DK165395B - Fremgangsmaade til tilvejebringelse af et formet eller formbart fiberforstaerket, termoplastisk materiale - Google Patents

Description

- i -

DK 165395B

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til tilvejebringelse af et formet eller formbart fiberforstærket, termoplastisk materiale med forbedret overfladeglathed ifølge indledningen til krav 1. En sådan fremgangsmåde kendes fra US-A-4291084.

5 Anvendelsen af fiberforstærkede termoplastiske folier er stigende, især i automobil- og redskabsindustrien. Sådanne materialer består af laminater dannet af skiftende lag af glasfibermåtter og termoplastiske materialer, som derpå formes til en folie ved tilførsel af varme og tryk. Materialer af denne art kendes fra US-patentskrifter 3531369 og 10 3684645. Det er en væsentlig ulempe ved disse materialer, at deres overflade er skæmmet af vilkårlige fibre, som gennemtrænger den. Dette ses især, når indholdet af sådanne fibre er relativt højt, fx. større end 40 vægt-%, hvor deres fysiske egenskaber er mest fordelagtige.

Det antages, at på et trin i fremstillingen af folien, eller umid-15 delbart efter under afkølingen eller varmeformningen, at glasfibermåtten, som er indlejret i den plastiske matrix komprimeres til under sin originale tykkelse. Fibrene, som er elastiske og usammentrykkelige forbliver i en tilstand af "fastfrossen spænding" (frozen strain) inden i den størknede matrix. Når matricen blødgøres igen for at forme en gen-20 stand af folien under varme og tryk, afspændes måtten og forårsager at fibrene gennemtrænger overfladen. Effekten ses især, når overfladen af materialet skal smeltes helt og derpå størknes i kontakt med en kold overflade i formningsværktøjet, for at opnå en glat, blank overflade.

US-patentskrift 4291084 angår en lamineret folie bestående af et 25 par termoplastiske lag, hvor det enkelte overfladelag rummer mica for at forbedre materialets viskositet, når det opvarmes med henblik på at skjule opdukkede glasfibre. Ligeledes angår FR-patentskrift 2319660 (GB offentliggørelsesskrift 1547280) en lignende fremgangsmåde til fremstilling af formede emner med en glat overflade, der omfatter et fiber-30 forstærket basislag og et overfladelag i form af en film, som indeholder en faststoffyldning. Eftersom der kun er ét enkelt overfladelag, har fibrene tendens til at trænge igennem og således forhindre et glat overfladelag.

FR-patentskrift 2319660 henviser til en tidligere fremgangsmåde 35 til forbedring af overfladeglatheden ved at tilvejebringe en glasfor-

DK 165395 B

- 2 - stærket formstofmåtte af A- eller E-glasfibre med en diameter mellem 6 og 15ym. Beskrivelsen anfører, at overfladeruhedenreduceres væsentligt, men ved dybtrækning eller presning har glasfibermåtterne tendens til at blive ødelagt. Patentskriftet henviser også til brugen af polymerfibre 5 eller polymerfibermåtter, men disse måtter har ikke den for fremgangsmåden nødvendige varmemodstandsevne. Det foreslås, at overfladen af formemnerne kan forbedres ved hjælp af laminerende folier på disse, men denne fremgangsmåde er kun anvendelig, hvis yderligere et mellemlag i form af en servicemåtte, som skal være så tyk som muligt og mindst veje 10 30 g/m2, anbringes mellem pladen og folien. En ulempe ved denne sidste fremgangsmåde er tykkelsen af mellemlaget. Endvidere foreligger dette mellemlag i form af en måtte, som i sig selv rummer glasfibre således, at overfladen kun beskyttes af en enkelt folie.

Med den foreliggende opfindelse er det hensigten at imødegå nogle 15 af de ulemper, som er anført i det ovenstående, og at tilvejebringe et formet eller formbart fiberforstærket, termoplastisk materiale med forbedret overfladeglathed.

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til tilvejebringelse af et formet eller formbart fiberforstærket, termoplastisk 20 materiale med forbedret overfladeglathed, ved hvilken det termoplastiske overflademateriale lamineres på det fiberforstærkede, termoplasti-ske materialer under varme og tryk, og den er kendetegnet ved, at det termoplastiske overflademateriale består af en folie af et første termoplastisk materiale, som er anbragt i berøring med en overflade på det 25 fiberforstærkede, termoplastiske materiale og vedhæfter smelteligt hertil, og at en anden folie af et andet termoplastisk materiale, som er vedhæfteligt eller vedhæftende til den pågældende folie af det første termoplastiske materiale, og som er modstandsdygtigt mod fremstikkende fibre fra det fiberforstærkede, termoplastiske materiale, når det un-30 derkastes laminering ved den nævnte varme og tryk.

Fortrinsvis består det nævnte overflademateriale af et co-extrude-ret foliemateriale.

Det co-extruderede foliemateriale kan bestå af en første folie af polyethylen og en anden folie af polyethylen-terephthalat.

35 Overfladematerialet kan også bestå af en glansfolie, som blødgø-

DK 165395B

- 3 - res, når den underkastes den nævnte varme og tryk, og en vedhæftende folie anbragt mellem glansfolien og den anden folie.

Det fiberforstærkede plastiske materiale kan valgfrit formes til en ønsket form samtidig med påtrykningen af formningstrykket.

5 Opfindelsen kan udøves på mange måder og nogle udformninger be skrives i det følgende ved hjælp af eksempler og med henvisning til tegningen. På tegningen viser: fig. 1 viser et skematisk tværsnit af et ark af fiberforstærket 10 materiale forsynet med overfladefilm, som er udført i overensstemmelse med en kendt fremgangsmåde, fig. 2 er et skematisk tværsnit af et kendt ark af fiberforstærket materiale, fig. 3 er et skematisk tværsnit af et ark, som er frembragt i 15 overensstemmelse med opfindelsen, fig. 4 er et skematisk tværsnit af en anden konstruktion af arket, der er frembragt i overensstemmelse med opfindelsen, 20 For at bestemme effektiviteten af den foreliggende opfindelse blev der først frembragt ark efter kendte fremgangsmåder. Et 38cm x 38cm kvadratisk ark af plastfiberforstærket polypropylen blev behandlet som følger: 174 gram polypropylenpulver, grad GV521E leveret af ICI Ltd. blev dispergeret i 35 liter vand sammen med 52,5 gram natrium-dodecyl-25 benzin-sulfonat-skumningsmiddel, og 261 gram glasfibre grad TURAN EX14 leveret af Klockner-Schott GmbH, i 12 mm længde. Blandingen blev skummet op til en tilsyneladende massetæthed på 0,3 i en flydecel 1e leveret af Denver Equipment Co., og drænet under vakuum ved hjælp af en trådsi, med henblik på dannelsen af et ensartet ark indeholdende 60% løse glas-30 fibre og polypropylenpulver.

Efter tørring i en ovn ved 100° C blev arket dækket med adskillige lag orienteret polypropylenfolie, leveret af ICI Ltd., indsat i en 38cm x 38cm elektrisk opvarmet presse i 45 minutter og foropvarmet under et tryk på 10 tons til en ensartet temperatur på 200° C. Varmen blev derpå 35 slået fra, og kølevand cirkulerede gennem pladerne, og et tryk på 40

DK 165395 B

- 4 - tons blev påført på den samme tid. Arket blev holdt under dette tryk indtil det var afkølet.

Et ark af denne slags vises på fig. 1 i tegningen, hvor det glasfiberforstærkede ark er indikeret med henvisningsbetegnelsen 1, og de 5 to lag af orienteret polypropylenfolie er indikeret med henvisningsbetegnelsen 2. Den skematiske tegning viser hvorledes de forstærkende fibre har tendens til at strække sig ud i og gennemtrænge folierne 2, og hvordan nogle når den ydre overflade 3 af den ydre folie og skæmmer dens glathed.

10 EKSEMPEL 1: I dette eksempel tilberedtes det glasfiberforstærkede, termopla-15 stiske ark atter på samme måde, men en flerlags folie blev anvendt.

Dette var en folie på 62 gram/meter2 polyethylen-terephthalat, som blev co-ekstruderet med en polyethylenfolie. Flerlagsfolien blev påført med polyethylenlaget nærmest det fiberforstærkede ark for at virke som et bindingslag. Lagene blev derpå igen varmpresset ligesom konstruktionen 20 vist på fig. 2. På denne tegning er det fiberforstærkede ark angivet med henvisningsbetegnelsen 23 og flerlagsarket med henvisningsbetegnelsen 13. Polyethylenfolien i flerlagsarket 13 er angivet med henvisningsbetegnelsen 14. Det vil atter kunne ses, at skønt fibrene gennem-trænger bindingslaget 14, strækker de sig ikke helt gennem laget af 25 polyethylen-terephthalat, som er angivet med henvisningsbetegnelsen 15.

Det antages, at varmeoverførslen fra de varme plader og fra det varme ark til den kolde overfladefolie var tilstrækkelig til at smelte overfladen og til at binde arket til folien, men at et kun delvis smeltet, ugennemtrængeligt grænselag opretholdtes i midten af folien, hvilket •30 forhindrer gennemtrængning af fibre til overfladen.

Fagfolk indenfor varmformningen vil indse, at fremgangsmåden i dette eksempel kan ti.passes til at tilfredsstille behovene ved højhastighedsproduktion, som kan behøve et koldt formningsværktøj: arket forvarmes til den nødvendige temperatur, fx. i en infrarød ovn. Den 35 kolde film lægges oven på det varme ark og varmen fortsættes i en kort - 5 - tid indtil overfladen af folien netop er smeltet, medens dens midte forbliver kun delvis blødgjort. Den varme samling af ark og folier indsættes derpå i et hurtigt virkende koldtformende værktøj, og trykket påføres umiddelbart efter.

5 EKSEMPEL 2:

For yderligere at forbedre overfladeglatheden af materialet vist 10 på fig. 2 er det muligt at påføre et overfladeglanslag. På fig. 3 er dette vist i form af et ark af orienteret polypropylenfolie 16 med en vægt på 14 gram/meter2. For at forbedre dets vedhæftning til tolagsfolien 13 påføres en 32 gram/meter2 vedhæftende folie 17 af modificeret polypropylen, som sælges under handelsnavnet "Polybond".

15 Lagene beskrevet i eksempel 1 sammen med lagene 16 og 17 blev at ter varmpresset.

Glatheden af hvert fremstillet ark fremstillet ifølge DE KENDTE fremgangsmåder og også ifølge eksempel 1 og 2 blev målt under anvendelsen af et Taylor-Hobson "Talysurf 10“ instrument. Glatheden fra den 20 kendte fremgangsmåde var uacceptabel, medens den fra eksempel 1 var god. Arket fra eksempel 2 frembød en udpræget forbedring i forhold til den for eksempel 1.

25 EKSEMPEL 3: I dette eksempel blev det fiberforstærkede termoplasti ske ark igen frembragt på samme måde, men overfladen blev dækket med tre lag af en formstoffolie. Dette vises på fig. 4, på hvilken det fiberforstærkede 30 ark er angivet med henvisningsbetegnelsen 19 og lagene af formstoffolie med henvisningsbetegnelserne 20, 21 og 22, hvor det midterste lag 21 har et blødgøringspunkt, som er tilstrækkelig.meget højere end det for matricen af lag 19, for ikke at blive for meget blød ved glaseringstemperaturen, og således tjene som en barriere mod fibergennemtræng-35 ning, medens det inderste lag 20 tjener som binding mellem arket 19 og

DK 165395B

- 6 - barrieren 21. Det yderste lag 22 har et blødgøringspunkt, som tillader glasering ved blødgøringspunktet for arket 19. Således kan det inderste lag 20 være et lag af modificeret polypropylen solgt under handelsnavnet "Polybond", det midterste lag kan være polyethylen-terephthalat, og 5 det yderste lag kan være en folie af orienteret polypropylen.

Lagene blev varmpresset på den samme måde som før.

Det vil forstås, at selv om de ovenfor anførte eksempler beskriver frembringelsen af flade genstande, kan pressen passende ændres til fremstilling af formede genstande. Det korrekte valg af presnings- og 10 afkølingsbetingelser må fastsættes gennem forsøg i hvert tilfælde, afhængigt af graden af deformation og sammensætningen af overfladelag.

15

Claims (6)

1. Fremgangsmåde til tilvejebringelse af et formet eller formbart fiberforstærket, termoplastisk materiale med forbedret overfladeglathed, ved hvilken det termoplasti ske overflademateriale lamineres på det fiberforstærkede, termoplastiske materiale under varme og tryk, k e n - 5 detegnet ved» at det termoplastiske overflademateriale består af en folie af et første termoplastisk materiale, som er anbragt i berøring med en overflade på det fiberforstærkede, termoplastiske materiale og vedhæfter smelteligt hertil, og at en anden folie af et andet termoplastisk materiale, som er vedhæfteligt eller vedhæftende til den 10 pågældende folie af det første termoplastiske materiale, og som er modstandsdygtigt mod fremstikkende fibre fra det fiberforstærkede, termoplastiske materiale, når det underkastes laminering ved den nævnte varme og tryk.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det 15 nævnte overflademateriale består af et co-extruderet foliemateriale.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendetegnet ved, at det co-extruderede foliemateriale består af en første folie af polyethylen og en anden folie af polyethylen-terephthalat.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, 20 at overfladematerialet endvidere består af en glansfolie, som blødgø- res, når den underkastes den nævnte varme og tryk, og en vedhæftende folie anbragt mellem glansfolien og den anden folie.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at overfladematerialet endvidere består af en glansfolie, som er an- 25 bragt på overfladen af folien af det andet termoplastiske materiale, hvilken glansfolie kan blødgøres, når den underkastes den nævnte varme og tryk med henblik på at tillade glitning ved påvirkning med tryk.

6. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at det fiberforstærkede plastiske materiale formes 30 til en ønsket form samtidig med påtrykningen af formningstrykket.