NO820345L - Harpiksimpregnert fibermateriale, samt fremgangsmaate ved fremstilling derav - Google Patents

Description

i , I I Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer et harpiksimpregnert i ,fibermateriale og en fremgangsmåte ved fremstilling av ' et • ' ,slik materiale. Nærmere bestemt tilveiebringer oppfinnelsen !'en forenklet måte å fremstille et f ibermateriale på, somjer impregnert med et herdet harpiks og som inneholder eks-'panderte termoplastiske partikler av den type som kalles :mikrosfærer.

Ifølge den svenske patentansøkning 8003776-5 er det kjent

et skumfibermateriale som omfatter en bane av vevet eller uvevet materiale, hvilken bane er impregnert med et herdet.

.harpiks og inneholder ekspanderte mikrosfærer. Dette skum-

i fibermateriale kan fremstilles på følgende måte. Et for-kondensat av et vannbasert herdet harpiks fremstilles på konvensjonell måte og vanninnholdet reguleres slik at det får en tørrinnhold på 3 0 - 7 5 vektprosent. Den på denne måten oppnådde løsning tilsettes uekspanderte termoplastiske partikler, såkalte mikrosfærer i en slik mengde at vekt-forholdet mikrosfærer:harpiks i det ferdige skumfiber-malgrialet varierer mellom 4:1 og 1:50.

Det er fordelaktig å la mikrosfærene inngå i en slik mengde

at de i ekspandert tilstand utgjør 70-95, fortrinnsvis 85-95 volumprosent av skumfiber materialet. Et baneformet materiale impregneres med blandingen av harpiks og mikrosfærer på konvensjonell måte, f.eks. ved at banen nedføres i et bad av blandingen eller ved at blandingen sprutes på banen. Den impregnerte banen hvis impregneringsgrad kan reguleres, f.eks. ved pressing med valser, tilføres siden varme, hensiktsmessig i form av sirkulerende varmluft med temperatur 80-150°C, slik

at harpiksen herder til B-stadium og mikrosfærene ekspanderer.

I forbindelse med dette må det påpekes at et herdet harpiks,

som befinner seg i A-stadium er smeltbart, lett fornettet og oppløselig i aceton m.fl. løsningsmiddel. Et harpiks i C-stadium er usmeltbart, fullstendig fornettet og uløselig. B-stadiet betegner et stadium mellom A- og C-stadiet.

Det har nu vist seg at liknende materiale kan fremstillas

på forenklet måte i allerede eksisterende anlegg for frern-stilling av glass- eller mineralfibrer. Ved disse kjente .

1 fremgangsmåter fremstiller man først smelte av glass eller mineral ved høy temperatur. Disse smelter overføres til

• frittliggende fibrer, f.eks. gjennom fine munnstykker ellerj j dyser. I et kammer eller en sjakt påføres de frie fibrene ! en løsning eller en dispersjon av et herdet harpiks, hvorved i løsnings- eller dispersjonsmidlet vesentlig utgjøres av jvann. ! De ved hjelp av harpiks-påførte fibrene danner agglomerat i av flere fibrer når de kommer i berøring med hverandre, . : hvilke samles opp på bunnen av kammeret eller sjakten og når jman oppnår et sjikt av hensiktsmessig tykkelse av agglome-ratet, presses sjiktet til en hensiktsmessig tykkelse. i

I

t

'. Ved å benytte den angitte metode, men også innføre ekspajn<->i derte partikler, mikrosfærer, som har et skall av termo-!

i<1>il I p.lastisk materiale og omslutter et blåsemiddel i harpiks- j ' løsningen, hvilke mikrosfærer bringes til å ekspandere i;

I kammeret eller sjakten ved en temperatur på 80-150°C, j ; fortrinnsvis ved 100-120°C, kan man på en meget enkel måte

■ fremstille et materiale som likner på de.t materiale som i! ; beskrives i svensk patentansøkning 8003776-5. Ifølge fore-; liggende oppfinnelse kan imidlertid materialets fibre : være orientert på vilkårlig måte, og det er. ikke noe krav

at fibrene skal. foreligge i form av en bane, som er nødvendig ifølge produktet fremstilt ifølge den svenske ovennevnte Ipatentansøkning. Videre kan man ifølge foreliggende opp- ii

■ i f: innelse fra ett eneste sjikt av agg' lomerert hensiktsmesisig;tykkelse fremstille sammenligningsvis tykke plater, som < imidertid ikke er mulig ifølge den kjente fremgangsmåte

ved hvilken man for å få et tykt materiale må presse sammen flere separate sjikt av det impregnerte baneformige

• materiale. Ifølge foreliggende oppfinnelse er det videre' ,mulig å samle opp de dannede agglomerater og overføre disse til en form av ønsket konfigurasjon ved fremstilling av iden| jønskede gjenstand, hvorved fremstillingen av de formede ! ' ajenstander hensiktsmessig skjer ved pressing eller støp'ing_

ved forhøyet temperatur slik at harpikset sluttherder til C-stadium.

Ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse får man et fibermateriale, hvori såvel herdeplastens sprøhet som .termoplastens "kryp" er nedtonet,og i materialet fremheves 'slike positive egenskaper som stivhet og slagstyrke. Videre kan man få materiale med meget god værbestandighets-,. brann- og kjemikalieegenskaper. Forekomsten av ekspander-bare termoplastiske partikler medfører at materialet får lav densitet.

; De herdede harpikser, som kan komme på tale, utgjøres av

såkalte formaldehydbaserte harpikser med karbamid, fenol, resorcinol eller melamin, fortrinnsvis anvendes fenol.

i

De mikrosfærer som anvendes ved fremstilling av fibermaterialet fremstilt ifølge oppfinnelsen har skall som kan j utgjøres av sampolymerer av vinylklorid og vinylidenklorid,! sampolymerer av vinylklorid og akrylnitril, ko-polymerer av vinylidenklorid og akrylnitril samt ko-.polymerer av metylmetakrylat inneholdende opp til ca. 20 vektprosent styren, j ko-polymerer av metylmetakrylat og opp til ca. 50 vektprosent kombinerte monomerer av etylmetakrylat, ko-polymerér av metylmetakrylat og opp til ca. 70 vektprosent ortokloro-i styren. Partikkelstørrelsen på de uekspanderte sfærene og j dermed på'de ekspanderte sfærene kan variere innenfor videjgrenser og velges med tanke på de egenskaper som ønskes j

'• i hos det ferdige produkt. Som eksempel på partikkelstørrelser for uekspanderte sfærer må nevnes 1 um til 1 mm, fortrinns-' vis 2 um til 0,5 mm og særskilt 5 um til 50 um. Ved ekspan-;

sjonen øker mikrosfærenes diameter med en faktor 2-5. De u-' ekspanderte sfærene inneholder flyktige, flytende svellingsmiddel som fordampes ved varmetilførselen. Disse svellings-| midler kan utgjøres av freoner, hydrokarboner så som i-pentan, n-pentan, butan, i-butan, neopentan eller andre svellings-

i manidglietr te sotm ypkeorn. ve5n-3s0 jovneeklt tparnovseenndt eas v i mmikikrorossfæfærrener e kav an ovheennfsloikrts<->

; messig utgjøres av svellingsmiddel. Mikrosfærene kan tilført

! i ■ : es harpiksløsningen så som tørkede partikler eller i en su-i spensjon, f.eks. i en alkohol så som metanol. I

: i ' . • • ! i forholdet harpiks til mikrosfærer i impregneringsløsningen I ; kan som tidligere angitt variere innen vide grenser,og dfette \ forholdet påvirker det ferdige produktets egenskaper. j Cjmvendt kan man altså med utgangspunkt i et visst anvendel-

i sesområde og visse ønskede egenskaper hos det ferdige

pi roduktet velge et hensiktsme- ssig forhold harpiks til mikroT<i>sfærer i blandingen. Dette forholdet kan lett bestemmes j

ved diverse forsøk ilaboratorieskala. ■ 'Blandingen av harpiks og mikrosfærer kan om så ønskes eller kreves tilsettes ulike tilsetninger, så som stabili-■ satorer, sammenbindinger, fyllmiddel, brannhemmende til-; setninger og/eller pigment.. j

<!>

I fibermaterialet fremstilt ifølge oppfinnelsen kan fibermengden gå opp til 10-150 vektdeler pr. 100 vektdeler av totalvekten mikrosfærer + harpiks, hvorved det innbyrdes forholdet mikrosfærer:harpiks kan variere mellom 5:95 og 80:20. Spesielt kan fibermengden pr. 100 vektdeler av tqtal-j-vekten harpiks + mikrosfærer gå opp til 15-7.5 vektdeler j j hvorved forholdet mikrosfærer:harpiks fortrinnsvis går opp

til mellom 15:85 og 30:70.<1>j

Anvendelse av en blanding av harpiks og mikrosfærer ifølge

< ovenstående foretrekkes ettersom dette gir beste kontakt ogi vedhefting mellom disse komponenter, men det er også mulig

å tilføre mikrosfærene fibermaterialet separat fra harpiks-<1>løsningen.

Det er mulig å tilføre mikrosfærene i uekspandert form og ekspandere disse etter utforming av fiberbanene, i prinsippj når som helst frem til sluttherding av harpiksen. Det fore-j trekkes imidlertid at mikrosfærene er ekspanderte senest

i forbindelse med avsetningen av lagene ettersom senere J..

I

["ekspansjon lett vanskeliggjøres av ujevn varmetilførsel .j j Når en blanding av harpiks og mikrosfærer tilføres ifølge

i ! j ouvekenspsatnådenedrte e emr ikderot s• hfæenresir kotg smdeesrseig tteå r foekresptaa nbdelrane ddinigsesn e, mej'd ettersom det ellers er vanskelig å innlemme og effektivt i fukte en tilstrekkelig stor mengde mikrosfærer i blandingen.

i , ; Ht' airl pBik-ssten adkiuam n ti ilfoførbreins dAe-lsse tamdeiud m deopog nkeran inmgeed n fi ■orfdunedl amovenerteføtres ! ifølge ovennevnte. Fundamentet kan da komprimeres eller om-

!formes på annen måte i forbindelse med sluttherdingen til

■ C-stadium, hvorved om så ønskes kan materialet samtidig lamineres mot eventuelle andre materialer med utnyttelse av j bindingsegenskapere hos harpiksen ved sluttherdingen. Samtlige trinn, dvs. deponering av banen med harpiksbg mikrosfærer, kompaktering og eventuell omforming samt slutt-

I herding med eventuell laminering kan med fordel skje

i vesentlig etter hverandre i en batchoperation eller kontinur erlig uten vesentlige mellomlagsoperasjoner. Det sammen■ -?j ■ pressede materialet med harpiks i B-stadium kan imidlertid også behandles med mellomprodukt for senere sluttherdingji i Sluttherdingen kan skje ved ekstra varmetilførsel eller ;med i benyttelse av bare eksoterm varme danne.t ved harpiksets j'herding. i

f i

I

Ved metoden fremstilt ifølge foreliggende oppfinnelse er

det mulig å fremstille i ett trinn temmelig tykke sjiktji uten nødvendig sammenlaminering av flere deler, hvilke sjikt kan omformes meget ved ulike formpressingsoperasjoner. \ j<:>Eksempelvis kan tykkelsen ligge mellom 1 mm og 500 mm, men j spesielt anvendelige er tykkelser mellom ca. 3 mm og 100 mm

etter kompaktering.

Selv om oppfinnelsen beskrives med tanke på den foretatte tilpasning ved fremstillingen av mineral- og glassfibrer, j er det selvsagt at oppfinnelsen også kan tilpasses ved j avsetning av andre fibertyper og også uten anvendelse av

I ...■ ' i I

j. varme tarn.|

EKSEMPEL ! I Ii

En blanding ble laget av 1 del uekspandert mikrosfærer ! av en kopolymer av vinylidenklorid og akrylonitril på ca. 10 um, 5 deler (tørrvekt) .fenolharpiks og tilstrekkelig' vann for å gi sluttblandingen et tørrinnhold på ca. 45 "vekt--prosent. Denne blanding ble sprayet inn i et tårn i hviiket også smeltet glass ble sprøytet inn i form av fine strømmer w

i For 100.vektdeler glass ble 220 vektdeler (tørr .substans) j i av. blandingen sprøytet inn i tårnet. Temperaturen i tårnet \ var ca. 145 o C. Mikrosfærene ekspanderte til ca. 3 ganger ■ sin opprinnelige diameter i tårnet og ble samlet i bunnenl sammen med glassfibermateriale. Oppholdstiden for mikro-; sfærene i tårnet var ca. 35 sek. og i løpet av denne tiden herdet harpiksen til B-stadium. Blandingen av mikrosfærer, harpiks og glassfibre hadde et fuktinnhold på ca. 7% ogj ble fjernet fra tårnet og så kompaktert i ca. 3 min. til omtrent dobbel densitet i en presse med oppvarmede plater, inntil harpiksen herdet til C-stadium. Materialet hadde-en denistet på ca. 250 kg/m 3 . |

i

Claims (1)

1. j 1. Fremgangsmåte ved fremstilling av et fiber-i materiale omfattende fibre, ekspanderte mikrosfærer og herdet harpiks, karakterisert ved at frittliggende fibre i et kammer påføres en vannbasert løsning, eller dispersjon av et herdet harpiks eller mikro-' \ sfærer, at det oppnådde materialet oppsamles for eventiiéill

   ' étterbehandling samt at mikrosfærene bringes til å ekspandere før eller etter oppsamlingen.

   i

   . 2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at de frittliggende fibre dannes ved at en smelte av glass eller mineral overføres til frittliggende

   ■ fibre.

   i

   3' . Fremgangsmåte " ifølge krav 2, karaktje-risert ved at den vannbaserte løsningen eller d!is-persjonen av det herdede harpikset også inneholder mikrosfærer.

   4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakt <1> e-i ■ ! 'risert ved at løsningen eller dispersjonen av det herdede harpikset påføres de frittliggende glass- eller

   mineralfibrene i et kammer eller tårn ved øket temperatur hvorved mikrosfærene ekspanderer og harpiksen overføresJ vesentlig til B-stadiumet. !

   5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, k a r a k t <j> e-ris e'r 't 'ved at det herdede harpikset utgjøres av et| formaldehydbasert harpiks med karbamid, fenol, resorcinol og/eller melamin.

   i i 6. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 4, <1> ;

   karakterisert ved at temperaturen i kammeret eller tårnet går opp til 80-150°C, fortrinnsvis 100-120°C. i

   i

   7. Fremgangsmåte ifølge krav 1-6, k a r a k-j terisert ved at etterbehandlingen innebærer at

   ! det fra kammeret eller tårnet oppnådde materialet formes og herdes til C-stadium ved forhø yet temperatur.

   i i '8. Fibermateriale omfattende glass- eller minera .-! 1 ■ i , fibre og herdet harpiks, karakterisert ved at materialet også omfatter ekspanderte mikrosfærer og at det herdede harpikset og de ekspanderte mikrosfærene er

   homogent fordelt i glass- eller mineralfibrene.

   I ■!