SE438114B - Forfarande att medelst en undertryckskammare framstella skummat plastmaterial - Google Patents

Description

8304872-8 2 Föreliggande uppfinning föreslår ett förfarande för framställning av skumat plastmaterial som löser bl.a. den i ovan angivna problematiken genom att utgå från att man kan uppnå en väsentligt ökad skumningseffekt från använt drivmedel vid ett kraftigt undertryck, varvid här avses 60- 95 % vakuum. De huvudsakliga kännetecknen för det nya förfarandet är ”bl.a. att i ett första utryme som står under ett tryck som väsentligen motsvarar atmosfärstrycket inblandas eller löses nämnda drivmedel i med härdare kompatibelt plastmaterial som därefter tillföras en form eller ett underlag, varjämte härdaren tillföras i samband med, företrädesvis i slutet av, drivmedlets inblandning, i samband med plastmaterialets tillförsel till formen och/eller i ett senare.skede. Ytterligare känne- tecken är att formen vid tillförseln av plastmaterialet med tillhörande drivmedel och eventuell härdare är placerad i en undertryckskammare, som därvid innefattar nämnda utrymme, eller efter nämnda tillförsel placeras i undertryckskamaren som därvid bildar ett från det första utrymmet skilt andra utryme. Ett tredje kännetecken är att undertryckskammaren tillhörande luftevakueringsutrustning är aktiverad eller aktiveras för åstadkomande av ett kraftigt undertryck om 60-95 Z vakuum. Ett fjärde kännetecken är att härdare som skall tillsättes i nämnda senare skede tillsättes. Femte och sjätte kännetecken är att en kraftig skumnings- effektuerande effekt hos drivmedlet åstadkomes medelst det kraftiga undertrycket och/eller tillsättningen av härdaren eller annat initie- ringsmedel, varvid blåsor bildas och expanderas samt att nämnda bildade och expanderade blåsor bindes i plastmaterialet genom att detta härdas i undertrycket under en kort tid, t.ex. 30.sekunder - 20 minuter, före- trädesvis 2-10 minuter.

I en föredragen utföringsform föreslås, tack vare en utvecklad under- trycksteknologi för bl.a. omättad polyester, att härdplastmaterialet företrädesvis skall utgöras av polyester där koldioxid utnyttjas som drivmedel. Dessutom är distansmaterialet i vissa utföringsformer armerat med kol- eller glasfibrer. Distansmaterialet kan i en föredragen sandwich- konstruktion förses med täckskikt i sama material, men med mindre antal gasblåsor eller helt utan gasblåsor.

I vidareutvedklingar av uppfinningstanken föreslås att åtgärder skall vidtas för förhindrande av att i sammanhanget för snabb stighastighet erhålles för de i det första trycket åstadkomma gasbubblorna. Så t,ex. 8304872-8 3 skall grundmaterialet vara väsentligen fritt från vätmedel. Även ut- nyttjande av små blåsor är att föredra för att minska stighastigheten.

Företrädesvis väljes ett tixotropt härdplastmaterial med en grundvisko~ sitet av företrädesvis 140-300 mPa.s. Dessutom föreslås ett härdarsystem som ger kort härdningstid.

Företrädesvis utnyttjas för bildning av expandering av gasbubblorna en undertryckskammare som kan arbeta med 60-952 vakuum, företrädesvis 70- 90 Z. En dylik kamare kan ínnesluta ett för produkten lämpligt utryme och vara försedd med b1.a. öppnings-och stängningsbar port, ev material- appliceringsorgan, luftevakueringsutrustning, etc. Gasbubblorna bildas antingen från i materialet löst gas, t.ex. koldioxid, eller genom gas- avdrivning i samband med sönderdelning av kemiskt drivmedel.

Genom uppfinningen kan erhållas skummat material som innehåller en väsentligt reducerad mängd kemiska skumningsdrivande tillsatser eller fysikaliska i grundmaterialet lösta drivmedel. Härvid kan nämnas att man vid 85-90 Z vakuum kan reducera mängden till l[8 drivmedel jämfört med de skumade produkterna av motsvarande slag som förekommer i handeln. På så vis kan produkter med höga mekaniska egenskaper erhållas till lågt pris. Arbetsmiljön kan utformas med hög standard. Densitet och/eller armering i den färdiga produkten är lätt att styra genom den använda utrustningen. Uthärdningen av produkten kan göras enklare och mera distinkt, vilket ger förutsättningar för högkvalitativa produkter.

För närvarande föreslagna utföringsformer av ett distansmaterial och förfarande för dettas framställning skall beskrivas i nedanstående medelst två exempel under samtidig hänvisning till bifogade ritningar, där figur l visar principiellt framställningen av distansmaterial enligt det första exemplet, figur 2 visar principiellt framställningen av distansmaterial enligt det andra exemplet, K figur 3 visar exempel på en sandwichkonstruktion, Exempel 1 (figur l) I en behållare 1 tillföres omättad polyester, t.ex. lamineringspolyester av den typ som användes inom småbåtsindustrin. Polyestern är tixotroperad och uppvisar en grundviskositet av t.ex. 150 mPa.s. Polyestern skall 3304872-s 4 företrädesvis vara åtminstone väsentligen fri från vätmedel som annars normalt användes för underlättande av fyllnadsmedelinblandning. Den omättade polyestern är företrädesvis inställd så att snabb bindning kan erhållas efter tillsats av hårdare, t.ex. peroxíder. Härdtiden eller geltiden väljes företrädesvis inom området 30 sek - 20 minuter, före- trädesvis 2-10 minuter. Inställningen av härdningstid kan utföras på känt sätt medelst acceleratorer, inhibitorer och härdare.

En långsamtgående omrörare 2, t.ex. en omrörare med varvtalet ca 15- 50 r/min, utnyttjas för omrörning i samband med inblandning av ett kemiskt drivmedel, t.ex. en sulfonhydrazid, eller ett fysikaliskt driv- medel som kan utgöras av FREON ll. Mängden drivmedel är i fallet med kemiskt drivmedel ca 0,2-1,0, företrädesvis ca 0,5 viktsprocent av den totala blandningen polyester och drivmedel. (I normalfallet skulle med känd metod krävas 3-5 viktsprocent av sama drivmedel). Motsvarande värden i fallet med fysikaliska drivmedel är ca 0,05-0,5, företrädesvis ca 0,1 viktsprocent av nämnda totala blandning.

Efter drivmedelinblandningen pumpas materialet med pump 3 till ett materialappliceringsdon 4, t.ex. en sprutpistol av känt slag. På pistolen kan en likaledes känd kutter 5, t.ex. en glasfiberkutter, vara monterad.

Med hjälp av kuttern kastas huggna fibrer 6 in i polyesterstrålen 7 som riktas mot en form F. Härdare, t.ex. peroxider, till polyestern till- föres från en behållare B och blandas i pistolen 4 med polyestern på känt sätt. Härdaren kan alternativt blandas med strålen utanför pistolen.

Vid icke armerade färdigprodukter är kuttern icke aktiverad eller kan utgå.

Sprutning av formen sker vid väsentligen atmosfärstryck i ett första utrymme 8 eller i ett andra utrymme 9 inuti en undertryckskammare l0 enligt figuren 1, varvid kammaren vid sprutning i kammaren även är försedd med materialappliceringsorgan och ev kutterutrustning motsvaran- de de visade.

Alternativt kan hela förloppet, dvs även omrörningen ske i kammaren 10, vars utrymme 9 därvid hålles vid atmosfärstryck vid omrörningen och tillförseln av drivmedel. Härdare kan tillsättes vid omrörningen, vid tillförseln på formen och/eller efter det att kamaren aktiverats för undertryck. 8304872-a 5 Efter det att materialet tillförts på formen tillsammans med drivmedel och eventuell härdare samt formen är ställd eller redan står i utrymmet 9, aktiveras kammarens luftevakueringsutrustning ll. Kammaren är därvid av det i och för sig kända slag som förmår effektuera kraftiga under- tryck om 60-95 Z, företrädesvis 70-90 Z vakuum. I fallet med kemiskt drivmedel aktiveras detta till gasavgivning företrädesvis med härdaren.

Undertrycket möjliggör en högre grad av expansion av gasbubblorna än vad som är möjligt vid atmosfärstrycket. Vid fysikaliskt drivmedel aktiveras detta av undertrycket, vilket dessutom möjliggör en lägre densitet hos det färdiga skummet än vad som är möjligt vid atmosfärstrycket vid sama mängd drivmedel. Den korta härd- eller geltiden 30 sekunder - 20 minuter, företrädesvis 2-10 minuter, i materialet föranleder att uppträdande och expanderade blåsor bindes i materialet på ett snabbt och effektivt sätt.

Alternativt kan appliceringen av plastmaterial jämte härdare ske i undertryck. Inblandningen av drivmedel sker alltid i atmosfärstryck eller det väsentliga atmosfärstrycket och härflningen av distansmaterialet i undertrycket.

Vid armering av produkten kan en sådan erhållas med jämförelsevis mycket goda egenskaper. Vid inblandning av t.ex. ca 30 viktsprocent huggna fibrer (glasfibrer) och en densitet på 800 kg/m3 (vilket skall jämföras med 1500 kg/m3 för icke skummade produkter) erhålles en böjhâllfasthet av ca 22 MPa, en E-modul vid böjning av ca 1000 MPa och en tryckhållfast- het av ca 14 MPa. Färdigmaterialet kan användas även vid sandwichkonstruk- tioner. Rent allmänt kan nämnas att armeringsgraden kan väljas mellan 10-40 viktsprocent, företrädesvis 20-30 viktsprocent.

Exempel 2 (figur 2) Annan drivgas än FREON ll kan utnyttjas, t.ex. koldioxid, som anbringas med ett tryck av en sådan storlek som medför att koldioxiden löses helt eller delvis i polyestern eller motsvarande. Polyestern kan vara av samma kvalitet som ovan. Från behållaren l' pumpas i detta fall med en pump 16 polyester mot ett materialappliceringsorgan, t.ex. en sprut- pistol 13. I ledningen 14 mellan pumpen och sprutpistolen är anslutbart anordnad en koldioxidkälla 15 (flaska) samt ett blandningsorgan 16 (s.k. statisk mixer) som blandar in koldioxiden i polyestern. Källan 15 arbetar med förträdesvis ca 40-60 bar. Från sprutpistolen 13 appliceras materia- let på formen i atmosfärstryck i ett första utrymme som kan vara beläget vid sidan av eller ingå i nämnda undertryckskamare. Tillförsel av härdare och eventuell armering kan ske i atmosfärstrycket eller det av 8304872-8 6 kamaren effektuerade kraftiga undertrycket som är av ovan angiven storleksordning. Sedan materialet införts i kammaren, aktiveras denna på angivet sätt och härdtiden.är även i detta fall kort, se ovan. Alterna- tivt kan appliceringen av plastmaterialet efter inblandningen av driv- medel utföras i undertrycket.

Figur 3 visar exempel på en sandwichkonstruktion där distansmaterialet (kärnan) angivits med 18, täckskikten med l9 och 20 samt dístansmateria- lets expanderade bubblor med 21. Fiberarmeringar har indikerats med 22.Som alternativ till polyestern i nämnda två exempel kan nämnas epoxi eller fenolformaldehyd och därmed kompatibel hårdare.

»Exempel 3 Polyester och ett kemiskt drivmedel blandas i en behållare enligt ovan _ medelst en långsamgående omrörare och i atmosfärstryck. Blandningen appliceras på en form tillsamans med härdare, t.ex. organisk peroxid, och ev. glasfiber samt i undertryck, t.ex. 70-90 Z vaccum. 0,5 vikts- procent drivmedel och ca 85 Z vaccum ger motsvarande skumningseffekt som 2 viktsprocent drivmedel i atmosfärstrycket, exklusive armering i resp. fall.

Följande komponenter kan utnyttjas. Polyester i form av A360/246A från BP Chemical. Drivmedel i form av Cellogen XP-l00 från Uniroyal Chemicals.

Peroxid i form av Butanox M-50 från AKZO Chemic. Mängden peroxid väljes till ca 2 viktsprocent.

I detta fall fås förutom lägre drivmedelsåtgång en säkrare uthärdning och en lägre temperatur vid härdningen, vilket ger mindre tendens till sprickbildning, jämnare uthärdning, etc.

Exempel 4 Polyester och kemiskt drivmedel blandas och appliceras tillsamans med hårdare och ev. armering på form enligt exemplet 3. Polyestern utgöres i detta fall av Leguval SF 38, Bayer AG. Drivmedlet-av LE från Bayer AG och peroxiden (2 viktsprocent) av Butanox M-50, AK 20 Chemic. Prov har visat att 2 viktsprocent drivmedel i atmosfärstrycket ger en densitet av l,l g/cmê. Vid 2 viktsprocent och 90 Z vaccum blev densiteten 0,1 g/cm3, dvs man kan uppnå en lägre densitet eller betydligt lägre drivmedels- 8304872-8 åtgång för en given densitet. Värdet 0,1 g/cm3 borde vid enbart en ren expansionseffekt varit O,4g/cm3. De visade värdena tyder på att vakuum i sig ger tilläggseffekter.

I exemplen 3 och 4 kan i polyestern även inblandas i och för sig känt fyllmedel för att ge t.ex. brandbeständighet, ännu billigare slutprodukt, undertryckande av högtemperatur under härdning, etc. Glasfíberarmeringen påverkar icke väsentligt skumbildningen. Uppfinningen är inte begränsad till de i ovan som exempel visade utföringsformerna utan kan underkastas modifikationer inom ramen för efterföljande patentkrav och uppfinnings- tanken.

Claims (8)

8504872-se eß PATENTKRAY

1. l. Förfarande för att framställa en produkt med skummat plastmaterial i ett första skikt och ett till detta anordnat andra plastmaterialskikt med högre densitet än det första skiktet, k ä n n e t e c k n a t därav, att i ett första utrymme som står under ett första tryck inblandas drivmedel i omättad polyester, att i ett andra utrymme i form av en undertryckskammare som står under ett kraftigt undertryck av 60-95 Z vakuum och därigenom väsentligt understiger det första trycket påsprutas på en öppen form a) för bildande av det första skiktet, polyester med en första mängd inblandat drivmedel, vilket vid initiering medelst härdarelinitia- tor(-er) och/eller nämnda undertryck, ger upphov till en kraftig skum- ningseffekt i nämnda undertryck, varvid blåsor bildas och/eller expan- deras i den sålunda påsprutade polyestern, b) för bildande av det andra skiktet, polyester med en andra mängd driv- medel, som understiger nämnda första mängd drivmedel, eller utan något drivmedel alls, varvid färre blåsor än i fallet enligt a) eller inga blåsor alls bildas och/eller expanderas i den det andra skiktet bildade polyestern, varvid delförfarandet enligt punkt a) utföres före delförfarandet enligt b), eller vice versa, och att nämnda bildade och expanderade blåsor i åtminstone det första skiktet bildas i polyestern genom att denna får inta fast form/polymeriseras 1 undertrycket under kort tid, t.ex. 30 sekunder - 20 minuter, företrädesvis 2-10 minuter.

2. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att i en behållare drivmedlet inblandas i polyestern medelst en långsamroterande omrörare (2), t.ex. en omrörare med ett varvtal av 15-50 r/min, att polyes- tern med inblandat drivmedel pumpas med en pump (3) till ett materialapplice- ringsdon i form av en sprutpistol, och att härdare tillföras den från materialappliceringsdonet utgående polyesterstrålen (7) eller blandas med polyestern inuti donet (4).

3. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att polyestern medelst en pump (12) pumpas till ett materialappliceringsorgan (13), och att mellan pumpen och materialappliceringsorganet införes driv- Imedel, t.ex. koldioxid, från en tryckkälla (15) som tillsamans med bland- ningsorgan (16) förorsakar inblandning av drivmedlet i polyestern. 9 szo4a72-a

4. Förfarande enligt patentkravet 3, k ä n n e t e c k n a t därav, att härdaren tillsättes separat i förhållande till materialappliceringsorganet i atmosfärstryck eller i nämnda undertryck.

5. Förfarande enligt något av patentkraven 1-4, k ä n n ett e c k n a t därav, att armerigsmaterial (6), företrädesvis avhuggna kol- och/eller glas- fibrer, inblandas i plastmaterialet i samband med tillförseln på formen.

6. Förfarande enligt patentkravet 5, k ä n n e t e c k n a t därav, att armeringsmaterialet tillföras 1 en mängd av 10-40 viktsprocent, företrädesvis av 20-30 viktsprocent.

7. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k - n a t därav, att tixotrop och omättad polyester t.ex. lamineringspolyester, tillföres ifrågavarande behållare, i vilken inblandning av drivmedel sker, och att en härdare av peroxid tillföras polyester.

8. Förfarande enligt något av patentkraven 1-4 och 7, k ä n n e t e c k- n a t därav, att mängden drivmedel väljes så att densiteten vid icke armerat skummat polyester är 170-600 kg/m3.