NO137112B - Fremgangsm}te for kontinuerlig fremstilling av fiberarmert termoplastisk materiale og apparat til fremgangsm}tens utf¦relse. - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte for kontinuerlig fremstilling. av fiberarmert termoplastisk materiale og apparat til fremgangsmåtens utførelse.

Description

Denne oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for kontinuerlig fremstilling av fiberarmert termoplastmateriale, hvor en fiberlunte e.l. føres gjennom et lag av pulverformet termoplastisk materiale og deretter oppvarmes til en temperatur over termoplastmaterialets smeltepunkt, for impregnering av fiberlunten med plastmateriale, med påfølgende nedkjøling og f.eks. oppklip-ping til granulat. Oppfinnelsen omfatter også et apparat til fremgangsmåtens utførelse.

Ifølge en kjent teknikk fremstilles armert termoplastisk materiale ved å kombinere et armeringsmateriale og et termoplastisk materiale på f.eks. et valseverk med to valser eller i en ekstruder og med etterfølgende oppdeling av det utvalsede el-

ler ekstruderte produkt for fremstilling av et kornformet materiale, som senere kan presses eller formes til de ønskede gjen-stander. Billige armeringsfibre, spesielt glassfibre, tilføres imidlertid ofte som en kontinuerlig fiberlunte, forgarn e.l. omfattende et flertall filamentbunter eller strenger. Det er van-skelig å fremstille tilfredsstillende kornformede pressmasser av disse forgarn, fordi det termoplastiske materiale ikke kan forde-les tilstrekkelig jevnt gjennom forgarnet til å sikre en egnet fordeling av glasset i det senere formede produkt uten en lang og omstendelig formingsprosess.

Det er tidligere kjent, f.eks. i forbindelse med fremstilling av sigarettfiltere, at en fiberlunte føres inn i elektrostatisk felt som bevirker spredning av fiberluntens filamenter samtidig som disse påføres en elektrisk ladning. Filamentlunten føres deretter gjennom en tåkesone av limpartikler med motsatt elektrisk ladning med den følge at partiklene tiltrekkes av fiberluntens filamenter.

Teknikken med elektrostatisk oppladning av de to materialer som skal forbindes med hverandre, er kjent i forbindelse med fremstilling av granulataktige masser av armert termoplastmateriale, idet det er tidligere foreslått at fiberlunte av herdede termoplastfibre mates fra et forråd til en påføringssone som inneholder plastmateriale i pulverisert form. Fiberluntens fibre adskilles ad elektrostatisk vei, mens de under svak stramming føres gjennom påføringssonen. Det pulveriserte, tørre plastmateriale påføres elektrostatisk på fiberlunten ved at det påtvinges en ladning som tiltrekkes av luntens fibre, som bærer en ladning med motsatt fortegn. Etter påføringen av plastmaterialet oppvarmes fiberlunten for påsmelting av det påførte plastmateriale. Deretter nedkjøles produktet som da har form av langstrakte elementer som til slutt oppkappes til passende små lengder.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte for kontinuerlig fremstilling av fiberarmert termoplastmateriale av den innledningsvis angitte art, som kan utføres i et apparatur av enklere type enn fremgangsmåter som forutsetter bruken av elektrostatisk felt. Oppfinneren er kommet frem til at det ikke alltid er påkrevet at hver eneste fiber er overtrukket med termoplastisk materiale, men at et produkt med tilfredsstillende kvalitet fremstilles når bare filamentlunten eller fiberlunten som sådan blir impregnert med plastmateriale i tilstrekkelig grad.. Søkerne har kommet frem til at den kilevirkning som tørt,.pulverformet plastmateriale kan utøve mot fiberluntemate-rialet, vil være tilstrekkelig til at nok materiale trenger, inn mellom fiberluntens strenger og gjør en tilfredsstillende gjennom-innpregnering av fiberlunten mulig.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen utmerker seg i

det vesentlige ved at fiberlunten når den føres gjennom laget av pulverformet termoplastmateriale mekanisk deles opp i strenger eller bunter som hver består av flere fibre eller filamenter,

idet pulveret utøver kilevirkning mellom strengene eller buntene.

Kilevirkningen vil bli særlig effektiv hvis det pulverformede termoplastmateriale som i og for seg kjent fluidiseres mens fiberlunten føres gjennom påføringssonen.

Et apparat til utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen utmerker seg ved at i det minste en kam eller en gjenget stang er anordnet i påføringssonen i det pulverformede materiale som fiberlunten skal passere.

Ved en fordelaktig utførelse av oppfinnelsen er flere stenger anordnet etter hverandre i påføringssonen og innrettet for trekking av fiberbunten over og under de etter hverandre føl-gende stenger.

Med betegnelsen "termoplastisk materiale" skal forståes et materiale som, når det oppvarmes til over smeltepunktet, vil smelte under dannelse av en homogen masse. Det pulverformede termoplastiske materiale, som fortrinnsvis anvendes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, er et partikkelformet materiale med en gjennomsnittlig partikkelstørrelse på mindre enn 1500 mikron. Fortrinnsvis anvendes et materiale som har en partikkelstørrelse. på mellom 100 og 500 mikron ifølge et veiet gjennomsnitt, selv om det ofte kan være hensiktsmessig å innføre en liten mengde pulver med en gjennomsnittlig partikkelstørrelse utenfor dette området.

Eksempler på egnede termoplastiske materialer som kan anvendes, omfatter polymere og kopolymere av a-olefiner, som f.eks. polyetylener med høy eller lav tetthet, polypropylener, polybuten, poly-4-metyl penten 1, polypropylen/etylenkopolymere, kopolymere av 4-metyl penten-1 med lineære a-olefiner som inneholder fra 4 til 18 karbonatomer og etylen/vinylacetatkopolymere. Polymere og kopolymere av vinylklorid, vinylacetat, vinylbutyral, styren, substituerte styrener, som f.eks. a-metylstyren, akryl-nitril, butadien, metylmetakrylat, vinylidenklorid. Spesielle eksempler på slike polymere inneholder vinylkloridhomopolymere og kopolymere av vinylklorid med vinylacetat, propylen, etylen, vinylidenklorid, alkylakrylater, som f.eks. 2-etylheksylakrylat, alkylfumarat, alkylvinyletere, som f.eks. cetylVinyleter, termoplastisk propolyimider; polyvinylacetat;

polyvinylbutyral; polystyren; styren/akrylonitril-kopolymerer; polyakrylonitril, kopolymerer av butadien med metyl metakrylat og/eller styren og eventuelt akrylonitril; polymetylmetakrylat; kopolymerer av metylmetakrylat med mindre mengder av alkylakrylater som f»eks. metylakrelat, etylakrelat og butylakrelat. Kopolymerer av metylmetakrylat og vinylidenklorid/akrylonitril kopolymerer, smeltbare kopolymerer av tetrafluoretylen og heksafluorpropylen.

Halogenerte polymerer eller kopolymerer kan anvendes, f.eks. halogenerte a-olefinpolymerer, som f.eks. klorinert polyetylen eller halogenert vinylkloridpolymerer som f.eks. klorinert polyvinylklorid.

Andre termoplastiske polymerer som kan anvendes, omfatter kondensasjonspolymerer, som f.eks. sprøyteformbare, lineære polyestere, som f.eks. polyetylentereftalat; polyamider som f.eks. polykaprolaktam, polyheksametylenadipamid og kopolyamider som f.eks. kopolymerer av heksametylen-diaminadipat og heksametylendiamin-isoftalat, spesielt slike som inneholder fra 5 til 15 vektprosent heksametylendiaminisoftalat5 polysulfoner og kopolysulfoner; polyfenyloksyder, polykarbonater, termoplastiske polymerer og kopolymerer av formaldehyd; termoplastiske lineære polyuretaner og de termoplastiske derivater av cellulose, som f.eks. cellulose-acetat, cellulosenitrat og cellulosebutyrat.

Når det anvendes en kopolymer, vil mengdene av komonomerene som anvendes i de forskjellige kopolymerer, bl.a. avhenge av den spesielle anvendelse som det tas sikte på.

Blandinger av disse termoplastiske harpikser kan også anvendes.

Tilsetningsstoffer som f.eks, stabilisatorer, smøre-midler, hjelpemidler, plastifiseringsmidler, fargestoffer, pig-menter, stoffer som innvirker modifiserende på slagfastheten og fyllstoffer kan iblandes i de termoplastiske stoffer som skal anvendes, for å gi dem et ønsket utseende eller andre egenskaper eller kombinasjoner av ønskede egenskaper.

Det fiberformede armeringsmaterialet kan være forgarn

av mineralsk fiberformet materiale, som f.eks. glassfibre. Et forgarn av glassfibre består i almindelighet av flere grupper eller strenger av kontinuerlige glassfilamenter. Det foretrekkes å anvende glassforgarn som er overtrukket med en finish som f.eks. en silan som forbedrer fastsittingen mellom glasset og det termoplastiske materialet. De kan dessuten være overtrukket med

et klebemiddel eller et egnet filmdannende materiale som f.eks. stivelse, polyvinylalkohol eller polyvinylacetat for å beskytte fibrene mot slitasje. Andre armeringsmaterialer som kan anvendes, omfatter karbonfibre og tynne metalltråder»

Det termoplastiske pulver- eller kornformede materialet kan likeledes inneholde et koblingsmiddel for å forbedre fastsittingen mellom glasset og det termoplastiske materialet.

Et hvilket som helst egnet middel kan anvendes for å adskille eller kjemme strengene av forgarnet, idet det passerer gjennom det pulverformede termoplastiske materialet. Det foretrekkes å anvende en kort-tannet kam som forgarnene trekkes gjennom, eller det kan anvendes en rekke strenger forsynt med gjenger eller ribber som forgarnet hensiktsmessig trekkes over og under for å adskille forgarnet i adskilte filamentstrenger. Kammene eller stengene kan være fremstilt av egnede materialer

som f.eks. metall, keramikk, plast eller tre. Hvis det anvendes stenger, kan de være stasjonære eller de kan være anordnet roterbare omkring sine akser.

Diameteren av glassforgarnet mens det trekkes gjennom polymersjiktet, er fortrinnsvis innenfor området 0,5 til 4 mm, selv om diameteren er valgfri og ikke nødvendigvis trenger å

være den samme som diameteren av forgarnet før det utsettes for prosessen ifølge foreliggende oppfinnelse. Forgarnet kan eventuelt foreligge i form av et bånd før behandling.

Det er særlig viktig ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse at det termoplastiske materialet foreligger i form av et pulver. Grunnen til dette er at pulver har en slipevirkning på glassforgarnet, noe som fører til at de enkelte fibre skyves fra hverandre med derav følgende utmerket impregnering av glassforgarnet med polymermaterialet. Det er ikke desto mindre allikevel viktig å utsette forgarnet for en kjemmende virkning i nærvær av pulveret, slik at filamentene i forgarnet adskilles slik at pulveret kan trenge inn mellom fibrene og utøve en slipevirkning. Hvis det ikke anvendes noen-kjemming, vil bare lite polymermateriale fanges opp. Som allerede nevnt, er det ofte ønskelig å iblande en liten mengde av et pulver med en partikkelstørrelse som ligger godt utenfor området for størstedelen av det termoplastiske materialet som behandles, da dette undertiden kan forbedre slipevirkningen av materialet. De termoplastiske materialpartikler vil likeledes kunne utøve en bedre slipevirkning hvis de er hakkede og uregel-messige istedenfor å være jevnt runde. Betydningen av slipevirkningen av pulveret sees når forgarnet, for sammenlignings skyld, føres gjennom en termoplastisk smelte, emulsjon eller oppløsning. I slike tilfelle, selv om forgarnet utsettes for kjemming, vil forgarnet bare få en en omhylning av termoplastisk materiale og det opptrer bare liten adskillelse av filamentene og gjennomtrengning av plastmaterialet mellom filamentene. Dispergeringen av polymermaterialet i forgarnet ved anvendelse av slike fremgangsmåter er således dårlig, og det behandlede forgarn er lite egnet som utgangsmateriale for etter-følgende behandlinger for fremstilling av armerte produkter. Hvis det er ønskelig å skjære opp forgarnet etter impregneringen med det termoplastiske materialet til kornformede partikler, blir dette vanskeligere hvis strengene av forgarnet ikke er adskilt fra hverandre ved hjelp av det termoplastiske materialet.' For å eliminere slike vanskeligheter med ufullstendig impregnert forgarn, som fåes ved å føre forgarnet gjennom et smeltet termoplastisk materiale eller en emulsjon eller opp-løsning, må forgarnet i almindelighet oppvarmes på ny. Hvis det anvendes emulsjoner eller oppløsninger, vil det videre være nødvendig å utdrive oppløsningsmiddelet eller bæremiddelet før den etterfølgende behandling.

Det pulverformede materialet kan, hvis det ønskes, fluidiserés ved innføring av en gass-strøm i polymersjiktet. Dette har den fordel at det kreves mindre kraft for å trekke forgarnet gjennom polymermaterialet og separeringsanordningene ved en viss fremmatningshastighet enn det trenges for å trekke et forgarn gjennom et ikke-fluidisert sjikt med samme hastighet. Denne virkning blir mer fremherskende desto høyere fremmatningshastigheten er, og desto større diameteren av forgarnet som behandles er. En hvilken som helst egnet gass kan anvendes for fluidisering av polymersjiktet. Egnede gasser omfatter f.eks. luft, nitrogen, karbondioksyd eller inerte gasser, som f.eks. helium eller argon.

Hvis det ønskes, kan fiberbuntene i forgarnet fra begynnelsen av spres ut ved å utsette dem. for en gass-stråle før de passerer inn i pulversjiktet hvor de skilles ytterligere fra hverandre.

Forgarnet spres ut idet det passerer gjennom det pulverformede termoplastmaterialet, slik at pulveret trenger mellom fibrene i forgarnet. Det vil forstås at to eller flere forgarn kan føres gjennom pulversjiktet samtidig. Forgarnene kan f.eks. befinne seg ved siden av hverandre eller den ene oppå den annen. Forgarnet kan trekkes gjennom pulversjiktet med en hvilken som helst egnet hastighet, men det er funnet at hastigheter på mellom 30 cm/min. og 1500 cm/min. er særlig fordelaktig. Etter passering gjennom sjiktet, oppvarmes det impregnerte forgarn til en temperatur over, og noen ganger godt over, smeltepunktet for det termoplastiske materialet, slik at poly-

meren flyter ut over og danner en grunnmasse som fibrene i for-

garnet er innlagret i. Hensiktsmessig oppvarmes forgarnet ved å føres gjennom et oppvarmet rør som er forsynt med en dyse ved den ende hvor forgarnet mates ut. Det maksimale polymerinnhold (og derav følgende minimale glassinnhold) av det utmatede impregnerte forgarn kan reguleres bl.a. ved innstilling av størrelsen av dyseåpningen, slik at den passer til vekten pr. lengdeenhet av forgarnet som skal anvendes. Ved en slik inn-

stilling kan det oppnås et vidt område med hensyn til glassinn-

hold for samme eller forskjellige forgarn. Det er noen ganger fordelaktig å vannkjøle dysen for å oppnå en bedre overflate-

finish på det impregnerte forgarn. Røret som anvendes, kan ha en hvilken som helst egnet lengde, men det er funnet at et rør med en lengde på mellom 90 cm og 370 cm er særlig fordelaktig i bruk. Alternativt kan forgarnet passeres gjennom et krysshode i en ekstruder som oppvarmes til den nødvendige temperatur, som på sin side er avhengig av arten av det termoplastiske materialet. Hvis det ønskes, kan en ytterligere påføring av termoplastisk materiale på utsiden av forgarnet oppnås, idet det passerer gjennom krysshodet.

Hvis det er ønskelig, kan badet (dvs. karet som inneholder sjiktet med pulverformet termoplastisk materiale) og røret eller ekstruderen være innesluttet i et kammer inneholdende en inert gass for å hindre oksydering.

Det impregnerte forgarn som fåes ved fremgangsmåten

ifølge foreliggende oppfinnelse, kan kuttes opp og anvendes som korn eller småstykker ved konvensjonell sprøytestøpning, og det har vist seg at fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er særlig

fordelaktig for fremstilling av et slikt kornformet press-materiale. Det impregnerte forgarn kan hensiktsmessig kuttes opp ved værelsestemperåtur, og det foretrekkes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen at det varme impregnerte forgarn av-kjøles, f.eks. ved å føre det gjennom et kjølebad, f.eks. et vannbad før det kuttes opp. Alternativt kan det impregnerte forgarn føres gjennom en oppvarmet profilert dyse for å frem-bringe et fiberarmert termoplastprofil.

Tilstedeværelsen eller fraværet av en statisk

ladning på apparatet som brukes eller det termoplastiske pulver har vist seg ikke å ha noen vesentlig innvirkning på mengden av polymermaterialet som fanges opp av forgarnet eller på ut-strekningen av impregneringen.

Som allerede nevnt, må det termoplastiske materialet som anvendes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, være pulverformet. Det er hensiktsmessig at det er tørt, frittstrømmende pulver, fordi det er funnet at desto høyere pulverets fuktighets-innhold er, jo dårligere strømmer det, og jo mindre polymer fanges opp når forgarnet føres gjennom pulversjiktet. Tilstede-værelsen av en liten mengde partikler med vesentlig mindre partikkelstørrelse enn den gjennomsnittlige partikkelstørrelse av hovedmengden av det termoplastiske pulver, vil likeledes bedre pulverets evne til å strømme.

Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse har den ekstra fordel at maskinene eller apparatene som anvendes for fremstilling av de impregnerte forgarn, er billige og enkle. Videre er apparatet ikke utsatt for slitasje, som normalt opp-står ved blanding av polymerer og glassfibre, f.eks. i en skrue-ekstruder.

For at oppfinnelsen lettere skal forståes, skal den

i det følgende beskrives nærmere i forbindelse med de skjematiske tegninger, hvor

Fig. 1 skjematisk illustrerer en utførelsesform for fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen Fig. 2 til 5 er reproduksjoner av tegninger av tverrsnitt gjennom korn fremstillet ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Fig. 6 er en tilsvarende reproduksjon av en tegning av et tverrsnitt gjennom et korn som ikke er fremstillet ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Ifølge fig. 1 føres et kontinuerlig glassforgarn 1 gjennom et metallkar 2, som inneholder pulverformet termoplastisk materiale 3. Fem gjengede stenger 4 med en diameter på 6,3 mm strekker seg i tverr-retningen av karet 2, og hver stang er forsynt med standard Withworth gjenger omfattende 20 gjenger pr. 2,54 cm i stangens hele lengde. Som det fremgår av tegningen, er glassforgarnet tredd gjennom stengene, som er anordnet over det pulverformede termoplastmaterialet, slik at forgarnet adskilles i filamentstrenger ved hjelp av gjengene,

og forgarnet ompregneres med pulveret. Det impregnerte forgarn passeres gjennom et rør 5, som er omgitt av en varmekappe 6, hvor det pulverformede termoplastiske materiale oppvarmes til en temperatur over sitt smeltepunkt, slik at det flyter utover og danner en masse som omgir strengene i forgarnet. Sluttelig forlater forgarnet røret gjennom den oppvarmede dyse 7.

Ifølge en annen utførelsesform for oppfinnelsen er apparatet som er vist på fig. 1, modifisert ved at en kilde for nitrogen er forbundet med bunnen i karet 2 slik at forgarnet føres gjennom et fluidisert polymersjikt 3.

Oppfinnelsen er illustrert gjennom de følgende eksempler, ifølge hvilke impregnerte forgarn ble fremstillet under anvendelse av et apparat av den type som er illustrert på fig. 1, dog slik at apparatet ifølge de fleste eksempler i noen grad var modifisert. Ifølge disse eksempler bestod forgarnet av kontinuerlige glassfilamenter samlet til strenger, slik at et forgarn bestod av flere strenger.

Eksempel 1 til 5 er bestemt til å illustrere for-delen ved å føre forgarnet gjennom et sjikt av pulverformet polymer sammenlignet med et bad av smeltet polymer. De oppnådde resultater ifølge disse eksempler er samlet i tabell 1.

Eksempel 1

Et glassforgarn bestående av 21 strenger med 408 filamenter i hver streng, hvilke filamenter var overtrukket med en silan-finish og et polyvinylacetatlim ble trukket ved

hjelp av en avtrékkingsmekanisme gjennom et apparat av den type som vises på fig. 1, men med noen mindre modifikasjoner som skal beskrives nedenfor. Karet som inneholdt vanlig i handelen tilgjengelig pulverformet upigmentert polypropylenhomopolymer med et veiet gjennomsnitt av partikkelstørrelsen på tilnærmet 250

mikron og inneholdt et koblingsmiddel. Forgarnet ble separert i filamentbunter med varierende størrelse ved å føres rundt syv metallstenger med en diameter på 6,3 mm og hver utført med standard Whitworth gjenger med 20 gjenger pr. 2,54 cm. Det oppvarmede rør hadde en innvendig diameter på omkring 16 mm og en lengde på 90 cm og ble oppvarmet til 350°C ved innløpsenden og til 300°C ved dyseenden. Dysen hadde en innvendig diameter på 3,8 mm. Etter utmatning fra dysen ble det impregnerte forgarn kjølt ved å føres gjennom et vannbad.

Ved anvendelse av en fremtrekningshastighet på 150 cm pr. minutt tok forgarnet med seg polymer idet det passerte gjennom karet, og ble konsolidert idet dét passerte gjennom røret og dysen, slik at buntene av glassfibre ble vel innlagret i smeltet polymer. Etter kjøling ble forgarnet kuttet opp for fremstilling av korn sominneholdt 25 vektprosent glassfibre, noe som ble funnet å være særlig egnet for sprøytestøpning.

Fordelingsgraden av polymeret i glassforgarnet ble bestemt ved følgende teknikk. Tilfeldige korn ble utvalgt, og det ble skåret snitt gjennom disse med en gjennomsnittlig tykkelse på en millimeter under anvendelse av et skarpt barber-blad. Prøvene ble iaktatt under et mikroskop med en forstørrelse på 56. Fordelingen av polymeret ble bedømt ved opptelling, av antallet adskilte glassbunter i tverrsnittet fra hvert korn.

Det ble videre utført tegninger av tverrsnittene, og en typisk slik tegning er reprodusert på fig. 2.

De fremstillede korn ble likeledes brukt for sprøyte-støpning av skiveformede støpestykker. Den anvendte maskin var en sprøytestøpemaskin med en enkelt skrue og en sylinder med en kapasitet på 227 g. Under innsprøytningen ble sylinderen holdt på en temperatur som over sylinderens lengde steg fra 220°C til 250°C (like før utløpsdysen), mens dysen ble holdt ved en temperatur på 230°C. Effektiviteten av kornene for sprøyte-støpning ble bedømt ved å måle den minimale returtid for skruen som var nødvendig for fremstilling av støpestykker med et godt og jevnt utseende og uten ufordelte glassklumper. Returtiden for skruen er den tid som det tar under matning av materialet i trakten for skruestempelet å beveges tilbake fra dysen en tilstrekkelig avstand for at sylinderen bak dysen skal oppta en fylling av materialet som skal sprøytestøpes. Denne tid kan varieres ved innstilling av returtrykket på skruen. Desto lenger denne returtid for skruen er, desto større er den mekaniske skjær-påkjenning som materialet som behandles utsettes for. Korn med dårlig fordeling av glasset, krever en lenger returtid for skruen for fremstilling av, ensartede støpestykker.enn korn med en god glassfordeling. Det er ønskelig å arbeide med en kort returtid for skruen av to grunner. For det første vil den tid det tar for fremstilling av støpestykket bli desto mindre, jo kortere returtiden for skruen er. For det annet desto lenger returtiden for skruen,er, desto ^større vil skjærpåkjenningen og dermed av-slipningen av fibrene være. Desto lenger den gjennomsnittlige lengde av filamentene er, desto bedre vil den støpte gjenstands mekaniske egenskaper, som f.eks. strekkstyrke være, og det er derfor åpenbart en fordel at returtiden for skruen er så kort som mulig.

Eksempel 2

Eksperimentet som beskrevet i eksempel 1 ble gjentatt

med den endring av fremmatningshastigheten for forgarnet ble redusert til 61 cm/min. Fordelingen av polymeret og effektiviteten av kornene for sprøytestøpning ble vurdert og undersøkt på samme måte som i eksempel 1. En tegning av et typisk tverrsnitt av et korn er vist på fig. 3.

Eksempel 3

Eksperimentet som beskrevet i eksempel 1 ble gjentatt

med den endring at sjiktet av polypropylen-pulver ble fluidisert med en strøm av nitrogen som ble ført inn ved bunnen av karet som beskrevet foran, og antallet stenger ble redusert til fem. Dispergeringen av polymeret og effektiviteten av kornene for sprøytestøpning ble bedømt og undersøkt på samme måte som i eksempel 1 og 2. En tegning av et typisk tverrsnitt av et korn er gjengitt på fig. 4.

Eksempel 4

Eksperimentet som beskrevet i eksempel 3 ble gjentatt

med den endring at antallet stenger ble redusert til tre. Fordelingen av polymeret og effektiviteten av kornene for sprøyte-støpning ble vurdert og undersøkt som beskrevet i eksempel 1 til 3. En tegning av et typisk tverrsnitt av et slikt korn er reprodusert på fiq. 5.

Eksempel 5

Eksemplet som beskrevet i eksempel 1 ble gjentatt med den endring at sjiktet av pulverformet polypropylen ble erstattet med et bad av smeltet polypropylen som ble holdt ved

250°C. Dispergeringen av polymeret i kornene og effektiviteten av kornene for sprøytestøpning ble vurdert og undersøkt som beskrevet i eksempel 1 til 4. En tegning av et'typisk tverrsnitt av et slikt korn er gjengitt på fig. 6.

De data som ble funnet ved forsøkene som beskrevet i de foranstående eksempler 1 til 5 er samlet i nedenstående tabell 1.

Av resultatene vist i tabell 1 er det klart at fordelingen eller dispergeringen av polymeret i kornene i tilfelle av at det ble anvendt pulverformet polymer i karet, fluidisert eller ikke-fluidisert, er langt bedre enn polymerfordelingen i kornene som ble dannet når karet inneholdt en smeltet polymer.

Dette resultat fremgår også av tegningene på fig. 2 til 5. Tverrsnittene av kornene fremstillet av et pulverformet polymer inneholdt mange adskilte glassbunter, mens tverrsnittet gjennom et korn fremstillet ved å trekke et forgarn gjennom et smeltet polymer, antyder at kornet i realiteten bare består av en omhylling av polymer. omkring et sammenhengende og ikke fordelt

glassforgarn.

De fordelaktige egenskaper av kornene fremstillet ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, ble ytterligere bekreftet ved sammenligning av returtiden for skruen under sprøytestøpning av kornene fremstillet som beskrevet i eksempel 1 til 5. Det vil sees at kornene fremstillet ved bruk av smeltet polymer nødvendiggjør en returtid for skruen som er mer enn den dobbelte av den som trenges ved sprøytestøpning av korn fremstillet ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse.

Eksperimentene som er beskrevet i de følgende eksempler 6 til 9 skal tjene til å illustrere virkningen av frem-ma tningshastigheten og antallet anvendte stenger på mengden av. polymer som iblandes i forgarnet, idet dette passerer gjennom sjiktet av pulverformet polymer.

Eksempel 6

Materialene og fremgangsmåten som anvendt i eksempel

1 ble gjentatt med unntagelse av at fremmatningshastigheten for forgarnet var 90 cm/min. og antallet stenger ble variert og utgjorde henholdsvis 3, 5, 7, 9 og 11. Ved hvert eksperiment ble en lengde på 0,91 meter av det impregnerte forgarn, som

hadde passert gjennom polymersjiktet, skåret av og veiet etter at systemet var stabilisert og i likevekt. Dette ble gjentatt fire ganger for hvert stangsystem. Mengden av polymer iblandet pr. gram forgarn ble på denne måte bestemt for hvert stangsystem.

Eksempel 7

Materialene og fremgangsmåten som anvendt i eksempel 6 ble gjentatt med unntagelse av at fremmatningshastigheten for alle eksperimenter var 300 cm/min. De oppnådde produkter ble vurdert på samme måte som i eksempel 6.

Eksempel 8

Det ble anvendt samme materialer og fremgangsmåte og likeledes vurderingsprosess som i eksempel 6 med den unntagelse at polymersjiktet ble fluidisert slik som foran beskrevet.

Eksempel 9

>

Det ble anvendt samme materialer, fremgangsmåte og vurderingsprosess som i eksempel 7 med unntagelse av at polymer-

sjiktet ble fluidisert, slik som foran beskrevet.

De data som ble funnet ved hjelp av eksperimentene som beskrevet i eksempel 6 til 9, er gjengitt i nedenstående tabell 2.

Av resultatene vist i tabell 2 fremgår det klart at

et økende antall stenger øker mengden av polymer som iblandes i forgarnet. Det fremgår videre at økning av fremmatningshastigheten ikke har noen vesentlig innvirkning på mengden av polymer som iblandes i forgarnet med unntagelse av at det anvendes et

fluidisert sjikt polymer og et lite antall stenger, i hvilket tilfelle en økning av fremmatningshastigheten reduserer mengden iblandet polymer.

De nedenstående eksempler 10 og 11 tjener til å illustrere virkningen av fuktighet på mengden av polymer som iblandes i et glassforgarn når det føres gjennom et polymersjikt.

Eksempel 10

En slurry av polypropylenpulveret ifølge eksempel 1

og vann ble fremstillet med et faststoffinnhold på 56,5 vektprosent. Blandingen ble helt i et propylenkar forsynt med 9 stenger. Et glassforgarn av den type som anvendt i eksempel 1

ble trukket gjennom karet med en hastighet på 90 cm/min.

Etter at systemet var kommet i likevekt, ble mengden

av polymer iblandet pr. gram forgarn beregnet som beskrevet i eksempel 6 til 9. Dette ble funnet å være 1,1 gram polymer pr. forgarn, dvs. det impregnerte forgarn inneholdt 43% glass. Undersøkelse av det impregnerte forgarn viste at det faktisk

ikke var noen inntrengning av polymeret i forgarnet, og at opp-tagningen av polymer skyldtes at det våte polymer klebet fast tiloverflaten av forgarnet. Det er således klart at en stor mengde fuktighet i polymerpulveret i vesentlig grad begrenser pulverets evne til impregnering av glassforgarn.

Eksempel 11

Polypropylenpulver som anvendt i eksempel 1 ble blandet ved omveltning med 2 vektprosent vann og det resulterende materiale ble anvendt i et fluidisert sjikt på samme måte som beskrevet i eksempel 3, idet karet inneholdt 13 stenger og ikke 5 som i eksempel 3. Det ble funnet at ved starten av eksperimentet ville materialet ikke flyte, og det ble ikke iaktatt noen inntrengning av polymer i forgarnet, slik at glassinnholdet var høyt. Etterhvert som eksperimentet fortsatte, og polymeret tørket ut

ble vekten av polymer som ble opptatt av forgarnet øket inntil det etter omkring 45 minutter, ved hvilket tidspunkt pulveret strømmet normalt, ble oppnådd en vanlig høy inntrengning og opp-tagning av polymeret. Resultatene som ble oppnådd ved dette ekseperiment, er gjengitt i nedenstående tabell 3.

Av dette eksperiment fremgår det klart at det er meget ønskelig at polymeren ikke skal inneholde så meget fuktighet at denne vil hindre polymerpulveret i å strømme fritt.

Nedenstående eksempel 12 er bestemt til å vise at den utmerkede inntrengning og fordeling av polymermaterialet som oppnås ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, ikke skyldes virkningen av elektrostatisk ladning som forekommer i systemet, og faktisk er uavhengig av enhver slik virkning.

Eksempel 12

Mzterialene, prosessen og fremgangsmåten for vurderingen ble anvendt som i eksempel 6 med unntagelse av at det ved en serie eksperimenter ble anvendt et jordet metallkar med metallstenger, og ved en annen serie eksperimenter ble det anvendt et kar av polypropylen med elektrisk ladede metallstenger. Resultatene av eksperimentene er angitt i nedenstående tabell 4.

Det er således klart at den elektrostatiske ladning av apparatet ikke er noen relevant faktor ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Nedenstående eksempel 13 tjener til å illustrere at selv om et fluidisert sjikt ikke medfører fordeler sammenlignet med et ikke-fluidisert sjikt, forsåvidt angår mengden eller kvaliteten av dispergeringen av polymeret, har det allikevel den ulempe at det kreves mindre kraft for å trekke forgarnet gjennom et fluidisert sjikt under ellers identiske betingelser.

Eksempel 13

Et glassforgarn av den type som ble anvendt i eksempel 1 ble trukket gjennom et sjikt bestående av ikke-fluidisert polypropylenkorn av den type som anvendt i eksempel 1. Det anvendte kar var forsynt med 11 stenger av den type som beskrevet i eksempel 1. Det ble anvendt to fremmatningshastigheter: 90 sm/min. og 340 cm/min. og trekk-kraften som var nødvendig for hver hastighet ble målt. Eksperimentet ble gjentatt med et fluidisert polymersjikt. Et kontrolleksperiment uten polymer i karet ble likeledes utført.

De ovenfor beskrevne eksperimenter ble gjentatt med den endring at det ble anvendt et glassforgarn med 42 strenger hver omfattende 408 filamenter istedenfor istedenfor forgarn med 21 strenger.

Resultatene fra disse eksperimentene er angitt nedenfor i tabell 5.

Det fremgår av tabell 5 at det kreves mindre kreft

for å trekke et forgarn gjennom et fluidisert sjikt enn gjennom et ikke-fluidisert sjikt, selv om denne fordel blir mer fremtredende ved høyere hastighet og større diameter av forgarnet.

De nedenstående eksempler 14 og 16 tjener til å vise

at fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan anvendes for andre termoplastiske stoffer enn polypropylen. Eksempel 16 illustrerer dessuten at det kan anvendes forgarn av annet materiale enn glass.

Eksempel 14

Det ble anvendt samme materialer og fremgangsmåte som

i eksempel 1 4med den unntagelse at polypropylenpulveret ble erstattet med en i handelen tilgjengelig type nylon som var malt ned til et veiet gjennomsnitt av partikkelstørrelsen på 250 mikron, og det oppvarmede rør ble holdt på 275 - 280°C i hele sin lengde. Det fremstillede korn inneholdt 27 vektprosent glass og ble funnet å være meget egnet for innsprøytningsstøpning og ekstrudering. Fordelingen av polymeret i glassforgarnet ble funnet å være utmerket.

Eksempel 15.

Det ble anvendt samme materialer og fremgangsmåte som

i eksempel 1 med den unntagelse at polypropylenpulveret ble erstattet med en i handelen forekommende type av kornformet poly(vinyl klorid) homopolymer med en Fikentscher K-verdi på 60 og en gjennomsnittlig partikkelstørrelse på 150 mikron og

iblandet en thio-tih stabilisator. Det oppvarmede rør ble holdt på 180°C i hele sin lengde. De fremstillede korn inneholdt 17 vektprosent glass og ble funnet å være meget godt egnet for

sprøytestøpning og ekstrudering. Fordelingen av polymeret i glassforgarnet ble funnet å være utmerket.

Eksempel 16

Samme fremgangsmåte som beskrevet i forbindelse med eksempel 1 ble anvendt. Glassforgarnet ble imidlertid erstattet med et kontinuerlig tau av karbonfilament fremstillet av 10.000 individuelle filamenter, hver med en diameter på 7-8 mikron. Videre inneholdt karet ikke polypropylen, men en i handelen tilgjengelig type pblysulfon som var malt ned til et pulver med en veiet gjennomsnittsstørrelse på 250 mikron. Det oppvarmede rør ble holdt på 350°C i hele sin lengde.

De fremstillede korn inneholdt 21 vektprosent karbon-filamenter og ble funnet å være meget egnet for sprøytestøpning og ekstrudering. Fordelingen av polysulfonet i karbonfibertauet ble funnet å være utmerket.

Eksempel 17

Det ble anvendt samme materiale og fremgangsmåte som i eksempel 1 med unntagelse av at polypropylenpulveret først ble en tid blande/t med et rødbrunt pigment (ferrioksyd) før plasering i karet. Pigmentet ble funnet å være utmerket dispergert i de fremstillede korn og viste at fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen ikke i noen nevneverdig grad skiller ut et pigment som er iblandet i et termoplastisk pulver.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte for kontinuerlig fremstilling av fiberarmert termoplastmateriale, hvor en fiberlunte e.l. føres gjennom et lag av pulverformet termoplastisk materiale og deretter oppvarmes til en temperatur over termoplastmaterialets smeltepunkt, for impregnering av fiberlunter med plastmateriale, med påfølgende nedkjø-ling og f. eks. oppklLpping til granulat, karakterisert ved at fiberlunten når den føres gjennom laget av pulverformet termoplastmaterialejmekanisk deles opp i strenger eller bunter som hver består av flere fibre eller filamenter, idet pulveret ut-øver kilevirkning mellom strengene eller buntene.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det pulverformede termoplastmateriale fluidiseres under fiberluntens passering gjennom materialet.

3. Apparat til utførelse av fremgangsmåten ifølge krav 1 eller 2, omfattende en beholder e.l. for pulverformet termoplastmateriale og innretninger til å føre en fiberlunte gjennom beholde-ren og til å dele fiberlunten i filamentstrenger eller bunter i nærvær av nevnte pulverformede materiale, karakterisert ved at i det minste en kam eller en gjenget stang er anordnet i det pulverformede materiale (3) som fiberlunten (1) skal passere.

4. Apparat ifølge krav 3,karakterisert ved at flere stenger (4) er anordnet etter hverandre i det pulverformede materiale for trekking av fiberbunten over og under etterfølgende stenger.