SE461593B - Fiberinnehaallande armeringsmaterial, foerfarande foer framstaellning daerav samt anvaendning av armeringsmaterialet i ett kompositmaterial - Google Patents

Fiberinnehaallande armeringsmaterial, foerfarande foer framstaellning daerav samt anvaendning av armeringsmaterialet i ett kompositmaterial

Info

Publication number
SE461593B
SE461593B SE8802681A SE8802681A SE461593B SE 461593 B SE461593 B SE 461593B SE 8802681 A SE8802681 A SE 8802681A SE 8802681 A SE8802681 A SE 8802681A SE 461593 B SE461593 B SE 461593B
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
fiber
fibers
glass fibers
silica
talc
Prior art date
Application number
SE8802681A
Other languages
English (en)
Other versions
SE8802681D0 (sv
SE8802681L (sv
Inventor
I Hjorth
Original Assignee
Bilsom Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bilsom Ab filed Critical Bilsom Ab
Priority to SE8802681A priority Critical patent/SE461593B/sv
Publication of SE8802681D0 publication Critical patent/SE8802681D0/sv
Priority to EP19890907351 priority patent/EP0426698A1/en
Priority to PCT/SE1989/000342 priority patent/WO1990001045A1/en
Publication of SE8802681L publication Critical patent/SE8802681L/sv
Publication of SE461593B publication Critical patent/SE461593B/sv
Priority to NO910007A priority patent/NO910007D0/no
Priority to DK008691A priority patent/DK8691A/da
Priority to FI910287A priority patent/FI910287A0/fi

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34Silicon-containing compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34Silicon-containing compounds
    • C08K3/36Silica
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02Fibres or whiskers
    • C08K7/04Fibres or whiskers inorganic
    • C08K7/06Elements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02Fibres or whiskers
    • C08K7/04Fibres or whiskers inorganic
    • C08K7/14Glass

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)

Description

461 10 15 20 25 30 35 593 bindningar mellan dem.
Ett problem i sammanhanget är att det är mycket svårt att uppspalta kolfiberknippen, som är klippta i mycket korta längder (ca 0,5-6,0 mm) till enskilda kolfibertrådar.
Samma problem föreligger med glastrådar av typ roving, som är skurna i relativt korta trádlängder och som är sammanbundna i parallella trådknippen.
Helt avgörande för armeringsmaterialets effekt är bl a tràdarnas längd och diameter samt deras kemiska och fysikaliska ytstruktur. För att god armeringseffekt skall uppnås, bör förhållandet längd/diameter vara så stort som möjligt. När detta förhållande, (L/D-tal) d v s trädens slankhet, ökar, så minskar möjligheterna att kraftigt bearbeta blandningen fiber i kompositmate- rialets matris. Glastrâdar av typ rovíng har normalt en diameter mellan 10 och 20 um, medan trådlängden kan variera mellan några millimeter upp till flera centi- meter. Begränsningen hos roving är dess diameter, som i tillverkningsprocessen ej kan minskas hur långt som helst. Gränsen ligger vid ca 8-10 um. Detta innebär att om man önskar öka L/D-talet, så är i princip enda möjligheten att öka trådlängden. Då längden ökar, blir det emellertid allt svårare att vid inblandning av trå- darna i matrisen fà en jämn fördelning, och inblandnings- procenten av roving måste därför hållas låg. Önskar man en högre procentandel rovíng i kompositmaterialet, bör trådlängden hållas vid ett ej alltför högt värde, vilket naturligtvis påverkar armeringseffekten negativt.
För att åstadkomma önskad armeringseffekt får man i stället förena flera trådar till ännu större knippen, s k flak. Detta i sin tur har en negativ inverkan på blandningen med kolfibrer, eftersom man enbart erhåller en mekanisk samverkan i matrisen utan någon kemisk eller fysikalisk vidhäftning fiber mot fiber. Resultatet blir att några väsentliga förbättringar vad beträffar styrke- värdena ej går att uppnå. 10 15 20 25 30 35 461 593 3 Föreliggande uppfinning har till ändamål att försöka åstadkomma en lösning pá problemet med att defibrera kolfiberknippen i enskilda kolfibrer och att dessutom försöka lösa problemet med att åstadkomma en homogen blandning av kolfibrer och glasfibrer, vilken blandning år användbar som armeringsmaterial vid framställning av kompositmaterial.
Ovanstående ändamål uppnås genom att uppfinningen åstadkommer ett fiberinnehàllande armeringsmaterial, som kännetecknas därav, att det utgöres av en väsent- ligen homogen fördelning av kolfibrer, glasfibrer, hydro- fob, anjonisk, kolloidal silika och katjonisk talk, varvid viktförhâllandet mellan kolfibrer och glasfibrer är från l:99 till 99:l, silikan utgör ca 5-20 vikt% av den totala fibermängden, och talken utgör ca 5-20 vikt% av den totala fibermängden.
Enligt uppfinningen åstadkommas även ett sätt för framställning av ett fiberinnehállande armeringsmaterial, vilket sätt kännetecknas därav, a) att kolfiberknippen tillsättes hydrofob, anjonisk, kolloidal silika i en mängd av ca 5-20 vikt%, räknat på det slutliga armeringsmaterialets totala fibermängd, och uppdelas i enskilda fibrer genom blandning under skjuvverkan i torrt till- stånd; b) att glasfibrer sätts till blandningen av kol- fibrer och silika i en sådan mängd att viktför- hållandet mellan kolfibrer och glasfibrer är från 1:99 till 99:1; och c) att ca 5-20 vikt%, räknat på den totala fiber- mängden, av katjonisk talk fördelas i blandningen av kolfibrer, silika och glasfibrer. ,, Slutligen omfattar uppfinningen även användning av det ovan angivna, fiberinnehållande armeringsmate- rialet för framställning av fiberarmerade kompositmate- rial.
Dessa och andra kännetecken framgår av den efter- följande beskrivningen samt av patentkraven. 461 10 15 20 25 30 35 593 4 I det följande skall uppfinningen förklaras mera i detalj.
Det fiberinnehâllande armeringsmaterialet enligt uppfinningen innehåller fyra väsentliga komponenter, nämligen kolfibrer, glasfibrer, hydrofob, anjonisk, kolloidal silika, samt katjonísk talk. Dessa komponenter och de begränsningar som âlägges dem vid uppfinningen förklaras närmare nedan.
De kolfibrer, som utnyttjas vid uppfinningen, är av konventionellt slag och föreligger ursprungligen som kolfiberknippen. Såväl detta råmaterial som dess framställning är väl kända och behöver ej beskrivas närmare här. Både kolfiberknippenas och de enskilda kolfibrernas dimensioner kan variera inom vida gränser.
I allmänhet har dock kolfiberknippena en genomsnittlig diameter av ca 10-15 um och inbegriper ca 10-20 enskilda fibrer i varje knippe. Den genomsnittliga diametern hos varje enskild kolfiber uppgår företrädesvis till högst ca l um. Kolfiberknippena framställes i allmänhet i relativt stora längder, som sönderklíppes i mindre längder på ca l cm eller därunder. Vid uppfinningen föredrages kolfiberknippen (och därmed kolfibrer) med en genomsnittlig längd av ca 0,5-6,0 mm. Anledningen härtill är att under ca 0,5 mm försämras kolfiberns armeringsverkan, medan kolfibrer med en längd av mer än ca 6,0 mm är svåra att homogent inblanda och fördela i en matris till ett kompositmaterial. Inom de angivna, föredragna gränserna (högst ca l um medeldiameter och ca 0,5-6,0 mm medellängd) bör fiberns L/D-förhållande, d v s slankhetstalet, väljas så att optimala egenskaper erhålles med avseende på armeringseffekt och homogen fördelning i matrisen. , Utöver kolfibrer inbegriper armeringsmaterialet enligt uppfinningen även glasfibrer. Även för glasfibrer gäller att såväl de som deras framställning är så väl- kända att nàgon närmare beskrivning här inte är nödvän- dig. Vid uppfinningen utnyttjas glasfibrer, som redan 10 15 2_o 25 30 35 461 593 5 från början föreligger som enskilda fibrer, till skillnad från exempelvis roving, vid vilken trådarna är hårt sammanbundna och därför svåra att separera. Det är önsk- värt att glasfibrerna vid uppfinningen är relativt tunna och de har företrädesvis en medeldiameter av ca 0,5-6,0 um, mest föredraget ca 0,8-3,0 um. Det föredrages vidare att genomsnittliga fiberlängden är ca 0,5-15 mm, mest föredraget ca 0,8-3 mm. Inom dessa områden för diameter och längd kan önskvärt höga slankhetstal uppnås, som medger en optimal avvägning mellan god armeringseffekt och enkel inblandning och fördelning i matrismaterialet.
Uppfinningen är inte begränsad till användning av glasfibrer av någon speciell typ eller glassammansätt- ning, utan i princip är alla slags glasfibrer, som är lämpade som armeringsfibrer, användbara. En speciell föredragen typ av glasfibrer är glasfibrer av s k C-glas.
Såväl mängden kolfibrer som mängden glasfibrer i det fiberinnehàllande armeringsmaterialet enligt upp- finningen kan varieras inom vida gränser. Allmänt gäller att viktförhállandet kolfibrer: glasfibrer kan variera från ca 1:99 till ca 99:l, företrädesvis från ca 10:90 till ca 40:60. Det föredrages att använda en mindre del kolfibrer bl a med hänsyn till deras höga pris rela- tivt glasfibrer.
Den tredje komponenten i det fiberinnehàllande armeringsmaterialet enligt uppfinningen är hydrofob, anjonisk, kolloidal silika. Silikans huvudsakliga upp- gift i uppfinningen är att utgöra ett dispergeringsmedel för att uppdela kolfiberknippena i enskilda fibrer.
Utan att vara bunden av någon särskild teori förmodas det att silikan tränger in i fiberknippena och fördelas på ytan av de enskilda kolfibrerna och förlänar därvid dessa en negativ laddning, som verkar repellerande och därigenom bidrar till att separera fibrerna.
Kolloidal silika finns i flera olika former, varvid kan nämnas: 461 593 10 15 20 25 30 35 6 1) Silika aerogel, som är en kolloidal kiseldioxid, vilken framställs genom att ersätta vattnet hos en kiseldioxidhydrogel med en lâgkokande, vattenblandbar vätska, upphetta i en autoklav över vätskans kritiska temperatur och därefter ventilera autoklaven, 2) S k pyrogen silika, vilket är en kolloidal kisel- dioxid, som erhålles genom att bränna kiseltetra- klorid och uppsamla den erhållna kiseldioxidröken, 3) Fälld silika, som framställs genom destabili- sering av vattenlöslig kiseldioxid under betingel- ser som inte medger bildning av en gelstruktur, utan som i stället orsakar flockning av kiseldio- xidpartiklar till sammanhängande aggregat, såsom genom tillsats av natriumjoner till en natrium- silikatlösning, liksom aluminiumsilikat, koppar- silikat, magnesiumsilikat och zinksilikat.
Kolloidal silika föreligger allmänt som aggregat, vilka är uppbyggda av ytterst smá primärpartiklar med .en storlek i området ca 5-20 nm. Den ytterst ringa primär- partikelstorleken gör att kolloidal silika uppvisar en stor ytarea av ca 50-400 m2/g eller högre.
Kolloidal silika är i allmänhet hydrofil, men man har vid uppfinningen funnit att den bör vara hydrofob för att ge tillfredsställande resultat vid uppdelningen och separationen av kolfiberknippena. I den mån silikan inte från början är hydrofob kan den göras hydrofob genom särskild ytbehandling, som är i och för sig känd.
Vid uppfinningen föredrages kolloidal silika av s k pyrogen typ och en särskilt föredragen silika är den som marknadsföres av Degussa under handelsbenämningen Aerosil R 972. Detta är en hydrofob, anjonisk, kolloidal silika med följande egenskaper: Ytarea enligt BET (m3/g) l20i30 Primärpartiklarnas medelstorlek (nm) 16 pH-värde (enligt DIN 53200) i 4% vatten- dispersion 3,5-4,1 10 15 20 25 30 35 461 593 7 SiO2 >93|3 Ä1203 (ÛIÛS Fe2O3 <0,0l TiO2 <0,03 HC1 <0,05 Bland andra typer av silika kan nämnas den som marknadsföres av Cabot Corporation under handelsbenäm- ning Cab-O-Sil.
Mängden silika vid uppfinningen utgör ca 5-20 vikt%, företrädesvis ca 5-15 vikt%, räknat på den totala fiber- mängden. Allmänt kan sägas att mängden silika bör vara tillräcklig för beläggning av kolfibrernas yta och helst bör silikan föreligga i något överskott för att åtmin- stone delvis belägga även glasfibrernas yta och däri- genom åstadkomma en jämnare laddningsfördelning hos fibrerna.
Den fjärde komponenten i det fiberinnehållande armeringsmaterialet enligt uppfinningen är katjonisk talk och företrädesvis den variant som går under benäm- ningen täljsten. Täljsten är gràgrönaktig, medan talk är i det närmaste vit.
Den allmänna beteckningen "talk" inbegriper vanligt- vis (a) mineralet talk, (b) steatit, som är en kompakt variant av talk, och (c) bergarten täljsten.
Mineralet talk är ett hydratiserat magnesiumsilikat med den ideala sammansättningen Mg3Si4O10(OH)2. Talk- halten i kommersiell talk är hög och ligger vanligen vid ca 97 vikt%. Vid framställning av kommersiell talk krossas och males talkmineral och genomgår sedan rening genom flotation för âstadkommande av en talkprodukt med hög talkhalt och vithet. ' Täljsten är en naturprodukt, som mineralogiskt består av talk uppblandad med hög halt av klorit och mindre mängder av karbonat och amfibol. Exempelvis har täljsten från Handöl i Sverige följande míneralsamman- sättning: 461 593 10 15 20 25 30 35 8 talk ca 67 vikt% p merit ca 18 vikta; _ i karbonat ca 8 vikt% amfibol ca 3 vikt% ß malmmaterial ca 4 vikt% Som exempel på mineraltalk kan nämnas den som er- hàlles under benämningen Finntalk P40 från Outokumpu Oy, Finland. Denna talk har en medeldiameter av ca 10-20 um, en talkhalt av ca 97 vikt%, en glödförlust av 7 vikt% och ett oljeabsorptionsvärde av 32 g olja/100 g talk.
Smältpunkt är l375°C.
Som exempel på en lämplig täljsten vid uppfinningen kan nämnas täljsten av typ H340 från Handöl, Sverige.
Denna täljsten är mikroniserad och har en medeldiameter av 5-10 um. Talkhalten är ca 67 vikt% och glödförlusten ca 8 vikt%. Oljeabsorptionsvärdet är 55 g olja/100 g täljsten och smältpunkten är l500°C.
Det är även möjligt att vid uppfinningen använda blandningar av talkmineraler och täljsten. Proportionerna mellan talk och täljsten kan därvid variera inom vida gränser, företrädesvis från ett viktförhàllande av ca 30:70 till ca 70:30, mera föredraget från ca 40:60 till ca 60:40, och helst ca 50:50.
Talkens partikelstorlek är inte kritisk vid uppfin- ningen, men ligger vanligen i området ca 5-10 um.
Såsom nämnts ovan, är talken katjonisk, och ända- målet med att införliva talk i det fiberinnehállande armeringsmaterialet enligt uppfinningen är att den verkar som ett katjoniskt additionsmedel till de anjoniska kolfibrerna och glasfibrerna, men även till matrismate- rialet, som företrädesvis väljs bland anjoniska polymer- material, såsom t ex polyolefiner (polyeten, polypropen), polyvinylklorid, polyestrar, polyakrylater och polymeta- krylater, polyestrar, polyuretaner, bitumenprodukter, med flera.
Mängden talk i det fiberinnehállande armeringsmate- rialet enligt uppfinningen kan variera inom vida gränser S 10 15 20 25 30 35 461 593 9 och är i allmänhet ca 5-20 vikt%, räknat på den totala fibermängden.
Sedan de ingående komponenterna i det fiberinne- hállande armeringsmaterialet beskrivits skall en redo- görelse ges för framställningen av detta material i enlighet med uppfinningen.
Det första steget vid sättet enligt uppfinningen för framställning av fiberinnehállande armeringsmaterial är uppslagning av kolfiberknippen för uppdelning av dessa i enskilda kolfibrer och separation av fibrerna från varandra. Denna uppslagning och separation sker genom att kolfiberknippena blandas under skjuvverkan i torrt tillstànd. Denna behandling kommer i det följande att för enkelhets skull kallas för torrdispergering.
Man har vid uppfinningen noterat att det vid torrdis- pergeringen inte är tillräckligt att kolfiberknippena blandas under inverkan av skjuvkrafter för att en till- fredsställande separation av kolfibrerna skall erhållas.
Man har emellertid överraskande upptäckt att en mycket tillfredsställande torrdispergering med effektiv separa- tion av kolfibrerna uppnås om man vid blandningen under skjuvverkan tillför hydrofob, anjonisk, kolloidal sílika, såsom definierats ovan. Silikans funktion vid torrdis- pergeringen är inte helt klarlagd, men utan att binda uppfinningen vid någon särskild teori förmodas det att de ytterst små primärpartiklarna av den negativt laddade silikan tränger in i kolfiberknippena och fördelas över dessas ytor, varvid en enhetlig, repellerande negativ ytladdning erhålles på fiberytan. Denna repellerande ytladdning på kolfibrernas ytor förmodas i hög grad bidra till den effektiva separationen av kolfibrerna.
- Det inses att torrdispergeringen av kolfiberknippena kan utföras i varje maskin, som utför omblandning av kolfiberknippena under utövande av skjuvkrafter. Lämpliga maskiner för genomförande av torrdispergeringen vid uppfinningen är snabbgående blandare av typen Lödige, Drais eller Cowles-Dissolver. Blandaren inregleras till 461 595 10 15 20 25 30 35 10 lämplig arbetshastighet, såsom företrädesvis 1000-3000 varv/minut, och torrdispergerïngen genomföres en till- räcklig tid för att fibrerna skall vara tillfredsställan- de separerade. Detta kan mycket enkelt konstateras genom ett rutinprov, varvid den torrdispergerade fiberbland- ningen kombineras med matrismaterial och uppdrages på en glasskiva. Om fibrerna vid uppdragningen uppvisar isotrop fördelning i matrisen är torrdispergeringen tillfredsställande. Vanligtvis uppgår torrdispergerings- tiden till ca 10-30 min.
Det andra steget vid sättet enligt uppfinningen är att glasfibrer tillföres kolfiberblandningen. Para- metrarna för glasfibrerna är såsom angivits tidigare, och glasfibrerna tillsättes i torrdispergeringsmaskinen.
Tidpunkten för tillsättning av glasfibrerna kan vara efter det att torrdispergeringen av kolfiberknippena avslutats, men vanligtvis tillsättes glasfibrerna i slutskedet av torrdispergeringen av kolfiberknippena (t ex efter ca 10-12 min torrdispergering). I båda fallen fortsättes drivningen av blandaren för att åstadkomma en väsentligen homogen fördelning av glasfibrerna bland kolfibrerna. Till skillnad från kolfibrerna föreligger glasfibrerna redan från början som enskilda, mycket tunna fibrer med negativ ytladdning. Med hänsyn till att nivån hos ytladdningen kan variera mellan kolfibrerna och glasfibrerna är det lämpligt att vid tillsättningen av silikan tillsätta denna i något överskott så att mängden silika är tillräcklig även för delvis beläggning av glasfibrernas ytor. Härigenom uppnås en enhetlig fördelning av ytladdningen mellan kolfibrer och glasfibrer och när glasfibern tillsätts systemet med kolfibrer och kolloidal silika fördelas glasfibern mycket jämnt vid den fortsatta dispergeringen och blandas till ett helt homogent system med kolfibern och silikan. Bland- níngstiden efter tillsättning av glasfibrerna uppgår företrädesvis till ca 5-15 min.
Det tredje steget vid sättet enligt uppfinningen \'\ (J 10 15 20 25 30 35 461 593 ll är tillsättning av katjonisk talk, företrädesvis tälj- sten, som definierats ovan, till den torrdispergerade blandningen av kolfibrer, glasfibrer och silika. Man' har nämligen vid uppfinningen funnit att talk, och då i synnerhet täljsten, verkar som ett adhesionsmedel mellan fibrerna och kompositmaterialets matris. Orsaken till talkens goda verkan som adhesionsmedel är ej helt klarlagd, men torde bero på att talk är ett material med katjonisk, hydrofob yta och genom sin positiva yt- laddning uppnår talken en utmärkt vidhäftning mot de negativt laddade fibrerna och samtidigt även en god vidhäftningsförmága mot matrismaterialet, som företrädes- vis är anjoniskt, såsom anjoniska polymermaterial av den typ som angivits tidigare. Genom talkens samverkan mellan kolfibrerna och glasfibrerna uppnår man enligt uppfinningen ett unikt fiberinnehâllande armeringsmate-H rial för framställning av helt nya typer av kompositer.
I armeringsmaterialet enligt uppfinningen ger kolfibrerna främst förbättrad slagseghet ät kompositmaterialet, medan de övriga beståndsdelarna även ger en väsentligt ökad styvhet och formstabilitet vid högre temperaturer.
Inblandningen av talken vid sättet enligt uppfinningen sker medelst torrdispergering, liksom vid övriga bestånds- delar, och denna torrdispergering genomföres tills talken fördelats väsentligen homogent i blandningen. Detta uppnås i allmänhet inom ca 5 min.
Det har hittills inte varit möjligt att med befint- liga armeringsmaterial bibehålla hållfasthet och oxida- tionsstabilitet hos kompositmaterial vid högre tempera- turer. Genom det nya fiberinnehållande armeringsmaterialet enligt uppfinningen, vilket är hydrofobt och där man har en kemisk och fysikalisk samverkan mellan kolfibrer och glasfibrer och även med matrismaterialet, erhålles en god vidhäftningsförmàga mellan kompositmaterialets komponenter och det har överraskande visat sig att man i stort sett kan bibehålla hållfasthetsvärdena och stabi- liteten hos komposítmaterialet till mer än 90% även 461 10 15 20 25 30 35 593 12 vid förhöjda temperaturer, såsom vid en temperatur av l20°C under 200 h. Motsvarande värden efter liknande värmebehandling är för roving respektive enbart glasfiber och enbart kolfiber ca 60-70%. U En annan betydelsefull aspekt är fibermaterialens orientering i matrisen hos kompositmaterialet. För att få en likformig hållfasthet i alla riktningar bör fibrerna vara isotropt orienterade, d v s likformigt fördelade i alla riktningar. Vid konventionell teknik orienteras fibrerna emellertid mer eller mindre vinkelrätt mot flytriktningen vid formningsförloppet, vilket ger en anisotrop fördelning och hàllfasthet. Med det fiberinne- hållande armeringsmaterialet enligt uppfinningen har det visat sig att man överraskande erhåller en isotrop orientering av fibrerna, vilket innebär en likformigt fördelad hâllfasthet hos materialet. Det förmodas att denna isotropi uppkommer genom de ingående komponenternas laddningar och den samverkan som ástadkommes mellan kolfibrer och glasfibrer och även mellan kolfibrer, glasfibrer och matrismaterial.
För att uppfinningen och dess fördelar skall fram- gå tydligare kommer den i det följande att beskrivas genom några ej begränsande utföringsexempel.
Exempel 1-6 I en snabbgáende blandare med hög skjuvverkan av typ Lödige, som drevs vid ca 2000 varv/min, satsades material för framställning av det fiberinnehållande armeringsmaterialet enligt uppfinningen i de procent- halter som anges i efterföljande tabell. Kolfiberknippena hade en längd av ca 3 mm och en diameter av ca 10-15 um.
Varje knippe innehöll ca 10-20 enskilda kolfibrer med en diameter av ca 0,7 um. Kolfibrernas L/D-tal var 4280-' Glasfibrerna utgjordes av C-glas och hade en medellängd av ca 2,7 mm och en genomsnittlig diameter av ca 0,8 um.
Glasfibrernas L/D-tal var ca 3375. Den hydrofoba, anjoni- ska, kollodiala silikan utgjordes av Aerosilß R 972 från Degussa. Talken utgjordes av täljsten H-340 från Handöl.
/I 10 15 20 25 30 35 461 595 13 För provning av det fiberinnehâllande armerings- materialets egenskaper inblandades det i en matris be- stående av Crastine S 600, som är en polyesterplast från Ciba-Geigy. Mängden inblandat armeringsmaterial utgjorde i samtliga fall 20 vikt%. Vid framställningen av armeringsmaterialet torrdispergerades kolfiberknippena först i ca 10 min tillsammans med silikan, varefter glasfibrerna tillsattes och torrdispergeringen fortsattes under ca 15 min. Därefter tillsattes täljstenen och torrdispergeringen fortsattes under ytterligare ca 5 min.
Tabell I Beståndsdel/Ex 1 2 3 4 5 6 Enhet=% Glasfiber 100 50 30 - 80 - Kolfiber - 30 50 100* - 80 Silika - 8 8 - 8 8 Täljsten - 12 12 - 12 12 Böjprov till brott, N 560 970 825 730 590 750 Draggállfasthet N/mm , 1350 1980 1670 1585 1420 1610 Trycëhállfasthet N/mm , 600 1410 1180 900 630 950 * Kolfiberknippena dispergerades inte. Fördelningen var anisotrop.
Av tabell I framgår att enbart glasfibrer eller enbart kolfibrer (exempel 1 resp 4) ger otillfredsställan- de resultat och att även enbart glasfibrer eller enbart kolfibrer i kombination med silika och täljsten (exempel 5 resp 6) ger minimala förbättringar av resultatet.
Däremot ger en kombination av glasfibrer och kolfibrer tillsammans med silika och täljsten i enlighet med upp- finningen (exempel 2 och 3) utomordentligt bra resultat.
Armeringsmaterialet enligt uppfinningen är användbart 461 593 14 inom en mängd olika områden och för ett stort antal olika produkter, som t ex som armeringsmaterial i skydds- hjälmar, byglar till hörselskyddskâpor, bildetaljer, och många andra artiklar, vid vilka det finns ett behov 5 av en, företrädesvis isotrop fiberarmering.

Claims (7)

10 15 20 25 30 461 593 15 PATENTKRAV l. Fiberinnehållande armeringsmaterial, k ä n n e - t e c k n a t därav, att det utgöres av en väsentligen homogen fördelning av kolfibrer, glasfibrer, hydrofob anjonisk, kolloidal silika och katjonisk talk, varvid viktförhållandet mellan kolfibrer och glasfibrer är från 1:99 till 99:l, silikan utgör ca 5-20 vikt% av den totala fibermängden och talken utgör ca 5-20 vikt% av den totala fibermängden.
2. Fiberinnehâllande armeringsmaterial enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att kolfibrerna har en medellängd av ca 0,5-6,0 mm.
3. Fiberinnehàllande armeringsmaterial enligt kravet 1 eller 2, skilda kolfibrerna har en medeldiameter av högst ca l um. k ä n n e t e c k n a t därav, att de en-
4. Fiberinnehállande armeringsmaterial enligt något av kraven 1-3, k ä n n e t e c k n a t därav, att glasfibrerna har en medellängd av ca 0,5-15 mm.
5. Fiberinnehâllande armeringsmaterial enligt något av kraven l-4, k ä n n e t e c k n a d därav, att glasfibrerna har en medeldiameter av ca 0,5-6,0 um.
6. Sätt för framställning av ett fiberinnehàllande armeringsmaterial, k ä n n e t e c k n a t därav, a) att kolfiberknippen tillsättes hydrofob, anjonisk, kolloidal silika, i en mängd av ca 5-20 vikt%, räknat på det slutliga armeringsmaterialets totala fibermängd, och uppdelas i enskilda fibrer genom blandning under skjuvverkan i torrt tillstånd; b) att glasfibrer sätts till blandningen av kolfibrer och silika i en sådan mängd att víktförhållandet mellan kolfibrer och glasfibrer är från 1:99 till 99:1; och c) att ca 5-20 víkt%, räknat på den totala fibermängden, av katjonisk talk fördelas i blandningen av kolfibrer, silika och glasfibrer. 461 593 16
7. Använqning av det fíberinnehâllande armerings- materialet enligt något av kraven 1-5 för framställning av fíberarmerade kompositmaterial.
SE8802681A 1988-07-20 1988-07-20 Fiberinnehaallande armeringsmaterial, foerfarande foer framstaellning daerav samt anvaendning av armeringsmaterialet i ett kompositmaterial SE461593B (sv)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE8802681A SE461593B (sv) 1988-07-20 1988-07-20 Fiberinnehaallande armeringsmaterial, foerfarande foer framstaellning daerav samt anvaendning av armeringsmaterialet i ett kompositmaterial
EP19890907351 EP0426698A1 (en) 1988-07-20 1989-06-16 Fibre-containing reinforcing material and a method of making said material
PCT/SE1989/000342 WO1990001045A1 (en) 1988-07-20 1989-06-16 Fibre-containing reinforcing material and a method of making said material
NO910007A NO910007D0 (no) 1988-07-20 1991-01-03 Fiberholdig armeringsmateriale og fremstilling av dette.
DK008691A DK8691A (da) 1988-07-20 1991-01-18 Fiberholdigt armeringsmateriale og fremgangsmaade til fremstilling deraf
FI910287A FI910287A0 (fi) 1988-07-20 1991-01-18 Fiberinnehaollande foerstaerkningsmaterial och foerfarande foer framstaellning av detta.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE8802681A SE461593B (sv) 1988-07-20 1988-07-20 Fiberinnehaallande armeringsmaterial, foerfarande foer framstaellning daerav samt anvaendning av armeringsmaterialet i ett kompositmaterial

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE8802681D0 SE8802681D0 (sv) 1988-07-20
SE8802681L SE8802681L (sv) 1990-01-21
SE461593B true SE461593B (sv) 1990-03-05

Family

ID=20372943

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE8802681A SE461593B (sv) 1988-07-20 1988-07-20 Fiberinnehaallande armeringsmaterial, foerfarande foer framstaellning daerav samt anvaendning av armeringsmaterialet i ett kompositmaterial

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP0426698A1 (sv)
DK (1) DK8691A (sv)
FI (1) FI910287A0 (sv)
SE (1) SE461593B (sv)
WO (1) WO1990001045A1 (sv)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI950716A (sv) * 1995-02-17 1996-08-18 Borealis As Svårbrännbar polymerkomposition
US11365306B2 (en) * 2017-11-29 2022-06-21 Pirelli Tyre S.P.A. Microbeads comprising silicate fibres with needle-shaped morphology of nanometric size, preparation thereof, elastomeric compositions and tyres for vehicles comprising them

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1576501A (en) * 1976-02-09 1980-10-08 Carborundum Co Refractory mouldable composition
DE3148326C2 (de) * 1981-12-07 1984-09-13 Keramchemie GmbH, 5433 Siershahn Teigige Formmasse
US4735659A (en) * 1986-08-18 1988-04-05 Phillips Petroleum Company Compositions and a process for preparing water dispersible polymers

Also Published As

Publication number Publication date
FI910287A0 (fi) 1991-01-18
WO1990001045A1 (en) 1990-02-08
DK8691A (da) 1991-01-21
SE8802681D0 (sv) 1988-07-20
SE8802681L (sv) 1990-01-21
DK8691D0 (da) 1991-01-18
EP0426698A1 (en) 1991-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1026778C (zh) 能够在生理介质中分解的玻璃纤维
DE69834786T2 (de) Luftreifenlauffläche für Eisgriffigkeit
US3865779A (en) Process for preparing reinforcing additives to be applied to inorganic cements
DE60016046T2 (de) Thermoplastisches nanokomposit auf basis von polypropylen und dessen herstellung
BR9713799A (pt) Composição, artigo moldado, e, processo para preparar um polìmero de alta i.v.
DE102014217345B4 (de) Langfaserverstärkte thermoplastische Harzzusammensetzung mit verbesserter Stoßfestigkeit und geformtes Erzeugnis unter Verwendung derselben
CA1119355A (en) Inorganic filler material and polymer composition containing the same
WO2020049149A1 (en) Body for a writing, tracing, drawing or coloring pencil
SE461593B (sv) Fiberinnehaallande armeringsmaterial, foerfarande foer framstaellning daerav samt anvaendning av armeringsmaterialet i ett kompositmaterial
CN104387740B (zh) 高性能矿物填充pc/abs合金材料及其制备方法
CN104479277A (zh) 一种塑料玩具用abs复合材料及其制备方法
JP2005503507A (ja) セラミック繊維を含む舗装マーキング組成物
CN104403283A (zh) 陶瓷纤维增强阻燃pbt材料及其制备方法
EP0639539A1 (de) Verfahren zur Herstellung gegossener, hochgefüllter Polymethylmethacrylat-Formteile
JPH0749499B2 (ja) ポリプロピレン系樹脂組成物
KR20150120823A (ko) 연신율이 우수한 고강성 수지 조성물
George et al. Studies on nano kaolin clay reinforced PS-HDPE nanocomposites
JPS5861149A (ja) 強化熱可性樹脂組成物
JP2022531950A (ja) ポリアミド組成物
JPS6291553A (ja) 鉱物充填熱可塑性ポリエステル
JP2014162856A (ja) 透明樹脂材料及びその製造方法
US4346026A (en) Non-aging epoxy compatible size
JPH11172051A (ja) ゴム用充填剤およびその製造方法、並びにゴム組成物
CN108164828A (zh) 一种棉状纤维增强塑料成型体及其制备方法
CN114196151B (zh) 一种聚丙烯酸酯类树脂组合物及其制备方法与应用

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed

Ref document number: 8802681-0

Effective date: 19930204

Format of ref document f/p: F