PL208352B1 - Materiał rdzeniowy, laminat zawierający co najmniej materiał rdzeniowy, sposób wytwarzania wyrobu kształtowego i wyrób kształtowy - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest materiał rdzeniowy, laminat zawierający co najmniej materiał rdzeniowy, sposób wytwarzania wyrobu kształtowego i wyrób kształtowy.

Chodzi tu zwłaszcza o materiał rdzeniowy do stosowania przy wytwarzaniu materiałów z tworzyw sztucznych wzmocnionych włóknem, a zwłaszcza nadający się do stosowania w układach z zamkniętą formą, przy nakładaniu drogą napylania i/lub nakładania drogą układania ręcznego.

Tworzywa sztuczne wzmocnione tkaninami włóknistymi stosuje się często przy wytwarzaniu wyrobów kształtowych, takich jak części samochodowe albo przemysłowe, na przykład zbiorniki, wanny kąpielowe, znaki drogowe, panele wykładzinowe, łodzie, karawany, itp.

Tkaniny włókniste nadają się jako wzmocnienie dla wszelkiego rodzaju utwardzonych, syntetycznych materiałów z tworzyw sztucznych, takich jak żywica poliestrowa albo żywica epoksydowa. Wprowadzenie tkaniny włóknistej do materiału żywicowego daje w wyniku większą wytrzymałość, sztywność, trwałość zmęczeniową, odporność na kruche pękanie, odporność na wpływy środowiska, trwałość w wyższych temperaturach, mniejszy ciężar i mniejsze koszty produkcji materiału żywicowego.

Stosowanie materiałów rdzeniowych w tworzywach sztucznych wzmocnionych włóknem jest znane już od dziesięcioleci. Ich celem jest z jednej strony zmniejszenie ilości wymaganej żywicy, co daje w wyniku oszczędności w kosztach i ciężarze, a z drugiej strony polepszenie niektórych właściwości mechanicznych materiału, a zwłaszcza sztywności przy zginaniu.

Z amerykańskiego opisu patentowego nr US-A-3676288 są znane nierozprężone mikrokuleczki, które nakłada się na tkaninę albo wprowadza do tkaniny włóknistej za pomocą spoiwa, na przykład lateksu poliakrylonitrylowego. Gdy spoiwo suszy się i sieciuje, to kuleczki przyczepiają się do tkaniny włóknistej i rozprężają.

Z europejskiego opisu patentowego nr EP-A-0 190 788 jest znane zastosowanie tkaniny wł óknistej zawierającej mikrokuleczki przy wytwarzaniu przedmiotów wzmocnionych taką tkaniną włóknistą. Zgodnie z wymienionym zgłoszeniem patentowym mikrokuleczki są zawarte głównie wewnątrz tkaniny i rozmieszczone w pewien wzór, przy czym obszary tkaniny, które zawierają mikrokuleczki, są oddzielone od siebie obszarami, które pozornie nie zawierają mikrokuleczek.

Przy wytwarzaniu materiałów z tworzyw sztucznych wzmocnionych włóknem dostępne są dwa wyróżniające się sposoby, z których jeden opiera się ręcznej impregnacji materiałów włóknistych (układanie ręczne, napylanie), a drugi opiera się na stosowaniu zamkniętych form. W tym ostatnim układzie, który jest zwykle zautomatyzowany, włókno wzmacniające materiał umieszcza się w formie, którą zamyka się, a następnie wypełnia żywicą. Istotna zaleta tych układów z zamkniętą formą polega między innymi na odtwarzalności właściwości wyrobu (lepsze tolerancje), uwzględnieniu problemów środowiskowych, lepszych właściwościach powierzchniowych i lepszych właściwościach mechanicznych. Możliwe jest także stosowanie wyższych objętościowych udziałów włókien.

Stosowanie wyżej opisanych materiałów rdzeniowych w układach z zamkniętymi formami było od dawna przyczyną trudności godzenia ze sobą różnych wymagań, jakie powinny być spełnione przy stosowaniu w nich przez materiał rdzeniowy. Do tych właściwości należy między innymi:

- dobra wytrzymałość na ściskanie,

- szybkie płynięcie żywicy przez materiał rdzeniowy we wszystkich kierunkach,

- mała absorpcja żywicy,

- mniejszy skurcz (to jest kompensacja dla skurczu ż ywicy) oraz

- dobra ukł adalność (to jest niska sztywność przy zginaniu).

Od dawna szczególnie trudne do pogodzenia były pierwsze dwa wymagania i jest oczywiste, że otwarta struktura, która jest konieczna do uzyskania dobrego płynięcia żywicy w płaszczyźnie materiału rdzeniowego, będzie mieć skłonność do tworzenia się kosztem wytrzymałości na ściskanie. Ponadto mała absorpcja żywicy, którą można uzyskać dzięki dużej objętości pianki w tkaninie, będzie niezgodna z dobrym płynięciem żywicy. Także i cechy charakterystyczne związane z układalnością nie są łatwo zgodne z wytrzymałością na ściskanie i małą absorpcją żywicy. W celu spełnienia tych wymagań opracowano materiał rdzeniowy znany z europejskiego opisu patentowego nr EP 1 010 793. W korzystnym rozwiązaniu materiał rdzeniowy zawiera mikrokuleczki rozdzielone w materiale rdzeniowym w regularny wzór.

Stwierdzono jednak, że jakość powierzchni tych materiałów według stanu techniki, takich jak materiał znany z europejskiego opisu patentowego nr EP 1 010 793, nie zawsze jest zadowalająca, zwłaszcza pod względem wizualnej oceny powierzchni (zwłaszcza w odniesieniu do występowania

PL 208 352 B1 efektu kopiowania) albo wykończenia powierzchni. Taka wizualna ocena albo wykończenie powierzchni może być istotne w wyrobach kształtowych, takich jak panele do samochodów, wózków, itp. Sposoby przeprowadzenia wizualnej oceny obejmują próby panelowe.

Możliwe jest także przeprowadzenie ilościowej oceny wykończenia powierzchni drogą pomiaru dyfrakcji powierzchni. Odpowiednim parametrem do tego celu jest na przykład wskaźnik skórki pomarańczowej powierzchni. Przyrządy do pomiaru wskaźnika skórki pomarańczowej są dobrze znane w technice i są dostę pne w handlu, na przykł ad przyrzą dy, w których stosuje się technikę D-Sight opracowaną przez Diffracto Ltd (Kanada). Ta technika jest omówiona przez Reynoldsa i innych w „Theory and applications of a surface inspection technique using double-pass retroreflection”, Optical Engineering, tom 32, Nr 9, str. 2122-2129, 1993, i przez J.H. Heida i A.J.A. Bruinsma w „D-Sight Technique for Rapid Impact Damage Detection on Composite Aircraft Structures”, referacie przedstawionym na: 7^th European Conference on Non-Destructive Testing w Kopenhadze, 26-29 maja, 1998, dostępnym w sieci NDT, czerwiec 1999, tom 4, Nr 6, US-A 4863268, US-A 5075661.

Na pos. I przedstawiono zdjęcie dostępnego w handlu materiału rdzeniowego (Soric® z 6 mm sześciokątami) stosowanego w przykładzie porównawczym.

Na pos. II przedstawiono obraz dyfrakcyjny otrzymany za pomocą systemu D-Sight kompozytu opartego na materiale rdzeniowym Soric® utworzonym z 6 mm sześciokątów. Prostokąt wprowadzony w dolnej ś rodkowej sekcji figury stanowi przedstawienie przy wyż szej rozdzielczoś ci.

Na pos. III przedstawiono obraz dyfrakcyjny uzyskany za pomocą systemu D-SIGHT kompozytu opartego na materiale rdzeniowym Soric® utworzonym z 3,5 mm sześciokątów.

Zgodnie z powyższym celem niniejszego wynalazku jest opracowanie nowego materiału rdzeniowego, który można stosować jako alternatywę dla znanych materiałów rdzeniowych, a zwłaszcza przy wytwarzaniu przedmiotów kształtowych, w których jest istotna wizualna ocena powierzchni. Celem niniejszego wynalazku jest zwłaszcza opracowanie takiego materiału rdzeniowego, w którym materiał nadaje się do stosowania w układach z zamkniętymi formami, przy nakładaniu drogą napylania i/lub nakładaniu drogą układania ręcznego.

W szczególnym aspekcie celem wynalazku jest opracowanie materiału rdzeniowego, który można stosować przy wytwarzaniu wyrobu kształtowego, polegającym typowo na impregnacji materiału rdzeniowego żywicą, o lepszej skórce pomarańczowej.

Ponadto celem wynalazku jest opracowanie materiału rdzeniowego, który nadaje się do stosowania przy wytwarzaniu wyrobu kształtowego w celu otrzymania wyrobu kształtowego, który ma wskaźnik skórki pomarańczowej, jak tu określono, mniejszy niż 30.

Stwierdzono, że jeden albo więcej z tych celów można realizować za pomocą materiału rdzeniowego, który jest na ogół podatny na układanie i ma korzystnie wysoką wytrzymałość na ściskanie, przy czym materiał rdzeniowy zawiera człony stosunkowo gęstego materiału i kanaliki, które są otwarte albo zawierają materiał o stosunkowo małej gęstości, a człony i kanaliki są ułożone w specyficzny wzór. Zgodnie z wynalazkiem człony i kanaliki są mianowicie nieregularnie rozmieszczone i/lub mają specyficzną wielkość, a mianowicie mają stosunkowo małe człony i stosunkowo małe kanaliki.

Zgodnie z powyższym przedmiotem niniejszego wynalazku jest materiał rdzeniowy a nadający się do stosowania w układzie z zamkniętą formą, przy nakładaniu drogą napylania i/lub nakładaniu drogą układania ręcznego, przy czym wymieniony materiał rdzeniowy jest podatny na układanie i jest oparty na co najmniej jednej tkaninie włóknistej zawierającej wewnątrz tkaniny włóknistej strukturę piankową, która to struktura piankowa jest utworzona z wielu członów, które są oddzielone od siebie kanalikami przepuszczalnymi dla żywicy, charakteryzujący się tym, że człony mają w płaszczyźnie materiału średnią średnicę, wyznaczoną średnicą okręgu opisanego, mniejszą niż 1,5 mm, zaś kanaliki mają średnią średnicę mniejszą niż 0,75 mm.

Korzystnie człony są nieregularnie rozłożone wewnątrz lub na tkaninie, to znaczy powtarzanie wzoru w co najmniej jednym kierunku spośród kierunków x i y wynosi co najmniej 0,5 cm.

Korzystnie co najmniej większość członów ma w płaszczyźnie materiału średnicę, wyznaczoną okręgiem opisanym otaczającym człon, mniejszą niż 3 mm, a korzystnie mniejszą niż 2,5 mm.

Korzystnie co najmniej większość kanalików ma średnią średnicę mniejszą niż 1 mm.

Korzystnie kanaliki mają średnią średnicę od 0,3 do 0,5 mm.

Korzystnie człony mają średnią średnicę od 0,2 do 1 mm.

-9 2

Korzystnie przepuszczalność żywicy w płaszczyźnie materiału wynosi co najmniej 1 x 10^-9 m².

Korzystnie człony są rozłożone losowo wewnątrz tkaniny albo na tkaninie.

Korzystnie zawiera wiele różnie ukształtowanych członów.

PL 208 352 B1

Korzystnie wolna objętość tkaniny stanowi objętość materiału dostępną dla żywicy i wynosi 40-80% objętościowych, korzystnie od 60 do 70% objętościowych.

Korzystnie równoległe do płaszczyzny materiału przekroje co najmniej większości członów są wybrane z grupy obejmującej przekrój kołowy, elipsoidalny i wielokątny.

Korzystnie co najmniej część członów zawiera mikrokuleczki.

Korzystnie włókna tkaniny są wybrane z grupy obejmującej włókna naturalne, włókna szklane, włókna metalowe, włókna ceramiczne, włókna syntetyczne i ich kombinacje.

Korzystnie wytrzymałość na ściskanie przy ciśnieniu 1 · 10⁵ Pa co najmniej 30%, korzystnie co najmniej 60%, a najkorzystniej co najmniej 70%.

Przedmiotem wynalazku jest laminat zawierający co najmniej materiał rdzeniowy opisany powyżej, laminowany co najmniej jednym runem włóknistym.

Korzystnie laminat ma całkowitą grubość od 1 do 10 mm, a korzystnie od 2 do 5 mm.

Korzystnie najmniej jedno runo włókniste jest wybrane z grupy obejmującej co najmniej jeden rodzaj włókna wybranego z grupy obejmującej włókna szklane, włókna węglowe i włókna poliaramidowe.

Sposób wytwarzania wyrobu kształtowego, odznacza się według wynalazku tym, że umieszcza się materiał rdzeniowy opisany powyżej, ewentualnie w połączeniu z jednym albo więcej niż jednym innym runem włókninowym, albo laminat określony powyżej w zamkniętej formie, wprowadza się ciekłą żywicę do formy i utwardza się żywicę z utworzeniem wyrobu.

Korzystnie stosuje się żywicę będącą żywicą poliestrową, żywicą fenyloestrową, żywicą epoksydową, żywicą poliuretanową, żywicą melaminowo-formaldehydową albo żywicą fenolową.

Przedmiotem wynalazku jest wyrób kształtowy otrzymywany opisanym powyżej sposobem oparty na materiale rdzeniowym opisanym powyżej albo na określonym powyżej laminacie.

Korzystnie wyrób kształtowy ma wskaźnik dyfrakcji, przedstawiony jego wskaźnikiem skórki pomarańczowej, mniejszy niż 30, korzystniej mniejszy niż 25, a najkorzystniej mniejszy niż 10-20.

Ustalono, że materiał rdzeniowy według wynalazku nadaje się bardzo do polepszania w laminacie jakości powierzchni i/lub polepszania oceny wizualnej, korzystnie pod względem zmniejszenia efektu kopiowania. Stwierdzono zwłaszcza, że taki materiał rdzeniowy nadaje się bardzo do otrzymywania wyrobu kształtowego, który ma wskaźnik skórki pomarańczowej mniejszy niż 30.

Dla celów praktycznych średnia średnica członów będzie wynosić typowo co najmniej 0,5 mm.

Człony i kanaliki mogą być rozdzielone w mniej lub bardziej regularny sposób, na przykład we wzór powtarzający się co mniej niż 1 cm, a zwłaszcza mniej niż 0,5 cm, albo w sposób nieregularny, jak określono niżej.

W przypadku innych parametrów, a zwł aszcza przepuszczalnoś ci, natury materiał ów, z których jest wykonany materiał rdzeniowy, kształtu członów, wolnej objętości tkaniny, mają zastosowanie opisane niżej warunki.

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest także materiał rdzeniowy, a zwłaszcza materiał rdzeniowy nadający się do stosowania w układach z zamkniętymi formami, przy nakładaniu drogą napylania i/lub nakładaniu drogą układania ręcznego, przy czym wymieniony materiał rdzeniowy jest na ogół podatny na układanie i ma korzystnie wytrzymałość na ściskanie większą niż 30% przy ciśnieniu 1 x 10⁵ Pa (1 bar). Materiał rdzeniowy opiera się na co najmniej jednej tkaninie włóknistej zawierającej w sobie strukturę piankową , która to struktura piankowa jest utworzona z wielu czł onów, które są rozdzielone nieregularnie wewnątrz tkaniny albo na tkaninie, przy czym człony są oddzielone od siebie kanalikami przepuszczalnymi dla żywicy.

Stwierdzono, że taki materiał rdzeniowy nadaje się bardzo do polepszania w laminacie jakości powierzchni i/lub polepszania oceny wzrokowej, korzystnie pod względem zmniejszania efektu kopiowania. Szczególnie ustalono, że taki materiał rdzeniowy nadaje się bardzo do otrzymywania wyrobu kształtowego, który ma wskaźnik skórki pomarańczowej mniejszy niż 30.

W przypadku innych parametrów, a zwł aszcza przepuszczalnoś ci, natury materiał ów, z których jest wykonany materiał rdzeniowy, kształtu członów, wolnej objętości tkaniny, mają zastosowanie opisane niżej warunki.

Stwierdzono, że materiał rdzeniowy według wynalazku zachowuje bardzo dobrą podatność na układanie, wytrzymałość na ściskanie i odpowiednią przepuszczalność nawet w przypadku nieregularnego rozdziału członów, a jakość powierzchni, zwłaszcza pod względem oceny wzrokowej, jest lepsza w porównaniu ze znanymi materiałami, na przykład materiałem rdzeniowym wyposażonym w regularny wzór sześ cioką tów, takim jak Soric®, w którym po impregnacji ż ywicą i suszeniu efekt

PL 208 352 B1 kopiowania w obszarach pomiędzy członami (to jest sześciokątami) może być wyraźnie widoczny. Stwierdzono, że taki efekt kopiowania nie występuje albo występuje przynajmniej w mniejszym stopniu w materiale rdzeniowym wedł ug wynalazku.

Ustalono ponadto, że materiał rdzeniowy według niniejszego wynalazku ma lepszą podatność na układanie i/lub przepuszczalność w porównaniu z materiałami rdzeniowymi dostępnymi w handlu.

Stosowany tu nieregularny rozdział można określić jego powtórzeniem wzoru. Powtórzenie wzoru można przedstawić długością (gdy jest ona określona w jednym kierunku) albo obszarem tworzącym wzór, który powtarza się w innej części materiału. Dobre wyniki uzyskano z rozdziałem nieregularnym charakteryzującym się tym, że przynajmniej w jednym kierunku spośród kierunków x i y, a zwłaszcza w obydwóch kierunkach x i y powtórzenie wzoru członów wynosi co najmniej 0,5 cm, a zwł aszcza co najmniej 1 cm, przy czym górna granica nie jest punktem krytycznym. Dla celów praktycznych górna granicę można określać w oparciu o technikę, którą wytwarza się materiał rdzeniowy, i na przykł ad bardzo odpowiednią techniką wytwarzania materiału rdzeniowego jest druk sitowy. Górną granicę powtórzenia wzoru będzie wtedy na ogół określać się obwodem i/lub szerokością sita. Na przykład stosuje się zwykle sita z obwodem do około 92,5 cm. W praktyce górna granica będzie wynosić na ogół około 140 cm.

Możliwe jest także oznaczanie powtórzenia wzoru w oparciu o liczbę członów tworzących powtarzający się wzór. Dobre wyniki uzyskiwano z rozdziałem nieregularnym, w którym co najmniej w jednym kierunku, spoś ród kierunków x i y nie wystę puje ż adne powtórzenie w jakimkolwiek wzorze utworzonym przez co najmniej 10 przyległych członów, a zwłaszcza w żadnym wzorze utworzonym przez co najmniej 25 przyległych członów. Jeszcze korzystniej żadne powtórzenie nie jest widoczne w jakimkolwiek wzorze w obszarze utworzonym przez co najmniej 100 przyległych członów.

Nieregularny rozdział jest korzystnie głównie rozdziałem losowym, to jest rozdziałem, w którym nie występuje żadne powtórzenie wzoru członów w płaszczyźnie materiału rdzeniowego. Ustalono, że materiał rdzeniowy z rozdziałem losowym nadaje się bardzo do wytwarzania wyrobu kształtowego o bardzo wysokiej jakoś ci powierzchni, zwł aszcza pod wzglę dem oceny wizualnej.

Określony tu wskaźnik skórki pomarańczowej albo wskaźnik D-Sight można mierzyć techniką D-Sight (na przykład w systemie D-SIGHT dostarczonym przez Diffracto Ltd., Canada, patrz także wyżej). Odpowiednie warunki są podane w przykładach, w których materiał rdzeniowy wyposażony po obydwóch stronach w runo włókniste z włókna szklanego (takie jak mata z ciętych nici szklanych CSM 450 g/m², dostarczana przez Owens-Corning) i wykończenie powierzchni Gelcoat® (dostarczane przez De IJssel, Holandia). Dla celów porównawczych należy odnotować, że pełny materiał szklany składający się z trzech warstw runa włóknistego z włókna szklanego daje w tej metodologii wskaźnik skórki pomarańczowej około 25, a stosowanie konwencjonalnego materiału rdzeniowego (Soric®) daje wskaźnik skórki pomarańczowej około 55.

W zależności od przewidywanego zastosowania, a zwłaszcza ze względu na potrzebę wnikania żywicy do materiału rdzeniowego w szczególnym okresie czasowym, przepuszczalność materiału rdzeniowego według wynalazku dla żywicy można dobierać w szerokim zakresie. Szczególnie dobre wyniki uzyskano z materiałem rdzeniowym, który ma przepuszczalność żywicy w płaszczyźnie materiału co najmniej 1 x 10^-9 m². Ustalono, że w takim materiale właściwości związane z płynięciem żywicy są bardzo zadowalające. W przypadku jeszcze lepszych właściwości przepuszczalność wynosi korzystnie co najmniej 1,5 x 10^-9 m², a zwłaszcza więcej niż co najmniej 5 x 10^-9 m².

Przepuszczalność jest zapewniona w znacznym stopniu przez kanaliki utworzone przez obszary nie zawierające żadnych członów. Przepuszczalność (k) określa się tu zgodnie z prawem Darcy dla przepływu stacjonarnego, jako

k.A Δρ q=—Δη Δχ ₃ w którym q oznacza przepływ żywicy w m³/sek, A jest całkowitą powierzchnią przekroju poprzecznego w m², przez który płynie żywica, — jest lepkością w Ns/m², Δρ jest różnicą ciśnień w N/m², a Δχ jest odległością w m, na której istnieje różnica ciśnień i ma miejsce przepływ żywicy. Przepuszczalność określa się w płaszczyźnie materiału, która nie jest prostopadła do materiału, lecz równoległa do jego górnej i dolnej powierzchni.

Podatność na układanie określa się tu jako zdolność materiału rdzeniowego do zgodności z powierzchnią konturową, a zwłaszcza z formą. Materiał rdzeniowy określa się tu zwłaszcza jako podatny na układanie, jeżeli może zginać się dookoła narożnika o promieniu 10 mm albo mniejszym

PL 208 352 B1 bez znacznego nieodwracalnego odkształcenia materiału rdzeniowego. Umożliwia to dobre układanie się materiału w formie, a zatem umożliwia wytwarzanie gładko ukształtowanych wyrobów.

Chociaż wyżej określona podatność na układanie jest na ogół wystarczająca do stosowania w ukł adach zamknię tych, to zgodnie z niniejszym wynalazkiem korzystne jest opracowanie materiału rdzeniowego o wiele lepszej podatności na układanie, takiej jak podatność na układanie, która umożliwia zginanie dookoła narożnika o promieniu tylko 5 mm albo mniejszym.

Wytrzymałość na ściskanie określa się tu jako zdolność do przeciwstawiania się sile, która ma skłonność do kruszenia albo wykrzywiania, i mierzy się ją drogą oznaczania wysokości materiału przed przyłożeniem ciśnienia i w czasie przykładania ciśnienia 1 x 10⁵ Pa (1 bar) prostopadłego do płaszczyzny materiału. Wytrzymałość na ściskanie oblicza się jako 100% x (wysokość materiału przy ciśnieniu 1 x 10⁵ Pa (1 bar)/wysokość materiału bez przykładania ciśnienia).

Wytrzymałość na ściskanie można dobierać w szerokich granicach w zależności od rodzaju zastosowania i wymaganych właściwości. Dobre wyniki osiągnięto między innymi z materiałem rdzeniowym, który ma wytrzymałość na ściskanie co najmniej 40% przy ciśnieniu 1 x 10⁵ Pa (1 bar). Zwłaszcza w przypadku, gdy materiał rdzeniowy powinien nadawać się do układu z zamkniętą formą, to jest bardzo korzystne, aby wytrzymałość na ściskanie wynosiła co najmniej 60% przy ciśnieniu 1 x 10⁵ Pa (1 bar), a zwłaszcza około 70% albo więcej przy ciśnieniu 1 x 10⁵ Pa (1 bar). Ustalono, że taka wytrzymałość jest bardzo korzystna dzięki bardzo niskiej skłonności kanalików do ściskania się ze sobą, a zatem uł atwiają c wchodzenie ż ywicy do kanalików przy przetwarzaniu w zamknię tej formie. Zgodnie z powyższym bardzo korzystny jest materiał rdzeniowy, który ma wytrzymałość na ściskanie odpowiednio większą niż 75%, co najmniej 80%, co najmniej 95% przy ciśnieniu 1 x 10⁵ Pa (1 bar).

Tym niemniej, w pewnych okolicznościach, można optować za materiałem rdzeniowym, który ma stosunkowo niską wytrzymałość na ściskanie, na przykład około 50% albo mniej.

W szczególności w przypadku materiału rdzeniowego nadającego się do układania ręcznego albo układu rozpyłowego wystarcza stosunkowo niska wytrzymałość na ściskanie, a zwłaszcza wytrzymałość na ściskanie 30% przy ciśnieniu 1 x 10⁵ Pa (1 bar) albo więcej.

Niniejszy wynalazek łączy zrównoważenie właściwości różnych spoiwa, struktury piankowej, itp., uzyskując z jednej strony odpowiednią równowagę pomiędzy takimi właściwościami jak wytrzymałość na ściskanie, podatność na układanie i przepuszczalność w materiale rdzeniowym, i z drugiej strony uzyskując wysoką jakość powierzchni w wyrobie kształtowym utworzonym z takim materiałem rdzeniowym. Odpowiednie warunki może określić specjalista w tej dziedzinie drogą rutynowych rozważań i po informacji podanej tu i w cytowanych referencjach.

Jeżeli istotna jest dobra jakość powierzchni, lecz istnieje także konieczność ograniczenia stosowania żywicy i/lub ciężaru kompozytu końcowego, to można wybrać stosowanie materiału członów ze stosunkowo lekkim materiałem, na przykład strukturą piankową z mikrokuleczkami, materiału ze stosunkowo dużymi członami, na przykład w przedziale od 1 do 3 mm, materiału ze stosunkowo wąskimi kanalikami pomiędzy członami, na przykład mniejszymi niż 1 mm, i/lub stosunkowo małą wolną objętością, na przykład w przedziale 40-60% objętościowych.

Jeżeli sprawą najwyższej wagi jest jakość powierzchni, a mniej istotne są oszczędności na ciężarze albo kosztach, to można wybrać materiał rdzeniowy ze stosunkowo małymi członami, na przykład w zakresie 0,5-2 mm (w przypadku materiału rdzeniowego, w którym wzór nie jest nieregularny: 0,5-1,5 mm), wysokim stopniem nieregularności wzoru członów i/lub żywicy o małej skłonności do kurczenia się po utwardzeniu, na przykład żywicy epoksydowej.

Jeżeli podatność na układanie i jakość powierzchni powinny być stosunkowo wysokie, to można dobrać do stosowania stosunkowo szerokie kanaliki, na przykład o średniej średnicy 0,5-2 mm (w przypadku materiału rdzeniowego, w którym wzór nie jest nieregularny: 0,5-0,75 mm) w połączeniu ze stosunkowo małymi członami, na przykład o średniej średnicy mniejszej niż 1 mm, wysokim stopniem nieregularności i/lub stosunkowo elastycznym materiałem włóknistym, na przykład składającym się z włókien poliestrowych i spoiwa akrylowego.

Człony tworzą „wysepki” w tkaninie albo na tkaninie, przy czym człony są co najmniej w znacznym stopniu otoczone przez kanaliki, przez które może płynąć żywica. Kanaliki są w znacznym stopniu wolne od materiału albo włókien tkaniny, chociaż może występować pewien materiał włóknisty w celu zapewnienia wystarczają cej konsystencji materiał u rdzeniowego. Z reguł y zawartość materia łu w kanalikach powinna być dostatecznie niska w celu umoż liwienia dostatecznej przepuszczalnoś ci, która umożliwia z kolei dostateczne przenikanie żywicy, i korzystnie może umożliwić przepuszczal-9 2 ność co najmniej 1 x 10^-9 m².

PL 208 352 B1

Człony są wykonane typowo ze struktury piankowej o zamkniętych komórkach, na przykład z materiału, jak tu opisano, który jest uż yteczny jako materiał wiążący. Człony mogą zawierać także mikrokuleczki albo mogą być z nich wykonane. Te mikrokuleczki będą omówione niżej.

Człony przyczyniają się w znacznym stopniu do wytrzymałości na ściskanie materiału rdzeniowego i są na ogół w znacznym stopniu nieprzenikalne dla żywicy. Człony mają w każdym przypadku przepuszczalność znacznie mniejszą niż 1 x 10^-9 m².

Człony mogą mieć każdy kształt. Dobre wyniki uzyskano z materiałem rdzeniowym, w którym przynajmniej większość członów wybiera się z grupy obejmującej człony o przekroju kołowym, elipsoidalnym i wielokątnym, równoległym do płaszczyzny materiału, przy czym stosować można oczywiście ich połączenia. Do korzystnych członów o przekrojach wielokątnych należą człony o przekroju trójkątnym, czworokątnym, pięciokątnym, sześciokątnym, siedmiokątnym albo ośmiokątnym.

Nieregularny rozdział można uzyskać stosując mniej lub bardziej jednorodnie ukształtowane człony o takich samych albo różnych rozmiarach. Dobre wyniki uzyskano na przykład z materiałem rdzeniowym, w którym co najmniej większość, a korzystnie w zasadzie wszystkie człony mają przekrój kołowy albo elipsoidalny, równoległy do płaszczyzny materiału.

Nieregularny rozdział można uzyskać stosując wiele różnie ukształtowanych członów. Dobre wyniki uzyskano z materiałem rdzeniowym, w którym co najmniej większość, a zwłaszcza w zasadzie wszystkie człony mają przekrój wielokątny, równoległy do płaszczyzny materiału. Różnie ukształtowane człony w takim materiale rdzeniowym wybiera się korzystnie z grupy obejmującej trójkąty, czworokąty, pięciokąty i sześciokąty.

Ustalono, że szczególnie dobre wyniki pod względem jakości powierzchni uzyskuje się z materiałem rdzeniowym, który ma nieregularny wzór, w którym co najmniej większość członów, a zwłaszcza w zasadzie wszystkie człony mają w płaszczyźnie materiału średnicę wyznaczoną średnicą okręgu opisanego, mniejszą niż 3 mm. Korzystnie co najmniej większość członów, a zwłaszcza w zasadzie wszystkie człony mają w płaszczyźnie materiału średnicę mniejszą niż 2,5 mm. Bardzo dobre wyniki uzyskano z materiałem rdzeniowym, w którym co najmniej większość członów ma średnicę mniejszą niż 1,5 mm.

Dolna granica średnicy członów nie jest punktem decydującym i w przypadku typowych zastosowań przynajmniej większość członów będzie mieć minimalną średnicę co najmniej około 0,2 mm. Dla celów praktycznych średnica będzie wynosić na ogół co najmniej około 0,5 mm. Czynnikami innymi niż jakość powierzchni, dla których może być odpowiednia średnica członów, jest stopień, w jakim wymaga się ograniczenia stosowania ż ywicy w układzie z zamkniętą formą.

Korzystnie przynajmniej większość kanalików pomiędzy członami ma średnią średnicę mniejszą niż 2 mm (w przypadku wzoru nieregularnego), korzystnie mniejszą niż 1 mm (w przypadku wzoru nieregularnego), a zwłaszcza mniejszą niż 0,5 mm. Dolna granica kanalików nie jest punktem szczególnie krytycznym tak długo, jak długo przepuszczalność, jak tu określono, pozostaje dostatecznie wysoka. Odpowiednią dolną granicę specjalista może określać rutynowo w zależności od żywicy i warunków formowania. Typowo większość kanalików będzie mieć minimalną średnią średnicę co najmniej 0,3 mm. Zaletą stosowania stosunkowo dużej średnicy, na przykład 0,5 do 2 mm (0,5-0,75 w przypadku, gdy materiał rdzeniowy ma nieregularny wzór), może być szybkie płynięcie żywicy przez materiał i stosunkowo wysoka podatność na układanie. Zalety stosunkowo małej średnicy, na przykład w zakresie od 0,3 do 0,5 mm, mogą obejmować stosunkowo niską absorpcję żywicy i wyższą jakość powierzchni.

Grubość materiału rdzeniowego może zmieniać się w szerokich granicach, na przykład od 1 do 4 mm, a zwłaszcza od 1,5 do 3 mm, chociaż zgodnie z niniejszym wynalazkiem można wytwarzać grubsze albo cieńsze materiały rdzeniowe. Człony rozciągają się zwykle co najmniej na większości grubości materiału.

Tkanina włóknista zawierająca strukturę piankową ma korzystnie wolną objętość mniejszą niż 80% objętościowych, a zwłaszcza 50-70% objętościowych. Pod tym względem przez wolną objętość rozumie się objętość materiału, która może być dostępna dla żywicy. Pozostała objętość będzie tworzona przez człony (i trochę włókien).

Korzystna tkanina zawiera co najmniej 20% wagowo włókien, i do 80% wagowo materiału wiążącego, który jest ewentualnie spieniony. Tworzącą człony strukturę piankową o zamkniętych komórkach można wytwarzać z (ewentualnie rozprężnych) mikrokuleczek, które wprowadza się do tkaniny stosując ewentualnie spieniony materiał wiążący.

Dobre wyniki uzyskano z materiałem rdzeniowym zawierającym mikrokuleczki, które mają temperaturę aktywacji co najmniej 120°C, gdzie wolna objętość w tkaninie wynosi co najwyżej 80% objętościowych. Tkanina może być wiązana fizycznie albo mechanicznie.

PL 208 352 B1

Jeszcze korzystniejszy jest materiał rdzeniowy zawierający co najmniej 30% wagowych włókien, do 70% wagowych materiału wiążącego i zawierający ewentualnie także rozprężne mikrokuleczki. W praktyce ilość rozprężnych mikrokuleczek będzie na ogół mniejsza niż 15% wagowych, a zwłaszcza 1-10% wagowych w stosunku do całkowitego ciężaru materiału rdzeniowego.

Mikrokuleczki są korzystnie rozprężne, a zwłaszcza mają temperaturę aktywacji co najmniej 120°C.

Bardzo dobre wyniki uzyskano z materiałem rdzeniowym, w którym rozprężone termoplastyczne mikrokuleczki, na przykład z polimeru termoplastycznego opartego na metakrylanie alkilowym, takim jak: metakrylan metylu, acetonitryl (taki jak poliacetonitryl (PAN)), chlorek winylidenu albo ich połączenie, są zawarte w tkaninie, przy czym wymienione mikrokuleczki mają początkową temperaturę rozprężania niższą niż temperatura utwardzania spoiwa. Mikrokuleczki, takie jak na przykład Expancel™ firmy AKZO-NOBEL, są dostępne w handlu.

Materiał rdzeniowy według wynalazku można wytwarzać stosując znane techniki wytwarzania materiałów rdzeniowych według stanu techniki do ręcznego wytwarzania materiałów z tworzyw sztucznych wzmocnionych włóknem. Ich otrzymywanie może opierać się na przykład na metodologii znanej z europejskiego opisu patentowego nr EP 1 010 793. Materiał wytwarza się korzystnie drogą rotacyjnego druku sitowego.

W korzystnym sposobie wytwarzania materiału rdzeniowego rozprężne mikrokuleczki wprowadza się do tkaniny włóknistej stosując materiał wiążący, a następnie rozpręża mikrokuleczki i utwardza spoiwo. W o wiele korzystniejszym sposobie mikrokuleczki zaczynają się rozprężać w temperaturze poniżej temperatury utwardzania materiału wiążącego.

Materiał rdzeniowy można wytwarzać korzystnie sposobem, w którym włókninę drukuje się pianką albo niespienionym spoiwem zawierającym także rozprężone mikrokuleczki, takie jak mikrokuleczki polimeryczne, szklane albo ceramiczne.

W przypadku stosowania mikrokuleczek rozprężnych korzystne jest stosowanie nastę pują cego sposobu. Po pierwsze przygotowuje się dyspersję rozprężnych mikrokuleczek w materiale wiążącym, którą] ewentualnie spienia się. Początkowa temperatura rozprężania mikrokuleczek jest korzystnie niższa niż temperatura utwardzania materiału wiążącego. Następnie włókninę, która ma grubość mniejszą niż wymagana grubość końcowa, poddaje się za pomocą dyspersji drukowi sitowemu. Z kolei materiał suszy się i ogrzewa do temperatury rozprężania mikrokuleczek. Po rozprężeniu temperaturę podnosi się dalej, w wyniku czego materiał wiążący utwardza się i utrwala mikrokuleczki w tkaninie. W ten sposób mo żna wytwarzać materiał rdzeniowy według wynalazku.

Początkowa temperatura rozprężania mikrokuleczek wynosi korzystnie od 120° do 190°C. Temperatura utwardzania spoiwa wynosi korzystnie powyżej 170°C.

Tkanina włóknista stosowana według wynalazku będzie zwykle włókniną, którą można wzmacniać, opartą na konwencjonalnych włóknach. Wytwarzanie odpowiednich włóknin zostało opisane na przykład przez Dr. H. Jordera w „Textilien auf Vliesbasis” (D.V.R. Fachbuch, P. Keppler Verlag). Możliwe jest także stosowanie połączenia tkaniny włóknistej na bazie włókniny z tkaniną wzmacniającą, jedna w drugiej albo jedna na wierzchu drugiej.

Włókna tkaniny wybiera się korzystnie z grupy obejmującej włókna naturalne, włókna szklane, włókna metalowe, włókna ceramiczne albo włókna syntetyczne, takie jak włókna akrylowe, polietylenowe, poliestrowe, poliamidowe (aromatyczne poliamidowe), węglowe albo polipropylenowe i ich połączenia. Jeszcze korzystniej włókna wybiera się z grupy obejmującej włókna szklane, włókna poliestrowe, dwuskładnikowe włókna poliestrowo-polietylenowe i ich połączenia. Bardzo dobre wyniki uzyskano z włóknami poliestrowymi. Ustalono, że włókna poliestrowe mają bardzo dobrą przyczepność z żywicą i mają skłonność do korzystnie niższej zawartości wilgoci.

Zgodnie z bardzo dogodnym sposobem włóknina opiera się na połączeniu włókien poliestrowych i dwuskładnikowych włókien polietylenowo-poliestrowych (albo innych włókien albo proszków topiących się w niskiej temperaturze). Te rodzaje tkanin zostały związane termicznie przez włókna dwuskładnikowe. Przez ogrzewanie tkaniny do początkowej temperatury rozprężania mikrokuleczek, która jest wyższa niż temperatura topnienia spoiwa polietylenowego, tkanina staje się luźna i będzie się łatwo rozprężać. Po rozprężeniu i utwardzeniu materiał końcowy ma ponownie swoje dobre wiązanie, co daje połączenie właściwości według wynalazku. Jednocześnie, dzięki wiązaniu termicznemu, tkanina jest bardzo łatwa w obchodzeniu się w początkowych etapach procesu.

Mikrokuleczki, które według wynalazku można wprowadzać do tkaniny włóknistej, składają się korzystnie co najmniej z materiału opartego na termoplastycznej żywicy syntetycznej, która jest stała

PL 208 352 B1 w temperaturze pokojowej. Przykłady odpowiednich żywic obejmują polistyren, kopolimery polistyrenu, polichlorek winylu, kopolimery chlorku winylu, kopolimery chlorku winylidenu, itp.

Do rozprężnych mikrokuleczek wprowadza się zwykle środek porotwórczy. Obecność tego środka porotwórczego odpowiada za rozprężanie się mikrokuleczek, gdy utwardza się tkaninę włóknistą zawierającą mikrokuleczki. Zatem mikrokuleczki prasuje się w tkaninie włóknistej w nierozprężonej postaci, na przykład za pomocą pasty, korzystnie pasty piankowej. Środek porotwórczy może być chemicznym albo fizycznym środkiem porotwórczym, takim jak azodikarbonamid, izobutan, izopentan, pentan, freon, izooktan, itp.

Mikrokuleczki mają korzystnie średnicę 4-20 μm w nierozprężonym stanie i korzystnie średnicę 10-100 μm w stanie rozprężenia. Po rozprężeniu mikrokuleczek ich ilość w tkaninie stanowi na ogół od 10 do 60% objętościowo, przy czym ta ilość zależy od ilości zastosowanych mikrokuleczek i stopnia ich rozprężenia.

Odpowiednimi pod tym względem spoiwami są na przykład polimer akrylanu niższego alkilu, kauczuk styrenowo-butadienowy, polimer akrylonitrylowy, poliuretan, żywice epoksydowe, polichlorek winylu, polichlorek winylidenu i kopolimery chlorki winylidenu z innymi monomerami, polioctan winylu, częściowo zhydrolizowany polioctan winylu, polialkohol winylowy, poliwinylopirolidon, żywice poliestrowe, itp. Te spoiwa można ewentualnie wyposażać w grupy kwasowe, na przykład drogą karboksylowania spoiw. Odpowiednim środkiem karboksylującym jest na przykład bezwodnik maleinowy. Poza tym spoiwo, kompozycja typu pasty, zawiera ewentualnie wodę, środki powierzchniowo czynne, stabilizatory pianki, wypełniacze i/lub środki zagęszczające, co jest znane z europejskiego opisu patentowego nr EP-A-0 190 788.

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest ponadto laminat zawierający co najmniej materiał rdzeniowy według wynalazku, laminowany co najmniej jednym runem włóknistym. Laminat można formować w jakikolwiek sposób, a zwłaszcza drogą zszywania albo przyklejania co najmniej jednego runa włóknistego do jednej albo obydwóch stron materiału rdzeniowego. W technice są znane odpowiednie sposoby wytwarzania laminatu.

Zaletą otrzymywania laminatu jest łatwość jego stosowania. Laminat umożliwia łatwe umieszczanie połączenia materiału rdzeniowego i runa włóknistego w jednym etapie. Stąd producent kompozytu nie musi układać na sobie w formie różnych warstw (na przykład odpowiednio dolnego runa, materiału rdzeniowego i górnego runa) w oddzielnych etapach.

W zasadzie stosować można każde runo włókniste odpowiednie do wytwarzania kompozytu, przy czym korzystne runa włókniste obejmują runa z włókna szklanego, runa z włókna węglowego, runa z aromatycznego włókna poliamidowego i ich hybrydy, na przykład runa z włókna szklanegowęglowego, runa z włókna szklanego-aromatycznego poliamidowego albo runa z włókna węglowegoaromatycznego poliamidowego.

Ustalono między innymi, że materiał rdzeniowy według wynalazku nadaje się bardzo do wytwarzania cienkich laminatów, otrzymując jednocześnie powierzchnię o bardzo pożądanym gładkim wyglądzie. Na przykład laminat według wynalazku może mieć bardzo korzystnie całkowitą grubość od 2 do 10 mm, a zwłaszcza od 3 do 6 mm. Dobre wyniki uzyskano między innymi z laminatem z materiałem rdzeniowym o grubości 1-2 mm pokrytym po obydwóch stronach runem włóknistym, korzystnie runem z włókna szklanego, o grubości w przybliżeniu 0,4-0,8 mm, na przykład runem z włókna szklanego w przybliżeniu 225-600 g/m², typowo około 450 g/m². Zatem można otrzymać laminat o grubości około 2-3 mm, przy czym ustalono, że laminat ma bardzo dobrą jakość powierzchni po utwardzeniu żywicą, zwłaszcza żywicą epoksydową.

Wynalazek obejmuje także sposób wytwarzania wyrobu kształtowego, w którym opisaną wyżej tkaninę włóknistą impregnuje się ciekłą żywicą i jej utwardzaczem.

Odpowiednimi ciekłymi żywicami do impregnowania tkaniny włóknistej według wynalazku są syntetyczne materiały z tworzyw sztucznych, które można stosować w ciekłej postaci i utwardzać, a przykłady obejmują żywice poliestrowe, żywice fenyloestrowe, żywice poliuretanowe, żywice fenolowe, żywice melaminowo-formaldehydowe i żywice epoksydowe. Mając do dyspozycji specyfikacje wytwarzanego wyrobu kształtowego specjalista w tej dziedzinie będzie mógł odpowiednio wybrać odpowiednią żywicę.

Do odpowiednich utwardzaczy stosowanych w sposobie według wynalazku należą utwardzacze, które można stosować do utwardzania wybranych ciekłych żywic, i takie układy są znane specjalistom. Do standardowej wiedzy specjalisty w tej dziedzinie należy umiejętność łączenia żywicy i utwardzacza, tak aby uzyskać optymalne wyniki.

PL 208 352 B1

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest dalej wyrób kształtowy oparty na materiale rdzeniowym według wynalazku, a zwłaszcza wyrób kształtowy otrzymywany sposobem według wynalazku, w którym materiał rdzeniowy według wynalazku impregnuje się żywicą i utwardza. W szczególności przedmiotem niniejszego wynalazku jest taki wyrób kształtowy, który ma wskaźnik skórki pomarańczowej albo wskaźnik D-Sight mniejszy niż 30, korzystnie mniejszy niż 25, a zwłaszcza większy niż 10-20, określony techniką D-Sight (na przykład w systemie D-SIGHT dostarczonym przez Diffracto Ltd., Kanada), stosując warunki podane w przykładach.

Przedmiot wynalazku jest bliżej objaśniony w przykładach wykonania na rysunku na którym fig. 1 i 2 przedstawiają przykłady, w jaki sposób człony (jasne obszary) mogą być rozdzielone w materiale rdzeniowym, przy czym obszary ciemne przedstawiają kanaliki, ogólnie mówiąc te kanaliki zapewniają przepuszczalność w materiale rdzeniowym przedstawionym na fig. 1 albo 2, na fig. 3 przedstawia schematycznie przykład materiału rdzeniowego zawierającego wiele różnie ukształtowanych członów, na fig. 4a przedstawia zdjęcie materiału rdzeniowego według wynalazku, stosowanego w przykł adzie 1, na fig. 4b przedstawia inny materiał rdzeniowy wedł ug wynalazku, na fig. 5 przedstawiono dwa zdjęcia porównujące kompozyt zawierający materiał rdzeniowy według wynalazku i kompozyt zawierający materiał rdzeniowy Soric® (każde zdjęcie pokazuje te same dwa kompozyty, a fotografie wykonano pod różnym kątem), na fig. 6 przedstawia kompozyt według wynalazku, w którym zastosowano materiał rdzeniowy o przepuszczalności około 1,5 x 10^-9 m², - w sposób widoczny nie występuje w ogóle efekt kopiowania, co nadaje temu kompozytowi bardzo wysoką ocenę wizualną, i na fig. 7 przedstawia obraz dyfrakcyjny uzyskany za pomocą systemu D-SIGHT kompozytu opartego na materiale rdzeniowym według wynalazku (materiał rdzeniowy ma wzór pokazany na fig. 1 w skali 1:1).

Materiał rdzeniowy według wynalazku z fig. 5 ma wyraźnie bardziej jednorodny wygląd wizualny niż materiał rdzeniowy Soric® i jest to dalej zaakcentowane jasnym słupkiem w środkowym odcinku płytki, który jest odbiciem światła zwykłej lampy fluorescencyjnej. Zniekształcony kształt odbicia w materiale według stanu techniki w porównaniu z materiał em wedł ug wynalazku jest uderzając ą ilustracją polepszenia wizualnego dzięki zastosowaniu nowego materiału rdzeniowego.

Wynalazek będzie teraz wyjaśniony za pomocą następujących nieograniczających przykładów.

Przykład porównawczy

Materiał rdzeniowy Soric® (Lantor, Veenendaal, Holandia), jak przedstawiono na pos. 1 z sześciokątnymi członami o średnicy 6 mm, o przepuszczalności 5 x 10^-9 m², układano warstwowo pomiędzy dwiema warstwami włóknistego runa szklanego (mata z ciętej nici szklanej, ciężar materiału 450 g/m², dostarczony przez Owens-Corning). Ten laminat impregnowano żywicą poliestrową (Synolite 6811-N-1, żywice DSM) w układzie z zamkniętą formą drogą wtrysku próżniowego przy ciśnieniu 0,2 x 10⁵ Pa (0,2 bara).

Na jedną stronę formy nakładano wykończenie powierzchni (czarny Gelcoat™ yt 701 z De IJssel) grubości około 0,5 mm,

Na fig. 5 przedstawiono wygląd kompozytu (oznaczonego jako „materiał rdzeniowy według stanu techniki”). Wskaźnik skórki pomarańczowej/wskaźnik D-sight powierzchni określano stosując system D-SIGHT nastawieniami parametrów:

kąt kamery: 30°, wysokość kamery: 570 punkt przyłożenia: linia „czerwona” wielkość fragmentu: górny lewy narożnik: x = 115, y = 271 dolny prawy naroż nik: x = 385, y = 386

WDI 28X24 wielkość bloku 10X5

Ustalono wskaźnik skórki pomarańczowej 55,3. Obraz przedstawiający kompozyt, obserwowany poprzez system D-SIGHT, jest pokazany na pos. II.

Drugi przykład porównawczy wykazano w taki sam sposób, lecz z materiałem rdzeniowym Soric®, który ma sześciokąty o średnicy około 3,5 mm i przepuszczalność około 5 x 10^-9 m². Ustalono wskaźnik skórki pomarańczowej 33,7. Obraz przedstawiający kompozyt, obserwowany poprzez system D-SIGHT, jest pokazany na pos. III.

Trzeci przykład porównawczy zrealizowano w taki sam sposób, lecz teraz z pełnym laminatem szklanym (trzy warstwy tego samego runa szklanego). Ustalono wskaźnik skórki pomarańczowej 24,9 (nie pokazany na figurach).

Wytwarzanie materiału rdzeniowego

Przygotowano tkaninę składającą się z 80% wagowych włókien poliestrowych i 20% wagowych spoiwa (akrylanu).

PL 208 352 B1

Mieszaninę spoiwo-mikrokuleczki przygotowano drogą mieszania 5 kg rozprężnych mikrokuleczek (Expancel™, AKZO-NOBEL) w 95 kg dyspersji akrylowej. Zawartość materiału stałego wynosiła około 52% wagowych.

Mieszaninę spoiwo-mikrokuleczki nakładano na tkaninę drogą rotacyjnego druku sitowego, po czym mieszaninę wprasowano do tkaniny. Sito zawierało okrągłe, nieregularnie rozmieszczone otworki o średnicy w przybliżeniu 0,6 mm i gęstości około 40 otworków na cm².

Po drukowaniu tkaninę suszono w temperaturze około 110°C, następnie w temperaturze 200°C poddawano rozprężaniu do grubości około 2 mm. Tkaninę jednocześnie utwardzano.

P r z y k ł a d 1

Materiał rdzeniowy o nieregularnym wzorze, jak pokazano na fig. 1, w którym człony miały średnią średnicę w przybliżeniu 1 mm, o przepuszczalności około 1,5 x 10^-9 m², wyposażono, jak wskazano wyżej, w maty szklane. Laminat impregnowano według tego samego sposobu postępowania, jak opisano w przykładzie porównawczym.

Na fig. 5 przedstawiono wygląd kompozytu (oznaczonego jako „ulepszony materiał rdzeniowy”).

Fig. 5 wyraźnie wskazuje, że pojawienie się materiału rdzeniowego według wynalazku daje kompozyt, którego powierzchnia ma o wiele gładszy wygląd, co daje w wyniku wyższą ocenę wizualną.

Obraz dyfrakcyjny przedstawiający kompozyt, zaobserwowany poprzez system D-SIGHT, jest pokazany na fig. 7. Ustalono wskaźnik skórki pomarańczowej 20.6.

P r z y k ł a d 2

Na fig. 6 przedstawiono inny kompozyt według wynalazku, wykonany z materiałem rdzeniowym, jak pokazano na fig. 4b, który także ma bardzo jednorodny wygląd.

Claims (21)

1. Materiał rdzeniowy nadaj ą cy się do stosowania w układzie z zamknię t ą formą , przy nakładaniu drogą napylania i/lub nakładaniu drogą układania ręcznego, przy czym wymieniony materiał rdzeniowy jest podatny na układanie i jest oparty na co najmniej jednej tkaninie włóknistej zawierającej wewnątrz tkaniny włóknistej strukturę piankową, która to struktura piankowa jest utworzona z wielu członów, które są oddzielone od siebie kanalikami przepuszczalnymi dla żywicy, znamienny tym, że człony mają w płaszczyźnie średnią średnicę, wyznaczoną średnicą okręgu opisanego, mniejszą niż 1,5 mm, zaś kanaliki mają średnią średnicę mniejszą niż 0,75 mm.

2. Materiał rdzeniowy według zastrz. 1, znamienny tym, że człony są nieregularnie rozłożone wewnątrz lub na tkaninie, to znaczy powtarzanie wzoru w co najmniej jednym kierunku spośród kierunków x i y wynosi co najmniej 0,5 cm.

3. Materiał rdzeniowy według zastrz. 2, znamienny tym, że co najmniej większość członów ma w płaszczyźnie materiału średnicę, wyznaczoną okręgiem opisanym otaczającym człon, mniejszą niż 3 mm, a korzystnie mniejszą niż 3,5 mm.

4. Materiał rdzeniowy według zastrz. 2 albo 3, znamienny tym, że co najmniej większość kanalików ma średnią średnicę mniejszą niż 1 mm.

5. Materiał rdzeniowy wedł ug zastrz. 1, znamienny tym, ż e kanaliki mają ś rednią ś rednicę od 0,3 do 0,5 mm.

6. Materiał rdzeniowy według zastrz. 1, znamienny tym, że człony mają średnią średnicę od 0,2 do 1 mm.

7. Materiał rdzeniowy wedł ug zastrz. 1, znamienny tym, ż e przepuszczalność ż ywicy w pł aszczyźnie materiału wynosi co najmniej 1 x 10^-9 m².

8. Materiał rdzeniowy według zastrz. 1, znamienny tym, że człony są rozłożone losowo wewnątrz tkaniny albo na tkaninie.

9. Materiał rdzeniowy wedł ug zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 6 albo 8, znamienny tym, ż e zawiera wiele różnie ukształtowanych członów.

10. Materiał rdzeniowy według zastrz. 1, znamienny tym, że wolna objętość tkaniny stanowi objętość materiału dostępną dla żywicy i wynosi 40-80% objętościowych, korzystnie od 60 do 70% objętościowych.

11. Materiał rdzeniowy według zastrz. 1, znamienny tym, że równoległe do płaszczyzny materiału przekroje co najmniej większości członów są wybrane z grupy obejmującej przekrój kołowy, elipsoidalny i wielokątny.

PL 208 352 B1

12. Materiał rdzeniowy według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej część członów zawiera mikrokuleczki.

13. Materiał rdzeniowy według zastrz. 1, znamienny tym, że włókna tkaniny są wybrane z grupy obejmującej włókna naturalne, włókna szklane, włókna metalowe, włókna ceramiczne, włókna syntetyczne i ich kombinacje.

14. Materiał rdzeniowy według zastrz. 1, znamienny tym, że wytrzymałość na ściskanie przy ciśnieniu 1 · 10⁵ Pa wynosi co najmniej 30%, korzystnie co najmniej 60%, a najkorzystniej co najmniej 70%.

15. Laminat zawierający co najmniej materiał rdzeniowy określony w zastrz. 1 do 14, znamienny tym, że jest laminowany co najmniej jednym runem włóknistym.

16. Laminat według zastrz. 15, znamienny tym, że ma całkowitą grubość od 1 do 10 mm, a korzystnie od 2 do 5 mm.

17. Laminat według zastrz. 15 albo 16, znamienny tym, że co najmniej jedno runo włókniste jest wybrane z grupy obejmującej co najmniej jeden rodzaj włókna wybranego z grupy obejmującej włókna szklane, włókna węglowe i włókna poliaramidowe.

18. Sposób wytwarzania wyrobu kształtowego, znamienny tym, że umieszcza się materiał rdzeniowy określony w zastrz. 1 do 14, ewentualnie w połączeniu z jednym albo więcej niż jednym innym runem włóknistym, albo laminat określony w zastrz. 15 do 18, w zamkniętej formie, wprowadza się ciekłą żywicę do formy i utwardza się żywicę z utworzeniem wyrobu.

19. Sposób według zastrz. 19, znamienny tym, że stosuje się żywicę będącą żywicą poliestrową, żywicą fenyloestrową, żywicą epoksydową, żywicą poliuretanową, żywicą melaminowoformaldehydową albo żywicą fenolową.

20. Wyrób kształtowy, znamienny tym, że jest otrzymywany sposobem według jednego z zastrz. 18 albo 19 na bazie materiału rdzeniowego określonego w zastrz. 1 do 14 albo laminatu określonego w zastrz. 15 do 17.

21. Wyrób kształtowy według zastrz. 20, znamienny tym, że ma wskaźnik dyfrakcji, przedstawiony jego wskaźnikiem skórki pomarańczowej, mniejszy niż 30, korzystnie mniejszy niż 25, a najkorzystniej mniejszy niż 10-20.