FI76730C - Anvaendning av ytbehandlat armeringsmedel vid extrudering och sprutpressning av termoplast. - Google Patents

Description

1 76730

Pintakäsitellyn lujitusmateriaalin käyttö kestomuovien suulake- ja ruiskupuristukseen Tämä keksintö koskee esikäsitellyn, monofilamentti-5 esilangasta ja/tai monofilamenteista valmistetun katkotun säiemäisen kuitulasin, joka soveltuu kestomuovituotteiden lujittamiseen, käyttöä valmistuskoneiston mekaanisen kulumisen estämiseksi ja puhtaamman lopputuotteen saamiseksi.

On hyvin tunnettua, että kiinteiden lisäaineiden li-10 sääminen muoveihin johtaa valmistuskoneiston suureen kulu-misnopeuteen.

H. Hermannin artikkelissa /’’Schneckenmaschinen för das Aufbereiten von Kunststoffen", Kunststoffe 71 (1981) 623 - J kuvataan sitä, miten valmistuskoneiston mekaanista 15 kulumista voidaan vähentää lisäämällä kuitulasi muovisulaan suulakepuristimessa. Tämä käytäntö alentaa kulumisnopeutta, mutta ei poista kulumista. Suulakepuristin täytyy ajoittain vaihtaa. Koko suulakepuristimen vaihdon aiheuttamien suurten kulujen välttämiseksi on joissakin suulakepuristimissa vaih-20 dettavia yksiköitä, jotka tekevät mahdolliseksi kulumiselle alttiiden osien vaihtamisen yksilöllisesti.

EP-hakemusjulkaisussa 0 036 097 kuvataan menetelmää, jossa kuitulasi (monofilamentit) kehruusuuttimesta tultuaan syötetään säiliöön, joka sisältää polyolefiinin, silaanin ja 25 bis-maleiinihapon vesiliuosta, jolla menettelyllä kuitula-sisäikeiden pinnat päällystetään ja varmistetaan kuitulasin ja muovimateriaalin välinen affiniteetti lopullisessa tuotteessa. Tämän kuitulasin esikäsittelyn jälkeen ja sen jälkeen, kun se on kuivattu ja kosteudesta vapaata, se täytyy 30 leikata katkotuksi säikeeksi ja sekoittaa sitten kuivana muoviyhdisteeseen tunnetulla tavalla huoneen lämpötilassa. Tämä on normaali ja hyvin tunnettu menettely muoviteollisuudessa. Uudistus koskee bis-maleiinimuoviseoksen käyttöä.

DE-patenttijulkaisussa 2 202 860 kuvataan menetelmää 35 kuitulasilla lujitetun muovilevyn valmistamiseksi, jonka levyn pintakerros koostuu erityisesti suulakepuristetusta 2 76730 seoksesta, joka sisältää 10 paino-% katkottua säiettä ja 90 % muovia. Tämä kuitulasi-muoviseos valmistetaan tavanomaisella menetelmällä, jossa tehdään sekoitus kuivana ennen seoksen kaatamista suulakepuristimen suppiloon.

5 US-patenttijulkaisu 3 396 142 koskee menetelmää, jossa kuitulasi sekoitetaan kiinteään termoplastiseen polymeeriin lopullisen tuotteen tiettyjen ominaisuuksien aikaansaamiseksi .

Edellä mainituille patenteille on yhteistä se, että 10 ne perustuvat tavallisiin, tunnettuihin menetelmiin, joissa kuitulasi ja muovi sekoitetaan kuivina huoneen lämpötilassa. Näissä keksinnöissä on tarkoituksena suurentaa kuitulasin ja muovin välistä affiniteettia ja parantaa siten lopullisten tuotteiden mekaanista lujuutta.

15 Tämä on mielenkiintoinen lähestymistapa kuitulasilla lujitetun muovin lopullisten ominaisuuksien suhteen. Näissä menetelmissä kuvatut kuivaseokset eivät kuitenkaan vähennä valmistuskoneiston kulumisongelmaa.

EP-hakemusjulkaisussa 0 022 165 kuvataan menetelmää 20 katkotun kuitulasin, joka on vastaavaa kuin tässä keksinnössä käytettävä kuitutyyppi, päällystämiseksi.

NO-patenttihakemuksessa 2042/72 kuvataan menetelmää päättymättömien kuitulasimonofilamenttien päällystämiseksi muovilla, jotka filamentit kerätään sitten päättymättömiksi, 25 muovilla päällystetystä kuitulasista koostuviksi nauhoiksi. Nauhat vedetään sitten kuumennetun putken läpi, jossa säikeiden muovipäällyste sulaa ja säikeet liimautuvat toisiinsa. Hakemuksessa mainitaan, ettei kuumennetussa putkessa esiinny näkyvää kulumista, mikä ei sinänsä ole yllättävää, 30 sillä piirrokset osoittavat, ettei nauha itse asiassa joudu kosketukseen putken pinnan kanssa. Hakemuksessa viitataan myös siihen tosiasiaan, että kuitulasin käyttö aiheuttaa suulakepuristimien kulumista. Tässä yhteydessä tulisi huomata, että suulakepuristimissa ja ruiskupuristuslaitteis-35 toissa käytetään katkottua säiemäistä kuitulasia eikä edellä mainitussa NO-patentissa kuvattua esilankaa.

3 76730

Mainitussa patenttihakemuksessa kuvatun putken ja suulakepuristimen välillä vallitsee myös suuri ero. Suulakepuristimessa muovi ja lisäaineet joutuvat korkean paineen ja lämpötilan kohteiksi syötettäessä ne ruuvin avulla suulake-5 puristimen läpi ja materiaali on läheisessä kosketuksessa sylinterin seinien ja suulakepuristimen ruuvin kanssa. Edellä mainitussa putkimenetelmässä ei muovi-kuitulasimassaa syötetä ruuvilla putken läpi, vaan se vedetään läpi vapaasti ulkopuolisen laitteen avulla. Putkessa ei myöskään ole 10 painetta vedettäessä kuitulasiesilanka sen läpi, päinvastoin kuin suulakepuristimessa tai ruiskupuristimessa.

Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan tuote, jolla on joko kulumista vähentäviä ominaisuuksia tai joka poistaa valmistuskoneiston kulumisen kokonaan.

15 Edellä käytetään termiä valmistuskoneisto. Tämä on muoviyhdisteiden puristamiseen ja sulattamiseen tarkoitettu mekaaninen laitteisto, joka soveltuu suulakepuristukseen tai ruiskupuristukseen. Valmistuskoneistolla tarkoitetaan siten tässä yhteydessä muoveille tarkoitettua suulakepuris-20 tus- ja ruiskupuristuslaitteistoa.

Nyt käy yllättävästi ilmi, että sopivan pituiseksi katkottua säiemäistä kuitulasia, jonka pinta on päällystet-ty edellä mainitun EP-hakemusjulkaisun 0 022 165 mukaisesti, voidaan edistyksellisesti käyttää muovienvalmistuskoneis-25 ton kulumisen estämiseen.

Mainitun hakemusjulkaisun mukaisesti tällainen päällystetty kuitulasi valmistetaan kuumentamalla katkottu säie 320°C:seen ja sekoittamalla se sitten PVC-seokseen hitaasti pyörivässä sekoittimessa, jolloin muovi sintrautuu kuitulasisäikeisiin. 30 Viittaamme esimerkkiin 1, jossa tätä tuotantojaksoa kuva-_ taan.

Käytettävän raaka-aineen täytyy olla termoplastista. Tällaisista materiaaleista ovat polyamidi, polykarbonaatti, polyasetaatit, polypropyleeni, polystyreeni, polyakryylinit-35 riili-butadieeni-styreeni ja polyvinyylikloridi parhaiten soveltuvia tähän tarkoitukseen, mutta keksintö ei aseta 4 76730 rajoituksia termoplastisen materiaalin valinnalle. Ainoa ehto on se, että sen tulee olla termoplastista.

Käytettävä kuitulasi on muovien lujittamiseen käytettävää lajia. On tavallista käyttää erästä kuitulasi-5 tyyppiä, jonka pinnan valmistaja erikoiskäsittelee. Kuitu-lasi hankitaan joko esilankana (päättymättömiä säikeitä) tai katkottuna säikeenä. Lujitettujen muovien valmistukseen pidetään 3 mm tavallisesti hyväksyttävänä pituutena, mutta kuidun pituus voi olla tätä suurempi tai pienempi. Tällai-10 set katkotut säikeet ovat tavallisesti 1-5 mm pitkiä.

Tämä keksintö ei ole riippuvainen siitä, onko käytettävä kuitulasi tyypiltään puhdasta monofilamenttia vai esi-lankaa, sillä molempien tyyppien seos esiintyy normaalisti lopullisessa myytävässä tuotteessa.

15 Edullisesti tulisi käyttää kerättyjä monofilamentte- ja, jotka ovat katkotun säiemäisen kuitulasin muodossa. Normaalisti valmistaja käsittelee tämän tuotteen pinnan. Vaihtoehtoisesti voi muovin valmistaja erikoiskäsitellä kuitu-lasin omia tarkoituksiaan varten.

20 Kuitulasin päällystämisen kannalta on äärimmäisen tärkeää, että muovilla tai muoviseoksella on oikea raekoko. Tämäntyyppiseen toimintaan on normaali raekokojakautuma 5-100 yum. Jos rakeet ovat liian suuria, ei ole mahdollista saada aikaan kuitulasisäikeiden yhtenäistä päällystystä.

25 Hienontamiskustannukset rajoittavat hyvin pienikokoisten rakeiden käyttöä.

Raekokoa 5-50 ^um pidetään siksi parhaiten soveltuvana sintraukseen, mutta voidaan käyttää suurempia tai pienempiä rakeita, sillä tehokas päällystys ei ole riippuvai-30 nen ainoastaan raekoosta vaan myös kuitujen pituudesta ja paksuudesta.

Käytettäessä päällystettyä tuotetta tuotannossa osoittautui, että valmistuskoneiston mekaaninen kuluminen pieneni hyvin vähäiseksi ja on suoraan verrattavissa odotettavissa 35 olevaan kulumiseen, kun käsitellään pelkkää muovia lujitus-ainetta lisäämättä.

5 76730

Viittaamme taulukoihin 1 ja 2, jotka valaisevat tätä seikkaa.

Keksintö on patenttivaatimuksen mukainen.

Esimerkki 1 5 Katkottu säiemäinen kuitulasi, jossa säikeen keski määräinen pituus on 3 mm, esikuumennetaan tunnetulla tavalla kuuman ilman avulla sopivassa laitteessa noin 160°C:seen.

Kun kuidut saavuttavat oikean lämpötilan, ne sirotellaan säiliöön, joka sisältää E-PVC-seosta, jonka raekokojakautuma 10 on 5-50 ^um. Sekoitussuhde on yksi osa kuitulasia yhtä osaa kohden PVC-seosta. Seosta tulee sekoittaa koko ajan sirottelun ja sintraamisen aikana. Kun sintrautuminen on mennyt loppuun, päällystetty kuitulasi erotetaan käyttämättömästä E-PVC-seoksesta.

15 Esimerkki 2

Esimerkin 1 mukaisesti valmistettua päällystettyä kuitulasia sekoitetaan pelkästä kestomuovista koostuvaan granulaattiin Göttfert-kaksiruuvisuulakepuristimessa ja sulate puristetaan suuttimien läpi tavallisella tavalla. Val-20 mistuskoneiston kulumisnopeuden mittaamiseksi otetaan näytteitä suulakepuristetusta materiaalista, ja niiden rautapitoisuus ilmoitetaan ^ug:na Fe grammaa kohden materiaalia, so. ppm:inä.

Sokeat kokeet tehtiin käyttämällä pelkkää PVC:tä si-25 tältävää granulaattia (koe nro 1), käsittelemätöntä kuitu-lasia sisältävää (koe nro 2) ja titaanitristeariinilla (TTS) päällystettyä kuitulasia sisältävää (koe nro 3) granulaattia.

Keksinnön mukaisesti käytettiin kuitulasiin sintrat-tua E-PVC:tä (koe nro 4), E-PVC:n ollessa emulsioperiaatteel-.. 30 la valmistettu polyvinyylikloridi.

6 76730

Taulukko 1

Koe PVC-yhdisteen Kuitulasin Huomautuksia nro määrä, % määrä, % 1 100 0 52 92 83 mm päällystämätön kuitulasi 3 92 8 3 mm TTS-päällystetty kuitu- lasi 4 92 8 3 mm E-PVC-päällystetty kui tulasi 10 Taulukko 2

Koe nro 1234

Fe, ppm

Fe-pitoisuus suulakepuristuksen jälkeen 23 320 265 160 15 Fe-pitoisuus kuitulasissa 0 1 770 1 770 1 770

Teoreettinen Fe-pitoisuus kaavan mukaan 25 165 165 165

Fe-pitoisuus suhteessa mekaaniseen kulumiseen 0 155 100 0 20 Taulukko 2 osoittaa, että valmistuskoneiston mekaani nen kuluminen häviää, kun käytetään keksinnön mukaista muovilla päällystettyä kuitulasia (koe nro 4).