HU209158B

HU209158B - Method for joining surfaces of metal and plastic workpieces

Info

Publication number: HU209158B
Application number: HU40687A
Authority: HU
Inventors: Laszlo Kiraly
Original assignee: Kiraly
Priority date: 1987-02-05
Filing date: 1987-02-05
Publication date: 1994-03-28
Also published as: HUT47160A

Description

A találmány tárgya eljárás fém- és műanyagfelület összedolgozására mikrohullámú sugarakat visszatükröző berendezés-elemek kialakításához, különösen parabola antenna gyártásához, amely eljárás során adott műanyag munkadarabot fémréteggel hozunk kapcsolatba.

Műanyagok fémezésére - fémmel történő bevonására - többféle megoldás ismert. Részletes kitanítás ad például a dr. Kovács Lajos szerkesztésében kiadott Műanyag zsebkönyv (Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1979.) 813-814. oldalán található, a találmányunk szempontjából előzménynek ítélhető fejezet, amely a műanyagok fémmel történő bevonását részletezi az alábbiak szerint.

- Hőre keményedő műanyagok bevonhatók fémmel Shoop-féle fémszórópisztoly segítségével, amikor is a fém tapadásának növelése érdekében a munkadarab bevonandó felületét homokfúvással kell előkészíteni.

Az ilyen fémes felszórás hátránya, hogy a felszórt fémfelület nem homogén, mivel a felrakódott fémpor nem egyenletesen oszlik el, és ez nemkívánatos hatásfokú tükröződést - reflektálódást - eredményez.

- Fémbevonat készíthető galvanizálással, amely eljárás során a munkadarabot a fémbevonás előtt mindenféle szennyezéstől - főleg zsírtól - meg kell tisztítani, célszerű a felületet érdesíteni, majd a bevonandó felületet vezetővé kell tenni, ezt kolloid finomságú grafittal való bedörzsöléssel, vagy mártó eljárással készülő ezüst bevonattal érik el.

- A műanyagok fémmel való bevonása történhet fémpárologtatási eljárással. Ebben az esetben az elpárologtatandó fémet wolframtekercsbe helyezik, amit villamos árammal felfűtenek. A keletkező hő a fémet megolvasztja és a gőz-halmazállapotba hozott fémet kicsapatják a fémezendő szubsztrátumra. Ezt az eljárást különösen olyan anyagok esetében alkalmazzák, amelyek nem gázosodnak, vagy pedig nem tartalmaznak illő anyagokat, mind például nedvességet, lágyítószert vagy gyantát.

Ennek az eljárásnak az a hátránya, hogy az eljárás eredményeként kapott felület tapadóképessége gyenge, könnyen kopik. A vákuumozó eljárás már önmagában is költséges, az ily módon készített fémbevonat rétegvastagsága néhány mikron.

Korábbi szabadalmi leírásokban - így például al84633 lajstromszámú magyar szabadalmi leírásban - különböző eljárásokat ismertetnek olyan szubsztrátumok fémezésére, amely szubsztrátum lap alakú. Az egyik ismert megoldásnál a szubsztrátum felületére fémfóliát hengerelnek oldószer alkalmazásával vagy polimerizálható ragasztható anyaggal. Ezt az eljárást általában rugalmas anyagok fémezésére használják. A legelterjedtebben alkalmazott anyag az alumínium. Ezen megoldás feltétele, hogy a fémfólia vastagsága körülbelül 1 mikron legyen. A végtermék fényessége és végső polírozása nem a szubsztrátum anyagától, hanem a végső kikészítéstől függ.

Egy másik ismert eljárásnál a kötőanyagban igen finoman diszpergált fémport visznek fel a fémezendő felületre. Ennél az eljárásnál a fémezendő felület fényessége a szubsztrátum fényességétől és a végső kikészítéstől függ.

Igen fényes és igen tükröződő végső kikészítést lehet elérni, ha a szubsztrátum anyaga önmagában is fényes, mint például a műanyagfilmek vagy polírozott felületek esetében.

Ahol a szubsztrátum nem sima, ott a végső kikészítés sem eredményez sima felületet. Ennek megfelelően ezeknél az eljárásoknál a fényesség és a végső kikészítés sokkal inkább a szubsztrátum kikészítéstől, mint az alkalmazott fémtől függ.

A fentekben leírt műszaki ismeretekre épült 184633 lajstromszámú magyar szabadalmi leírás olyan eljárást ismertet szubsztrátum fémezésére, amelynek során rendkívül vékony - a fény hullámhosszánál kisebb - fémbevonatot hoznak létre fémrészecskékből, és ezt egy átvivő anyagra választják le. Vékony lakkréteget visznek vagy a szubsztrátumra vagy az átvivő anyagra, majd a szubsztrátumot az átvivő anyaggal összehengerlik, és ezután a lakkot kezelik. A fémrészecskék a lakkban abszorbeálódnak. Ezután a szubsztrátumot az átvivő anyagtól elválasztják, ily módon a szubsztrátumot magas fényű, tükröző, minden szempontból kifogástalan felületnek tetsző bevonattal látják el.

Fémszál és/vagy műrost erősítésű, poliésztergyantából, valamint térhálósítható epoxigyantából álló idomok előállítására szolgáló eljárást ismertet a CH 605 083 lajtsromszámú szabadalmi leírás. A megoldás lényege, hogy a szerszámba epoxigyantával impregnált rostos anyagot helyeznek, ezt kitöltik poliészter- és epoxigyanta elegyével, majd a szerszámban hőpréseléssel alakítják ki a kívánt alakos testet.

A DE 1625919 lajstromszámú szabadalmi leírás olyan eljárást ismertet, amellyel réteges szerkezetű lemezeket szalagpréses technológiával állítanak elő. Nevezetesen, polietilén vagy polipropilén hordozófóliára telítetlen poliésztergyantát visznek fel, erre üvegport és/vagy üvegfliszt szórnak, majd kenési technikával poliamid-poliészter társított műgyantaréteget visznek fel, végül az így nyert réteges szerkezetet szalagprésen kikeményítik. A fenti két megoldást vizsgálva megállapítható, hogy az elsőként hivatkozott eljárás esetében az idomot fémszállal és/vagy műrosttal erősítik, de az eljárás nem eredményezi a műanyag testet fedő fémréteg kialakítását. Nem ismerhető meg a tükröző fémfelület kialakítása a második leírásból sem.

Ezen túlmenően mindkét eljárás esetében az alakos testet a szerszámban, préseléssel állítják elő.

A technika állásához szorosabban tartozik a 4073049 lastromszámú USA szabadalmi leírás kitanítása, amely szerint több rétegből felépülő polimerszerkezetű lemezeket, lapokat állítanak elő oly módon, hogy poliészter hordozórétegre epoxigyanta adhéziós réteget hordanak fel, amely üvegrostokat tartalmazó, homogénen eloszlatott erősítő betétet tartalmaz, erre üvegrostból előállított üvegszál paplant fektetnek, ezt

HU 209 158 Β

PVC elasztomer masszával impregnálják, majd az így kialakított szendvicsszerkezetet kikeményítik.

Az ezzel az eljárással előállított kompozitum kikeményített állapotában lemez, illetve lap alakú, továbbá fémrétegből kialakított fémfelületet nem tartalmaz, így mikrohullámú sugarakat visszatükröző berendezéselem kialakítása nem lehetséges.

Az eddigiekből kitűnik, hogyha az ismert eljárások során a kompozitum fémet tartalmaz, a fémet az adott munkadarabra valamilyen technológiával hordják fel, aminek eredményeképpen alakul ki a műanyagfelületen a fémréteg. Ez a fémréteg/fémfelület azonban egyenetlen, időállósága nem kielégítő.

A leírt hátrányok ismeretében találmányunk céljául olyan eljárás kidolgozását tűztük ki, amelynek során az eddig elfogadott technológiai folyamatot megfordítva, nem a kész műanyag felületet látjuk el fémbevonattal, hanem a fémfelületre építjük a műanyag alakos testet.

Találmányunk azon a felismerésen alapul, hogy az így előállított mikrohullámú berendezés-elem kompozitumába a fémréteg beépül és hűen követi a formadarab felületét.

A találmányunk szerinti eljárással előállított fonnadarab hűen követi a formasablon alakját, a fém-műanyag hordozó között a szilárdsági kapcsolat minden eddig ismert eljáráshoz képest erősebb annak következtében, hogy a porózus, fémszórással felhordott összefüggő fémfelületet a szilárdságot adó műanyagréteg átitatja, így a két folytonos fázis - előre nem várható módon - rendkívül szilárdan kapcsolódik össze.

A találmányunk céljául kitűzött feladatnak olyan eljárással teszünk eleget, amelynek során

- a formasablonra kenési technikával viasz alapú formaleválasztó réteget hordunk fel,

- a formaleválasztó réteget száradás és felületsimítás után szórással 200-600 g/m² tömegű, 160-180 °C olvadáspontú fémmel vonjuk be,

- az így kialakított fémfelületre kenési technikával 400-600 g/m²tömegű műgyantaréteget viszünk fel,

- a műgyantaréteg megszilárdulása után a felületen 250-450 g/cm² tömegű erősítőszálat rendezünk el, és műgyantaréteggel telítjük,

- a megszilárdult kompozitot leválasztjuk a formaadó sablonról,

- a fémfelületi oldalt csiszoljuk,

- végül kültéri festékbevonattal látjuk el.

Az eljárás egyik lehetséges változata szerint a formaadó sablonra formaleválasztó rétegként 1/4 rész méhviasz, 1/4 rész kamaubaviasz, 2/4 rész benzin elegyét visszük fel, egy másik lehetséges változat szerint pedig poli-vinil-alkohol 5%-os vizes alkoholos oldatát hordjuk fel, ahol a vizes alkohol 40% metanolt és 60% vizet tartalmaz.

További megoldás szerint a formaleválasztó réteget cinkkel vagy ónnal vagy ólommal vagy 50-50%-os ón-ólom ötvözettel vonjuk be.

Másik előnyös megoldás szerint műgyantaként poliészter- vagy epoxi- vagy vinil-uretán vagy furángyantát alkalmazunk.

További előnyös megoldás szerint erősítőszálként aromás poliamidszálat vagy üvegszálat vagy grafitszálat alkalmazunk.

A találmányunk szerinti eljárás egyik előnyös változata szerint egyenes vagy görbült alakú, műanyagból kiképzett formasablonra viasz alapú formaleválasztó réteget vagy polimeroldatot szivaccsal felkenünk.

A viasz alapú formaleválasztó réteg anyaga 1/4 rész méhviasz, 1/4 rész kamaubaviasz és 2/4 rész benzin elegye. A polimeroldat 40% etanolból és 60% vízből készített 5%-os poli-vinil-alkohol oldata.

A bekent felületet mintegy 20 percig száradni hagyjuk, majd puha anyaggal sima felületté alakítjuk (felpolírozzuk). Az így kialakított felületre 200-600 g/m²tömegű, 100-180 ’C olvadáspontú fémet szórással hordunk fel.

A felhordott fém anyag lehet cink, ón, ólom, vagy ón-ólom 50-50%-os ötvözete. A felhordott fém tömege a felület kialakításától függ. (A példakénti 1800 mm átmérőjű paraboloid felület előállításához 400 g/m² tömegű fémet hordunk fel szórópisztollyal).

Ezek után a fémfelületre 400-600 g/m² tömegű műgyantát ecsettel felkenünk. A műgyanta lehet epoxi-, vinil-uretán-, furán- vagy poliésztergyanta. Ez utóbbi 1,5 tömegrész kobalt-naftenát 1%-os oldatát, valamint 2 tömegrész metil-etil-keton-peroxid 50%-os oldatát (például dimetil-ftalátban) tartalmazza, 100 tömegrészre vonatkoztatva.

A műgyantával bekent felület szobahőmérsékleten - körülbelül 22 ’C-on - térhálósodik.

A térhálósodott felületet erősítőszálat tartalmazó műgyantaréteggel mint hordozóréteggel fedjük be oly módon, hogy a felületet bekenjük az előzőekben közölt összetételű műgyantával, ráfektetünk 250-350 g/m² tömegű erősítőszálat, amit az előzőekben leírt műgyantakeverékkel átitatunk. Az erősítőszál lehet üvegszál, grafitszál vagy aromás poliamidszál.

Példánk esetében ezt a műveletet - kenés, rétegezés, átitatás - ötször ismételjük meg, ezáltal - az eljárás eredményeként - öntartó hordozóréteget állítottunk elő. Az így nyert kompozitot 24 órán át 18-28, előnyösen 22 ’C-on tároljuk, majd azt a műanyag formasablonról leválasztjuk,

A munkadarab fémfelületét csiszoljuk, végül poliuretán- vagy alkidgyanta alapú - a szokásos fémfelületre, kültéri használatra javasolt - festékbevonattal látjuk el. Technológiáját tekintve a bevonatfelhordás történhet kenéssel vagy szórással.

1. kiviteli példa

1800 mm 0-jű paraboloid felületet alakítunk ki.

a) A formasablont 1/4 rész méhviasz, 1/4 rész kamaubaviasz, és 2/4 rész benzin elegyével és/vagy poli-vinil-alkohol 5%-os vizes alkoholos oldatával bekenjük. (A vizes alkohol 40% etanolt és 60% vizet tartalmaz).

b) A felületet kb. 20 percnyi száradás után sima felületté alakítjuk (felpolírozzuk), majd az így kialakított felületre 500 g/m² tömegű cinket szórással felhordunk.

HU 209 158 Β

c) Ezután a fémfelületre 500 g/m² tömegű poliésztergyantát ecsettel felkenünk és szobahőmérsékleten körülbelül 22 °C-on - térhálósítjuk.

d) A térhálósodott felületet bekenjük poliésztergyantával, erre 300 g/m² tömegű üvegszálat rendezünk el, majd ezt az üvegszálréteget poliésztergyantával átitatjuk. Ezt a műveletet ötször ismételjük.

e) 24 órai - előnyösen 22 °C-on történő - pihentetés után a kompozitot a műanyagsablonról leválasztjuk, a fémfelületet csiszoljuk és poliuretán-, vagy alkidgyanta alapú festékbevonattal látjuk el.

A továbbiakban a megrendelő kívánsága szerinti méretű és alakú műanyag-fém felületű darabok kialakítására vonatkozó kiviteli példákat adunk meg.

2. kiviteli példa

a) A formasablont 1/4 rész méhviasz, 1/4 rész karnaubaviasz és 2/4 rész benzin elegyével és/vagy poli-vinil-alkohol 5%-os vizes oldatával bekenjük.

(A vizes alkohol 40% etanolt és 60% vizet tartalmaz).

b) A felületet kb. 20 percnyi száradás után sima felületté alakítjuk (felpolírozzuk), majd az így kialakított felületre 200 g/m² tömegű ónt szórással felhordunk.

c) Ezután a fémfelületre 600 g/m² tömegű epoxigyantát ecsettel felkenünk és szobahőmérsékleten - körülbelül 22 °C-on - térhálósítjuk.

d) A térhálósodott felületet bekenjük epoxigyantával, erre 250 g/m² tömegű aromás poliamidszálat rendezünk el, majd ezt az aromás poliamidszál réteget epoxigyantával átitatjuk. Ez utóbbi műveletet ötször ismételjük.

3. kiviteli példa

a) A formasablont 1/4 rész méhviasz, 1/4 rész karnaubaviasz, és 2/4 rész benzin elegyével és/vagy poli-vinil-alkohol 5%-os vizes alkoholos oldatával bekenjük. (A vizes alkohol 40% etanolt és 60% vizet tartalmaz.)

b) A felületet kb. 20 percnyi száradás után sima felületté alakítjuk (felpolírozzuk), majd az így kialakított felületre 400 g/m² tömegű ólmot szórással felhordunk.

c) Ezután a fémfelületre 500 g/m² tömegű furángyantát ecsettel felkenünk és szobahőmérsékleten - körülbelül 22 °C-on - térhálósítjuk.

d) A térhálósított felületet bekenjük furángyantával, erre 300 g/m² tömegű grafitszálat rendezünk el, majd ezt a grafitszál réteget furángyantával átitatjuk. Ez utóbbi műveletet ötször ismételjük.

e) 24 órai - előnyösen 22 °C-on történő - pihentetés után a kompozitot a műanyagsablonról leválasztjuk, a fémfelületet csiszoljuk és poliuretán vagy alkidgyanta alapú festékbevonattal látjuk el.

4. kiviteli példa

a) A formasablont 1/4 rész méhviasz, 1/4 rész kamaubaviasz, és 2/4 rész benzin elegyével és/vagy poli-vinil-alkohol 5%-os alkoholos oldatával bekenjük. (A vizes alkohol 40% etanolt és 60% vizet tartalmaz).

b) A felületet kb. 20 percnyi száradás után sima felületté alakítjuk (felpolírozzuk), majd az így kialakított felületre 500 g/m² tömegű ónt felhordunk.

c) Ezután a fémfelületre 400 g/m² epoxigyantát ecsettel felkenünk és szobahőmérsékleten - kb. 22 °C-on - térhálósítjuk.

d) A térhálósodott felületet bekenjük epoxigyantával, erre 300 g/m² tömegű üvegszálat rendezünk el, majd ezt az üvegszálréteget epoxigyantával átitatjuk. Ez utóbbi műveletet ötször ismételjük.

e) 24 órai - előnyösen 22 °C-on történő - pihentetés után a kompozitot a műanyagsablonról leválasztjuk, a fémfelületet csiszoljuk és poliuretán, vagy alkidgyanta alapú festékbevonattal látjuk el.

5. kiviteli példa

a) A formasablont 1/4 rész méhviasz, 1/4 rész kamaubaviasz, és 2/4 rész benzin elegyével és/vagy poli-vinil-alkohol 5%-os vizes alkoholos oldatával bekenjük. (A vizes alkohol 40% etanolt és 60% vizet tartalmaz.)

b) A felületet körülbelül 20 percnyi száradás után sima felületté alakítjuk (felpolírozzuk), majd az így kialakított felületre 300 g/m² tömegű ón-ólom 5050% ötvözetét szórással felhordunk.

c) Ezután a fémfelületre 500 g/m² tömegű vinil-uretán-gyantát ecsettel felkenünk és szobahőmérsékleten - körülbelül 22 °C-on - térhálósítjuk.

d) A térhálósodott felületet bekenjük vinil-uretángyantával, erre 350 g/m² tömegű grafitszálat rendezünk el, majd ezt a grafitszálréteget vinil-uretángyantával átitatjuk. Ez utóbbi műveletet ötször ismételjük.

e) 24 órai - előnyösen 22 °C-on történő - pihentetés után a kompozitot a műanyagsablonról leválasztjuk, a fémfelületet csiszoljuk és poliuretán- vagy alkidgyanta alapú festékbevonattal látjuk el.

6. kiviteli példa

a) A formasablont 1/4 rész méhviasz, 1/4 rész karnaubaviasz, és 2/4 rész benzin elegyével és/vagy poli-vinil-alkohol 5%-os vizes alkoholos oldatával bekenjük. (A vizes alkohol 40% etanolt és 60% vizet tartalmaz).

b) A felületet körülbelül 20 percnyi száradás után sima felületté alakítjuk (felpolírozzuk), majd az így kialakított felületre 600 g/m² tömegű cinket szórással felhordunk.

c) Ezután a fémfelületre 400 g/m² tömegű furángyantát ecsettel felkenünk és szobahőmérsékleten - körülbelül 22 °C-on - térhálósítjuk.

HU 209 158 Β

d) A térhálósodott felületet bekenjük furángyantával, erre 300 g/m² tömegű aromás poliamidszálat rendezünk el, majd ezt az aromás poliamidszál réteget furángyantával átitatjuk. Ez utóbbi műveletet ötször ismételjük.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Eljárás fém és műanyagfelület összedolgozására mikrohullámú sugarakat visszatükröző berendezéselemek kialakításához, különösen parabolaantenna gyártásához, amely eljárás során réteges szerkezetű műanyag-munkadarabot fémréteggel hozunk kapcsolatba, azzal jellemezve, hogy

- formasablonra kenési technikával formaleválasztó réteget hordunk fel,

- a formaleválasztó réteget száradás és felületsimítás után szórási technikával 200600 g/m², előnyösen 500 g/m² tömegű, 160— 180 °C olvadáspontú fémmel vonjuk be,

- az így kialakított fémfelületre kenési technikával kétszer-hatszor, előnyösen ötször - 400600 g/m², előnyösen 500 g/m² tömegű műgyantaréteget viszünk fel, a műgyantaréteg megszilárdulása után a felületen 250-450 g/m², előnyösen 300 g/m² tömegű erősítőszálat rendezünk el, ezt műgyantával átitatjuk, térhálósítjuk majd

- a megszilárdult kompozitot leválasztjuk a formaadó sablonról,

- a fémfelületi oldalt csiszoljuk, végül

- kültéri festékbevonattal látjuk el.
2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a formasablonra formaleválasztó rétegként 1/4 rész méhviasz, 1/4 rész karbaubaviasz, 2/4 rész benzin elegyét hordunk fel.
3. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy formaleválasztó rétegként 40% etanolból és 60% vízből készített 5%-os poli-vinil-alkohol-oldatot hordunk fel.
4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a formaleválasztó réteget fémként ónnal vonjuk be.
5. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a formaleválasztó réteget fémként cinkkel vonjuk be.
6. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a formaleválasztó réteget fémként ólommal vonjuk be.
7. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a formaleválasztó réteget fémként 50-50%-ós ón-ólom ötvözettel vonjuk be.
8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy műgyantaként poliésztergyantát alkalmazunk.
9. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy műgyantaként epoxigyantát alkalmazunk.
10. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy műgyantaként vinil-uretángyantát alkalmazunk.
11. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy műgyantaként furángyantát alkalmazunk.
12. Az 1-11. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy elősítőszálként üvegszálat alkalmazunk.
13. Az 1-11. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy erősítőszálként aromás poliamidszálat alkalmazunk.
14. Az 1-11. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy erősítőszálként grafitszálat alkalmazunk.
15. Az 1-14. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy kültéri festékbevonatként poliuretán alapú vagy alkidgyanta alapú műanyagfestéket alkalmazunk.