NO782923L - E laminatmateriale og fremgangsmaate til fremstilling av samm - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører et sammenbundet laminataktig materiale som i det vesentlige består av to dekksjikt av herdbar, fortrinnsvis glassfiberarmert kunstharpiks og et kunstharpiksim-pregnert midtlag eller mellomlag, og oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte til fremstilling av et slikt materiale og bruken av s amme.

Laminatmaterialer er kjent i forskjellige utførelser og benyttes på forskjellige måter som konstruksjonselementer. Laminater av denne art består vanligvis av tre eller flere lag av forskjellige sjiktstoffer, hvor de ytterste lag som regel består av et motstandsdyktig og ofte også dekorativt virkende materiale, mens mellomlaget som oftest er mindre motstandsdyktig og derfor har mindre tetthet. Slike laminater, f.eks. av glassfiberarmert plast med et mellomlag av et annet materiale, har fått vid anvendelse i industri og håndverk og utmerker seg ved en rekke fordelaktige egenskaper, såsom lav spesifikk vekt, formstabilitet, god strekkbarhet og bøyefasthet samt stor isoleringsevne. Foruten de nevnte.egenskaper er slike laminatelementer også fordelaktige ved at de tillater betydelig innsparing av materialomkostninger, da bare de som oftest tynne dekksjikt består av høyverdig og dermed tilsvarende kostbart materiale, mens mellomlaget som oftest er fremstilt av billigere stoffer. Slike laminatelementer kan f.eks. være bygget opp slik at de to dekksjikt består av glassfiberarmert plast og mellomlaget av polyuretanskum, PVC-skum, balsatre eller plastLmpregnerte cellematerialer av papir eller annet fiber-stoff. Disse mellomlag er dog vanligvis forholdsvis stive, slik at det med en sådan sammensatt laminatkonstruksjon riktignok kan fremstilles plane eller svakt krummede konstruksjonsdeler, men det er ganske vanskelig eller umulig å fremstille sterkere krummede eller sfæriske konstruksjonedeler.

Videre er det kjent at filt eller fiberbaner kan benyttes som mellominnlegg. Ved slike innlegg er det dog neppe mulig å sikre en blærefri utluftning av den pastøse plastmasse som tjener som bindemiddel for fast forbindelse mellom mellomlaget eller mellomlagene og dekksjiktene, hvilket påvirker konstruksjonsdele-nes mekaniske egenskaper ugunstig. Ved sterkt krumme eller sfæriske gjenstander kan slike innlegg av filt eller fiberbaner bare i utilstrekkelig grad tilpasses de konkave eller konvekse flater, slik at forstyrrende foldedannelser eller overlappinger ikke kan unngås.

I den siste tid har man også foreslått bruken av syntaktisk skum til fremstilling av laminatinnlegg. Syntaktisk skum fremstilles av en plast, f.eks. umettet polyester- og epoksyharpiks, og slike lettfyllstoffer som f.eks. kuleformede hulpartikler av natriumborsilikatglass med en diameter fra 20 til 200 pm og som er kjent under navnet "Micro-Balloons" og fremstillingen går ut på at disse småpartikler forsynes med et overtrekk av plasten. Før utherdingen av plasten foreligger disse skumblandinger i en' mer eller mindre pastaaktig tilstand som er avhengig av typen og mengden av de tilsatte fyllstoffer. Etter herdning fåes et gan- ■ ske sterkt- laminatinnlegg med liten tetthet og meget god hefte-evne til de glassfiberarmerte plastsjikt.

Forarbeidbarheten av slikt syntaktisk skum som laminatinnlegg er imidlertid ikke uten problemer . Som ."følgé~~av den smøreakti-ge eller pastaaktige beskaffenhet og flyteevne støter anvendelsen i praksis på betydelige vanskeligheter, fordi en påføring med jevn sjikttykkelse ved sprøytning, påstøpning eller utstrykning bare er vanskelig å gjennomføre og som oftest ikke på tilfreds-stillende måte. Da laminatinnlegget som regel består av et flere millimeter tykt sjikt, vil det særlig ved forarbeidelse på opp-rettstående flater forekomme uregelmessige sjikttykkelser som skyldes den utpregede flyteevne av dette syntaktiske skum. En konstant, på forhånd bestembar kvalitet for laminatene kan derfor neppe oppnås, og de ikke forutsebare svingninger av sjikttykkel-sen innvirker ufordelaktig på økonomien ved fabrikkasjon av slike materialer.

Påføringen av det glassfiberarmerte dekksjikt er mulig først etter at innleggssjiktet er herdnet, fordi den pastaaktige masse mer eller mindre ville presses bort under pårullingen og utluftningen av dekksjiktet. Fremstillingen av laminatet etter " våt-i-våt"-metoden, dvs. en arbeidsgang, er derfor ikke mulig.

Hensikten med denne oppfinnelse er å tilveiebringe et kom-binert materiale for konstruksjonsdeler som tillater at de ovenfor nevnte vanskeligheter eller ulemper kan unngås også ved sterkt krummede og sfæriske rumformer og videre å tilveiebringe en fremgangsmåte til fremstilling av et-slikt materiale som kan utføres i en arbeidsgang.

Denne oppgave er ifølge oppfinnelsen løst ved hjelp av et laminatmateriale som i det vesentlige består av to motstandsdyktige, tynne dekksjikt og i det minste et kunstharpiksimpreg-nert (piastimpregnert) mellomlegg. Laminatet ifølge oppfinnelsen utmerker seg ved at mellomsjiktet består av i det minste et sugedyktig filtsjikt eller fiberbanesjikt (Vlies) med nett- eller gitteraktig struktur eller hullakti.ge utsparinger, som er impregnert med en herdbar kunstharpiksmasse (plastmasse). Med uttryk-ket "plast" menes nedenfor "harpiks".

Ifølge en utførelse av oppfinnelsen består i det minste et dekksjikt av plastimpregnert glassilke og materialet i filt-eller i fiberbanesjiktet er impregnert med ikke utfylt plast, mens utsparingene er fylt med luft og ved tildekning med dekksjiktene er utformet som lukkede kammere. Som herdbar plast benyttes særlig umettet polyester- eller epoksyharpiks.

Et slikt laminat lar seg fremstille idet plast påføres et dekksjikt og i ikke herdet tilstand anbringes på et sugedyktig filt- eller fiberflorsjikt med nettaktig eller gitteraktig struktur med hullaktige utsparinger, hvorpå det legges et dekksjikt av glassilke og dette fuktes med plast, hvoretter plasten gis anledning til herdning.

Til dette formål kan et laminat først anbringes på den ne-gative form for formgjenstanden som skal fremstilles, hvilket laminat består av et armeringsmateriale, fortrinnsvis glassilke med plast og kan utluftes blærefritt ved hjelp av en lamineringsrulle. Inn i dette våte laminat legges så filt- eller fiberflorsjiktet.

Da filten eller fiberfloret er elastisk og utstanset med hull, kan dette materiale lett bøyes, stues eller strekkes og dermed legges opp uten folder, slik at også sterkt krummede eller sfæriske partier kan fremstilles av dette materiale.

Deretter legges et ytterligere dekksjikt av glassilke som fuktes ved hjelp av saueskinnruller, pensler, sprøyteapparater e.l. med plast. Filten eller fiberfloret som.da befinner seg under dekksjiktet av glassilke, vil trekke fra sistnevnte plast så lenge til fiberfloret eller filten er mettet med plast.

Under fuktingen av dekksjiktet av glassilke blir dette gjennomsiktig, slik at fyllingsgraden eller metningsgraden kan bedømmes etter farving av den omtrent hvite filt eller av floret. Den luft som finnes i filtlaget eller florlaget samler seg her i de hullaktige utsparinger som ikke fylles ut.

De stegpartier som- er blitt igjen etter utstansningen av uttagningene i filtsjiktet eller florsjiktet, er hensiktsmessig

dimensjonert slik at trykket som dannes under utluftning ved hjelp av en lamineringsrulle, ikke bevirker at mellomlaget klapper sammen. Den opprinnelige materialtykkelse av mellomlaget før impreg-neringen skal opprettholdes i sin helhet også i laminert tilstand. Samtidig danner de gjenblivende steg i filt- eller florsjiktet

klebeflaten mellom de enkelte laminatsjikt.

Størrelsen av de utstansede utsparinger ligger hensiktsmessig mellom 2 og 10 mm og særlig gode resultater ble oppnådd med en filt med runde utstansninger med en diameter på omkring 4 mm, som var skilt fra hverandre ved steg med 3 til 4 mm bredde. Hensiktsmessig er forholdet mellom flateområdet av de utstansede utsparinger og den gjenblitte flate omkring 0,75 - 1,25 : 2 og særlig 1:2.

Som glassilkesjikt kan benyttes glassilkesponmatter, skår-ne rovings, glassilkeduk o.l. og det foretrekkes slike kvaliteter hvis strukturfinhet under fukting med plast sikrer en homogen lukket flate, slik at luftboblene eller luftblærene blir inneluk-ket i de hullaktige utsparinger og ikke får noen forbindelse med dekksjiktene.

Slike materialer kan benyttes til fremstilling av formgjen-stander som ikke utsettes for store trykkbelastninger, såsom karosserideler, fasadedeler, beholderdeler o.l., eller f.eks. ved rørbygging, beholderbygging, skipsbygging etc.

Det oppnås at det blir mindre plastforbruk og det oppnås også en innsparing ved at filten eller fiberfloret betales med lavere volumpris enn glassilkemateriale. Vekten kan senkes be-traktelig, f.eks. med en tredjedel, samtidig som det kreves mindre arbeide for å få fremstilt det nye laminatmateriale.

Oppfinnelsen skal forklares ytterligere nedenfor ved hjelp av eksempler og under henvisning til tegningen, hvis fig. 1 og 2 viser to laminatutførelser. Fig, 1 viser et sammensatt laminataktig materiale med to dekksjikt 1,2 bestående av piastimpregnert glassilke og en tykkelse på f.eks. 1-2 mm. Et mellomlag 3 består av en piastimpregnert filt som er utformed med sylindriske utsparinger 4, som her er fylt med luft og danner tette kammere fordi de er tillukket med dekksjiktene. Harpiksen forbinder fast mellomlaget 3 med dekks j iktene 1 og 2 i de flateområder som er blitt igjen i mellomlaget 3.

Ved en annen utførelse av oppfinnelsen som er vist på fig. 2, er hullene i mellomlaget utfylt med en pastaaktig herdbar plastmasse som inneholder hensiktsmessige fyllstoffer med liten tetthet.

Dekksjiktene kan i dette tilfelle være av et hvilket som helst hensiktsmessig motstandsdyktig, tynt platemateriale, f.eks. hardpapir, hardvev, trefinér, metallblikk eller metallfolie, plastfolie o.l. Særlig kan dekksjiktene bestå .av herdbar plast, såsom fiberarmert, umettet polyester- eller epoksyharpiks.

Mellomlaget av i det minste et sugedyktig filt- eller flor-sjikt er også i dette tilfelle utformet nettaktig eller gitteraktig hhv. forsynt med hullaktige utsparinger. Det forønskede nett- eller gitterverk fåes eksempelvis ved at det ut av vanlig filt- eller fiberflprduk som finnes i handelen, stanses ut hensiktsmessig utformede flatestykker, slik åt bare smale, innbyrdes forbundne materialsteg blir igjen og som er slik anordnet i for-hold til hverandre at de sammen danner et nettverk eller gitterverk. Bredden av materialstegene er avhengig av forskjellige faktorer, såsom tykkelse og kvalitet av filt- eller florstykket, krumningsgraden eller den sfæriske form av de gjenstander eller .elementer som skal fremstilles osv. Stegene skal ihvertfall være dimensjonert slik at filt- eller florlaget på en side har tilstrekkelig stabilitet og fasthet og på den annen side størst mulig .fleksibilitet, slik at innlegget kan tilpasses enhver kraftig krummet eller sfærisk formdel.

Filtsjiktet kan f.eks. bestå av et polypropylensjikt med

2 3 mm tykkelse og en vekt på fra ca. 200 til 300 g/m , hvor stegenes bredde er mellom 1 og 3 mm og åpningenes diameter mellom 2 og 7 mm. En slik filtmatte kan som følge av sin gitteraktige eller nettaktige struktur uten videre formes iten folder på meget sterkt krumme eller sfæriske deler uten at det er nødvendig med overlappinger .

Stanseåpningene i mellomlaget kan ha forskjellig form. De kan f.eks. være sirkulære, ellipseformede, kvadratiske, firkante-de eller uregelmessige.

Den optimale størrelse av stanseåpningene er i det vesentlige avhengig av viskositeten av den pastaaktige, herdbare plastmasse. Ved lavere viskositet blir åpningene hensiktsmessig mindre og ved høyere viskositet .større. Ved valg er det viktig at åpningenes størrelse er så tilpasset til viskositeten som er ak-tuell at det på en sikre sikres en god utluftning av plastmassen og på den annen side forhindres eller unngås uønskelig bortflyt-ning av massen og dermed dannelse av ujevnheter i tykkelsen. Hullene tilpasses etter viskositeten ved forsøk.

For utfylling av åpningene og impregnering av nett- eller gitterverket i filtmellomlaget benyttes pastaaktige, herdbare plastmasser, f.eks. umettede polyester- eller epoksyharpikser. Prinsipielt kan slike harpikser benyttes med fordel, hvilke kan gjøres sterkt pastaaktige ved hjelp av thixotropmiddel eller som er utrørt med fyllstoffer, såsom kritt, talkum o.l. Til fremstilling av ildfaste laminater kan det som fyllstoff også benyttes aluminiumhydroksyd e.l. Særlig foretrekkes en blanding av en pastaaktig, herdbar plast og lettfylistoffer som "Micro-Ballons" av natriumborsilikatglass, som- som syntaktisk skum ikke bare godt kan fordeles i og på filt- eller flormellomlaget uten at det opp-står ujevnheter med hensyn til sjikttykkelse, men som dessuten

har liten spesifikk vekt slik at vekten blir redusert vesentlig.

Oppfinnelsen omfatter også en fremgangsmåte til fremstilling av det .ovenfor omtalte materiale og som utmerker seg ved at man først på et første dekksjikt, som fortrinnsvis består av en glassfiberarmert plast, etter laminering påfører en pastaaktig, herdbar plastmasse, fortrinnsvis blandet med lettfyllstoffer, hvilket skjer som i og for seg kjent ved hjelp av et tynt sjikt, hvor det i den påførte pastaaktige masse som mellomlag innlegges i det minste et sugedyktig filt- eller fiberflorsjikt med nett-eller gitteraktig struktur eller med hullaktige utsparinger, hvoretter massen ved pårulling med en saueskinns- eller lamineringsrulle- e.l. trykkes og utluftes inn i flor- eller filtsjiktets åp-ninger, og hvor det til slutt påføres et ytterligere plastsjikt, eventuelt i blanding med lettfyllstoffer, til åpningene i filt-eller fiberflorsjiktet er fullstendig utfylt.og stegene i filt-eller florsjiktet er dekket med et tynt, jevnt sjikt av plast, hvoretter det andre dekksjikt, fortrinnsvis av glassfiberarmert plast, påføres og det således frembragte kombinerte materiale ved hensiktsmessige forholdsregler, såsom pårulling av det andre dekksjikt med en lammeskinnrulle eller lamineringsrulle, mekanisk utpressing o.l., utluftes og til slutt gis anledning til herdning.

Den pastaaktige masse påføres hensiktsmessig ved romtemperatur og herdningen skjer fortrinnsvis ved romtemperatur eller rimelig øket temperatur under tilsetning av vanlige herdere for polyesterharpikser, f.eks. peroksyder, eller ved bestråling med ultrafiolette stråler.

Den oppfinnelsesmessige anvendelse av nett- eller gitteraktig utformede, sugedyktige filt- eller fiberflorsjikt bringer med seg mange fordeler. Ved hjelp av slike innlegg kan sterkt krummede eller sfæriske konstruksjonselementer fremstilles, fordi filt- eller floraktige stoffer som følge, av sin nett- eller gitteraktige utforming lett kan tilpasses slike konstruksjonsformer uten at det fører til forstyrrende overlappinger eller foldedannelser. Som følge av sin utforming er de lettere enn kompakte, gjennomgående sjikt med samme tykkelse og tjener også til material-og vektinnsparing. Endelig bevirker stegenes sugeevne at en viss mengdeandel av væsken fra den påførte, pastaaktige plastmasse su-ges opp i stegene, slik at massen også ved forarbeidelse på opp-rettstående flater ikke viser noen tendens til å renne ned.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen gjør det mulig at hele laminatet kan fremstilles etter "våt-i-våt"-metoden, .dvs. i en operasjonsgang. Derfor er prosessen ytterst uøkonomisk. Samtidig oppnås optimal sammenbinding av de enkelte laminatsjikt med hverandre.

Stegene i det nett- eller gitteraktige mellommateriale fun-gerer samtidig som avstandsholdere, da de kan settes inn med en forutbestemt tykkelse og de'tillater dessuten opprettholdelse av en nøyaktig sjikttykkelse også ved ytterst sterkt bøyde eller sfærisk krummede formdeler.

Ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er det og-så mulig å fremstille tynnveggede, sfærisk sterkt innviklede konstruksjonselementer som laminatelementer. Allerede ved konstruksjonselementer med en veggtykkelse på 5 mm oppnås en vektinnsparing opp til 50%, særlig ved anvendelse av blandinger av pastaaktige plastmasser og lettfyllstoffer, det såkalte syntaktiske

skum. Ved større veggtykkelser kan vektinnsparingen oppnå enda

høyere verdier uten at fastheten, motstandsevnen eller andre fordelaktige egenskaper blir dårligere. Tilsvarende høyt ligger innsparingen på materialkostnadssiden.

Materialene i samsvar med oppfinnelsen kan brukes på mange forskjellige måter. Særlig fordelaktig kan de benyttes ved fremstilling av byggeelementer, beholdere, konstruksjonselementer i kjøretøybygnings- eller karosserideler, skipsskrogdeler, møbelde-ler o.l. F.eks. fremstilles dekkapper eller manteldeler for ma-skiner av slikt materiale.med omkring 5 mm veggtykkelse, hvor de to yttersjikt består av omtrent 1 mm tykt glassfiberarmert polyester og mellomlaget har tykkelse på 3 mm. Ved større formdeler, hvor det kreves større bøyestivhet . (£.eks. påbygg på lastebiler, fraktcontainere o.l.) blir totaltykkelsen av materialet minst 10 mm. Oppbygningen av.materialet skjer da i samsvar med de krav som stilles til produktet. Hvis det forlanges liten vekt og stor bøyestivhet, er det tilstrekkelig med tynne inner- og yttersjikt av GFK(l-2 mm). De øvrige 6-8 mm for mellomlaget fremstilles av det' ovenfor omtalte laminatmatériale.

Hvis det.forlanges stor bruddfasthet, kan de ytre GFK-sjikt , som opptar skyve- og strekkrefter, være forsterket, slik at totalstyrken av materialet blir^større.

Utslagsgivende for oppbyggingen er i alle tilfelle forholdet mellom fremstillings- og materialkostnadene på den ene side og kravene til produktet på den andre side.

Fig. 2 viser en utførelse hvor dekksjiktene 1,2 inne-, slutter et mellomlag av et plastimpregnert filtsjikt 3 med sylindriske utsparinger 4, som er fylt med en blanding av hule mikro-kuler 5 og plast. Noen av hullene 4 er vist uten fylling.

Claims (10)

1. Kombimateriale av laminattypen som i det vesentlige består av to motstandsdyktige, tynne dekksjikt og i det minste et plastimpregnert (kunststoff impregnert) midt lag-,karakterisert vedat midtlaget består av i det minste et sugedyktig filt- eller fiberflorsjikt med nett- eller gitteraktig struktur eller med hullaktige utsparinger og som er impregnert med en herdbar plastmasse.

2. Materiale ifølge krav 1,karakterisert vedat dekksjiktene består av herdbar, fortrinnsvis glassfiberarmert kunstharpiks.

3. Materiale ifølge krav 2,karakterisert vedat den herdbare plast består av umettet polyester- eller epoksyharpiks .

4. Materiale ifølge krav 1,2 eller 3,karakterisert vedat i det minste et dekksjikt består av plastimpregnert glassilke.

5. Materiale ifølge ett av kravene 1-4,karakterisert vedat flateforholdet mellom de hullaktige utsparinger på stegene i filt- eller fiberflorsjiktets gitterstruktur er omtrent 0,75 - 1,25:2, fortrinnsvis 1:2.

6. Materiale ifølge ett av kravene 1-5,karakterisert vedat materialet i filt- eller fiberflorsjiktet er impregnert med ikke fylt plast, mens utsparingene er fylt med luft og ved tildekning med dekksjiktene utført som lukkede kammere.

7.. Materiale ifølge ett av kravene 1-5,karakterisert vedat utsparingene er fylt med en herdbar plastmasse som inneholder fyllstoffer med liten tetthet.

8. Materiale ifølge krav 7,karakterisert vedat utsparingene er fylt med et syntaktisk skum som består av en pastaaktig, herdbar plastmasse og lettfyllstoffer av natriumborsilikatglass i form av mikrohulkuler.

9. Fremgangsmåte til fremstilling av et kombimateriale ifølge et eller flere av kravene 1- 6,karakterisert vedat det på et påført og ikke utherdet dekksjikt av plast anbringes et sugedyktig filt- eller fiberflorsjikt med nett- eller gitteraktig struktur med hullaktige utsparinger, hvorpå det legges et dekksjikt av glassilke som fuktes med plast, hvoretter plasten gis anledning 'til å herdne.

10. Fremgangsmåte til fremstilling av et materiale ifølge krav 7 eller 8,karakterisert vedat det først på et før-ste dekksjikt som fortrinnsvis består av en glassfiberarmert plast, etter laminering påføres en pastaaktig, herdbar plastmasse, fortrinnvis blandet med lettfyllstoffer, idet påføringen på kjent måte skjer i tynt sjikt, hvor det i den påførte masse som mellomlegg legges inn i det minste et sugedyktig filt- eller fiberflorsjikt av nett- eller gitteraktig struktur eller med hullaktige utsparinger, hvor massen ved rulling med en lammeskinns- eller lamineringsrulle trykkes inn i åpningene i filt- eller fiberflorsjiktet og derved utluftes, hvoretter ytterligere plastmasse eventuelt blandet med lettfyllstoffer påføres til åpningene i filt- eller fiberflorsjiktet er fylt fullstendig og stegene av sjiktet er overdekket med et tynt sjikt av plastmasse, hvoretter det andre dekksjikt, fortrinnsvis av glassfiberarmert kunstharpiks påføres og det således fremstilte produkt utluftes ved hensiktsmessige forholdsregler såsom pårulling av det andre sjikt med en lammeskinns- eller lamineringsrulle og deretter gis anledning til herdning.