NL9000519A

NL9000519A - Werkwijze ter versterking van een met vezels gewapende materiaallaag uit thermoplastische kunststof.

Info

Publication number: NL9000519A
Application number: NL9000519A
Authority: NL
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 1990-03-07
Filing date: 1990-03-07
Publication date: 1991-10-01
Also published as: EP0445507A1; JPH0669695B2; FI911128A; JPH04219217A; FI911128A0

Description

Korte aanduiding : Werkwijze ter versterking van een met vezels gewapende materiaal laag uit thermoplastische kunststof.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze ter versterking van een materiaal laag bestaande uit thermoplastische kunststof, welke gewapend is met geheel of gedeeltelijk ongeoriënteerde vezels.

Dergelijke met geheel of gedeeltelijk ongeoriënteerde vezels gewapende thermo- plastische kunststoffen, welke in het algemeen maximaal i 50-60 gewichtsprocenten aan vezels bevatten, worden veelvuldig gebruikt voor het vervaardigen van diverse produkten, waarbij een als uitgangsprodukt dienende materiaallaag van thermoplastische kunststof met geheel of gedeeltelijk ongeoriënteerde vezels eerst wordt verwarmd op een temperatuur tot nabij of boven het smeltpunt of verwekingspunt van de thermoplastische kunststof. Een dergelijke verwarming kan bijvoorbeeld plaatsvinden in een hete lucht oven, een infrarood-oven, een microgolf-oven of dergelijke. Nadat de als uitgangsprodukt dienende materiaal laag zo tot op de gewenste temperatuur is verhit kan de materiaallaag bijvoorbeeld in een matrijs onder hoge persdruk in de gewenste vorm worden gebracht. Een voordeel van het toegepaste materiaal is hierbij, dat het materiaal, dus kunststof en vezels, eventueel in de matrijs kan vloeien, zodat op eenvoudige wijze de het uitgangsprodukt vormende materiaallaag in de gewenste eindvorm van het beoogde produkt kan worden gebracht.

In sommige gevallen kan het echter een nadeel zijn, dat de stijfheid en/of sterkte van een zo verkregen produkt voor de beoogde toepassing te beperkt kan zijn. Er is dan ook behoefte aan de mogelijkheid een dergelijke materiaallaag uit met geheel of gedeeltelijk ongeoriënteerde vezels gewapende kunststof te kunnen versterken.

Volgens de uitvinding kan dit nu op eenvoudige wijze worden bereikt doordat de materiaallaag, alsmede een verdere materiaallaag bestaande uit thermoplastische kunststof en minimaal ± 50 gewichtsprocenten georiënteerde vezels worden verwarmd tot een temperatuur nabij of boven de smeltteraperatuur of verwekingstemperatuur van de thermoplastische kunststof waarna de beide materiaallagen, elkaar althans gedeeltelijk overlappend, worden samengeperst.

Verrassenderwijs is gebleken, dat hierbij op bijzonder eenvoudige wijze een aanzienlijke verbetering van de mechanische eigenschappen, zoals bijvoorbeeld stijfheid en sterkte van de uiteindelijk verkregen produkten te bereiken is.

Zoals reeds hierboven gesteld zal men voor de vervaardiging van een produkt uitgaan van een vel vormige materiaal laag, welke bestaat uit thermoplastische kunststof, die gewapend is met maximaal +/- 50-60 gewichtsprocenten ongeoriënteerde of gedeeltelijk georiënteerde vezels. Onder materiaal met.ongeoriënteerde vezels of gedeeltelijk ongeoriënteerde vezels en gedeeltelijk georiënteerde vezels wordt verstaan een materiaal, gebaseerd op korte en/of lange willekeurig georiënteerde vezels en/of over een grote lengte doorlopende, zich langs willekeurig gebogen banen uitstrekkende vezels, waarbij deze vezels niet in een weefsel of legsel zijn samengevoegd. Hieraan kunnen zijn toegevoegd evenwijdig georiënteerde, over grote lengte doorlopende vezels, met dien verstande dat het aldus samengestelde vezelversterkte kunststof materiaal in zijn geheel, dus kunststof en vezels, bij verhitting tot een temperatuur nabij of boven de smelttemperatuur of de verwekingstemperatuur · van de thermoplastische kunststof bij de verwerking in de matrijs kan vloeien.

Voor de versterking van een dergelijke materiaal laag zal volgens de uitvinding gebruik worden gemaakt van een uit thermoplastische kunststof bestaande materiaallaag, die gewapend is met georiënteerde vezels. De voor de wapening van de verschillende materiaal lagen gebruikte vezels kunnen zowel organische als inorganische vezels zijn, in vele gevallen glasvezels.

De vezels van de materiaallaag met georiënteerde vezels kunnen zijn aangebracht in de vorm van een weefsel of matten, banden of legsels van in een richting georiënteerde vezels. Het vezelgehalte kan hierbij bijvoorbeeld tot aan 85 gewichtsprocent bedragen.

Daarbij kan de materiaallaag bestaande uit thermoplastische kunststof en vezels zijn uitgevoerd in geheel of gedeeltelijk gekonsolideerde vorm, dat wil zeggen dat de vezels geheel of slechts gedeeltelijk in de thermoplastische kunststof zijn ingebed. ;

De beide bovenbeschreven en met elkaar samen te voegen materiaal lagen worden bijvoorbeeld onder gebruikmaking van een van de hierboven genoemde ovens, verhit tot een temperatuur nabij of boven de smelttemperatuur of verwekingstemperatuur van de thermoplastische kunststof. Opgemerkt wordt, dat het niet noodzakelijk is, dat voor beide materiaallagen dezelfde thermoplastische kunststof wordt gebruikt zo lang als bij het met elkaar samenvoegen van de beide materiaallagen een goede hechting tussen de .verschillende kunststoffen wordt bereikt.

Nadat zo de beide materiaallagen op de gewenste temperatuur zijn gebracht kunnen zij samen in een matrijs worden geplaatst.

Afhankelijk van het beoogde eindprodukt kan daarbij de georiënteerde vezels bevattende materiaallaag de met geheel of gedeeltelijk ongeoriënteerde vezels gewapende materiaallaag geheel of slechts gedeeltelijk bedekken en eventueel op een of meerdere plaatsen buiten de met geheel of gedeeltelijk ongeoriënteerde vezels gewapende materiaallaag uitsteken. Ook is het mogelijk de met geheel of gedeeltelijk ongeoriënteerde vezels gewapende materiaallaag op verschillende van elkaar gescheiden plaatsen te bedekken met een georiënteerde vezels bevattende materiaallaag. Nadat zo de materiaallagen op de gewenste wijze op elkaar zijn geplaatst kan het geheel met een hoge drukpers in de gewenste vorm worden gebracht op de tot nu toe voor met geheel of gedeeltelijk ongeoriënteerde vezels gewapende materiaallagen gebruikelijke wijze.

Door het verhitten en vervolgens samenpersen van de materiaallagen zal ook een goede inbedding van de vezels in het thermoplastische kunststof worden verkregen, indien uitgegaan wordt van uitgangsprodukten, waarbij de kunststof en de vezel slechts gedeeltelijk in gekonsolideerde (geïmpregneerde) vorm zijn samengevoegd.

Door toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding kan op bijzonder eenvoudige wijze een met geheel of gedeeltelijk ongeoriënteerde vezel gewapende produkt uit thermoplastische kunststof plaatselijk of over zijn gehele oppervlak worden versterkt.

Voorbeeld

Een uit polypropyleen vervaardigde plaat met 30 gewichts % aan ongeoriënteerde glasvezels werd .gecombineerd met een plaat polypropyleen gewapend met 75 % georiënteerde glasvezels, zodanig, dat de ongeoriënteerde vezels bevattende plaat slechts gedeeltelijk werd bedekt met de de georiënteerde vezels bevattende plaat. Na verhitting op de smelttemperatuur van het polypropyleen werd het geheel samengeperst tot een plaat met een dikte van + 4 mm. De buigmodulus van het eindprodukt in de zone gevormd door de combinatie van de beide platen bedroeg 13000 MPa, terwijl de buigmodulus in de zone uitsluitend bestaande uit de polyropyleen plaat met ongeoriënteerde vezels 4500 MPa bedroeg.

Claims

1. Werkwijze ter versterking van een materiaallaag bestaande uit thermoplastische kunststof, welke gewapend is met geheel of gedeeltelijk ongeoriënteerde vezels, met het kenmerk, dat de materiaallaag alsmede een verdere materiaallaag bestaande uit thermoplastische kunststof en minimaal ± 50 gewichtsprocenten georiënteerde vezels worden verwarmd tot een temperatuur nabij of boven de smelttemperatuur of verwekingsteinperatuur van de thermoplastische kunststof waarna de beide materiaallagen, elkaar althans gedeeltelijk overlappend, worden samengeperst.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de materiaallaag met geheel of gedeeltelijk ongeorienteerde vezels maximaal ± 50-60 gewichtsprocenten geheel of gedeeltelijk ongeorienteerde vezels bevat.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat gebruik wordt gemaakt van een verdere materiaallaag welke tussen 60-85 gewichtsprocenten georiënteerde vezels bevat.

4. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat op meerdere op afstand van elkaar gelegen plaatsen op de geheel of gedeeltelijk ongeoriënteerde vezels bevattende materiaallaag een verdere materiaallaag wordt aajjigebracht.

5. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de materiaallaag met georienteerde vezels voor het verwarmen slechts gedeeltelijk met de thermoplastische kunststof is geconsolideerd.

6. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat aan beide zijden van de materiaallaag met geheel of gedeeltelijk ongeorienteerde vezels een materiaallaag met georienteerde vezels wordt aangebracht.