NL8602727A

NL8602727A - Mfg. shaped articles with foamed core and smooth thermoplastic skin - by covering foam core material with thermoplastic layer and heating assembly in mould

Info

Publication number: NL8602727A
Application number: NL8602727A
Authority: NL
Original assignee: Kunststofverwerkende Ind Katan
Priority date: 1986-10-30
Filing date: 1986-10-30
Publication date: 1988-05-16

Abstract

A body having a foam core and a skin of thermoplastic material on at least one side is made by applying a covering layer of the skin material to the foamed core and heating the assembly in a mould at a temp. at which the core is held or shaped into a desired shape and the thermoplastic material has a low viscosity and forms into a closed smooth skin. The foam core is e.g. of polymethacrylimide, PVC, or polyurethane. The skin is e.g. of a semi-crystalline thermoplastic with a m.pt. below 200 deg., C or an amorphous thermoplastic having a sufficiently low viscosity at 180-200 deg. C, esp. where the thermoplastic is polyvinylidene fluoride, polyethylene, polypropylene or polycarbonate. Alternatively the skin may be e.g. of polyetherimide, the skin is heated to 250-310 deg. C e.g. by short and rapid heating of the skin while the greater part of the core is not hotter than 200 deg. C. An outer layer, esp. of polymethyl methacrylate, may be applied to the skin to improve the mechanical strength, rigidty, chemical resistance and scratch resistance and to provide the body with a certain reflectance.

Description

“1- 25888/Vk/mvl ? i w“1- 25888 / Vk / mvl? i w

Korte aanduiding: Werkwijze voor het vervaardigen van een voorwerp bestaande uit een kern van een schuimvormig materiaal en een aangebrachte huid en een aldus vervaardigde paraboolschotel.Short designation: Method for manufacturing an object consisting of a core of a foam-like material and an applied skin and a parabolic dish thus manufactured.

55

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een voorwerp bestaande uit een kern van een schuimvormig materiaal en een aan ten minste één zijde aangebrachte huid van een 10 thermoplastisch materiaal door de schuimvormige kern te voorzien van een deklaag van een huidmateriaal en het samenstelsel te verwarmen. De uitvinding heeft verder betrekking op de voorwerpen die zijn verkregen volgens deze werkwijze en als voorbeeld van een dergelijk voorwerp kan een paraboolschotel worden genoemd.The invention relates to a method for manufacturing an object consisting of a core of a foam-like material and a skin of at least one side of a thermoplastic material, by providing the foam-like core with a coating of a skin material and the assembly to heat. The invention further relates to the objects obtained according to this method and an example of such an object can be mentioned a parabolic dish.

15 Uit de Britse octrooiaanvrage 2.134.845 is een werkwijze bekend voor het vervaardigen van samengestelde voorwerpen met een kern van een schuimvormig materiaal waartoe polymethacrylimide wordt gebruikt. Deze schuimvormige kern wordt bedekt met een vlies van een eventueel met vezels versterkt, thermohardend materiaal, welk vlies door verwarmen en 20 onder druk wordt verbonden met de kern. Volgens deze bekende werkwijze kan wel een voorwerp met een goed hechtende deklaag op de schuimvormige kern worden verkregen, maar het is daarmee niet mogelijk een plaatvormig tussenprodukt te vervaardigen dat in een tweede bewerking tot de juiste afmetingen en krommingen wordt gevormd. Daardoor is de werkwijze voor het 25 vervaardigen van voorwerpen die gecompliceerder zijn dan vlakke platen, weinig flexibel uitvoerbaar. Het probleem ten aanzien van het vervaardigen van gebogen voorwerpen met een schuimvormige kern is ook vermeld in het Britse octrooischrift 1.547.977 op blz. 1, regels 19-28. De volgens dit Britse octrooischrift voorgestelde oplossing is om op een schuimvormige 30 kern een huidmateriaal aan te brengen en een hars, waarna de hars wordt gehard waarbij het huidmateriaal voor de stijfheid zorgt. Ook volgens de Europese octrooiaanvrage 0.047.229 is een werkwijze voorgesteld ter vervaardiging van voorwerpen met een schuimvormige kern waarbij in het vlies een epoxidehars werd gebruikt, versterkt met vezels. Deze werkwijze 35 heeft nadelen die vergelijkbaar zijn met die aangegeven in verband met de Britse octrooiaanvrage 2.134.845. Uit de Nederlandse octrooiaanvrage 6717017 is een werkwijze bekend voor het warm lasbaar maken van een $602727 -2- 25888/Vk/mvl schuimvormige kern waarop een Laag van een poedervormig thermoplastisch materiaal is aangebracht. De daarbij voorgestelde werkwijze heeft echter enkel betrekking op het aanbrengen van de laag van het thermoplastische materiaal/ waarbij een velvormig schuimmateriaal vanaf een rol wordt 5 toegevoerd aan een gefluldiseerd bed van het thermoplastische/ poedervormige kunststofmateriaal dat als deklaag moet worden opgebracht op de schuim/ waarbij het thermoplastische poeder een deeltjesgrootte moet hebben van 0/160 tot 0/063 mm. Na het aanbrengen van de thermoplastische laag met een dikte van ten minste 2 mm wordt het van een laag voorziene 10 schuimvormige vel weer opgerold.British patent application 2,134,845 discloses a method for manufacturing composite articles with a core of a foamed material for which polymethacrylimide is used. This foam-shaped core is covered with a fleece of an optionally fiber-reinforced, thermosetting material, which fleece is connected to the core by heating and under pressure. According to this known method, an object with a well-adhering coating on the foam-shaped core can be obtained, but it is thus not possible to produce a plate-shaped intermediate product which is formed in a second operation to the correct dimensions and curves. As a result, the method for manufacturing objects that are more complicated than flat plates is not very flexible. The problem of manufacturing curved articles with a foam core is also reported in British Patent 1,547,977 at page 1, lines 19-28. The solution proposed according to this British patent is to apply a skin material and a resin to a foam-like core, after which the resin is cured, whereby the skin material provides the stiffness. Also according to European patent application 0.047.229, a method has been proposed for manufacturing objects with a foam-shaped core, in which an epoxide resin reinforced with fibers has been used in the fleece. This method 35 has drawbacks similar to those indicated in British patent application 2,134,845. Dutch patent application 6717017 discloses a method for heat-sealing a $ 602727 -2-25888 / Vk / mvl foamed core on which a layer of a powdery thermoplastic material has been applied. However, the method proposed thereby relates only to the application of the layer of the thermoplastic material / in which a sheet-like foam material is supplied from a roll to a fluidized bed of the thermoplastic / powdered plastic material which is to be coated on the foam / in which case the thermoplastic powder must have a particle size of 0/160 to 0/063 mm. After the application of the thermoplastic layer having a thickness of at least 2 mm, the coated foamed sheet is rolled up again.

Thans is een werkwijze ontwikkeld voor het vervaardigen van voorwerpen bestaande uit een kern van een schuimvormig materiaal en een aan ten minste één zijde aangebrachte huid van een thermoplastisch materiaal/ zoals in de aanhef vermeld en deze werkwijze wordt hierdoor 15 gekenmerkt/ dat op de kern een afsluitende huid wordt gevormd in een mal bij een temperatuur/ waarbij de kern in de gewenste vorm wordt gehouden of gebracht en het thermoplastische materiaal laag-viskeus is en bij een eventuele vormverandering de huid één gesloten/ glad geheel blijft vormen. Volgens deze werkwijze kunnen voorwerpen worden vervaardigd in de vorm 20 van platen die als tussenprodukt kunnen worden beschouwd voor de uiteindelijk te vervaardigen gekromde voorwerpen of de beoogde eindprodukten kunnen in één bewerking direkt in een matrijs worden gevormd. Het grote voordeel van deze werkwijze is een flexibele mogelijkheid voor het vervaardigen van een halfprodukt en een eindprodukt met een volledig afsluitende/ goed 25 hechtende huid van een thermoplastisch materiaal aan een zijde en zonder dat plooien worden gevormd aan de andere zijde.A method for manufacturing objects consisting of a core of a foam-like material and a skin of at least one side of a thermoplastic material / as mentioned in the preamble has now been developed and this method is characterized in that on the core a occlusive skin is formed in a mold at a temperature / where the core is held or brought into the desired shape and the thermoplastic material is low-viscous and the skin continues to form one closed / smooth whole in the event of any change in shape. According to this method, articles can be manufactured in the form of plates which can be regarded as an intermediate for the curved articles to be ultimately produced, or the intended end products can be formed directly in a mold in one operation. The great advantage of this method is a flexible possibility for manufacturing a semi-finished product and an end product with a completely sealing / well-adhering skin of a thermoplastic material on one side and without folds being formed on the other side.

In zijn algemeenheid kan dan ook worden gesteld dat het tot nu toe gebruikelijk is stijve, vlakke, of gebogen panelen te vervaardigen door materialen te combineren waarbij de kern bestaat uit een materiaal 30 met een lage dichtheid en relatief lage sterkte en stijfheid en de buitenzijde bestaat uit een dunne laag van een materiaal met een relatief hoge sterkte en stijfheid. Voor de kern worden daarbij schuimvormige kunststoffen of honingraatstrukturen toegepast. Voor de bedekking of de huid worden vaak kunststoffen toegepast die versterkt zijn met vezels. Het vervaar-35 digen van dergelijke sandwich-strukturen is een procédé waarbij voor de verbinding van de huid en de kern een combinatie van druk en verhoogde temperatuur, gedurende langere tijd, nodig is, nadat de huid op het kernmateri- 8602727 -3- 25888/Vk/mvl aal is aangebracht. De sandwich-struktuur moet in de definitieve vorm worden samengesteld en laat daarna geen vervorming meer toe.In general, it can therefore be stated that it has hitherto been common practice to manufacture rigid, flat, or curved panels by combining materials in which the core consists of a material 30 of low density and relatively low strength and rigidity, and the outside consists of from a thin layer of a material with relatively high strength and stiffness. Foamed plastics or honeycomb structures are used for the core. Plastics reinforced with fibers are often used for the covering or the skin. The manufacture of such sandwich structures is a process that requires a combination of pressure and elevated temperature for an extended period of time after the skin is bonded to the core material for the bonding of the skin and core. 8602727 -3- 25888 / Vk / mvl eal has been applied. The sandwich structure has to be assembled in the final shape and then does not allow any deformation afterwards.

Indien thermoplastisch huidmateriaal op de kern wordt aangebracht met een vloeibaar hulpmiddel, kan men wel een gelijkmatige verdeling 5 van het huidmateriaal over de kern verkrijgen, doch de aanwezigheid van een vloeibaar hulpmiddel heeft nadelen omdat dit hulpmiddel later moet worden verwijderd. Daarom wordt bij de onderhavige werkwijze de voorkeur gegeven aan het aanbrengen van het thermoplastische polymeer in poeder-vorm, waarbij de verankering van het thermoplastische polymeer aan de 10 kern wordt versterkt door het aanbrengen van extra insnijdingen of in-drukkingen, hetgeen een op zich bekende techniek is die is beschreven in de Britse octrooiaanvrage 2.166.688 en het Amerikaanse octrooischrift 3.841.958.If thermoplastic skin material is applied to the core with a liquid aid, an even distribution of the skin material over the core can be obtained, but the presence of a liquid aid has drawbacks because this aid has to be removed later. Therefore, in the present method, the application of the thermoplastic polymer in powder form is preferred, wherein the anchoring of the thermoplastic polymer to the core is strengthened by making additional cuts or depressions, which is known per se technique is described in British Patent Application 2,166,688 and U.S. Patent 3,841,958.

Uit de Duitse octrooiaanvrage 1.924.537 is een werkwijze 15 bekend ter vervaardiging van voorwerpen waarbij een thermoplastische kunststof wordt aangebracht op een schuimvormige kern. Daartoe worden ópstaande randen op de thermoplastische kunststof verwarmd tot een temperatuur waarbij ze kunnen worden vervormd. Door in deze toestand de schuimvormige kern tegen de thermoplastische kunststof te drukken, krullen 20 de opstaande randen om en worden zo in de schuimvormige kern verankerd of versmelten hiermee. De onderhavige werkwijze kan eenvoudiger en efficiënter worden uitgevoerd en de samengestelde plaat kan na verwarmen weer worden vervormd tot het gewenste eindprodukt. Bij deze laatste stap, waarbij het uiteindelijke beoogde voorwerp wordt verkregen,kan ook een 25 buitenste laag worden aangebracht die aan het voorwerp met de buitenlaag de beoogde eigenschappen geeft, zoals een hogere mechanische sterkte of stijfheid, bestandheid tegen chemicaliën en bestandheid tegen krassen en andere mechanische invloeden of die aan het voorwerp een bepaalde reflectie geeft.German patent application 1,924,537 discloses a method for manufacturing objects in which a thermoplastic plastic is applied to a foam-shaped core. To this end, upright edges on the thermoplastic plastic are heated to a temperature at which they can be deformed. By pressing the foamed core against the thermoplastic plastic in this state, the upright edges curl and are thus anchored or fused in the foamed core. The present process can be carried out more simply and efficiently and the composite sheet can be reshaped after heating into the desired end product. In this last step, in which the final intended article is obtained, an outer layer can also be applied which gives the article with the outer layer the intended properties, such as a higher mechanical strength or stiffness, chemical resistance and scratch resistance and other mechanical influences or which give the object a certain reflection.

30 De temperatuur waarbij de vervormbaarheid optreedt wordt zodanig gekozen, dat de schuimvormige kern vervormbaar is, maar niet ontleedt en waarbij de huid tijdens de vormverandering één glad geheel blijft vormen met de schuimvormige kern. Het huidmateriaal moet daartoe een voldoend lage viscositeit hebben.The temperature at which the deformability occurs is chosen such that the foamed core is deformable, but does not decompose and the skin continues to form one smooth whole with the foamed core during the change of shape. The skin material must therefore have a sufficiently low viscosity.

35 Voorbeelden van toe te passen schuimmaterialen zijn polymetha- crylimide, polyvinylchloride en polyurethaan. Als thermoplastische materialen kunnen kristallijne thermoplastische materialen worden gebruikt met een smeltpunt lager dan 200 °C evenals amorfe thermoplastische materialen 86027 2'/ -4- 25888/Vk/mvl met een voldoend lage viscositeit in het temperatuursgebied van 180-200 °C. Voorbeelden van de thermoplastische materialen zijn polyvinylideenfluoride, polypropyleen, polycarbonaat/ polyetherimide en polyethyleen. Indien een thermoplast wordt gebruikt met een relatief hoog verwekingspunt ten op-5 zichte van de temperatuur waartegen het kernmateriaal bestand is, dan moet men een zodanig snelle verhitting toepassen, dat het huidmateriaal een hogere temperatuur aanneemt dan het kernmateriaal. Dit geldt met name bij een combinatie van polyetherimide als thermoplast en polymethacrylimide als kern/ omdat daarbij de huid wordt verwarmd tot 250-310 °C en het 10 grootste deel van de kern niet warmer mag worden dan 200 °C.Examples of foam materials to be used are polymethacrylimide, polyvinyl chloride and polyurethane. As thermoplastic materials, crystalline thermoplastic materials having a melting point below 200 ° C can be used, as can amorphous thermoplastic materials 86027 2 '/ -4-25888 / Vk / mvl with a sufficiently low viscosity in the temperature range of 180-200 ° C. Examples of the thermoplastic materials are polyvinylidene fluoride, polypropylene, polycarbonate / polyetherimide and polyethylene. If a thermoplastic is used with a relatively high softening point relative to the temperature at which the core material can withstand, then such a rapid heating must be applied that the skin material takes on a higher temperature than the core material. This is especially true with a combination of polyetherimide as thermoplastic and polymethacrylimide as core / because the skin is heated to 250-310 ° C and the major part of the core must not be warmer than 200 ° C.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de volgende voorbeelden.The invention is further illustrated by the following examples.

Voorbeeld IExample I

In een plaat schuimmateriaal van polymethacrylimide (Rohacel 15 51) met een dikte van 20 mm, werden evenwijdige gleuven gesneden tot een dikte van 1,2 mm en een onderlinge afstand van 1,5 mm in twee onderling loodrechte richtingen. Op deze plaat werd vervolgens aan één zijde een poeder gestrooid bestaande uit polyvinylideenfluoride (PVDF) dat in de groeven werd gewreven tot ze geheel gevuld waren met PVDF. Vervolgens 20 werd een extra hoeveelheid poeder op het oppervlak verdeeld. De aldus samengestelde plaat werd afgedekt met een verwarmbare plaat die door uitoefening van verlaagde druk op het oppervlak werd getrokken. Vervolgens werd de plaat verhit tot een temperatuur van 200 °C en deze temperatuur werd gedurende 3 minuten gehandhaafd waarna de plaat werd afgekoeld tot 25 omgevingstemperatuur.In a sheet of foam material of polymethacrylimide (Rohacel 15 51) with a thickness of 20 mm, parallel slots were cut to a thickness of 1.2 mm and a distance of 1.5 mm in two mutually perpendicular directions. A powder consisting of polyvinylidene fluoride (PVDF) was then sprinkled on this plate on one side and rubbed into the grooves until they were completely filled with PVDF. Then an additional amount of powder was distributed on the surface. The thus assembled sheet was covered with a heatable sheet which was drawn onto the surface by applying reduced pressure. Then the plate was heated to a temperature of 200 ° C and this temperature was maintained for 3 minutes after which the plate was cooled to ambient temperature.

Hierna werd dezelfde bewerking herhaald aan de andere zijde van de kern. Het resultaat was een sandwich-struktuur waarvan de huid een hechte verbinding vormde met de schuimkern.After this, the same operation was repeated on the other side of the core. The result was a sandwich structure, the skin of which formed a tight bond with the foam core.

Voorbeeld IIExample II

30 Op één van de oppervlakken van de sandwich-struktuur van voorbeeld I werd een plaat PMMA gelegd met een dikte van 1,2 mm. Deze samenstelling werd aan eenzelfde thermische behandeling onderworpen als in voorbeeld I, waardoor een verbinding ontstond tussen PVDF en PMMA. Vervolgens werd deze bewerking herhaald met het tweede oppervlak.A sheet of PMMA with a thickness of 1.2 mm was placed on one of the surfaces of the sandwich structure of Example I. This composition was subjected to the same heat treatment as in Example I to form a connection between PVDF and PMMA. This operation was then repeated with the second surface.

35 Het resultaat is een sandwich-struktuur waarvan PMMA een hechte verbinding vormt met de schuimkern, waarbij PVDF als hechtlaag is gebruikt.The result is a sandwich structure of which PMMA forms a tight bond with the foam core, using PVDF as an adhesive layer.

8602727 w -5- 25888/Vk/mvl -ö*8602727 w -5- 25888 / Vk / mvl -ö *

Voorbeeld IIIExample III

De werkwijze van voorbeeld I werd herhaald, waarbij in plaats van polyvinylideenfluoride polycarbonaat werd gebruikt.The procedure of Example I was repeated, using polycarbonate instead of polyvinylidene fluoride.

Voorbeeld IVExample IV

5 Het plaatvormige materiaal verkregen uit voorbeeld I werd in een matrijs geplaatst die de vorm heeft van een paraboolschotel. Na verwarmen van het aan beide zijden van een huid voorzieneschuimmateriaal tot 200 °C gedurende 10 minuten werd in de matrijs het plaatvormige materiaal omgezet tot een voorwerp met een kromming zoals gewenst bij 10 de paraboolschotel. Na afkoeling tot de temperatuur van 120 °C, werd het ontstane voorwerp uit de matrijs gelost en was het schotetvormige voorwerp verkregen.The plate-shaped material obtained from example I was placed in a mold which is in the form of a parabolic dish. After heating the skinned foam material to 200 ° C for 10 minutes in the mold, the sheet material was converted into an object with a curvature as desired in the parabolic tray. After cooling to the temperature of 120 ° C, the resulting article was released from the mold and the shot-shaped article was obtained.

86027278602727

Claims

1. A method for manufacturing an article consisting of a core of a foam-like material and a skin of at least one side of a thermoplastic material, by coating the foam-shaped core with a skin material and the assembly heating, characterized in that a sealing skin is formed on the core in a mold at a temperature, wherein the core is kept or brought into the desired shape and the thermoplastic material 10 is low-viscous and in the event of a possible change in shape the skin is one closed, smooth whole.

2. A method according to claim 1, characterized in that a plate-shaped material is manufactured as an intermediate product, from which in a second processing in an mold an object is manufactured with a determined curvature.

A method according to claim 1, characterized in that an object with a certain curvature is manufactured in a single operation without first producing plate-shaped material.

4. Method according to claims 1-3, characterized in that the material of the skin has a higher temperature than the core during shaping of the object, by rapid and short heating from the skin side.

Method according to claims 1-4, characterized in that the foam-like material is polymethacrylimide.

Method according to claims 1-4, characterized in that the foam-like material is polyvinyl chloride.

A method according to claims 1-4, characterized in that the foam-like material is polyurethane.

8. Method according to claims 1-7, characterized in that the thermoplastic material is a semi-crystalline thermoplastic with a melting point lower than 200 ° C.

Method according to claims 1-7, characterized in that the thermoplastic material is an amorphous thermoplastic with a sufficiently low viscosity at 180-200 ° C.

Process according to Claims 8-9, characterized in that polyvinylidene fluoride, polyethylene, polypropylene or polycarbonate is used as the thermoplastic. 8602727 _7_ 25888 / Vk / mvl

A method according to claims 4 and 5, characterized in that polyetherimide is used as a thermoplastic, the skin being heated to 250-310 ° C and the major part of the core not getting warmer than 200 ° C.

Method according to claims 1-11, characterized in that an outer layer is applied to the skin, which gives the object with outer layer intended properties.

Method according to claim 12, characterized in that an outer layer is applied consisting of polymethyl methacrylate.

Parabolic dish manufactured according to a method described in claims 1-13. Eindhoven, October 1986 e e o 2/2 7