NO313245B1 - Fremgangsmåte for rearrangering av fibrene og eliminering av korrugeringer i komposittplater, en apparatur for utövelse avfremgangsmåten samt den oppnådde komposittplate - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for rearrangering av fibrene og eliminering av korrugeringer ved fremstilling av komposittplater.

Oppfinnelsen angår videre en apparatur for fremstilling av slike komposittplater.

Til slutt angår oppfinnelsen de oppnådde komposittplater.

Det er allerede kjent å fremstille komposittplater i form av plater eller krummede komponenter fra tekstiler formet både fra armeringsgarn og fra termoplastiske gam, ved stabling av tekstilene og så varmpressing av den således formede stabel, som for eksempel beskrevet i den franske bruksmodell 2,500,360. En slik fremgangsmåte har særlig mangelen av å være en satsprosess (en diskontinuerlig prosess).

Videre beskriver en søknad inngitt i Frankrike under nummeret 96/00578 fremstilling av komposittplater fra glass/organiske tekstilmaterialer som er avsatt kontinuerlig på en transportør og så forvarmet i en varmluftsovn før innføring i en "beitepresse" (av den typen som er beskrevet i US-A-5,277,236) der de suksessivt oppvarmes og avkjøles mens de samtidig komprimeres. En slik prosess er hurtig og kan oppnås for å oppnå plater egnet for forming og med gode mekaniske egenskaper.

Imidlertid er det i enkelte av disse plater observert defekter i innretningen av glass-filamentene (nærværet av korrugering) i lengderetning (transportørens bevegelsesretning) eller i tverr-retning, idet disse defekter skyldes dårlig reorganisering av garnene efter forvarmingstrinnet og den transversale krymping av tekstilene efter dette samme trinn. Disse defekter som ved mange anvendelser ikke har stor betydning kan ikke desto mindre være uønsket ved visse meget spesifikke anvendelser (særlig ved fremstilling av store, flate, termoformede gjenstander som materialhåndteringsbord, næringsmiddelkar og så videre der filament-innretningsdefektene kan være årsaken til deformasjoner i gjenstandene).

Gjenstand for foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en forbedret fremgangsmåte og en forbedret apparatur for fremstilling av komposittplater idet denne prosess og denne temperatur ikke har manglene ved de ovenfor nevnte eksisterende prosesser og appara-turer og som gjør det mulig å oppnå plater som særlig er egnet for fremstilling av flate gjenstander med forbedrede karakteristika, ved tennoforming.

I henhold til dette angår foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for rearrangering av fibrene og eliminering av korrugeringer ved fremstilling av komposittplater der

minst et sjikt av garn, der dette sjikt omfatter minst to materialer med forskjellige smeltepunkter, innføres kontinuerlig til en sone der det oppvarmes til en temperatur som ligger mellom smeltepunktene for de to materialer og under

nedbrytningstemperaturen for materialet med det lavere smeltepunkt,

sjiktet presses og avkjøles for å danne en komposittbane B, og banen samles i form av en eller flere komposittplater,

og denne fremgangsmåte karakteriseres ved at

sjiktet, før pressing og avkjøling, føres over minst en roterende trommel eller stang, oppvarmet til en temperatur som ligger mellom smeltepunktene for materialene og under nedbrytningstemperaturen for materialet med det lavere smeltepunkt.

Uttrykket "plate" er her ifølge oppfinnelsen ment å bety et element som ikke er meget tykt sammenlignet med arealet og som generelt er flatt (men som eventuelt kan være krummet) og stivt men som hvis nødvendig har tilstrekkelig fleksibilitet til å kunne samles og lagres i oppviklet form. Generelt er det et fast element men i enkelte tilfeller kan det være aperturert (og derfor dekker uttrykket "plate" ifølge oppfinnelsen også strukturer av gitterduk-typen).

Sjiktet av garn dannes fra garn av minst to materialer med forskjellige smeltepunkter. Disse to materialer kan for eksempel være termoplastiske, organiske materialer men fortrinnsvis er de et termoplastisk, organisk materiale og et materiale for armering av dette termoplastiske, organiske materiale (for eksempel glass, karbon, aramid, og så videre). Generelt og fortrinnsvis består sjiktet av et armerende materiale (fortrinnsvis glass) og av et eller eventuelt flere termoplastiske, organiske materialer. Sjiktet omfatter generelt mellom 20 og 90 vekt-% armeringsmateriale (fortrinnsvis glass), fortrinnsvis mellom 30 og 85 vekt-% armeringsmateriale, og aller helst mellom 40 og 80 vekt-% armeringsmateriale. Det kan delvis omfatte garn bestående av et av materialene og delvis av garn bestående av det andre materialet, idet disse garn er arrangert alternerende i sjiktet og fortrinnsvis grundig blandet. Det kan også omfatte compound-garn oppnådd ved å kombinere og samtidig vikling av garn av et av materialene med garn av det andre materialet, det er også mulig at disse compound-garn kan blandes med garn av et av materialene og/eller med garn av det andre materialet.

Fortrinnsvis omfatter sjiktet av gam minst 50 % (fordelaktig minst 80 %) og aller helst 100 %) på vektbasis av sammenfiltrede garn, det vil si garn som består av filamenter av et av materialene og av filamenter av det andre materialet idet filamentene er blandet i garnene (fordelaktig på nær homogen måte) der disse gam generelt oppnås ved å føre sammen filamenter direkte under fremstilling av filamentene (i henhold til de prosesser som for eksempel er beskrevet i EP-A-0,590.695 og EP-A-0,616,055). Bruken av sjikt med minst 50 % og fortrinnsvis minst 80 vekt-% sammenfiltrede garn gjør det særlig mulig å oppnå mer homogene kompositter med gode mekaniske egenskaper der kompo-sittplatene videre fremstilles i løpet av kort tid og fortrinnsvis ved et lavere trykk. Helst består disse sammenfiltrede garn av glassfilamenter og filamenter av termoplastisk, organisk materiale der filamentene er grundig blandet.

I mange tilfeller foreligger sjiktet av garn i form av et nettverk eller et antall nettverk av sammenfiltrede garn og aller helst i form av tekstiler (generelt en vevnad av tekstiler). De samme gam eller kombinasjoner av garn kan benyttes for å danne varp og veft i tekstilverket eller veften og varpen kan bestå av forskjellige garn eller forskjellige kombinasjoner av garn. Således kan sjiktet av garn for eksempel være i form av tekstiler hvis varp består av blandet garn av organisk materiale/armeirngsmateriale og hvis veft består til 80 til 100 % av garn av organisk materiale av samme type som i de blandede garn. Platen som oppnås kan så ha en foretrekket orienteringsretning for armerings-garnene (unidireksjonell plate). I særlige utførelsesformer av unidireksjonelle plater kan sjiktet av garn også fortrinnsvis foreligge i form av bunter av parallelle garn som berører hverandre eller er noe i avstand fra hverandre (avstanden mellom garnene er fortrinnsvis mindre enn 2 mm) idet disse garn fortrinnsvis, i denne utførelsesform, er blandede garn.

Ifølge en foretrukken utførelsesform av oppfinnelsen omfatter sjiktet en kombinasjon av omtrent parallelle, kontinuerlige gam som er orientert i bevegelsesretningen for sjiktet under prosessen (lengderetning) og aller helst også omfatter en andre kombinasjon av omtrent parallelle garn som er orientert på tvers av denne retning og innfiltrert (vevet) med garnene i den første kombinasjon.

I fremgangsmåten ifølge oppifnnelsen blir sjiktet av gam vanligvis viklet av fra en bærer eller fra flere bærere (alt efter hensiktsmessighet når parallelle gam er involvert) på hvilket sjiktet er viklet.

Sjiktet av gam (som beveger seg med en hastighet av for eksempel 0,5 til 5 m/min.) passerer gjennom minst en sone der det oppvarmes til en temperatur som ligger mellom smeltepunktene for materialene som utgjør sjiktet idet denne temperatur også er under nedbrytningstemperaturen for materialet med det lavere smeltepunkt. Innenfor oppfinnelsens kontekst skal "nedbrytningstemperatur" også angi den minimumstemperatur ved hvilken dekomponering av molekylene som utgjør materialet, observeres (som generelt definert og forstått av fagmannen), eller ved hvilken en uønsket endring av materialet observeres, for eksempel tenning av materialet, tap av integritet for materialet (manifesterer seg selv ved en materialstrøm ut av sjiktet) eller uønsket misfarving av materialet (for eksempel gulning). Denne nedbrytningstemperatur kan hensiktsmessig måles ved termogravimetrisk analyse eller ved å notere de minimale temperaturer ved hvilke en av de ovenfor angitte effekter inntrer.

I foreliggende oppfinnelse blir sjiktet av garn oppvarmet tilstrekkelig til å tillate binding av minst en del av garnene til hverandre ved hjelp av materiale med lavere smeltepunkt, efter kompresjon, og i de fleste tilfeller (bortsett fra der hvor det er ønsket en struktur av gitterduk-typen) å fremstille en fast eller i det vesentlige fast struktur, det vil si fortrinnsvis med et hulvoluminnhold på mindre enn 5 %. Når det gjelder et glass/organisk materiale-komposittplate blir hulvoluminnholdet Vv beregnet fra glassmasseinnholdet Mf målt ved brenningstap, fra densitetene pf for glassfibrene (lik 2,6 g/cm<3>), fra densitetene pm for det organiske materialet og fra densiteten p for kompositten i henhold til formelen:

Som eksempel kan oppvarmingstemperaturen være rundt 190 til 230°C når sjiktet av garn består av glass og polypropylen, det kan være rundt 280 til 310°C når sjiktet består av glass og polyetylentereftalat (PET) og det kan være rundt 270 til 280-290°C når sjiktet består av glass og polybutylentereftalat (PBT).

Fortrinnsvis har materialet med det lavere smeltepunkt et smeltepunkt minst 40°C og aller helst minst 50°C under smeltepunktet for materialet med det høyere smeltepunkt for derved å garantere bevaring av en bærende struktur (eller av en tilstrekkelig stiv struktur) innen sjiktet av gam under fremstillingsprosessen.

For å utøve oppfinnelsen blir minst en ovn eller en bestrålingsinnretning, for eksempel minst en IR-stråler (for eksempel i form av en ovn eller en IR-plate eller -lampe og så videre) og/eller minst en innretning hvori varmluft blåses (for eksempel en varmluftovn med vifte), generelt og fortrinnsvis benyttet.

I et andre vesentlig trekk ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen passerer sjiktet av garn over minst en oppvarmet "roterende" trommel eller stav (roterende rundt en akse som løper gjennom staven i dens lengderetning) idet det er mulig at denne stav eller trommel eventuelt er lokalisert i den ovenfor nevnte oppvarmingssone men generelt lokalisert ved utløpet eller nedstrøms av sonen. Sjiktet er da allerede i oppvarmet tilstand, fordelaktig og fortrinnsvis i "partielt" smeltet tilstand, det vil si at en av bestanddelene er i smeltet eller eventuelt mykgjort form. Den roterende stav eller trommel oppvarmes til en temperatur som kan ligge nær eller være forskjellig fra (noen grader eller titalls grader, for eksempel rundt 30°C) den til den ovenfor nevnte oppvarmingssone og er fortrinnsvis oppvarmet til en temperatur lik større enn den til oppvarmingssonen.

Bruken av denne trommel eller stav har flere fordeler, den gjør det mulig hvis nødvendig å mate sjiktet av gam i en valgt vinkel med henblikk på komprimerings-innretningen (idet denne generelt foreligger i form av minst en tovalsekalander) som ligger nedstrøms den angjeldende valse eller stav for særlig å unngå eksessiv kontakt før kompresjon mellom sjiktet og kompresjonsinnretningen når denne er avkjølt; den

oppvarmede, roterende stav gjør det også mulig hvis nødvendig å reorganisere gamene i sjiktet og gjøre det mulig å eliminere mye eller mesteparten av korrugeringene som vanligvis observeres efter at materialet med lavere smeltepunkt har smeltet mens det samtidig forhindres at smeltet materiale avsettes og bygges opp på staven eller trommelen hvorved disse fordeler ikke oppnås samtidig hvis det kun benyttes en roterende stav eller kun en oppvarmet stav. Oppvarmingen av smeltet materiale på staven eller trommelen må unngås da dette materialet ender opp med å bli gjenavsatt på sjiktet for derved å forårsake irregulariteter i den oppnådde komposittplate. Bruken av en slik innretning gjør det også mulig å forbedre kompaktheten og overflatefinishen for den oppnådde plate.

Staven eller trommelen er fortrinnsvis sylindrisk eller i det vesentlige sylindrisk eller har et sirkulært eller i det vesentlige sirkulært tverrsnitt, hvilket tverrsnitt eventuelt kan variere. Fortrinnsvis har den en liten diameter (særlig sammenlignet med en kalandervalse) og diameteren for denne stav eller trommel er videre generelt liten sammenlignet med lengden (lengde:diameter-forholdet er vanligvis over 20 for denne stav, sammenlignet for eksempel med en kalandervalse der lengde:diameter-verdien sjelden overskrider 15. Denne stav har generelt en diameter mellom log 10 cm og fortrinnsvis 2,5 til 6 cm og er belagt med et belegg som fortrinnsvis er varmeresistent og ikke-klebende, for eksempel av stål belagt med polytetrafiuoretylen (PTFE). Fortrinnsvis kan den ha et eller flere skrueformede spor eller et relieff i form av motsatte helixer som bidrar til å glatte ut garnsj iktene, og kan eventuelt være lett krummet.

Periferihastigheten ved stavens rotasjon kan være lik større enn bevegelseshastigheten for sjiktet i produksjonsanlegget (for eksempel rundt 0,5 til 10 m/min. og fortrinnsvis fra 0,5 til 5 m/min. for en sjiktbevegelseshastighet på 0,1 til 2,5 m/min.), særlig når staven har en diameter rundt inntil 4 cm, eller kan være lik mindre enn bevegelseshastigheten for sjiktet (for eksempel rundt 0,25 til 2,2 m/min. for en sjiktbevegelseshastighet på 0,5 til 2,5 m/min.), særlig når staven har en diameter større enn 4 cm. Staven kan dreies i samme retning som sjiktets bevegelsesretning, særlig når staven har en diameter større enn 4 cm, eller den kan dreies i motsatt retning.

Generelt er en enkelt stav nødvendig og tilstrekkelig for å implementere fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Særlig når imidlertid sjiktet har betydelige korrugeringer er det mulig å benytte to oppvarmede, roterende staver (eller også mer enn to slike) ifølge oppfinnelsen hvorved garnene så passerer i suksesjon over hver av dem (det vil si over en og så over den neste) hvorved disse staver generelt er anbragt efter hverandre.

Fortrinnsvis kommer ifølge oppfinnelsen sjiktet av glassgarn i kontakt med minst en

oppvarmet, roterende stav (eller eventuelt med hver oppvarmede, roterende stav når det er flere av dem) over en del av staven (over en sirkulær bue) begrenset av en vinkel ved sentrum på mellom 45 og 200° (det vil si at sjiktet passerer over en del av omkretsen av staven der denne representerer fra 12,5 til 55,5 % av omkretsen) for særlig signifikant å reorganisere filamentene i sjiktet.

Efter passering over staven eller stavene blir det oppvarmede garnsj ikt komprimert ved bruk av en kompresjonsinnretning, for eksempel ved bruk av minst en tovalse-kalander. Den kraft som utøves på sjiktet under dens passasje gjennom kompresjonsinnretningen, for eksempel under dens samtidige passasje mellom to kalandervalser, er generelt flere kgf/cm eller sågar flere titalls kgf/cm (av denne grunn skal det påpekes at den eller de ovenfor nevnte roterende staver i motsetning til kalandervalsene verken tillater eller tar sikte på at sjiktet skal komprimeres, den eneste kraft som utøves ved hver stav eller trommel skyldes spenningen fra sjiktet og overskrider generelt ikke 0,5 kgf/cm.

Trykket som utøves i kompresjonsinnretningen kompakterer sjiktet av garn, strukturen som oppnås fikseres ved avkjøling og det er mulig at denne avkjøling gjennomføres i det minste delvis samtidig med kompresjonen eller den kan utføres efter et varm-kompresj onstrinn.

Kompresjonsinnretningen kan omfatte minst en kalander, særlig en kalander som holdes ved en temperatur under størkningspunktet for materiale med det lavere smeltepunkt (kalanderen befinner seg for eksempel ved en temperatur mellom 20 og 150°C) for å gjøre det fast.

Kompresjonsinnretningen kan også omfatte flere kalandere, særlig idet tilfellet det gjelder store tykkelser og hvis det er ønskelig med utmerket flathet og/eller høye produksjonshastigheter. Hvis det særlig videre benyttes materialer med høye smeltepunkter eller med høy krystallisasjonsgrad (for eksempel polyester) og hvis det tilstrebes faste eller i det vesentlige faste plater, kan det være ønskelig å oppvarme kalanderen (i det minste en første kalander) i kompresjonsinnretningen nedstrøms stavene til en temperatur over 75°C og fortrinnsvis over 100°C eller sågar over 150°C. I dette tilfellet er valsene i den oppvarmede kalander fortrinnsvis for eksempel belagt med et PTFT-basert, ikke-klebende belegg og/eller en slippfilm (av silikonisert papir eller av PTFT-belagt glassduk) løper mellom hver valse og sjiktet av garn (eventuelt kan denne film foreligge i form av en endeløs bane).

I henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen kan kompresjonsinnretningen også omfatte eller bestå av en beitepresse (for eksempel tilveiebragt med belter fremstilt av stål eller av glassduk eller av aramid-duk idet duken fortrinnsvis er belagt med PTFE) omfattende en varm sone (særlig med en eller flere kalandere) fulgt av en kold sone (med avkjølingselementer i form av staver, plater og så videre, og eventuelt en eller flere kalandere).

For å øke den hastighet med hvilken den avkjøles kan komposittbanen som fremstilles, når den forlater kompresjonsinnretningen, passere over et kjølebord gjennom hvilket det strømmer kjølevann idet dette bord eventuelt er noe konvekst for å gi større kontakt med banen. For videre å forbedre kjølingen og/eller kontakten kan bordet være kombinert med trykkvalser idet disse fortrinnsvis er avkjølt (for eksempel ved sirkulasjon av vann) og/eller har en eller flere avkjølte plater, lagt på fritt eller presset, og/eller ha et eller flere dyser for blåseluft og/eller banen kan trekkes ved fremføringsvalser som for eksempel er lokalisert nedstrøms bordet.

Komposittbanen kan efter komprimering og avkjøling vikles opp på en spindel hvis diameter avhenger av tykkelsen av banen (platen som dannes tilsvarer da den oppviklede bane) eller kan kuttes ved hjelp av kutteinnretninger (guillotin- eller sirkelsag-innretninger) for å tildanne flere plater.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen har flere varianter. Det er særlig mulig å kombinere flere sjikt av garn for å danne plater med større tykkelse. I henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen blir derved: et første sjikt av garn idet dette omfatter to materialer med forskjellige smeltepunkter innføres kontinuerlig i en første sone der den oppvarmes til en temperatur som ligger mellom smeltepunktene og under nedbrytningstemperaturen for det materiale idet første sjikt som har det lavere smeltepunkt, et andre sjikt av garn idet dette omfatter to materialer med forskjellige smeltepunkter, samtidig innføres kontinuerlig i en sone (generelt en andre sone) der det oppvarmes til en temperatur mellom de nevnte smeltepunkter og under nedbrytningstemperaturen for materialet i de andre sjikt som har det lavere

smeltepunkt,

det første sjikt føres over en første, roterende stav eller serie av roterende staver oppvarmet til en temperatur som ligger mellom smeltepunktene for materialene i det første sjikt og under nedbrytningstemperaturen for det materiale som har det

lavere smeltepunkt,

det andre sjiktet samtidig føres over en andre roterende stav eller serie av roterende staver oppvarmet til en temperatur som ligger mellom smeltepunktene for materialene i det andre sjikt og under nedbiytnmgstemperaturen for det

materialet som har det lavere smeltepunkt,

man forener de to sjikt som man komprimerer samtidig efter at de har forlatt minst en den ene stav eller serien av staver og det hele avkjøles for å danne en

komposittbane, og

banen samles i form av en eller flere komposittplater.

Denne utførelsesform gjør det mulig å oppnå plater med større tykkelse. På samme måte og avhengig av tykkelsen av platen det er ønskelig å oppnå er det mulig å kombinere flere sjikt av garn idet hvert sjikt passerer gjennom en oppvarmingssone og deretter over en stav eller en serie av staver hvoretter sjiktene forenes i et eller flere trinn nedstrøms en eller flere staver eller serie av staver før kombinasjonen komprimeres. Det er særlig mulig å binde de første sjikt sammen, for eksempel i par, nedstrøms deres respektive staver idet sluttoperasjonen for sammenføring av kombinasjonen av sjikt skjer ned-strøms staven eller stavene gjennom hvilke det ferdige sjikt eller det ferdige par eller kombinasjonen av par har passert, idet et eller flere av de kombinerte sjikt eventuelt komprimeres og/eller gjenopp varmes før den endelige kombineringsoperasjon. En slik utførelsesform er vist nedenfor og særlig i figur 2.

Det er også mulig, før kombinasjonen presses sammen, å vikle av en eller flere overflatefilmer på en eller begge sider av sjiktet av de kombinerte sjikt idet disse filmer adherer varme til sjiktet eller sjiktene. Disse filmer kan være av materialer som er identiske eller forskjellige fra de i sjiktene av garn (de kan være metalliske, organiske og så videre), idet filmene fortrinnsvis har et belegg av en art lik arten av materialet som har det lavere smeltepunkt i sjiktet eller sjiktene.

Mer generelt kan et eller flere sjikt eller plater eller nettverk eller andre plane strukturer (for eksempel garn eller tråder, duker, tekstiler, cellulære strukturer eller strukturer inneholdende elementer i pulver- eller flytende form, ark eller plater eller filmer, i det vesentlige av metallisk, polymer eller uorganisk art eller bestående av tre og så videre) anbringes på overflaten av sjiktet eller sjiktene og/eller innføres mellom flere sjikt, kontinuerlig eller satsvis, idet disse er separate fra sjiktene og gir kompositt-arkene som oppnår spesielle egenskaper (ytterligere armering av garn eller tråder av forskjellig art, forbedrede mekaniske egenskaper, beskyttelse mot elektromagnetisk stråling, forbedret termisk eller akustisk isolasjon, lettere komposittstrukturer, forbedret formbarhet, over-flateutseende og så videre).

Som nevnt innledningsvis angår oppfinnelsen også en apparatur for gjennomføring av den ovenfor beskrevne fremgangsmåte for fremstilling av minst en komposittplate omfattende

a) et eller flere midler for tilmatning av minst et sjikt av garn,

b) minst et middel for oppvarming av sjiktet,

c) minst en innretning for sammenpressing og eventuelt avkjøling av den oppnådde

bane,

og denne apparatur karakteriseres ved

minst en oppvarmet roterende trommel eller stang langs sjiktets bevegelsesvei, anordnet mellom oppvarmingsmidlene og sammenpressingsmidlene.

Fortrinnsvis er ifølge opprinnelsen midlene a, b og c separate midler idet apparaturen ifølge oppfinnelsen således omfatter fire forskjellige midler der hver oppfyller en spesiell rolle.

Apparaturen ifølge oppfinnelsen kan også omfatte minst en kutteinnretning og/eller minst en innretning for samling av komposittplater eller ark. Den kan også bestå av minst en innretning for avkjøling av sjiktet separat fra kompresjonsinnretningen d.

Til slutt angår oppfinnelsen en komposittplate basert på minst et termoplastisk materiale og minst et armeringsmateriale, oppnådd ved den ovenfor beskrevne fremgangsmåte, og denne plate karakteriseres ved minst en kombinasjon av filamenter anordnet slik at de er i det vesentlige parallelle med en første retning hvorved filamentene er innleiret i det organiske materiale og amplityden for korrugeringene for hvert av filamentene med henblikk på dets retning er mindre enn 0,5 mm.

Komposittarkene som oppnås ved å kombinere trinnene ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen omfatter filamenter av et materiale med et høyere smeltepunkt (generelt armeringsiflamenter) som er innleiret i arket og generelt arrangert, når det i det minste gjelder en del av dem, i fremføringsretningen for platen eller arket under fremstillingen og fortrinnsvis også, når det gjelder den andre del (eller i det minste en annen del av disse filamenter) i en retning på tvers av fremføringsretningen. Platen eller arket omfatter således minst en kombinasjon av filamenter av materiale med høyere smeltepunkt som er arrangert til å være omtrent parallell med en første retning og eventuelt minst en andre kombinasjon av filamenter av et materiale med et høyere smeltepunkt som er arrangert slik at det er omtrent parallelt med en andre retning som fortrinnsvis er på tvers av den første, idet alle disse filamenter er innleiret i materialet med det lavere smeltepunkt og der amplityden for eventuelle korrugeringer (eller avvik) for hvert filament når det gjelder retningen, er mindre enn 0,5 mm (hvorved det er mulig at amplityden for korrugeringene kan være opp til 2 til 6 mm i konvensjonelle prosesser for å oppnå komposittplater). Videre har de faste plater eller ark som oppnås ifølge oppfinnelsen et hulromsinnhold på mindre enn 5 %.

Andre fordeler og karakteristika ved oppfinnelsen vil fremgå fra den følgende beskrivelse under henvisning til de ledsagende, illustrerende figurer der: Figur 1 viser et diagrammatisk riss av en apparatur for gjennomføring av en første utførelsesform av oppfinnelsen, Figur 2 viser et diagrammatisk riss av en apparatur for gjennomføring av en

andre utførelsesform av oppfinnelsen,

Figur 3 viser et diagrammatisk riss av en apparatur for gjennomføring av en

tredje utførelsesform av oppfinnelsen,

Figur 4 viser et diagrammatisk riss av en apparatur for gjennomføring av en

fjerde utførelsesform av oppfinnelsen,

Figur 5 viser et diagrammatisk riss av en apparatur for gjennomføring av en

femte utførelsesform av oppfinnelsen, og

Figur 6 viser et diagrammatisk riss av en del av en apparatur for gjennomføring

av oppfinnelsens fremgangsmåte.

1 den utførelsesform som er vist i figur 1 blir en tekstil 1 av blandede glass/poly-propylengarn viklet av fra en mateinnretning Al. Denne tekstil føres over en vendevalse 2 med en diameter mellom 10 og 20 cm og trer så inn i en IR-strålingsovn 3 der poly-propylenfilamentene i tekstilene smeltes. Deretter føres tekstilen i delvis smeltet tilstand over en PTFE-belagt stålstav 4 med en diameter fra 1 til 5 cm idet denne er oppvarmet til over smeltepunktet for polypropylen og dreies i en retning motsatt fremførings-retningen for tekstilen med justerbar omdreiningshastighet.

Tekstilen som så er glattet ut både ved hjelp av staven og på grunn av strekket (særlig avtrekningsstrekket) som utøves på tekstilen og som har godt innrettede glassfilamenter, føres så gjennom en tovalse-kalander 5 der valsene har en diameter på 20 til 80 cm og hver holdes ved en temperatur under størkningspunktet for polypropylen og trer ut som en komposittbane B som så avkjøles på et kjølebord 6. For å forbedre kontakten mellom banen og kjølebordet trekkes banen av fremførings valser 7 og presses mot bordet ved hjelp av avkjølte press-ruller 8.

Deretter vikles banen opp på en ikke vist spindel eller skjæres til form av ark eller plater ved hjelp av en innretning, for eksempel av typen sirkelsag, anbragt på en følgebærer.

I denne utførelsesform av oppfinnelsen er det også mulig å vikle av en ytterligere tekstil 9 av blandede gass/polypropylengarn fra en andre mateinnretning A2 der de to mate-innretninger er arrangert vertikalt og på hver side av produksjonslinjen (mating av tekstilene vertikalt forhindrer at de siger efter at de er oppvarmet. Den andre tekstil trer efter føring over en vendevalse 10 inn i en ytterligere IR-strålingsovn 11 og føres så over en ytterligere PTFE-belagt stålstav 12 som er oppvarmet omtrent til samme temperatur som den førstnevnte stav. Deretter komprimeres tekstilene 1 og 9 samtidig ved hjelp av kalanderen 5 og det dannes derved en bane med tykkelse større enn hvis en enkelt tekstil benyttes.

Det er i denne utførelsesform også mulig ved smelting å binde en eller to overflatefilmer 13 og/eller 14 til en eller begge sider av banen.

Det er også mulig å oppnå tykkere plater ved å innføre et sjikt 15 (for eksempel av samme type) som vikles av under kontrollert strekk fra en mater 16, mellom de to tekstiler 1 og 9. Overflatene for banene 15 oppvarmes ved hjelp av ovnen 17 for å sikre at plate/tekstil-kombinasj onene kompakteres i maksimal grad i kalanderen 5.

I den utførelsesform som er vist i figur 2 er de ovenfor nevnte baner som innføres mellom de to tekstiler erstattet av en første bane B' av tekstiler oppnådd ved sammen-føring av to andre tekstiler idet hver 18, 19 er viklet av fra en mateinnretning A3, A4, ført over vendevalser 20,21 også gjennom en IR-strålingsovn 22, 23 og deretter ført over en stav 24, 25 tilsvarende de som er beskrevet ovenfor, og der de to tekstiler så er presset samtidig ved hjelp av en kalander 51 for derved å utgjøre den første nevnte bane av tekstiler. Denne utførelsesform bruker to smeltings/kalandreringsmoduler.

I den utførelsesform som er vist i figur 3 er de følgende modifikasjoner gjennomført i forhold til utførelsen i figur 2: de fire tekstiler 1, 9,18 og 19 føres sammen direkte ved kalanderen 5 der de samtidig presses sammen hvorved hver tekstil kommer fra en tilmåter og er forvarmet i en IR-strålingsovn. Før komprimering i kalanderen passerer hver tekstil i suksesjon over to tilsvarende oppvarmede roterende staver (4, 12, 24, 25, 26, 27, 28, 29) for derved å glattes ut mer effektivt hvorved disse staver videre mater tekstilene til kalanderen 5 i valgt vinkel og tillater at alle tekstilene direkte kombineres i kalanderen.

I den utførelsesform som er vist i figur 4 benyttes det en apparatur tilsvarende den som er vist i figur 1 for å fremstille plater fra tekstiler av sammenblandede glass/polyetylentereftalat (PET) garn. I denne utførelsesform er kalanderen 30 oppvarmet og kalandervalsene er belagt med PTFE.

Hvis polymeren allikevel kleber til valsen i kalanderen 30 kan det være nyttig samtidig å vikle A2 slippfilmer 31 og 32 av silikonisert papir eller av for eksempel PTFE-belagt glassduk. Disse filmer kommer fra matere 33, 34 og vikles opp på roterende bærere 35 og 36. Denne konfigurasjon forhindrer ikke at overflatefilmene 13 og 14 blir laminert. Istedenfor de to glass/PTFE-slippfilmer kan det være foretrukket å benytte to endeløse baner 37 og 38 av samme type (eller av aramid/PTFE eller av metall).

Når det gjelder store tykkelser og hvis en høy flathet er krevet, kan det være fordelaktig å erstatte kjolebordet 6 med flere tovalsekalandere. I den utførelsesform som er vist i figur 5 er således kjolebordet i apparaturen som vist i figur 3 erstattet med to kalandere 39 og 40.

Hvis det er nødvendig å varme opp den første kalander 5 kan to slippbaner 41 og 42 installeres idet disse eventuelt også passerer mellom de ytterligere kalandere.

Det er også mulig å erstatte kalanderen eller kalanderene og hvis ønskelig også kjølebordet med en beitepresse som antydet i figur 6 (apparaturen oppstrøms de roterende staver, for eksempel som i figur 5, er ikke vist), idet denne presse omfatter en varm sone (valsen 43, platene 44 og 45 og eventuelt en kalander 46), en kold sone (eventuelt, kalanderen 46 og platene 47 og 48) og beltene 49 og 50, for eksempel av PTFE-belagt glassduk (eller aramid-duk).

De følgende eksempler skal illustrere oppfinnelsen.

Eksempel 1

For å fremstille en plate med bredde 1,3 m og 1 mm tykkelse bestående av 60 vekt-% glass og 40 % propylen, massefarvet sort, benyttes det et enkeltkalanderanlegg som beskrevet i forbindelse med figur 1 (uten elementene 13 til 17).

To 710 g/m<2> tekstiler, fremstilt fra garn med 790 tex blandede rovings inneholdende 60 % glass og 40 % polypropylen på vektbasis oppvarmes i respektive ovner som har en energi tilsvarende rundt 14 kW. Overflatetemperaturen for tekstilene er rundt 190°C. Glattestaver med diameter 32 mm oppvarmes til 230°C og dreies med en hastighet på 7 omdr./min. (0,7 m/min.) i en retning motsatt fremføringsretningen for tekstilene.

Kalanderen ved 40°C og omfattende to valser, begge med diameter 300 mm, presses mot tekstilene med en kraft på 2600 daN/m.

Platene går kontinuerlig ut i en hastighet på 1,3 m/min. Denne plate kan vikles opp på en spindel med en diameter på minst 160 mm. Hulromsvolum-innholdet i den således oppnådde plate er mindre enn 5 %, noe som gjør platen egnet for termoforming ved bruk av en koldform eller én form som er oppvarmet (for eksempel til 80°C) med cyklustider mindre enn 1 minutt.

Eksempel 2

For å fremstille plater med bredde 1,2 mm og tykkelse 2 mm bestående av 60 vekt-% glass og 40 % sortmassefarvet polypropylen benyttes det et anlegg ifølge eksempel 1 utstyrt med en tredje utmater hvorfra platen oppnådd i eksempel 1 vikles av (platen 5 i figur 1).

To tekstiler på 710 g/m2 tilsvarer den som ble benyttet i eksempel 1 oppvarmes i ovner tilsvarende den som ble benyttet i eksempel 1. Overflatetemperaturen for tekstilene er rundt 210°C. Glattestavene med diameter 32 mm oppvarmes til 230°C og dreies i en hastighet på 7 omdr./min. i en retning motsatt fremføringsretningen for tekstilene.

Kjemeplaten oppvarmes til 130°C i en ovn innstilt på rundt 10 kW.

To sortfarvede polypropylen-overflatefilmer med tykkelse 50 um (filmene 13 og 14 i figur 1) varmbindes til overflaten av banen som oppnås ved å kombinere tekstilene med kjemesjiktet.

Kalanderen som holder 65°C og omfatter to valser, begge med diameter 300 mm, presses mot denne bane med en kraft på 2600 daN/m.

Banen som dannes fra de fire tekstiler og to sorte filmer trekkes av kontinuerlig i en hastighet på 1,2 m/min. Den skjæres på tvers og man oppnår plater med lengde 2 meter.

Tomvolum-innholdet i hver plate er mindre enn 5 %.

Eksempel 3

For å fremstille plater med bredde 1,5 m og 1 mm tykkelse, bestående av 75 % glass og 25 % naturlig farvet polypropylen, idet alle prosentangivelser er på vektbasis, benyttes anlegget i eksempel 1 utstyrt med en tredje utmater hvorfra en 0,4 mm bane inneholdende 75 % glass og 25 % polypropylen vikles av.

To tekstiler på 560 g/m<2> bestående av garn på 690 tex blandet rovings inneholdende 75% glass og 75 % polypropylen oppvarmes i ovner tilsvarende de i eksempel 1. Overflatetemperaturen for tekstilene er rundt 220°C. De glatte staver med diameter rundt 30 mm oppvarmes til 230°C og dreies i en hastighet på 7 omdr./min. i retning motsatt tekstilenes fremføringsretning.

Kjerneplaten oppvarmes til 130°C i en oppvarmingsovn satt til kW.

Kalanderen ved 34°C og omfattende to valser med diameter 300 mm hver, presses mot enheten med en kraft på 3600 daN/m.

Den dannede bane med tre elementer forlater apparaturen kontinuerlig i en hastighet på 1,2 m/min. Den skjæres i lengder på 1,5 m.

Eksempel 4

For å fremstille plater med bredde 1,4 m og 1 mm tykkelse og bestående av 65 % glass og 35 % naturlig farvet PET, alt på vektbasis, benyttes anlegget i eksempel 3.

To tekstiler på 660 g/m<2> bestående av garn på 730 tex blandet roving inneholdende 65 % glass og 35 % PET oppvarmes til en temperatur rundt 290°C. Glattestavene med diameter 32 mm oppvarmes til 290°C og dreies i en hastighet på 7 omdr./min. i en retning motsatt tekstilenes fremføringsretning.

Kjerneplaten inneholdende 65 % glass og 35 % PET oppvarmes til 220°C i en ovn innstilt til rundt 14 kW.

Kalanderen ved 200°C og omfattende to PTFE-belagte valser med diameter 300 mm presses mot enheten med en kraft rundt 3850 daN/m.

Den dannede bane av tre tekstiler trer kontinuerlig ut i en hastighet på 1 m/min. Den skjæres til plater med lengder 2,5 m.

Eksempel 5

For å fremstille plater med bredde 1,4 m og 1 mm tykkelse, bestående av 65 vekt-% glass og 35 vekt-% naturlig farvet PBT, benyttes anlegget i eksempel 3.

To 660 g/m<2> tekstiler bestående av garn av 730 tex blandede roving inneholdende 65 % glass og 35 % PBT oppvarmes til en temperatur rundt 280°C. Glattestavene med diameter 50 mm oppvarmes til 290°C og dreies med en hastighet på 0,9 m/min. i tekstilenes fremføringsretning.

Kjerneplaten inneholdende 65 % glass og 35 % PBT oppvarmes til rundt 210°C i en ovn satt til rundt 12 kW.

Kalanderen ved rundt 120 til 140°C og omfattende to stålvalser med diameter 300 mm, presser mot enheten med en kraft på rundt 3850 daN/m.

Banen som dannes av de tre tekstiler trer kontinuerlig ut i en hastighet på 1 m/min. Den vikles opp på en spindel med diameter 300 mm.

Platene som dannes ifølge oppfinnelsens fremgangsmåte er særlig egnet for fremstilling av gjenstander ved termoforming, særlig av lange, flate gjenstander eller av hus eller lignende for beskyttelse av maskiner og så videre.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte for rearrangering av fibrene og eliminering av korrugeringer ved fremstilling av komposittplater der minst et sjikt av garn (1,9,13,14,18,19), der dette sjikt omfatter minst to materialer med forskjellige smeltepunkter, innføres kontinuerlig til en sone (3, 11,17, 22, 23) der det oppvarmes til en temperatur som ligger mellom smeltepunktene for de to materialer og under nedbrytningstemperaturen for materialet med det lavere smeltepunkt, sjiktet presses (5) og avkjøles for å danne en komposittbane B, og banen samles i form av en eller flere komposittplater, karakterisert ved at sjiktet, før pressing og avkjøling, føres over minst en roterende trommel eller stang (4, 12, 24, 25, 26, 27, 28, 29), oppvarmet til en temperatur som ligger mellom smeltepunktene for materialene og under nedbrytningstemperaturen for materialet med det lavere smeltepunkt.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at sjiktet omfatter minst 50 vekt-% blandet garn.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at de blandede garn hovedsaklig består av glassfilamenter og filamenter av termoplastisk, organisk materiale idet disse filamenter er grundig blandet.

4. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 3, karakterisert ved at sjiktet foreligger i form av tekstiler.

5. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 4, karakterisert ved at: minst et ytterligere sjikt av garn (1, 9,13, 14, 18, 19) omfattende minst to materialer med forskjellige smeltepunkter, føres over minst en andre roterende trommel eller stang (4,12,24,25, 26, 27,28, 29), oppvarmet til en temperatur mellom smeltepunktene for materialene i det andre sjikt og under nedbiytningstemperaturen for materialet som har det lavere smeltepunkt, før komprimering og avkjøling.

6. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 5, karakterisert ved at flere tekstiler og/eller kombinasjoner av tekstiler og/eller sjikt av gam og/eller gitterduker og/eller cellulære strukturer og/eller plater og/eller filmer kan forenes og komprimeres samtidig nedstrøms minst en roterende trommel eller stang.

7. Apparatur for fremstilling av minst en komposittplate omfattende a) et eller flere midler (Ai, A2...) for tilmatning av minst et sjikt (1, 9,13,14,18, 19), av gam, b) minst et middel (3,11,17,22, 23) for oppvarming av sjiktet (1, 9,...), d) minst en innretning (5) for sammenpressing og eventuelt avkjøling (6) av den oppnådde bane (B), karakterisert ved minst en oppvarmet roterende trommel eller stang (4,12,24,25,26,27, 28,29) langs sjiktets (1,9...) bevegelsesvei, anordnet mellom oppvarmingsmidlene (3,11,17,22,23) og sammenpressingsmidlene (5).

8. Komposittplate basert på minst et termoplastisk materiale og minst et armeringsmateriale, oppnådd ved en fremgangsmåte for rearrangering av fibrene og eliminering av korrugeringer ved fremstilling av komposittplater der minst et sjikt av gam (1, 9, 13, 14,18, 19), der dette sjikt omfatter minst to materialer med forskjellige smeltepunkter, innføres kontinuerlig til en sone (3, 11,17, 22,23) der det oppvarmes til en temperatur som ligger mellom smeltepunktene for de to materialer og under nedbrytningstemperaturen for materialet med det lavere smeltepunkt, sjiktet presses (5) og avkjøles for å danne en komposittbane B, og banen samles i form av en eller flere komposittplater, der sjiktet, før pressing og avkjøling, føres over minst en roterende trommel eller stang (4, 12, 24, 25, 26, 27,28, 29), oppvarmet til en temperatur som ligger mellom smeltepunktene for materialene og under nedbiytningstemperaturen for materialet med det lavere smeltepunkt, karakterisert ved minst en kombinasjon av filamenter anordnet slik at de er i det vesentlige parallelle med en første retning hvorved filamentene er innleiret i det organiske materiale og amplityden for korrugeringene for hvert av filamentene med henblikk på dets retning er mindre enn 0,5 mm.