HRP20020677A2

HRP20020677A2 - Laminated composite sheet metal capable of being shaped, method for making same and resulting motor vehicle body parts

Info

Publication number: HRP20020677A2
Application number: HR20020677A
Authority: HR
Inventors: Michel Sanadres; Philippe Charbonnet
Original assignee: Usinor
Priority date: 2000-02-18
Filing date: 2002-08-19
Publication date: 2004-02-29
Also published as: DE60100569D1; FR2805200B1; JP2003523853A; BG64354B1; MXPA02007870A; EP1263576A1; BR0108404A; DE60100569T2; BG106980A; CZ20022801A3; PL357344A1; TR200300563T3; WO2001062490A1; PT1263576E; CA2402361A1; FR2805200A1; US20030031853A1; EP1263576B1; SK11642002A3; ATE246598T1

Description

Izum se odnosi na mješoviti slojeviti lim koji se može oblikovati, a koji sadržava dvije metalne limene obloge, spojene jednim slojem na bazi na polimernog materijala, a koji tvori unutarnji dio, kao i postupak proizvodnje tog lima, te uporabu slojevitog lima takve vrste za pravljenje dijelova od dobivenog lima, na primjer prešanje, savijanje ili profiliranje nakon bojanja.

Općenito, glavna prednost mješovitog slojevitog lima u odnosu na klasične metalne limove nalazi se u dobivanju na težini koja nastaje prilikom proizvodnje dijelova sa specifikacijama predodređenog mehaničkog otpora; a ova prednost je izrazito važna za primjenu kod automobila.

Izum US 3382136 (UNION CARBIDE) opisuje gore spomenute vrste mješovitih limova čiji je unutarnji dio napravljen od termoplastičnog materijala odabranog iz skupine koja sadržava poliolefine, poliamide, polihidroksietere, polikarbonate, vinilne polimere kao što su polistireni, poliakrilate, polimetakrilate ili vinil poliklorureu.

Ovaj dokument ukazuje da su mješoviti limovi mnogo jednostavniji za oblikovanje savijanjem u odnosu na plakove istih plastičnih materijala bez obloga.

Patentni zahtjev iz izuma EP 108710 (CIBA GEIGY) opisuje gore spomenute vrste mješovitih limova čiji je unutarnji dio napravljen od termoplastičnog materijala odabranog iz skupine koja sadržava kopolimerne smjese propilena i etilena, te kopolimerne smjese propilena i nezasićene karboksilne kiseline, te eventualno poliolefine kao što su polipropilen, polietilen, polibutilen, poliizobutilen i/ili polimetilpenten; termoplastični materijal može sadržavati:

- tvari kao što je talk ili kalcijev karbonat,

- sredstva za pojačavanje kao što su staklena vuna, ili listići tinjca,

- klasične aditive od polimernih materijala, kao što su stabilizatori, te oksidanse.

Mješoviti lim opisan u tom dokumentu u biti je namijenjen za elektroničku primjenu, no nikakav postupak oblikovanja tog lima nije razrađen u tom dokumentu.

Izum EP 184549 (SCHWEIZERISCHE ALUMINIUM) također opisuje limove te vrste čiji je unutarnji polimerni dio pojačan vlaknima, kao što su staklena vuna ili vlakna ugljika (stranica 2, redovi 57-60).

Izum US 3721597 (DOW) opisuje mješovite limove čiji je unutarnji dio slojevit i ima tri podloge: unutarnju podlogu od termoplastičnog materijala, kao što je polietilen visoke gustoće, a koja se nalazi između dvije vanjske podloge od termoplastičnog te termoadhezivnog materijala, kao što je kopolimer etilena i akrilne kiseline. Temperatura taljenja unutarnje podloge mora biti viša za najmanje 14°C u odnosu na temperaturu vanjskih podloga, kako bi se izbjeglo taljenje unutarnje podloge u trenutku kolaminacije i spajanja termolijepljenjem mješovitog slojevitog lima.

Prema ovom dokumentu (stupac 6, redak 63 do stupca 7, red 6 - primjer IV), vanjska podloga može također biti u obliku tekstilnog platna, koje je tkano ili nije tkano, a koje je sačinjeno od termoplastičnih vlakana kao što je Nylon™ 66.

Izum PT 67259 (SOLVAY) također opisuje limove takve vrste (patentni zahtjev 9) čiji se unutarnji dio sastoji od folije modificiranog poliolefina koja sadržava od 10 do 90% celuloznih vlakana. Prema ovom dokumentu, pomoću ovakve vrste vlakana postiže se bolje spajanje poliolefinske folije i metalnih obloga. Pogodno je da i sama poliolefinska materija bude u obliku poliolefinskih vlakana (zahtjev 7) takve vrste da unutarnji dio bude tekstilno platno koje sadržava poliolefinska i celulozna vlakna.

Patentni zahtjev iz JP 62-019456 (Matsushita Electric Works) opisuje gore opisanu vrstu mješovitog slojevitog lima čiji unutarnji dio ima najmanje tri podloge: središnju podlogu na bazi termoplastične smole visoko otporne na temperaturu, koja je umetnuta između dvije vanjske podloge koje sadržavaju barem jedno prethodno impregnirano tekstilno platno. Mješoviti slojeviti lim koji je ovdje opisan namijenjen je za elektroničku primjenu kao potpora linije za tiskanje, te nije prilagođen postupku oblikovanja.

Izum FR 1 579 770 (REICHOLD BECKACITE) opisuje također gore spomenute vrste mješovitih limova čiji je unutarnji dio napravljen od tekstilnog platna koje je tkano ili nije tkano, na primjer od staklene vune ili sintetskih vlakana, te koje je prethodno impregnirano poliesterskom smolom koja se može skrutnuti. Dobiveni lim namijenjen je za građevinsku industriju, te nije prilagođen postupku oblikovanja.

Patentni zahtjev iz izuma AU 8941110 (SYMONDS R AUSTRALIA) opisuje gore spomenute vrste mješovitih limova čiji je unutarnji dio napravljen od poroznih vlaknastih folija prethodno impregniranih smolom koja se može skrutnuti, a koji se uspoređuje sa unutarnjim dijelom kohezivnih i adhezivnih svojstava nakon primjene ciklusa zagrijavanja. Vlaknaste folije nisu od tekstilnog platna, a dobiveni lim nije prilagođen postupku oblikovanja.

U svrha poboljšanja koje se odnosi na olakšavanje oblikovanja prešanjem unutarnjih dijelova prije navedene vrste, zahtjev iz izuma EP 112103 (SUMITOMO) također opisuje mješovite limove čiji je unutarnji dio također višeslojan i ima tri podloge, pri čemu su dvije vanjske podloge rastezljive, te ne pokazuju granicu elastičnosti na krivulji sila-deformacija; za te vanjske podloge lima može se na primjer upotrijebiti kaučuk nitril, klorosulfonirani polietilen ili poliuretan.

Mješoviti slojeviti limovi opisani u prethodno citiranim dokumentima nisu dobro prilagođeni za izradu oblikovanih dijelova, kao ni bojama za automobilsku karoseriju, posebice zbog toga što postupak bojanja tih dijelova obuhvaća etapu termičke obrade, sušenja i/ili pečenja boje na temperaturama reda veličine 160°C.

Postupak proizvodnje jednog takvog dijela podrazumijeva slijedeće stupnjeve:

- oblikovanje, posebice prešanjem, mješovitog slojevitog lima,

- nanošenje boje na površinu dijela koji se oblikuje,

- pečenje boje nanesene na dio pod termičkim uvjetima prilagođenima za dobivanje gipkog umreženja spomenute boje.

Klasični način nanošenja najmanje jednog sloja boje je elektrodepozicija u kupelji za kataforezu. No boje koje se mogu nanositi kataforezom općenito zahtijevaju pečenje na temperaturama koje su više od 160°C, a mogu doseći 220°C. Međutim, na tim temperaturama polimerni materijali unutarnjeg dijela slojevitog mješovitog lima počinju teći, odnosno curiti, te se tako na dobivenom obojanom dijelu nakon pečenja pojavljuju defekti koji su povod konačnoj zabrani uporabe.

U slučaju nanošenja boje u obliku praha ili otopine, postavlja se isti problem stabilnosti u ovisnosti o temperaturi kada temperatura prelazi 160°C.

Također, loša stabilnost mješovitih slojevitih limova prethodno navedene vrste, u ciklusima zagrijavanja tijekom kojih temperatura prelazi 160°C, značajno ograničava razvoj takvih limova u automobilskoj domeni.

Patentni zahtjev iz izuma JP 62 264941 (NIPPON STEEL) opisuje mješoviti slojeviti lim čiji je unutarnji dio napravljen na bazi propilena, a sadržava manje od 60% vlaknaste tvari. Prema ovom dokumentu, takav lim je dobro prilagođen za proizvodnju obojenih dijelova automobilske karoserije, zahvaljujući dobroj podatnosti prešanju i otpornosti na toplinu kompatibilnoj sa sušenjem nakon bojanja. Polimerni vlaknasti materijali od kojih je napravljen unutarnji dio pokazuju znakove istjecanja u rastaljenom stanju od 0,01 do 0,6 g/10 min kod 190°C, mjereno prema normi JIS 6758.

Kako bi se povećala dimenzijska i termička stabilnost proizvedenih dijelova, počevši od višeslojnih limova te vrste, izum EP 547664 (HOOGOVENS) opisuje postupak oblikovanja u kojem se prije prešanja mješoviti lim prethodno zagrijava između temperature ISO/A i temperature Vicat B, koji je načinjenog od istog materijala kao i unutarnji dio lima.

Cilj izuma je predložiti rješenje za lošu stabilnost dijelova mješovitih slojevitih limova prethodno navedene vrste u ciklusima zagrijavanja tijekom kojih temperatura prelazi 160°C.

Kako bi se to postiglo, cilj izuma je proizvesti mješoviti slojeviti lim koji se može oblikovati, a koji sadržava dvije obloge u obliku metalnog lima, spojene s unutarnjim dijelom koji je napravljen od barem jednog sloja na bazi polimernih materijala koji sadržavaju najmanje jedno kontinuirano tekstilno platno napravljeno od impregniranih polimernih vlakana od najmanje jednog materijala za impregniranje platna, te spajanje s navedenim oblogama, za koje je karakteristično da:

- su navedena polimerna vlakna termoplastična,

- je skrutnjavanje navedenog polimernog materijala za impregniranje i spajanje temperaturno ovisno.

Zahtijeva se da se tekstilno kontinuirano platno, koje je tkano ili pak nije tkano, prostire po cijeloj površini unutarnjeg dijela; a pogodno je da platno ne bude tkano kako bi se izbjegao rizik od pojave markiranja uslijed prijenosa teksture na obloge za vrijeme postupka oblikovanja.

Pogodno je da:

- tekstilno kontinuirano platno podnosi istezanje do pucanja prilikom razvlačenja jačeg od onog kod obloga od metalnog lima, po mogućnosti veće od 80%,

- je tekstilno platno napravljeno od uzica,

- težina materijala za impregniranje, čije je skrutnjavanje temperaturno ovisno, bude po mogućnosti od 10 do 90%, pri čemu je posebno pogodno da bude od 30% do 70% ukupne težine unutarnjeg dijela,

- unutarnji dio ima jednoliku debljinu veću od 0,1 mm, te volumnu masu veću od 0,5 kg/dm3, što omogućava jasno razlikovanje od izolacijskih ploča za gradnju, koje općenito imaju unutarnji dio od poliuretanske pjene,

- su obloge od čeličnog lima.

Zahvaljujući tekstilnom kontinuiranom platnu, te materijalu za impregnaciju, čije je skrutnjavanje temperaturno ovisno, stabilnost mješovitog lima ovisna o temperaturi sasvim se primjetno poboljšava. Zahvaljujući termoplastičnim svojstvima vlakana tog platna, lim se jednostavno oblikuje, na primjer savijanjem, prešanjem ili profiliranjem. Zahvaljujući metalnim oblogama, te maloj poroznosti unutarnjeg dijela, mješoviti lim ima dobra mehanička svojstva koja mogu poslužiti u proizvodnji dijelova karoserije. Zahvaljujući debljini unutarnjeg dijela koja se može regulirati, napravljeni dijelovi karoserije mnogo su lakši, sa stajališta ekvivalentnih mehaničkih svojstava, u odnosu na klasične dijelove karoserija od čeličnog lima.

Cilj izuma je također postupak uporabe lima prema izumu kojim bi se proizvodili dijelovi automobilske karoserije. Taj postupak podrazumijeva slijedeće stupnjeve:

- oblikovanje dijelova od mješovitog slojevitog lima

- nanošenje boje na površinu dijela koji se oblikuje,

Pogodno je da se oblikovanje izvede pomoću prešanja, savijanja ili profiliranja. Lim prema ovom izumu otporan je na teške uvjete uzrokovane prešanjem i/ili savijanjem i/ili profiliranjem.

Nanošenje boje može se izvesti na primjer kataforezom, prskanjem praha, odnosno premazivanjem tekuće boje u otopini, odnosno premazivanjem rastaljenog polimernog platna. Lim se prema ovom izumu može obrađivati na temperaturama višim od 160°C, odnosno pogodnije iznad 180°C, tj. na temperaturama koje se općenito postižu tijekom pečenja boje.

Izum se može bolje shvatiti uz čitanje opisa koji slijedi, na temelju neograničavajućih primjera.

Najprije se opisuje mješoviti slojeviti lim koji se može oblikovati prema ovom izumu.

Svaka obloga mješovitog lima prema ovom izumu sastavljena je od jednog metalnog lima za čiju je debljinu pogodno da bude između 0,1 mm i 1,5 mm, odnosno pogodnije između 0,2 mm i 0,5 mm, na primjer reda veličine 0,25 mm. Pogodno je da se odaberu čelični limovi, boljih mehaničkih svojstava u odnosu na aluminijske limove, koji se puno lakše prešanju. Takvi čelični limovi mogu biti goli, obloženi metalnom legurom, obrađeni mineralnom smjesom, na primjer kromiranjem ili fosfatiranjem, eventualno nauljeni ili obloženi organskim materijalom kao što je tanka organska obloga, odnosno slojem temeljne boje, tj. završnim slojem laka.

Kao najpogodnija platna, rabe se tekstilna platna od uzica, poput platna koje se dobiva od vlakana grebene vune valjanjem, te naknadnim uzičanjem. Pod pojmom uzičanje podrazumijeva se postupak učvršćivanja vlakana, na primjer mehaničkim ili hidrauličnim sredstvima; a takvo je platno načinjeno od dijelova tekstila koji nije tkan.

Tekstilna platna pogodna za uporabu u ovom izumu mogu također sadržavati poznate smjese u obliku praha ili vlakana, prilagođene za poboljšavanje stabilnosti ili, na primjer, električne vodljivosti.

Da bi se upotrijebilo u izumu, mora se provjeriti prednost uporabe platna čija omjer mase i površine iznosi od 100 g/m2 do 1500 g/m2, odnosno pogodnije od 250 g/m2 do 700 g/m2.

Pogodno je da se vlaknasti termoplastični materijali, koji se upotrebljavaju za to platno, izaberu iz skupine koja sadržava poliolefine kao što su polipropilen ili polietilen, poliestere, poliamide, polikarbonate, poliimide, poliakrilate, polimetakrilate ili vinil polikloruree. Ti termoplastični materijali mogu sadržavati klasične aditive, kao što su mineralne tvari, odnosno plasticizere.

Kao primjeri tekstilnih platana od uzica mogu se navesti komercijalni proizvodi kao što su BESTER 30, TIMEX 60 ili DUTEX 4140 THU proizvođača THARREAU, te komercijalni proizvodi PR200 i PR300 proizvođača SOMMER; ta tekstilna platna od termoplastičnih vlakana obično se upotrebljavaju za drenažu tla u graditeljstvu.

Polimerni materijal za impregniranje i spajanje, čije skrutnjavanje ovisi o temperaturi, pripravlja se od jedne ili više smola čije skrutnjavanje ovisi o temperaturi. U okviru ovog izuma, pod pojmom smole čije skrutnjavanje ovisi o temperaturi podrazumijeva se smola ili smjesa čija se molekulska težina može povećati, te koja se može umrežiti pod utjecajem topline ili nekog drugog faktora. Među tim drugim faktorima mogu se navesti, bez ograničenja, djelovanje vode, pomoć katalizatora, elektromagnetsko ili UV zračenje, ili također smjesa s aditivom za tvrdoću, kao i svi prilagođeni postupci. Isto tako pojam skrutnjavanje koje ovisi o temperaturi označava uobičajeno smolu čije skrutnjavanje ovisi o temperaturi koja se umrežava bez nužnog zagrijavanja.

Pogodno je da se te smole odaberu iz skupine koja sadržava epoksidne smole, fenolne smole kao što su nitril-fenolne i vinil-fenolne smole, poliuretanske smole, formaldehid-ketonske smole, ureine smole, melaminske smole, anilinske smole, sulfonamidne smole, alkilne smole, smole nezasićenih poliestera, polibutadienske smole, bismaleimidne smole, smole polivinilbutirala, izocijanatne smole te poliimidne smole.

Pogodno je da vlaknasti termoplastični materijal bude na bazi polipropilena, a polimerni materijal za impregniranje i spajanje na bazi epoksidne smole.

Ta smola čije skrutnjavanje ovisi o temperaturi može sadržavati određeni broj kemijskih spojeva i/ili spojeva metala i/ili materijala, kako bi se poboljšale karakteristike za uporabu ili primjenu lima shodno izumu:

• spojevi metala, kao što su spojevi na bazi cinka, nikla, te željezo-fosfata, posebice omogućavaju osiguravanje električne vodljivosti između dva metalna lima, te također favoriziranje postupka točkastog zavarivanja, te bojanja nakon čega slijede postupci oblikovanja.

• mineralne smjese, na bazi talka, krede, vapna, te silicijevog dioksida posebice omogućavaju poboljšanje stabilnosti smole ovisne o temperaturi, te ujedno i tekstilnog platna, prilikom postupka bojanja nakon kojeg može slijediti postupak oblikovanja.

• Kemijski spojevi elastomernih tvari i/ili termoplastičnih tvari (kao što je polipropilen, polietilen, poliamid…) omogućavaju dobivanje rastezljivije i ljepljivije smole, te ujedno omogućavaju poboljšanje performansi oblikovanja i mehaničkih svojstava mješovitog lima prema ovom izumu.

Na poznat način odabiru se smole čije skrutnjavanje ovisi o temperaturi kako bi se istovremeno dobilo dobro povezivanje i dobro impregniranje tekstilnog platna. Prema upotrijebljenom postupku impregniranja, ta smola čije skrutnjavanje ovisi o temperaturi može biti prisutna u obliku paste, u obliku taline ili otopine, ili u obliku praška.

U određenim slučajevima, lim shodno ovom izumu može sadržavati više vrsta smola čije skrutnjavanje ovisi o temperaturi, koje se razlikuju prema kemijskom podrijetlu, obliku itd…Također, može se upotrijebiti jedna smola kako bi se postiglo dobro impregniranje unutrašnjosti tekstila, te druga smola kako bi se poboljšala svojstva spajanja.

Unutarnji dio koji služi za proizvodnju dijelova automobilske karoserije, a koji je također napravljen od barem jednog sloja koji sadržava barem jedno tekstilno platno impregnirano s polimernim materijalom čije skrutnjavanje ovisi o temperaturi, općenito je debljine od 0,1 mm do 4 mm, odnosno pogodnije od 0,2 mm do 2 mm.

Kod tog unutarnjeg dijela, pogodno je da težina materijala za impregniranje iznosi od 10% do 90%, odnosno pogodnije od 30% do 70% ukupne težine unutarnjeg dijela.

Mješoviti slojeviti lim koji se može oblikovati shodno ovom izumu može se proizvoditi na sve prihvaćene načine. Dakle, postupak se može odvijati u slijedećim stupnjevima:

- impregnira se tekstilno platno pomoću jedne ili više smola čije skrutnjavanje ovisi o temperaturi, pri čemu se svaka smola nanosi sukcesivno, odnosno smole se nanose jednokratno u obliku prethodno pripravljene smjese smola,

- metalni lim se nanosi sa svake strane impregniranog platna,

- na platnu, koje također ima dvije limene obloge, primjenjuje se postupak otvrdnjivanja prilagođen mrežastom obliku smole čije skrutnjavanje ovisi o temperaturi, kako bi se proizveo materijal čije skrutnjavanje ovisi o temperaturi; takav postupak može biti termički ili nekakav drukčiji.

Međutim, ovi izumitelji su zaključili da bi se moglo postupiti drukčije, na pogodniji način. Dakle, drugi cilj izuma određen je pomoću postupka proizvodnje mješovitog slojevitog lima koji se može oblikovati shodno izumu koji uključuje:

- prethodno gumiranje jedne strane barem jedne obloge metalnog lima pomoću tvari koja sadržava barem jednu smolu čije skrutnjavanje ovisi o temperaturi, te zatim

- nanošenje prethodno gumirane stranice navedenog metalnog lima na tekstilno platno, koje je eventualno prethodno impregnirano pomoću jedne ili više smola čije skrutnjavanje ovisi o temperaturi, te zatim

- nanošenje druge obloge metalnog lima, koja je eventualno prethodno premazana gumom, pomoću tvari koja sadržava barem jednu smolu čije skrutnjavanje ovisi o temperaturi, na drugu stranu navedenog tekstilnog platna, te zatim

- postupak skrutnjavanja ovisan o temperaturi smole ili smola čije skrutnjavanje ovisi o temperaturi, kako bi se proizveo materijal čije skrutnjavanje ovisi o temperaturi.

Zahvaljujući stupnju prethodnog gumiranja, prema ovom izumu se mogu optimizirati svojstva spajanja različitih sastojaka lima. Ustvari, tada postupci prianjanja i lijepljenja, ove ili ovih smola čije skrutnjavanje ovisi o temperaturi koje se prethodno nanose na metalne limove, omogućavaju samo osiguravanje svojstva spajanja tekstilnog platna, ali smole difundiraju u dubinu tekstilnog platna, te tamo također dovode do više ili manje važne impregnacije. U određenim slučajevima, postupak prethodnog gumiranja može se u potpunosti zamijeniti s prijašnjim postupkom impregniranja tekstilnog platna koje se koristi u neimpregniranom stanju.

Gumiranje mora uključivati postupak premazivanja smolom, čije skrutnjavanje ovisi o temperaturi u viskoznom stanju, koja zatim prilikom nanošenja obloge impregnira tekstil.

Isto tako, obloga se može gumirati pomoću smjese koja sadržava barem jedan termoplastični materijal. Ovakva izvedba ima prednost, jer se nakon gumiranja obloge može pristupiti postupku sušenja, putem kojeg će se umrežiti materijal čije skrutnjavanje ovisi o temperaturi, a termoplastični materijal će očvrsnuti. Zatim se tako gumirana obloga uskladištava prije uporabe, dok ne bude potrebna. Prije nanošenja na tekstilno platno, dovoljno je zagrijavanje kako bi se rastalio termoplastični materijal, čime se osigurava spajanje obloga i platna.

U nastavku se nalazi iscrpni opis stupnjeva koje se mogu upotrijebiti u postupku prema ovom izumu ili u nekom drugom postupku koji omogućava proizvodnju lima prema ovom izumu.

Etapa prethodnog impregniranja tekstilnog termoplastičnog platna pomoću jedne ili više smola čije skrutnjavanje ovisi o temperaturi.

• Razmatanje namotaja tekstilnog platna

• Impregniranje tog platna pomoću uređaja prilagođenog za taj postupak, na primjer uporabom valjka za premazivanje, zatim pomoću postupaka pulverizacije ili prskanja ili uranjanja ili pomoću gravitacije;

• U slučaju primjene otopine, zagrijavanje prethodno impregniranog platna postupkom uparavanja otapala ili vode; ovo zagrijavanje pridonosi dimenzijskoj stabilnosti platna. U određenim slučajevima, kako bi se olakšao postupak gumiranja, prethodno impregnirano platno mora se kalandirati prije potpunog sušenja, što omogućava smanjenje debljine prije uporabe slijedećeg stupnja.

• Zamatanje u oblik namotaja prethodno impregniranog platna.

Etapa nanošenja obloga na dvije stranice prethodno impregniranog platna, odnosno neimpregniranog platna.

A- Primjer prekinutog postupka:

- Odmatanje i rezanje namotaja metalnog lima u obliku okruglog poluproizvoda;

- Eventualno prethodno gumiranje pomoću jedne ili više smola čije skrutnjavanje ovisi o temperaturi, na stranici lima koja će doći u kontakt s tekstilnog platnom. To prethodno gumiranje provodi se pomoću prilagođenih strojeva kao što je stroj «roll-coat» (valjak za premazivanje), zatim pulverizacijom, struganjem, premazivanjem trakama itd… Na primjer, količine nanesene smole čije skrutnjavanje ovisi o temperaturi mogu varirati od 10 do 400 g/m2, odnosno pogodnije od 40 do 200 g/m2.

- Odmatanje i rezanje namotaja unutarnjeg dijela tekstila u obliku prethodno impregniranih ili neimpregniranih folija;

- Postavljanje unutrašnjosti tekstila u obliku folija između dva okrugla poluproizvoda metalnih limova koji su prethodno impregnirani ili nisu impregnirani.

- Prešanje cjeline i primjena prilagođenih uvjeta za ukrućivanje smole i smola čije skrutnjavanje ovisi o temperaturi za impregniranje i spajanje, te za eventualno impregniranje tekstilnog platna:

- u slučaju skrućivanja na sobnoj temperaturi, trajanje skladištenja pod presom traje od 12 sati do 7 dana;

- u slučaju skrućivanja toplinom; maksimalne temperature ciklusa zagrijavanja općenito iznose od 60 do 200°C, a trajanje od 10 sekundi do 60 minuta; također se rabi zagrijana presa,

- hlađenje tako pripravljenih mješovitih slojevitih limova koji se mogu oblikovati

B- Primjer kontinuiranog postupka:

- Razmatanje namotaja unutarnjeg dijela tekstila, koji je prethodno impregniran ili nije impregniran, između dva namotaja metalnih limova, pri čemu je brzina razmatanja općenito iznosi od 1 do 20 m/min.

- Razmatanje namotaja metalnih limova u obliku okruglih poluproizvoda, nakon čega eventualno slijedi prethodno gumiranje na strani okruglog poluproizvoda koji se stavlja u kontakt s tekstilnim platnom, te s jednom ili više smola čije skrutnjavanje ovisi o temperaturi. Taj postupak prethodnog gumiranja odvija se pomoću prilagođenih strojeva kao što je stroj «roll-coat» (valjak za premazivanje), zatim pulverizacijom, struganjem, premazivanjem trakama itd… Na primjer, količine nanesene smole čije skrutnjavanje ovisi o temperaturi mogu varirati od 10 do 400 g/m2, odnosno pogodnije od 50 do 200 g/m2.

- Vruće kalandiranje unutarnjeg dijela metalnih limova:

temperatura općenito iznosi od 150 do 200°C, dok vrijeme trajanja iznosi od 3 do 300 sekundi, odnosno pogodnije od 20 do 60m sekundi;

- Hlađenje i zamatanje namotaja dobivene trake mješovitog slojevitog lima koji se može oblikovati.

Glavne prednosti dobivene trake mješovitog slojevitog lima koji se može oblikovati su:

- Unutarnji dio termoplastičnog tekstila koji je eventualno napravljen od uzica:

- ima potrebna svojstava rastezljivosti i gipkosti prilikom postupaka oblikovanja; na primjer savijanja, postupka uklještenja kraja užeta u spojnu ušicu; profiliranja, te naročito prešanja;

- dobro se impregnira organskom smolom, kao što je materijal, odnosno kao što su materijali za spajanje na bazi polimera čije skrutnjavanje ovisi o temperaturi, jer se smola može lagano širiti i prodirati među tekstilna vlakna;

- ima ekonomske prednosti.

Materijal odnosno materijali za spajanje na bazi polimera čije skrutnjavanje ovisi o temperaturi pokazuju:

- dobro izravno spajanje unutarnjeg dijela s metalnim limom, posebice od čelika, odnosno njihovih površina (odmašćenih, kromiranih, nauljenih, obojanih),

- dobru izdržljivost kohezivnih i adhezivnih svojstva unutarnjeg dijela glede oštećivanja zbog utjecaja okoliša.

- dobre mehaničke performanse vezane uz tvrdoću limova i dijelova koji su napravljeni od tih limova,

- dobru stabilnost u ciklusima zagrijavanja prilikom bojanja lima.

U stvari, smola ili smole čije skrutnjavanje ovisi o temperaturi prodiru u dubinu pomiješanih termoplastičnih vlakana tijekom postupka impregniranja ili tijekom konačne termičke obrade, a fiksiraju se mehaničkim učvršćivanjem i/ili stvaranjem fizičkih i/ili kemijskih veza.

Tijekom postupka umrežavanja smola, same smole prilikom ukrućivanja stvaraju polimernu termički stabilnu mrežu koja stišće termoplastična vlakna na takav način da nestaju svi problemi vezani uz omekšavanje tih termoplastičnih vlakana tijekom primjene naknadnih ciklusa zagrijavanja, koji su povezani s već navedenim postupcima bojanja mješovitih limova.

Spajanje unutarnjeg dijela termoplastičnog tekstila s ljepilom čije je skrutnjavanje temperaturno ovisno ili ljepilima čije je skrutnjavanje temperaturno ovisno pokazuje:

- dobre mehaničke performanse dijelova, posebice vezano uz zamor materijala i šok,

- dobru otpornost unutarnjeg dijela tijekom oblikovanja na razini geometrijskih osobitosti.

To se odnosi na spajanje mehaničkih unutarnjih karakteristika polimernog termoplastičnog materijala čije je skrutnjavanje temperaturno ovisno; u globalu, to povezivanje omogućava dobivanje mješovitog lima koji je istovremeno i rastezljiv i dugotrajan.

Da zaključimo, ono istovremeno omogućava olakšano oblikovanje, te dobru temperaturnu stabilnost, kompatibilnu s termičkim obradama koje se primjenjuju tijekom postupaka bojanja proizvedenih dijelova.

Ostale prednosti vezane uz mješoviti slojeviti lim koji se može oblikovati prema ovom izumu mogu se pronaći čitanjem navedenih neograničavajućih primjera koji se nalaze u nastavku.

MATERIJALI:

1) Metalni lim za obloge:

- čelični, galvanizirani, odmašćeni limovi debljine 0,25 mm.

- mehaničke karakteristike limova: tip ES, ima ograničenu elastičnost od 180Mpa.

- karakteristike galvaniziranog omotača: 10 μm po stranici.

2) Tekstilno platno za unutarnji dio:

Rabe se dva tekstilna platna napravljena od uzica: jedno je dobavljeno od proizvođača SOMMER (referenca PR300), a drugo od proizvođača THAREAU (referenca BESTER 30); ta dva platna proizvedena su od polipropilenskih vlakana

Debljina ta dva platna prije impregniranja iznosi:

- od 3 mm za platno PR300,

- od 2,7 mm za platno BESTER30.

Omjer mase i površine za ta dva platna je 300 g/m2; istezanje do pucanja je u području od 80% do 90%.

3) Smola čije je skrutnjavanje temperaturno ovisno

Rabi se smola tipa «gipkog monokomponentnog epoksida», referenca 1493 proizvođača GURIT.

• Ta se smola rabi kod primjene strukturalnog gumiranja metalnih limova u automobilskom sektoru.

• Osnovne karakteristike ove smole prije konačnog skrutnjavanja, tj. u stanju čije je skrutnjavanje temperaturno ovisno su:

- Youngov modul (na razvlačenje): reda veličine 2000 MPa

- podnosi istezanje do pucanja prilikom razvlačenja : reda veličine 14%

- temperatura prijelaza stakla: reda veličine 90°C.

- postotak mineralnih tvari: manji od 10% (u odnosu na masu)

Primjer 1:

Cilj ovog primjera je opisati način priprave mješovitog slojevitog lima koji se može oblikovati prema ovom izumu, počevši od sastojaka opisanih u gornjem dijelu MATERIJALI.

Etapa impregniranja

Pripravi se otopina tekuće smole za impregniranje razrjeđivanjem smole 1493 u acetonu, uz zagrijavanje i miješanje.

Uvjeti za razrjeđivanje: omjer smola/aceton: 5/3 - temperatura: od 35 do 40°C - vrijeme trajanja miješanja: od 3 do 4 sata.

Zatim se tekstilno platno umoči (vidjeti MATERIJALI, točka 2) u tu otopinu, nakon čega se dobiveno impregnirano platno kalandira između dva valjka, kako bi se posušilo platno i uklonio suvišak otopine za impregniranje, te se platno zatim suši na temperaturi od 40 do °C tijekom 15 do 30 minuta, dok se u potpunosti ne ukloni otapalo.

Uvjeti pod kojima se provodi sušenje podešeni su tako da se dobije omjer između težine impregniranog tekstilnog platna i težine smole 1493 za impregniranje u iznosu od 2/3 i 1.

Etapa gumiranja i sklapanja mješovitog lima

Uz pomoć zagrijane preše, pristupa se slijedećim postupcima:

- prislanjanje limova obloge s obje strane unutarnjeg dijela prethodno impregniranog tekstila,

- uvođenje sklopa između dvije zagrijane ploče,

- primjena jednog ciklusa zagrijavanja na 160°C s pauzom od 1 sata; primjena jednostavnog kontaktnog prešanja (manje od 6 × 105 Pa), prilagođenog za dobivanje lima čiji je unutarnji dio debljine od 0,9 do 1,1 mm.

Komparativni primjer 1:

Zadatak ovog primjera je priprava mješovitih slojevitih limova prema prijašnjem stanju tehnike, čiji je unutarnji dio napravljen od polimernog termoplastičnog materijala, ili polimernog materijala čije je skrutnjavanje temperaturno ovisno, no ne sadržava tekstilno platno.

Primjer s polipropilenom (PP)

Upotrijebljeni lim za obloge identičan je onome opisanom u dijelu MATERIJALI, s razlikom da je prethodno gumiran na strani za koju je predodređeno da bude u kontaktu s unutarnjim dijelom sloja ljepila na bazi smjese epoksidne smole i polipropilena, debljine 15 μm.

Za unutarnji dio rabi se homogena folija na bazi polipropilena, debljine reda veličine 1 mm.

Sklapa se mješoviti slojeviti lim, te se stavlja u zagrijanu prešu za jednostavno kontaktno prešanje; primjenjuje se jedan ciklus zagrijavanja na 200°C s pauzom od 2 minute, nakon čega se hladi do sobne temperature tijekom najmanje 24 sata.

Primjer s polietilen tetraftalatom (PET)

Upotrijebljeni lim za obloge identičan je onome opisanom u dijelu MATERIJALI.

Za unutarnji dio rabe se dvije homogene folije postavljene jedna na drugu na bazi polietilen tetraftalata, debljine reda veličine 0,5 mm.

Kao lijepilo između dvije folije i spoja folija-obloga rabi se smola čije je skrutnjavanje temperaturno ovisno, a koja je opisana u dijelu MATERIJALI.

Za proizvodnju mješovitog slojevitog lima:

- razrjeđuje se smola čije je skrutnjavanje temperaturno ovisno, kao što je navedeno u Primjeru 1, na takav način da se dobije otopina te smole ili otopina za gumiranje;

- pomoću rešetkastog omotača («barre coat» na engleskom jeziku), nanosi se jedan sloj otopine za gumiranje na jednu stranicu svake PET folije, zatim se suši tijekom 15 do 30 min. na temperaturi od 40 do 50°C, te se dvije gumirane stranice stavljaju jedna nasuprot druge.

- odmah nakon toga nanosi se sloj otopine za gumiranje tijekom 15 do 30 minuta na temperaturi od 40 do 50°C.

- sklapa se mješoviti slojeviti lim, te se stavlja u zagrijanu prešu za jednostavno kontaktno prešanje; primjenjuje se jedan ciklus zagrijavanja na 160°C s pauzom od 1 sata, nakon čega se hladi do sobne temperature tijekom najmanje 24 sata.

Svi postupci nanošenja otopine za gumiranje prilagođeni su dobivanju jednolikog sastava gumiranja, koji nakon sušenja i umrežavanja ima jednoliku debljinu reda veličine 50 μm.

Primjer s poliuretanom (PU)

Upotrijebljeni lim za obloge je identičan onome opisanom u dijelu MATERIJALI.

Za unutarnji dio rabi se ljepilo na bazi poliuretana s oznakom PLIOGRIP 7779 od proizvođača ASHLAND; za upotrebu tog ljepila rabe se dva produkta, smola i učvršćivač, koji su odvojeno dostavljeni; umrežavanje i skrućivanje smjese tih dvaju produkata odvija se na sobnoj temperaturi, a može se ubrzati zagrijavanjem.

Nakon skrućivanja osnovne karakteristike materijala čije je skrutnjavanje temperaturno ovisno su:

- Youngov modul na razvlačenje: reda veličine 500 MPa

- podnosi istezanje do pucanja prilikom razvlačenja : reda veličine 75%

- temperatura prijelaza stakla: reda veličine -30°C.

Za proizvodnju mješovitog slojevitog lima:

- pomoću pištolja, na jednu stranicu jednog lima obloge nanose se trake ljepila dijametra 6 mm, te se raspoređuju paralelno jedne uz druge i razmještaju na udaljenost od 6 mm, nakon čega se na tu stranicu stavljaju staklene kuglice čiji je dijametar kalibriran na oko 1 mm; nanosi se drugi lim obloge na stranicu koja je također gumirana, te se dobiveni sklop hladno preša između dvije ploče prešom tako prilagođenom da se dobije raspored traka ljepila, dok se ne dobije jednoliki unutarnji dio koji nije porozan, te nema šupljina.

- uz održavanje postupka jednostavnog kontaktnog prešanja između ploča, primjenjuje se ciklus zagrijavanja na 200°C s pauzom od 2 minute, nakon čega se hladi do sobne temperature tijekom najmanje 24 sata.

Primjer 2

Zadatak ovog primjera je opisivanje pojednostavnjenog oblikovanja prešanjem dobivenih dijelova, počevši od mješovitih limova prema izumu.

Za ispitivanje priprema se okrugli međuproizvod mješovitog slojevitog lima vanjskog dijametra od 150 mm.

Ispitivanje koje se provodi kako bi se evaluirala sposobnost prešanja sastoji se od prešanja poluproizvoda mješovitog lima kružnog oblika, kako bi mu se napravio oblik bačve s dnom u obliku polulopte, te kako bi se odredila maksimalna dubina prodiranja šila za prešanje iznad koje se omogućava oštećenje lima, tako da dođe do pucanja obloge ili oštećenja unutarnjeg dijela.

Za ispitivanja se rabi laboratorijska preša koja sadrži matricu, te stezni kalup, nasuprot kojeg se pomiče šilo s vrhom u obliku polulopte:

- Dijametar matrice za prešanje: 84,75 mm

- Dijametar šila: 75 mm

- Područje zakrivljenosti šila na vršku: 37,5 mm

Kod ispitivanja prešanja kružnog međuproizvoda primjenjuju se slijedeći uvjeti:

- Sila steznog kalupa: 80 kN; ta sila steznog kalupa omogućava potpunu blokadu poluproizvoda, te također dovođenje u uvjete čiste ekspanzije.

- Sila prešanja: varijabilna, od 30 do 35 kN.

Provodi se više serija ispitivanja za svaki tip limenog međuproizvoda; uzima se srednja vrijednost od dobivenih vrijednosti maksimalne dubine prešanja; rezultati dobivenih srednjih vrijednosti za sami metalni lim, (dio MATERIJALI, točka 1), za mješoviti slojeviti lim prema primjeru 1 ovog izuma, te za limove prema prethodnom stanju tehnike iz komparativnog primjera 1 prikazani su u Tablici 1.

Tablica 1 - Sposobnost oblikovanja prešanjem

[image]

Vidi se da se lim iz ovog izuma može isto tako lako oblikovati kao i čelični limovi, te mješoviti slojeviti limovi iz prijašnjeg stanja tehnike koji imaju jednoliki unutrašnji dio od polipropilena.

Primjer 3

Zadatak ovog primjera je ilustrirati temperaturnu stabilnost dobivenih prešanih dijelova, počevši od mješovitih limova prema ovom izumu.

Prešane epruvete iz primjera 2 smještene su kupelj na temperaturi od 200°C tijekom 1 sata; taj postupak odgovara teškim uvjetima pod kojima se provodi pečenje boje koja se nanosi na dijelove automobilske karoserije.

Promatra se aspekt tih epruveta nakon boravka u kupelji.

Rezultati tih promatranja su:

- jako dobra stabilnost prešanih epruveta dobivenih počevši od limova iz primjera 1 ovog izuma ili počevši od limova koji odgovaraju primjeru «PU» iz komparativnog primjera 1: bez odvajanja podloga, bez dodatnog markiranja na površini obloga, bez bojanja.

- loša stabilnost prešanih epruveta počevši od limova koji odgovaraju primjerima «PP», «PET» iz komparativnog primjera 1:

• primjer PP: loše karakteristike pripisuju se prvenstveno bojama polipropilenskog polimera na vanjskim oblogama, posebice na rubovima dijelova,

• primjer PET: loše karakteristike pripisuju se potpunom odvajanju dvaju obloga na kraju 30 minute u kupelji; unutarnjem dijelu od PET materijala skine se gumeni sloj, te se isključe dvije metalne obloge kako bi se ponovno postigao njegov početni planarni oblik, uslijed unutarnjih prisila koje je proizvelo hladno prešanje, a koje se nisu relaksirale.

Kao zaključak za primjere 2 i 3 može se reći da sam mješoviti slojeviti lim prema izumu omogućava istovremeno veliko pojednostavljenje oblikovanja, čak i kod vrlo teških uvjeta deformiranja, te ima dobru stabilnost na temperaturi, čak i nakon oblikovanja, kao i na temperaturama koje prelaze 160°C.

Claims

1. Mješoviti slojeviti lim koji se može oblikovati, te koji sadržava dvije metalne limene obloge povezane s unutarnjim dijelom koji je napravljen od najmanje jednog sloja, a koji se bazira na polimernim materijalima uključujući barem jedno kontinuirano tekstilno platno, koje sadržava polimerna vlakna impregnirana barem jednim polimernim materijalom za impregniranje platna, te spajanje s navedenim oblogama, naznačen time da: - su navedena polimerna vlakna termoplastična, - skrutnjavanje navedenog polimernog materijala za impregniranje i spajanje je temperaturno ovisno.

2. Lim prema zahtjevu 1, naznačen time da kontinuirano tekstilno platno podnosi istezanje do pucanja prilikom razvlačenja jačeg od onog kod obloga od metalnog lima.

3. Lim prema zahtjevu 1 ili 2, naznačen time da je kontinuirano tekstilno platno napravljeno od uzica.

4. Lim prema bilo kojem od zahtjeva 1 do 3, naznačen time da je navedeni unutarnji dio jednolike debljine veće od 0,1 mm, te da je volumna masa veća od 0,5 kg/dm3.

5. Lim prema bilo kojem od zahtjeva 1 do 4, naznačen time da težina materijala za impregniranje čije je skrutnjavanje temperaturno ovisno iznosi od 30% do 70% ukupne težine unutarnjeg dijela.

6. Lim prema bilo kojem od zahtjeva 1 do 5, naznačen time da su navedene obloge od metalnog lima.

7. Lim prema bilo kojem od zahtjeva 1 do 6, naznačen time da je navedeni vlaknasti termoplastični materijal odabran iz skupine koja sadržava poliolefine, poliestere, poliamide, polikarbonate, poliimide, poliakrilate, polimetakrilate ili vinil poliklorureu.

8. Lim prema bilo kojem od zahtjeva 1 do 7, naznačen time da je navedeni polimerni materijal za impregniranje i spajanje odabran iz skupine koja sadržava epoksidne smole, fenolne smole, poliuretanske smole, ormaldehid-ketonske smole, ureine smole, melaminske smole, anilinske smole, sulfonamidne smole, alkilne smole, smole nezasićenih poliestera, polibutadienske smole, bismaleimidne smole, smole polivinilbutirala, izocijanatne smole te poliimidne smole.

9. Lim prema zahtjevima 7 i 8, naznačen time da je navedeni vlaknasti termoplastični materijal na bazi polipropilena, a polimerni materijal za impregniranje i spajanje na bazi epoksidne smole.

10. Postupak proizvodnje mješovitog slojevitog lima koji se može oblikovati prema bilo kojem od zahtjeva 1 do 9, naznačen time da uključuje: - prethodno gumiranje jedne strane barem jedne obloge metalnog lima pomoću tvari koja sadržava barem jednu smolu čije skrutnjavanje ovisi o temperaturi, te zatim - nanošenje stranice navedenog prethodno gumiranog metalnog lima na tekstilno platno, koje je eventualno prethodno impregnirano pomoću jedne ili više smola čije skrutnjavanje ovisi o temperaturi, te zatim - nanošenje druge obloge metalnog lima, koja je eventualno prethodno premazana gumom, pomoću tvari koja sadržava barem jednu smolu čije skrutnjavanje ovisi o temperaturi, na drugu stranu navedenog tekstilnog platna, te zatim - postupak skrutnjavanja upotrijebljene smole ovisan o temperaturi, ili smola čije skrutnjavanje ovisi o temperaturi.

11. Uporaba lima prema zahtjevima 1 do 9, naznačena time da uključuje proizvodnju oblikovanih, obojanih, te termički obrađenih dijelova automobilske karoserije.

12. Dio dobiven prema zahtjevu 11, naznačen time da je oblikovan prešanjem.

13. Dio dobiven prema zahtjevu 11, naznačen time da je oblikovan savijanjem

14. Dio dobiven prema zahtjevu 11, naznačen time da je oblikovan profiliranjem.

15. Dio dobiven prema bilo kojem od zahtjeva 11 do 14, naznačen time da je termički obrađen na temperaturi većoj od 160°C.

16. Dio dobiven prema zahtjevu 15, naznačen time da je osim toga termički obrađen na temperaturi većoj od 180°C.