DK172473B1

DK172473B1 - Fremgangsmåde til fremstilling af en fiberforstærket komposit-formstofstruktur

Info

Publication number: DK172473B1
Application number: DK198500071A
Authority: DK
Inventors: Bronislaw Radvan; Andrew Till
Original assignee: Wiggins Teape Group Ltd
Priority date: 1984-01-06
Filing date: 1985-01-04
Publication date: 1998-09-07
Also published as: DK7185A; FI83743C; EP0152994A2; ATE83704T1; ES539358A0; FI83743B; IE58910B1; KR920002332B1; NO169177B; EP0152994B1; KR850005321A; DE3586913T2; JPH0250131B2; NO850044L; DK7185D0; PT79805B; PT79805A; BR8500039A; GR850027B; NO169177C

Description

-1 DK PR 172473 B1

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til fremstilling af en fiberforstærket komposit-formstofstruktur omfattende dannelsen af en bane med 20 - 60 vægt-% forstærkende fibre, med en længde på mellem 7 og 50 mm, sammen med 40 - 80 vægt-% af et termoplastisk materiale, og det ejendommelige ved frem -s gangsmåden er, at der som forstærkende fibre anvendes separate enkeltfibre med et højt elasticitetsmodul, idet det termoplastiske formstofmateriale er i partikelform og har en partikelstørrelse mindre end 1,5 mm, at banen først behandles med henblik på at binde fibrene og den termoplastiske formstofmateriale sammen til en luftpermeabel pladelignende struktur, at banen dernæst un · io derkastes varme og tryk til dannelsen af en smeltet matrix af termoplastisk formstofmateriale med forspændte forstærkningsfibre dispergeret deri, og der · efter enten at trykket aflastes fra den varme matrix, eller at matricen komprimeres til en plade ved afkøling og derefter gen -i5 opvarmning til en smeltet tilstand således, at matricen eller pladen eks panderer og bliver porøs som følge af aflastningen af spændingerne i fibrene, og at efterfølgende mindst én overflade af banen imprægneres med termohær -dende harpiks, og at efterfølgende den termohærdende harpiks til slut hærdes. a> Disse og andre træk ved opfindelsen fremgår af patentkravene.

Termohærdende materialer foreligger normalt for producenten i form af væsker eller pulvere, som blødgøres ved opvarmning. De kan anvendes til at imprægnere en forstærkende vævning eller kan blandes med korte forstær -kende fibre eller med fyldstoffer. Termohærdende materialer undergår, når de 25 formes til en ønsket form og varmes til en given temperatur, en irreversibel kemisk ændring og stivner i den givne form. Den frembragte genstand udviser i almindelighed god stivhed og styrke og især modstandsevne over for varme og langvarigt mekanisk tryk.

Da den termohærdende proces er irreversibel, kan kasserede genstande » imidlertid ikke nedbrydes og materialet genbruges. De er også relativt skøre.

Mere væsentligt er det, at formningsprocessen er langsom, af størrelsesorde nen adskillige minutter, fordi formen skal holdes lukket, indtil hærdeprocessen er fuldført. Af især denne grund egner termohærdende materialer sig ikke til moderne højhastighedsproduktionsteknikker. Som følge heraf og til trods for 35 fordelene, som genstandene, som formes af termohærdende materiale, fremby- der, fortrænges disse af termoplastiske materialer.

- 2 - DK PR 172473 B1

Eksempler på termohærdende materialer er fenol-formaldehydharpiks, urea og melaminformaldehydharpikser, epoxyharpiks, umættede polyestre og polyuretaner.

Termoplastiske formstoffer er i almindelighed til rådighed for fabrikanten 5 i granuleret eller komet form eller som en plade. De blødgøres ved opvarmning og kan presses, formes eller ekstruderes eller støbes i en ønsket form, i hvilken de stivner ved afkøling. Blødgørings- og hærdningsprocessen er relativt hurtig, således at genstanden kan formes, hærdes ved afkøling og udtages fra for -men i løbet af sekunder snarere end minutter. Fyldstoffer og forstærkende io materialer kan indlejres. Når det termoplastiske materiale er i form af en plade, vil forstærkningen være i form af tekstilstoffer eller fibermåtter, og i tilfælde af granulerede eller kornede materialer i form af korte fibre. Genstande formet af termoplastiske materialer er i almindelighed lettere og ofte mere robuste end termohærdende materialer. Men deres stivhed er imidlertid mindre, især under is forhold med langvarigt tryk. Deres modstandsevne over for varme er selvføl gelig dårlig.

Eksempler på termoplastiske formstoffer er polyolefiner, polystyren, polyamider, polyvinylklorid og mættede polyestre, sammen med blandinger af disse materialer.

a> Der er blevet udført forsøg for at kombinere termoplastiske og termohær dende materialer i en enkelt genstand for at opnå i det mindste noget af den tekniske fordel fra hver. Således er der fx. ved fremstillingen af en genstand, som fx. et badekar, hurtigt fremstillet en begyndelsesformning af en termoplastisk plade ved opvarmning og vakuumformning. Efter hærdning i og fjernelse 2s fra formen dækkes ydersiden af den afkølede formgenstand med en flydende termohærdende polyesterharpiks, forstærket med korte glasfibre, der derpå langsomt hærder under opretholdelsen af dens form. Dette har den fordel, at man undgår lange opholdstider i formen, men der opstår mangler i slutproduktet, når det er i anvendelse, som følge af utilstrækkelig adhæsion mellem de μ to materialer. Dette skyldes forskellige termiske udvidelser, som frembringer forkastninger og løsnelse.

US- patentskrift 3,865,661 angår kombinationen af en glasfibermåtte og et eller flere lag termoplastisk formstofmateriale samt komprimeringen af dette under varme og tryk, frigivelse af trykket med henblik på ekspansion af 33 strukturen og derpå imprægnering af det med en termohærdende harpiks.

Denne fremgangsmåde frembringer imidlertid en uregelmæssig finish, som ikke er acceptabel i handlen.

- 3 - DK PR 172473 B1

Det er blandt andet den foreliggende opfindelses formål at tilvejebringe en fremgangsmåde til kombination af termoplastiske og termohærdende materialer på en sådan måde, at genstande, som er formet af det resulterende komposit-materiale, undgår i det mindste nogle af ulemperne ved den kendte teknik, s Den porøse matrix, som fremkommer kan dannes på forskellige måder.

Således i form af en åben fibrøs struktur med 20 - 60 vægt-% forstærkende fibre, med et højt elasticitetsmodul og med en længde på mellem 7 og SO mm, og med 40 - 80 vægt-% af et termoplastisk materiale, hvori den fibrøse komponent og formstofkomponenten er sammenbundet i en Iuftpermeabel struktur på en io måde, som er beskrevet i DK-offentliggørelsesskrift 0.069 1985. Alternativt kan hævemidler indlemmes i strukturen af det termoplastiske materiale og forstærkende fibre således, at denne ekspanderer og bliver porøs, når varme og tryk udøves i denne rækkefølge, og strukturen derefter fjernes.

Den porøse matrix kan dannes af et fiberforstærket termoplastisk materi- is ale, som er komprimeret ved opvarmning og afkøling under tryk og derpå gen opvarmet for at bevirke, at fibrenes spændstighed reekspanderer matricen og efterlader pladen porøs som beskrevet i DK-offentliggørelsesskrift nr. 0.070 1985.

Den fiberforstærkede plastiske struktur tilbyder den hurtige formnings-2o evne ved termoplastiske materialer med de fremragende mekaniske og varme - resistente egenskaber ved termohærdende materiale. Da de to materialer kom -bineres på en tæt måde, er adskillelse faktisk umulig. Endvidere er der kun en lille risiko for vridning og adskillelse som følge af forskellig termisk ekspansion.

25 Matricen kan imprægneres helt eller beklædes med termohærdende væ ske, i hvilket tilfælde artiklerne, som dannes af matricen, vil være relativt tun -ge. Ligeledes kan kun overfladelaget i matricen imprægneres, fx. ved belægning. Dette vil resultere i en lettere genstand, men kan tilvejebringe en tilstrækkelig forøgelse af stivhed i forhold til den uimprægnerede matrix sammen » med en forseglet overflade, som vil forhindre indtrængningen af andre væ - sker, som fx. vand eller olie, i den ekspanderede centrale zone.

Et overskud af flydende termohærdende materialer kan også påføres på overfladen, hvor genstanden, som skal formes, behøver en meget glat, glinsen - de fremtoning. Dette er især ønskeligt, hvor den formede genstand skal anven - 35 des i stedet for elementer, som tidligere blev dannet af metalplade. Sådanne overflader er vanskelige at opnå med konventionelle fiberforstærkede materialer.

-4 - DK PR 172473 B1

En flydende harpiks, som hærder ved lav temperatur, kan anvendes til mætningen af matricen, som derpå lagres for at muliggøre en langsom hærdning af harpiksen ved stuetemperatur, eller i det mindste ved en temperatur, som er væsentligt under blødgøringspunktet for det termoplastiske materiale.

5 Alternativt kan den porøse matrix i begyndelsen imprægneres med en relativt langsomt hærdende, termohærdende harpiks. Den opvarmes derpå hurtigt til blødgøringstemperaturen for den termoplastiske komponent, overføres hurtigt til en formpresse og presses i den ønskede form, før hærdningen af den termohærdende komponent er fuldført.

ίο I en yderligere variation imprægneres en tynd, porøs, fiberforstærket termoplastisk matrix helt med den termohærdende harpiks, opvarmes til blødgøringstemperaturen for det termoplastiske materiale og lamineres med en eller flere varme uimprægnerede plader og formes derpå i en varm presse. Ved en variation af den sidstnævnte fremgangsmåde tilføjes en yderligere impræg - s neret plade på den anden side af de uimprægnerede plader, som således danner en uimprægneret kerne i genstanden, når denne formes.

Opfindelsen beskrives nu yderligere med henvisning til tegningen, på hvilken: æ fig. la er et tværsnit gennem en første udformning af en fi berforstærket formstofstruktur, fig. Ib er et tværsnit gennem en formstofgenstand, som er dannet af strukturen på fig. la, fig. 2a er et tværsnit gennem en massiv, fiberforstærket ter - 25 moplastisk plade, fig- 2b er et tværsnit gennem en midlertidig struktur, som dan nes af pladen på fig. 2a, f«g· 2c er en fiberforstærket formstofstruktur, som er dannet af strukturen på fig. 2b, og μ fig. 2d er en formstofgenstand dannet af strukturen på fig. 2c.

Fig. la viser en porøs pladelignende struktur 1 bestående af en porøs ma -trix af forstærkende glasfibre 2 og kornet termoplastisk materiale 3, hvor matricen imprægneres gennem hele tykkelsen med en termohærdende harpiks 4.

35 Den termohærdende harpiks 4 kan alternativt påføres kun på overfladen af matricen, således at kernen forbliver fri for termohærdende materiale, når den hærder.

- 5 - DK PR 172473 B1

Matricen sammensat af fibrene 2 og det kornede, termoplastiske materiale 3 kan fx. fremstilles i overensstemmelse med fremgangsmåden, som angives i DK-offentliggørelsesskrift nr. 0069/85. Den kan også dannes ved tilsætning af et hævemiddel, opvarmning og sammentrykning af matricen, og derpå fjernel -s se af både varmen og trykket med henblik på at tillade en udvidelse og at frem -bringe et porøst materiale. Fig. Ib viser en formet genstand 5 dannet af det im -prægnerede plademateriale på fig. la. For at forme en genstand opvarmes pladen 1 i begyndelsen, indtil det termoplastiske indhold 3 er blevet plastisk. Pladen overføres derpå hurtigt til formen, og formningen udføres, før den termo -ίο hærdende harpiks har hærdet. Efter at formtemperaturen er blevet reduceret tilstrækkeligt til stivnelse af den termoplastiske komponent, kan den formede genstand fjernes fra formen, således at det termoplastiske materiale kan hærde langsomt ved en kontrolleret temperatur.

Fig. 2a viser en massiv plade 10 bestående af forstærkende glas fibre 11, is som strækker sig gennem en fast termoplastisk matrix 12. Da pladen 10 er for met ved tilførsel af varme og tryk og derpå kølet under tryk, forbliver fiber -forstærkningen fastholdt i en presset tilstand inde i den massive termoplastiske matrix.

Fig. 2b viser pladen 10 efter opvarmning. Efterhånden som det termopla-20 stiske indhold 12 bliver plastisk, hæfter det til fibrene 11, som, når de frigøres fra deres fastholdte tilstand, bevirker, at hele strukturen udvider sig og danner en åben, porøs matrix 13.

Fig. 2c viser matricen 13 fra fig. 2b efter mætning eller overfladebelægning med termohærdende harpiks 14 som beskrevet med henvisning til fig. I.

25 Den imprægnerede eller dækkede matrix 13 opvarmes derpå og formes til en formgenstand 15, som vist på fig. 2d, på en måde beskrevet ovenfor med hen -visning til fig. la og lb.

Fiberindholdet af pladen er fortrinsvis mellem 7 mm og 50 mm langt, eftersom dette vil tillade fri strømning af de materialer, som udgør den sammen-3o satte plade under formningsprocessen.

Eksempel nr. 1

Anvendelsen af pulveriseret, efterformbart. termohærdende harpiks 35 En prøve af forstærket plademateriale blev fremstillet ved dispergering af de følgende ingredienser i et vandigt skum, dannelsen af en bane og tørring.

-6 - DK PR 172473 B1

Polypropylenpulver (grad GS 608E) leveret af ICI Ltd. 60 vægtdele

Glasfibre, 12 mm lange, x 5 11 μ m diameter (grad R18D) leveret af O.C.F. Ltd. 40 vægtdele

Prækatalyseret, umættet polyesterpulver (Mark 3118) io leveret af Decostone B.V. 10 vægtdele

Pladen blev anbragt i et formningsværktøj på en hydraulisk presse, med pladerne opvarmet til 170°C, der blev lukket til et tryk på 4,827 MPa på prøven, ved afslutningen af opvarmningsperioden, da varmen blev slået fra, og plader -is ne blev afkølet med cirkulerende vand, mens de var under fuldt tryk. Ved fri gørelsen blev der frigjort en velformet struktur med moderat krympningsgrad.

Eksperimentet blev gentaget for at fremstille en kontrolprøve, under udeladelse af polyestertilsætningsmidlet. Ens stykker af begge prøver blev af -prøvet med følgende resultater: 20

Kontrol Eksperiment

Maksimal bøjningstryk, MPa 61 50 Bøjningsmodulus, MPa 3700 3400 25 (dvs. en delvis termohærdet genstand blev opnået på bekostning af et moderat tab i styrke.)

Eksempel nr. 2 μ Imprægnering med flydende, termohærdende harpiks__________ (A) Fysiske egenskaber

Prøver af termoplastisk, forstærket plademateriale blev fremstillet som i eksempel 1, med følgende sammensætninger: forstærkning: 35 glasfibre, 12 mm lange, 11 μ m diameter -7 - DK PR 172473 B1 (som i eksempel 1)

Matrix:

Prøve 1: polypropylenpulver (grad PXC 81604) leveret af ICI

Ltd. - 52 vægt-%.

s Prøve 2: polyvinylkloridpulver, (grad Corvic S57/116) leveret af ICI Ltd. - 70 vægt-%.

Prøve 3: acrylharpikspulver, (grad Diakon LG 156) leveret af ICI Ltd.-70 vægt-%.

io De tre prøver blev komprimeret til flade tætte plader i en hydraulisk pres se, opvarmet til 190°C (polypropylen) eller 210°C (polyvinylklorid) eller 200°C (acrylharpiks), og et tryk på 1,4 - 2,0 MPa blev påført ved afslutningen af opvarmningscyklus på omtrent 5 minutter. Pressen blev derpå åbnet i forskellig udstrækning fra forskellige prøver, som således fik lov til at reekspandere til is forskellige tykkelser og massefylder, og afkølet.

Kontroldele af prøverne 1, 2 og 3 blev derpå undersøgt for bøjningsmodulus og brudtrækstyrke, mens resten blev delt i to, imprægneret ved hurtig neddypning i forskellige flydende, termohærdende harpiksopløsninger a enten: fenol-formaldehydharpiks (grad MS 7814) leveret af Ciby-Geigy eller: melamin-formaldehydharpiks (grad BL434) leveret af B.I.P. Chemicals, opløst i vand til en koncentration på 50 vægt-%. zs

De imprægnerede prøver blev derpå tørret i en luftcirkulerende ovn ved 100°C omtrent i 1 time, afkølet og vejet for at bestemme optagelsen af faste harpiksstoffer, og derpå hærdet i en flad presse ved 170°C til 200°C, enten ved kon -takttryk (for at frembringe kun delvis imprægnerede materialer) eller under et μ tryk på 1,7 MPa (250 psi), når hærdning og komprimering blev opnået på om trent 5 minutter. De blev derpå afkølet og afprøvet som ovenfor.

Resultaterne gengives i tabel 1. De viser, at mætningen af de ekspanderede prøver med termohærdende harpiks frembragte en forøgelse i styrken og stiv-heden. Ligeledes forblev prøverne tilstrækkeligt termoplastiske ved afslutnin -35 gen af tørringsperioden for at være i stand til komprimering inden hærdning.

Visuel undersøgelse viser, at prøverne er ensartede og godt mættet, uden synlige grænser mellem de termoplastiske og termohærdende regioner.

-8 - DK PR 172473 B1

Prøverne nr. lA og 4 i tabellen blev også undersøgt for hårdheden ved forskellige temperaturer ved hjælp af den følgende fremgangsmåde: et stykke af prøven, som hviler på en metalunderstøtning, blev anbragt i en luftcirkulerende ovn, og temperaturen hævet til 15°C. Efter 5 minutter blev understøtnin -s gen og prøven hurtigt taget ud af ovnen, og hårdheden af prøven blev målt under anvendelse af et Shore D instrument af Shore Instrument & Manufacturing Co. Et andet stykke af prøven blev derpå anbragt på understøtningen i ov -nen, og fremgangsmåden blev gentaget ved adskillige højere temperaturer.

TABEL NR. 1 - EKSEMPEL NR. 2

Eksperi Prøve Matrix Vægt Flydende harpiks Tykkelse mm Bøjnings- Brudment nr. g/m5 Type optagelse Før Endelig modulus træk- vægt-% mætning styrke MPa MPa

Kontrol ΙΑ PP 1280 ingen 0 1,85 1,85 2860 4 6,5 2A PP 1280 ingen 0 2,36 2,36 2530 42,0 3 A PP 1280 ingen 0 2,80 2,80 2030 2 8,9

Delvis 3 PP 1330 PF 47 2,36 2,59 4200 6 4 mætning 4 PP 1330 PF 42 2,36 2,57 6100 4 6 7 PVC 2920 PF 17 4,31 3,47 3400 1 8 8 PVC 2920 PF 20 4,31 3,39 2600 22

Fuld 9 ACR 2740 MF 15 3,91 2,48 6500 5 5 " mætnings- 10 ACR 2740 MF 17 3,91 2,36 9300 6 6 styrke 6 PP 1330 PF 24 2,36 1,84 8030 5 7 10 PP = polypropylen PVC = polyvinylchlorid ACR = aeryl PF = fenolformaldehyd MF = melaminformaldehyd

Resultatet af undersøgelsen vises på tabel 2 i det følgende: DK PR 172473 B1 -9 - TABEL NR. 2 - eksempel nr. 2

Beskrivelse Temperatur Hårdhed °C (Shore)

Kontrol = ingen mætning 10 80 15 75-76 80 62-67 120 57-65 160 31-33 _180_6_ Mættet med fenol- 10 53-65 formaldehyd-harpiks 15 53-59 80 52-55 120 51-53 160 40-48 _180_37-40_

Resultaterne viser, at materialet mættet med flydende, termohærdende harpiks beholder sin hårdhed over et større temperaturområde.

Materialet ekspanderede heller ikke længere i tykkelsen, når det nåede s højere temperaturer, hvorved det viser en begrænset påvirkning af det termo hærdende additiv.

Eksempel nr. 3

IO

Mætning med flydende, termohærdende harpiks (B) Formbarhed

En prøve blev fremstillet som ved prøverne 3 og 4 i tabel I i eksempel 2, u med følgende forskel: efter mætning og tørring blev prøven foropvarmet kortvarigt i en luftovn til 180°C og hurtigt anbragt i et formet værktøj i en knæ- ledspresse (toggle-type press) opvarmet til 180°C. Pressen blev lukket hurtigt til et tryk på omkring 1,7 MPa (250 psi) i en periode på 5 minutter. Ved åbning af pressen blev en brønd formet genstand med moderat aftegning frigjort.

20 -10- DK PR 172473 B1

Eksempel nr. 4

Imprægnering med flydende, termohærdende harpiks ved overførelse fra en termoplastisk folie j (A) Fysiske egenskaber Når der anvendes harpiks, som hærdes for hurtigt til at blive for opvarmet til formningstemperaturerne for den termoplastiske matrix, eller som frembringer rigeligt, irriterende eller brændbart røg under foropvarmningen, ίο blev der anvendt følgende modifikation af fremgangsmåden i eksempel 2.

Prøver, fremstillet som nr. 1, 2 og 3 i tabel 1 i eksempel nr. 2, blev foropvarmet i en ovn i 5 minutter til 200°C, eller indtil de synligt ekspanderede i tykkelse og blev bløde og bøjelige at berøre. I mellemtiden blev to stykker poly -karbonatfolie (grad Lexan) med en vægt på 300 g/m2 hver og en tykkelse på is 0,26 mm, leveret af General Electric (Europe) Co. Ltd. skåret til passende størrel se til prøver og bredt ud fladt på et bord. En mængde umættet polyesterharpiks (grad Crystic 198), katalyseret med katalysatorpulver B, begge leveret af Scott Bader Co. Ltd., blev hældt ud på overfladen af hvert stykke folie, for at danne to tynde pytter.

μ Når prøven var tilstrækkeligt varm, blev den hurtigt taget ud af ovnen og anbragt nede på overfladen af pytten på det første stykke folie, hvor den fly -dende harpiks omgående blev absorberet i den porøse ekspanderede overflade og virkede som en svag limning. Den anden side af prøven blev derpå sænket ned på overfladen af pytten på det andet stykke folie med samme resultat. Det 25 hele blev atter anbragt i ovnen i en periode på 10-20 sekunder, dvs. indtil folien synligt blev blød, men ikke smeltede og krympede. Det blev derpå taget ud og anbragt mellem pladerne i en hydraulisk presse, foropvarmet til I20°C og derpå holdt i 15 minutter ved konstant tryk. Det blev derpå fjernet fra pressen, af kølet og afprøvet. Resultaterne vises i tabellen i det følgende: 30 DK PR 172473 B1 - π - TABEL NR. 3 - eksempel nr. 4

Prøvenr. Harpiksoptagelse Bøjnings Brudtrækstyrke vægt-% modulus MPa 10A 44 2700 33 9A 50 3100 50 8A 54 3100 53 5A 65 3300 48 4A 73 3200 49 7A 76 2900 41 6A 98 3400 48

Det ses, at for at lette håndteringen ved masseproduktion kan detaljerne ved fremgangsmåden ovenfor ændres: fx. en delvis geleagtig eller højviskøs s harpiks kan påføres på folien, og folien kan derpå påføres den varme prøve, i stedet for det omvendte.

Eksempel nr. 5 io Imprægnering med flydende, termohærdende harpiks ved overførelse fra en termoplastisk folie (B) Formbarhed

Der blev fremstillet prøver som i eksperiment nr. 4 under anvendelse af is forskellige mængder af flydende harpikspytter på folien. Efter genopvarmning i ovnen blev de anbragt på det formede værktøj fra eksempel nr. 3 i en knæ -ledspresse, og pressen blev lukket i 30 sekunder ved 130°C til et tryk på omkring 1,7 MPa (250 psi). Prøverne blev derpå fjernet, let fastspændt i et stativ og hensat til færdig hærdning i en ovn ved I60°C i 10 minutter. Der opnåedes godt s formede, uforvrængede genstande med en stærk vedhæftende, glinsende folie overflade.

I en variant af denne fremgangsmåde blev en relativt lille pyt af flydende harpiks spredt ud på kun ét stykke folie, og kun tilført på én side af prøven.

Prøven blev stadig frigjort fra pressen efter 30 sekunder, og der opnåedes en 25 glinsende, godt vedhæftende overfladefolie som før, men kun på den ene side.

- 12 - DK PR 172473 B1 I en anden variant af denne fremgangsmåde var den film, som blev brugt, orienteret polypropylen, som var blevet sprøjtet med et slippemiddel, før pytten blev påført den. Efter formning og hærdning blev filmen trukket af, hvilket efterlod en glat, hård, ikke glinsende, delvis termohærdet overflade.

5

Eksempel nr. 6

Coating i formen af ekspanderede prøver med flydende termohærdende harpik -ser 10

En prøve af forstærket plademateriale blev fremstillet ved hjælp af frem -gangsmåden beskrevet i eksempel nr. 1 med følgende sammensæt ning:

Total vægt: 3000 g/m2 is af hvilken polypropylenpulver (som i eksempel nr. 2) udgjord 60 vægtdele glasfiber (som i eksempel nr. 1) udgjorde 40 vægtdele

Prøven blev opvarmet i en luftcirkulerende ovn ved 200°C i ca. 5 minutter, 20 dvs. indtil den ekspanderede synligt i tykkelse og blev blød og fleksibel at røre ved. Værktøjet beskrevet i eksempel 3 blev foropvarmet til 130°C i en knæ-ledspresse. Da prøven var færdig, blev en mængde af umættet polyesterharpiks (som i eksempel nr. 3) hældt ind i den nedre del af værktøjet, tilstrækkeligt til at dække den nedre del af værktøjet ved en vægt på omtrent 500 g/m2. Den var-25 me prøve blev hurtigt overført fra ovnen til værktøjet, og pressen lukket hur -tigt til et tryk på omkring 1,7 MPa (250 psi) og holdt lukket i 10 minutter, dvs. indtil harpiksen var tilstrækkeligt geléagtig og hærdet til, at prøven kunne slippe rent.

Prøven blev derpå klemt let op i et stativ og hensat til hærdning i en ovn μ ved 140°C i tilstrækkelig tid til at opnå fuld hærdning.

Den tilvejebragte genstand blev på ensartet måde gennemtrængt således af harpiks over den nedre overflade, at den gav en hård og glat termohærdende overflade. Noget af harpiksen sås også at have gennemtrængt den anden side af genstanden med samme resultat.

- 13 - DK PR 172473 B1 I en variant af denne fremgangsmåde bestod prøven af to stykker hver på 1500 g/m2, som blev varmet op sammen, som før, for at frembringe en tolags plade med forskellige sammensætninger i hvert lag: toplag : 25 vægt-% glasfiber: 75%polypropylen s bundlag : 48 vægt-% glasfiber: 75%polypropylen

Det iagttoges, at bundlaget ekspanderede meget mere i tykkelse (som ventet ud fra indholdet af DK-offentliggørelsesskrift nr. 0069/85), og bundlaget udviste kun meget lille udvidelse.

io Overdelen af værktøjet (i kontakt med toplaget) blev modificeret til at om - fatte mere komplekse detaljer ved ribber og fremspring, og den blev monteret i en hydraulisk presse, som var i stand til at lukke til et tryk på 10,3 MPa (1500 psi) over genstandens areal.

Ved frigørelse af artiklen blev det iagttaget, at den var ensartet impræg-is neret over bundoverfladen, og kun meget lidt harpiks trængt igennem til topoverfladen. Den sidstnævnte side reproducerede troligt de fine detaljer i værktøjet.

Det skal forstås, at valget af hærdetid afhænger af typen af harpiks, som anvendes til mætning, og at der med disse midler kan opnås meget hurtigere 2o tider.

Flydende harpiks kan også erstattes af pulveriseret harpiks, som anvendes til belægning i formen af kendt art, hvis dette ønskes.

I begge tilfælde tillader fordelene med den mikroporøse struktur på den varme ekspanderede plade en lige og omhyggelig gennemtrængning, til sik -25 ring af god vedhæftning af belægningen og bibringelsen af termohærdende egenskaber til genstanden.

Claims

1. Fremgangsmåde til fremstilling af en fiberforstærket komposit- formstofstruktur omfattende dannelsen af en bane med 20 - 60 vægt-% forstær kende fibre, med en længde på mellem 7 og 50 mm, sammen med 40 - 80 vægt-% s af et termoplastisk materiale, kendetegnet ved, at der som forstærkende fibre anvendes separate enkeltfibre med et højt elasticitetsmodul, idet det termo-plastiske formstofmateriale er i partikelform, at banen først behandles med henblik på at binde fibrene og den termoplastiske formstofmateriale sammen til en luftpermeabel pladelignende struktur, at banen dernæst underkastes varme ίο og tryk til dannelsen af en smeltet matrix af termoplastisk formstofmateriale med forspændte forstærkningsfibre dispergeret deri, og derefter enten trykket aflastes fra den varme matrix, eller matricen komprimeres til en plade ved afkøling og derefter genop varmning til en smeltet tilstand således, at matricen eller pladen ekspan -is derer og bliver porøs som følge af aflastningen af spændingerne i fibre ne, og at efterfølgende mindst én overflade af banen imprægneres med termohær-dende harpiks, og at efterfølgende den termohærdende harpiks til slut hærdes.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at kun overfladelagene 2o af matricen imprægneres med det termohærdende formstof materiale.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at der påføres et overskud af flydende termohærdende formstofmateriale på overfladen af matricen for at frembringe en glat, blank fremtoning.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at der anvendes 2s en flydende harpiks, som hærder ved lav temperatur, til imprægneringen af matricen, som derpå lagres for at muliggøre en langsom hærdning af harpiksen ved stuetemperatur væsentligt under blødgøringspunktet for det termopla stiske materiale.

5. Fremgangsmåde ifølge krav I eller 2, kendetegnet ved, at den porøse » matrix i begyndelsen imprægneres med en relativt langsomt hærdende, termo hærdende harpiks og derefter opvarmes hurtigt til blødgøringstemperaturen for den termoplastiske komponent, hurtigt overføres til en formpresse og presses i den ønskede form, før hærdningen af den termohærdende komponent er fuldført.

6. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at en tynd, porøs, fiberforstærket termoplastisk matrix imprægneres fuldstændigt med den termohærdende harpiks, opvarmes til blødgøringstemperaturen for det termo- - 15 - DK PR 172473 B1 plastiske materiale og lamineres med en eller flere varme uimprægnerede plader og derpå formes i en varm presse.

7. Fremgangsmåde ifølge krav 6, kendetegnet ved, at en yderligere im prægneret plade tilføjes på den anden side af de uimprægnerede plader, som s således danner en uimprægneret kerne i genstanden, når denne formes.

8. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det termohærdende plastiske materiale bæres på en folie eller en plade, som påføres matricen.

9. Fremgangsmåde ifølge krav 8, kendetegnet ved, at det termohærdende plastiske materiale anbringes på en folie eller en plade af termoplastisk materi- ίο ale, som derpå påføres matricen og derpå varmes op og presses.

10. Fremgangsmåde ifølge krav 8, kendetegnet ved, at en delvis geleagtig eller højviskøs harpiks lægges på folien eller pladen, som derpå påføres en varm matrix og presses.