NO782851L - Stivt plastark. - Google Patents

Abstract

"Stivt plastark"

Description

Foreliggende oppfinnelse gjelder termoplastiske arkmaterialer, og mer spesielt slike materialer som er basert på vinylkloridpolymerer og som inneholder fiberforsterkninger.

Termoplastiske arkmaterialer inneholdende forsterkende fibre som er jevnt fordelt gjennom det hele og som alle ligger i, eller i det vesentlige i, arkets plan er beskrevet i britiske patenter 1.068.064 og 1.199.283. Disse arkmaterialer inneholdt imidlertid bare en liten mengde fyllstoffer, talk er brukt i eksemplene, og fiberforsterkningene inneholdt minst en del asbest.

De fysikalske egenskaper ved disse arkmaterialer er utmerkede, og asbestfibrene fuktes fullstendig av og innkapsles i polymeren, slik at det ikke oppstår helsefare under normal bruk. Visse anvendelser krever imidlertid at arket skjæres, bores, sag-es eller punches, og disse etterbehandlinger kan frigi små mengder asbestfibre.

De blandinger som beskrives i de ovennevnte patenter, inneholder 30 til 70 vekt% fibre og en meget mindre mengde fyllstoff, dersom sistnevnte foreligger. Fremgangsmåten som brukes for å fremstille termoplastiske arkmaterialer med fibre liggende i arkets plan, omfatter å bygge opp arket av suksessive, meget tyn-ne (f.eks'. 0,01 mm tykke) sjikt av det termoplastiske materiale for å sikre at fibrene ligger som krevet. I de blandinger som er eksemplifisert i britiske patenter 1.068.064 og 1.199.283 kan ikke asbesten erstattes med andre mineralfibre som f.eks. glassfibre og fortsatt oppnå tilfredstillende resultater ved samme fremgangsmåte .

Vi har imidlertid nå funnet at det ved bruk av redus-erte mengder av fibre med spesielle mengder av partikkelformig fyllstoff kan fremstilles termoplastiske arkmaterialer som inneholder glassfibre som eneste fiberforsterkning.

Ifølge foreliggende oppfinnelse omfatter et stivt

ark en polymer bestanddel som er dannet av en monomer eller av monomerer der vinylklorid i det minste delvis dominerer, glassfibre og et partikkelformig fyllstoff, hvor mengden av glassfibre ligger i området 5 til 30 vekt% av materialet,' mengden av fyllstoff ligger i området 20 til 50 vekt% og mengden polymer bestanddel ligger i området 30 til 75%, idet glassfibrene og fyllstoffet er jevnt dispergert gjennom det hele, og glassfibrene alle ligger i, eller i det vesentlige i, arkets plan.

Det stive arket kan hensiktsmessig lages ifølge den fremgangsmåte som er detaljert beskrevet i britisk patent 1.068.064 hvor polymerbestanddelen, i form av en løsning i et flyktig organisk løsningsmiddel eller i form av en blanding av en løsning i et flyktig, organisk løsningsmiddel og en dispersjon, og de andre ingredienser omdannes til en i det vesentlige homogen, deig-liknen-de masse. Massen bygges kontinuerlig opp i lamineringer på en varm kalandervalsé, det ark som dannes på denne måten skjæres opp på valsen, fjernes og får avkj'øle seg. Mange slike-ark lamineres så vanligvis sammen ved påføring av varme og trykk.

På dette lamineringstrinn kan det innføres et ekstra forsterkningssjikt av et annet materiale i arket.

Polymerbestanddelen er et materiale som er stivt ved romtemperatur når det er uforsterket, og må derfor inneholde lite eller intet mykningsmidde1.

Polymerbestanddelen kan være en blanding av vinyl-kloridhomopolymer og en kopblymer av vinylklorid som er løselig i et organisk løsningsmiddel, som f.eks. vinylklorid/vinylacetat-kopolymer eller vinylklorid/vinylidenklorid-kopolymer.

Alternativt kan det om ønsket anvendes en spesielt løselig vinylklorid-homopolymer av den type som brukes i britisk patent 1.199.283, i hvi-lket tilfelle fremgangsmåten for fremstilling av arket kan modifiseres noe ved å bruke en enkelt deigliknende masse som beskrevet i sistnevnte patent..

Klorerte former av de vinylkloridpolymerer, som er nevnt i de foranstående avsnitt, kan også brukes. Klorert polyvinylklorid fremstilles ved en kloreringsreaksjon med selve polymeren (etter polymerisasjonen). Mens således den vanlige polyvinylklorid) inneholder ca. 5 7 vekt% kombinert klor, kan den klorerte form inneholde opp til 70 vekt% klor.

I hvert tilfelle hvor det ikke kreves maksimal brann-motstandsevne, kan det innblandes en mindre mengde av en lateks av en filmdannende polymer i den deigliknende masse. Slike polymerer som akrylnitril/butadien-kopolymerer, akrylnitril-kopolymerer, kopolymerer av akrylnitril, butadien og styren, kopolymerer av etylen og vinylacetat, kopolymerer av vinylklorid og vinylfumarat, polyakrylater, polymetakrylater og. klorerte polyetylener kan tilsettes på denne måten. Den totale mengde av denne polymer skal holdes lav, ikke mer enn 10vekt% av den totale polymerbestanddel, og dens funksjon er primært å forbedre behandlingsevnen for den

. deigliknende masse.

Glassfiberen brukes hensiktsmessig i form av oppdelte strenger med lengde i området 3 til 6 mm og med en overflatebehand-'ling som fremmer adhesjon til polymerbestanddelen. Den foretrukne mengde glass som anvendes ligger i området 8 til 20 vekt% av arket slik at det oppnås tydelig forsterkning av arket og slik at kost-nadene holdes nede, siden glassfiberen er en relativt dyr ingre-diens .

Funksjonen til det partikkelformige fyllstoff som brukes er å gi deigen den riktige konsistens for arkfremstillingen uten å redusere brannmotstandsevnen til arket.

Mengden av fyllstoff som foretrekkes avhenger i viss grad av mengden av glassfiber som brukes, idet vektforholdet mellom fyllstoff og glassfiber fortrinnsvis er større enn 1 : 1 og mer foretrukket mellom 1 : 1 og 4 : 1.

Eksempler på egnede fyllstoffer er kalsiumkarbonat (omfattende kalksten og kritt), kalsium-magnesiumkarbonat (omfattende dolomitt), kalsiumhydroksyd, magnesiumkarbonat (magnesitt), oksyder av aluminium, titan, sink, magnesium eller antimon, visse leirer og aluminosilikater omfattende kaolin, kalsinert leire, montmorillonitt (omfattende bentonitt og valkejord), skiferpulver, og glimmer (omfattende muskovitt, suzoritt og flogopitt), boraks, colemanitt, silisiumdioksydmel, kvarts (omfattende silisiumdioksyd-kuler som f.eks. de som lages av brennstoffaske), kiselgur, talk, kalsiumsilikat (omfattende Wollastonitt), barytt (bariumsulfat), gips (hydratisert kalsiumsulfat), flusspat eller blandinger av to eller flere av de ovennenvte fyllstoffer. Mindre mengder av andre additiver eller fyllstoffer kan også tilsettes slik det er vel-kjent på fagområdet, omfattende pigmenter og fyllstoffer med lav densitet sem f.eks. kork eller vermikulitt som har den virkning at de senker den spesifikke vekt for det ferdige ark.

Ulik de asbestforsterkede ark som fremstilles i hen-hold til de britiske patenter 1.068.064 og 1.199.283 har de glass-fiberarmerte ark i foreliggende oppfinnelse anisotropiske egenskaper. Dette kan med fordel brukes for visse formål, og for å oppnå ark med jevnere egenskaper kan de sammenlamineres med per-pendikulære akser eller med ønskede vinkler. En annen måte å redusere anisotropi på er å tilføre et ekstra armeringssjikt på lamineringstrinnet i form av et klede, en matte eller duk ("scrim"). Dette kan være sammensatt av hvilken som helst type av diskonti-nuerlige fibre (f.eks. opphakket trådmatte) eller kontinuerlige fibre (f.eks. et vevet klede eller åpen vevet duk ("scrim")) for-utsatt at fibrene holder seg hele ved den temperatur som anvendes ved lamineringen.Fibrene kan belegges med et passende lim eller bindemiddel for å fremme adhesjonen til polymeren. Fortrinnsvis plasseres det ekstra armeringssjikt mellom arkene før de presses sammen i lamineringstrinnet.

Det skal nå vises eksempler på fremstilling av faste ark armert med glassfibre.

Eksempler 1- 6.

I eksemplene 1-6 som er angitt i detalj i tabellene

1 og 2 omrøres 4200 gram av en pastadannende PVC homopolymer kommersielt tilgjengelig under varemerket "Breon P130/1" pluss 750 gram av en PVC suspensjonspblymer ("Breon SllO/lO") pluss 1050 gram av en kopolymer av PVC og polyvinylacetat ("Corvic R46/88") pluss 270 gram dicyamdiamid (D.C.D.A.) inn i 8 kg toluen.

Etter 20-30 minutters sammenblanding ble blandingen tilsatt til en piggblandemaskin inneholdene 1500 gram 6 mm lange glassfiberstrenger ("OCF409") i eksemplene 1-4 og TBA's "XGS.1347" i eksemplene 5 og 6 og 6 kg totalt av fyllstoff i findelt form, angitt i detalj i tabellene 1 og 2. Etter ca.1 times sammenblanding ble det tilsatt 1000 gram av en modifisert akrylonitrilpoly-merlateks ("Breon 1577") (tabellene viser tørrvekten i prosent) og blandingen ble fortsatt i ytterligere 30 minutter.

Deigen fra denne operasjon ble overført til klemmen på en kalander og bygget opp til et ark som beskrevet i britisk patent 1.068.064.

Flere av disse arkene ble laminert sammen mellom presseplater for å danne et presset ark som er ca. 3 mm tykt. Sjikt av cellofan ble plassert mellom de ytterste lag og presse-platen for å hindre klebing. Arket ble oppdelt i passende test-biter både i kalanderens retning ('A'-retningen) og loddrett på denne ('B'-retningen) og testresultatene er vist i tabellene 1 og 2 .

Eksempler 7- 10.

I eksemplene 7-10 som er detaljert angitt i tabell 3, var det glass som ble anvendt "XGS.1347", og i alle tilfeller var fibrene 6 mm lange, unntatt der det er markert noe annet. De ble fremstilt på samme måte som i eksemplene 1-6 bortsett fra at stive PVC-folier ble innført under pressingen av de kalandrerte ark for å gi et produkt med disse farvede folier på hver side. Egenskapene er vist i tabell 3.

Eksempler 11- 13.

Disse ble utført som angitt i eksemplene 1-6 bortsett fra at ved stabling av de tørre, kalandrerte ark for press-laminering ble de forskjellige lag krysslagt alternerende på sym-metrisk måte rundt arkets sentrum. Dette resulterte i en sammen-legning av ABABA-typen, og stive PVC-folier ble anbragt på ytter-overflåtene. Sammensetningsdetaljer og testresultater for disse plater er vist i tabell 4.

Eksempler 14- 15.

Disse ble utført som i eksemplene 11-13, men det ble ikke anbragt stive PVC-folier på de pressede platene. Sammensetningsdetaljer og deres egenskaper er vist i tabell 5.

Eksempel 16.

Til 200 liter toluen ble det tilsatt 58 kg av en pastadannende PVC-homopolymer som er kommersielt tilgjengelig under handelsbetegnelsen "Corvic P65/50", pluss 14 kg PVC-kopolymer ("Corvic R46/88") som er en kopolymer av polyvinylklorid og polyvinylacetat, pluss 10 kg av en PVC-suspensjonshomopolymer "Breon SllO/lO" pluss 3,8 kg dicyandiamid som stabilisator sammen med 200 gram kjønrøk. Blandingen ble homogenisert til en pumpbar væske i en blandemaskin med en agitator med høy hastighet. Etter 20 minutters forløp ble væsken pumpet inn i en piggblandemaskin

• inneholdende:

som på forhånd var sammenblandet i piggblandemaskinen. Etter tilsetning av PVC-løsningen ble piggblandemaskinen kjørt i 40 minutter hvoretter det ble tilsatt 7,5 kg av en modifisert akrylonitril-polymerlateks ("Breon 1577") og blandingen ble fortsatt i ytterligere 30 minutter.

Den deigliknende masse ble overført til klemmen på

en kalander, og det ble bygget opp et laminert ark med en tykkelse på 0,75 mm som beskrevet i britisk patent 1.068.064.

Fem av disse kalandrerte ark ble etter tørking og be-handling med lim stablet i en presse mellom stive, farvede PVC-folier (ytterflaten i de ytterste kalandrerte ark er behandlet

med et pigment/PVC/stabilisator-system lik det som er beskrevet i britisk patent 1.068.064) for å fremstille en plate av 3 mm tykkelse som hadde følgende egenskaper (A + B refererer til aks-ene i platens plan) .

Eksempel 17.

Fire kalandrerte ark ble fremstilt nøyaktig som beskrevet i eksempel 1 ved bruk av samme sammensetning.

To slike ark ble plassert på hver side av fenolhar-piksimpregnert glassduk med maskestørrelse 5 mm. i kvadrat og stablet i en presse mellom stive, farvede PVC-folier for å fremstille en plate med ca. 3 mm tykkelse.

Egenskapene for platen er oppført nedenfor.

Det kan sees at tilleggsarmeringslaget resulterer i redusert anisotropi og betydelig økt slagstyrke sammenliknet med platen fra eksempel 1.

Eksempler 18- 19.

Kalandrerte ark ble fremstilt som i eksempel^16 bortsett fra at de var basert på følgende ingredienser: 145 liter toluen, 15,8 kg "Corvic P65/50", 12 kg "Corvic R46/88", 60 kg "Breon SllO/10", 200 gram kjønrøk, 54 kg kalkstenmel, 24 kg kork, 30 kg 6 mm lange, opphakkede glass-strenger og 10kg "Breon 1577" (våt vekt) .

Pressede ark laget av lag av denne sammensetning rettet i samme retning pg med PVC-folier på begge sider oppviste de egenskaper som er vist i eksempel 18 - tabell 6.

Eksempel 19 - tabell 6 ble laget av samme ark som i eksempel 18, men inneholdt 1 sjikt av glass-duk som i eksempel 17.

Eksempel 20.

Til 7 kg toluen ble tilsatt 4400 gram av en klorert PVC-suspensjonspolymer med et klorinnhold på 65,5% ("Lucolor RB8065" fra Rhone-Poulenc) og blandingen ble omrørt kraftig i

30 minutter.Blandingen (dan løste seg ikke helt opp) ble tilsatt til en piggblandemaskin inneholdende 1500 gram 6 mm lange, opphakkede glassfibre,. 2700 gram pulverisert aske av brenselolje og 1200 gram kalkstenmel, og blandet i 1 time. Etter tilsetning av 600 gram (våt vekt) "Breon 1577" og sammenblanding i ytterligere 30 minutter ble deigen kalandrert til et ark ved å bruke en temperatur på 138°C . Etter tørking og pressing mellom PVC-folier ble den 3 mm tykke plate testet og funnet å ha en strekkstyrke på 72 MPa i 'A'-retningen og 36 MPa i 'B1-retningen.

Claims (12)

1. Stivt ark, karakterisert ved at det omfatter en polymer bestanddel dannet av en monomer eller av raono-merer der vinylklorid i det minste dominerer, glassfibre og partikkelformig fyllstoff, og hvor mengden av glassfibre ligger i området 5 til 30 vekt% av materialet, mengden av fyllstoff ligger i området 20 til 50% og mengden av polymer bestanddel ligger i området 30 til 75%, idet glassfibrene og fyllstoffet er jevnt dispergert gjennom det hele og glassfibrene alle ligger i, eller i det vesentlige i , arkets plan.

2. Stivt ark ifølge krav 1, karakterisert ved at polymerbestanddelen er en blanding av vinylklorid-homopolymer og en kopolymer av vinylklorid som er løselig i et organisk løsningsmiddel.

3. Stivt ark ifølge krav 2, karakterisert ved at nevnte kopolymer er en vinylklorid/vinylacetat-kopolymer eller vinylklorid/vinylidenklorid-kopolymer.

4. Stivt ark ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at polymerbestanddelen er en klorert polymer som inneholder opp til 70 vekt% kombinert klor.

5. Stivt ark ifølge krav' 1, 2, 3 eller 4, karakterisert ved at glassfibrene er opphakkede strenger med lengde 3 til 6 mm, med en overflatebehandling som fremmer adhesjon til nevnte polyrnerbestanddel.

6. Stivt ark ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at mengden av glassfiber ligger i området 8 til 20 vekt%.

7. Stivt ark ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at vektforholdet mellom fyllstoff og glassfiber er over 1:1.

8. Stivt ark .ifølge krav 7, karakterisert ved at vektforholdet mellom fyllstoff og glassfiber ligger mellom 1 : 1 og 4 : 1.

9. Stivt ark ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det omfatter minst ett klede, én matte eller én duk som ytterligere armering i arkets plan.

10 . Stivt ark ifølge krav. 9, karakterisert v e d at det omfatter minst én duk av glassfibermateriale.

11. Stivt ark ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det omfatter flere lamineringer som hver er oppbygget som på hverandre følgende, meget tyn-ne sjikt for å sikre at glassfibrene ligger i arkets plan.

12. Stivt ark ifølge krav 11 når avhengig av krav 9 eller 10, karakterisert ved at den ytterligere armering plasseres mellom to av de nevnte lamineringer.