<Desc/Clms Page number 1>
HALFPRODUCT UIT VEZELVORMIG MATERIAAL EN KUNSTSTOF, WERKWIJZE VOOR HET MAKEN ERVAN EN VORMPRODUCTEN VERKREGEN DOOR HET VERWERKEN
VAN EEN DERGELIJK HALFPRODUCT
De uitvinding betreft een halfproduct bestaande uit vezelvormig materiaal en een poedervormige thermohardbare hars.
Een dergelijk halfproduct is beschreven in US-A-4. 292. 105. In US-A-4. 292. 105 wordt een proces beschreven voor het produceren van een dergelijk halfproduct. In het proces wordt een hoeveelheid poedervormige hars gedispergeerd in een vloeibaar medium, zoals water, en vervolgens opgebracht op een vezelvormig materiaal. Het vloeibare medium wordt door verdampen verwijderd en de poederdeeltjes worden door een plakmiddel aan de vezels geplakt.
Het nadeel van een dergelijk halfproduct is dat het slechts verkregen kan worden met een omslachtige, langdurige en milieuonvriendelijke werkwijze. Het verdampen van grote hoeveelheden water kost veel energie.
Een verder nadeel is het plakmiddel dat aanwezig dient te zijn en een nadelige invloed kan hebben op de eigenschappen van het eindproduct.
Een derde nadeel is dat het halfproduct een rigide structuur zal hebben en daardoor moeilijk te verwerken zal zijn in processtappen zoals persen.
De uitvinding stelt zich ten doel een halfproduct te leveren, dat genoemde nadelen niet vertoont.
<Desc/Clms Page number 2>
Dit wordt volgens de uitvinding bereikt doordat de hars bestaat uit een samenstelling met een glasovergangstemperatuur en een uithardingstemperatuur, waarbij de glasovergangstemperatuur boven 35 C ligt, waarbij de harssamenstelling bij een temperatuur tussen de glasovergangstemperatuur en de uithardingstemperatuur een viscositeit bezit van minder dan 5000 Pas en waarbij de uithardingstemperatuur tenminste 40 oe hoger ligt dan de glasovergangstemperatuur en waarbij de poederdeeltjes ten dele met elkaar zijn vervloeid en ten dele contact hebben met het vezelvormig materiaal.
Een dergelijk halfproduct is bij kamertemperatuur stabiel en kan gedurende langere tijd bewaard worden. Het bestaat uit een hoeveelheid vezelvormig materiaal met daarop gekleefd een hoeveelheid poeder. Het halfproduct bestaat uit een losse, rulle verzameling bepoederde vezels.
De uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze voor het maken van een dergelijk halfproduct. Deze werkwijze wordt gekarakteriseerd doordat een hoeveelheid vezelvormig materiaal wordt gemengd met een hoeveelheid poedervormige thermohardbare hars, waarbij de hars bestaat uit een samenstelling met een glasovergangstemperatuur en een uithardingstemperatuur, waarbij de glasovergangstemperatuur boven 35 C ligt, waarbij de harssamenstelling bij een temperatuur tussen de glasovergangstemperatuur en de uithardingstemperatuur een viscositeit bezit van minder dan 5000 Pas, waarbij de uithardingstemperatuur tenminste 40 OC hoger ligt dan de glasovergangstemperatuur, waarbij het mengsel wordt verwarmd tot boven het glasovergangspunt en onder de uithardingstemperatuur,
totdat de poederdeeltjes tenminste ten dele zijn vervloeid en ten dele contact hebben met het vezelvormig materiaal.
Na het vervloeien van de poederdeeltjes laat men het verkregen halfproduct weer afkoelen, zodat de hars vast wordt. Het is uiteraard mogelijk het nog warme halfproduct al direct verder te verwerken.
<Desc/Clms Page number 3>
Het mengen van harspoeder en vezelvormig materiaal kan bijvoorbeeld op de volgende wijzen plaatsvinden : door eenvoudig door elkaar heen roeren van de componenten, door te mengen in een trommel, of door opbrengtechnieken met een wervelbed of door beide componenten anderszins onder beweging met elkaar in contact te brengen, door het bepoederen van een vezelvormige structuur, of anderszins.
Het halfproduct kan als zodanig verder verwerkt worden tot een eindproduct, of er kan eerst nog een tweede halfproduct van gemaakt worden. Het halfproduct bestaande uit losse, rulle, bepoederde vezels zoals hierboven omschreven zal hier verder'eerste halfproduct'genoemd worden.
Dit eerste halfproduct heeft een goede stabiliteit en is goed hanteerbaar. Er treedt geen ontmenging van vezels en poeder op.
Het tweede halfproduct kan verkregen worden door het eerste halfproduct te persen bij een temperatuur die ligt onder de uithardingstemperatuur, en wordt bij voorkeur verkregen door persen bij kamertemperatuur. Tijdens dit persen vervloeien de harsdeeltjes verder met elkaar en met de vezels, waardoor een redelijk samenhangend geheel ontstaat. De hars fungeert als verbinding tussen de vezels.
Onder uithardingstemperatuur wordt verstaan die temperatuur waarboven de harssamenstelling thermisch uithardt. De hoogte van deze uithardingstemperatuur kan beïnvloed worden door de keuze van versnellers, initiatoren en/of inhibitoren. Technieken voor het toevoegen daarvan en de bepaling van de temperatuur zijn aan de vakman bekend.
De afmetingen van het tweede halfproduct zijn niet aan beperkingen onderhevig. De maximale en optimale maten zullen hoofdzakelijk bepaald worden door de afmetingen van de productie-en verwerkingsapparatuur. Voor de meeste toepassingen zal het van voordeel zijn als het tweede halfproduct de vorm heeft van een plaat. Bijvoorbeeld platen van 100x100 cm of platen met een afmeting van 1, 22 x 2, 44 m.
<Desc/Clms Page number 4>
De platen kunnen ook allerlei diktes hebben. Zij hebben bij voorkeur een dikte van 1 tot 50 mm en met meer voorkeur een dikte van 2 tot 25 mm.
De hars in het tweede halfproduct is evenals de hars in het eerste halfproduct hoegenaamd nog niet uitgehard en het tweede halfproduct is daardoor nog warm-vervormbaar.
Dit geeft een grote vrijheid in de verdere verwerkingsstappen. Doordat het tweede halfproduct een samenhangend geheel is, treedt er geen of hoegenaamd geen verlies op van vezelvormig materiaal of thermohardbaar poeder. Door dezelfde samenhangendheid is het halfproduct ook gemakkelijk hanteerbaar en kan het gemakkelijk opgeslagen en vervoerd worden.
Het tweede halfproduct kan geheel of nagenoeg geheel massief zijn. Dit kan beïnvloed worden door het kiezen van de verhouding hars en vezelvormig materiaal.
Indien het materiaal vervolgens stevig wordt geperst, zal het tweede halfproduct geen of nagenoeg geen holtes bevatten. Indien de hars en het vezelvormig materiaal luchtig op elkaar gestrooid worden en niet te stevig geperst, zal een tweede halfproduct verkregen worden dat veel holtes bevat. Afhankelijk van de toepassing kan voor een methode gekozen worden.
Het tweede halfproduct kan door bijvoorbeeld breken of zagen of door het combineren van verschillende stukken halfproduct aangepast worden aan de afmetingen van het vormdeel dat ervan gemaakt moet gaan worden.
Het eerste en het tweede halfproduct kunnen op alle mogelijke manieren verwerkt worden tot vormdelen, zoals door het uitharden bij verhoogde temperatuur, eventueel onder druk. Het eerste halfproduct kan zeer goed middels een extruder worden verwerkt. Tevens is het mogelijk om het tweede halfprodukt te verwarmen tot boven het glasovergangspunt en dan vorm te geven en vervolgens uit te harden onder verhoogde temperatuur en eventueel druk. Een
<Desc/Clms Page number 5>
verdere mogelijkheid is het tweede halfproduct te vermalen of te hakken tot kleinere delen en die delen te verwerken door temperatuur toevoer en eventueel druk. Dit zou eventueel met een extruder kunnen. Met een extruder zou bijvoorbeeld (profiel) staaf gemaakt kunnen worden. Dit is uiteraard eveneens mogelijk met het eerste halfproduct.
Doordat het tweede halfproduct warmvervormbaar is, is het mogelijk met het tweede halfproduct een derde halfproduct te maken, dat al de vorm en afmetingen heeft van het te maken vormdeel, eveneens zonder dat de hars van dit derde halfproduct al uithardt. Dit derde halfproduct kan dan, afhankelijk van de omstandigheden en wensen, later worden verwerkt tot het vormdeel.
Het is ook mogelijk hars en vezelvormig materiaal al direct in de eerste stap te verwerken tot een vormdeel, door het harspoeder niet alleen te smelten, maar ook tot een zodanige temperatuur te verwarmen dat de hars uithardt.
Onder vormdeel wordt verstaan een gevormd, uitgehard halfproduct. Doordat de hars is uitgehard behoudt het vormdeel zijn vorm over een breed temperatuurstraject.
De harssamenstelling is bij voorkeur bij kamertemperatuur een vaste stof. Geschikte harsen zijn bijvoorbeeld de styreenvrije onverzadigde polyesters, kristallijne polyesters, di (iso) allylftalaat harsen, diallylisocyanuraatharsen, epoxyharsen en combinaties ervan.
Bij voorkeur wordt de hars gekozen uit de onverzadigde polyesters of de bij kamertemperatuur vaste epoxies.
Bijzonder geschikt zijn onverzadigde polyesters.
Deze onverzadigde polyesters zijn in het algemeen samengesteld uit een of meer alifatische en/of cycloalifatische, mono-, di-en/of polyvalente alkoholen en een of meer alifatische-, cycloalifatische-en/of aromatische di-of polyvalente carbonzuren en, indien gewenst, monocarbonzuren en/of daarvan afgeleide esters.
De carbonzuren zijn tenminste ten dele onverzadigd : de polyester kan ook voor een deel uit verzadigde
<Desc/Clms Page number 6>
dicarbonzuren zijn samengesteld. Als voorbeelden van geschikte alkoholen kunnen worden genoemd : benzylalkohol, ethylenglycol, propyleenglycol, neopentylglycol, hexaandiol, cyclohexaandimethanol, diethyleenglycol, glycerol, trimethylolpropaan, pentaerythritol en/of
EMI6.1
dipentaerythritol. In plaats van of naast de alkoholverbinding kunnen één of meer epoxyverbindingen worden gebruikt, zoals bijvoorbeeld ethyleenoxide, propyleenoxide en/of allylglycidylether.
Als voorbeelden van geschikte di- of polyvalente carbonzuren kunnen worden genoemd : maleïnezuur, fumaarzuur, itaconzuur, citraconzuur, malonzuur, barnsteenzuur, glutaarzuur, adipinezuur, sebacinezuur, tetrahydroftaalzuur, hexahydroftaalzuur, hexachloorendomethyleentetrahydroftaalzuur, dichloorftaalzuur, isoftaalzuur, tereftaalzuur en/of trimellietzuur. Het carbonzuur kan ook gebruikt worden in de vorm van een anhydride, bijvoorbeeld maleinezuuranhydride of ftaalzuuranhydride.
Bij voorkeur wordt maleinezuuranhydride gebruikt in combinatie met isoftaalzuur en/of orthoftaalzuur.
Indien gewenst kan de onverzadigde polyester ook verzadigde of onverzadigde monocarbonzuren bevatten zoals synthetische en/of natuurlijke vetzuren met 2 tot 36 koolstofatomen of esters bereid uit deze carbonzuren en polyvalente alkoholen zoals glycerol. Als voorbeelden van geschikte monocarbonzuren kunnen worden genoemd laurinezuur, stearinezuur, oliezuur, linolzuur, benzoëzuur, acrylzuur en/of methacrylzuur.
De harssamenstelling hardt bij voorkeur uit tussen
EMI6.2
80 en 200 C. Met meer voorkeur hardt de harssamenstelling uit tussen 90 en 150 C en met de meeste voorkeur tussen 100 en 150oC.
Het vormdeel wordt bij voorkeur verkregen door persen met een druk tussen 1 kg/cm2 en 200 kg/cm2 en met meer voorkeur met een druk tussen 5 en 15 kg/cm2.
<Desc/Clms Page number 7>
Poeders van de harssamenstelling volgens de uitvinding kunnen op alle mogelijke wijzen verkregen worden, zoals door malen van een afgekoelde harssamenstelling.
De harssamenstelling bevat over het algemeen ook initiatoren. De toegepaste initiatoren zijn afhankelijk van de hars die toegepast is en van de gewenste uithardingstemperatuur. Als geschikte intiatoren kunnen peresters, peralcoholen, perzuren, percarbonaten, perethers, diacylperoxiden, dialkylperoxiden, azoverbindingen, C-C labiele verbindingen en ketonperoxiden worden toegepast.
Voorbeelden zijn tert. butylperoxyde, lauroylperoxide, benzoylperoxide, ditert. butylperoxiden, dibenzoylperoxyde, dicumylperoxide, tert. butylperbenzoaat, tert. butylperoctoaat, tert. butylperpivalaat, cobaltoctoaat, bis-4-tert. butylcyclohexylperoxidicarbonaat, azodiisobutyronitril en tetragesubstitueerde dibenzylverbindingen.
Voorts kunnen versnellers aanwezig zijn, zoals bijvoorbeeld cobaltzouten en n, n-dimethylaniline.
Aan de harssamenstelling kunnen verder de gebruikelijke toevoegingen worden gedaan, zoals vulstoffen, viamvertragers, pigmenten, stabilisatoren, etc.
Het is mogelijk ook lossingsmiddelen aan de harssamenstelling toe te voegen. Dit heeft als voordeel dat dergelijke lossingsmiddelen bij een latere verwerkingsstap niet meer toegevoegd behoeven te worden of op de mal moeten worden aangebracht.
De harssamenstelling bestaat bij voorkeur uit 10-99, 9 gewichts% hars, 0-80 gewichts% vulstoffen, 0, 1-5 gewichts% intiatorsysteem en 0-20 gewichts% monomeren die reactief zijn met de hars, waarbij de gewichtspercentages percentages zijn ten opzichte van de totale harssamenstelling.
Indien de hars een onverzadigde polyester is, zijn genoemde monomeren bij voorkeur eveneens onverzadigd. De monomeren zijn bij voorkeur niet vluchtig onder de 70 C en
<Desc/Clms Page number 8>
met meer voorkeur in het geheel niet vluchtig onder de verwerkingsomstandigheden. Als monomeer komen o. a. verbindingen zoals triallylcyanuraat, triallylisocyanuraat, trimethylolpropaan triacrylat en diallylftalaat in aanmerking.
Bovengenoemde componenten worden bij voorkeur in de smelt gemengd, b. v. in een extruder, mixer of kneder, waarbij de initiator op het laatst-direct voor het afkoelen- wordt toegevoegd.
Het eerste of tweede halfproduct bestaat bij voorkeur uit 5-50 gewicht% ten opzichte van het halfproduct aan harssamenstelling en 95-50 gewichts% vezelvormig materiaal.
Het vezelvormig materiaal kan bestaan uit alle mogelijke soorten vezels in alle mogelijke verschijningsvormen. Het kunnen dikke of dunne, lange of korte vezels zijn. De vezels kunnen toegepast worden in structuren, zoals vliezen, matten, weefsels, of breisels, of als losse vezels, zoals zgn. chopped rovings. Het kunnen bundels van vezels zijn of enkele filamenten.
Het materiaal van de vezels kan ieder mogelijk materiaal zijn dat in vezelvorm verkrijgbaar is, zoals glasvezels, koolstofvezels, kunststofvezels, zoals polyetheen of aramidevezels of andere thermoplastische of thermohardende vezels, metaalvezels, keramische vezels, textiele vezels, of plantaardige vezels zoals hout-, jute-, sisal-, of kokosvezels.
Het is eveneens mogelijk combinaties van verschillende soorten vezels of vezel-verschijningsvormen toe te passen.
Indien als vezelvormig materiaal voor houtvezel gekozen wordt, kan een vormdeel verkregen worden dat lijkt op de bekende spaanplaat. Een dergelijk vormdeel volgens de uitvinding heeft als voordeel dat er geen spaanplaatgas (formaldehyde) uit kan vrijkomen.
Het vezelvormig materiaal kan ook geheel of gedeeltelijk vervangen zijn door zaagsel.
<Desc/Clms Page number 9>
Het tweede halfproduct kan aan een of meer zijden worden voorzien van een deklaag met een andere samenstelling dan het tweede halfproduct. Dit kan bijvoorbeeld zijn een deklaag bestaande uit de harssamenstelling zonder het vezelvormig materiaal of met een lager percentage vezelvormig materiaal of met een ander soort vezelvormig materiaal. Deze deklaag kan op allerlei manieren worden opgebracht, zoals door sproeien, rollen, kwasten, gieten of injecteren. Deze deklaag kan ook een plaat, vlies of folie zijn die is opgebracht.
Het vormdeel kan eveneens aan een of meer zijden voorzien worden van een deklaag met een andere samenstelling dan het eerste of tweede halfproduct. Dit kan op eenzelfde manier als hierboven omschreven. Dit kan ook gebeuren met een Powder-in-mould-coating methode, zoals in EP-B-0. 001. 865 omschreven, of een liquid-in-mould-coating techniek (LIMC).
LIMC is een techniek waarbij een persmassa, zoals het eerste of tweede halfproduct volgens de uitvinding, in een mal wordt geperst en tenminste gedeeltelijk wordt uitgehard, waarna de mal enigzins, bijvoorbeeld enkele mm, geopend wordt en waarbij een hoeveelheid deklaagmateriaal tussen de mal en het geperste vormdeel wordt geinjecteerd. Het geheel wordt vervolgens uitgehard.
Het eerste of tweede halfproduct of het vormdeel kan met andere structuren verwerkt worden tot sandwichproducten. Indien bijvoorbeeld twee plaatvormige halfproducten of vormdelen samengevoegd worden met daartussen een extra laag, kan van de sterkte van beide halfproducten of vormdeellagen geprofiteerd worden, terwijl het gewicht laaggehouden kan worden indien de extra laag een lager soortelijk gewicht heeft dan de vormdelen.
Een variant hierop is een sandwich bestaande uit verschillende lagen van het eerste of tweede halfproduct of vormdeel, waarbij bepaalde lagen een hoger soortelijk gewicht hebben dan andere lagen.
<Desc/Clms Page number 10>
Het is mogelijk Sheet Moulding Compound (SMC) of Bulk Moulding Compound (BMC) te combineren met een eerste of tweede halfproduct of vormdeel volgens de uitvinding. Dit kan bijvoorbeeld gebeuren om een sandwichstructuur zoals hierboven omschreven is te maken.
De uitvinding zal worden toegelicht aan de hand van de volgende voorbeelden, zonder daartoe beperkt te worden.
Voorbeeld I. Het eerste halfproduct
Een hoeveelheid van 85 g houtvezels met een lengte van 0. 1 tot 20 mm werd gedurende 30 min verwarmd bij 80 C.
Vervolgens werd een hoeveelheid van 15 g poederhars met de volgende samenstelling met behulp van een zeef met een maaswijdte van 104 Mm over de houtvezels verdeeld.
Samenstelling : 45, 2% Synolite 9193 HV van de firma DSM Resins als onverzadigde polyesterhars zonder monomeer,
EMI10.1
47, als vulstof, 3, zinkstearaat als lossingsmidel, 1, cobaltoctoaat en tert. butylperbenzoaat als initiatorsysteem, 2, 5% triallylcyanuraat als hoogkokend copolymeriseerbaar monomeer,
De vezels met de poederhars werden gehomogeniseerd in een op 80 C verwarmde menger. De poederhars hechtte zieh aan het oppervlak van de vezels.
Voorbeeld II. Het tweede halfproduct
Een hoeveelheid van het eerste halfproduct uit voorbeeld I werd in de holte van een Philips vloeimatrijs met een doorsnede van 9 cm gebracht.
De pers werd gedurende 60 s gesloten bij een druk van 70 kg/cm2. De temperatuur was 80 C.
De dikte van de gevormde plaatjes (het tweede halfproduct) werd gevarieerd door de hoeveelheid eerste
<Desc/Clms Page number 11>
halfproduct te variëren. De plaatjes hadden een dikte van 5 en 10 mm. Onder deze perscondities is de hars niet uitgehard.
Voorbeeld III
Een hoeveelheid nog warm eerste halfproduct uit voorbeeld I werd in een Philips vloeimatrijs van 1500C gebracht. De pers werd gedurende 240 s gesloten, met een persdruk van 70 kg/cm2, waarbij de hars uithardde. De plaatjes hadden een dikte van 4 tot 10 mm, afhankelijk van de hoeveelheid eerste halfproduct. De plaatjes vertoonden een glad oppervlak.
De plaatjes vertoonden een sterkte die beter was dan de sterkte van een conventionele spaanplaat van dezelfde dikte.
Voorbeeld IV
De werkwijze van voorbeeld I werd gevolgd, waarbij 85 g houtpoeder (zaagsel) werd toegepast in plaats van houtvezel. Het poeder had afmetingen van 1 tot 500 pm.
Voorbeeld V
De werkwijze van voorbeeld II werd gevolgd met het mengsel van voorbeeld IV. De plaatjes vormden een samenhangend geheel.
Voorbeeld VI
Het mengsel van een voorbeeld IV werd verwerkt zoals beschreven in voorbeeld III. De plaatjes vertoonden een glad oppervlak. De randen waren glad en gesloten. De sterkte was iets lager dan van de plaatjes in voorbeeld III, maar nog steeds vergelijkbaar met de sterkte van een conventionele spaanplaat.
Het experiment werd herhaald met 25 g poederhars en 75 g houtvezels in plaats van 15 g poederhars en 85 g houtvezels. De daarmee verkregen plaatjes (met eenzelfde
<Desc/Clms Page number 12>
dikte) hadden een sterkte die beter was dan de sterkte van de plaatjes in voorbeeld III. De plaatjes hadden een'hard board'uiterlijk.
Voorbeeld VII
Het plaatje uit voorbeeld II of uit V werd in een pers gebracht bij 1500C. Op het plaatje werd een laagje SMC gelegd, bestaande uit een glasvezelgevulde onverzadigde polyester. De pers werd gesloten en er werd 240 s geperst met 70 kg/em2. Het resulterende plaatje vertoonde een goede hechting tussen hout/poederharsvormdeel en SMC.
Vergelijkend experiment A
De werkwijze van voorbeeld I werd nagewerkt bij kamertemperatuur. Het resultaat was een hoeveelheid materiaal bestaande uit een onderste laag met vooral poederhars en een bovenste laag met vooral houtvezels.
<Desc / Clms Page number 1>
SEMI-PRODUCT FROM FIBER MATERIAL AND PLASTIC, METHOD FOR MAKING THE SAME AND MOLDED PRODUCTS OBTAINED BY PROCESSING
OF SUCH A SEMI-PRODUCT
The invention relates to a semi-product consisting of fibrous material and a powdery thermosetting resin.
Such a semi-finished product is described in US-A-4. 292. 105. In US-A-4. 292. 105 describes a process for producing such a semi-finished product. In the process, an amount of powdered resin is dispersed in a liquid medium, such as water, and then applied to a fibrous material. The liquid medium is removed by evaporation and the powder particles are adhered to the fibers by an adhesive.
The drawback of such a semi-finished product is that it can only be obtained with a cumbersome, lengthy and environmentally unfriendly process. Evaporating large amounts of water takes a lot of energy.
A further drawback is the adhesive which must be present and which can adversely affect the properties of the end product.
A third drawback is that the semi-finished product will have a rigid structure and will therefore be difficult to process in process steps such as pressing.
The object of the invention is to provide a semi-finished product which does not have the above-mentioned drawbacks.
<Desc / Clms Page number 2>
This is achieved according to the invention in that the resin consists of a composition with a glass transition temperature and a curing temperature, wherein the glass transition temperature is above 35 ° C, the resin composition at a temperature between the glass transition temperature and the curing temperature having a viscosity of less than 5000 Pas and wherein the curing temperature is at least 40 degrees higher than the glass transition temperature and the powder particles are partly flowed together and partly have contact with the fibrous material.
Such a semi-product is stable at room temperature and can be stored for a long time. It consists of an amount of fibrous material with an amount of powder adhered thereon. The semi-finished product consists of a loose, loose collection of powdered fibers.
The invention also relates to a method for making such a semi-finished product. This method is characterized in that an amount of fibrous material is mixed with an amount of powdered thermosetting resin, the resin consisting of a composition having a glass transition temperature and a curing temperature, the glass transition temperature being above 35 ° C, the resin composition at a temperature between the glass transition temperature and the curing temperature has a viscosity of less than 5000 Pas, the curing temperature being at least 40 OC higher than the glass transition temperature, the mixture being heated above the glass transition point and below the curing temperature,
until the powder particles are at least partly flowed and partly contact with the fibrous material.
After the powder particles have been liquefied, the resulting semi-product is allowed to cool again, so that the resin solidifies. It is of course possible to process the still warm semi-finished product immediately.
<Desc / Clms Page number 3>
The mixing of resin powder and fibrous material can take place in the following ways, for example: by simply stirring the components together, by mixing in a drum, or by fluidised bed application techniques or by otherwise contacting both components while moving. by pulverizing a fibrous structure, or otherwise.
The semi-finished product can be further processed as such into a final product, or a second semi-finished product can be made first. The semi-finished product consisting of loose, free-flowing, powdered fibers as described above will hereinafter be referred to as the 'first semi-finished product'.
This first half product has good stability and is easy to handle. No separation of fibers and powder occurs.
The second half-product can be obtained by pressing the first half-product at a temperature below the curing temperature, and is preferably obtained by pressing at room temperature. During this pressing, the resin particles further flow with each other and with the fibers, resulting in a fairly cohesive whole. The resin acts as a connection between the fibers.
Curing temperature is understood to mean that temperature above which the resin composition cures thermally. The height of this curing temperature can be influenced by the choice of accelerators, initiators and / or inhibitors. Techniques for adding it and determining the temperature are known to the person skilled in the art.
The dimensions of the second semi-finished product are not subject to restrictions. The maximum and optimal sizes will mainly be determined by the dimensions of the production and processing equipment. For most applications it will be advantageous if the second semi-finished product is in the form of a plate. For example, plates of 100x100 cm or plates with a size of 1.22 x 2.44 m.
<Desc / Clms Page number 4>
The plates can also have all kinds of thicknesses. They preferably have a thickness of 1 to 50 mm and more preferably a thickness of 2 to 25 mm.
The resin in the second semi-product, like the resin in the first semi-product, is not yet cured at all and the second semi-product is therefore still heat-deformable.
This gives great freedom in the further processing steps. Because the second semi-product is a coherent whole, there is no or no loss of fibrous material or thermosetting powder. Due to the same cohesion, the semi-finished product is also easy to handle and can be easily stored and transported.
The second semi-finished product can be wholly or almost wholly solid. This can be influenced by choosing the ratio of resin and fibrous material.
If the material is then pressed firmly, the second half-product will contain no or virtually no voids. If the resin and the fibrous material are lightly sprinkled on top of each other and not pressed too firmly, a second semi-product will be obtained which contains many cavities. Depending on the application, a method can be chosen.
The second half-product can be adapted to the dimensions of the molded part to be made thereof, for example by breaking or sawing or by combining different pieces of half-product.
The first and second semi-finished products can be processed into molded parts in every possible way, such as by curing at an elevated temperature, optionally under pressure. The first half product can very well be processed by an extruder. It is also possible to heat the second semi-product to above the glass transition point and then shape it and then cure it under elevated temperature and possibly pressure. A
<Desc / Clms Page number 5>
it is also possible to grind or chop the second semi-product into smaller parts and to process those parts by supplying temperature and possibly pressure. This could possibly be done with an extruder. With an extruder, for example, a (profile) rod could be made. This is of course also possible with the first half product.
Because the second half-product is thermoformable, it is possible to make a third half-product with the second half-product, which already has the shape and dimensions of the molded part to be made, also without the resin of this third half-product already curing. Depending on the circumstances and wishes, this third semi-finished product can then be later processed into the shaped part.
It is also possible to process resin and fibrous material directly into a molded part in the first step, by not only melting the resin powder, but also heating it to such a temperature that the resin cures.
Molded part is understood to mean a shaped, cured semi-finished product. Because the resin has cured, the molded part retains its shape over a wide temperature range.
The resin composition is preferably a solid at room temperature. Suitable resins are, for example, the styrene-free unsaturated polyesters, crystalline polyesters, di (iso) allyl phthalate resins, diallyl isocyanurate resins, epoxy resins and combinations thereof.
Preferably, the resin is selected from the unsaturated polyesters or the epoxies solid at room temperature.
Unsaturated polyesters are particularly suitable.
These unsaturated polyesters are generally composed of one or more aliphatic and / or cycloaliphatic, mono-, di- and / or polyvalent alcohols and one or more aliphatic, cycloaliphatic and / or aromatic di- or polyvalent carboxylic acids and, if desired , monocarboxylic acids and / or esters derived therefrom.
The carboxylic acids are at least partly unsaturated: the polyester can also be partly saturated
<Desc / Clms Page number 6>
dicarboxylic acids are formulated. As examples of suitable alcohols may be mentioned: benzyl alcohol, ethyl glycol, propylene glycol, neopentyl glycol, hexanediol, cyclohexane dimethanol, diethylene glycol, glycerol, trimethylol propane, pentaerythritol and / or
EMI6.1
dipentaerythritol. One or more epoxy compounds, such as, for example, ethylene oxide, propylene oxide and / or allyl glycidyl ether, may be used instead of or in addition to the alcohol compound.
As examples of suitable di- or polyvalent carboxylic acids may be mentioned: maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, citraconic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, sebacic acid, tetrahydrophthalic acid, hexahydrophthalic acid, hexachloromethyl ethylene tetrahydrophthalic acid, tetraphthalic acid, isophthalic acid, isophthalic acid, isotonic acid The carboxylic acid can also be used in the form of an anhydride, for example maleic anhydride or phthalic anhydride.
Preferably maleic anhydride is used in combination with isophthalic acid and / or orthophthalic acid.
If desired, the unsaturated polyester may also contain saturated or unsaturated monocarboxylic acids such as synthetic and / or natural fatty acids with 2 to 36 carbon atoms or esters prepared from these carboxylic acids and polyvalent alcohols such as glycerol. As examples of suitable monocarboxylic acids can be mentioned lauric acid, stearic acid, oleic acid, linoleic acid, benzoic acid, acrylic acid and / or methacrylic acid.
The resin composition preferably cures between
EMI6.2
80 and 200 ° C. More preferably, the resin composition cures between 90 and 150 ° C, and most preferably between 100 and 150 ° C.
The shaped part is preferably obtained by pressing with a pressure between 1 kg / cm2 and 200 kg / cm2 and more preferably with a pressure between 5 and 15 kg / cm2.
<Desc / Clms Page number 7>
Powders of the resin composition according to the invention can be obtained in all possible ways, such as by grinding a cooled resin composition.
The resin composition generally also contains initiators. The initiators used depend on the resin used and the desired curing temperature. Peresters, peralcohols, peracids, percarbonates, perethers, diacyl peroxides, dialkyl peroxides, azo compounds, C-C labile compounds and ketone peroxides can be used as suitable initiators.
Examples are tert. butyl peroxide, lauroyl peroxide, benzoyl peroxide, ditert. butyl peroxides, dibenzoyl peroxide, dicumyl peroxide, tert. butyl perbenzoate, tert. butyl peroctoate, tert. butyl perpivalate, cobalt octoate, bis-4-tert. butylcyclohexyl peroxidicarbonate, azodiisobutyronitrile and tetra-substituted dibenzyl compounds.
Accelerators may also be present, such as, for example, cobalt salts and n, n-dimethylaniline.
Furthermore, customary additives can be added to the resin composition, such as fillers, film retardants, pigments, stabilizers, etc.
It is also possible to add release agents to the resin composition. This has the advantage that such release agents no longer need to be added or applied to the mold at a later processing step.
The resin composition preferably consists of 10-99.9% by weight resin, 0-80% by weight fillers, 0.1-5% by weight initiator system and 0-20% by weight monomers reactive with the resin, the weight percentages being percent relative to the total resin composition.
If the resin is an unsaturated polyester, said monomers are preferably also unsaturated. The monomers are preferably non-volatile below 70 C and
<Desc / Clms Page number 8>
more preferably not volatile at all under the processing conditions. Examples of suitable monomers are compounds such as triallyl cyanurate, triallyl isocyanurate, trimethylolpropane triacrylate and diallyl phthalate.
The above-mentioned components are preferably melt-mixed, b. v. in an extruder, mixer or kneader, the initiator being added last - immediately before cooling.
The first or second half product preferably consists of 5-50% by weight of the resin composition semi-product and 95-50% by weight of fibrous material.
The fibrous material can consist of all kinds of fibers in all possible forms. It can be thick or thin, long or short fibers. The fibers can be used in structures, such as webs, mats, fabrics, or knits, or as loose fibers, such as chopped rovings. It can be bundles of fibers or single filaments.
The material of the fibers can be any material available in fiber form, such as glass fibers, carbon fibers, plastic fibers, such as polyethylene or aramid fibers, or other thermoplastic or thermosetting fibers, metal fibers, ceramic fibers, textile fibers, or vegetable fibers such as wood, jute -, sisal, or coconut fibers.
It is also possible to use combinations of different types of fibers or fiber appearances.
If wood fiber is chosen as the fibrous material, a molded part resembling the known chipboard can be obtained. The advantage of such a molded article according to the invention is that no chipboard gas (formaldehyde) can be released from it.
The fibrous material can also be replaced in whole or in part by sawdust.
<Desc / Clms Page number 9>
The second semi-finished product can be coated on one or more sides with a different composition than the second semi-finished product. This can be, for example, a coating consisting of the resin composition without the fibrous material or with a lower percentage of fibrous material or with another type of fibrous material. This coating can be applied in various ways, such as by spraying, rolling, brushing, pouring or injecting. This coating can also be a plate, fleece or foil that has been applied.
The molded part can also be provided on one or more sides with a coating with a different composition than the first or second semi-finished product. This can be done in the same way as described above. This can also be done with a powder-in-mold coating method, such as in EP-B-0. 001, 865, or a liquid-in-mold coating technique (LIMC).
LIMC is a technique in which a press mass, such as the first or second semi-finished product according to the invention, is pressed into a mold and at least partially cured, after which the mold is opened a little, for instance a few mm, and in which an amount of coating material is placed between the mold and the pressed molded part is injected. The whole is then cured.
The first or second half product or the molded part can be processed into sandwich products with other structures. For example, if two sheet-like semi-finished products or molded parts are joined together with an extra layer in between, the strength of both semi-finished products or shaped article layers can be taken advantage of, while the weight can be kept low if the extra layer has a lower specific weight than the shaped articles.
A variant of this is a sandwich consisting of different layers of the first or second semi-finished product or shaped part, in which certain layers have a higher specific weight than other layers.
<Desc / Clms Page number 10>
It is possible to combine Sheet Molding Compound (SMC) or Bulk Molding Compound (BMC) with a first or second semi-finished product or shaped article according to the invention. This can be done, for example, to make a sandwich structure as described above.
The invention will be elucidated by means of the following examples, without being limited thereto.
Example I. The first semi-finished product
An amount of 85 g of wood fibers with a length of 0.1 to 20 mm was heated at 80 C for 30 min.
Subsequently, an amount of 15 g of powder resin of the following composition was distributed over the wood fibers using a sieve with a mesh size of 104 mm.
Composition: 45.2% Synolite 9193 HV from DSM Resins as unsaturated polyester resin without monomer,
EMI10.1
47, as a filler, 3, zinc stearate as release agent, 1, cobalt octoate and tert. butyl perbenzoate as initiator system, 2.5% triallyl cyanurate as high boiling copolymerizable monomer,
The fibers with the powder resin were homogenized in a mixer heated to 80 ° C. The powder resin adhered to the surface of the fibers.
Example II. The second half product
An amount of the first semi-product from Example I was introduced into the cavity of a Philips 9 cm diameter flow mold.
The press was closed for 60 s at a pressure of 70 kg / cm2. The temperature was 80 C.
The thickness of the platelets formed (the second half product) was varied by the amount of the first
<Desc / Clms Page number 11>
semi-finished product. The plates had a thickness of 5 and 10 mm. The resin is not cured under these press conditions.
Example III
An amount of still warm first half-product from example I was placed in a Philips flow mold of 150 ° C. The press was closed for 240 s, with a pressing pressure of 70 kg / cm2, with the resin curing. The plates had a thickness of 4 to 10 mm, depending on the amount of the first half product. The pictures had a smooth surface.
The boards showed a strength better than the strength of a conventional chipboard of the same thickness.
Example IV
The procedure of Example I was followed, using 85 g of wood powder (sawdust) instead of wood fiber. The powder was from 1 to 500 µm in size.
Example V
The procedure of Example II was followed with the mixture of Example IV. The pictures formed a coherent whole.
Example VI
The mixture of Example IV was processed as described in Example III. The pictures had a smooth surface. The edges were smooth and closed. The strength was slightly lower than that of the sheets in example III, but still comparable to the strength of a conventional chipboard.
The experiment was repeated with 25 g of powder resin and 75 g of wood fiber instead of 15 g of powder resin and 85 g of wood fiber. The images obtained with it (with the same
<Desc / Clms Page number 12>
thickness) had a strength better than the strength of the platelets in Example III. The pictures had a 'hard board' appearance.
Example VII
The plate from Example II or from V was placed in a press at 150 ° C. A layer of SMC, consisting of a glass fiber-filled unsaturated polyester, was placed on the plate. The press was closed and pressed at 70 kg / em2 for 240 s. The resulting wafer showed good adhesion between wood / powder resin molded part and SMC.
Comparative experiment A
The procedure of Example I was run at room temperature. The result was an amount of material consisting of a bottom layer with mainly powder resin and a top layer with mainly wood fibers.