CZ2093A3 - Moulded laminated plastic - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká lisovaného laminátu, složeného alespoň 2 jedné kompozitní vrstvy, kde jako matrice je použit termoplastický polymer a vrstvou další je kovová folie nebo film, případně dýha, přičemž všechny vrstvy jsou vzájemně adl hezně spojeny.

Dosavadní stav techniky

Je známá celá řada řešení, využívající pro přípravu nových materiálů se zlepšenými vlastnostmi, spojení vrstev rozdílné struktury a chemického složení.

Charakteristické v tomto směru jsou výrobky popsané například v patentových spisech GB 2.211.134 až 2.211.139, představující lamináty zhotovené z termoplastických polymerních filmů a kovové folie. Výrobky takto vytvořené se používají jako obaly nebo nádoby pro různé komponenty.

Dále jsou známé třívrstvé lamináty, popsané například ve spisech EP 0.013 146, 0 019 835. 0 078 142. 0 108 710, 0 115 103 a 0 059 079, kde na jádro z termoplastického polymeru přiléhají z obou stran kovové vrstvy. Nevýhodou těchto řešení je, že pro některé aplikace nemají takové lamináty dostatečnou pevnost a tuhost.

Některá jiná řešení využívají kombinace vrstev dřeva a kovových folií. Například řešení popsané ve spisu EP 0 431 574 chrání kompozitní materiál, který se skládá ze středové kovové vrstvy, na jejíž oba povrchy jsou adhezně připevněny dřevěné dýhy.

Patent US 5.026.593 popisuje lokálně vyztužený nosník, kde v lokálně namáhaných částech se jeho pevnost zvyšuje vložením tenkých vrstev hliníkové slitiny mezi vrstvy dřeva. Rovněž patentový spis GB 2.191.147 využívá kombinace vrstev dřeva a ocelových folií. přičemž pevnost se zvyšuje vložením tkanin ze syntetických vlakem. Vrstvy jsou navzájem spojeny epoxidovou pryskřicí.

Patentový spis EP 0 501 271 popisuje složení bariéry, která je odolná proti ohni. Laminát se skládá z dřevěné drtě a skleněných vláken adhezně připevněných k hliníkové fólii. Výrobky podle těchto patentů nelze dlouhodobě používat v prostředí, kde působí vlhkost.

Patentové spisy EP 0 056 288 a EP 0 056 289 popisují výrobu laminátů, které se skládají z kovových vrstev spojených termoadhezními vrstvami, ve kterých jsou rozmístěny nitě z aramidových nebo uhlíkových vláken. Výztužné nitě o vysokém modulu elasticity tvoří 20 až 80 hmotnostních procent adhezní vrstvy.

Patentový spis EP 0 372 505 chrání kontinuální výrobu laminátu, který se skládá nejméně z jedné vrstvy kontinuálních výztužných vláken, které jsou impregnovány termoplastickým polymerem a z vrstvy, tvořené nejméně jednou kovovou folií.

Patent US 4.753.850 popisuje vlákny vyztužený kovový laminát, kde kovovými vrstvami jsou hliník nebo slitiny hliníku. Na vnitřní povrchy těchto kovových vrstev jsou naneseny pojivé vrstvy, obsahující hliník, mezi těmito vrstvami leží vlákna karbidu, křemíku, bórová nebo vlákna karbidu křemíku povrstvená bórem. Nevýhodou těchto řešení jsou vysoké pořizovací náklady na armující vlákna a technická nároěnost při vnášení kontinuálních výztužných prvků.

Jiná řešení využívají jako armující vrstvu staplová vlákna. Patentový spis GB 2 206 844 popisuje laminát, který se skládá z vrstvy skleněných vláken, které tvoří jádro, a hliníkových folií nestejné tlouštky po obou stranách jádra. Folie jsou s vrstvou skleněných vláken spojeny tenkými vrstvami polyetylénu.

Evropský patent 0 450 570 uvádí výrobu prefabrikovaných dílů sendvičového typu pro stavební průmysl. Vnější stranu tvoří měděná vrstva, vnitrní stranu železná vrstva povrstvená plastem. Mezi oběma vrstvami je materiál vhodný pro tepelnou izolaci a odolný vůči ohni.

US patentový spis č.4.980.228 chrání kompozitní textilní vrstvu odolnou proti ohni a proražení, využitelnou jako obložení povrchů. Materiál má spodní vrstvu ze syntetické, v tlouštce teplem neupravované vlákenné netkané textilie, odolné proti ohni s maximálním obsahem 5% aramidových vláken a vrstvu kovové fólie, která dodává textilní vrstvě odolnost proti plameni. Na kovovou vrstvu přiléhá hustě tkaná vrstva skleněných vláken dodávající útvaru mechanickou pevnost a zvyšuje jeho odolnost proti proražení.

Nevýhodu výrobků podle těchto patentů je jejich nedostatečná tuhost a dále to, že je nelze strojně opracovávat v důsledku nižší soudržnosti jednotlivých vlákenných vrstev.

Z dalších řešení je známá a všeobecně rozšířená výroba desek tištěných spojů pro elektrotechnický průmysl. Nosnou vrstvu zde tvoří skleněná vlákna zpevněná epoxydovou pryskyřicí, k alespoň jednomu přiléhá měděná fólie s vnitřním povrchem upraveným pro zvýšení adheze pryskyřice ke kovové vrstvě CS AO 215 547 popisuje výrobky z epoxydových laminátů, které jsou jednostranně opatřeny vrstvou z katodicky vylouženého kovu. Tato řešení využívají epoxydové pryskyřice, které při zpracování zatěžujeí pracovní prostředí a zhotovení finálních výrobků z prepregů nebo postupnou impregnací je pracné.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky jsou odstraněny u lisovaného laminátu podle předloženého technického řešení, sestávajícího nejméně z jedné kompozitní vrstvy a nejméně z jedné kovové vrstvy, případně dýhy, vzájemně spolu adhezně spojených, jehož podstata spočívá v tom, že nejméně jedna z kompozitních vrstev je tvořena alespoň shluky amorfní termoplastické hmoty termoplastických pojivých vláken z netkané textilie, spojujících teplem neporušená armovací vlákna, obsažená v netkané textilii alespoň v 5-ti hmotnostních procentech, přičemž amorfní termoplastická hmota termoplastických vláken může tvořit souvislou vrstvu v průřezu celé tlouštky kompozitní vrstvy, nebo při jejich površích. Spojení s nejméně jednou vrstvou kovové fólie nebo filmu případně s další textilií, výztuží a podobně, je podle technického řešení vyřešeno bud' současně adhezními účinky zmíněné plastifikované amorfní termoplastické hmoty termoplastických pojivých vláken a/nebo přídavnou adhezní vrstvou.

Účinky technického řešení spočívají zvláště v tom, že se kombinací materiálů zásadně rozdílného složení, t.zn. například kovových vrstev a armovaných plastových vrstev, dosáhne u výsledného lisovaného laminátu mechanicko - fyzikálních vlastností, jejichž hodnoty odpovídají přibližně hodnotám, které jinak vykazují kovové vrstvy stejné tlouštky, nebo desky potažené dýhou. Takto lze významně šetřit kovový materiál a podobně.

Zvláště výhodné se podle technického řešení jeví, že mechanicko fyzikální vlastnosti, zvláště vlastnosti pevnostní, akustické, tepelně izolační, antivlbrační a podobně, lze u výsledného produktu, t.j.1isovaného laminátu měnit, nejen pouze jeho vícevrstvením, ale zejména vhodným výběrem termoplastické pojivé složky a množstevním zastoupením a výběrem armující vlákenné složky v základní netkané textilii, kterou lze snadno jako definovaný polotovar odděleně vyrobit známými technologiemi, například vpichováním vlákenného rouna, vytvořením vlákenného propletu, případně vlákenné spleti a podobně. přičemž jen na takový polotovar, o němž jsou známé všechny jeho vlastnosti předem, lze pak působit řízené i v procesu jeho následné úpravy teplem a tlakem při tvorbě kompletního lisovaného laminátu, s vyloučením nepříznivých výrobních vlivů, které jinak mohou nastávat nepřesným kladením nebo rozprostíráním pojivých termoplastických vláken a armujících vláken či jejich složek u známých postupů výroby lisovaných laminátů ve fázi jejich spojování s kovovými fóliemi, filmy případně s jinými materiály.

K výrobě lisovaného laminátu je podle technického řešení použito netkané textilie, která má termoplastická pojivá vlákna z polyetylénu, polypropylenu, polyetylentereftalátu, nebo z polyamidu, přičemž armovací vlákna jsou tvořena chemickými vlákny s bodem tání nebo bodem rozkladu vyšším než je bod tání termoplastických pojivých vláken. Takové řešení poskytuje výhody, například při výrobě lisovaného laminátu nejsou použity karciogenní látky a tyto se ani během zpracování neuvolňují, dále v možnosti ekologické 1 ikvidováté1nosti opotřebovaných dílcfl z tohoto laminátu, nebot složky laminátu. po jeho rozemlení, lze od sebe snadno mechanicky oddělit na částice kovové a plastové, přičemž částice plastové lze buď nezávadným způsobem spalovat nebo znovu plastifikovat pro jiné výrobky. Totéž lze uvést i pro případy, kdy armovací vlákna netkané textilie jsou anorganická a/nebo organická.'

Lisovaný laminát podle technického řešení lze upravovat i tak, že kompozitní vrstva obsahuje nejméně jednu výztužnou nekovovou vrstvu v provedení tkanina, rohož, polymerní mřížka nebo souvislá polymerní folie, nebo že ke kompozitní vrstvě je připojena vrstva dekorační. Tak lze získávat výrobky s různě fyzikálně-mechanickými vlastnostmi ale i různého vnějšího vzhledu, přičemž v souvislosti s tím pak kovová vrstva může tvořit souvislou vrstvu a/nebo být perforovaná s podílem nezaplněné plochy 1 až 90^ a podobně.

Příklady provedení vynálezu

Kompozitní vrstva pro lisovaný laminát je tvořena netkanou textilií, jejíž podstatou je, že se skládá ze směsi textilních vláken, kde jako pojivá složka jsou použita termoplastická vlákna s relativně nízkým bodem tání, zejména vlákna polypropylenová a vláken, která nepodléhají podstatným změnám při působení tepla, t.j. zejména vláken na bázi celulózy a/nebo vláken anorganických, organických, popřípadě termoplastických s relativně vysokým bodem tavení nebo jejich směs í.

Rouno z homogenní vlákenné směsi lze připravit na všech známých rounotvorných zařízeních a je například zpevněno jednostranným nebo oboustranným vpichováním svazky vláken, které jsou z části nebo zcela protaženy tlouštkou vpichované vrstvy, jedná se převážně o vlákna, která nepůsobí jako pojivá složka- Délkovou hmotností termoplastických pojivých vláken a intenzitou vpichování se řídí četnost rozdělení termoplastických pojivých vláken v tloušťce rouna, to znamená jednu nebo obě povrchové vrstvy lze obohatit o pojivou složku. Ve specifických případech může být netkaná textilie tvořena vlákenným propletem nebo vlákennou spletí s vhodně voleným poměrem pojivých termoplastických vláken pro pojivou složku a armovacích vláken. Materiálem kovové vrstvy je hliník, slitiny hliníku, měď, mosaz, železo, zušlechtěná ocel. přičemž tloušťka kovové vrstvy je nejméně 0,005 mm. Kovová vrstva může být souvislá nebo perforovaná s podílem nezaplněné plochy 1 až 99%. Případně dalším alternativním materiálem jsou známé dřevěné dýhy.

Způsob výroby rovinného nebo případně prostorově tvarovaného lisovaného laminátu, spočívá v tom, že netkaná textilie, ve složeních popsaných v níže uvedených příkladech, se podrobí samostaně nebo společně s alespoň jednou přiloženou kovovou vrstvou, případně s různou jednou nebo vícero výztužemi. případně s adhezními složkami působení tepla tak, aby byla přetvořena v kompozitní vrstvu, v níž alespoň převážná část pojivé složky, tedy termoplastických vláken, je převedena do plastického stavu, přičemž se vytvoří alespoň shluky rozptýlené amorfní termoplastické hmoty termoplastických pojivých vláken, které spojí teplem neporušená armovací vlákna, nebo vytvoří v celé tloušťce kompozitní vrstvy souvislou vrstvu, v níž jsou teplem neporušená armovací vlákna z převážné části nebo úplně zalita, přičemž se současně vlastní adhezí takto upravované kompozitní vrstvy nebo prostřednictvím adheze současně nebo dodatečně vkládaných adhezních složek, připojí kovové fólie nebo filmy, vkládané výztuže a podobně k takto upravené kompozitní vrstvě. Působením tlaku, je aktivované netkané textilii, resp. kompozitní vrstvě, případně celému vrstvenému sendviči, udělován tvar a tloušťka. Ochlazováním dojde k zafixování požadovaného tvaru.

Příklad 1= Lisovaný laminát, je vytvořen z kompozitní vrstvy, jejíž základem je netkaná textilie, která se skládá z 60 hmot. % polypropylenové složky a z 40 hmot. % sleněných vláken o plošné hmotnosti 2.000 g.m^-2 a z hliníkové folie tlouštky 0,1 mm, která je spolu s kompozitní vrstvou spojena adhezní termoplastickou vrstvou na bázi modifikovaného polypropylenu. Tlouštka výsledného lisovaného laminátu je 1.8 mm. Z druhé strany, je pomocí termoplastické složky kompozitní vrstvy, připojena případně dýha.

Příklad 2- Lisovaný laminát je vytvořen z kompozitní vrstvy dle příkladu 1 a z hliníkových folií tlouštky 0,1 mm, které jsou opět pomocí adhezních termoplastických vrstev upevněny na obou stranách kompozitní vrstvy.

Příklad 3= Lisovaný laminát se skládá ze šesti kompozitních vrstev o plošné hmotnosti 500 g.m^-2 ve složení 50 hmot % polypropylen a 50 hmot. % skleněná vlákna, která mají pflměrnou tlouštku jednotlivých fibril 5 pm a délku 90 mm, a pěti vrstev perforované hliníkové folie tlouštky 70 pm se 40 % podílem volné plochy. Oba typy vrstev se pravidleně střídají, přičemž kompozitní vrstvy jsou stranami vnějšími. Spojení všech vrstev zajištuje polypropylenová složka kompozitní vrstvy. Na jeden z povrchů je opět pomocí polypropylenové složky upevněna plastická vrstva s dekoračním povrchem.

Příklad 4- Lisovaný laminát je tvořen dvěma kompozitními vrstvami s rozdílným podílem armující vlákené složky, resp.armujících vláken. První vrstva obsahuje 70 hmot. % polypropylenu a 30 hmot. skleněných vláken, druhá vrstva obsahuje 40 hmot. % polypropylenu a 60 hmot. % skleněných vláken, přičemž obě vrstvy mají plošnou hmotnost 1-500 g.m^-2. Mezi oběma vrstvami leží železný plech tlouštky 1,0 mm perforovaný čtvercovým vzorem s nezaplněnou plochou 50 %. Oba vnější povrchy lisovaného laminátu jsou opatřeny železným plechem tlouštky 0,5 mm, který spojuje s kompozitními vrstvami termoplastická adhezní vrstva. Výsledná tlouštka lisovaného laminátu je 4,2 mm.

Přiklad 5^: Lisovaný laminát ve složení z přikladl 1, přičemž jeho rubní strana je opatřena skleněnou tkaninou o plošné hmotnosti 500 g.m^-2. Spoj kompozitní vrstvy se skleněnou tkaninou tvoří termoplastická pojivá složka.

Příklad 6- Základ lisovaného laminátu tvoří jednak kompozitní vrstva o plošné hmotnosti 300 g.m^-2, skládající se ze 70 hmot. % polypropylenu a 30 hmot. % skleněných vláken a jednak skleněná tkanina o plošné hmotnosti 200 g.m^-2. Obě složky se pravidelně střídají tak, že ve výsledném útvaru je kompozitní vrstva nahoře a skleněná tkanina dole. Na horní vrstvu je termoplastickým adhezním pojivém upevněna hliníková folie tlouštky 40 pm.

Příklad 7· Kompozitní vrstva lisovaného laminátu o plošné hmotnosti 3.000 g.m^-2 je tvořena 50 hmot. % polypropylenu, 25 hmot. % polyesterových střížových vláken délkové hmotnosti

3.1 dtex a 25 hmot % skleněných vláken o průměrné tlouštce flbrll 3 pm. S oběma povrchy kompozitní vrstvy je pomocí tavného lepidla pevně spojena hliníková folie tlouštky 70 pra.

Přiklad 8: Skladba jednotlivých vrstev lisovaného laminátu je stejná jako v příkladech 1.2,4.5.6 a 7. přičemž jako kovová vrstva je použita povrchem tlouštky 35 pm a podobně.

měděná fólie se speciálně upraveným nebo mosazná fólie tlouštky 100 pm

Příklad 9s Základní kompozitní vrstva o složení 80 hmot. % polyetylentereftalát a 20 hmot % uhlíková vlákna, má plošnou hmotnost 500 g.m^-2. Dvě vrstvy základní kompozitní vrstvy jsou spolu s hliníkovou fólií tloštky 50 pm spojeny tak, že jedna vrstva hliníkové fólie leží uprostřed lisovaného laminátu a další dvě hliníkové fólie leží na povrchu lisovaného laminátu. Spojení hliníkové fólie a kompozitní vrstvy zajišťuje polyetyltereftalátová složka. Tlouštka lisovaného laminátu je 0,8 mm.

Př í k 1ad 10 - Lisovaný laminát tvoří kompozitní vrstvy plošné hmotnosti 100 g.m^-2, které se skládají z 50 hmot % polyetylenterefta1átu a 50 hmot. % aramidových vláken Kevlar, a z hliníkové fólie tlouštky 30 nm. Lisovaný laminát je sestaven tak, že kompozitní vrstvy a hliníková fólie se pravidelně střídají a je takto navrstveno celkem 20 kompozitních vrstev. Oba vnější povrchy celého vrstevnatého útvaru jsou kryty opět hliníkovou fólií, například o tlouštce 100 jum.

Claims (11)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Lisovaný laminát, sestávající nejméně z jedné kompozitní vrstvy a nejméně z jedné kovové vrstvy, případně dýhy, vzájemně spolu adhezně spojených, vyznačující se tím, že nejméně jedna z kompozitních vrstev je tvořena alespoň shluky amorfní termoplastické hmoty termoplastických pojivých vláken z netkané textilie, spojujících teplem neporušená armovací vlákna, obsažená v netkané textilii alespoň v pěti hmotnostních procentech.
2. 2. Lisovaný laminát podle bodu 1, vyznačující se tím, že amorfní termoplastická hmota termoplastických vláken tvoří souvislou vrstvu převážně na površích kompozitní vrstvy.
3. 3. Lisovaný laminát podle bodu 1, vyznačující se tím, že netkaná textilie pro kompozitní vrstvu je tvořena vpichovaným rounem.
4. 4. Lisovaný laminát podle bodu 1, vyznačující se tím, že netkaná textilie pro kompozitní vrstvu je tvořena vlákenným propleteni.

   .
5. 5. Lisovaný laminát podle bodu 1, vyznačující se tím, že netkaná textilie pro kompozitní vrstvu je tvořena vlákennou spletí.
6. 6. Lisovaný laminát podle bodfl 1 až 5. vyznačující se tím. že termoplastická pojivá vlákna netkané textilie jsou z polyetylénu, polypropylenu, polyetylentereftalátu. nebo z polyamidu a podobně.
7. 7. Lisovaný laminát podle bodfl í až 6, vyznačující se tím, že armovací vlákna jsou tvořena chemickými vlákny s bodem tání nebo bodem rozkladu vyšším než je bod tání termoplastických pojivých vláken. ~ i ’ o < o ;

   — - > i • Π i ‘ : < · ; ·< ~ 11
8. 8. Lisovaný laminát podle bodů 1 a 7, vyznačující se tím, že armovací vlákna jsou anorganická a/nebo organická.
9. 9. Lisovaný laminát podle bodu 1, vyznačující se tím že kompozitní vrstva obsahuje nejméně jednu výztužnou nekovovou vrstvu v provedení tkanina, rohož, polymerní mřížka nebo fo1 ie.
10. 10. Lisovaný laminát podle bodu 1, vyznačující se tím, že ke kompozitní vrstvě je připojena vrstva dekorační.
11. 11. Lisovaný laminát podle bodu 1, vyznačující se tím, že kovová vrstva tvoří souvislou vrstvu a/nebo je perforovaná s podílem nezaplněné plochy 1 až 90%.