NO840024L - Fremgangsmaate ved fremstilling av plastgjenstander med et ytre skall og en indre skumkjerne - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte ved fremstil-

ling av plastgjenstander med et ytre skall av termoplast og en indre kjerne av polystyrenskum fast bundet til det ytre skall.

Nærmere bestemt angår oppfinnelsen en fremgangsmåte ved fremstilling av plastgjenstander ved rotasjonsstøping av et ytre skall og sammenpressing av forhåndsekspanderte polystyrenkuler inne i skallet for dannelse av en til skallet sterkt bundet indre skumkjerne.

Plastgjenstander med en rotasjonsstøpt ytre hud av termoplast og en indre skumkjerne har vært kjent i noen tid. Eksempelvis beskrives det i US patentskrift nr. 3 455 483 en fremgangsmåte for fremstilling av rotasjonsstøptø; gjenstander, ved hvilken det først støpes en ytre polyethylenhud og deretter en indre polyethylenskumkjerne. På tilsvarende måte beskrives det i US patentskrift nr. 3 505 137 en fremgangsmåte for rota-sjonsstøping av hule legemer som er forsterket med en skumkjerne, og som er særlig egnede til å motstå høye utvendige trykk, såsom garnblåser. I US patentskrift nr. 3 814 778 beskrives ytterligere en fremgangsmåte for fremstilling av rota-sjonsstøpte, sammensatte, oppskummede gjenstander i én enkelt operasjon. Alle disse metoder involverer rotasjonsstøping av huden og av skumkjernen, hvilket begrenser metodene til materialer som ikke bare lar seg rotasjonsstøpe men også lar seg rotasjonsstøpe i nærvær av hverandre. Dessuten har skum fremstilt ved rotasjonsstøping som beskrevet i de ovennevnte patentskrifter vanligvis høy densitet. Dette gjelder spesielt i de tilfeller hvor gjenstanden er sammensatt av et tett skikt og et skum.

Det er også kjent fremgangsmåter for fremstilling av rotasjonsstøpte plastgjenstander med en hud av termoplast og en skumkjerne av polystyren. I US patentskrift nr. 2 989 783 beskrives således en fremgangsmåte ved hvilken polyethylen-pulver og en pose av et termoplastisk materiale inneholdende ekspanderbare polystyrenkuler rotasjonsstøpes. I US patentskrift nr. 3 309 439 beskrives en såkalt "one shot"-prosess ved hvilken et frittstrømmende støpemateriale omfattende en blanding inneholdende kjemisk bundet vann innlemmes i rotasjons-støpeprosessen. I US patentskrift nr. 3 984 451 omtales an vendelse av ekspanderbare polystyrenkuler inneholdende mindre enn 3% blåsemiddel for fremstilling av et skum ved rotasjons-støping. De ovenfor omtalte patenterte fremgangsmåter har vist seg å ikke være fullt ut tilfredsstillende i mange tilfeller. En av ulempene er at de er begrenset til fremstilling av gjenstander med relativt lite tverrsnitt, hvor skumkjernen mellom ytterhudene bare er noen centimeter tykk. Denne be-grensning er en følge av skummets isolasjonsegenskaper, som hindrer en ønsket varmeoverføring fra den utvendige overflate til den indre kjerne, hvorved en adekvat ekspansjon av f.eks. polystyrenkuler ikke oppnåes.

I de tilfeller hvor det ønskes et polystyrenskum som den indre kjerne av en rotasjonsstøpt gjenstand med et vesentlig tverrsnitt, fremstilles derfor skummet separat etter at den støpte gjenstand er blitt fjernet fra rotasjonsstøpeformen,

ved at den hule gjenstand fylles med forhåndsekspanderte polystyrenkuler og damp innføres i det hule skall for å tilveiebringe den nødvendige varmemengde for å avstedkomme ekspansjon og svak smeltning av kulene til et skumlegeme. Denne sistnevnte operasjon utføres vanligvis i en separat form som har som formål å opprettholde gjenstandens form og ikke til-late noen forvridning av denne under ekspansjonen og smeltningen av den indre kjerne.

Produktet fremstilt etter den ovenfor beskrevne fremgangsmåte er beheftet med en alvorlig mangel ved at polystyrenskummet ikke er bundet til det ytre skall og således lett skilles fra dette under dannelse av luftlommer. Slike luftlommer deformerer gjenstanden. Dessuten gir de en ubehagelig følelse når de utsettes for et trykk, som i det tilfelle hvor man setter foten på en seksjon av et seilbrett og det er en luftlomme under. Siktemålet med den foreliggende oppfinnelse: er derfor å tilveiebringe en fremgangsmåte for fremstilling av gjenstander med et ytre skall av termoplast og en skumkjerne av polystyren som er sterkt bundet til skallet.

Videre tilsiktes det å tilveiebringe en fremgangsmåte

for fremstilling av gjenstander med et sammensatt ytre skall omfattende et tett lag og et stivt skumlag samt en indre polystyrenskumkjerne som er sterkt bundet til skallet.

Det har vist seg at dersom det ved en fremgangsmåte for fremstilling av gjenstander med et ytre skall av termoplast og en indre skumkjerne av polystyren, hvor polystyrenkjernen er fremstilt ved ekspansjon av forhåndsekspanderte polystyrenkuler, påføres et bindelag på den innvendige overflate av skallet før polystyrenkulene ekspanderes, vil det resulterende skum feste seg godt til skallet.

Spesielt har det vist seg at når den innvendige overflate av skallet belegges med et lag av en copolymer valgt blant ethylen-alkylacrylater, ethylen-alkylmethacrylater og ethylen-vinylestere før polystyrenkulene ekspanderes, dannes en sterk binding mellom skummet og skallet.

Den foretrukne fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen involverer således: a. dannelse av et ytre skall ved rotasjonsstøping av et

termoplastisk materiale,

b. rotasjonsstøping på den innvendige overflate av det termoplastiske skall av et bindelag omfattende en copolymer valgt blant ethylen-alkylacrylater, ethylen-methacrylat

og ethylen-vinylestere,

c. oppfylling av skallet med forhåndsekspanderte polystyrenkuler og innføring av trykkdamp i skallet for å ekspandere og smelte de forhåndsekspanderte kuler for dannelse av en til skallet sterkt bundet polystyrenskumkjerne..

Fremgangsmåten ved rotasjonsstøping er velkjent, og det ytre skall for fremstilling av gjenstander ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan fremstilles på kjent måte. Termo-plaster som kan rotasjonsstøpes, og som kan danne skall for. anvendelse i henhold til oppfinnelsen, er polyethylen, poly-propylen, ethylen-propylen-copolymerer, PVC, polycarbonat, termoplastiske polyestere og andre. Vanligvis foretrekkes polyethylen og dets copolymerer. Det ytre skall kan ha en hvilken som helst praktisk tykkelse, som kan være fra 0,5 til 10 mm, fortrinnsvis fra 0,5 til 3 mm.

Det ytre skall kan også være sammensatt av to eller flere lag av samme polymer eller av ulike polymerer. Eksempelvis kan det støpes et sammensatt skall med et lag av tett polyethylen og et andre, indre lag av stivt, oppskummet polyethylen. Denne type skall blir ofte foretrukket, spesielt når det kreves stivhet og dimensjonsstabilitet. Det stive skumlag i det sammen satte skall kan ha en hvilken som helst ønsket tykkelse, men vanligvis er det praktisk kun i tykkelser mindre enn 10 -

15 mm.

Bindelaget må være et lag som i noen grad er forlikelig med skallet og det oppskummede polystyren. Foretrukne materialer for dette lag er copolymerer av ethylen med alkylacrylater, alkylmethacrylater og vinylestere. Bindelaget må være til-strekkelig tykt til å binde skallet til polystyrenskummet. I praksis vil tykkelsen av bindelaget være av størrelsesordenen 0,2-2 mm, og den er fortrinnsvis 0,3-1 mm.

Egnede copolymerer av denne type er ethylenmethacrylat, ethylen-methylmethacrylat, ethylen-ethylacrylat, ethylen-ethyl-methacrylat, hvert inneholdende fra 60 til 95% ethylen og fra 5 til 4 0% acrylat- eller methacrylatester, og ethylen-vinylestere, blant hvilke ethylen-vinylacetat (EVA) foretrekkes spesielt. EVA har vanligvis et vinylinnhold på fra 10 til 40%. Copolymerer av disse typer og av kvalitet for rotasjonsstøping fåes på markedet og er velegnede for anvendelse ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Hvilke som helst forhåndsekspanderte polystyrenkuler kan anvendes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Disse er vanligvis polystyrenkuler impregnert med et blåsemiddel, såsom n-heptan, som er blitt forhåndsekspandert (oppskummet) ved anvendelse av varme. Rester av blåsemiddel i disse oppskummede kuler sørger for en ytterligere, lett ekspansjon av kulene og smeltning av disse til hverandre ved forhøyet temperatur i et lukket rom. Vanligvis benyttes damp under trykk for å avstedkomme ekspansjonen og smeltningen av de oppskummede kuler til en fast skumblokk, slik det er kjent i faget.

Den sterke binding som dannes mellom polystyrenskummet

og skallet, antas å skyldes mykningen av det forlikelige bindelag ved de forhåndsekspanderte p<p>lystyrenkulers ekspansjons-

og smeltetemperatur og presset av det ekspanderende polystyren mot dette lag. Polystyrenet binder seg således til bindelaget, som allerede er bundet til det ytre skall.

En ytterligere fordel ved bindelaget er som følger. Som ovenfor nevnt er det ofte ønskelig å fremstille gjenstander med et skall sammensatt av et ytre, tett lag og et indre skumlag. Slike skall har ofte et tynt, ytre, tett lag og et tykkere, stivt skumlag. Det ytre, tette lag kan være temmelig tynt, nemlig bare 0,5 - 2,0 mm tykt, og kan således lett gjennomhulles. Dersom gjenstanden skal anvendes i vann, slik som f.eks. et seilbrett eller en garnblåse kan vann trenge inn i hullet i den tynne ytterhud og gjennomtrenge hele gjenstandens indre rom, gjennom skumlaget og kjernen, som er porøs. Ved påføring av et lag av ethylencopolymer som angitt, mellom skumkjernen og skallets stive skumlag, dannes det således et forseglende lag som vil hindre at vann trenger gjennom det ytre skall.

Eksempel 1

Ved rotasjonsstøping ble det fremstilt et 250 liters seilbrett med et ytre skall av polyethylen og et lag av ethylen-vinylacetat-copolymer (EVA) bundet til dette. Det ble benyttet 12 kg polyethylen av middels densitet og 2 kg EVA av kvalitet for rotasjonsstøping. Polyethylenlagets midlere tykkelse var 2,5 mm og EVA-lagets midlere tykkelse var 0,5 mm.

Etter at seilbrettet var blitt avkjølt og fjernet fra rotasjonsformen ble det fylt med 2,7 kg forhåndsekspanderte polystyrenkuler med densitet 13 kg/m 3 og anbragt i en tilpasset form av betong. Trykkdamp av 2 - 3 atm ble innført i skiktet av polystyrenkuler i skallets indre via rørledninger perforert med visse mellomrom for å oppnå jevn fordeling av dampen. Da polystyrenet var fullstendig ekspandert, ble rørene fjernet og seilbrettet tatt ut av formen. Et tverrsnitt av seilbrettet viste en fullt oppskummet kjerne av polystyren som var sterkt bundet til skallet. Denne binding bibeholdes selv etter gjentatt sammenpressing. Et tilsvarende seilbrett fylt med polystyrenskum men uten noe bindelag av ethylen-vinylacetat opp-viste luftlommer mellom det ytre skall og skumkjernen i tverr-snittene .

Eksempel 2

Ved rotasjonsstøping ble det fremstilt et 250 liters seilbrett med et sammensatt ytre skall bestående av et tett lag av polyethylen og et skumlag av polyethylen til hvilket det var bundet et lag av ethylen-vinylacetat-copolymer (EVA). Til dette skall ble det benyttet 6,5 kg polyethylen av middels densitet, 5,5 kg oppskumbart polyethylen og 2 kg EVA. Veggtykkelsen var som følger; polyethylenlaget 1,5 mm, polyethylenskumlaget 5 mm og EVA-laget 0,5 mm.

Seilbrettet ble avkjølt og tatt ut av rotasjonsstøpeformen og fylt med polystyrenskum på samme måte som i eksempel 1. Skumkjernen var sterkt bundet til det ytre skall, og ingen luftlommer. ble dannet, selv etter gjentatt sammenpressing.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av plastgjenstander med et ytre, stivt skall og en indre polystyrenskumkjerne, ved hvilken forhåndsekspanderte polystyrenkuler oppskummes og smeltes inne i et hult, termoplastisk skall, karakterisert ved at man før polystyrenkulene innføres i det hule skall, belegger innsiden av skallet med et termoplastisk bindelag.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det benyttes et bindelag valgt blant copolymerer av ethylen med alkylacrylater, alkylmethacrylater og vinylestere.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det termoplastiske ytre skall og bindelaget fremstilles ved rotasjonsstøping.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det termoplastiske ytre skall fremstilles av polyethylen eller polyethylen-copolymerer.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1-3, karakterisert ved at det ytre skall er sammensatt av flere lag.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at det ytre skall er sammensatt av et tett lag og et skumlag av polyethylen.

7. Fremgangsmåte.ifølge krav 1-5, karakterisert ved at bindelaget fremstilles av en ethylen-vinylacetat-copolymer.