RO112732B1 - PROCEDEU DE OBȚINERE A UNEI STRUCTURI COMPLEXE DIN FIBRE DE STICLA Șl POLIPROPILENĂ - Google Patents

Abstract

nvenția se referă la un procedeu de obținere a unei structuri complexe din fibre de sticlă și polipropilenă prin care se derulează simultan fire de sticlă și fire filate de polipropilenă, în raport în greutate de 5:80, printr-o baie cu agent de cuplare, se înfășoară firele tratate pe un tambur sub un unghi de 85... 175° față de generatoarea tamburului printr-o mișcare de înfășurare pe toată lungimea tamburului sub unghiul fixat, la întoarcere rezultând o schimbare a direcției de înfășurare cu un unghi de minimum 10° între firele înfășurate, se extrage structura complexă de tip monostrat sau dublu strat și se presează sub formă de plăci la temperatura de 200°C, cu o presiune de 40 kgf/cm2, timp de 5.. 30 min.

Description

Invenția se referă la un procedeu de obținere a unei structuri complexe din fibre de sticlă și polipropilenă, destinată în principal industriei de autovehicule.

Este cunoscut un procedeu de armare a polimerilor cu țesături și împâșlituri din fibre de sticlă în scopul îmbunătățirii proprietăților mecanice (în special îmbunătățirii rigidității și rezistenței la șoc). Astfel, în brevet US 4 098 943, este descris un procedeu de armare a termoplastelor cu țesătură sau mat din fibre de sticlă, prin suprapunerea, într-un calandru, a trei foi polimerice extrudate între care se află două foi de țesătură din fibre de sticlă. Procedeul prezintă dezavantajul utilizării simultane a trei extrudere pentru obținerea foilor de polimer termoplastic, iar legarea straturilor între ele este slabă, polimerul nepătrunzând printre ochiurile țesăturii.

Pentru îmbunătățirea adeziunii între straturile de polimer termoplastic și cele de țesătură din fibre de sticlă, în brevet US 4 612 238, este indicată calandrarea foilor polimerice exterioare ale stratificatului pe un calandru uzual, astfel încât foile rezultate să prezinte pe fața care vine în contact cu țesătura din fibre de sticlă proeminența care fixează materialul de armare între foile polimerice. Procedeul prezintă dezavantajul că necesită o instalație complexă, compusă din trei linii de extrudare-calandrare, două dintre calandre fiind de construcție specială. La contactul dintre proeminențele reci ale foliei șagrenate, care traversează țesătura și materialul cald, se realizează o fuziune insuficientă.

Conform procedeului descris în brevet FR 2 570 329, legătura între straturile de polipropilenă și cele de fibră de sticlă se realizează prin calandrarea foilor suprapuse, urmată de presarea lor continuă într-o presă pas cu pas, de tip special, procedeul prezentând dezavantajul utilizării unor utilaje specializate, contactul dintre foile de polimer fiind slab și determinat de necesitatea traversării polimerului prin țesătură.

O altă metodă pentru armarea cu fibre lungi de sticlă a materialelor polimerice, descrisă în brevet DE 2 000 123, constă în: încălzirea țesăturii din fibre de sticlă la temperaturi superioare celei de topire a polimerului, introducerea țesăturii încălzite într-un pat fluidizat de pulbere de polimer, sinterizarea într-un cuptor tunel și, în final, presarea materialului obținut. Procedeul cuprinde multe faze (consum energetic ridicat) dezavantajoase din acest punct de vedere.

In brevet DE 1 779 262, este prezentată obținerea materialelor armate din fibre de sticlă și fibre de polimer termoplastic, care sunt răsucite împreună, apoi țesute, țesătura mixtă fiind presată pentru obținerea de plăci. Intr-o altă variantă a aceluiași procedeu, fibrele de sticlă sunt acoperite cu pulbere de polimer într-un pat fluidizat de pulbere polimerică, apoi sunt trecute printr-un tunel pentru sinterizare, iar fibrele astfel acoperite cu polimer sunt țesute, țesătura fiind presată pentru obținerea de plăci armate. In ambele variante, procedeul prezintă dezavantajele unui număr mare de faze, precum și unui consum energetic ridicat.

O metodă de impregnare a fibrelor de sticlă cu soluții sau dispersii polimerice (DE 2 054 471) constă în trecerea unei țesături din fibre de sticlă printr-o baie conținând soluția sau dispersia apoasă a polimerului care urmează a fi armat, stoarcerea țesăturii la evacuarea din baie, uscarea într-un tunel pentru îndepărtarea apei și apoi presarea țesăturii impregnate. Trecerea țesăturii prin baia de impregnare se repetă de un număr de ori, până la atingerea concentrației necesare de polimer. Procedeul implică unele dificultăți legate de eliminarea bulelor de aer la impregnare și realizarea unei bune impregnări a țesăturii și este aplicabil numai polimerilor care se pot obține sub formă de soluție sau dispersie apoasă.

Pentru realizarea produselor finite prin termoformare sau ambutisare, nu este indicată utilizarea fibrelor de armare sub formă de țesătură, întrucât structura rigidă a acesteia împiedică alunecarea liberă a fibrelor în cursul formării, ceea ce duce la ruperea fibrelor și apariția de zone îmbogățite în polimer termoplastic cu rezistență mecanică mai scăzută.

RO 112732 Bl

Acest dezavantaj poate fi eliminat prin folosirea materialului de armare sub formă de împâslitură (mat), fibrele fiind legate între ele prin coasere în puncte sau cu adezivi speciali. Acest procedeu prezintă dezavantajul că necesită o fază separată de realizare a matului, care implică instalații speciale pentru coasere sau utilizarea de adezivi care reprezintă aditivi nedoriți în produsul finit.

Obținerea termoplastelor armate cu fibre de sticlă lungi printr-un procedeu similar cu acela al obținerii hârtiei [International Technical Magazine for the Plastics and Rubber Industry, Febr. 1988, p. 48) elimină faza de preparare separată a matului. Fibrele tăiate sunt amestecate cu pulbere de polimer, apă și agenți tensioactivi adecvați, obținându-se o suspensie omogenă, care este depusă pe plăci pentru îndepărtarea apei, apoi este uscată și presată pentru obținerea de plăci. Dezavantajele acestui procedeu constau, în primul rând, în limitarea lungimii fibrelor de sticlă la dimensiuni care permit amestecarea și transportul suspensiei, precum și în necesitatea utilizării de aditivi speciali care să împiedice segregarea fazelor în suspensie.

Procedeul conform invenției elimină dezavantajele menționate, prin aceea că se derulează simultan fire de sticlă și fire filate de polipropilenă, în raport în greutate de 5:80, printr-o baie cu agent de cuplare, se înfășoară firele tratate pe un tambur sub un unghi de 85... 175° față de generatoarea tamburului printr-o mișcare de înfășurare pe toată lungimea tamburului sub unghiul fixat, la întoarcere, rezultând o schimbare a direcției de înfășurare cu un unghi de minimum 10° între firele înfășurate, se extrage structura complexă de tip monostrat sau dublu strat și se presează sub formă de plăci la temperatura de 200°C, cu o presiune de 40 kgf/cm², timp de 5... 30 min.

Prin aplicarea procedeului conform invenției, se obțin următoarele avantaje:

- se pot realiza materiale pe bază de polipropilenă și fire de sticlă continuă, cu proprietăți mecanice și chimice superioare, într-o singură fază, fără prepararea separată a matului și fără limitarea lungimii fibrelor de armare;

- plăcile obținute pot fi prelucrate prin termoformare sau ambutisare, deoarece fibrele de armare pot aluneca liber unele față de altele;

- se pot folosi firele de margine rezultate ca deșeu la producerea benzilor de polipropilenă pentru saci țesuți.

In continuare, se dau 6 exemple de realizare a procedeului, conform invenției.

Exemplul 1. Printr-o baie conținând soluție 1% policarbonat de clorură de metilen, se trec continuu fire de sticlă tip E de 320 tex netorsionate (roving) și benzi extrudate etirate din polipropilenă cu o lățime de 3 mm (masa unității de lungime este de 100 tex). Raportul în greutate fire de sticlă: benzi de polipropilenă este de 40: 60. Firele tratate se înfășoară pe un tambur cilindric având o lungime activă de 1 m și un diametru de 32 cm, sub un unghi de 135°C față de generatoarea cilindrului, printr-o mișcare de înfășurare pe toată lungimea tamburului, astfel încât unghiul format între fibrele înfășurate să fie de 90°. După înfășurarea unei cantități de fire corespunzătoare masei unei plăci compacte cu dimensiuni de 10CX) x 1000 x 3 mm, complexul rezultat prin înfășurare se taie pe generatoare, se extrage de pe tambur și se presează la temperatura de 200°C, cu o presiune specifică de 40 kgf/cm^s, timp de 20 min. Placa obținută are un modul de elasticitate la încovoiere (conform DIN 53457) de 5925 MPa și o rezistență la șoc Izod (conform DIN 53453, pe epruvete crestate), de 153 KJ/m².

Din plăcile astfel obținute se realizează, prin încălzirea plăcii într-un cuptor timp de 10 min la 200°C și prin ambutisare în matriță rece, diferite piese pentru construcția de automobile: scut motor, suport baterie, pavilion.

Exemplul 2.Fire de sticlă E de 64 tex, având 40 torsiuni/m se trec, concomitent cu fire filate din polipropilenă de 320 tex, netorsionate, printr-o baie de tratare conținând emulsie apoasă de polietilenă oxidată și se înfășoară, apoi pe

RO 112732 Bl un tambur de dimensiunile celui descris în exemplul 1, sub un unghi de 110° față de generatoarea tamburului. Raportul în greutate fire de sticlă: fire de polipropilenă este de 30:70. Când cantitatea totală de fire înfășurate corespunde greutății unei plăci compacte cu dimensiunea de 1000 x 500 x 3 mm, se oprește înfășurarea, iar cilindrul complex rezultat se extrage de pe tambur și, apoi, se turtește, obținându-se o pătură complexă, dublu strat, cu o lățime de 500 mm și o lungime de 1000 mm, care se presează în condițiile exemplului 1, rezultând o placă prelucrabilă prin ambutisare, având caracteristici fizico-mecanice similare cu ale plăcilor obținute prin procedeul descris în exemplul 1.

Exemplul 3. In condițiile exemplului 1, se realizează trei pături complexe, de mase egale, însumând aceeași cantitate ca în exemplul 1, care se suprapun astfel încât, între straturile vecine, firele să fie decalate cu 30°. Sandwich-ul rezultat se taie la o dimensiune de 500 x 500 mm și se presează timp de 15 min, la 200°C și cu o presiune de 40 kgf/cm², obținânduse o placă cu o grosime de 3 mm, armarea fiind egală pe toate direcțiile, practic izotropă.

Exemplul 4. In condițiile exemplului 1, se realizează o pătură complexă din roving de fire de sticlă de 2400 tex și benzi extrudate etirate din polipropilenă cu o lățime de 10 mm (fir de margine). Fibrele se trec printr-o soluție de polietilentereftalatîn fenol: tetracloretan în raport în greutate de 3:2.

Pătura complexă se așază într-o matriță pentru obținerea unui pavilion pentru autovehicule și se presează timp de 30 min la 200°C cu o presiune de 10 kgf/cm², apoi se răcește sub presiune. Produsul obținut este similar cu cel realizat prin ambutisarea plăcii presate, conform exemplului 1.

Exemplul 5. Pe o placă din poli6 propilenă armată cu fibre de sticlă continue, obținută ca în exemplul 1, se suprapune prin presare timp de 5 min la 190°C, cu o presiune de 5 kgf/cm² o țesătură mixtă din fire de sticlă și polipropilenă. Din stratificatul obținut, se confecționează prin sudură, recipienți (având stratul de polipropilenă armată spre interior și cel de țesătură mixtă spre exterior) care ulterior se acoperă cu rășină poliesterică nesaturată armată cu fibre de sticlă. Recipienții obținuți prezintă rezistență mecanică ridicată, simultan cu o foarte bună rezistență chimică.

Exemplul 6. Complexul rezultat prin înfășurare tăiat pe generatoare, obținut conform exemplului 1, se introduce într-o etuvă la temperaturi de 165... 175°C. Firele de polipropilenă se contractă, antrenând deformarea fibrei de sticlă care nu se contractă și care este obligată să se așeze neparalel una față de alta într-o poziție șerpuită. Materialul este supus presării. Astfel crește gradul de termoformare. Se obțin produse cu o înălțime de transformare de circa două ori mai mare și izotropie.

Claims (3)

1. Procedeu de obținere a unei structuri complexe din fibre de sticlă și polipropilenă, prin tratarea cu un agent de cuplare a unui amestec de fire de sticlă și fire de polipropilenă și presarea produsului stratificat obținut la temperatură și presiune prestabilite, caracterizat prin aceea că se derulează simultan fire de sticlă și fire filate de polipropilenă, în raport în greutate de 5:80, printr-o baie cu agent de cuplare, se înfășoară firele tratate pe un tambur sub un unghi de 85... 175° față de generatoarea tamburului, printr-o mișcare de înfășurare pe toată lungimea tamburului sub unghiul fixat, la întoarcere, rezultând o schimbare a direcției de înfășurare cu un unghi de minimum 10°

RO 112732 Bl

7 8 între firele înfășurate, se extrage structura complexă de tip monostrat sau dublu strat și se presează sub formă de plăci la temperatura de 2OO°C, cu o presiune de

40 kgf/cm², timp de 5... 30 min.

2. Procedeu, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, agentul de cuplare este o soluție de policarbonat în clorură de metilen sau o emulsie apoasă

5 de polietilenă oxidată.