FI92302B

FI92302B - Menetelmä kuituvahvistetun muovirakenteen valmistamiseksi

Info

Publication number: FI92302B
Application number: FI873261A
Authority: FI
Inventors: Bronislaw Radvan; Ian Stedman Biggs
Original assignee: Wiggins Teape Group Ltd
Priority date: 1986-07-31
Filing date: 1987-07-27
Publication date: 1994-07-15
Also published as: IE872026L; FI873261A0; NO873137L; ES2050665T3; DE3789473D1; DK389487A; NO873137D0; BR8703880A; IE62246B1; EP0255314B1; KR880001429A; FI873261A; NO174189B; PT85419A; PT85419B; DK172224B1; AU7614187A; US5558931A; ATE103534T1; DK389487D0

Description

92302

Menetelmä kuituvahvistetun muovirakenteen valmistami seksi - Förfarande för framställning av fiberförstärkt termoplaststruktur 5 Tämä keksintö koskee menetelmää kuituvahvisteisen muovirakenteen valmistamiseksi, jossa on ainakin kaksi kerrosta, käsittäen ensimmäisen kerroksen (1) joka on täysin tiivistetty ja sisältää tasaisesti dispergoituja kuituja ja toisen kerroksen joka on muodostettu absorboivaksi matrii-10 siksi.

Kuten EP-patenttihakemuksessa 85300034.7 ( EP-julkaisunumero 0 148 763), jolloin em. hakemuksen asiasisältö otetaan tähän viitteenä mukaan, on kuvattu, pitkillä, jäykillä 15 kuiduilla vahvistettu tiivistetty termoplastinen materiaali huokoistuu, kun sitä kuumennetaan sellaiseen lämpötilaan, että termoplastisen materiaalin viskositeetti on riittävästi alentunut salliakseen kuitujen liikkumisen, joka tapahtuu johtuen jännitysten laukeamisesta kuituverkossa. 20 Tämä ilmiö esiintyy vaihtelevassa määrin riippuen termo-plastin tyypistä/laadusta, kuituosuudesta sekä kuitujen tyypistä/dimensioista.

Kun tällainen materiaali kuumennetaan ja huokoistetaan, se 25 voidaan muotopuristaa kahdella tavalla: 1) Tavanomaisesti, jolloin materiaalipanos pannaan muottiin, joka suljettuna pakotta materiaalin juoksemaan ja täyttämään muottionkalon kokonaan. Tällä tavalla valmistet-30 tu kappale on täysin tiivistetty (tihennetty), ja se voidaan saada sisältämään monimutkaisia yksityiskohtia, jotka ovat kokonaan lasikuituvahvisteisia. Aiotusta käyttö-tarkoituksesta riippuen tällainen kappale on joko valmis käyttöön tai se voidaan päällystää/maalata sopivilla 35 aineilla. Sitä ei kuitenkaan voida kyllästää johtuen sen täysin tiiviistä tilasta.

92302 2 2) Kuumaa, huokoistettua materiaalia oleva arkki asetetaan peittämään muotin alamuotti. Tämän arkin massa ei riitä täyttämään muottia täysin tihennetyssä tilassa, jolloin kun muotti suljetaan ala-asentoonsa, syntyy puolitiivis muoto, 5 jossa on jäännöshuokoisuutta. Tätä huokoista luonnetta voidaan käyttää hyväksi, jolloin tuote voidaan kyllästää nesteellä (hartsilla) niin haluttaessa. Tämän muovaustek-niikan haittana on kuitenkin se, että ahtopuristettuja yksityiskohtia (kuten korkeita ripoja) ei voida muodostaa 10 menettämättä huokoisuutta juoksualueella. Siten jos kappaleen toiselle pinnalle halutaan tasainen kyllästys, voi olla välttämätöntä luopua sen hyväksi joistakin vastakkaisen puolen kuituvahvisteisista valuyksityiskohdista.

15 Nyt käsillä olevaa keksintöä hyväksikäyttämällä on mahdollista valmistaa kappale, jolla on kummallakin edellisellä menetelmällä saadut ominaisuudet, ts. kappale, jossa on ah-topuristetut ominaispiirteet, kuten kuituvahvisteiset rivat, toisella puolella, samalla kun sillä on säilynyt 20 kyky tasaisesti absorboida nestemäistä hartsia toisella puolella. Yllättäen on myös havaittu, että tällä keksinnöllä valmistetuissa tuotteissa ei ole painumia, jotka kuuluvat haitallisena piirteenä edellisen menetelmän 1) mukaan valmistettuihin kappaleisiin.

25 Tämän keksinnön mukainen menetelmä kuituvahvisteisen muovirakenteen valmistamiseksi, tunnetaan siitä, että aikaansaadaan kuituvahvisteista termoplastista materiaalia oleva ensimmäinen arkki, jonka kuitupitoisuus on korkein-30 taan 30 paino%, joka tiivistyy jäähdytettynä sen jälkeen kun siihen on kohdistettu paine mainitun ensimmäisen arkin termoplastisen materiaalin sulamislämpötilaa korkeammassa lämpötilassa, ja kuituvahvisteista termoplastista materiaalia oleva toinen arkki jonka kuitupitoisuus on yli 60 35 paino%, joka pysyy huokoisena jäähdytettynä sen jälkeen kun siihen on kohdistettu paine toisen arkin termoplastisen materiaalin sulamislämpötilaa korkeammassa lämpötilassa, 11 92302 3 lämmitetään mainittu ensimmäinen ja toinen arkki lämpötilaan joka on sen yläpuolella jossa molempien arkkien termoplastiset materiaalit sulaavat, ja kohdistamalla paine mainittuun ensimmäiseen ja toiseen arkkiin, sinä aikana kun 5 nämä vielä ovat muotissa pintakosketuksessa keskenään, jolloin ensimmäinen ja toinen arkki sitoutuvat yhteen muotin muodon mukaisesti ja muodostavat laminoidun tuotteen jossa on täysin tiivistetty ensimmäinen kerros ja toinen kerros josta ainakin osa pysyy huokoisena.

10

Kuiduista olennaisella osalla on pituus joka suositeltavas-ti on 7-50 millimetriä ja halkaisija 13 mikronia tai pienempi. Sopivasti kuidut muodostuvat myös yksittäisistä ja erillisistä lasikuiduista. Tällaiset kuidut toimitetaan 15 tavallisesti yhteensidottuina katkottuina lankakimppuina, ja nämä on revittävä yksittäisiksi kuiduiksi ennen arkin muodostamista.

Kun kuituja käytetään antamaan laminaatille rakenteellista 20 lujuutta, erillisten lasikuitujen ei tulisi olla lyhyempiä kuin noin 7 millimetriä tai halkaisijaltaan suurempia kuin 13 mikronia, koska sellaiset kuidut, jotka ovat pitempiä, eivät asianmukaisesti vahvista muovimatriisia, ja kuidut, joiden halkaisija on suurempi, eivät niin tehokkaasti vah-25 vista matriisia. Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää muuta materiaalia olevia yksittäisiä kuituja, joiden vahvistusteho on ainakin yhtä suuri kuin lasikuitujen.

Suuren kimmokertoimen on ymmärrettävä tarkoittavan kimmoker-30 rointa, joka on olennaisesti suurempi kuin arkin vastaava. Tähän ryhmään kuuluvia kuituja ovat lasi-, hiili- ja keraamiset kuidut, ja aramidikuitujen kaltaiset kuidut, joita myydään kauppanimillä Kevlar ja Nomex, ja yleensä kaikki kuidut, joiden kimmokerroin on suurempi kuin 10000 megapas-35 calia.

Edellä esitettyjen tulosten saavuttamiseksi menetelmään voi 92302 4 kuulua sellaisen toisen materiaaliarkin käyttäminen, joka on huokoistettu aiemmin viitatussa EP-patenttijulkaisussa 0 148 763 kuvatulla tavalla, tai jossa kuitujen osuus on suurempi kuin se, joka on täydellisen tiivistymisen aikaan-5 saamiseksi mahdollinen.

Tällöin käytetään hyväksi sitä tosiseikkaa, että kaikilla jäykillä kuitu (esimerkiksi lasi-)/polymeeriyhdistelmillä on kuitujen pakkaustiheydestä johtuen kriitillinen kuitu-10 konsentraatio, jonka yläpuolella rakenteen täydellinen tiivistäminen tai tihentäminen ei ole mahdollista normaaleissa puristus- ja valuolosuhteissa.

Menetelmään voi kuulua huokoisen sivuosuuden täyttäminen 15 lämpökovettuvalla tai termoplastisella muovimateriaalilla, kuten EP-patenttihakemuksessa 85300035.4 ( EP-julkaisunumero 0 152 994) on ehdotettu, jolloin em. hakemuksen asiasisältö otetaan tähän viitteenä mukaan.

20 Haluttaessa lämpökovettuva tai termoplastinen muovimateriaali voidaan lisätä muotissa.

Lämpökovettuva muovimateriaali voidaan siten sijoittaa muottiin nestemäisessä tilassa ennen huokoisen puolen 25 sijoittamista. Jos täyttämiseen käytetään termoplastista materiaalia, se voidaan ennen täyttöä vaihtoehtoisesti tuoda paikalleen kolmannen arkin muodossa.

Termoplastiset materiaalit voivat olla esimerkiksi polyety-30 leeniä, polypropyleeniä, polystyreeniä, akrilonitristyree-nibutadieeniä, polyetyleenitereftalaattia, polybutyleenite-reftalaattia tai polyvinyylikloridia, sekä pehmitettynä että pehmentämättömänä, tai näiden aineiden seosta tai seoksia toistensa kanssa tai muiden polymeeriaineiden 35 kanssa. Muita sopivia termoplasteja ovat polyfenyleenieet-teri tai polykarbonaatit tai polyesterikarbonaatit tai termoplastiset polyesterit tai polyeetteri-imidit tai 92302 5 akrylonitriili-butyyliakrylaatti-styreenipolymeerit tai amorfinen nailon tai polyaryleenieetteriketoni tai näiden materiaalien seos tai seokset toistensa kanssa tai muiden polymeeristen aineiden kanssa.

5

Ensimmäisen arkin kuitupitoisuus on suositeltavasta alle 30 % ja toisen yli 60 %.

Kun lasikuitupitoisuus on yli 60 %, toisin sanoen materiaa-10 lilla, jolla on kriitillinen kuitukonsentraatio, jonka yläpuolella rakenteen täysi tiivistyminen ja tihentyminen ei tavallisesti ole mahdollista normaaleissa paine- ja puris-tusolosuhteissa, on vaikeaa ahtopuristaa monimutkaisia muotoja, mutta yhdistämällä tällaiseen materiaaliin helpos-15 ti ahtopuristettavaa materiaalia, kuten edellä esitettyä, voidaan haluttu vaikutus saavuttaa.

Keksintö voidaan suorittaa monin eri tavoin, ja seuraavaksi kuvataan esimerkinomaisesti erilaisia menetelmiä lasikuitu-20 vahvisteisen termoplastisen kappaleen valmistamiseksi sekä menetelmillä valmistettuja kappaleita, samalla viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa:

Kuva 1 on kaaviokuvanto muotista, jossa on laminaattimate-25 riaali valmiina puristettavaksi; ja

Kuva 2 on kaaviomainen leikkauskuvanto, joka esittää kuvan 1 muotilla valmistettua kappaletta.

30 Kuten kuvassa 1 on esitetty, puristettavaan kuituvahvisteiseen termoplastiseen materiaaliin kuuluu kuituvahvisteista termoplastista materiaalia oleva ylempi arkki 1, jolloin siinä on polypropyleenimatriisissä lasikuituja, joiden pituus on 13 mm ja halkaisija 11 pm. Lasikuitujen tiheys on 35 suunnilleen 25 %. Tämä arkki laminoidaan toisen arkin 2 päälle, joka on arkin 1 kaltainen, mutta jossa on paljon suurempi lasikuitupitoisuus, noin 80 %. Kuitujen pakkausti- 92302 6 heydestä johtuen on tälle toiselle arkille mahdotonta, normaaleissa paine- ja puristusolosuhteissa, saavuttaa tihennettyä rakennetta.

5 Muotissa jossa arkit muovataan kappaleeksi, on ylämuotti 3, joka on varustettu muotoilluilla syvennyksellä 4, ja ala-muotti 5, jossa on syvennys 6.

Laminoidut arkit, jotka mahdollisesti on esikuumennettu en-10 naltamäärättyyn lämpötilaan, sijoitetaan muottiin, joka suljetaan kiinteään asemaansa. Arkin 2 lasipitoisuudeltaan suuri materiaali mukautuu alamuotin 5 syvennykseen 6, kun taas arkin 1 lasipitoisuudeltaan pieni materiaali pakotetaan puristumaan syvennyksiin 4 ja saamaan ylämuotin 3 15 muodon. Rajakerroksessa tapahtuu jonkin verran materiaalien sekoittumista toisiinsa, mikä varmistaa asianmukaisen sitoutumisen.

Jäähdytyksen ja purseiden poiston jälkeen saadaan kuvassa 20 2 esitetty tuote. Tuotteessa, jota on merkitty viitenume rolla 7, on yläosa 8, joka on polypropyleenia ja arkista 1 muodostettu, ja se on täysin tiivistynyt, ja siinä on tasaisesti dispergoituneita lasikuitja merkitty viitenumerolla 9. Tuotteen alaosa, joka on arkista 2 muodostunut, on 25 merkitty viitenumerolla 10, tämän osan ollessa huokoinen ja tiivistymätön.

Tuotetta voidaan käyttää monin eri tavoin, se voidaan esimerkiksi sitoa toiseen tuotteeseen käyttäen huokoista 30 rakennetta kiinnityspintana liimalle tai sulalle termoplas-tille, joka yhdistää nämä kaksi tuotetta. Vaihtoehtoisesti se voidaan valmistaa yhdeksi kappaleeksi itsessään täyttämällä huokosrakenne. Tämän suorittamiseksi alamuottiin 5 (tässä nimenomaisessa konstruktiossa) voidaan kaataa/ruis-35 kuttaa lämpökovettuvaa hartsia ja sulkea sitten jälleen muotti niin, että hartsi pakotetaan huokoiseen, absorboivaan kerrokseen 10. Kovettamisen jälkeen kappale poiste-

II

92302 7 taan, jolloin sillä yläosassaan on täysvahvistetun puristetun termoplastin ominaisuudet ja alaosassaan vahvistetun lämpökovettuvan hartsin ominaisuudet. Myöskään painumia ei esiinny, ei edes ennen huokoisen kerroksen kyllästystä 5 nestehartsilla.

Tämä rakenne mahdollistaa nopean ahtopuristettujen yksityiskohtien muodostamisen kappaleen toiselle puolella yhdistettynä sileään lämpökovettuvaan kerrokseen toisella 10 puolella. Siten kappale voi olla hyvin viimeistelty ja sillä voi olla pinta joka pystyy kestämään korkeaa lämpötilaa, samalla kun toisella pinnalla on riittävästi yksityiskohtia jäykistys tai muihin tarkoituksiin.

15 Taulukossa 1 on esitetty teoreettiset ja mitatut huokospi-toisuudet tiivistämättömälle materiaalille, jonka lasipi-toisuus on yli sen kriitillisen rajan, jolla tiivistyminen voidaan saavuttaa. Materiaalin huokospitoisuus, joka sitten mahdollistaa sen kyllästämisen, laskettiin sekä teoreetti-20 sesti että määritettiin öljynabsorptiotestillä. Nähdään, että kumpikin arviointitapa antoi hyvin samanlaisia tuloksia.

92302 8

Taulukko 1 - Tiivistämättömien lasikuitu/hiukkasmaisen ter-raoplastin komposiittiarkkimateriaalien huokospitoisuus sen kriitillisen lasipitoisuuden yläpuolella, jolla tiivistyminen voidaan aikaansaada 5 _

|12 mm pitkien ja halkaisi- III I I

|jaltaan 11 mikronin kuitu- | 60 | 70 | 80 | 90 |

| ien lasipitoisuus_|_|_|_|_L

I I I I I I

10 | neliömassa (g/m2) 11114 | 10901 1099 | 1103 | | bulkki (cm3/g) |0,88 | 1,12| 1,39 | 1,66 | * | teoreettinen bulkki (cm3/g) |0,67 | 0,60| 0,53 | 0,46 | **| teor. huokospitoisuus (%) |24 | 46 | 62 | 72 | + | öljynabsorptio (g/m2) |242,3|582,3|1075,8|1751,0| 15 ++1 huokospitoisuus (%)_|26 | 54 | 67 | 79 | * lasikuitusisällön tiheys - 2,55 g/cm3 termoplastisisällön (polypropyleenin) tiheys - 0,91 g/cm3 ** teoreettinen huokospitoisuus laskettuna mitatuista arkin 20 paksuus- ja teoreettisista bulkin arvoista + käytetyn öljyn tiheys oli 0,9 g/cm3 ++ imeytyneen öljyn tilavuudesta laskettu huokospitoisuus

Taulukossa 2 on esitetty 8 esimerkkiä laminaateista, jotka 25 on muodostettu lasipitoisuuksiltaan korkeasta ja alhaisesta lähtömateriaalista kuten taulukon huomautuksessa 1 on määritelty. Ö1jynabsorptiotestistä, joka suoritettiin kunkin laminaatin sille puolelle, joka oli muodostettu lasipitoisuudeltaan korkeasta materiaalista, nähdään, että 30 öljynabsorptioarvot (ja siten huokospitoisuus) olivat olennaisesti sopivia tarkoitukseen, johon laminaattia aiotaan käyttää.

»

II

92302 9 s s -¾° Q) Λ tn M C 4-JCN ΙΛ.ΡΓΊ*»η<ΝσιΓ' -P O >iH E <-i cd od m n m r~~ -o1 d H -mp "--v. r> iC i-i tn n) m jq-P · H O .Cr> q

d+i-d O 01 -- -H

dP 3 -P

« 3 P I

d d tn p ·η •ne P Φ d

A -©3 OOiOr-l^OiUiiO I I PH

d g P P tn m^tiniOrHCMf-tiH -p -h -h P d ή ή 3 ·······« tn tn ρ ή tnr-i a 03 mmoooooo -p -h a tn S 3 ,tn >J2 g Jj Jj tn d HP ’d E 3H tn

PP H ft H^___ d d H -H

OH) H H -P E

HP , q d

tn ( d d h -P

q 0 tn -r-\ to ·η d O -P

Il 11 s s § g s s ε s e fis·!? il S

ss o» i o; ^ ^ ^ h iilisli s 33 "3 <5 S —' 3d 3 d 3

3-P ÄH (N 5·ηίΝΪ ·π3 C

3 tn i— h -h i— h -h tn φ tn h, tn q tn en tn •ph l i q d a> c d 85 h

Qd in in Sh$ 3h $ a p H d H d ODOOtJlOVlOrH (rt ,—| (fl H il Ή H d e ιΛ ^ n O m tN Φ ij r* ij r- r* rn

•H HP §:U <N CDO^tNOfHOO M -P HH-p Ed) -H

-P -h S3 O h e <n tn <n m m <n <n<n d> q C) O 2 O d e q tn-pHH^. tjoptjophp 3 5g ScT __ &

C 1 I· ! m - 1 — 4J -H H ·Η H h -P

1 j,j, u;au;as §

<-H <DQj· ^ <*Oi— c*PoV3t— c#P C C

E 4_j m ^ · m (N m rn fN (N (N O 0 Q Q 3 5 :35-¾¾ i " 3 •h > q p h —· dmddddTJd h --—------- H p H HP ne d dl p—i r—i o -h d H indinodo-r-i p

•H P (N nl^co-noj CJ

PO d -P

d> tn (— (β iq \q il li 4-i d P dH-^rpr^t-r^r-r-cOio tn s d <U d cN ιηοοο^ονΟΓ'Γ- p h 6 h P P i-ir-iHPinincNfN h 4-ih q P >i \ m ·ρ d dl

SQ-nOtJi dHdtU

x h -h ·— d d -h tn

H OP -H d P

tn q p -h tn u 3d Ορρό

d fNiDiDiOrvimtntn P dJd O

h h s ®. * g d g ° Λ $ 3 p· (NMrHMOOOO ^ ^ d 3 h E dJPtn-p n 3d'— tn d d · h ·. _ tn-π h -p d) o ra p · G -PH d X H-P Pd a> Q d -2 p p tn <uc 'O P d p. p p t—i O O -p p d

dj 'äd :<b d VOitJitJitnromOD d HH>dJH

X. -p a -pScni 0000^01^^; c c q h d d

P mp P tO g (N iPrPi-ltiVINtN § 5 § O

0 dd Od d d dP dc

HHgZgtT' p p p d *—t GJ

____h p H i> *p tn

3 -----tl) d> o tn PH

d Ή 'B 'B d U3 pq-P 3 3 3 H gtn h d h tn _ tn tn tn h ;d-p di d d 3 -> mmmoomino .p .p -p-p pp dj P d 3 g ooOippoop o O oo qx5 3 H -p tn g ········ P pprP-Po

.. 3 d) P H —’ CNCNrMTfTitNfS'» p p -p-p PH

tn τι O d Qj H H H tn

•P 3 p Cu -P -P -h 2 -PC

Q3m tntntn-PPO

-¾ -9® 3 3 3 a <§£ •p pq3 oooooooo

d -p q I tncjitrioDootTioioD

d H-P:Od 000>ρ<ρΟΟ·ρ · · · H -p d -P cnr\|_ (Ν(Ν<Ν*ΤτΤίΝΓΊ*Τ <1 tN tn tn iq pm g i iiri <u d \

Hd ZE tr

(N —. ----------- I

| "P 3 § id H (3 M <N m ^ ιΛ vO r- CD I "O) 92302

Esimerkki 9 10

Tiivistämättömät näytteet, joissa oli 70 % pituudeltaan 12 mm:n ja halkaisijaltaan 11 mikronin lasikuituja ja 30 % po-5 lypropyleenijauhetta, jonka neliömassa oli 1000 g/m2, sekä 25 % pituudeltaan 12 mm:n ja halkaisijaltaan 11 mikronin lasikuituja ja 30 % polypropyleenijauhetta, jonka neliömassa oli 1000 g/m2, sekä 25 % pituudeltaan 12 mm:n ja halkaisijaltaan 11 mikronin lasikuituja ja 75 % polypropyleeni-10 ainetta, jonka neliömassa oli 2000 g/m2, leikattiin 22 cm:n halkaisijoihin, joka oli muotin tehollinen läpimitta. Näytteitä kuumennettiin uunissa 200°C:ssa 7 minuutin ajan ja sijoitettiin puristusmuottiin 100°C:n lämpötilassa siten, että lasipitoisuudeltaan 25 %:n materiaali tuli 15 ylimmäksi. Puristin suljettiin viimeiseen 3 mm:n kitaan ja muodostettiin lautanen, jolla oli absorboiva alapinta ja ripoja ja ulokkeita yläpinnassa. Puristin avattiin ja jäähdytettiin 50°C:n lämpötilaan, muottiin kaadettiin 40 g lämpökovettuvaa hartsia (jota ICI Ltd. myy kauppanimellä 20 Modar 824 LT) ja puristin suljettiin uudestaan pakottaen hartsi siten absorbenttikerroksen sisään, jolloin liika-hartsi pursottui ulos muotista. Kovettamisen jälkeen lautanen punnittiin, ja sen laskettiin imeneen 18 g hartsia, joka antoi alapinnalle sileän ja kiiltävän viimeiste-25 lyn.

Esimerkki 10

Esimerkki 9 toistettiin tiivistämättömillä arkkimateriaali-30 näytteillä, joissa oli 80 % pituudeltaan 12 mm:n ja halkaisijaltaan 11 mikronin lasikuituja ja 20 % polypropyleenijauhetta, jonka neliömassa oli 1000 g/m2, sekä 25 % pituudeltaan 12 mm:n ja halkaisijaltaan 11 mikronin lasikuituja ja 75 % polypropyleeniainetta, jonka neliömassa oli 2000 g/ 35 m2. Hartsia kului 24 g, ja alapinnan viimeistys oli kuten esimerkissä 9.

Il

Esimerkki 11 „ 92302

Valmistettiin seuraavat näytteet.

5 Kaksi kiekkoa, joiden halkaisija oli 23 cm ja neliömassa 2000 g/m2, tiivistämättömästä läpäisevästä arkkimaisesta materiaalista, joka sisälsi 25 % pituudeltaan 12 mm:n ja halkaisijaltaan 11 mikronin lasikuituja ja 75 % polypropyleeni jauhetta, yhteen sidottuina.

10

Yksi kiekko, jonka halkaisija oli 21 cm ja neliömassa 500 g/ m2, tiivistämättömästä läpäisevästä arkkimaisesta materiaalista, joka sisälsi 80 % pituudeltaan 12 mm:n ja halkaisijaltaan 11 mikronin lasikuituja ja 20 % polypropy-15 leenijauhetta, yhteen sidottuina.

Yksi kiekko, jonka halkaisija oli 17 cm, 1 mm:n paksuisesta polykarbonaattikalvosta, jota General Electric Co. myy tavaramerkillä LEXAN, joka toimii kolmantena arkkina.

20 Näytteitä kuumennettiin uunissa 205°C:ssa seitsemän ja puolen minuutin ajan, ja sitten ne sijoitettiin yhteen, luetellussa järjestyksessä, puristimessa 100°C:n lämpötilassa. Puristin suljettiin, ja kohdistettiin minuutin ajan paine 25 140 kg/cm2. Saatu laminoitu puriste osoittautui olevan olennaisesti sidottu.

Esimerkki 12 30 Toistettiin esimerkin 11 menettely, mutta käyttäen halkaisijaltaan 21 cm:n polykarbonaattikalvokappaletta, joka korvasi esimerkin 11 halkaisijaltaan 17 cm:n kiekon.

• ·

Syntyneen laminoidun puristeen havaittiin sitoutuneen hyvin polykarbonaattikalvoon, joka kehysti osaksi puristeen 35 sivureunoja ilman, että olisi muodostunut ryppyjä.

92302

Esimerkki 13 12

Valmistettiin näytteitä esimerkin 11 tavoin samanlaisella menettelyllä paitsi että polykarbonaattinäytteet kuumennet-5 tiin erikseen 250°C:ssa neljän minuutin ajan ja puristin-muotin pohjalevy (joka oli polykarbonaattikalvon kanssa kosketuksessa) pidettiin puristuksen ajan 140°C:ssa. Menettely toistettiin sitten kahdesti käyttäen tiivistämät-tömiä läpäiseviä polykarbonaattinäytteitä, jotka sisälsivät 10 vastaavasti 70 % ja 60 % lasikuituja.

Saatujen laminoitujen puristeiden havaittiin kaikissa kolmessa tapauksessa sitoutuneen yhteen, ja ne pystyivät paremmin vastustamaan väkisin suoritettua delaminaatiota 15 kuin esimerkkien 11 ja 12 puristeet.

Esimerkki 14

Valmistettiin 38 cm:n neliömäisiä näytteitä seuraavista ma-20 teriaaleista.

Tiivistämätön läpäisevä arkkimainen materiaali, jonka neliömassa oli 2000 g/m2, ja joka sisälsi 25 % pituudeltaan 12 mm:n ja halkaisijaltaan 11 mikronin lasikuituja sekä 75% 25 polypropyleenijauhetta, yhteen sidottuina.

Tiivistämätön läpäisevä arkkimainen materiaali, jonka neliömassa oli 500 g/m2, ja joka sisälsi 80 % pituudeltaan 12 mm:n ja halkaisijaltaan 11 mikronin lasikuituja sekä 20 30 % polypropyleenijauhetta, yhteen sidottuina.

Polykarbonaattifilmi, jota General Electric Co. myy • « kauppanimellä LEXAN, paksuuksina 1 mm, 0,5 mm ja 0,25 mm.

35 Nämä kaksi tiivistämätöntä näytettä kuumennettiin 205°C:seen seitsemäksi ja puoleksi minuutiksi uunissa ja 1 mm: n paksuinen polykarbonaattikalvo 250°C:seen neljän 11 92302 13 minuutin ajaksi. Näytteet sijoitettiin sitten tasopuristi-meen luetellussa järjestyksessä 100°C:n lämpötilaan ja kohdistettiin 1 minuutin ajan 140 kg/cm2:n paine.

5 Edellinen menettely toistettiin sitten toisen ja kolmannen kerran korvaten 1 mm:n polykarbonaattikalvo vastaavasti 0,5 ja 0,25 mm:n kalvoilla.

Kunkin muodostuneen laminaatin kolmen komponentin välille 10 havaittiin syntyneen hyvä sitoutuminen.

Esimerkki 15

Esimerkissä 14 valmistetut kolme laminaattia leikattiin 22 15 cm:n halkaisijaan. Halkaisijaltaan 15 cm:n kappale samanlaista tiivistämätöntä materiaalia kuin josta ensimmäinen näyte leikattiin esimerkissä 14 asetettiin sitten kullekin pyöreälle laminaatille.

20 Saadut rakenteet kuumennettiin järjestyksessä 205°C:seen seitsemäksi ja puoleksi minuutiksi ja ne puristettiin muotissa, joka oli kuumennettu 120°C:seen, 140 kg/cm2:llä 1 minuutin ajan.

25 Saadut kolme puristetta havaittiin hyvin muodostuneiksi ja -· hyvin sitoutuneiksi.

Esimerkki 16 30 Valmistettiin ensin näytteet puristamista varten kuten esimerkissä 9. Ensimmäinen näyte, joka sisälsi 75 % pituudeltaan 12 mm:n ja halkaisijaltaan 11 mikronin lasikuituja, • * kuumennettiin sitten uunissa 200°C:seen seitsemäksi minuutiksi ja pantiin senjälkeen samaan puristimeen kuin esimer-35 kissa 9 käytetty. Muottia suljettaessa näytteen rakenne tiivistyi siten että sula polypropyleeni kastutti lasikuitujen pinnat. Kun puristin avattiin, lasikuitujen kimmoi- 92302 14 suus aikaansai sen, että kastunut kuiturakenne sai jälleen olennaisesti aikaisemman puristusta edeltäneen huokoisen rakenteensa.

5 Sen jälkeen kun ensimmäinen näyte oli jäähtynyt riittävästi niin että sitä voitiin käsitellä, se poistettiin muotista ja sen annettiin jäähtyä täydellisesti. Muottiin kaadettiin sitten 15 g lämpökovettuvaa hartsia, jota ICI Ltd. myy kauppanimellä Modar 824 LT, ja ensimmäinen näyte pantiin 10 takaisin muottiin. Senjälkeen muotti suljettiin siten että lämpökovettuva hartsi täytti näytteen alapinnassa olevat huokoset. Kovettamisen jälkeen saatiin tällöin lautasmainen rakenne, jolla oli kiiltävä ja tasainen alapinta, ja epätasainen avoin kuituinen yläpinta. Näin syntynyt rakenne voi-15 daan poistaa muotista varastointia ja myöhemmin tapahtuvaa yhdistämispuristusta varten toisen kuituvahvisteisen arkin kanssa, joka sisältää olennaisesti suuremman osuuden termoplastia, tai se voidaan puristaa yhteen tällaisen arkin kanssa välittömästi, kuten seuraavaksi kuvataan.

20

Sillä aikaa kun lämpökovettuva hartsi kovettui muotissa, kuumennettiin toinen arkki, joka sisälsi 25 % pituudeltaan 12 mm:n ja halkaisijaltaan 11 mikronin lasikuituja sekä 75 % polypropyleenia, 200°C:seen seitsemäksi minuutiksi ja 25 pantiin muottiin edellä puristetun ensimmäisen näytteen päälle. Sitten muotti suljettiin toisen kerran toisen näytteen alapinnan kuuman materiaalin saamiseksi yhtymään jo muotissa olevan ensimmäisen näytteen epätasaisen kuitu-yläpinnan kanssa. Johtuen sen suhteellisen suuresta termo-30 plastipitoisuudesta toinen näyte ahtopuristui myös vaikeuksitta mukautuen muotin ylämuotin profiiliin.

• I

II

Claims

92302

1. Menetelmä kuituvahvisteisen muovirakenteen valmistamiseksi jossa on ainakin kaksi kerrosta, käsittäen ensimmäi- 5 sen kerroksen (1) joka on täysin tiivistetty ja sisältää tasaisesti dispergoituja kuituja ja toisen kerroksen (2) joka on muodostettu absorboivaksi matriisiksi, tunnettu siitä, että aikaansaadaan kuituvahvisteista termoplastista materiaalia oleva ensimmäinen arkki (1), jonka kuitupitoi-10 suus on korkeintaan 30 paino%, joka tiivistyy jäähdytettynä sen jälkeen kun siihen on kohdistettu paine mainitun ensimmäisen arkin (1) termoplastisen materiaalin sulamis-lämpötilaa korkeammassa lämpötilassa, ja kuituvahvisteista termoplastista materiaalia oleva toinen arkki (2) jonka 15 kuitupitoisuus on yli 60 paino%, joka pysyy huokoisena jäähdytettynä sen jälkeen kun siihen on kohdistettu paine toisen arkin termoplastisen materiaalin sulamislämpötilaa korkeammassa lämpötilassa, lämmitetään mainittu ensimmäinen (1) ja toinen (2) arkki lämpötilaan joka on sen yläpuolella 20 jossa molempien arkkien termoplastiset materiaalit sulaa-vat, ja kohdistamalla paine mainittuun ensimmäiseen ja toiseen arkkiin, sinä aikana kun nämä vielä ovat muotissa (3, 5) pintakosketuksessa keskenään, jolloin ensimmäinen (1) ja toinen (2) arkki sitoutuvat yhteen muotin (3, 5) 25 muodon mukaisesti ja muodostavat laminoidun tuotteen (7) jossa on täysin tiivistetty ensimmäinen kerros (8) ja toinen kerros (10) josta ainakin osa pysyy huokoisena.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu 30 siitä, että olennainen osa kuiduista on pituudeltaan 7-50 mm ja halkaisijaltaan 13 mikrometriä tai pienempi. . * (

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuidut muodostuvat yksittäisistä ja erillisistä 35 kuiduista.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, » 92302 tunnettu siitä, että vahvistekuiduilla on suuri kimmokerroin, kuten tässä on määritelty.

5. Patenttivaatimuksien 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu 5 siitä, että menetelmässä käytettävä toinen materiaaliarkki on huokoistettu tai sen kuitupitoisuus on suurempi kuin se, joka täyden tiivistymisen aikaansaamiseksi on mahdollinen.

6. Patenttivaatimuksien 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu 10 siitä, että siihen kuuluu kuituvahvisteisen muovimateriaalin sanotun toisen arkin ( 2) sanotun huokoisen osuuden (10) täyttäminen lämpökovettuvalla tai termoplastisella muovimateriaalilla ennen kuin se laminoidaan sanotun ensimmäisen kuituvahvisteista muovimateriaalia olevan arkin (1) kanssa, 15 tai sen jälkeen.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siihen kuuluu huokoisen osuuden täyttäminen lämpökovettuvalla tai termoplastisella muovimateriaalilla 20 muotissa (3, 5).

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämpökovettuva muovimateriaali sijoitetaan muottiin (3, 5) nestemäisessä tilassa ennen sanottua 25 laminaattia. % 9

9. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sanottu huokoinen osuus (10) täytetään termoplastisella aineella, joka tuodaan arkkimaisessa muodossa 30 ja yhdistetään sanottuun laminaattiin muotissa (3,5).

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että termoplastimateriaaliarkki on kokonaismi-toiltaan suurempi kuin kuituvahvisteisen termoplastimateri- 35 aalin toisen arkin (2) toinen osuus (10), jolloin osan kolmannesta arkista annetaan yhdistyä ainakin osaksi toisen arkin (2) sivureunaan. • II 92302

11. Patenttivaatimuksen 8, 9 tai 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siihen kuuluu sanotun toisen arkin (2) puristaminen paineessa, sen täyttäminen lämpökovettu-valla tai termoplastisella aineella, ja sitten sanotun 5 toisen täytetyn arkin (2) laminoiminen sanotun ensimmäisen arkin (1) kanssa.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siihen kuuluu sanotun toisen arkin (2) sijoit- 10 taminen muottiin (3, 5), paineen kohdistaminen, sanotun paineen poistaminen, jotta sanottu arkki (2) voi saada takaisin huokoisen rakenteensa ennen puristusta, lämpöko-vettuvan tai termoplastisen muovimateriaalin sijoittaminen muottiin, paineen kohdistaminen sanotun toisen arkin (2) 15 täyttämiseksi lämpökovettuvalla tai termoplastisella muovimateriaalilla, ja sen jälkeen sanotun toisen täytetyn arkin (2) laminoiminen sanottuun ensimmäiseen arkkiin (1).

13. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen mene-20 telmä, tunnettu siitä, että siihen kuuluu ensimmäisen (1) ja toisen (2) arkin esikuumennus ennen niiden sijoittamista muottiin (3,5).

14. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetel-25 mä, tunnettu siitä, että käytetyt kuidut ovat lasikuituja.

15. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että termoplastinen materiaali on polyetyleeniä, polypropyleeniä, polystyreeniä, akrilonit- 30 ristyreenibutadieeniä, polyetyleenitereftalaattia, polybu-tyleenitereftalaattia tai polyvinyylikloridia, sekä pehmi-• tettyinä että pehmittämättöminä, tai näiden aineiden seos tai seoksia toistensa kanssa tai muiden polymeeriaineiden kanssa. 35

16. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että termoplastiset materiaalit ovat 92302 polyfenyleenieetteriä tai polyesterikarbonaattien polykar-bonaatteja tai termoplastisia polyestereitä tai polyeette-ri-imidejä tai akrylonitriili-butyyliakrylaatti-styreenipo-lymeerejä tai amorfista nailonia tai polyaryleenieetterike-5 töniä, tai näiden aineiden seosta tai seoksia toistensa kanssa tai muiden polymeeriaineiden kanssa.