FI57068B - Anvaendande av expanderade mikrosfaerer innehaollande fiberbana som armeringsmedel - Google Patents

Description

ΓΙ—^'Τ',.Ι .... KU ULUTUSJULKAISU C7n*ft VCTo W (11)utläoonino*sk»ipt 5/068 c Patentti a; y iin n · tty 19 06 1900 (^5) Patent meddelat ^ r ^ (51) Kv.lk.1/lnt.CI.> B 29 D 3/02 SUOMI —FINLAND (21) P*t*nttlh»k«mi« — Pttantameknlni 2205/7*+ (22) HiktmiipUvI — Ansöknlnpdag 18.07·7*+ (23) Alkupilvl —Gllti|h*tadtg 18.07.7*+ (41) Tullut julkltuksl — Bllvlt offantllg 21.01.75

Patentti· ja r.kl.t.rih.llitu. Niht«v«k.i,™on kuuL|uik.bun pvm.-

Patent· och reglstentyrelaen Amikin utitgd och utUkrUtm publkmd 29.02.80 (32)(33)(31) PjT4«ty •tuolkuui—BujW prleritut 20.07.73

Alankomaat-Nederländema(NL) 7310138 _ (71) Firet B.V., Verlaat 22, Veenendaal, Alankomaat-Nederländerna(NL) (72) Adam Paul Geel, Doorwerth, Alankomaat-Nederländema(NL) (7*0 Berggren Oy Ab (5l+) Laajennettuja mikropalloja sisältävän kuiturainan käyttäminen vahvistus-aineena - Användande av expandexade. mikrosfärer innehällande fiberbana som armeringsmedel

On tunnettua vahvistaa muoveja, kuten tyydyttämättömiä polyestereitä ja epoksihartseja, sisällyttämällä niihin kuituraina, kuten sidottu tai sitomaton lasikuitumatto tai lasikangas, sidottu kuituraina tai -kangas, joka perustuu lineaarisiin polymeereihin, kuten polyeste-reihin, polyamideihin, polyolefiineihin yms. Tällaisissa menetelmissä mainittu kuituraina kyllästetään ensin nestemäisellä ja kovettu-mattomalla polymeerillä, joka sisältää kovetusaineen tai ristikytken-täkomponentin, jonka jälkeen kuituraina saatetaan haluttuun muotoon ja kovetetaan.

Tarkoituksella aikaansaada säästöä painossa määrättyä materiaalin paksuutta käytettäessä on aikaisemmin yritetty aikaansaada polymeeriin vaahtomainen rakenne sisällyttämällä siihen laajennettuja mikro-pallosia.

Tällaisia mikropallosia pidetään kaupan sekä laajennetussa että laa-jentamattomassa muodossa. Mikropalloset voi muodostaa vinylideeni-kloridipolymeeri tai sen sekapolymeeri esimerkiksi yhdessä akryylinit-riilin tai haluttaessa muiden monomeerien kanssa, ja mikropallosten 57068 sydänosat sisältävät määrätyn määrän puhallusainetta, kuten iso-butaania. Laajentamattomassa tilassa on mikropallosten halkaisija esimerkiksi 4-20 mikronia ja irtopaino 0,65-0,75 g/cm^. Huoneenlämpötilassa ne ovat erittäin pysyviä, mutta kuumennettuina sekapoly-meerin muodostaman polymeerin pehmenemislämpötilaan laajentaa niissä oleva puhallusaine ne tilavuuaeltaan useampikertaisiksi. Kaupan olevissa materiaaleissa on tämä laajennuslämpötila tavallisesti noin 90-120°C. Kuumennettuina vielä korkeampiin lämpötiloihin on olemassa vaara, että palloset hajoavat sisäisen paineen johdosta, minkä jälkeen pehmeä polymeeri koaguloituu mikä ei ole toivottavaa. Laajennettujen pallosten halkaisija on esimerkiksi 10-100 mikronia ja niiden irtopaino esimerkiksi 0,01 - 0,02 g/cm^.

Yritettäessä sekoittaa tällaisia mikropallosia laajennetussa tilassa nestemäisen, tyydyttämättömän polyesterin kanssa näyttää olevan erittäin vaikeata aikaansaada homogeeninen seos johtuen näennäisen tiheyden suuresta erosta polyesterin ja laajennettujen pallosten välillä samalla kun mainituillapallosilla on taipumus hajota ja ne ovat erittäin haitallisia mikäli ne joutuvat kehoon sisäärihegityksen mukana.

Toiselta puolen ei ole lainkaan mahdollista sekoittaa laajentamatto-mia pallosia nestemäisen polymeerin kanssa koska palloset voidaan laajentaa ainoastaan kuumentamisen avulla ja säännön mukaisesti tämä ei sovellu yhteen polymeerin käsittelyn kanssa, sillä tällöin risti-kytkeytyminen alkaa.

Tämän johdosta esiintyy huomattava tarve voida yhdistää laajennetut mikropalloset helpolla ja hyvin säädetyllä tavalla nestemäiseen polymeeriin .

Tämä aikaansaadaan keksinnön mukaan käyttämällä sideaineella sidottua kuiturainaa, joka sideaine sitoo rainaan 10-60 tilavuusprosenttia, sidotun rainan tilavuudesta laskettuna, laajennettuja mikropalloja, jotka ovat edullisimmin vinyylideenikloridin ja akryylinitriilin sekapo-lymeeria ja joiden halkaisija on 10-100 mikronia, vahvistusaineena valmistettaessa muotoiltuja tuotteita juoksevasta lämpökovettuvasta hartsista.

Näitä mikropallosia voidaan valmistaa millä hyvänsä tunnetulla tavalla ja kaikista sellaisista materiaaleista, jotka ovat tavanomaisia 3 57068 tässä tarkoituksessa. Sopivimpia ovat sellaiset mikropalloset, joiden halkaisija laajennetussa tilassa on 10-100 mikronia. Sen materiaalin, josta mainitut mikropalloset on valmistettu, tulee luonnollisesti kestää kovettamattomassa tilassa käytetyn hartsin vaikutus. Erittäin sopivia ovat vinylideenikloridin ja akryylinitriilin sekapoly-meerin muodostamat palloset.

Sellainen sidottu kuituraina, joka sisältää mikropallosia, on kuvattu US-patentissa 3 676 288, jossa on ehdotettu valmistettavaksi tällaisia pallosia sisältävä kutomaton kangas. Tämän aikaansaamiseksi muodostetaan tämän patentin mukaisesti ensin tapulikuituraina ja tähän rainaan suihkutetaan tämän jälkeen kutomattornissa kankaissa tavanomaisen kovettuvan sideaineen liuosta ja samanaikaisesti myös mikropalloset dispergoidaan laajentamattomassa tilassa tähän liuokseen.

Sen jälkeen kun kuitujen, kuten tekosilkkikuitujen, muodostama raina on kostutettu tällä tavoin, johdetaan se uunin lävitse ja kuivataan ja kuumennetaan tämän jälkeen lämpötilassa, joka toiselta puolen on riittävän korkea kovettamaan sideaineen ja myös aikaansaamaan mikro-pallosten laajenemisen, samalla kun mainittu lämpötila ei saa olla . niin korkea, että se hajottaa palloset sisäisen paineen johdosta. Tämän patentin mukaisesti on lämpötila 88-120°C sopiva.

Tämän patentin mukaisesti aikaansaadaan mainitun menetelmän avulla erittäin huokoinen kutomaton kangas, jonka veden absorptiokyky on suuri niin,että tätä tuotetta voidaan käyttää esimerkiksi eristysmateriaalina sekä pyyhkimis- ja puhdistusriepuina. Lisäksi tässä patentissa mainitaan, että pallosten läsnäolo pienentää kutomatto-man kankaan läpinäkyvyyttä ja myös ilman läpäisevyyttä.

Tällaiset mikropallosia sisältävät kutomattomat kankaat ovat erittäin sopivia käytettäviksi esillä olevan keksinnön mukaisesti. Raion-kuitujen sijasta voidaan käyttää myös muita kuituja, kuten lasikuituja, polyesterikuituja, nylonkuituja jne, kun taas kutomattoman kankaan sijasta on myös mahdollista käyttää sellaista kangasta, johon mikropallosia on analogisesti yhdistetty.

On luonnollisesti myös mahdollista yhdistää aikaisemmin erikseen mikropalloset kuiturainaan vesidispersion muodossa, tai mikropalloset voidaan hajoittaa ennakolta tai kyllästämisen jälkeen rainaan halutussa määrässä. Kummassakin tapauksessa ne kiinnitetään sitten kui- n 57068 tuihin sideaineen avulla mainitun sideaineen ristikytkemisen aikana.

Pallosia laajennettaessa kuivaamisen ja sideaineen ristikytkemisen aikana on pidettävä huolta siitä, että rainassa olevien pallosten lämpötila ei nouse arvoon, jossa huomattava osa mikropallosia hajoaa, jonka jälkeen koaguloidulla seinämateriaalilla on ainoastaan vähäinen tilavuus niin, että haluttu päämäärä, nimittäin kyllästyshartsin tarvittavan määrän pieneneminen, jää saavuttamatta. Kaupan olevia pallosia käytettäessä on tämä maksimilämpötila tavallisesti noin 120°C ja sideaine on tämän johdosta valittava niin, että se on riittävästi ristikytketty tässä lämpötilassa tai sen alapuolella.

Tämä on hyvin toteutettavissa tavanomaisia sideaineita käytettäessä.

Mikropallosten määrä voi luonnollisesti vaihdella voimakkaasti.

Tämä määrä valitaan kuitenkin edullisesti siten, ettei se laajentamisen jälkeen ole suurempi kuin noin 50 tilavuus-? laajennetun kuitu-rainan tilavuudesta. Mikäli pallosten määrä on suurempi kuin 60 ? laajennetun kuiturainan tilavuudesta, pienenee tavallisesti lopullisen tuotteen lujuus. Pallosten laajentamisen aikana lisääntyy tavallisesti myös kuiturainan näennäinen tilavuus. Erittäin sopivalta näyttää 10-60 tilavuus-?:n ja edullisesti 30-50 tilavuus-?:n määrä laajennetun kuiturainan tilavuudesta laskettuna. Määrätyn tyyppisiä mikropallosia varten voi tämän johdosta olla helppoa laskea mikä tilavuusmäärä laajentamattornia pallosia on lisättävä.

Kuiturainan luonne voi vaihdella erittäin voimakkaasti. Voidaan käyttää esimerkiksi lasikankaita, lasikuitumattoja, kuiturainoja, jotka perustuvat kaikenlaisiin luonnosta saatuihin tai synteettisiin kuituihin, neulottua huopaa tai kankaita, jotka perustuvat luonnon tai synteettisiin kuituihin.

Sideaineena voidaan käyttää kaikkia tavanomaisia sideaineita, jotka voivat olla ristikytkettyjä tai kovetettuja lämpötilassa, joka on sallittu mikropallosten laajentamiseksi.

Eräs esimerkki sopivista sideaineista on polyakryylinitriililateksi.

Tällainen sideainelateksi sisältää osasia, joiden halkaisija on esimerkiksi 2 mikronia. Kuiturainoja, joita käytetään esillä olevan keksinnön mukaisesti ja jotka sisältävät laajennettuja mikropallosia, 5 57068 voidaan käyttää ristikytkettävien polymeerien vahvistamiseksi täysin samalla tavoin kuin kuiturainoja, jotka ovat tavanomaisia tässä tarkoituksessa.

Lopulliset muotoillut tuotteet ovat kuitenkin edullisia verrattuina sellaisiin, jotka on valmistettu tavanomaisia kuiturainoja käyttäen, koska ne ovat toiselta puolen kevyempiä ja halvempia ja toiselta puolen niillä on suuri iskulujuus, eikä näitä tuotteita muodostettaes- ' sa tarvita mitään lisäkäsittelyjä aikaisempiin käsittelymenetelmiin verrattuna.

Esimerkki 2 Käytetään vielä sitomatonta kuiturainaa, jonka paino on 60 g/m , " ja jonka muodostavat polyesterikuidut, joiden dtex-arvo on 1,5.

Se kyllästetään polyakryylinitriililateksiila, johon laajentamattomia mikropallosia on dispergoitu.

Tämä lateksi sisältää 20 paino-? kiinteitä materiaaleja, nimittäin 6 paino-? polyakryylinitriiliä ja 14 paino-? mikropallosia. Määrätty 2 määrä sitä yhdistetään kuiturainaan niin, että tämä sisältää per m 18 g polyakryylinitriiliä ja 42 g mikropallosia. Tämän jälkeen kyllästetty raina kuivataan ja kuumennetaan tällöin korkeintaan lämpötilaan 118°C. Kuivaamisen aikana vesi haihtuu, polyakryylinitriili ristikyt-keytyy ja mikropalloset laajenevat.

Saatu kuituraina on erittäin sopiva käsiteltäväksi tyydyttämättömän polyesterin avulla kyllästämällä se esimerkiksi omaan painoonsa nähden 9-kertaisella määrällä polyesteriä, joka sisältää kovetusainetta, saattamalla kyllästetty raina haluttuun muotoon, tässä tapauksessa litteän levyn muotoon, ja kovettamalla polyesteri huoneenlämpötilassa.

Saatu levy sisältää eri aineosia seuraavat määrät:

Polyesterikuituja 5 paino-? 2,7 tilavuus-?

Polyakryylinitriiliä 1,5 " 0,8 ”

Mikropallosia 3*5 " 48,3 ”

Tyydyttämätöntä polyesteriä 90_11 48,2_"_ • 100,0 paino-? 100,0 tilavuus-?