DE3786065T2

DE3786065T2 - Verfahren zum Herstellen von Mehrschicht-Verbundplatten mit spiegelnder Oberfläche.

Info

Publication number: DE3786065T2
Application number: DE87115849T
Authority: DE
Inventors: Louis Paul Inzinna; Herman Frederick Nied
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1986-12-10
Filing date: 1987-10-28
Publication date: 1993-11-11
Anticipated expiration: 2007-10-29
Also published as: DE3786065D1; JPS63170423A; US4838974A; EP0270810A3; EP0270810B1; EP0270810A2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen bzw. Formen von thermoplastischen Mehrschicht-Verbundplatten mit einer glänzenden Oberflächenbeschaffenheit bzw. einem glänzenden Oberflächenauftrag unter Anwendung des Formens mit einer Walze.
Das Formen mittels einer Walze ist ein wertvolles Verfahren, um thermoplastische Folie in fester Phase zu großen verformten Plattengestalten zu formen, die für den Außenkörper von Kraftfahrzeugen oder als Bauplatten benutzt werden können. Monolithische, d. h. nicht verstärkte, thermoplastische Folien, die ursprünglich eine glänzende Oberflächenbeschaffenheit aufwiesen, können zu plattenartigen Teilen mit der gleichen glänzenden Oberflächenbeschaffenheit wie die der ursprüngliche Folie geformt werden. Versucht man jedoch, das gleiche Formverfahren auf Verbundfolien anzuwenden, d. h. glasfaserverstärkte thermoplastische Folien, dann treten Probleme auf. Diese Probleme schließen nicht das tatsächliche Formen der Verbundfolie ein, sondern, daß die fertige Oberflächenbeschaffenheit auf der Verbundfolie nicht glänzend ist, selbst wenn die ursprüngliche Verbundfolie eine relativ glänzende Oberflächenbeschaffenheit aufwies.
Der Grund für diese Beeinträchtigung der Oberflächenbeschaffenheit, wenn Verbundfolien benutzt werden, kann beobachtet werden, wenn die Folie vor dem Formen erhitzt wird. Die Verbundfolie enthält aufgrund ihres Herstellungsverfahrens eine beträchtliche Menge eingeschlossener Luft unterhalb der Oberfläche. Beim Erhitzen steigen die eingeschlossenen Luftblasen zur Oberfläche und bilden darin Markierungen. Darüber hinaus sind die Glasfasern, die üblicherweise durch die Polymermatrix festgehalten werden, beim Weichwerden der Folienoberfläche während des Erhitzens frei, durch die Oberfläche zu stechen. Die Oberflächenbeschaffenheit wird dadurch einfach durch Erhitzen der Folie beschädigt und, wenn überhaupt, verbessert ein Walzenformen die Oberflächenbeschaffenheit nur wenig. Die Verbundplatte könnte durch Überziehen der Platte mit einer glänzenden Schicht oder Farbe hinsichtlich der Oberflächenbeschaffenheit verbessert werden. Dies würde jedoch mindestens eine zusätzliche Stufe zur Fertigstellung einschließen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Formen von thermoplastischen Verbundplatten mit einer glänzenden Oberflächenbeschaffenheit hoher Qualität zu schaffen, ohne daß zusätzliche Fertigstellungsstufen hinzugefügt werden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Formen von thermoplastischen Mehrschicht- Verbundplatten geschaffen. Das Verfahren umfaßt die Stufen des Auflegens einer verstärkten thermoplastischen Folie auf eine monolithische thermoplastische Folie und das Erhitzen der beiden Folien auf eine Formungstemperatur, wobei die verstärkte Folie auf das Oberteil der monolithischen thermoplastischen Folie gestapelt ist, Anordnen der beiden Folien auf einer Form, die eine vorbestimmte Krümmung aufweist und Ausüben einer senkrechten Kraft auf die beiden Folien durch eine Walze, die die beiden Folien zu der gewünschten Gestalt biegt und gleichzeitig die beiden Folien miteinander laminiert.
Die Aufgaben und Vorteile können leicht der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit der begleitenden Zeichnung entnommen werden, in der zeigen:
Fig. 1 eine isometrische Ansicht einer Vorrichtung zum Walzenformen, wie sie bei der Ausführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung benutzt wird und
Fig. 2 eine Teilseitenansicht der Fig. 1.
Es wird eine mit Glasfasern verstärkte thermoplastische Folie auf eine monolithische Folie gelegt, und die beiden Folien werden miteinander in einem Ofen erhitzt. Vorzugsweise wird ein Hochfrequenzofen dazu benutzt, die beiden Folien innerhalb von Sekunden auf Formtemperatur zu bringen, wobei die Temperatur der inneren Teile des Materials aufgrund des Kühlens der exponierten äußeren Oberflächen stärker erhöht wird, als die des äußeren Teiles. Die äußere Oberfläche der monolithischen Folie wird nicht über den Schmelzpunkt ihres Harzes erhitzt. Dies konserviert die Qualität der Oberflächenbeschaffenheit und vermeidet das Einführen irgendwelcher unerwünschter Oberflächenvariationen. Es ist erwünscht, die Verbundfolie auf eine höhere Temperatur zu erhitzen als die monolithische Folie. Dies kann erfolgen durch Erhitzen der Verbundfolie, bevor man die beiden Folien zusammen erhitzt, wenn die Absorptionseigenschaften der beiden Materialien für Hochfrequenz ähnlich sind. Sind die Absorptionseigenschaften für Hochfrequenz verschieden, dann wird die Zeitdauer, für die jede Folie erhitzt wird, eingestellt, so daß die Verbundfolie auf eine höhere Temperatur erhitzt wird. Die inneren Abschnitte der beiden Folien werden auf über die Glasübergangstemperatur angehoben. Die Verbundfolie wird auf das Oberteil der monolithischen Folie gelegt, so daß die eingefangene Luft frei ist, während des Erhitzens aus der Verbundfolie nach oben zu entweichen. Nachdem die erwünschte Formtemperatur erreicht worden ist, werden die beiden Folien aus dem Ofen entfernt. Die erwünschte Formtemperatur ist eine, bei der die Kontaktgrenzfläche klebrig wird.
In den Fig. 1 und 2 sind eine Vorrichtung zur Ausführung des Formens in fester Phase und des Laminierens gezeigt. Die erhitzte monolithische und Verbund-Kunststoffolie 5 und 7 werden auf einer Metallform 11 angeordnet. Die Metallform hat eine erhitzte Oberfläche einer vorbestimmten Krümmung, wobei die erhitzte Oberfläche den Wärmeverlust aus der Verbundfolie verringert. Die Folien, wobei entweder die monolithische oder die Verbundschicht obenaufliegt, werden auf einem Ende der Form durch eine Klemmvorrichtung 13, die hydraulisch betätigt werden kann, in Position gehalten. Es wird eine senkrechte Kraft durch eine Walze 15 auf die Folien ausgeübt, die in einer Richtung weg von der Klammer rollt. Die Walze kann erhitzt sein, doch nicht über den Schmelzpunkt des Harzes der Folien. Die Form und die Walze können mit einem die Reibung verringerndem Überzug überzogen sein, wie PTFE, um Kleben und Reibung zu verringern. Die Walze 15 kann aus Metall hergestellt sein für Geometrien, mit einer gleichmäßigen Krummung in Richtung der Walzenbewegung. Alternativ kann eine nachgiebige Walze benutzt werden, die eine Hartgummiwalze mit einem Metallkern umfassen kann. Eine nachgiebige Walze, die in den Figuren gezeigt ist, kann sich mehr variierenden Formgeometrien anpassen. Während des Formens biegt die Walze die Kunststoffolie zu der erwünschten Plattengestalt, während sie gleichzeitig die beiden Folien miteinander laminiert, indem sie einen angemessenen vertikalen Druck durch die Walze ausübt. Der vertikale Druck verursacht die Verbindung der klebrigen Grenzfläche zwischen den Folien. Die Oberflächenbeschaffenheit der gebundenen monolithischen Kunststoffschicht ist von gleicher Qualität wie bei der ursprünglichen Folie vor der Laminierung, und das Formen ergibt Verbundfolien mit glänzender Oberflächenbeschaffenheit.
Monolithische und Verbundfolien wurden walzengeformt und miteinander laminiert unter Einsatz eines Mehrschichtverbundstoffes, der ein glasverstärktes Lexan®-Polycarbonatharz mit Lastaufnahmefestigkeit und eine Schicht aus stark glänzender monolithischer Lexan®-Polycarbonatharzfolie umfaßte. Die laminierten Verbundfolien wurden geformt unter Verwendung einer stark glänzenden monolithischen Folie aus einer Mischung (Xenoy®) aus Polycarbonat und PBT und einer glasverstärkten Mischung (Xenoy®) aus Polycarbonat und PBT. Xenoy und Lexan sind Warenzeichen der General Electric Company. Folien der beiden Materialien wurden auch miteinander laminiert und geformt. Die Folien wurden auf 176,6 bis 232,2ºC (350 bis 450ºF) erhitzt, und es wurde durch die Walze ein Druck von etwa 0,41 bis 0,689 MPa (60 bis 10O psi) ausgeübt. Die Verbundfolien enthielten 40% geschnittene Glasfaser. Die monolithischen Folien hatten eine Dicke von 1,524 mm (0,06 Zoll), und die Verbundfolien eine Dicke von 2,54 mm (0,1 Zoll). Die gebundene Fläche zwischen den beiden Kunststoffolien war von sehr hoher Qualität, und es waren keine sichtbaren Hohlräume oder Schichttrennungen vorhanden.
Eine 2,54 mm (0,1 Zoll) dicke thermoplastische Verbundfolie kann auch mit einer 0,254 mm (0,01 Zoll) bis 0,508 mm (0,02 Zoll) dicken monolithischen Folie verbunden werden, um eine glänzende Oberflächenbeschaffenheit zu erzeugen.
Wird ein Mehrschicht-Verbundstoff mit mehr als zwei Schichten gewünscht, dann können zusätzliche Schichten zusammen erhitzt und dann durch Walzenformen geformt und gleichzeitig laminiert werden. Schichten auf jeder Seite der Verbundschicht können benutzt werden, um eine symmetrische Ausführungsform zu erhalten, die zur Minimierung der Verformung hilfreich sein könnte. Werden monolithische Schichten auf beiden Seiten der Verbundschicht benutzt, dann wird die Oberfläche, auf der die glänzende Oberfläche erwünscht ist, während des Erhitzens am Boden angeordnet, so daß eingeschlossene Luft die am Boden befindliche äußere Oberfläche nicht beschädigt. Wie oben beschrieben, wird die innere Verbundschicht auf eine höhere Temperatur erhitzt, als die monolithische Schicht, die die glänzende Oberfläche ergibt.
Die monolithische Folie kann auch als eine Schutzschicht bei Bauplatten dienen, um die Kratzbeständigkeit, das Aussehen zu verbessern oder die Durchlässigkeit für Chemikalien zu verringern.
Im Vorstehenden wurde ein Verfahren zum Herstellen einer thermoplastischen Verbundfolie beschrieben, mit dem gleichzeitig der Folie eine spiegelnde Oberflächenbeschaffenheit bzw. Oberflächenschicht hoher Qualität verliehen werden kann.

Claims

1. Ein Verfahren zum Herstellen von thermoplastischen mehrschichtigen Verbundplatten, umfassend die Stufen:

Legen einer verstärkten thermoplastischen Folie (7) auf eine monolithische thermoplastische Folie (5);

Erhitzen der beiden Folien auf eine Formtemperatur, wobei die verstärkte Folie auf das Oberteil der monolithischen thermoplastischen Folie gestapelt ist;

Anordnen der beiden Folien auf einer Form (11) mit einer vorbestimmten Krümmung und

Ausüben einer senkrechten Kraft auf die beiden Folien durch eine Walze (15), die die beiden Folien zu der gewünschten Gestalt biegt und gleichzeitig die beiden Folien miteinander laminiert.

2. Das Verfahren nach Anspruch 1, worin die Wasseroberfläche der genannten monolithischen thermoplastischen Folie eine spiegelnde Oberflächenbeschaffenheit aufweist.

3. Das Verfahren nach Anspruch 2, worin die verstärkte Folie auf eine höhere Temperatur erhitzt wird als die monolithische Folie.

4. Das Verfahren nach Anspruch 3, worin der spiegelnde Oberflächenteil der monolithischen thermoplastischen Folie nicht über seinen Schmelzpunkt erhitzt wird.

5. Das Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, worin die Stufe des Erhitzens der beiden Folien in einem Hochfrequenzofen erfolgt.

6. Das Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, worin die Stufe des Auflegens ein symmetrisches Legen einer monolithischen thermoplastischen Folie (5) auf die verstärkte thermoplastische Folie (7) umfaßt.