DK171970B1

DK171970B1 - Luftpermeabel, pladelignende, fiberholdig struktur og fremgangsmåde til dens fremstilling

Info

Publication number: DK171970B1
Application number: DK006985A
Authority: DK
Inventors: Bronislaw Radvan; Anthony John Willis
Original assignee: Wiggins Teape Group Ltd
Priority date: 1984-01-06
Filing date: 1985-01-04
Publication date: 1997-09-01
Also published as: CN85100805A; KR920003059B1; DK6985D0; BR8500035A; NO167753B; AU568711B2; EP0148760A3; CN85100804A; GB8400290D0; AU3731485A; NO167753C; IE843322L; GR850023B; FI850042A0; JPH0440372B2; US4734321A; IE57943B1; PT79801A; KR850005317A; FI83741B

Description

- 1 - DK 171970 B1

Opfindelsen angår en luftpermeabel pladeiignende struktur bestående af 20 - 60 vægt-% forstærkende fibre med en længde på mellem 7 mm og 50 mm, 40 - 80 vægt-% ukomprimeret formstof og eventuelt et bindemiddel, og det ejendommelige ved den pladelignende struktur ifølge opfindelsen er, at de forstærkende fibre er separate, s forstærkende enkeltfibre med et elasticitetsmodul over 10.000 MPa, formstoffet et helt eller i det væsentlige ukomprimeret termoplastisk og/eller termohærdende, partikelformet formstof, hvor det partikelformede formstof har en partikelstørrelse mindre end 1,5 mm, og at den fibrøse komponent og formstofkomponenten er sammenbundet i en luftpermeabel struktur med det partikelformede formstofmateriale ίο hovedsageligt under bibeholdelse af dets partikelform jævnt fordelt i strukturen.

Opfindelse' angår også en fremgangsmåde til fremstilling af en luft permeabel, pladelignende, fiberholdig struktur bestående af 20 - 60 vægt-% forstærkende fibre med en længde mellem 7 mm og 50 mm, 40 - 80 vægt-% ukomprimeret formstof og eventuelt et bindemiddel, og det ejendommelige ved fremgangsmåden er, at der dan-15 nes en bane med separate enkeltfibre med elasticitets modul over 10.000 MPa og et helt eller i det væsentlige ukomprimeret termoplastisk og/eller termohærdende, partikelformet formstof, idet det partikelformede formstof har en partikelstørrelse mindre end 1,5 mm, hvorefter banen behandles med henblik på at binde fibrene og formstof materialet sammen til en luftpermeabel, pladelignende struktur, hvori det 20 partikelformede formstofmateriale bibeholder sin partikelform og er fordelt i strukturen.

Disse og andre karakteristika fremgår af patentkravene.

Strukturerne er især egnede til brug ved fremstilling af fiberforstærkede formstofmaterialer eller -artikler.

25 Pladeformede formstofmaterialer fremstillet af termoplastisk materiale anven des hyppigt ved fremstillingen af formede artikler. Sådanne materialer har imidlertid ikke stor styrke eller stivhed, og hvor sådanne egenskaber behøves, anvendes fiberforstærkning.

Ved fx. fremstilling af et sådant materiale indlejres således lag af glasfibermåt-30 ter således mellem lag af termoplastiske materialer, og den samlede struktur nålebe handles med henblik på at frembringe en vis grad af sammenhæng mellem lagene og opvarmes derpå under tryk til fremstilling af massive, stive plader til anvendelse ved formningen.

Til en tilfredsstillende formning af sådanne plader skal de imidlertid forvarmes 35 homogent. Dette fordrer både tid og nøjagtig temperaturkontrol, hvis overvarmning og forringelse af pladeoverfladerne ikke skal forekomme, medens kernedelen af pla- - 2 - DK 171970 B1 deme bringes op til den nødvendige formningstemperatur. Også til formning af artikler med givne dimensioner er det nødvendigt med en optimal størrelse af den massive plade, hvis overdrevent spild i form af støbegrater skal undgås. Som følge heraf skal en producent, som fremstiller en stor mængde formede produkter, besidde e n 5 tilsvarende mængde pladestørrelser, og være parat til at skære store plader ned til en passende størrelse eller at acceptere en stor grad af spild.

Når sådanne materialer anvendes til dybtrukket formning, konstateres det endvidere, at de ikke kan anvendes til dannelse af formlegemer med ensartet mekanisk styrke. Dette skyldes, at glasfibermåtten udgøres af meget lange glasfiberkordeller ίο (dvs. fiberbundter) med en længde på fx. 200 cm eller mere, der strækker sig på e n vilkårligt serpentinlignende måde gennem hele pladen. Dette begrænser i væsentlig grad fibrenes bevægelse under formningen således, at de ikke kan flyde med det termoplastiske materiale, som udgør resten af strukturen. Som følge heraf bliver relativt tynde dele af formlegemet fattige på fiberforstærkning. Som følge af frem-15 stillingsmåden for sådanne forstærkede plader skal de endvidere komprimeres fuld stændigt under udøvelse af varme og tryk, for at kunne transporteres. Følgelig kan de kun leveres til producenten af færdigprodukter som flade, impermeable og stive plader, som er besværlige at håndtere i en kontinuerligt formende proces.

Et plademateriale, der omfatter et kornformet, plastisk materiale og et forstær-20 kende materiale, fx. glasfiber, er kendt fra EP patentskrift nr. 0.171.219. Fibrene foreligger imidlertid ikke i materialet som enkelte, separate fibre, og det partikelformede formstofmateriale opretholder ikke sin partikelform i den færdige struktur. Dette betyder, dels, at fordelingen af fibre i strukturen ikke bliver ensartet, dels at luftpermeabiliteten i strukturen bliver mindre.

25 Det er blandt formålene for den foreliggende opfindelse at tilvejebringe en for stærket fiber- og formstofmaterialestruktur til brug ved formning af fiberforstærkede formstofartikler, der overvinder eller afhjælper ulemperne ved kendte materialer som beskrevet ovenfor.

Fibrene er fortrinsvis i form af enkle diskrete fibre. Hvor der anvendes g lasf i-30 bre, og hvor de modtages i form af huggede kordelbundter, brydes kordellerne såle des ned til enkle fibre, før strukturen dannes.

Med et stort elasticitetsmodul skal der forstås et elasticitetsmodul, som er væsentligt større end det for en massiv plade, som kunne dannes af strukturen. Fibre, som falder inden for denne kategori, om fatter glas, kul og keramiske fibre og fibre 35 som fx. aramidfibre, som sælges under handelsnavnene Kevlar® og Nomex®, og som i almindelighed omfatter enhver fiber, som har et modulus større end 10.000 MPa.

- 3 - DK 171970 B1

Med partikelformet formstofmateriale menes der i den foreliggende sammenhæng også korte formstofmaterialefibre, som kan inkluderes for at øge kohæsionen af struturen under fremstillingen.

Bindingen kan gennemføres ved at anvende de termiske karakteristikker af 5 formstofmaterialet i strukturen. Således kan strukturen op varmes tilstrækkeligt til at bevirke, at en termoplastisk komponent smelter på sine overflader, som støder op til partikler og fibre. En termohærdende komponent, som efter den ovennævnte varmebehandling stadig er formbar, kan opvarmes således for at frembringe en lig nende effekt. Det skal imidlertid påses, at det sikres, at opvarmningsbetingelserne er ίο således, at der forhindres en nedbrydning af det plastiske materiale efter bindingen.

Alternativt kan et bindemiddel tilsættes under fremstillingen af strukturen for at bevirke en binding. Der kan anvendes ethvert binde middel, som bevirker en bin ding ved en lavere temperatur end den temperatur, som ville resultere i sammensmeltning af formstofmaterialet inde i strukturen. Egnede bindemidler omfatter po-15 ly vinylalkohol, poly vinylacetat, carboxymetylcellulose og stivelse.

De enkelte fibre bør ikke være kortere end omkring 7 mm, eftersom kortere fibre ikke tilvejebringer passende forstærkning i den endeligt formede artikel. De bør ej heller være længere end 50 mm, eftersom så danne fibre er vanskeligt at håndtere i den foretrukne fremstillings proces for den fibrøse struktur.

20 Fortrinsvis er glasfibrene 13 μπι i diameter eller mindre. Fibre med diametre større end 13 pm vil ikke forstærke den plastiske matrice så effektivt efter formningen.

Det plastiske materiale er fortrinsvis i partikelform og kan være et termoplastisk eller et termohærdende formstof eller en blanding af de to. Passende termo-25 formstoffer omfatter polyethylen, polypropylen, polystyren, acrylonitrylstyren-butadien, polyethylen-terephtalat og polyvinylchlorid, både i plastisk og uplastisk form. Det forudsættes, at der kan anvendes ethvert termoplastisk pulver, som ikke kemisk angribes af vand, og som kan blødgøres tilstrækkeligt ved varme for at tillade en smeltning og/eller formning uden kemisk dekomponering.

30 Formstofpulveret behøver ikke at være overdrevent fint, men partikler grove re end ca. 1,5 mm som fx. ved groft sand eller fine ris korn, er utilfredsstillende, idet de ikke flyder tilstrækkeligt under formningsprocessen til at frembringe en homogen struktur.

Anvendelsen af større partikler resulterer i en signifikant reduktion af bøj-35 ningsmodulet for materialet, når det størkner. Formstofpartiklerne er fortrinsvis ikke større end 1 mm.

- 4 - DK 171970 B1

Da strukturen er permeabel, er den i stand til at blive opvarmet ved gennem-blæsning med varm luft. Denne teknik tillader hurtig, homogen opvarmning af hele strukturen på en måde, som er vanskelig at opnå med massive plader.

Graden af binding styres til fortrinsvis at få komponenterne til at hænge sam-5 men, medens der stadig beholdes tilstrækkelig fleksibilitet til at tillade en opspoling af strukturen. I opspolet tilstand kan den transporteres parat til brug for en former i en kontinuerlig forvarmnings- og formningsproces. For at minimere materialespild kan der alternativt udskæres, presses eller udstanses tiiskårede elementer af strukturen, der tilføres støbeindretningen i en form, som tillader støbning af genstande io med et minimum af spild til kassation. Restmaterialet kan genindvindes ved støbnin gen, og hverken formeren eller fabrikanten af fiberstrukturen vil blive stillet overfor behovet for at skaffe sig af med spildmaterialet.

Graden af binding kan alternativt være således, at der fremstilles en stiv, men stadig luftpermeabel plade, hvor denne vil møde producentens behov. Dette udføres i5 ved at justere mængden af det smeltede termoplastiske materiale, eller mængden af binder, som tilsættes for at tilvejebringe den ønskede effekt, hvorved justeringen e r afhængig af arten af det termoplastiske materiale eller binderen.

Porøsiteten af strukturen tillader valgfri anvendelse af flydende termohærden-de harpiks ved overfladebelægning eller mætning. Sådanne harpikser skal selvføl-20 gelig være af den langsomt hærdende eller efterformbare slags for at tillade leve ring til producenten og formning, før hærdning forekommer.

Producenten vil typisk først hurtigt opvarme strukturen til formningstemperaturen for den termoplastiske komponent. Pladen vil derpå hurtigt blive overført til formningspressen og presset i den ønskede form, før hærdningen af det termo-25 hærdende harpiks er færdig.

Imprægneringen kan være komplet, i hvilket tilfælde der fremkommer en tæt artikel, eller den kan være begrænset til overfladelaget på artiklen. Dette kan give tilstrækkelig forøgelse i stivheden i forhold til original ekspanderet termoformstof, sammen med en forseglet over flade, som forhindrer en yderligere indførelse af an-30 dre væsker, som fx. vand eller olie, iden ekspanderede centrale zone. Et overskud af flydende termohærdende materialer på overfladen kan også anvendes til at frem bringe en meget glat, glinsende fremtoning, som er ønskelig, når den formede genstand skal anvendes som en erstatning for plademetal, og som er meget vanskelig at opnå med konventionelle fiberforstærkede materialer.

35 Termohærdende harpikser, som kan anvendes til at imprægnere de ekspande rede termoplastiske plader, omfatter fenol- og polyesterharpikser, som fx. fenol- - 5 - DK 171970 B1 formaldehydharpiks, urea og melaminformaldehyd harpiks, epoxyharpiks, umættede polyestere og polyuretaner. Senere formbare termohærdende materialer kan også anvendes.

I de tilfælde, hvor producenten kun er udstyret til at behandle massive plader, s kan fiberstrukturen gøres massiv ved afskæring i passende længder og derpå opvarmning og afkøling under tryk. Det skal bemærkes, at en sådan komprimering kun kan udføres, når formstofindholdet i pladen som helhed er af termoplastiske materialer.

Fortrinsvis dannes pladen ved hjælp af den fremgangsmåde, som beskrives i 10 GB-patentskrifterne 1.129.757 og 1.329.409, som angår fremgangsmåder til fremstilling af fiberplader på papirfremstillingsmaskineri. Denne fremgangsmåde opnår e n meget ensartet fordeling af de enkelte fibre i pladen, selv når fibrene er meget længere end dem, som kan behandles i konventionelt papirfremstillingsmaskineri.

Andre pladedannende teknikker kan imidlertid anvendes under visse omstæn-15 digheder. En sådan struktur kan således fx. dannes ved anvendelse af en fiberdispersion med meget lav tæthed og formstofpulver, sammen med et bindemiddel, og ved at lade en papirmaskine danne strukturen med en "overliggende wire". Pladen kan alternativt dannes ved hjælp af en Rotiformer®.

Fiberpladen og formstofpulveret kan også dannes under anvendelse af en tør 20 lægningsteknik som beskrevet i GB-patentskrift 1.424.682. I dette tilfælde kan binderen tilsættes ved hjælp af en sprøjte eller ved dypning og afdrypning af pladen, efter at den er blevet tildannet.

Efter at banen er blevet tildannet, behandles den imidlertid i al le tilfælde, i almindelighed ved opvarmning, for at bevirke en binding 1 det væsentlige uden at 25 sammensmelte formstofpartiklerne, som indeholdes 1 pladen. En nem måling kan udføres for at sikre, at den frembragte struktur har en konstant tykkelse. Tryk- og temperaturforhold skal imidlertid være mindre end dem, som ville kunne komprimere pladen og sammensmelte enhver termoplastisk komponent eller afhærde enhver termohærdende komponent, som det måtte indeholde.

30 Når en kunde kun er udstyret til at behandle massive plader, og formstofindhol det af den fiberforstærkede struktur helt udgøres af termoplastisk materiale, skæres strukturen i de ønskede længder, hvorpå det underkastes en komprimering under opvarmning og afkøling.

Opfindelsen vil i det følgende blive beskrevet med henvisning til tegningen. På 35 tegningen viser: - 6 - DK 171970 B1 fig. 1 et skematisk tværsnit af en del af en fiberforstærket struktur ifølge opfindelsen, fig. 2 er en skematisk mikroskopisk gengivelse af en del af den fi-s berforstærkede struktur på fig. 1, og fig. 3 er en skematisk gengivelse fra siden af et apparat til udøvel se af den foretrukne fremgangsmåde ifølge opfindelsen, fig. 4 er en skematisk gengivelse fra siden af et apparat til valgfrit at udføre et yderligere fremgangsmådetrin, og ίο fig. 5 er en grafisk illustration af et træk ved opfindelsen.

Med henvisning til fig. 1 og 2 viser disse en ukomprimeret fiber forstærket struktur, som består af fibre 1 bundet sammen i deres skæringspunkter 2 af en binder, for derved at danne en skeletstruktur i mellemrummene, i hvilke der ligeledes is fastholdes et kornet plastisk materiale 3 af bindemidlet.

Fibrene er typisk glasfibre med en længde på 12 mm og en diameter på 11 μπι, bindemidlet er polyvinylalkohol, og det plastiske materiale er polypropylenpartik-ler.

Under henvisning til fig. 3 viser denne et apparat til fremstilling af en fiber- 20 forstærket struktur ifølge den foretrukne fremgangsmåde ifølge opfindelsen. Der vises ved 10 den våde ende af en papirmaskine af Fourdriniertypen omfattende e n hovedkasse 11, som indeholder en dispersion 12. Dispersionen 12 består af glasfibre og partikelformet polypropylen i et opskummet vandigt medium. Et passende skummiddel består af natriumdodecylbenzen-sulfonat i en koncentration på 0,8% i vand.

25 Efter dræning på Fourdrinier wiren 13 ved hjælp af sugekasser 16, dannes e n plade 17 af ubundne glasfibre oversået med polypropylenpartikler. Dette overføres forsigtigt fra Fourdrinier wiren 13 til et kort endeløst trådnetbælte 18, som er spændt omkring valser 19. Bæltet 18 bærer pladen 17 under sprøjtedyserne 20, som tilfører flydende binde middel. Bindemidlet kan valgfrit tilføres ved hjælp af en gardinpå-30 sprøjtning af kendt udformning. Pladen overføres derpå til et endeløst transport bånd 21 af rustfrit stål, som er spændt omkring valser 22, og som bærer pladen gennem en tørretunnel 23. Dette bevirker, at restfugtighed uddrives, og at bindemidlet binder fibrene sammen. Mod slutningen af tørretunnelen føres pladen 17 gennem et sæt valser 24, hvis funktion er at styre tykkelsen af den resulterende fiberholdige 35 struktur uden at tilføre tryk. Det resulterende plademateriale føres derpå i retning af pilen 25 til opspoling.

- 7 - DK 171970 B1 På fig. 4 vises midler til eventuel komprimering af det fremstil lede materiale som beskrevet ovenfor. Figuren viser en kontinuerlig varmpresse af stålbåndstypen (Sandvik Conveyors Ltd.), som kan anvendes til at komprimere materialet, som modtages direkte fra valserne 24, el ler materialet, som allerede har været opspolet. Pres- s sen vises ved 30 på fig. 4, hvor et sæt bevægede endeløse stålbånd 31 hver føres om kring et sæt roterende tromler 32 og 33. Afstanden mellem båndparrene 31 af tager fra indførelsen 34 til udførelsen 35 og fastsætter en passage, gennem hvilken pladen (ikke vist) føres fra højre til venstre. Mellem tromlerne 32 og 33 er der anbragt seks sæt rullekæder 36a, 36b og 36c anbragt i par på modstående sider af passagen og stø- lo dende op til båndene 31. Det nederste sæt kæder 36a, 36b og 36c er stationære, men det øverste sæt er monteret frem- og tilbagebevægeligt og forbundet til hydrauliske stødstænger 37. På denne måde tjener hvert par kæder 36a, 36b og 36c til at føre og holde båndene 31 i position og også til at komprimere pladen, medens den transporteres gennem passagen. Mellem kæderne 36b og 36c findes to klemmevalser 38, som is er anbragt på modstående sider af passagen stødende op til båndene 31. Den nederste rulle støttes af en hydraulisk donkraft 39. Disse valser 38 hjælper yderligere til komprimering af pladen. Inde i kædesættene 36a og 36b er der anbragt varmeplader 40a og 40b, som opvarmer båndene 31 og følgelig pladen, medens der er anbragt køleplader 40c inde i kædesættet 36c.

20 Yderligere fordele ved den foreliggende opfindelse vil fremgå af de følgende eksempler.

Eksempel 1 25 12 kg polypropylen pudder (PXC 8609 grade fremstillet af I.C.I. Ltd.) og 4 kg glasfibre (E.C. grade, 13 pm diameter, 12 mm lange), blev blandet med 1600 liter vand i en skumflydende celle (Denver Equipment Co.) som beskrevet i GB-patentskrifter 1.129.757 og 1.329.409. Der blev til sat tilstrækkeligt skummemiddel 30 (natriumdodecylbenzen-sulfonat) til at frembringe et finboblet skum med et luft indhold på ca. 67 vol-%. Den skummende dispersion blev derpå overført til hovedkassen 11 i apparatet vist på fig. 3.

Suspensionen blev overført til Fourdrinier wiren 13 i en papirmaskine, og vandet blev drænet under anvendelse af sugekasserne 16. Den fiberholdige plade blev 35 derpå overført til det endeløse bånd 21 af polyester via bæltet 18, men uden tilførsel af bindemiddel, derpå tørret i tunneltørreren 23 ved 105°C og spolet op.

DK 171970 B1 - 8 -

En kontinuerlig varmpresse af typen vist på fig. 4 blev opvarmet til en temperatur på 160°C i tromlen 32, stigende til 200°C i varmepladerne 40a, og til 270°C i varmepladerne 40b. Koldt vand cirkulerede gennem kølepladerne 40c for at opretholde en temperatur på 20°C. Af standen mellem båndene 31 blev sat til 5 mm ved 5 indførelsen 34 aftagen de til 2,3 mm ved udgangen. Den opspolede fiberholdige plade blev ført ind ved indførelsen 34 ved en hastighed på 2,5 m/min., og kom ud helt massivt med en flad glat overflade. Den største brudstyrke af dette materiale blev målt til 60 MN/m2.

to

Et kontinuerligt bane af 50% opskårede kordelglasfibre 11 μπι diameter og 13 mm lange og 50 vægt-% pulveriseret polypropylen blev anvendt til at fremstille e n is opskummet dispersion, som i almindelighed beskrevet i eksempel 1. Denne dispersion blev derpå brugt til at danne en bane på den våde ende af en 1,1 m bred papirfremstillingsmaskine. Den 450 g/m2 fugtige bane blev fremstillet ved en hastighed på 8 m/min. og præpareret ved belægning på wiren 18 med en 1% polyvinylalkohol-opløsning, som skulle virke som bindemiddel. Pladen førtes derpå direkte ind i tun- 20 neltørreren 23. Den første del af tørreren blev sat til 105°C for at tørre banen blidt, skønt de følgende tre sektioner blev sat til 150 - 160°C, dvs. under smeltepunktet for polypropylen. Det fremkomne materiale, som bestod af polypropylenpartikler indesluttet i en bane af separate glas fibre, som blev holdt sammen, havde tilstrækkelig styrke til at blive spolet op og kunne transporteres uden at falde fra hinanden eller 25 alvorligt tab af polypropylenpulver.

Det opspolede materiale blev skåret i plader på 1,8 m x 0,8 m. Pladerne blev lamineret fem ad gangen ved en hastighed på 1,6 m/min. i en kontinuerlig dobbelt bæltepresse (fremstillet af Sandvik, Fellbach, BRD). Den første zone i maskinen var 2,6 m lang og olieopvarmet til 300°C (produkttemperaturen 210 - 220°C). Trykket, som 30 påførtes på produktet, var 3 bar. Den anden zone i maskinen var vandkølet (tryk = 2 bar), og de stive, helt massive plader kom frem ved omkring 80°C, efter at have pas seret gennem en fase, hvor al luften var blevet drevet ud af den porøse bane (svarende til en densitet på 1,33 g/cm3). Disse plader kunne formes til halvfabrikata.

35 - 9 - DK 171970 B1

Eksempel 3

Fremgangsmåden fra eksempel 1 blev udført, indtil pladen blev anbragt på det endeløse bånd 21. Et bindemiddel bestående af acryl-latex, fortyndet til 0,75% faste 5 stoffer, blev derpå påført ved hjælp af en konventionel gardinpålægning (ikke vist) på den kørende bane. For meget latexopløsning blev trukket gennem banen og recirkuleret. Banen havde en massefylde på 500 g/m2, og der blev påført 33 1/m latex, efterhånden som banen bevægede sig ved 9 m/min. på det endeløse bånd, hvorved 2 1 blev tilbageholdt i hver 9 m banelængde.

ίο Tabel 1 anfører eksemplerne 4 til 10, i hvilke banerne i almindelighed blev præpareret i overensstemmelse med fremgangsmåden beskrevet i eksempel 1 under anvendelse af forskellige fibre specificeret i en matrix, som dannes af polypropy-lenpartikler på mindre end 1 mm.

Tabel 2 angiver eksemplerne 11 til 21, i hvilke banerne i almindelighed blev is præpareret i overensstemmelse med fremgangsmåden beskrevet i eksempel 1 under anvendelse af forskellige fibre i matricer dannet af tre forskellige termoplas ti ske polymerer.

De forskellige eksempler viser opfindelsens alsidighed, anvendelighed ved anvendelsen med et stort spektrum af forstærkende fibre og termoplastiske stoffer.

20 Fig. 5 er en grafisk fremstilling, som viser effekten af den termoplastiske parti kelstørrelse på bøjningsmodulus for massive plader, hvor den vandrette akse af hensyn til anskueligheden ikke er lineær. Den grafiske gengivelse viser, at bøjnings-modulus begynder at falde, når partikelstørrelsen er større end 1 mm. Over 1,5 m m størrelse mindskes bøjningsmodulus signifikant.

25 - 10 - DK 171970 B1 TABEL 1

Virkningen af forskellige forstærkende fibre på en afkølet polypropy-lenmatrix efter komprimering under varme og tryk 5 Vægt Masse- Brud- Bøj- Bøj- Kærv- fylde styrke nings- nings- slag-

Forsøg modus styrke styrke [ g/m2] [g/cm3] [MPa] [MPa] [MPa] [kJ/m2] 4 8 vol-% (20 vægt-%) glas 2415 0^99 47 3425 59 14,6 5 19 vol-% (40 vægt-%) glas 2705 TJs 72 5215 79 δΧ 6 35 vol-% (60 vægt-%) glas 3130 L38 75 7475 78 13,4 7 8 vol-% (15 vægt-%) kulstof 2480 (L95 83 6290 97 32,5 8 35 vol-% (52 vægt-%) kulstof 2960 Γΐθ 145 13630 HH 32,5 9 8 vol-% (12 vægt-%) aramid 2175 (L96 50 2480 35 26,9 Γ0 35 vol-% (46 vægt-%) aramid 2915 ΓΧ M5 6130 94 >75

Noter: Fiberlængde -diameter -massefylde 1. glas - Owens Corning R18D ( 13 mm, 11 μπι, 2,55 g/cm2) 2. kulstof - Courtauld Hysol Grafil 8821/1 ( 15 mm, 8 μπι, 1,80 g/cm2) ίο 3. aramid - Dupont Kevlar K29 ( 12 mm, 12 μιη, 1,44 g/cm2) 4. Polypropylen - Hoechst Hostalen PP.1402 - 11 - DK 171970 B1

Tabel 2

Virkningen af anvendelsen af termoplastiske stoffer forskellige fra polypropylen 5 Vægt Brudstyrke Bøjnings-

Forsøg Sammensætning modus [g/m2] [MPa] [MPa] Π 20 vægt-% glas i PET 3000 47 6100 12 20 vægt-% kulstof i PET 2075 ΏΛ 10860 il 40 vægt-% glas i PET 3000 150 10700 14 20 vægt-% glas i PPO 2500 76 4300 15 40 vægt-% glas i PPO 2500 116 7000 16 50 vægt-% glas i PPO 2500 147 8600 17 15 vægt-% kulstof i PPO 2025 79 6750 18 20 vægt-% kulstof i PPO 2115 118 9900 19 32 vægt-% kulstof i PBT 1850 144 18890 28 vægt-% glas 20 { } i PBT 1890 155 13530 __10 vægt-% kulstof____ 21 40 vægt-% glas i PBT 1940 117 10290 PET = Polyethylen-terephtalat PBT = Polybutylen- terephtalat, som sælges som

Orgator TMNO’ af Atochem UK ίο PPO = Polyphenylen-oxid, som sælges som ‘Noryl’ af General Electric - 12 - DK 171970 B1

Eksempel 22

En polypropylenslam blev fremstillet ved dispergering af polypropylen korn med en partikelstørrelse på mindre end 1 mm i vand ved 25% fast stofindhold i e n 5 blender med et dispergeringsmiddel solgt under handelsnavnet Catafix®.

Det fremstillede slam blev derpå yderligere fortyndet til 7% fast stofindhold og ført til indløbet til en pumpe, som tilførte det til en Rotiformer®. Separate glasfibre på 11 pm diameter og 13 mm længde blev samtidigt tilført pumpeindløbet i et forhold på 40 vægt-% af polypropylen.

io Pladen dannet på Rotiformer®-maskinen blev derpå sprøjtebehandlet med et acryllatexbindemiddel, fortyndet til 0,75% faststof, og spolet op. Ved den efterfølgende komprimering havde pladen en dårligere struktur end pladerne fra eksemplerne 1 og 2, selv om de stadig var acceptable. Efter komprimeringen havde pladen en massefylde på 525 g/m2 i gennemsnit (mellem maskinretningen og tværretningen) og is bøjningsmodulus på 6603 MPa og en brudstyrke på 53 MPa.

Når pladerne forbliver permeable, kan de senere formes ved opvarmning til e n formningstemperatur ved gennemledning af varm luft gennem pladen, og derpå udsætte den for en formningsproces som beskrevet DK-fremlæggelsesskrift nr. 167.180.

Claims

1. En luftpermeabel pladelignende struktur bestående af 20 - 60 vægt-% forstærkende fibre med en længde på mellem 7 mm og 50 mm, 40 - 80 vægt-% ukomprimeret 5 formstof og eventuelt et bindemiddel, kendetegnet ved, at de forstærkende fibre er separate, forstærkende enkeltfibre med et elasticitetsmodul over 10.000 MPa, form stoffet er et helt eller i det væsentlige ukomprimeret termoplastisk og/eller termo-hærdende, partikelformet formstof, hvor det partikelformede formstof har en partikelstørrelse mindre end 1,5 mm, og at den fibrøse komponent og formstof kompo- lo nenten er sammenbundet i en luftpermeabel struktur med det partikelformede form- stofmateriale hovedsageligt under bibeholdelse af dets partikelform jævnt fordelt i strukturen.

2. Struktur ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det partikelformede formstofma- teriale omfatter korte formstofmaterialefibre. is 3. Struktur ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det partikelformede formstofma- teriale omfatter termoplastiske partikler, som på deres overflader er smeltet sammen med fibrene og med hinanden med henblik på at binde strukturen sammen.

4. Struktur ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at den omfatter et bindemiddel med henblik på at tilvejebringe en binding mellem den fibrøse komponent og 20 formstofkomponenten i strukturen.

5. Struktur ifølge krav 4, kendetegnet ved, at bindemidlet er polyvinylalkohol, polyvinylacetat, carboxymetyl-cellulose eller stivelse.

6. Struktur ifølge ethvert af de foregående krav 1 - 5, kendetegnet ved, at bindingen styres således, at komponenterne hænger sammen, medens der bibeholdes 25 tilstrækkelig fleksibilitet til, at strukturen kan spoles op.

7. Struktur ifølge ethvert af kravene 1 - 5, kendetegnet ved, at bindingen styres således, at der frembringes en stiv, luftpermeabel plade.

8. Struktur ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at diameteren af fibrene er højst 13 μπι, idet der som separate forstærkende enkeltfibre an ven- 30 des glasfibre.

9. Struktur ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at form-stofmaterialet omfatter partikler af polyethylen, polypropylen, polystyren, acrylo-nitryl-styrenbutadien, polyethylen terephtalat eller polyvinylchlorid, både i plastisk og uplastisk form.

10. Struktur ifølge ethvert af de foregående krav kendetegnet ved, at partikler ne i formstofmaterialet ikke er over 1 mm store . DK 171970 B1 -ΜΙ !. Struktur ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at den er blevet belagt eller imprægneret med en flydende, termohærdende harpiks.

12. Struktur ifølge krav 11, kendetegnet ved, at den termohærdende harpiks omfatter fenol- og polyester-harpiks.

13. Struktur ifølge krav 12, kendetegnet ved, at den termohærdende harpiks omfatter fenol-formaldehydharpiks, urea- eller melamin-formaldehydharpiks, epoxyharpiks, umættet polyesterharpiks eller polyuretanharpiks.

14. Fremgangsmåde til fremstilling af en luftpermeabel, pladelignende, fiberholdig struktur bestående af 20 - 60 vægt-% forstærkende fibre med en længde mellem 7 og ίο 50 mm, 40 - 80 vægt-% ukomprimeret formstof og eventuelt et bindemiddel, kende tegnet ved, at der dannes en bane med separate enkelt fibre med elasticitetsmodul over 10.000 MPa og et helt eller i det væsentlige ukomprimeret termoplastisk og/eller termohærdende, partikelformet formstof, idet det partikelformede formstof har e n partikelstørrelse mindre end 1,5 mm, hvorefter banen behandles med henblik på at is binde fibrene og formstofmaterialet sammen til en luftpermeabel, pladelignende struktur, hvori det partikelformede formstofmateriale bibeholder sin partikelform og er fordelt i strukturen.

15. Fremgangsmåde ifølge krav 14, kendetegnet ved, at det partikelformede formstofmateriale omfatter korte formstofmateriale fibre.

16. Fremgangsmåde ifølge krav 14 eller 15, kendetegnet ved, at den partikel- formede komponent består af et termoplastisk materiale, og at bindingsbehandlingen gennemføres ved at opvarme strukturen tilstrækkeligt til at overfladesmelte partiklerne til hinanden og til fibrene.

17. Fremgangsmåde ifølge krav 14 eller 15, kendetegnet ved, at bindingsbe- 25 handlingen omfatter påføring af et bindemiddelmateriale på strukturen.

18. Fremgangsmåde ifølge krav 17, kendetegnet ved, at bindemidlet er polyvi nylalkohol, polyvinylacetat, carboxymetyl-cellulose eller stivelse.

19. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav 14 til 18, kendetegnet ved, at diameteren af fibrene højst er 13 μιη, idet der som separate, forstærkende 30 enkeltfibre anvendes glasfibre.

20. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav 14 til 19, kendetegnet ved, at der som termoplastisk materiale anvendes polyethylen, polypropylen, polystyren, acrylonitrylstyren-butadien, polyethylen-terephtalat eller polyvinylchlorid, både i plastisk og i uplastisk form. - 15 - DK 171970 B1

21. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav 14 til 20, kendetegnet ved, at binding styres med henblik på at binde komponenterne sammen, medens denne stadig bibeholder tilstrækkelig fleksibilitet til, at strukturen kan opspoles.

22. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav 14 til 20,.kendetegnet 5 ved, at bindingen styres således, at der frem stilles en stiv, men luftpermeabel plade.

23. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav 14 til 22, kendetegnet ved, at det yderligere trin, at den pladelignende struktur belægges eller imprægneres med en flydende termohærdende har piks. ίο 24. Fremgangsmåde ifølge krav 23, kendetegnet ved, at den termohærdende harpiks omfatter en fenol- eller en polyester-harpiks.

25. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav 14 til 24, kendetegnet ved, at der fremstilles en vandig dispersion af den nævnte fiberkomponent og formstofkomponent, at dispersionen lægges ned på en porøs bærer, og at dispersio- 15 nen drænes ved hjælp af understøttelsen med henblik på at danne en bane.

26. Fremgangsmåde ifølge krav 25, kendetegnet ved, at den vandige dispersion opskummes.

27. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav 14 - 24, kendetegnet ved, at banen fremstilles under anvendelse af tørudlægningsteknikken, og at bin- 20 demidlet påføres ved hjælp af sprøjtning eller dypning, og at banen underkastes e n dræning, efter at den er blevet dannet.

28. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav 14 til 27, kendetegnet ved, at formstofindholdet i den fiberholdige struktur udgøres helt af et termoplastisk materiale, hvorved strukturen yderligere underkastes en komprimering under 25 opvarmning og afkøling.

29. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav 14 - 28, kendetegnet ved, at pladen opvarmes yderligere og formgives til en forudbestemt form.