FI93809B - Lämpömuovattavat polyaryylieetteriketoni/polyvinyylifluoridilaminaatit - Google Patents

Description

93809 Lämpömuovattavat polyaryylieetteriketoni/polyvinyylifluo-ridilaminaatit

Keksinnön tausta

Esillä oleva keksintö koskee uusia lämpömuovattavia 5 laminaatteja, jotka koostuvat polyaryylieetteriketonile-vystä ja polyvinyylifluoridilevystä tai -kalvosta, ja niistä valmistettuja lämpömuovattuja tuotteita.

Muovattuja tuotteita voidaan valmistaa termoplastisista levyistä käyttäen lämpömuovausmenetelmää. Lämpö-10 muovaus on määritelty teoksessa Tool and Manufacturing Engineers Handbook (osa 2, 4. painos, Society of Manufacturing Engineers, Dearborn, Michigan, 1984, toimittanut Charles Wick) menetelmänä, jossa termoplastista levyä kuumennetaan sen prosessointilämpötilaan ja käyttäen mekaani-15 siä menetelmiä tai tyhjiön aikaansaamaa paine-eroa ja/tai painetta, se pakoitetaan kosketuksiin muotin pinnan kanssa ja jäähdytetään pitäen kosketuksissa muotin pintaan kunnes se pysyy muotin muodossa.

Lämpömuovaukseen perehtyneet tietävät hyvin että 20 tuotteiden muovaamiseksi semikiteisistä polymeereistä vaaditaan prosessointilämpötiloja, jotka ovat kiteiden sulamispisteessä tai niiden yläpuolella. Täten kuten kirjallisuudessa on kuvattu, ovat polyaryylieetteriketonilevy-jen muovaamiseksi vaadittavat lämpötilat alueella 300 -. 25 400 °C, jossa nämä aineet sulavat. Polyvinyylifluoridi kuitenkin hajoaa yli noin 200 °C lämpötiloissa ja siksi polyaryyliketonien laminaatteja polyvinyylifuoridin kanssa ei normaalisti voida lämpömuovata polyvinyylifluoridikal-von hajoamisen vuoksi.

30 Olisi toivottavaa että voitaisiin valmistaa poly- aryylieetterike töni levyjen laminaatteja polyvinyylifluori-dilevyn tai kalvon kanssa, mitkä laminaatit olisivat lämpömuovattavia alle 200 °C lämpötiloissa ilman riskiä polyvinyylif luoridikomponentin lämpöhajoamisesta.

93809 2

Keksinnön yhteenveto

Esillä olevan keksinnön mukaisesti valmistetaan polyaryylieetteriketonilevyn, jonka paksuus on noin 625 -5 000 mikrometriä, ja polyvinyylifluoridikalvon (PVF), 5 jonka paksuus on 12,8 - 204 mikrometriä, lämpömuovautuva laminaatti, jossa polyaryylieetteriketonilevyn kiteisyys on vähemmän kuin 5 %, koostuen pääosin toistuvista seuraa-van kaavan mukaisista yksiköistä: -^>-1.1 joissa Ph on joko 1,4-fenyleeni- tai 1,3-fenyleeniryhmä.

0 O

Il n 15 Edellisessä tapauksessa -C-Ph-C- osa on tereftalyy- liryhmä (T) ja jälkimmäisessä tapauksessa se on isoftalyy-liryhmä (I); T:I isomeerisuhde on noin 70:30 - 0:100, edullisesti 60:40 - 0:100 ja erityisesti 60:40 - 50:50.

Kuvioiden lyhyt kuvaus 20 Kuvio 1 on useiden polyaryylieetteriketonien kitey tymisen puoliintumisaikakäyrä minuutteina suhteessa lämpötilaan Celsius-asteina.

Kuvio 2 on tyypillisen polyaryylieetteriketonin dif ferentiaalipyyhkäisykalorimetri(DSC)käyrä.

25 Kuvio 3 on toiminnallinen piirros ruiskumuovausko- neesta, jota käytetään polyaryylieetteriketonilevynen valmistamiseen, jotka muodostavat yhden esillä olevan keksinnön mukaisen laminaatin kerroksen.

Kuviot 4, 4a ja 4b ovat toiminnallisia piirroksia 30 ekstruuderista ja siihen liittyvästä jäähdytystelastosta, joita käytetään polyaryylieetteriketonilevynen valmistamiseen, jo^3 muodostavat yhden esillä olevan keksinnön mukaisen laminaatin kerroksen.

If 93809 3

Esillä olevan keksinnön yksityiskohtainen kuvaus Tämän keksinnön mukaisten laminaattien valmistamiseksi sopivat polyaryylieetteriketonit ovat tunnettuja ja ne voidaan saada esimerkiksi antamalla tereftalyyliklori-5 din ja isoftalyylikloridin reagoida difenyylieetterin kanssa Friedel-Crafts katalyytin läsnäollessa kuten on kuvattu US-patenteissa 3 065 205 (W. H. Bonner), 3 441 538 (B. M. Marks), 3 442 857 (R. L. Thorton) ja Gay et ai. nyt hyväksytyssä US-patenttihakemuksessa 762 252.

10 Polyaryylieetteriketonikoostumukset, joista esillä olevan keksinnön mukaisissa laminaateissa käytettävät levyt on tehty, voivat sisältää ei-kiteytyviä täyteaineita aina 50 paino-%:iin asti kokonaiskoostumuksesta. Edustavia täyteaineita ovat titaanidioksidi, epäorgaaniset pigmen-15 tit, hiilimusta, lasipallot, kalsiumsulfaatti ja sellaiset kemiallisesti inertit orgaaniset hiukkasmateriaalit, jotka kestävät yli 320 °C prosessointilämpötiloja. Kokonaiskoos-tumuksen painosta 5 %:iin asti voi olla epäorgaanista, kuitupitoista vahvistetta, kuten esimerkiksi, wollasto-20 niittiä ja pilkottua lasinauhaa, joka on noin alle 0,46 cm pitkiä.

Hakijan rinnakkaisesti jätetyssä hakemuksessa 07/283 695 FI-hakemusjulkaisu 912753, nimeltään lämpömuo-vattava polyaryylieetteriketonilevy, on kuvattu tälläisiä 25 polyaryylieetteriketonikoostumuksia ja oleellisesti amor fisia lämpömuovattavia levyjä. Näitä levyjä voidaan lämpö-muovata alle 200 °C lämpötiloissa, joskus jopa 160 °C:ssa, johtuen siitä, että ne ovat pääasiallisesti kiteettömiä. Tämän tuloksena voidaan esillä olevan keksinnön mukaisia 30 laminaatteja lämpömuovata polyvinyylifluoridin lämpöhajoa- mislämpötilan alapuolella.

Polyaryylieetteriketonilevyt muovataan normaaleilla käsittelymenetelmillä, edullisesti sulaekstruusiolla. Tavanomaiset yksöis- tai kaksoisruuviekstruuderit, levysuu-35 lakkeet ja vastaanottolaitteet, jotka on suunniteltu ter-momuovien ekstruusioimiseksi levyiksi ovat riittäviä. Eks- 93809 4 truusiolämpötila riippuu polymeerin sulamislämpötilasta (johon vaikuttaa polyaryylieetteriketonin T:I-suhde) sekä molekyylipainosta (tai sulaviskositeetista). Esimerkiksi kun T:I isomeerisuhde on 70:30 tai 50:50, on edullinen 5 ekstruusiolämpötila 360 - 370 °C; kun T:I isomeerisuhde on 60:40, on edullinen ekstruusiolämpötila 325 - 340 °C.

Esillä olevassa keksinnössä käyttökelpoisten levyjen valmistamiseen sopivien polyaryylieetteriketonien sulavis-kositeetti on noin 3 000 - 300 Pa-s leikuunopeudella 10 180 s'1 mitattuna 360 °C:ssa T/I-isomeerisuhteilla 70:30 ja 50:50 sekä 340 °C:ssa T/I-isomeerisuhteella 60:40 kapil-laarireometrissä, joka on varustettu suultaan 1,19 mm halkaisi jäisellä suulakkeella ja pituus/halkaisijasuhteen ollessa 3,91. Yleensä 10 °C:sta - noin 50 °C polyaryyli-15 eetteriketonin sulamispisteen yläpuolella olevat ekstruu-siolämpötilat ovat tyydyttäviä. Lähellä edellä mainitun vaihteluvälin alapäätä olevat ekstruusiolämpötilat ovat edullisia hajoamisen minimoimiseksi, ja edullisesti lämpötilan tulisi olla alle 400 °C. Myöskin levyn paksuuden 20 lisääntyessä on yleensä edullista toimia käytettävissä olevan lämpötila-alueen alapäässä. Korkeammat ekstruusiolämpötilat ovat mahdollisia, mutta polymeerin hajoaminen on todennäköisempää.

Ekstruusioitu polyaryylieetteriketonilevy kuljete-25 taan suoraan suulakkeelta kiillotetulle metalli- tai kuviotelalle, joihin yleensä viitataan "jäähdytysteloina" koska näiden telojen pintalämpötila pidetään polymeerin sulamislämpötilan alapuolella. Nopeus, jolla arkki jäähdytetään, ns. jäähdyttämisnopeus, ja kiinteytetään on 30 kriittinen esillä olevan keksinnön mukaisen amorfisen le- vyrakenteen saamiseksi. Jäähdytysnopeus määräytyy suurelti jäähdytystelojen lämpötilan, levyn paksuuden ja viivano-peuden mukaan, ja sen tulee olla riittävän nopea, jotta esillä olevan keksinnön mukaisen levyn muovaus- ja fyysi-35 set ominaisuudet toteutuvat, ilman että se on niin nopea,

II

93809 5 että syntyy vääristynyt tai käyrä levy. Uskotaan, että fyysisten ominaisuuksien ja muovautumisen riippuvuus jääh-dytysnopeudesta johtuu polymeerin ominaisuuksista, kuten kiteytymisnopeudesta ja polymeerin kiinteytymisnopeudesta 5 kun se jäähtyy lasittumislämpötilan kautta.

Kuvio 1 kuvaa käyränä polyaryylieetteriketönin ominaisuutta, jota kutsutaan mielivaltaisesti "kiteytymisen puoliintumisajaksi", lämpötilan funktiona. Keksinnön tekijän omaksuman määritelmän mukaan kiteytymisen puoliintu-10 misaika on se aika, jonka amorfinen näyte tarvisee saavuttaakseen polymeerin kiteytymisen eksotermimaksimin määritettynä differentiaalipyyhkäisykalorimetrillä (DSC) pidettynä tietyssä lämpötilassa. Koska kiteytymisen puoliintumisaika ei siten välttämättä edusta polyaryylieetteriketo-15 nin kiteytymisen loppuunsaattamiseen vaadittavan ajan puolikasta, on sen osoitettu olevan ennustava tarkasteltujen systeemien havaitulle käyttäytymiselle. Kuvio 2 on tyypillinen tämän tyyppinen DSC-pyyhkäisy polyaryylieetterike-tonille, joka koostuu pääasiallisesti määritellyistä tois-20 tuvista yksiköistä ja, jonka T/I-isomeerisuhde on 70:30.

Minimi jäähdytysajat erilaisille polyaryylieetteri-ketoneille voidaan arvioida seruraavasti: a) on osoitettu kokeellisesti röntgensädekristallo-grafialla että polyaryylieetteriketönin maksimikiteisyys, 25 CrBax, on 30 % ± 3 %.

b) on oletettu, että noin puolet CrBax:ista (tai 15 %) saavutetaan kiteytymisen puoliintumisajan, määritettynä kuten edellä, päättyessä.

c) normaaleilla jäähdytysnopeuksilla merkittävä 30 kiteytyminen tapahtuu vain kuviossa 1 esitettyjen käyrien alimmalla osalla. Katso jäljessä taulukko 1.

d) tyydyttävä jäähdytysnopeus on sellainen, että lämpötilamuutos sulaprosessointilämpötilasta merkittävän kiteytyrnisalueen alimpaan lämpötilaan tapahtuu enintään 35 yhdessä kolmanneksessa lyhyimmästä kiteytymisen puoliintumisajasta, niin että kiteytyminen on korkeintaan noin 5 %.

6 93809 rl § 8 δ o o •n = il co e 2 a; << o in in in in

to fi g N N N N

2 H £- VO v£) vO VO

G +

•H CO VO

i i ε - •H O \ CN 00 4-> 6 G ε >1 •H (0 II *0 CO > CO .* X -h G σ> σν en ao (0 Ή Q) v k k ft 2 > ft o o o o) (0 i i a) e •H >1 ft Ή e ό o e

•H £ C \ O

C πΐ tn u in m in oo

-H *0 >i ° N n VO N

2 t-> +j N H Vf (\|

C I

0) CO I

e Φ ε o H 01 KO ° '—I O Ή H i-l H (0

•H ft +J H

ft (0 C -H

>iH-H-POOOO G 0 O VO VO CO

H CO CO ft CO CO CO CO

SO to I

> -h (0 o m in o »0 ε h o i-t <—i o σ»

4-> >i -H ° (S N N H

+j -μ 4-)

H >ι O I I I I

ä ω ft a) U 4-> ε O in o in o

Oj-HKOHOt^CDCS H 2 Λί Ή ® N N Ν (Ο ο Λί I X >1 G 0)

H +J I I

3 -H O CD

(0 X 3 H C

E-* ft ε -H

C 3 E

*H C 4^ >1 d) C <0 in m

£3 to -H X IS CN

>i iH -H -H v v

iJ EH (0 CS CS H O

II

93809 7

Esimerkkinä 70:30 tereftalyyli/isoftalyyli-isomee-risuhteinen, 74 cm leveänä ekstruusioitu 1 000 mikrometriä (0.1 cm) paksu polyaryylieetteriketonilevy, jonka ominaispaino on noin 1,45 g/cm3, ja joka liikkuu viivanopeudella 5 0,9 m/min (1,9 kg materiaalia per minuuutti) jäähdytetään prosessointilämpötilasta 360 °C:sta 205 °C:seen (lämpötilan pudotus 155 °C). Tämän lämpötilamuutoksen pitäisi tapahtua yhdessä kolmanneksessa lyhyimmästä kiteytymisen puoliintumisajasta (mikä on 1 minuutti), tai noin 20 se-10 kunnissa tai vähemmässä, niin että jäähdytysnopeus on noin 465 °C/min.

Jäähdytysnopeus määrää kehittyykö kiteisyyttä eks-truusioidussa levyssä. Taulukossa 1 on kolme tärkeää muuttujaa: T/I-isomeerisuhde, levyn paksuus ja viivanopeus. 15 Kun viivanopeus lisääntyy ja/tai paksuus kasvaa, sitä pidempään levy on korkeammassa lämpötilassa (lämmön poistumisen ollessa vähemmän tehokasta) ja sitä suurempi on riski kiteytymisen kehittymiselle ellei jäähdytysnopeus tietylle polymeerille ole riittävän hidas.

20 Jäähdytystelan lämpötilalla ei ole erityistä merki tystä tässä menetelmässä koska lämpötila täytyy valita niin, että saadaan tasainen levy, mikä ei salli suurta vaihtelua. Jos lämpötila on liian korkea, tarttuu levy telaan ja jos se on liian alhainen, ei saada tasaista yhte-25 näistä levyä. Käytännöllisimmissä tarkoituksissa jäähdy-tyslämpötilaväli vaihtelee noin 110 °C:sta juuri polymeerin lasittumislämpötilan alapuolelle.

Jäähdytysnopeuden valinta riippu myös polymeerin sulaviskositeetista (suhteessa sen molekyylipainoon) ja 30 levyn paksuudesta. Oikean jäähdytysnopeuden saavuttamiseksi täytyy jäähdytystelojen olla lämmitettävissä joko sähköllä tai lämmönsiirtonesteellä noin 160 °C:seen lämpötilaan asti. Asioihin perehtynyt kykenisi määrittämään kokeellisesti optimijäähdytysnopeuden tekemällä kaksi tai 35 korkeintaan kolme yksinkertaista koetta, erityisesti esi- 93809 8 tettyjen esimerkkien pohjalta, jotka kuvaavat jäähdytysno-peuden vaikutusta levyn fysikaalisiin ominaisuuksiin ja sen lämpömuovautuvuuteen.

Polyvinyylifluoridi voidaan valmistaa US-patentin 5 3 265 678 (J. L. Hecht) ja GB-patentin 1 077 728 (Du Pont

Company) mukaisesti. Polyvinyylifluoridikalvo valmistetaan ekstruusioimalla polyvinyylifluorididispersio latentissa liuottimessa (esimerkiksi N,N-dimetyyliformamidissa, dime-tyylisulfoksidissa), jonka jälkeen haihdutetaan liuotin. 10 Latentti liuotin liuottaa hartsin korkeassa lämpötilassa, mutta ei reagoi hartsihiukkasten kanssa. Ennen ekstruusio-ta voidaan dispersioon liittää pigmenttejä, stabilointiaineita, liekinmuuntoaineita, pehmentimiä, kiillonpoistoai-neita ja muita lisäaineita. Ekstruusioitu kalvo voidaan 15 halutessa suunnata eri asteisiin biakselisesti. Kalvon tarttuvuuden parantamiseksi voidaan käyttää lukuisia käsittelymenetelmiä: liekkiä, sähkövarausta, booritrifluori-dikaasua, aktivoitua kaasuplasmaa, kaliumdikromaatti-pi-toista rikkihappoa ja alkalimetalliliuosta nestemäisessä 20 ammoniakissa (katso: Kirk-Othmer: Encyclopedia of Chemical

Technology, osa 11, 3 painos, sivut 57 - 64, John Wiley & Son, 1980).

Amorfiset polyaryylieetteriketonilevyt voidaan helposti laminoida polyvinyylifluoridikalvoon teollisuudessa 25 normaalisista polyvinyylifluoridikalvon laminoimiseksi muun tyyppisiin lämpömuoveihin käytettävillä menetelmillä ja prosessilaitteilla, i.e. hot meltillä, rullalta rullalle, kuumennetulla nippitelalla, ekstruusiolaminoinnilla, pultruusiolla, moniaukkoisella hydraulisella puristimella 30 tai tiikelipuristimella. Aineen optimikäyttö, fyysiset ominaisuudet ja haluttu loppukäyttö määräävät menetelmän ja laitteiston valinnan. Kaikissa laminointimenetelmissä käytetään joko lämpöplastisia tai lämpöasettuvia liimoja joko kiihdyttimen kanssa tai ilman; ja liiman valinnan 35 määräävät laitteisto tai kustannukset. Käyttökelpoisia

II

93809 9 liimoja ovat akryylit, polyesterit, polyamidit, epoksit, uretaanit, silikonit ja kumit.

Esillä olevan keksinnön mukainen polyaryylieetteri-ketoni/polyvinyylifluoridilaminaatti voidaan helposti läm-5 pömuovata teollisuudessa normaalisti muun tyyppisten termoplastisten laminaattien muovaukseen käytettävillä menetelmillä ja prosessointilaitteilla, t.s. tyhjiöllä, paineella, mekaanisella tai kaksoisarkkimuovauksella. Tyydyttävien tuotteiden valmistamiseksi vaadittavat muovausolo-10 suhteet riippuvat useista prosessimuuttujista, kuten muotin vaikeudesta ja mitoista, levyn paksuudesta ja polymee-rimuuttujista, kuten sulaviskositeetista ja T:I suhteesta. Nämä olosuhteet voidaan määrittää lämpömuovaukseen perehtyneen tavallisesti käyttämillä tekniikoilla.

15 Laminoidunpolyaryylieetteriketoni/polyvinyylifluo- ridilevyn muovauslämpötila-alue on 160 - 200 °C, edullisesti 170 - 195 °C. Aika, joka kuluu laminoidun levyn lämmittämiseen muovauslämpötilaan ennen muovaustapahtumaa on tärkeä esillä olevan keksinnön mukaisen laminoidun levyn 20 lämpömuovausprosessin muuttuja. Yleisesti esilämmitysaika muovauslämpötila-alueella tulisi minimoida samalla ylläpitäen tasainen lämmön jakauma levyssä, jotta saavutetaan tasainen venymä muovausvaiheessa ja vältetään merkittävä polyvinyylifluoridin hajoaminen. Koska viipymäaika riippuu 25 prosessimuuttujista, kuten laminoidun levyn mitoista, erityisesti paksuudesta, tietyn uunin lämpöominaisuuksista ja halutusta muovauslämpötila-alueesta, täytyy tarkat muo-vausolosuhteet määrittää kokeellisesti ja ne voi vaivatta selvittää muovi-insinööri. Vaikkakin joko säteily- tai 30 konvektiouunit ovat sopivia esikuumennukseen, ovat sätei-.· lylämmittäjät edullisia niiden tehokkuuden vuoksi. Sätei- lylämmittäjän pintalämpötila pidetään normaalisti 500 -1 100 °C:ssa, edullisesti 600 - 900 °C:ssa. Liian korkea levyn lämpötila tai uunissa viipymäaika voivat johtaa po-35 lyvinyylifluoridin hajoamiseen tai huonoihin laminoidun 10 93809 levyn muovausominaisuuksiin, kuten riittämättömään venymään tai muotin toistoterävyyden puutteeseen sekä muovattujen tuotteiden haurauteen. Huonon muovautumisen uskotaan olevan tulos kiteisyyden kehittymisestä polyaryylieetteri-5 ketonipolymeerissä.

Polyaryylieetteriketoni/polyvinyylifluoridilami-naatti voidaan tyhjiölämpömuovata, joko paineen tai sul-kuavun kanssa tai ilman. Tyhjiön pitäisi olla vähintään 68 kPa. Muovauspaine vaihtelee ilmakehän paineesta 10 690 kPariin. Muotin lämpötilat vaihtelevat ympäristön lämpötilasta 150 °C:seen. Korkeat muotin lämpötilat ja/tai lisäpaine yleensä minimoivat sisäistä jännitettä ja aikaansaavat paremman yksityiskohtaisuuden ja aineen jakauman johtaen tasaisempaan tuotteeseen.

15 Esillä olevan keksinnön mukaiset polyaryylieetteri- ketoni/polyvinyylifluoridin laminaateista valmistetut läm-pömuovatut tuotteet toistavat erinomaisesti muotin muodon ja pinnan sekä säilyttävät alkuperäisen polyvinyylifluori-dikalvon kiiltotason. Pääosiltaan muovatut tuotteet säi-20 lyttävät laminaatin polyaryylieetteriketonilevyosan fysi kaaliset ominaisuudet ja niillä on laminaatin polyvinyyli-fluoridikalvo-osan erinomainen ulkonäkö. Tälläiset tuotteet ovat käyttökelpoisia lukuisissa sovellutuksissa, kuten sisäpaneeleissa ja muissa lentokoneen sisätilojen kom-; 25 ponentit.

Keksintö kuvataan jäljessä esimerkeillä sen tietyistä edustavista suoritusmuodoista, joissa kaikki osat, osuudet ja prosentit ovat painosta ellei toisin ole osoitettu .

30 Esimerkki 1

Polyaryylieetteriketoni, joka oli tehty difenyyli-eetteristä (DPE), tereftalyylikloridista ja isoftalyyli-kloridista T:I-isomeerisuhteen ollessa 70:30 ja, jonka su-laviskositeetti oli 331 Pa-s 542 s'1:ssa 360 eC:ssa, ruis-35 kuvalettiin 15,4 cm x 15,4 cm x 0,22 cm paksuksi laataksi il 93809 11 käyttäen poistoaukotonta yksiruuvista 62 HPM ruiskuvalu-konetta, joka on toiminnallisesti kuvattu kuviossa 3. Kuviossa 3 F on syöttöportti; Bl, B2 ja B3 ovat eri lieriö-vyöhykkeitä; N on suutin; ja M on muotti. Lämpötilaprofii-5 lit olivat seuraavat: Bl « 307 °C, B2 = 359 °C ja B3 = 351 °C, N = 363 °C ja M = 130 °C.

Nämä polyaryylieetteriketonilaatat laminoitiin 51 mikrometriä paksuun TedlarR (Du Pont Co.) polyvinyyli-fluoridikalvoon tyypiltään TES20BE5, joka oli syväpaino-10 päällystetty käyttäen 110 linjaista kaiverrettua sylinteriä Bostik" 7132 polyesteriliiman me tyy lie tyy like töni liuoksella, jossa oli Bostik* B4 kiihdytintä 2:1 tilavuussekoi-tussuhteessa. Kuivan päällysteen paksuus oli 5,1 mikrometriä. Ennen laminointia näytteet pyyhittiin puhtaaksi iso-15 propyylialkoholilla; sen jälkeen pinta joko jätettiin käsittelemättömäksi, hiottiin kevyesti hiontapaperilla karheus 100 tai käsiteltiin BD-10 värähtelevä kipinävälisel-lä kondensaattorilla (Teslakäämi) Electro Technique Products riita koronakäsittelyn simuloimiseksi. Polyaryylieet-20 teriketonilaattojen ja esipäällystetyn Tedlar kalvon la-minointi suoritettiin puristinpöydällä 127 °C:ssa 8 minuutin ajan 690 kPa:ssa. Adheesiotaso määritettiin adheesio-kuorintakokeella, jossa laminaattiin tehdään kaksi viiltoa 0,64 cm etäisyydelle toisistaan ja kolmas viilto 60° kul-25 massa näiden kahden viillon yli. Käyttäen terävää veistä kuoritaan TedlarR-kalvo. TedlarR-kalvon repeytyminen, e.i. kuorinta ei onnistu, katsotaan hyväksi adheesioksi ja merkitään koetuloksissa hyväksytyksi. Kaikki edellä mainitut näytteet läpäisivät kuorintatestin.

30 Esimerkki 2 .· Polyaryylieetteriketoni, joka oli tehty DPErstä, tereftalyylikloridista ja isoftalyylikloridista T:I-iso-meerisuhteen ollessa 70:30 sisältäen 7 % Du Pont R101r Ti02 (Ti02), 0,003 % Pfizer R0-3097 Kroma RedR (Red) ja 0,05 % 35 Ferro V-3285R tumman sininen (Blue), ja jonka sulaviskosi- 93809 12 teetti oli 532 Pa-s leikkausnopeudella 180 s-1 360 °C:ssa, ekstruusioitiin 74 cm leveäksi ja 0,10 cm paksuiseksi levyksi . Ekstruusiolaitteisto koostui poistoaukottomasta 11.5 cm yksöisruuviekstruuderista, jonka L/D-suhde oli 5 30:1 ja puristussuhde 3,5:1 varustettuna 340/250/177 mik rometrin suodatinsarjalla ja 138 cm suuttimella, jonka leveyttä oli rajoitettu metallilisäkkeellä 74 cm:iin asetettuna 0,25 cm leveään aukkoon; ja vertikaalisesta kolmen 20.5 cm halkaisijaisen kiillotetun kromijäähdytystelan 10 patterista. Kuviot 4 ja 4a ovat ekstruuderin ja jäähdytys- telaston toiminnallinen piirros. Lämpötilaprofiilit olivat seuraavat: El = 383 °C, E2 = 377 °C, E3 = 371 °C, E4 = 363 °C ja E5 = 349 °C lieriölle; A = 317 adapterille; ja Dl = 364 °C, D2 = 352 °C, D3 = 354 °C, D4= 352 °C, D5 = 15 364 °C suuttimelle. TedlarR-kalvo, tyypiltään TES20BE5 ja paksuudeltaan 51 mikrometriä, joka oli syväpainopäällys-tetty kuten esimerkissä 1 Du Pont 68080R akryyliliimalla, minkä päällystten kuivapaksuus oli 5,1 mikrometriä, la-minoitiin levyyn asettamalla TedlarR-kalvo suoraan kuumal-20 le levylle kun levy tuli kahden ensimmäisen jäähdytystelan ohi, mutta ennen kuin se kaartui kolmannen jäähdytystelan ympäri.

Saatu laminoitu levy leikattiin kooltaan 15,4 x 23,0 cm paloiksi ja tyhjiölämpömuovattiin käyttäen Brown 25 Machine Companyn tyhjiölämpömuovaajaa, jossa oli "Calrod" kuumennusuuni ja halkaisijaltaan 9,63 cm:n ja syvyydeltään 3,84 cm "top hat" muotti huoneen lämpötilassa. Käyttäen 94.5 kPa:n tyhjiötä ja muovauslämpötiloja 182 - 193 °C, olivat saadut tuotteet suhteellisen hyvin muovautuneita, 30 jota osoittaa lämpömuovaushalkaisijasuhde 0,87 - 0,93.

Näissä tuotteissa ei ollut merkkiä TedlarR:in hajoamisesta, joka olisi aiheuttanut kalvon värinvaihdoksen. Adheesio oli yleisesti hyvä, vaikkakin jotkin alueet olivat vain kohtuullisesti kiinnittyneet johtuen osaksi karheasta le-35 vyn pinnasta.

93809 13 Lämpömuovaushalkaisijasuhde määriteltiin "top hat" muotilla valmistetuille tuotteille sen halkaisijan, joka lämpömuovatulla tuotteella on muotin 7/8 syvyyttä vastaavassa kohdassa, suhteena muotin halkaisijaan. Tämä suhde 5 kuvaa missä määrin muovatut tuotteet vastaavat muotin muotoa ja siten kuinka hyvin osa on muovautunut. Arvo 1 merkitsee täydellistä muovautumista kun taas esillä olevan keksinnön tarkoituksiin lämpömuovaushalkaisijasuhde, joka on 0,85 tai suurempi, kuvaa hyväksyttävää muovautumista. 10 Esimerkki 3

Polyaryylieetteriketoni, joka oli tehty DPE:stä ja tereftalyylikloridista sekä isoftalyylikloridista T:I-iso-meerisuhteen ollessa 60:40 sisältäen 12,3 paino-% Ti02:ia, 0,017 % Red:ia ja 0,13 % Blue:ta, jonka sulaviskositeetti 15 oli 912 Pa-s leikkausnopeudella 156 s'1 360 eC:ssa, ekst-ruusioitiin 74 cm leveäksi ja 0,20 cm paksuksi levyksi käyttäen esimerkissä 2 kuvattua laitteistoa, mutta erilaista jäähdytystelastoa. Ylempi jäähdytystela oli kuvioitu, halkaisijaltaan 25,4 cm valusilikonitela ja kiillotet-20 tu alakromijäähdytystela poistettiin ja asennettiin kahden ylemmän telan taakse noin 60° kulmaan keskijäähdytystelaan nähden. Ekstruuderi ja jäähdytystelasto ovat toiminnallisesti esitetty kuvioissa 4 ja 4b, joissa El = 338 °C, E2 = 377 °C, E3 = 377 eC, E4 = 349 °C ja E5 = 332 °C lieriölle; 25 A = 338 °C adapterille; Dl = 340 °C, D2 = 332 °C, D3 = 332 °C, D4= 332 °C ja D5 = 340 °C suuttimelle. Ylätelaläm-pötila oli 140 °C, keskijäähdytystelan lämpötila oli 130 eC ja kolmas jäähdytystela oli lämmittämätön.

Saatu levy laminoitiin käyttäen samaa laitteistoa 30 kuin esimerkissä 1 ja 51 mikrometriä paksua TedlarR-kal-voa tyypiltään TMB20BE5, joka oli syväpainopäällystetty Du Pont 68080R akryyliliimalla kuten esimerkissä 2. Laminointiolosuhteet olivat 184 °C 8 minuutin ajan 690 kPa:ssa. Laminoidut levyt, 15,4 x 23,0 cm, tyhjiöläm-35 pömuovattiin käyttäen samaa laitteistoa kuin esimerkis- 93809 14 sä 2. Muovauslämpötiloina käytettiin 165 - 195 °C. Taulukossa 2 on esitetty lämpömuovaushalkaisija- ja adheesio-kuorintakokeen tulokset, mitkä kaikki osoittavat osien olevan hyvin muovautuneita.

5 Taulukko 2

Muovauslämpötila Lämpömuovaushalkaisi- Adheesiokuo-( °C) jasuhde rinta 165 0,90 hyv.

10 180 0,95 hyv.

195 0,98 hyv.

Esimerkki 4

Samanlainen polyaryylieetteriketonilevy kuin esimerkissä 3 laminoitiin TedlarR"kalvoon tyypiltään TBK15B9, jonka paksuus oli 51 mikrometriä ja, joka oli päällystetty 5 Du Pont 68080 akryyliliimalla kuten esimerkissä 2. Lami-nointi suoritettiin InterrotoR-rullalaminaattorin kuumennetussa nippitela-asemassa. Tämä nippitela-asema käsittää liikutettavan kumitelan kohtisuorassa kuumenettuun kromi-telaan ja kahden telan kontakti on 96 mm. Laitteistoon 10 syötettiin TedlarR-kalvo; polyaryylieetteriketonilevy, joka oli esihiottu 120 karheuksisella hiekkapaperilla ja 10 x 10 cm pyöröhiomakoneella, syötettiin käsin kuummettuun (184 °C) nippitelaan nipin ollessa auki. Nippi suljettiin ja voimana käytettiin 10 534 g/cm. Kolmen läpimenon jäl-15 keen saavutettiin hyvä adheesio.

Laminoidut levyt, 15,4 x 23,0 cm, tyhjiölämpömuo-vattiin käyttäen samaa laitteistoa kuin esimerkissä 2. Muovauslämpötila oli 165 - 195 eC. Taulukossa 2 on lämpö-„ muovaushalkaisija- ja adheesiokuorintakokeen tulokset, 20 mitkä kaikki osoittavat laminoitujen osien olevan hyvin muovautuneita.

li 93809 15

Taulukko 3

Muovauslämpötila Lämpömuovaushalkaisi- Adheesiokuo-( °C) jasuhde rinta 5 165 0,90 hyv.

180 0,95 hyv.

195 0,98 hyv.

Esimerkki 5 Käyttäen samaa esimerkissä 3 kuvattua pigmentoitua polymeeriä ja prosessointiolosuhteita valmistettiin poly-aryylieetteriketonilevy, joka oli 0,10 ja 0,15 cm paksu. 5 Puolikas levystä laminoitiin 51 mikronia paksulla Tedlar"-kalvolla tyypiltään TMB20BE5, kuten on kuvattu esimerkissä 3. Laminoidut ja laminoimattomat levyt leikattiin 30,5 x 30,5 cm aihioiksi ja lämpömuovattiin Plastic Equipment Co:n tyhjiölämpömuovaajalla käyttäen 93 °C:sta muottia, 10 joka koostui 6 cm syvästä ja 14 cm ulkohalkaisijäisestä sylinteristä sekä 3,4 cm syvyisestä ja 9,2 cm ulkohalkaisi jäisestä koverasta keskiupotteesta, joka oli asetettu 2 cm isomman sylinterin ulkokehältä. Kun TedlarR-kalvolla laminoituja levyjä käytettiin oli TedlarR-kalvolla laminoi-15 tu puoli aina alapuolella. Levyn esilämmityslämpötila oli 193 °C.

Muovatut tuotteet leikattiin neljään eri osaan (A, B, C ja D), joidenka paksuus mitattiin sekä laskettiin, koottiin ja verrattiin variansseja. Tulokset on 20 esitetty taulukossa 5. Tilastollinen analyysi, f-testi, osoittaa 95 % luotettavuustasolla, että kaikki 0,1 cm paksut TedlarR-kalvolla laminoidut näytteet ovat paksuudeltaan tasaisempia kuin laminoimattomat näytteet. Lukuunottamatta näytettä D tämä oli myös totta 90 % luotettavuustasolla. 25 Samat tulokset saatiin sekä 95 % ja 90 % luotettavuusta-soilla 0,15 cm paksuille näytteille B, C ja D, mutta ei näytteelle A. Näytteistä leikattiin eri osat seuraavasti: 93809 16

Osa Alue josta leikattiin A 5x5 cm tasainen osa sylinteristä muotin kulmasta B 2 cm leveä ja 6 cm pitkä sylintereitä erottava ke hän yläosa 5 C sisemmän sylinterin pohja D 6 cm leveä ja 6 cm korkea ulomman sylinterin sivu.

t 93809 17

CO (M

ΰ in oo 'f O O' 'i O' O co σ' n Ω O OS Ti τi

<ί Ό N H

(0 i—I O O Ή 03 v ·. «. «.

O O O O O

vo in in n h co !—I (N O Ή O m in vf in

Cv O O CO

(0 Ti o O >-1 m o o h o o σν σν in es vo ro in . cv cv as en m ffl ov h rf £ ro Ti vo h r ® o co o t-i (0 tn ^ ^ v v •h O o m o o

M

<0 > 00 in h o vo o co •μ < o tn h oo μ vo in es oo 0 <0 cv os >.

o en v v vo oo m o o ^ ^ os

B

μ <0 *0 rt

H Ή iH

Ό Ή H

fl) >ι -H >ι Ή

fr, X <ΰ X Q

in I

X ~

O cö E

Λ! Ω. O

X '— o e h >1 en o o in in

O > O r-l I—I I—l tH

(0 0) 0 - E-· j en o o o o

Claims (11)

93809

1. Polyaryylieetteriketonilevyn, jonka paksuus on noin 625 - 5 000 mikrometriä, ja polyvinyylifluoridikal- 5 von, jonka paksuus on 12,8 - 204 mikrometriä, lämpömuovat-tava laminaatti, jossa polyaryylieetteriketonilevyn kiteisyys on vähemmän kuin 5%, tunnettu siitä, että se koostuu pääasiallisesti toistuvista seuraavan kaavan mukaisista yksiköistä: 10 j-v --, O O -<0>°-<g)4-ph^ joissa Ph on joko 1,4-fenyleeni- tai 1,3-fenyleeniryhmä ja 1.4- fenyleeniryhmien suhde 1,3-fenyleeniryhmiin on noin 15 70:30 - 0:100.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laminaatti, tunnettu siitä, että polyaryylieetteriketonilevyn 1.4- fenyleeni:1,3-fenyleeni ryhmien suhde on noin 60:40 -0:100.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laminaatti, tunnettu siitä, että polyaryylieetteriketonilevyn 1.4- fenyleeni:1,3-fenyleeniryhmien suhde on noin 60:40 -50:50.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laminaatti, 25 tunnettu siitä, että polyaryylieetteriketonilevyn paksuus on 625 - 2 000 mikrometriä.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laminaatti, tunnettu siitä, että 1,4-fenyleeni:1,3-fenyleeni ryhmien suhde polyaryylieetteriketonilevyssä on noin 70:30 30 ja, että levyn paksuus on noin 625 mikrometriä.

6. Kolmiulotteinen paneeli, tunnettu siitä, että se on lämpömuovattu polyaryylieetteriketonilevyn, jonka paksuus on noin 625 - 5 000 mikrometriä, ja polyvinyylifluoridikalvon, jonka paksuus on noin 12,8 - 35 204 mikrometriä, laminaatista, jossa polyaryylieetterike- 93809 tonilevyn kiteisyys on vähemmän kuin 5 % koostuen pääasiallisesti toistuvista seuraavan kaavan mukaisista yksiköistä: joissa Ph on joko 1,4-fenyleeni- tai 1,3-fenyleeniryhmä, l,4-fenyleeni:l,3-fenyleeniryhmien suhteen ollessa noin 70:30 - 0:100.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen paneeli, tun nettu siitä, että että että 1,4-fenyleeni:1,3-feny-leeni-ryhmien suhde polyaryylieetteriketonilevyssä on noin 60:40 - 0:100.

8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen paneeli, t u n -15 n e t t u siitä, että 1,4-fenyleeni: 1,3-fenyleeni-ryhmien suhde on noin 60:40 - 50:50.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen paneeli, tunnettu siitä, että polyaryylieetteriketonilevyn paksuus on noin 625 - 2 000 mikrometriä.

10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen paneeli, tun nettu siitä, että 1,4-fenyleeni:1,3-fenyleeniryhmien suhde polyaryylieetteriketonilevyssä on noin 60:40

11. Patenttivaatimuksen 6 mukainen paneeli, tunnettu siitä, että 1,4-fenyleeni:1,3-fenyleeniryhmien 25 suhde polyaryylieetteriketonilevyssä on noin 70:30 ja, että levyn paksuus on noin 625 mikrometriä. 93S09