NO140754B - Fremgangsmaate for fremstilling av formede artikler av plast armert med en bundet fiberbane og mikrosfaerer - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte for fremstilling av formede artikler av plast armert med en bundet fiberbane og mikrosfærer.

Description

Det er kjent å forsterke plast, såsom umettede polyestre og epoksyharpikser ved å inkludere i slike harpikser en fiberbane såsom en bundet eller ubundet glassfibermatte, en glasstekstil,

en bundet fiberfloss eller tekstil basert på liniære polymerer, såsom polyestre, polyamider, polyolefiner og lignenJe. I slike prosesser impregneres forst fiberbanen med den ennå flytende og uherdete polymer, som inneholder et herdemiddel eller et fornetningsmiddel, hvoretter fiberbanen bringes til den onskede form og får herde.

I den hensikt å spare vekt for en gitt materialtykkelse har

det tidligere vært forsokt å gi polymeren en skumstruktur ved å inkludere ekspanderte mikrosfærer deri.

Slike mikrosfærer er kommersielt tilgjengelige både i ekspan-

dert form og i ikke-ekspandert form. Mikrosfærene kan bestå av polymerer av vinylidenklorid eller kopolymerer derav, f.eks.

med akrylonitril og om onsket andre monomerer, og hvor mikrosfærene inneholder en viss mengde blåsemiddel, såsom isobutan,

i kjernen. I ikke-ekspandert tilstand har mikrosfærene én diameter eksempelvis i området 4-20 p. m og en spesifikk vekt i området 0,65 - 0,75 g/cm^. Ved romtemperatur er disse sfærer me-

get stabile, men når de oppvarmes til polymerens eller kopoly-ir.erens mykningstemperatur ekspanderes disse av det innelukkede blåsematerial til et volum som er mange ganger storre enn det opprinnelige volum. I de kommersielt tilgjengelige materialer er denne ekspanderingstemperatur vanligvis i området 90 - 120 C. Når de oppvarmes til en ennå hoyere temperatur er det en fare

for at sfærene sprekker som folge av det indre trykk, hvorefter den blote polymer faller samme, hvilket ikke er onskelig. De

ekspanderte sfærer har en diameter eksempelvis i området ,10-100 / an og en volumvekt eksempelvis i området 0,01-0,02 g/cm3.

Hvis man forsoker å blande slike mikrosfærer i ekspandert tilstand med en flytende umettet polyester har det vist seg å være meget vanskelig å oppnå en homogen blanding som folge av store forskjeller i tilsynelatende spesifikk vekt mellom polyesteren og de ekspanderte sfærer, ytterligere kan sfærene avgi stov og er meget brysomme ved inhalering.

På den annen side er det overhode ikke mulig å blande ikke-ekspanderte sfærer med den flytende polymer, fordi sfærene kun kan ekspanderes ved oppvarmning, hvilket som regel ikke er tillatelig idet fornetning av polymeren vil påbegynne.

Det er derfor et bestemt behov for midler for å innarbeide ekspanderte mikrosfærer på en lett og velkontrollerbar måte i den flytende polymer.

Nå tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte

for fremstilling av formede artikler, som omfatter å impregnere en bundet fiberbane med en flytende blanding av en harpiks og et herdemiddel for denne, forme blandingen til den onskede form og herde harpiksen, og hvor prosessen er særpreget ved at det anvendes en bunden fiberbane som inneholder 10-60 volum%, regnet på volumet av den bundne fiberbane, ekspanderte mikrosfærer.

Disse mikrosfærer kan fremstilles ved en hvilken som helst av

de konvensjonelle måter og fra alle materialer som anvendes for dette formål. Mest egnet er mikrosfærer som i ekspandert tilstand har en diameter på lO-lOO/ im. ■ Materialet fra hvil-

ket mikrosfærene fremstilles må naturligvis være resistente over-for den ikke-herdete harpiks. Meget velegnet er sfærer av en kopolymer av vinylidenklorid og akrylonitril.

En bundet fiberbane som inneholder mikrosfærer er beskrevet i U.S. patent nr. 3.676.283, hvor det er foreslått å fremstille

en ikke-vevet tekstil inneholdende slike sfærer. For å oppnå

dette formål i henhold til patentet legges forst en bane av

stablefibre hvoretter banen besproytes med eh opplosning av

et konvensjonelt, herdende bindemiddel for ikke-vevede tekstiler , og hvor mikrosfærer i ikke-ekspandert tilstand er disper-gert i bindemiddelopplosningen. Etter at banen av fibre, såsom rayon-fibre, er fuktet på denne.måte, fores banen gjennom en ovn og torkes og deretter oppvarmes ved en temperatur som på;

den ene side er tilstrekkelig hoy til å herde bindemidlet og på den annen side til å forårsake at mikrosfærene ekspanderery og hvor temperaturen ikke kan være så hoy at sfærene sprekker som folge av det indre trykk. En temperatur på 88-120°C er velegnet ifolge det nevnte patentskrift.

Ifolge patentet foreslås at denne fremgangsmåte anvendes for

å fremstille en meget voluminos, ikke-vevet tekstil med hoy vannabsorpsjon, slik at produktet eksempelvis kan anvendes som isolasjonsmateriale, torke- og vaskekluter. Ytterligere er det i patentet angitt at tilstedeværelsen av disse sfærer reduserer den ikke-vevede tekstils transparens og luftpermea-bilitet.

Ikke-vevede tekstiler inneholdende slike mikrosfærer

er meget anvendbare for anvendelse i henhold til oppfinnelsen.

I stedet for rayon-fibre kan det også anvendes andre fibre,

såsom g.lassfibre, polyesterfibre, nylonfibre etc, og i stedet for den ikke-vevede tekstil er det også mulig å anvende en tekstil hvori mikrosfærene er innarbeidet på en tilsvarende måte.

Det er naturligvis også mulig på forhånd' å innarbeide mikrosfærene separat i fiberbanen i form av en vanndispersjon,eller mikrosfærene kan på forhånd eller etter impregnering forde-

les i bane i den onskede mengde. I begge tilfeller vil de hefte til fibrene under fornetningen av bindemidlet.

Under ekspansjonen av sfærene under torke og fornetning av bindemidlet må det tas hensyn til at sfærenes temperatur i banen ikke stiger til en verdi ved hvilken en vesentlig del av mikrosfærene sprekker, hvilket vil fore til at det sammenfalte veggmateriale utgjor kun et lite volum, slik at den onskede hensikt ikke oppnås, nemlig den å redusere den nodvendige mengde av impregneringsharpiksen. I de kommersielt tilgjengelige sfærer er denne maksimumstemperatur vanligvis ca. 120°C, og bindemidlet bor derfor velges slik at det er tilstrekkelig for-nettet ved eller under denne temperatur. Dette er tilfellet for konvensjonelle bindemidler.

Mengden av mikrosfærer kan naturligvis variere sterkt. Imidlertid velges mengden foretrinnsvis slik at etter ekspansjon vil volumet ikke utgjore mere enn 50 volum% av volumet av den ekspanderte fiberbane. Hvis sfærene utgjor mere enn 60 volum% av den ekspanderte fiberbane vil vanligvis styrken av det ferdige produkt avta. Under ekspansjonen av sfærene vil også det tilsynelatende volum av fiberbanen tilta. En mengde på 10-60 volum% og fortrinnsvis 30-50 volum%, uegnet på volumet av den ekspanderte fiberbane synes å være meget passende. For enhver gitt type av mikrosfærer kan det lett beregnes hvilket volum ikke-ekspanderte sfærer som må tilsettes.

Fiberbanens natur kan variere meget sterkt. F.eks. kan det anvendes glasstekstiler, glassfibermatter, fiberfloss basert på alle typer naturlige eller syntetiske fibre, nålede filt eller tekstiler basert på naturlige eller syntetiske fibre.

Som et bindemiddel kan alle vanlige bindemidler anvendes, som kan fornettes eller herdes ved en temperatur som er forenelig ned ekspanderingen av mikrosfærene.

Et eksempel på et egnet bindemiddel er en polyakrylonitril-lateks. . En slik bindemiddellateks inneholder partikler med en diameter eksempelvis på 2 / lm. Fiberbanene anvendt ifolge foreliggende oppfinnelse og som inneholder ekspanderte mikrosfærer kan anvendes som forsterkning for fornetbare polymerer på akkurat den samme måten som fiberbanene som anvendes for dette formål.

Imidlertid er de formede artikler fordelaktige i sammenligning med de som er blitt fremstilt med konvensjonelle fiberbaner ved at de på den ene side er lettere og billigere og på den annen side har storre stotstyrke enn den andre,og ved fremstil-lingen av disse artikler er det ikke nodvendig med noen ytterligere behandling sammenlignet med de kjente prosesser.

EKSEMPEL

Det anvendes en fremdeles ikke-bundet fiberbane med en flate-vekt pa 60 g/m bestående av polyesterfibre med en finhet pa 1,5 dtex. Denne bane impregneres med en lateks av polyakrylonitril i hvilken lateks ikke-ekspanderte mikrosfærer er dis-pergert.

Denne lateks inneholder 20 vekts% faststoff, nemlig 14 vekts% polyakrylonitril og 6 vekts% mikrosfærer. Lateksen innarbeides i fiberbanen i en slik mengde at denne inneholder 18 g/m<2 >polyakrylonitril og 42 g/m■p" mikrosfærer. Deretter torkes den impregnerte floss og oppvarmes til en maksirnaltemperatur på 118°C. Under torkingen fordamper vann, og polyakrylonitril fornettes og mikrosfærene ekspanderes.

Den erholdte fiberfloss er meget velegnet for behandling med umettet polyester ved å impregnere flossen med et eksempelvis 9 ganger dens vekt med |Dolyester inneholdende fornetningsmiddel, og deretter forme den impregnerte floss til den onskede form, i foreliggende tilfelle til et flatt ark og deretter herde polyesteren ved romtemperatur.

Det erholdte ark inneholdt de forskjellige bestanddeler i de folgende mengder:

Således sammenlignet med et ikke-ekspandert ark av polyester har den nodvendige mengde umettet polyester blitt redusert til litt under halvparten, og ytterligere er flatevekten redusert til mindre enn halvparten ved en ellers lik arktykkelse.

Om onsket kan arket sluttbearbeides ved å belegge dette på en eller begge sider med et tynt lag umettet polyester.

Slike ark kan fordelaktig anvendes for alle typer strukturelle formål, eksempelvis i båtkonstruksjoner.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av formede artikler av plast armert med en bundet fiberbane og mikrosfærer, hvilken fremgangsmåte omfatter å impregnere en bundet fiberbane og mikrosfærer med en væskeformet blanding av en harpiks og et herdemiddel for denne og deretter forme produktet og herde harpiksen karakterisert ved at mikrosfærene bindes til fiberbanen og ekspanderes samtidig med bindingen av fiberbanen, som i og for seg kjent, og at fiberbanen gis et innhold på 10-60 volum-% ekspanderte mikrosfærer, regnet på volumet av den bundne fiberbane.

2. Fremgangsmåte ifolge krav 1, karakterisert ved at det anvendes en bundet fiberbane som inneholder mikrosfærer erholdt fra en kopolymer av vinylidenklorid og akrylonitril.

3. Fremgangsmåte ifolge kravene 1 eller 2, karakterisert ved at det anvendes en fiberbane inneholdende mikrosfærer som i ekspandert tilstand har en diameter i området lO-lOO fm.