SE460851B - Utstraeckt termoplastgranulat innehaallande fibrer av rostfritt staal samt av granulatet framstaellda formade produkter - Google Patents

Description

fiIÉII.I¶It“”ii “ ”“""”"'””*“" 460 851 2 de fyllmedel som har använts för detta ändamål är kolsvart, kol- fibrer, silverbelagda glaspärlor och metalliserade glasfibrer.» Dessa material är emellertid utsatta för olägenheten av att vara spröda i den utsträckning att de brytes upp i kortare längder vid bearbetning. Fibrerna och partiklarna med kortare längd krä- ver högre fyllningar eller fyllmedelskoncentrationer, vilket leder till försprödning av plastmatrisen och högre kostnader som gör dem kommersiellt oacceptabla. Följaktligen har icke någon av de kompositplastprodukter som hittills utvecklats visat sig fullständigt tillfredsställande.

Det har enligt föreliggande uppfinning framkommit att en kompo- sitprodukt som tillhandahåller utomordentlig avskärmning gent- emot elektromagnetiska störningar erhálles genom formning av den förstärkta termoplastkomposition som erhålles genom införlivning i en termoplastmatris av fibrer av rostfritt stål som användes i form av kontinuerliga strängar.

Föreliggande uppfinning avser sålunda utsträckt termoplastgranu- lat som tillhandahåller förbättrade avskärmningsegenskaper gent- emot elektromagnetisk störning vilket omfattar ett utsträckt g termoplastgranulat i vilket är införlivat en fiberkomponent om- g fattande kontinuerliga strängar av fibrer av rostfritt stål, vilka fibrer sträcker sig väsentligen parallellt med varandra och väsentligen parallellt med en längd av det utsträckta granu- latet. ' “ G Kombinationen av detta material med en termoplast möjliggör àstadkommande av en kompositprodukt med utomordentlig avskärm- ningseffektivitet mot elektromagnetisk störning. Kompositproduk- terna enligt föreliggande uppfinning är utmärkt lämpade för an- vändning för avskärmningsändamål i en vidsträckt mångfald slut- användningsprodukter, såsom radioapparater, sändare, datamaski- ner och liknande.

Kompositen omfattande termoplasten och fibrer av rostfritt stål kan framställas i överensstämmelse med förfaranden som är kända för-fackmännen inom tekniken. Det har emellertid visat sig att de mest fördelaktiga egenskaperna uppnås när sådana kompositer framställes medelst förfarandet enligt US 2.877.501, vars inne- i460 851 3 håll härmed införlivas genom hänvisning.

I kompositen blandas fibrerna ihop med hartsmatrisen och den re- sulterande kompositionen formas enligt metoder som är välkända inom hartsformningsområdet. Slutprodukterna f:amställes emeller- tid företrädesvis genom formsprutning och det är fördelaktigt att utnyttja denna framställningsmetod för uppnàende av optimala resultat.

De fiberförstärkta komponenterna kan med fördel framställas me- delst vad som är känt inom tekniken som 'làngglas"-förfarandet, varvid de resulterande produkterna inom tekniken-karakteriseras som 'längfiber'-produkter. Längden för huvuddelen av fibrerna i dessa “långfiber'-produkter kommer vanligtvis att variera väl över huvudfiberlängden för fibrerna i så kallade "kortfiber'- -produkter, vilka normalt ligger inom området ungefär 0,25 mm till ungefär 0,76 mm och kommer vanligtvis att sträcka sig hela längden för själva delarna. Fiberformen kan vara kontinuerlig roving med från 69 till 20.000 filament eller ett stapelgarn som. nominellt kan innehålla 2.000 filament. Stapelgarnet omfattar en kontinuerlig sträng som består av diskreta längder av fibrer vilkas område kan vara 7,62 till 25,4 cm lång för varje enkel .fiberlängd. Dessa diskreta fiberlängder betecknas ofta somv 'fiberband'. Detta förfarande inbegriper i allmänhet användning av kontinuerliga längder av filament som ledes genom ett bad in- nehållande smält harts varigenom sådana filament blir impregne- rade med den önskade mängden harts. Så snart de kontinuerliga filamenten är impregnerade avdrages de kontinuerligt från badet, blandas ihop, antingen före eller efter passage genom en värme- källa, och kyles för stelning av det smälta hartset runt fibrer- na av rostfritt stål följt av ett väsentligen transversellt av- skiljningsförfarande för framställning av de korta bitarna. Des- sa bitar liknar bitarna av de ovan beskrivna “kortfiber'-produk- terna genom att fibrerna sträcker sig väsentligen parallellt med varandra och väsentligen parallellt med den axel som definieras av den riktning i vilka materialen avdrages fràn badet. I mot- sats till “kortfiber'-produkterna sträcker sig emellertid fib- rerna av “làngfiber“-produkterna väsentligen hela avståndet fràn en avskuren sida av biten till den andra avskurna sidan. Åter- 'igen kan "långfiber"-produktbitarna variera från ungefär www wa. ..\...,, -' 'vw'fivf-fifw-rvwyyfwwsv »if *išífeaß .';~=~秫§s¿i~ wmwwf 460 851 1,59 mm till ungefär 38,1 mm, företrädesvis 3,18 mm till 25,4 mm. Ett förfarande av denna typ beskrives i U_S_ 3.042.570, vars innehåll härmed införlivas genom hänvisning, Det skall förstås att i stället för användning av ett bad av smält harts i ovanstående förfarande kan filamenten impreg- neras med en hartssuspension eller -emulsion och därefter utsättas för tillräcklig värme för torkning och smältning av hartset runt de ihopblandade filamenten_ Ett sådant förfaran- de beskrives i U.S.¶2.877.S0l. i I båda produkterna, dvs. "kortfiber"-produkterna ocL "lång- fiber“-produkterna kan tvärsnittsdimensionerna variera betyd- ligt beroende på flera faktorer. Vid "kortfiber"-produkterna, vilka bildas genom strängsprutning av strängar kommer tvär- snittsdimensionen att bero på storleken för strängsprutningså öppningen.Vid "långfiber"-produkterna, som bildas genom impregnering av kontinuerliga längder av filament, kommer tvärsnittsdimensionen att bero på det totala antalet fila- ment som impregneras och ihopsamlas och mängden harts. Det finnes natruligtvis vissa praktiska gränser för tvärsnitts- dimensionerna för bitarna beroende på processbegränsningar.

I allmänhet har det visat sig mest bekvämt att framställa bitar som har nominella tvärsnittsdimensioner inom omrâdet ungefär l,59 mm till ungefär 6,35 mm.

Utsträckta granulat som innehåller fibrerna av rostfritt stål i termoplastmatrisen framställes med användning av ett av de förfaranden som tidigare beskrivits i föreliggande beskriv~ ning. Efter framställning av de utsträckta granulaten av fibrer av rostfritt stål i termoplasten, som åskådliggöran- de exempel i polykarbonatharts, formas den resulterande kompositen därefter i överensstämmelse med kända förfaranden.

Homogenisering kommer att åstadkommas i formningssteget.

Vviktproportionerna av komponenterna i den slutliga blandning- WWWWWÉWW 460 851 en kan varieras över ett område av total fiberförstärkning till harts av från ungefär 0,5 till .ngofär 60 viktprocent, med ett föredraget område av från ungefär l till ungefär 8 viktprocent. Inom detta område kommer val av den optimala proportionen att bero på slutanvändningen eller det speciella ändamål som eftersträvas. För optimala resultat har det i nâgra fall visat sig att en proportion av fiber till harts av från l till 5 viktprocent är mest fördelaktig för elektrostaë tisk avledning och från l till 19 viktprocent för EMI/RFI-av- skärmningstillämpningar.

Det är naturligtvis möjligt att innefatta konventionell glas- fiber, såsom "E"-glasfiber, i kompositionen som ett utdryg- ningsmedel. Likaledes kan även andra konventionella fyllmedel, pigment och liknande innefattas, De förstärkande fibrer som användes enligt föreliggande upp- finning är fibrer av rostfritt stål. Dessa fibrer finnes tillgängliga i roving-form och i huggen form. Vid utövande av föreliggande uppfinning har det visat sig nödvändigt att utnyttja fibrerna av rostfritt stål i form av stapelgarn, rovings eller kontinuerliga strängar.

Våra undersökningar har visat att när fiber av rostfritt stål användes i huggen form åstadkommas ingen märkbar EMI/RFI-av- skärmning eller elektrisk ledningsförmåga utan användning av överdrivna fyllningsnivâer, av_storleksordningen ungefär 25%. Det är endast när fibrerna av rostfritt stål användes i form av kontinuerlig fiberkabel eller stapelgarn som den önskade EMI/RFI-avskärmningen och elektrisk ledningsförmåga erhålles vid avsevärt lägre fyllningar än som är möjligt med kortfiber-produkten. De lägre fyllningarna tillhandahåller större slaghållfasthet, tänjbarhet och lägre kostnad jämfört med kortfiber-produkterna.

Termoplaster i allmänhet kan användas vid framställning av den förstärkta hartskomponenten. Innefattade bland dessa ,,,.. .vfl-“w w. H w» ...<.-yw.:. _. .nu , ,, ivçw". wwfltwfinq HIFI/liv' 460 851 6 hartser är polyolefiner, i synnerhet polypropen och sampoly- merer av eten och propen; polystyren, styren-akrylnitril-poly- merer; ABS-polymerer (polymerer baserade på akrylnitiril-poly- butadien-styren); nylonmaterial, i synnerhet Nylon 6,6; polyfenylenoxider; polyfenylenoxid-polystyren-blandningar; polyfenylensulfider; polyacetaler; polysulfoner; polykarbo- nater; polyuretaner; cellulosaestrar; polyestrar, såsom poly- etylentereftalat; polymonoklorstyren; akrylpolymerer; poly- vinylklorider; polyvinylidenklorider; sampolymerer av vinyl- -klorid och vinylidenklorid, olika termoplastiska elaster, såsom de baserade på styren och butadien eller eten eller propen; och blandningar av vilka som helst av de föregående hartserna.

Vid bearbetning av kompositmaterialet enligt föreliggande uppfinning inmatas blandningen på normalt sätt i en påfyll- ningstratt hos formsprutningsutrustningen. Därefter bearbe- tas blandningen genom utrustningen på vanligt sätt vid temperaturbetingelser som gör hartset smält och flytbart, Uppfinningen âskådliggöres närmare medelst följande exempel.

EXEMPEL l En komposition av utsträckta tabletter innehållande 5% fiber- produkt av rostfritt stål framställd genom blandning av ett 39% rostfritt stål-fyllt långfiber-polykarbonatgranulat med ofyllt polykarbonat i förhållandet l till 5 inmatas i en formsprutningsmaskin av skruvtyp. Kompositionen bearbetas i maskinen vid temperaturer inom området 260-304°C varigenom en formad produkt tillhandahålles som har önskvärd utseende- enhetlighet och goda fysikaliska egenskaper.

För jämförelses skull bearbetas utsträckta tabletter inne- hållande 15% huggen fiber av rostfritt stål med 8 mikrons diameter i polykarbonatharts under identiska betingelser och den formade produkt som erhålles testas mot den produkt som innehåller den kontinuerliga strängen av fiber av rostfritt stål beträffande EMI-avskärmningseffektivitet. Resultaten av '““W%W““W""VWïWWm“?WW”““”¶fiW”fi“$%Å. 460 851 åetta jämförelsetest redovisas i följande tabell I.

TABELL I Huggen fiber Konthuærligsträng Avskärmnindseffektivitet vid l000 MHz plan panel dB l 40 EXEMPEL 2 Kompositioner som innehåller de mängder och de former av fi- ber av rostfritt stål som visas i tabell II framställdes och formades medelst det förfarande som angavs i exempel l. De resulterande produkterna testades och resultaten av dessa- tester redovisas i tabell II.

TABELL II Plan panelavskärmningseffektivitet vid looo Mflz, ds Polykarbonat innehållande 5% 10% ' 15% 3 mm a mixrona buggen o o 1 fiber av rostfritt stål s mikran kancinuerligb 38,5 40,5 - fiber av rostfritt stål Jämförelseprov 8% fiberglas i polykarbonat 0 dB Polykarbonat - nickelfärg 55 a Tablett~längd 3,175 mm_ b Tablet:-långa 9,525 ; 12,7 mm Leffe: Kompositioner innehållande de mängder och de former av fiber av rostfritt stål som visas i tabell III framställdes och formades på samma sätt som i exemplen l och 2. De resulteran- de produkterna testades beträffande ledningsförmâga och EMI- -avskärmning och resultaten därav redovisas i tabell III: 460 ss1 TABELL III LEDNINGSFÖRMÅGA OCH EMI-AVSKÄRMNING FÖR LÅNGFIBERv'OCH KORTFIBER-FÛRMNINGSBLANDNING MED FIBER AV ROSTFRITT STÅL JL. .EL .SL Bulkresistivitet för 1.62 cm x 15,24 cm x O,3L8 om platta, ohm *V 400 30 EMI-avskärmningseffektivitet för 15,24 cm x 15,24 cm x 0,318 mm platta dB vid 1000 MHz 10 20 35 Förklaring: A - Polykarbonat innehållande 5 viktprocent 4 mikron 6 mm huggen fiber av rostfritt stål slumpvišldispergerad i 6,35 mm långa tabletter.

B - Polykarbonat innehållande S viktprocent 8 mikron kontinu- l erlig fiber av rostfritt stål impregnerad i 6,35 mm långa tabletter. 7 C - Polykarbonat innehållande 5 viktprocent 8 mikron kontinu- erlig fiber av rostfritt stål impregnerad i 9,525 mm långa tabletter. _\ j ~~~ ac- Obegränsat anger öppen krets, dvs. icke någon kondukti- vitet.

Claims (9)

q 460 851

1. PATENTKRAV l., Utsträckt termoplastgranulat som tillhandahåller för+_ 'bättrade avskärmningsegenskaper gentemot elektromagnetisk störning k ä n n e t e c k nia t av att det omfattar ett utsträckt termoplastgranulat i vilket är införlivat en fiber- komponent omfattande kontinuerliga strängar av fibrer av rost- fritt stål, vilka fibrer sträcker sig väsentligen parallellt med varandra och väsentligen parallellt med en längd av det utsträckta granulatet.

2. Utsträckt granulat enligt patentkravet l k ä n n e - t e c k n a t av att fiberkomponenten och hartskompenenten finnes närvarande i ett förhållande av fiber till harts av från ungefär 0,5 viktprocent till ungefär 60 viktprocent.

3. Utsträckt granulat enligt patentkravet l k ä n n e -- t e c k n a t av att förhållandet av fiber till harts är från ungefär 1,0 till ungefär 8,0 viktprocent.

4. Utsträckt granulat enligt patentkravet l k ä n n e - t e c k n a t av att termoplasten väljes bland polyolefiner, polystyren, styren-akrylnitril-polymerer, akrylnitrilåpolybu- tadien-styren, nylon, polyfenylensulfider, polyacetaler, polysulfoner, polykarbonater, polyuretaner, cellulosaestrar, polyestrar, akrylpolymerer, polyvinylklorider, polyvinyliden- klorider, sampolymerer av vinylklorid och vinylidenklorid, V polyfenylenoxider, polyfenylenoxid-polystyren-blandningar och blandningar av vilka som helst av de föregående hartserna.

5. A5. Utsträckt granulat enligt patentkravet 4 k ä n n e - t e c k n a t av att kompositionshartset är ett polykarbonat~ harts.,

6. Utsträckt granulat enligt patentkravet l k ä n n e - t e c k n a t av att stàlfibrerna omfattar från ungefär 60 till ungefär 20.000 filament. , m S. _.,..........._...._. n, away, -.-_~»..-.,.-....-a-»..-__~w.-... ...fiaitarn W., e 460 851 lO .W

7. , Formade produkter _k ä n n e t e c k n a d e av utom- ordentliga avskärmningsegenskaper gentemot elektromagnetisk störning härledda från utsträckta granulat enligt patentkravet 1 . '

8. Formade produkter enligt patentkravet 7 k ä n n e - t e c'k n a d e av att de formats medelst ett formsprutnings- förfarande.

9. Formad produkt enligt patentkravet 7 k ä n n e t e c k - n a d av att den omfattar en polymermatris och kontinuerliga strängar av fibrer av rostfritt stàl, varvid produkten är här- ledd fràn utsträckta granulat enligt patentkravet l i vilka är införlivade fibrer som sträcker sig väsentligen fullständigt över längden för nämnda utsträckta granulat.