SE468546B - Foerfarande foer tillverkning av ett kompositmaterial - Google Patents

Description

468 546 2 tidigare teknik vad gäller själva förfarandets utövande och/ eller egenskaperna hos slutprodukten.

Enligt föreliggande uppfinning utföres förfarandet i ett enda skede i en varmpress genom att på den ena eller på båda sidorna om det impregnerade banformiga materialet placeras ett poröst materialskikt, att kombinationen av det impregnerade banformiga materialet och nämnda minst ena porösa materialskikt placeras i en varmpress eller dylikt och där utsätts för värme så att lösningsmedlet föràngas och de termoplastiska partiklarna expanderar, att materialskiktet och det impregnerade banformiga materialet utformas eller väljes så att en delvis inträngning av hartsblandningen i næterialskiktet sker när de termoplas- tiska partiklarna expanderar, och att materialskiktet väljes så att lösningsmedlet bringas att till väsentlig del avgå längs och/eller genom materíalskiktet. I enlighet med uppfinningen sker således ungefär samtidig torkning (åstadkommande av avgång av lösningsmedlet) och expansion av de termoplastiska par- tiklarna med direkt påföljande successiv härdning av det härdbara hartset.

Nedan följer en mer detaljerad beskrivning av särdrag hos det uppfinningsenliga förfarandet.

Kompositmaterialet kan exempelvis framställas på följande sätt: ett förkondensat av ett vattenbaserat härdbart harts fram- ställes på konventionellt sätt och vattenhalten regleras så att man får en torrhalt pá 30 till 75 vikt-%. Den på detta sätt erhållna lösningen försättes med oexpanderade termoplastiska partiklar, så kallade mikrosfärer, i sådan mängd att viktför- hållandet mikrosfärerzharts i det färdiga skumkompositmate- rialet varierar mellan 4:1 och 1:50. Det är fördelaktigt att låta mikrosfärerna ingå i en sådan mängd att de i expanderat tillstånd utgör 50-95, företrädesvis 75-95, volym-% av det banformiga materialet och hartsblandningen. Det banformiga materialet impregneras med blandningen av harts och mikrosfärer pá konventionellt sätt, till exempel genom att banan nedföres i 3 468 546 ett bad av blandningen eller genom att blandningen sprutas pà banan. Den impregnerade banans impregneringsgrad kan regleras till exempel genom pressning med valsar.

De härdbara hartser, som företrädesvis kommer ifråga, utgöres av så kallade formaldehydbaserade hartser med karbamid, fenol, resorcinol eller melamin. Dock kan också mer generellt härdbara hartser användas, såsom polykondenserade hartser, till exempel polyimid, och polyadderade hartser, till exempel polyuretan.

Det banformiga materialet. kan utgöras av vävt eller ovävt, organiskt eller oorganiskt material, varvid särskilt må nämnas glasfiber, mineralfiber, cellulosafiber och polyesterfiber. Det är också viktigt att det banformiga materialet har tillräcklig porositet för att på ett tillfredsställande sätt kunna impreg- neras med blandningen av harts och mikrosfärer. Vidare bör det banformiga materialet ej vara för tjockt, och lämpligen kan tjockleken variera mellan 0,1 och 5 mm. Anledningen till att det banformiga materialet måste vara tunt är att man i annat fall riskerar att få en ojämn expansion av mikrosfärerna därigenom att de perifert liggande mikrosfärerna vid värme- tillförseln expanderar först och bildar ett värmeisolerande skikt, som hindrar de mera centralt liggande mikrosfärerna från att expandera, och man får i ett sådant fall en icke homogen produkt av sämre kvalitet.

De mikrosfärer som användes vid framställning av kompositma- terialet enligt uppfinningen har skal, som kan utgöras av sampolymerer av vinylklorid och vinylidenklorid, sampolymerer av vinylklorid och akrylnitril, sampolymerer av vinylidenklorid och akrylnitril, samt sampolymerer av styren och akrylnitril.

Vidare må nämnas sampolymerer av metylmetakrylat innehållande upp till ca 20 vikt-% styren, sampolymerer av metylmetakrylat och upp till ca 50 vikt-% av kombinerade monomerer av etyl- metakrylat, sampolymerer av metylmetakrylat och upp till ca 70 vikt% av ortoklorstyren. Partikelstorleken för de oexpanderade sfärerna och. därmed för de expanderade sfärerna kan variera 468 546 4 inom vida gränser och väljes med ledning av de egenskaper som önskas hos den färdiga produkten. Som exempel på partikelstor- lekar för oexpanderade sfärer må nämnas 1 um till 1 mm, före- trädesvis 2 um till 0,5 mm och särskilt 5 um till 50 um. Vid expansionen ökar mikrosfärernas diameter med en faktor 2-5. De oexpanderade sfärerna innehåller flyktiga, flytande jäsmedel, som förángas vid värmetillförseln. Dessa jäsmedel kan utgöras av freoner, kolväten, såsom n-pentan, i-pentan, neopentan, butan, i-butan eller andra jäsmedel, som konventionellt använ- des i mikrosfärer av här angivet slag. 5-30 vikt-% av mikro- sfären Ikan lämpligen utgöras av jäsmedel. Mikrosfärerna kan tillföras hartslösningen såsom torkade partiklar eller i en suspension, till exempel i vatten eller en alkohol, såsom metanol.

Förhållandet harts till mikrosfärer i impregneringslösningen kan såsom tidigare angivits variera inom vida gränser och detta förhållande påverkar den färdiga produktens egenskaper. Omvänt kan man alltså med utgångspunkt från ett visst användningsom- råde och vissa önskade egenskaper hos den färdiga produkten välja ett lämpligt förhållande harts till mikrosfärer i bland- ningen. Detta förhållande kan lätt bestämmas genom förberedande försök i laboratorieskala.

Blandningen av harts och mikrosfärer kan om så önskas eller erfordras försättas med olika tillsatser, såsom stabilisatorer, kopplare, fyllmedel, brandhämmande tillsatser och/eller pig- ment.

Enligt uppfinningen anbringas på den ena eller på båda sidorna om det med hartsblandningen ímpregnerade banformiga materialet ett poröst materialskikt. Härmed inbegripes att nämnda porösa materialskikt skulle kunna vara beläget mellan två med harts- blandningen ímpregnerade materialbanor. Med bestämningen "poröst" i anslutning till materialskiktet skall förstås att detta skall uppvisa sådana öppningar eller håligheter att det dels tillåter en delvis inträngning av hartsblandningen i 5 468 46 01 materialskiktet när de termoplastiska partiklarna expanderar, dels tillåter lösningsmedelsavgång längs och/eller genom materialskiktet. I praktiken kan materialskiktet utgöras av någon form av fibrös bana, till exempel av ett vävt eller ovävt, organiskt eller oorganiskt fibermaterial. Alternativt kan också det porösa materialskiktet utgöras av så kallad sträckmetall, nämligen en nätartad metallstruktur bildad av ett enda sammanhängande metallstycke. I sådan stråckmetall före- ligger förbindande bryggor vilka âr' mer eller mindre sned- ställda i förhållande till sträckmetallskiktets huvudplan. Inom sådana bryggor har sträckmetallskiktet genomgående öppningar.

Således tillåter sträckmetallskiktet lösningsmedelsavgång genom sträckmetallskiktets öppningar och vidare kan lösningsmedlet avgå parallellt med sträckmetallskiktet till följd av de öppningar och kaviteter som föreligger i anslutning till sträckmetallskiktet. Ett ytterligare alternativ till material- skikt är ett skumskikt, t ex av melaminskum, som skulle kunna vara omgivet av ytskikt erhållna medelst de impregnerade banformiga materialen.

Kombinationen av det impregnerade banformiga materialet och nämnda porösa metallskikt placeras i en varmpress eller dylikt och utsätts där för värme så att lösningsmedlet förångas och de termoplastiska partiklarna expanderar.

Materialskiktet och det impregnerade banformiga materialet utformas eller väljes så att en delvis inträngning av harts- blandningen i materialskiktet sker när de termoplastiska partiklarna expanderar. Därmed uppstår således förnämlig inbördes koppling mellan hartsblandningen, det banformiga materialet och det porösa materialskiktet. Såsom redan nämnts väljes materialskiktet av sådan porös karaktär att lösnings- medlet till väsentlig del kan avgå längs och/eller genom materialskiktet. Vid en normal presskonstruktion avgår lös- ningsmedlet till största delen åt sidorna genom den del av det porösa materialskiktet som icke upptages av inträngd harts- blandning. 468 546 s Härdningen av det härdbara hartset sker i ett och samma skede i varmpressen som lösningsmedelsföràngningen och expansionen av de termoplastiska partiklarna, varvid tidsordningen lämpligen kan vara sådan att lösningsmedelsförángníngen och expansionen av de termoplastiska partiklarna sker ungefärligen samtidigt medan härdningen av det härdbara hartset sker därefter vid den temperaturförhöjning som uppträder när betydande lösningsme- delsvolymer avgátt. Eventuellt kan även expansionen av de termoplastiska partiklarna ske före lösningsmedelsförángningen, som följs av härdningen av det härdbara hartset.

Kombinationen av det impregnerade banformiga materialet och det eller de porösa materialskikten placeras lämpligen i varm- pressen. som sedan slutes .till en viss given spaltvidd. Den därefter följande expansionen av de termoplastiska partiklarna ger upphov till en sådan volymökning att mellan pressytorna uppstår en pressningsfunktion utan att därvid pressytorna behöver närmas varandra.

Det härdningsbara hartset bringas således att i ett steg övergå från A-stadium till C-stadium, det vill säga att något halv- fabrikat av kompositmaterialet med det härdbara hartset i B-stadium ej förekommer.

Impregneringen av det banformiga materialet med hartsbland- ningen och den därefter följande varmpressningen kan göras med betydande tidsmellanrum eller väsentligen helt utan samband med varandra så att det med hartsblandningen impregnerade, banfor- miga materialet erhåller karaktären av halvfabrikat. Ett sådant halvfabrikat kan exempelvis ha, i ett skick där lösningsmedlet är väsentligen otorkat, en nàgot fuktig karaktär. Under alla omständigheter är i halvfabrikatet de termoplastiska par- tiklarna väsentligen oexpanderade och det härdbara hartset föreligger i väsentligen A-stadium. Även om det normalt före- drages att detta halvfabrikat icke utsätts för någon tork- ningsoperation i någon för ändamålet lämplig värmningsanord- ning, torkkammare eller dylikt vore det i och för sig möjligt .y-l v 458 546 att också utföra sådan torkning eller lösningsmedelsförångning.

Denna bör emellertid ej drivas längre än att såsom nämnts de termoplastiska partiklarna är väsentligen oexpanderade och det härdbara hartset föreligger i väsentligen A-stadium.

Detta halvfabrikat kan vid en senare tidpunkt insättas i en varmpress eller liknande tillsammans med det porösa material- skiktet i och för utförande av expansion av de termoplastiska partiklarna, lösningsmedelsförångning och härdning av det härdbara hartset till C-stadium.

Temperaturen i vârmningsanordningen, varmpressen eller dylikt under behandlingen av kompositmaterialet kan variera mellan 100 och 200°C, företrädesvis 120-160°C. Vid försök har goda resul- tat uppnåtts vid ca 140°C.

Nedan följer ett icke begränsande exempel på framställning av kompositmaterial enligt uppfinningen: EXEMPEL Till ett formaldehydbaserat harts (till exempel melamin, fenol) i vattenlösning med 50% torrsubstanshalt tillföres ej expande- rade termoplastiska partiklar till uppnâende av en torrsub- stansandel om 15%. Ett banformigt material i form av en fiber- bana impregneras med blandningen.

På ena eller båda sidorna om den impregnerade fiberbanan placeras en glasfibermatta eller ett sträckmetallskikt. Kombi- nationen placeras i en varmpress med exempelvis en temperatur på 140°C med given spalt. När de termoplastiska partiklarna expanderar uppstår en delvis inträngning av hartsblandningen i glasfibermattan eller sträckmetallskiktet. Vattnet avgår till största delen åt sidorna genom den del av glasfibermattan eller sträckmetallskiktet som icke är uppfylld av hartsblandningen.

Således sker ungefär samtidig torkning och expansion med direkt påföljande successiv härdning av det härdbara hartset. Med 468 546 I s "given spalt" avses att pressens spalt icke förändras under själva pressningsfunktionen. Istället uppstår pressningsfunk- tionen till följd av expansionen av de termoplastiska par- tiklarna. Materialet mellan pressytorna kommer således att expandera i sådan utsträckning att mellan pressytorna uppstår en pressningsfunkti-on. Av detta följer att utgàngsspaltvidden skall anpassas till expansionen av de termoplastiska par- tiklarna.

Claims (7)

468 546 te av

1. Förfarande för framställning av ett kompositmaterial, innefattande impregnering av ett banformigt material med en blandning av ett härdbart harts i ett lösningsmedel och oexpan- derade termoplastiska partiklar, varefter det impregnerade banformiga materialet utsätts för värme för expansion av de termoplastiska partiklarna och härdning av hartset, k ä n n e t e c k n a t därav, att pà den ena eller på båda sidorna om det impregnerade banformiga materialet placeras ett poröst materialskikt, att kombinationen av det impregnerade banformiga materialet och nämnda minst ena materialskikt placeras i en varmpress eller dylikt och där utsätts för värme så att lösningsmedlet förángas och de termoplastiska partik- larna expanderar, att materialskiktet och det impregnerade banformiga materialet utformas eller väljes sä att en delvis inträngning av hartsblandningen i materialskiktet sker och därmed ett förband mellan materialskiktet och det banformiga materialet uppnås, och att materialskiktet väljes så att lösningsmedlet bringas att till väsentlig del avgå längs och/eller genom materialskiktet.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att det banformiga materialet utgöres av ett vävt eller ovävt, organiskt eller oorganiskt fibermaterial.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä.n n e t e c k n a t därav, att materialskiktet utgörs av ett vävt eller ovävt, organiskt eller oorganiskt fibermaterial eller av sträckmetall.

4. Förfarande enligt krav 1, k äin n e t e c k n a t därav, att det banformiga materialet framställs såsom ett halvfabrikat genom impregnering med hartsblandningen och att i detta halv- fabrikat de termoplastiska partiklarna är väsentligen oexpan- derade och det härdbara hartset i väsentligen A-stadium. 468 546 10

5. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att förángningen av lösningsmedlet, expansionen av de termo- plastiska partiklarna och härdningen av hartset utföres i en och samma varmpress eller dylikt.

6. Förfarande enligt krav 1 eller 5, k ä n n e t e c k n a t därav, att föràngningen av lösningsmedlet utföres ungefärligen samtidigt och/eller före den huvudsakliga härdningen av hart- set.

7. Förfarande enligt något föregående krav, k ä n n e t e c k n a t därav, att det härdbara hartset i ett steg bringas att övergå från A-stadium till C-stadium.