FI84185C - Foerfarande foer klistring av ett oeverdragsmaterial pao en av slumpartat lagda fibrer sammansatt skiva och produkt framstaelld enligt detta foerfarande. - Google Patents

Description

Menetelmä päällystemateriaalin kiinnittämiseksi hajakui- tuja sisältävään komposiittilevyyn ja näin valmistettu tuote 1 84185 5 Tämä keksintö koskee päällystettyä levyä ja mene telmää päällystemateriaalin kiinnittämiseksi hajakuituja sisältävään komposiittilevyyn, jolla on aktivoitu pinta, jossa levyn kuidut suuntautuvat ulos pinnasta, vähintään yhteen pintaan. Komposiittilevy tarjoaa kuituja sisältävän 10 pinnan, jonka kanssa päällystemateriaalit voivat olla fysikaalisessa vuorovaikutuksessa ja sitoutua lujasti siihe-n. Tarkemmin ilmaistuna komposiittilevyn sisältämät kuidut nousevat pystyyn levyn pinnan tasoon nähden, jolloin ne muodostavat aktivoidun pinnan. Kuidut saadaan aktivoitu-15 maan eli nousemaan pystyyn kuiduilla vahvistetusta kompo-siittilevystä kuumentamalla mainittua pintaa joko ennen päällystemateriaalin levitystä tai samanaikaisesti sen kanssa.

Tiivistetyt, hajakuituja sisältävät komposiittile-20 vyt valmistetaan yleisesti synteettisen hartsimateriaalin muodostamasta matriisista, kuitumaisista lujitemateriaa-leista ja sideaineista. Synteettinen hartsimateriaali on edullisesti lämmössä sulava orgaaninen polymeeri. Näillä polymeerisillä komposiittilevyillä on raakaaineena olevan 25 polymeerin erinomaiset ominaisuudet ja lisäksi parantuneet fysikaaliset ominaisuudet, kuten kuvataan tarkemmin US-patenttijulkaisussa nro 4 426 470. Vaikka kuiduilla vahvistetuilla komposiittilevyillä on erinomaiset fysikaaliset ominaisuudet, voi olla vaikeaa kiinnittää muita mate-30 riaaleja tällaisen kuiduilla vahvistetun polymeerikompo-siittilevyn suhteellisen sileisiin ulkopintoihin. Niinpä menetelmä muiden materiaalien kiinnittämiseksi komposiit-tilevyihin on hyvin toivottava.

Nyt on havaittu, että hajakuituja sisältävät kompo-35 siittilevyt (jatkossa "komposiittilevyt" ) voidaan lämpö- 2 84185 käsitellä sillä tavalla, että niillä on käsittelyn jälkeen aktivoitu pinta, jonka kanssa päällystemateriaalit voivat olla fysikaalisessa vuorovaikutuksessa, jolloin muodostuu erinomainen sidos komposiittilevyn kanssa. Tämä keksintö 5 tekee siten mahdolliseksi komposiittilevyjen käytön moniin erilaisiin tarkoituksiin, joita tähän asti on pidetty sangen vaikeina ellei mahdottomina. Lisäksi tämä keksintö tekee mahdolliseksi erilaisten tarttuvien päällystemateriaalien käytön komposiittilevyjen yhteydessä, jolloin saa-10 daan täydellisemmin käytetyksi hyväksi komposiittilevyjen mahdollisuudet.

Keksintö koskee menetelmää päällystemateriaalin kiinnittämiseksi tiivistettyyn, hajakuituja sisältävään komposiittilevyyn, jossa hajakuidut ovat keskimäärin 3 -15 25 mm:n pituisia ja niiden pituuden ja läpimitan välinen suhde on suurempi kuin 40, ja jossa mainittuja kuituja on läsnä 10 - 80 % mainitun komposiittilevyn painosta, käsittelemällä lämmöllä ainakin yksi levyn pinta, jolloin muodostuu aktivoitunut pinta, jossa levyn kuidut kohoavat 20 ulos mainitun pinnan tasosta, ja levittämällä päällystys-materiaalia mainitulle aktivoituneelle pinnalle, jolloin mainittu päällystemateriaali joutuu fysikaaliseen vuorovaikutukseen mainittujen koholla olevien kuitujen kanssa ja kiinnittyy niihin.

25 Vaihe, jossa komposiittilevyä käsitellään lämmöllä, voidaan toteuttaa joko ennen levyn saattamista kosketukseen päällystemateriaalin kanssa tai samanaikaisesti sen kanssa.

Keksinnön mukainen menetelmä voi sisältää myös li-30 sävaiheen, jossa kiinnitetään komposiittilevy, jonka pinta on päällystetty, alustaan, jolloin päällystemateriaalina käytetään liimaa. Liima on yleensä synteettinen termoplastinen materiaali, kuten etyleeniakryylihappo. Liima voi olla myös reaktiivinen polymeeri, kuten epoksi-, fenoli-, 35 uretaani- tai nailonliima. Alustana voivat toimia monet 3 84185 materiaalit, kuten metalli, puu, betoni, polymeerit, tms.

Tämän keksinnön eräänä erityisenä suoritusmuotona on menetelmä asfaltin kiinnittämiseksi metallialustaan, jossa menetelmässä levitetään liimapäällyste metallialus-5 tan ulkopinnalle ja joko samanaikaisesti tai myöhemmin kiinnitetään hajakuituja sisältävän komposiittilevyn aktivoitu pinta liimapäällysteeseen ja saatetaan sitten kom-posiittilevyn vapaana oleva pinta kosketukseen kuuman asfaltin kanssa sillä tavalla, että tämä pinta kohoaa ja 10 aktivoituu, jolloin komposiittilevyn sisältämät kuidut pääsevät nousemaan pystyyn pintaan nähden, niin että asfaltti pääsee fysikaaliseen vuorovaikutukseen aktivoidun pinnan kanssa ja tarttuu siihen. Metallialusta voi yleisesti olla teräsrumpu tai -putki, jolloin teräsrumpua läm-15 mitetään ennen liimapäällysteen levittämistä rummun tai putken pinnalle. Liima on edullisesti etyleeni-akryylihap-pokopolymeeri. Yhdistelmälevyn vapaan pinnan saattaminen kosketukseen kuuman asfaltin kanssa tehdään yleensä kastamalla komposiittilevyn vapaa pinta kuumaan asfalttiin. 20 Keksinnön mukaisesti hajakuituja sisältävä kom- posiittilevy voidaan päällystää millä tahansa sopivalla päällystemateriaalilla, jolla on kyky olla vuorovaikutuksessa hajakuituja sisältävän komposiittilevyn aktivoidun pinnan kanssa. Tämä perusyhdistelmä voidaan sitten yh-25 distää mihin tahansa alustaan laminaattien muodostamiseksi.

Menetelmässä päällystemateriaalin kiinnittämiseksi hajakuituja sisältävään komposiittilevyyn on yhtenä aspektina vähintään yhden levypinnan käsitteleminen lämmöllä, 30 jolloin muodostuu aktivoitu pinta, josta kuidut suuntautuvat ylöspäin. Tämä aktivoitu pinta voidaan sitten päällystää halutulla päällystemateriaalilla, jolla on kyky virrata pystyssä olevien kuitujen ympärille sitoutuakseen tehokkaasti komposiittilevyyn. Laminaattia (päällystemate-35 riaali/komposiittilevy) voidaan sitten käyttää monin ta- 4 84185 voin. Kun päällystemateriaali on esimerkiksi liimahartsi, laminaatti voidaan liimata alustaan, kuten metalliin, puuhun tai polymeeriseen materiaaliin, jolloin vapaaksi jää polymeerikomposiittilevyn pinta. Siten alustalla on poly-5 meeripinta, jolla on hajakuituja sisältävän levyn ominaisuudet.

Keksinnön mukaisen menetelmän toisen aspektin mukaisesti edellä kuvattu laminaatti (päällystemateriaali/ komposiittilevy) voidaan kiinnittää alustaan ja käsitellä 10 komposiittilevyn vapaa pinta lämmöllä, jolloin muodostuu aktivoitu pinta. Tämä uusi aktivoitu pinta voidaan sitten päällystää edelleen päällystemateriaalilla. Keksinnön li-säaspektina on myös se, että edellä kuvattuja menetelmiä voidaan toistaa, jolloin saadaan useita komposiittilevyjä, 15 jotka on laminoitu erilaisten päällystemateriaalien kanssa ja/tai kiinnitetty erilaisiin alustoihin.

Hajakuituja sisältävät komposiitti levyt, joita käytetään tämän keksinnön yhteydessä, valmistetaan menettelyllä, jota kuvataan yleisesti US-patenttijulkaisussa nro 20 4 426 470, jossa kuvataan menetelmää komposiittilevyn ja erityisesti esitiivistetyn levyn valmistamiseksi, joka puristetaan kalenterilla tai jättötelalla komposiitin kuivuttua, jolloin saadaan levy, jolla on parannettu veto- ja repäisylujuus. Myös muut tiivistettyjen komposiittilevyjen 25 muodot ovat sovellettavissa tähän menetelmään, ja niitä kuvataan alan kirjallisuudessa polymeerikomposiitteina, kuituvahvisteisina polymeerilevyinä (US-patenttijulkaisu nro 4 431 696), muovikomposiitteina ja kuitumattoina. Komposiittilevyn muodostamiseen nimenomaan käytettävä mene-30 telinä ei ole ratkaiseva, kunhan saadaan aikaan tiivistetty kuituvahvisteinen komposiittilevy. Vaikka levyn tiheys riippuu kulloinkin käytettävästä hartsimateriaalista ja lujitekuidusta, on tyypillisen tiivistetyn hajakuituja sisältävän komposiittilevyn, jossa on polyolefiinimatriisi 35 ja lujittavia lasikuituja, tiheys 0,24-1,76 g/cm3.

5 84185

Hajakuituja sisältävä komposiittilevy koostuu yleisesti lämmössä sulavasta hartsista, johon lujittavat kuidut voidaan sisällyttää. Komposiittilevy voi sisältää lisäksi muita lisäaineita, kuten selluloosaa, lateksisideai-5 neita, epäorgaanisia pigmenttejä, hapettumisenestoaineita, hiutalointiaineita ja muita aineosia.

Yleisesti ilmaistuna lujittavat kuidut, joita voidaan käyttää tämän keksinnön yhteydessä, ovat orgaanisia tai epäorgaanisia kuituja, kuten esimerkiksi grafiitista, 10 metallista, keraamisista aineista, polyamideista, aromaat tisista polymeereistä, polyesteristä, selluloosasta tai lasista valmistettuja kuituja. Lasikuidut ovat edullinen valinta useimpiin tarkoituksiin lujuutensa ja alhaisen hintansa ansiosta. Erityiskäyttötarkoitukset voivat kui-15 tenkin tehdä muista, tässä mainitsemattomista kuiduista, soveltuvampia. Kuidun nimenomaisen koostumuksen ei ole tarkoitus olla ratkaiseva tämän keksinnön kannalta, ja alan asiantuntija voi havaita lukuisten kuitujen toimivan yhtä hyvin.

20 Lujittavat kuidut ovat suurin piirtein tasaisesti jakautuneina hartsimatriisiin ja sattumanvaraisesti orientoituneina komposiittilevyn tasossa, ts. mainitussa tasossa ei juurikaan esiinny kuitujen yhdensuuntaisuutta mihinkään suuntaan. Käytettävien kuitujen pituus on keskimäärin 25 3-25 mm, edullisesti 4,76-12,7 mm. Kuitujen pituuden suhde läpimittaan on lisäksi suurempi kuin 40, edullisesti suurempi kuin 100. Lujittavaa kuitua on komposiittilevyssä yleensä 10-80 m-%, edullisesti 15-40 m-% komposiittilevyn koko massasta.

30 Tämän keksinnön mukaisessa menetelmässä käsitellään tiivistetystä hajakuitukomposiittilevystä ainakin toinen pinta lämmöllä, jolloin pinnassa tai sen lähellä olevat kuidut nousevat pystyyn pinnan tasoon nähden, ts. muodostavat aktivoidun pinnan. Pystyssä olevat kuidut tekevät 35 siten mahdolliseksi viskositeetiltaan sopivan päällysteinä- 6 84185 teriaalin virtaamisen pystyssä olevien kuitujen ympärille ja siten fysikaalisen vuorovaikutuksen kuitujen kanssa, jolloin se lukittuu eli ankkuroituu kuituihin ja muodostaa siten lujan sidoksen komposiittilevyn kanssa. Itse'asiassa 5 pystyssä olevat komposiittilevyn kuidut muodostavat fysikaalisia kohoumia, jotka kasvattavat levyn pinta-alaa ja lukitsevat eli sitovat päällystemateriaalin komposiitti-levyyn.

Eräässä tapauksessa komposiittilevy voidaan käsi-10 teliä lämmöllä vain toiselta pinnaltaan pitäen samalla toinen pinta viileämpänä. Täten muodostetaan aktivoitu pinta vain komposiittilevyn toiselle puolelle ja säilytetään alkuperäinen sileä polymeeripinta toisella puolella. Kun komposiittilevyn pystyssä olevat kuidut on sidottu 15 toiseen materiaaliin, on tämän pinta suurin piirtein deak-tivoitunut. Jäljellä oleva pinta voidaan uudelleen kuumentamalla aktivoida sitoutumista varten toiseen ja mahdollisesti erilaiseen materiaaliin.

Pinnan aktivoimiseen tarvittava lämpötila on yleen-20 sä suunnilleen komposiittilevyssä kulloinkin käytettävän polymeerimateriaalin pehmenemispiste. Komposiittilevyn pintaan suunnattava kuumennus ei lisäksi saisi olla niin voimakasta, että se hajottaa polymeeriä. Komposiittilevyn kolymeerikomponentin hajoaminen on luonnollisesti erilais-25 ten lämmitysoperaation parametrien, kuten lämpötilan ja viipymäajan, funktio. Siksi lämpötila voi ylittää polymeerin kestorajan sillä edellytyksellä, että viipymäaika on lyhyt. Lämmitys voidaan tehdä millä tahansa monista menetelmistä, kuten puhaltamalla ilmaa, kuumennetulla puris-30 timella, IR-kuumentimilla (säteilylähteillä), kuumilla teloilla tai nestekylvyllä. Eräässä edullisessa menetelmässä lämpökäsittely tehdään käyttämällä kuumennettua päällystemateriaalia, joka levitetään komposiittilevyn toiselle pinnalle. Tässä menetelmässä levyn pinta aktivoi-35 tuu sen kautta, että jännitys, jonka alaisena kuidut nor- 7 84185 maalisti pysyvät polymeerimatriisissa, laukeaa (pinnan lämmetessä), niin että kuidut nousevat pinnasta päällyste-materiaaliin. Niinpä päällystemateriaali aktivoi pinnan siten, että kiinnittyminen tapahtuu samanaikaisesti pääl-5 lysteen levittämisen kanssa.

Hajakuitukomposiittilevyn pinnan lämpökäsittely saa aikaan polymeerisen sideaineen pehmenemisen ja hajottaa ainakin osittain hajakuitudispersion. Uskotaan, että pinnalla olevan polymeerin pehmeneminen edistää jännitysti-10 lassa olevien kuitujen laukeamista. Tämä jännitys aiheutuu komposiittilevyn tiivistysprosessista, jolla on taipumus saada kuidut hieman taipumaan risteämiskohdistaan. Jännittyneillä kuiduilla on siksi taipumus suoristua eli laueta, kun polymeerinen sideaine pehmenee.

15 Päällystyskoostumuksia tai -materiaaleja, joita voidaan käyttää tarttumaan tiivistetyn hajakuitukomposiittilevyn aktivoituun pintaan, ovat sellaiset materiaalit, joilla on kyky olla fysikaalisessa vuorovaikutuksessa aktivoidusta pinnasta kohoavien kuitujen kanssa. Fysikaali-20 sella vuorovaikutuksella kohoavien kuitujen kanssa on tarkoitus kuvata päällystysmateriaalin kykyä tunkeutua tai virrata pystyssä olevien kuitujen välisiin tiloihin. Soveltuvat päällysteet ovat yleensä luonteeltaan jäykkäliik-keisiä tai nestemäisiä; päällysteitä, joista voidaan tehdä 25 tilapäisesti viskooseja liuottimien tai lämmön avulla, voidaan kuitenkin myös käyttää edullisesti. Yleisiä esimerkkejä ovat sementit, kuten kipsilaasti ja betoni; liimat; kosketusliimat; polymeeriset materiaalit, kuten poly-vinyylikloridiplastisolit, epoksit, uretaanit, etyleeni-30 akryylihappo; polyolefiinit, kuten polyetyleeni, polypropyleeni, nailonit, polystyreeni-polyesteri, fenolit ja akryylimuovit; maalit, kuten polyesterit, lateksit, sili-koni, polyesterit, alkydimaalit, akryylilateksit ja vastaavat; muut hartsimaiset ja termoplastiset materiaalit; 35 rasvat, vahat, asfaltti, terva ja öljytuotteet. Alan 8 84185 asiantuntijan on helppo keksiä muita päällystemateriaaleja, jotka voivat olla fysikaalisessa vuorovaikutuksessa kohoavien kuitujen, ts. aktivoidun pinnan kanssa, ja ne on tarkoitettu kuuluviksi keksinnön piiriin.

5 Tätä keksintöä voidaan myös käyttää aktivoimalla tiivistetyn komposiittilevyn yksi pinta ja päällystämällä se termoplastisella liimalla, kuten etyleeni-akryylihapol-la, tai reaktiivisella liimalla, kuten epoksi-, fenoli-, uretaani- tai nailonliimalla. Liimapinta voidaan sitten 10 kiinnittää alustamateriaaliin, jolloin muodostuu polymee- ripinta, joka muodostuu alustalla olevan tiivistetyn komposiittilevyn aktivoimattomasta pinnasta. Tyypillisiä alustoja voivat olla puu, metalli, polymeeriset materiaalit tai sellaiset tuotteet kuin matot, linoleumi, tiilet, 15 kankaat ja vastaavat.

Erityisesimerkkinä edellä mainitusta sovellutuksesta on vanerilevyn toisen pinnan tai molempien pintojen sitominen komposiittilevyn aktivoituun pintaan sopivaa liimaa käyttämällä. Koska komposiittilevyn aktivoimatto-20 maila pinnalla on vain vähäinen taipumus tarttua muihin materiaaleihin, saadaan aikaan erinomainen irtoava pinta vanerille tai muulle käytetylle alustalle. Tämä ominaisuus voi olla erityisen arvokas valmistettaessa sementtimuot-teja tai muissa sen kaltaisissa käyttötarkoituksissa.

25 Toisessa sovellutuksessa voidaan esikuumentaa te räslevy noin 204 °C:seen, ja kun kuumennettu teräs tulee uunista, levitetään sille kerros tai kalvo etyleeni-akryy-lihappoa (EAA) ja komposiittilevy. Teräsalustan lämpö aktivoi tehokkaasti komposiittilevyn pinnan ja sitoo siten 30 sekä EAA:n että komposiittilevyn alustaan. Laminoitu teräs voidaan sitten muotoilla haluttuun muotoon ja jäähdyttää tai jäähdyttää ensin ja muotoilla sitten. Mahdollisesti voidaan käyttää jättötelaa laminoidun teräksen puristamiseksi liiman ja komposiittilevyn teräkseen tarttumisen 35 lisävarmistukseksi. Siten muodostettu laminaatti voidaan 9 84185 lisäksi upottaa kuumaan päällystemateriaaliin, kuten asfalttiin, komposiittilevyn vapaan pinnan aktivoimiseksi tehokkaasti ja asfaltin kiinnittämiseksi siihen.

Keksintöä voidaan käyttää myös kela- tai levyteräk-5 sen päällystämiseen termoplastisella liimalla ja kompo- siittilevyllä, jolloin komposiittilevy sitoutuu teräkseen aktivoitumisen tai materiaalien affiniteetin ansiosta. Sitoutumisen jälkeen laminaattia voidaan muotoilla laajasti monimutkaisiksi kolmiulotteisiksi esineiksi, kuten au-10 tojen pohjiksi, pyöräpesiksi, aaltoputkiksi ja -levyiksi, rummuiksi, säiliöiksi ja muiksi käyttökelpoisiksi tuotteiksi. Muotoiltu esine voidaan mahdollisesti lämpökäsi-tellä toisen kerran vapaan ulkopinnan aktivoimiseksi, joka pinta voidaan sitten päällystää halutulla päällystemateri-15 aalilla, tai upotetaan esine kuumaan päällystemateriaaliin.

Voi mahdollisesti olla edullista päällystää alusta-materiaali ennen laminointia pohjustuspäällysteellä liiman tarttumislujuuden parantamiseksi edelleen. Tällaiset toi-20 menpiteet voivat olla edullisia alustan korroosionkeston parantamisen kannalta.

Eräänä lisäsovellutuksena voi olla komposiittilevyn asettaminen metallipinnalle, joka on esipäällystetty asfaltilla tai tervamateriaalilla, jolloin asfaltti tai ter-25 va toimii sitovana kerroksena. Komposiittilevyn pinta voi joko olla aktivoitu ennalta asfalttiin tai tervaan tarttumista varten, tai komposiittilevy voidaan aktivoida in situ asettamalla komposiitti aiemmin levitetyn asfaltin tai tervan ollessa kuumaa.

30 Tämän keksinnön mukaisen aktivoidun komposiittile vyn muut käyttösovellutukset, jotka ovat alaa tunteville ilmeisiä, on tarkoitettu kuuluviksi tämän keksinnön piiriin. Seuraavat esimerkit annetaan tämän menetelmän mahdollisuuksien valaisemiseksi tarkemmin.

35 10 841 85

Esimerkki I

2,5 mm:n paksuista tiivistämätöntä komposiittilevy-palaa (ominaispaino 0,2), joka oli valmistettu HD-polyety-leenijauheesta ja 35,2 %:sta lasikuitua, pidettiin toisel-5 ta pinnaltaan 200 °C:n lämpötilassa 2067 kPa:n paineessa pitäen samalla toinen pinta huoneen lämpötilassa. Paineen vapauttamisen jälkeen kuumennetussa puolessa (aktivoidussa pinnassa) näkyi selviä merkkejä kuitujen kohoamisesta, kun taas kuumentamattomalla puolella säilyi kiinteä, sileä 10 pinta.

Aktivoidulle pinnalle levitettiin epoksiliimaa ja kiinnitettiin levy vaneriin.

Esimerkki II

Muodostettiin 2,5 mm:n paksuinen tiivistämätön kom-15 posiittilevy (ominaispaino 0,2) kahdesta tiivistämättömäs-tä komposiittilevystä, jotka asetettiin päällekkäin. Levyt puristettiin yhteen ja tiivistettiin levyksi, jonka paksuus oli 0,4 mm ja ominaispaino noin 1,25, kuumentamalla yhdistelmää puristimessa 2067 kPa:n paineessa 170 eC:n 20 lämpötilassa 4 min. Levyn annettiin sitten jäähtyä paineen alaisena. Sitten tiivistetyn levyn toinen pinta johdettiin kuumailmapistoolin alitse jäähdyttäen samalla toista pintaa. Kuumailmapistoolilla käsitellyn pinnan havaittiin olevan "nukkaisen" näköinen, mikä selvästi viittaa pys-25 tyssä olevien kuitujen läsnäoloon. Tämä pinta kiinnitettiin vanerialustaan epoksiliimalla, ja sen tarttumiskyky oli erinomainen.

Esimerkki III

Galvanoidun teräksen päällystäminen asfaltilla 30 Galvanoitua terästä olevat näytteet laminoitiin etyleeniakryylihappokopolymeeriliimakalvon (paksuus 0,51, 0,127 ja 0,3 mm) ja tiivistetyn polymeerikomposiittilevyn, jonka paksuus oli 0,2-0,3 mm ja lasikuitupitoisuus 30 %, kanssa. Näytteet upotettiin 204 °C:seen asfalttiin 30-360 35 s:ksi. Sitten näytteet jäähdytettiin. Asfaltin havaittiin il 84185 aiheuttavan komposiitin vapaan pinnan tulemisen karheaksi ja kuituiseksi, mikä selvästi viittaa aktivoitumiseen. Lisäksi asfaltin havaittiin sitoutuvan komposiittiin heikentämättä komposiitin ja galvanoidun teräksen välistä 5 sidosta.

Valmistetuille näytteille tehtiin sitten kuoriutu-mislujuustesti 180 eC:ssa. Näytteitä, jotka oli valmistettu käyttäen 0,51 mm:n EAA-kalvoa, ei pystytty vetämään irti teräsalustasta, mikä osoittaa sidoslujuuden olevan 10 yli 7,15 kg/cm leveyttä. Näytteiden, jotka oli valmistettu käyttäen 0,127 mm:n EAA-kalvoa, kuoriutumislujuus oli 5,54 kg/cm leveyttä; EAA-kalvo vaurioitui testissä.

Esimerkki IV

Galvanoitua terästä oleva näyte kuumennettiin 15 204 °C:seen ja päällystettiin 0,51 mm:n paksuisella EAA- kalvolla ja tiivistämättömällä komposiittilevyllä, jonka paksuus oli 0,4 mm ja lasikuitupitoisuus 30 %. Esikuumen-nettu metalli toimi lämmönlähteenä EAA-kalvon ja kompo-siittilevyn laminoinnille ja sulatukselle. EAA-kalvo ja 20 komposiittilevy kiinnittyivät niin lujasti teräkseen, että ne tuhoutuivat yritettäessä irrottaa niitä.

Muita samalla tavalla valmistettuja näytteitä upotettiin kuumaan, 204 °C:iseen asfalttiin. Saavutettiin erinomainen asfaltin tunkeutuminen komposiittilevyyn. As-25 faltin ja komposiittilevyn välinen sidos oli erinomainen.

Kaikkien näytteiden kuoriutumislujuus 180 °C:ssa oli noin 0,72 - 0,9 kg/cm leveyttä, joka oli 30 % lasikuitua sisältävän tiivistämättömän komposiittilevyn rakenteellinen lujuus.

30 Esimerkki V

2,54 cm:n levyisiä liuskoja sekä "kohotetusta" (aktivoitu pinta) että sileästä (kohottamaton) lasikuituvah-visteisista komposiittilevymateriaaleista laminoitiin sekä Aluminum- testaus levyjen että Lebanit"-lastulevyn kanssa, ja 35 tutkittiin sidoslujuus.

12 841 85

Alumiinitestilevyt (Q-levyt) leikattiin 0,635 mm:n paksuisiksi suorakaiteen muotoisiksi paloiksi, joiden mitat olivat 5 x 10 cm. Testauslevyjen pinnat puhdistettiin pyyhkimällä asetonilla, ja 2,5 cm:n levyiset liuskat lasi-5 kuituvahvisteista komposiittilevymateriaalia liimattiin Aluminum-testauslevyyn käyttämällä epoksihartsiformulaa, joka sisälsi 16 osaa DEH 58 100 osaa kohden DER 331. DEH 58 ja DER 331 ovat The Dow Chemical Companyn tavaramerkkejä; DEH 58 on epoksikovetin, jolla on dietyleenitriamii-10 nikoostumus, ja DER 331 on tavanomainen pienimolekyylinen, bisfenoli A/epikloorihydriini-tyyppinen nestemäinen hartsi. Komposiittilevyn polymeerimatriisina oli polypropyleeni .

Epoksiliimaa levitettiin Aluminum-testilevylle 15 käyttämällä päällystystankoa nro 24. Lujitettu komposiit-tilevymateriaali asetettiin sitten liimalla peitetylle Aluminum-testilevyn pinnalle, ja näytteen päälle asetettiin irrotuskalvo ja paino. Valmistettiin kolme näytettä sekä kohotetusta komposiittilevystä (pinta-aktivoidusta 20 levystä), jonka paksuus oli 0,33 mm, että kohottamattomas-ta (sileästä) levystä, jonka paksuus oli 0,28 mm. Näytteitä kovetettiin sitten 24 tuntia huoneen lämpötilassa.

Valmistettiin toinen sarja näytteitä noudattaen muuten samaa menettelyä, mutta käyttämällä alustana puu-25 lastulevyä, jota valmistaa Champion Co., USA, kauppanimellä LebaniteR ja jonka paksuus on 2,9 mm.

Kolme näytettä sekä kohotetuista että kohottamat-tomista levyistä, joiden leveys oli 2,5 cm, liimattiin lastulevyyn käyttämällä epoksiliimaa ja edellä kuvattua 30 menettelyä.

Näytteistä tutkittiin 90 °:n kuoriutumislujuus Instron Testing-laitteella. Näytteet tutkittiin käyttämällä ristipään nopeutta 30 cm/min. Tulokset rekisteröitiin nauhalle, jonka liikkumisnopeus oli 5 cm/min. Tulokset 35 esitetään alla olevassa taulukossa, ja ne edustavat kes- 13 841 85 kimääräistä voimaa (3 näytteelle), joka tarvittiin kom-posiittilevyn irrottamiseen alustasta. Voiman yksikkö on g/cm liuskan leveyttä.

Taulukko 5 Alusta_Kohotettu levy Kohottamaton levy

Alumiini 190 87,8

Lastulevy 152 76

Edellä esitetyt koetulokset osoittavat, että saatiin aikaan kohotettujen levyjen oleellisesti parempi si-10 toutuminen kohottamattorniin levyihin verrattuna. Pinta-ak tivoitujen, kuituvahvisteisten komposiittilevyjen keskimääräinen sitoutumislujuus alumiinialustaan oli 54 % suurempi kuin kohottamattomien (sileäpintaisten) levyjen keskimääräinen sitoutumislujuus. Samanlainen prosentuaalinen 15 sitoutumislujuuden kasvu saatiin kohotetuilla komposiitti-levyillä lastulevyyn liimattuina.

Claims (12)

1. Menetelmä päällystemateriaalin kiinnittämiseksi tiivistettyyn, hajakuituja sisältävään komposiittilevyyn, 5 jossa hajakuidut ovat keskimäärin 3-25 mm:n pituisia ja niiden pituuden ja läpimitan välinen suhde on suurempi kuin 40, ja jossa mainittuja kuituja on läsnä 10 - 80 % mainitun komposiittilevyn painosta, tunnettu siitä, että käsitellään lämmöllä ainakin yksi levyn pinta, jol-10 loin muodostuu aktivoitunut pinta, jossa levyn kuidut kohoavat ulos mainitun pinnan tasosta, ja levitetään päällystysmateriaalia mainitulle aktivoituneelle pinnalle, jolloin mainittu päällystemateriaali joutuu fysikaaliseen vuorovaikutukseen mainittujen koholla olevien kuitujen 15 kanssa ja kiinnittyy niihin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittua komposiittilevyn pintaa käsitellään lämmöllä joko ennen aktivoituneen pinnan saattamista kosketukseen mainitun päällystemateriaalin kanssa 20 tai samanaikaisesti tämän toimenpiteen kanssa.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että päällystemateriaali kuumennetaan sellaiseen lämpötilaan, joka saa aikaan mainitun aktivoituneen pinnan muodostumisen.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että päällystemateriaali on synteettinen hartsiliima, jolloin lisäksi kiinnitetään mainittu tiivistetty, hajakuituja sisältävä komposiittilevy alustaan, joka on metalli, puu tai polymeerimateriaali.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että päällystemateriaali on asfaltti ja komposiittilevy kiinnitetään metallialustaan, jolloin mainitun metallialustan pinnalle levitetään liimaa ja joko samanaikaisesti tai myöhemmin kiinnitetään komposiit-35 tilevyn aktivoitunut pinta mainittuun liimaan ja saate- 15 ε 41 s s taan mainitun komposiittilevyn vapaa pinta kosketukseen kuuman asfaltin kanssa, niin että mainittu vapaa pinta aktivoituu, jolloin asfaltti joutuu fysikaaliseen vuorovaikutukseen mainitun aktivoituneen pinnan kanssa ja kiin-5 nittyy siihen.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu metallialusta on teräsrumpu tai -putki.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, t u n-10 n e t t u siitä, että teräsrumpu esikuumennetaan ennen liiman levittämistä mainitun teräsrummun tai -putken pinnalle.

8. Päällystetty levy, joka käsittää (1) tiivistetyn, hajakuidulla lujitetun, synteettisestä hartsimate- 15 riaalista valmistetun levyn, jossa hajakuidut ovat keski määrin 3 - 25 mm:n pituisia ja niiden pituuden ja läpimitan välinen suhde on suurempi kuin 40 ja mainittuja kuituja on läsnä 10-80 % mainitun levyn painosta, tunnet-t u siitä, että levyllä (1) on ainakin yksi aktivoitunut 20 pinta, jossa levyn kuidut kohoavat ulos mainitun pinnan tasosta, jolloin päällystetty levy sisältää lisäksi (2) mainittuun aktivoituun pintaan kiinnitetyn päällystemateriaalin, jolloin mainittu päällystetty levy on valmistettu käsittelemällä lämmöllä ainakin yksi levyn pinta, jolloin 25 muodostuu aktivoitunut pinta, jossa levyn kuidut kohoavat ulos pinnan tasosta, ja levittämällä päällystemateriaalia mainitulle aktivoituneelle pinnalle, jolloin päällystemateriaali joutuu fysikaaliseen vuorovaikutukseen mainittujen koholla olevien kuitujen kanssa ja kiinnittyy nii-30 hin.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen päällystetty levy, tunnettu siitä, että päällystemateriaali on asfaltti.

10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen päällys- 35 tetty levy, tunnettu siitä, että mainitussa levys- ie 84185 sä olevat hajakuidut ovat lasikuituja, joiden keskipituus on 3-25 mm ja pituuden ja läpimitan välinen suhde suurempi kuin 40, ja mainittuja lasikuituja on läsnä 10-80 % mainitun komposiittilevyn painosta.

11. Patenttivaatimuksen 8, 9 tai 10 mukainen pääl lystetty levy, tunnettu siitä, että mainitun levyn toinen pinta aktivoidaan ja kiinnitetään alustaan, joka on metalli, puu, sementti tai synteettinen hartsimateriaali.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen päällystetty 10 levy, tunnettu siitä, että alusta on metallirumpu tai -putki ja mainitun levyn toinen aktivoitunut pinta kiinnitetään metallialastaan synteettisellä liimamateri-aalilla. 17 841 85