NO327877B1 - Fremgangsmate for kombinering av en termoherdet kompositt og en termoplast pa kantforsegling av distinkte former og produkt med distinkt form - Google Patents

Abstract

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for kantforsegling og produkter med forseglede kanter. Den vedrører distinkte former utformet av en kombinasjon av et termoherdende materiale og termoplast. Trinnene i fremgangsmåten innbefatter konsolidering av det termoherdende materialet, plassering av termoplasten og sluttherding. Kantene til distinkte former av termoherdende materiale kan ofte være skarpe og ved anvendelsen av et beskyttende lag av en termoplast kan kantene mykgjøres og også styrkes. Fremgangsmåten gir en sikker og varig kombinasjon av termoherdende materiale og termoplast for distinkte former.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte ved kombinasjon av termoherdet plast og termoplast for distinkte former med kantforsegling og produkter fremstilt med kantforsegling.

Oppfinnelsens bakgrunn

Kombinasjoner av forskjellige typer plast benyttes for å optimalisere egenskapene til produktene. Kombinasjonen av termoherdet plast og termoplast viser mange fordeler, da deres egenskaper utfyller hverandre.

I anvendelsesområder så som kontaktsport og ortopediske anvendelser, kreves det at produktene beskytter og støtter formen til kroppen. I kontaktsport så som amerikansk fotball, fotball, landhockey, ishockey, etc. vil det ofte være fysiske sammenstøt. Skader som følge av slike sammenstøt er vanlige og kan være alvorlige og i mange sportsgrener er det obligatorisk å benytte beskyttelsesutstyr så som leggputer, skulderputer, kneputer eller andre beskyttelsesinnretninger. I ortopedien kreves produkter for å støtte deler av kroppen som er f.eks. syke, skadet eller svekket på grunn av sykdom eller skader. I noen arbeidstyper er det også behov for beskyttelse av visse deler av kroppen for å forhindre skade.

For denne type anvendelsesområder kan plastmaterialer på gunstig måte bli kombinert for å gi optimale egenskaper.

Disse typer produkter skjæres ofte ut av større materialstykker og kantene kan være skarpe, uregelmessige og ha splinter, som vil være meget ubehagelig for brukeren. Kantene til beskyttelsesinnretningene har således vist seg å være en utfordring for produsenten.

Kjent teknikk

I EP 0 707 032 har kombinasjonen av en termoherdet kjerne med termoplastpartikler på utsiden gitt vesentlig øket hardhet og forbedret motstand på grunn av dannelsen av et kontinuerlig lag ved herding. Termoplasten er spesifisert

til å bestå av partikler på 2-100 um. Kompositten oppnås ved herding av de benyttede termoplastpartikler på den termoherdede harpiks.

EP 0 392 914 beskriver anordningen av tre lag i en rørformet struktur. Det ytre laget består av fibre som er innkapslet i en termoherdende matrise, det første indre lag av fibrøst komposittmateriale med termoplastisk bindemiddel og det andre indre lag av termoplastmateriale består i det vesentlige av polyamid. Således vedrører dette en spesifikk sammensetning som er beregnet for spesifikke rørformede strukturer.

GB 2006611 beskriver et produkt som er laget av et varmeherdende komposittmateriale og et termoplastisk material som påføres ved hjelp av sprøytestøping.

US 2002/0098312 beskriver et produkt av et tekstilmateriale hvor kantene er forseglet med et termoplastisk materiale.

Hensikt

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en fremgangsmåte for fremstilling av en kombinasjon av termoherdende kompositter og termoplaster for distinkte former hvor kantene er beskyttet. En annen hensikt med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe produkter med distinkte former med kantforsegling utformet av termoherdende kompositter og termoplaster.

Hensikten med oppfinnelsen kan oppnås ved de trekk som er angitt i den følgende beskrivelse av oppfinnelsen og/eller i de vedlagte patentkrav.

Beskrivelse

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for kombinasjon av en termoherdende kompositt og en termoplast for kantforsegling omfatter trinnene å konsolidere et termoherdende komposittlaminat, plassering av termoplasten i hvert fall på kantene og herding av den termoherdende kompositt og termoplasten for å oppnå en tett adhesjon av termoplast til den termoherdende kompositt.

Produktet i henhold til oppfinnelsen omfatter en kombinasjon av termoherdende kompositt og termoplast og har i det minste kanter som er forseglet av termoplasten. Således har produktet utjevnet og styrket kantene, som vil være behagelig for brukeren.

Termoherdende kompositt kan være en karbonfiber- eller araminforsterket epoksykompositt eller annen egnet termoherdende kompositt. Termoherdende kompositter er de som forandres irreversibelt under påvirkning av varme fra et smeltbart og løsbart materiale til ett som ikke er smeltbart og ikke løsbart ved dannelsen av et kovalent forbundet, termisk stabilt nettverk (betegnelse fra "Billmeyer: Textbook of Polymer Science by Wiley & Sons, 3. utgave, 1984). I motsetning vil termoplastiske polymerer mykne og flyte når varme og trykk utøves og forandringen er reversibel. Termoplastiske polymerer kan være en polyolefin, f.eks. tverrbundet polyetylen, gummi, elastomer, polystyren, akrylpolymer, polyvinylester, klorholdig polymer, polyamid og kombinasjoner av disse.

Termoplasten kan f.eks. ha form av et ark eller plate eller bli injisert i viskøs form.

Konsolidering vedrører å klargjøre delene av det termoherdende materialet på en slik måte at termoplasten kan tilsettes til en termoherdeform. F.eks. blir mer enn ett lag av komposittvev plassert på en modell og sammensatt under bruk av f.eks. trykk, varme eller additiver. Konsolidering kan helt eller delvis omfatte forherding.

Forherding vedrører en ikke avsluttet herdeprosess slik at de mekaniske egenskapene til produktet under herding fremdeles ikke er fullt utviklet. En forherdingssyklus er klart kortere enn en fullstendig herdesyklus hvor åpenbart alle kovalente tverrbindinger har funnet sted i den termoherdede grunnmasse. Forherdet og således delvis tverrbundet, er den termoherdede kompositt i sin geometriske form noe stabilisert i sammenligning med dens uherdede tilstand og kan bli tatt bort

fra forformingsverktøyet og kan håndteres og mykgjøres/omformes med liten risiko for negativt å påvirke de endelige mekaniske egenskaper. Forherding kan f.eks.

oppnås ved hjelp av infrarødvarmeinnretninger, i en autoklav eller i en herdeovn.

Plassering av termoplasten i hvert fall på kantene gjøres på én eller begge sider av den forherdede termoherdende kompositt. Den kan også plasseres mellom termoherdende laminatlag. Termoplasten kan.utstrekke seg ut ved kantene av den termoherdede plast og kan dekke den termoherdede plast helt eller delvis.

Herding av den termoherdende kompositt og termoplasten finner sted under et konsolideringstrykk og under økede temperaturer enten i et lukket, tilpasset hulromsverktøy eller ved hjelp av en vakuumposekonsolidering. For et produkt som består av forherdet epoksy/karbonfibre med termoplastkanter fremstilt av polyetylenkopolymer vil trykket typisk være 0,6 MPa og herdetemperaturen vil typisk nå et maksimum på 135°C. Optimale betingelser kan lett bli funnet av fagmannen på området.

Trimming av skallkantene kan gjøres ved hjelp av konvensjonelle metoder som f.eks. de som benyttes for kutting av termoplaster.

En distinkt form er definert ved tilstedeværelsen av kanter i relativ nærhet til produktets legeme og kan forstås som motsetning til kontinuerlige former så som rør, filmer og plater hvor kantene ikke er nær produktets legeme eller en vesentlig del av produktet.

Figurangivelse

Fig. 1 viser trinnene ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Fig. 2 viser en illustrasjon av et produkt for leggbeskyttere som fremstilt ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Detaljert beskrivelse

Trinnene i henhold til fremgangsmåten er beskrevet mer detaljert nedenfor uten at dette skal utgjøre noen begrensning av den foreliggende oppfinnelse, Trinnene ifølge oppfinnelsen er vist på fig. 1.

1. Former av termoherdende kompositter fremstilles ved hjelp av en egnet metode

f.eks. støping, eller forming. For forming kan f.eks. ved vakuumforming benyttes de følgende trinnene: en modell av formen eller gjenstanden som skal støpes fremstilles i f.eks. verktøyblokkmaterialet. Strimler av tørt materiale, f.eks. av kompositt eller tekstil plasseres på modellen av gjenstanden som har en forbindelse med vakuumutløp i arbeidsbordet. Et ark av frigivningsfilm plasseres over modellen og festes med tape tett til arbeidsbordet. Vakuumet påføres for å trekke filmen mot modellen. Et antall av prepreglag'kuttes til den ønskede form av modellen og

plasseres på toppen av modellen som nå er dekket med frigivningsfilm. Enda et ark av frigivningsfilm plasseres på toppen av områdene med prepreglaminat. Et ark av breather, f.eks. polyester-ull/fleece plasseres på toppen av modellen. En

silikonmembran med ramme plasseres over modellen og vakuum utøves for å konsolidere prepreglaminatet. 2. Termoplasten plasseres i det minste på kantene. F.eks. kan folier av polyetylenkopolymer bli plassert på begge sider av gjenstandene. Termoplastene kan plasseres bare ved kantene, eller kan strekkes ut for å dekke over et større område av de termoherdende former. 3. Herding kan f.eks. bli gjort i en vakuumposeprosess hvor foliene smelter og presses mot kompositten. Eventuelt kan kantene trimmes ved hjelp av egnede midler etter herding, f.eks. ved manuell trimming ved hjelp av kniver.

Ett eksempel på et produkt oppnådd ved foreliggende oppfinnelse er illustrert på fig. 2, hvor 1 viser den forseglede kant av produktet og 2 viser selve produktets legeme.

For ytterligere fremstilling kan flere trinn eventuelt bli tilføyd i henhold til den påtenkte bruk av produktet, f.eks. festing av putemateriale, skum og stropper for produkter for personbeskyttelsesinnretninger.

Oppfinnelsen skal videre bli beskrevet ved hjelp av følgende eksempel for fremstilling av et skall med kantforsegling.

Eksempel 1: Modifikasjon av kantene til et termoherdet skall

• Et skall ble fremstilt av karbonfiberforsterket epoksy ved vakuumforming omfattende følgende trinn. Strimler av glassvevnad ble plassert på modellene av gjenstanden med et vakuumutløp. Et ark av frigivningsfilm A6000 blå 12 mikron ikke-perforert ble plassert over modellen. Vakuum på 90 mbar ble utøvet for å trekke filmen mot modellen. Flere lag av VTM264 CFO/300 Rw 42 % ble kuttet til ønsket form for modellen og plassert på toppen av modellen. Et ark av frigivningsfilm ble plassert på toppen av modellen. Et ark av polyester-ull ble plassert på toppen av modellen. Deretter ble silikonrammen lukket og vakuum ble utøvet med 90 mbar og holdt i 2 min. • Skallet ble trimmet til en vinkel på 45° fra innsiden og flatt på utsiden ved bruk av en kniv. • To ark av tverrbundet polyetylen (Nucrel) ble kuttet til en form som følger kantene til det uherdede skall. • For herding ble komposittskallet med tildekkede kanter plassert i en autoklav ved en temperatur på 120°C i 90 min. og med et trykk på 0,3 MPa.

• Trykket ble frigitt; skallet ble tatt ut av formen og kjølt med luft.

• Kantene ble trimmet 3 mm på utsiden av komposittskallet ved bruk av en kniv.

Claims (16)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av et produkt for beskyttelse og/eller støtte av en brukers kroppsdel ved kombinasjon av en termoherdende kompositt og en termoplast for kantforsegling av distinkte former, karakterisert ved at den omfatter trinnene: - konsolidering av den termoherdende kompositt, - plassering av termoplastene i det minste ved kantene, og - koherding av den termoherdende kompositt og termoplasten for å oppnå en tett adhesjon av termoplasten til den termoherdende kompositt.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den termoherdende kompositt er en karbonfiberforsterket epoksykompositt.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den termoherdende kompositt er en aramidfiberforsterket epoksykompositt.

4. Fremgangsmåte ifølge et av de foranstående krav, karakterisert ved at termoplasten er én valgt fra polyolefin, f.eks. tverrbundet polyetylen, gummier, elastomerer, polystyrener, akrylpolymerer, polyvinylestere, klorholdige polymerer, polyamider eller kombinasjoner derav.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at termoplasten er en polyolefin eller en kombinasjon av forskjellige typer polyolefin.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at termoplasten er tverrbundet polyetylen.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at fremgangsmåten omfatter en etterfølgende trimming av kantene.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at formen er beregnet på å beskytte eller støtte en brukers kropp omfattende minst ett element og festeelementer for festing av elementet eller elementene til brukerens kropp.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1-8, karakterisert ved at konsolidering omfatter forherding av den termoherdende kompositt.

10. Produkt med distinkt form for beskyttelse og/eller støtte av en brukers kroppsdel, omfattende en kombinasjon av en termoherdende kompositt og termoplast, karakterisert ved at den omfatter kantforsegling.

11. Produkt ifølge krav 10, karakterisert ved at den termoherdende kompositt er en karbonfiberforsterket epoksykompositt.

12. Produkt ifølge krav 10, karakterisert ved at den termoherdende kompositt er en aramidfiberforsterket epoksykompositt.

13. Produkt ifølge krav 10, karakterisert ved at termoplasten er en polyolefin, f.eks. tverrbundet polyetylen, gummier, elastomerer, polystyrener, akrylpolymerer, polyvinylestere, klorholdige polymerer, polyamider eller kombinasjoner derav.

14. Produkt ifølge krav 13, karakterisert ved at termoplasten er en polyolefin eller en kombinasjon av forskjellige typer polyolefiner.

15. Produkt ifølge krav 14, karakterisert ved at termoplasten er en tverrbundet polyetylen.

16. Produkt ifølge krav 10, karakterisert ved at det er beregnet på å beskytte eller støtte en brukers legeme, omfattende minst ett element og festedeler for festing av elementet eller elementene til brukerens kropp.