NL1007152C2

NL1007152C2 - Werkwijze voor de vervaardiging van voorwerpen uit vezelversterkte kunststof.

Info

Publication number: NL1007152C2
Application number: NL1007152A
Authority: NL
Inventors: Berend Albert Drogt; Peter Dijkink
Original assignee: Dsm Resins Bv
Priority date: 1997-09-29
Filing date: 1997-09-29
Publication date: 1999-03-31
Also published as: DE69823438T2; DE69823438D1; EP0904930A2; EP0904930A3; ATE265313T1; EP0904930B1

Description

- 1 - PN 9096

WERKWIJZE VOOR DE VERVAARDIGING VAN VOORWERPEN 5 UIT VEZELVERSTERKTE KUNSTSTOF

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor de vervaardiging van voorwerpen uit vezelversterkte kunststof, door velvormig vezelig 10 versterkingsmateriaal aan te brengen in de malholte van een geopende mal, de mal te sluiten en, voordat of nadat de mal wordt gesloten, een kunststof in de malholte aan te brengen, welke kunststof wordt opgenomen door het vezelig versterkingsmateriaal, en de 15 kunststof uit te harden.

Een dergelijke werkwijze is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift US-3,028,284. In US-3, 028,284 wordt een werkwijze beschreven waarin vezelig versterkingsmateriaal wordt aangebracht in de malholte 20 van een geopende mal, de mal vervolgens wordt gesloten, waarna een vloeibare kunststof in de malholte wordt geïnjecteerd, welke vloeibare kunststof wordt opgenomen dooi het vezelig versterkingsmateriaal, en de kunststof wordt uitgehard. Deze werkwijze is bekend bij de vakman 25 onder de naam 'Resin Transfer Moulding' (RTM).

Hoewel de RTM-werkwijze, zoals beschreven in US-3,028,284, uitstekend geschikt is voor het vervaardigen van voorwerpen uit vezelversterkte kunststof heeft ze het nadeel dat een relatief hoge 30 druk nodig is om de vloeibare kunststof in de mal te injecteren en te laten opnemen door het vezelig versterkingsmateriaal. Dit is met name het geval wanneer de werkwijze wordt gebruikt om voorwerpen met relatief grote afmetingen en een hoog gehalte aan 35 vezelig versterkingsmateriaal te vervaardigen.

De werkwijze volgens de uitvinding beoogt dit nadeel op te heffen.

1007152 - 2 -

Dit doel wordt bereikt door een werkwijze voor de vervaardiging van voorwerpen uit vezelversterkte kunststof, door in de malholte van een mal met een onderste en een bovenste maldeel, welke 5 zich in een eerste geopende stand bevindt, velvormig vezelig versterkingsmateriaal aan te brengen, en, eventueel reeds van vloeibare kunststof voorziene, opsluitmiddelen voor de vloeibare kunststof, welke opsluitmiddelen bij samendrukking ervan in staat zijn 10 een erin opgesloten vloeibare kunststof uit te drijven, vervolgens in een - eventuele - tweede stap de opsluitmiddelen te voorzien van de vloeibare kunststof, en daarna, in een derde stap, het bovenste maldeel naar een tweede, gesloten eindstand te brengen, waarin de 15 opsluitmiddelen nagenoeg volledig zijn samengedrukt en waarin de vloeibare kunststof nagenoeg volledig is opgenomen door het vezelig versterkingsmateriaal, en de vloeibare kunststof uit te harden.

Door het in de mal aanbrengen van de 20 opsluitmiddelen voor de vloeibare kunststof wordt bereikt dat het laten opnemen van de vloeibare kunststof door het vezelig versterkingsmateriaal bij aanmerkelijk lagere drukken kan plaatsvinden dan het geval is in de werkwijze volgens de stand der techniek. 25 Een verder voordeel van de werkwijze volgens de uitvinding is dat de tijd die nodig is om de vloeibare kunststof te laten opnemen door het vezelig versterkingsmateriaal aanmerkelijk korter is dan het geval is in de bekende, in US-3,028,284 beschreven, 30 werkwijze. Verder zijn de mechanische eigenschappen van een met de werkwijze volgens de uitvinding vervaardigd voorwerp, zoals bijvoorbeeld de buigsterkte en -stijfheid, en weerstand tegen stootbelasting, tenminste gelijk aan de eigenschappen van het bekende voorwerp.

35 De opsluitmiddelen voor de vloeibare kunststof kunnen voorafgaande aan de werkwijze volgens de uitvinding in een aparte stap worden voorzien van de έ Γ· ~ -.

- 3 - vloeibare kunststof. Het heeft echter voordelen de werkwijze volgens de uitvinding te kenmerken doordat de opsluitmiddelen in de tweede stap worden voorzien van vloeibare kunststof door het bovenste maldeel naar een 5 derde, gedeeltelijk gesloten stand te brengen, welke stand tussenliggend is tussen de eerste geopende en de tweede gesloten eindstand en wel dusdanig dat de opsluitmiddelen nagenoeg niet worden samengedrukt, en daarna de vloeibare kunststof in de malholte te 10 injecteren en wel dusdanig dat zij nagenoeg volledig wordt opgenomen door de opsluitmiddelen.

Onder een derde, gedeeltelijk gesloten stand van het bovenste maldeel wordt verstaan een stand waarbij de in de malholte geïnjecteerde kunststof niet 15 uit de malholte kan ontsnappen. Bovendien is de derde stand dusdanig dat het vezelig versterkingsmateriaal voldoende wordt ingeklemd in de malholte om het op zijn plaats te houden tijdens injectie van de kunststof.

Geschikte opsluitmiddelen voor de vloeibare 20 kunststof dienen in staat te zijn de erin opgesloten vloeibare kunststof uit te drijven wanneer ze worden samengedrukt. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk de vloeibare kunststof op te sluiten in een gesloten folie, welke tesamen met het vezelig versterkings-25 materiaal in de mal wordt aangebracht. Bij sluiting van de mal wordt de druk op de folie verhoogd totdat deze bezwijkt en vervolgens bij verdere samendrukking de erin opgesloten vloeibare kunststof uitdrijft. Ook is het mogelijk voor de opsluitmiddelen gebruik te maken 30 van velvormig vezelig materiaal met een substantieel hogere doorlaatbaarheid en samendrukbaarheid dan het velvormig vezelig versterkingsmateriaal. In deze voorkeurswerkwijze worden de opsluitmiddelen en het velvormig vezelig versterkingsmateriaal in de geopende 35 mal gestapeld, waarna het bovenste maldeel in de derde, gedeeltelijk gesloten stand wordt gebracht. Vervolgens wordt de vloeibare kunststof in de malholte

<· V

- 4 - geïnjecteerd, waarbij de kunststof nagenoeg volledig zal worden opgenomen door de opsluitmiddelen, omdat deze een substantieel hogere doorlaatbaarheid bezitten dan het vezelig versterkingsmateriaal. Door vervolgens 5 het bovenste maldeel in de tweede gesloten eindstand te brengen wordt bereikt dat de opsluitmiddelen door hun substantieel hogere samendrukbaarheid worden samengedrukt waardoor de in de opsluitmiddelen aanwezige vloeibare kunststof wordt uitgedreven en 10 wordt opgenomen door het vezelig versterkingsmateriaal. In de eindstand zijn de opsluitmiddelen nagenoeg volledig samengedrukt aanwezig in het voorwerp. Het moge duidelijk zijn dat de uitvinding niet beperkt is tot de genoemde opsluitmiddelen, maar dat de vakman 15 meerdere van dergelijke alternatieve oplossingen tot zijn/haar beschikking heeft en hieruit kan kiezen, zonder dat hiervoor enige uitvindingshoogte is vereist.

Bij voorkeur heeft de werkwijze volgens de uitvinding het kenmerk dat de opsluitmiddelen bestaan 20 uit velvormig vezelig materiaal met een substantieel hogere doorlaatbaarheid en samendrukbaarheid dan het velvormig vezelig versterkingsmateriaal.

Door dergelijke opsluitmiddelen te gebruiken in de werkwijze volgens de uitvinding wordt bereikt dat 25 de mechanische eigenschappen van het ermee vervaardigd voorwerp verder worden verbeterd. Doordat de vloeibare kunststof bovendien veel sneller in de malholte aanwezig is dan in de bekende werkwijze, is, voor eenzelfde cyclustijd, meer tijd beschikbaar voor het 30 laten opnemen van de vloeibare kunststof door het vezelig versterkingsmateriaal. Dit vermindert lucht insluitingen in het voorwerp en komt derhalve de mechanische eigenschappen ten goede.

De doorlaatbaarheid van het vezelig 35 (versterkings)materiaal wordt in het kader van deze aanvrage als volgt gedefinieerd. Bij injecteren van een vloeibare kunststof in een malholte, waarin zich 1 0 0 7 1 jc - 5 - vezelig (versterkings)materiaal bevindt, wordt het verband tussen het stromingsdebiet per eenheid doorstroomd oppervlak (q) en een over het vezelig (versterkings)materiaal aangelegde drukgradient (dp/ds) 5 gegeven door de wet van Darcy: q = K . dp/ds

Hierin is K de doorlaatbaarheid van het vezelig 10 (versterkings)materiaal in de gekozen doorstroomrichting (s). De wet van Darcy is algemeen bekend bij de vakman en wordt bijvoorbeeld beschreven in 'Dynamics of Fluids in Porous Media', van J. Baer, American Elsevier Publishing Company, ISBN 0-444-00114-15 X, p. 119-194.

De samendrukbaarheid van het velvormig vezelig (versterkingslateriaal wordt gemeten door een aantal vellen van het materiaal op elkaar te stapelen en vervolgens de verkregen stapel tussen de persplaten 20 van een pers samen te drukken. De samendrukbaarheid wordt gedefinieerd als de (gemiddeld) vereiste druk (in MPa) per mm indrukking van de stapel, tot volledige samendrukking is bereikt.

Bij voorkeur wordt de verhouding van de 25 doorlaatbaarheid van het vezelig materiaal en het vezelig versterkingsmateriaal groter gekozen dan 2, met meer voorkeur groter dan 5, met de meeste voorkeur groter dan 10.

Het heeft voordelen de opsluitmiddelen op 30 geselecteerde plaatsen in de malholte aan te brengen.

Op deze wijze kan de verdeling van de vloeibare kunststof over de malholte tijdens de derde stap van de werkwijze volgens de uitvinding gestuurd worden. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk op plaatsen in het te 35 vervaardigen voorwerp waar relatief veel vloeibare kunststof aanwezig dient te zijn een groter volume opsluitmiddelen aan te brengen dan gemiddeld. Plaatsen 4 ·-* r * ) 1 Ü Ü i ‘ ü ^ - 6 - waar relatief veel kunststof aanwezig dient te zijn kunnen bijvoorbeeld bepaald worden door eisen gesteld aan het oppervlak van het voorwerp ter plekke.

Bij voorkeur worden de opsluitmiddelen en het 5 velvormig vezelig versterkingsmateriaal dusdanig op elkaar gestapeld in de geopende malholte dat de opsluitmiddelen zich in het midden van de stapel bevinden. Omdat de opsluitmiddelen bij voorkeur blijvend deel uitmaken van het met de werkwijze volgens 10 de uitvinding vervaardigde voorwerp heeft een dergelijke stapeling het grote voordeel dat de mechanische eigenschappen in buiging tenminste dezelfde zijn als van hetzelfde voorwerp, vervaardigd volgens de bekende werkwijze.

15 Het heeft verder voordelen de werkwijze volgens de uitvinding te kenmerken doordat in de eerste stap de opsluitmiddelen en het velvormig vezelig versterkingsmateriaal dusdanig op elkaar worden gestapeld in de geopende malholte dat de stapel 20 symmetrisch is ten opzichte van het middenvlak.

Hierdoor wordt een goede verdeling bereikt van de vloeibare kunststof over de dikte van het voorwerp.

De injectie van de vloeibare kunststof in de malholte wordt in de bekende werkwijze doorgaans 25 bereikt door een drukverschil aan te leggen (de 'injectiedruk '). Deze injectiedruk wordt in de praktijk meestal tussen de 0,5 en 10 bar gekozen, afhankelijk van ondere andere de afmetingen van het te vervaardigen voorwerp, en de viscositeit van de vloeibare kunststof. 30 Het moge duidelijk zijn dat de mal in staat moet zijn de injectiedruk te weerstaan. Omdat het bovenste maldeel bij relatief hoge gehaltes aan vezelig (versterkings)materiaal dit materiaal bovendien dient samen te drukken is de persdruk, die de maldelen op 35 elkaar moet houden, meestal hoger dan de injectiedruk. Voor voorwerpen met relatief kleine afmetingen, bijvoorbeeld met minder dan 1 m2 oppervlak, is het 4 ηΠ7 1 : 1 U o ! - - - 7 - eveneens mogelijk de vloeibare kunststof in de malholte aan te zuigen door in de malholte een (gedeeltelijk) vacuum aan te brengen. Deze werkwijze staat bij de vakman bekend onder de naam 'Vacuum Assisted Resin 5 Infusion' (VARI).

De werkwijze volgens de uitvinding heeft als extra voordeel dat de VARI-techniek ook goed gebruikt kan worden voor de vervaardiging van voorwerpen met relatief grote afmetingen (meer dan 2 m2 oppervlak), 10 doordat de benodigde injectiedrukken veel lager zijn dan in de bekende werkwijze.

Bij voorkeur wordt derhalve de werkwijze volgens de uitvinding gekenmerkt doordat het bovenste maldeel een flexibele folie omvat, die tesamen met het 15 onderste maldeel een min of meer luchtdicht afsluitbare malholte vormt, waarbij het bovenste maldeel in de eerste, tweede of derde stand gebracht wordt door middel van het aanbrengen van een gedeeltelijk vacuum in de malholte, overeenkomstig de gewenste stand.

20 Als vezelig (versterkings)materiaal wordt bij voorkeur materiaal gekozen als glasvezel, koolstof-vezel, aramidevezel, hoogverstrekte polyetheenvezel, en dergelijke. Geschikte velvormige (versterkings)materialen te gebruiken in de werkwijze 25 volgens de uitvinding zijn weefsels, breisels, (rond)vlechtsels, en matten op basis van vezelig materiaal en een thermoplastische binder. De matten kunnen hierbij zowel discontinue als continue vezels bevatten. Door toepassen van de werkwijze volgens de 30 uitvinding is het nu mogelijk voorwerpen met relatief grote afmetingen te vervaardigen met een hoog gehalte vezelig versterkingsmateriaal, bijvoorbeeld van 50-70 vol.% ten opzichte van het totale volume van het voorwerp. Uiteraard is het mogelijk de werkwijze 35 volgens de uitvinding ook met minder vezelig versterkingsmateriaal uit te voeren. Doorgaans wordt bij voorkeur meer dan 30 vol.% vezelig _ ... - : .· O < N; : > . ; / I Iwi V ‘ - 8 - versterkingsmateriaal toegepast.

Als opsluitmiddel geschikt velvormig vezelig materiaal is elk weefsel, mat, breisel, en/of vlechtsel met een oppervlaktegewicht dat bij voorkeur lager is 5 dan het oppervlaktegewicht van het eveneens in het te vervaardigen voorwerp te gebruiken vezelig versterkingsmateriaal. Geschikte vezelige materialen zijn bijvoorbeeld glas, polyester, polyacryl, polyethyleen, polypropyleen, enz. Bijzonder geschikt 10 zijn de bij de vakman als oppervlakteweefsel bekend staande matten, bijvoorbeeld verkrijgbaar bij de firma Lantor onder de merknaam Firet™. Ook is het mogelijk sandwichmaterialen te gebruiken, zoals bijvoorbeeld een sandwich van twee lagen polyester mat, met daartussen 15 een kern van zacht polyurethaanschuim.

Geschikte oppervlaktegewichten voor het opsluitmiddel liggen bijvoorbeeld tussen 10 en 300 g/m2. Bij voorkeur is het oppervlaktegewicht van het velvormig vezelig materiaal lager dan 150 g/m2, met de 20 meeste voorkeur lager dan 100 g/m2. Verder is de doorlaatbaarheid van als opsluitmiddel geschikt velvormig vezelig materiaal bij voorkeur groter dan de doorlaatbaarheid van het vezelig versterkingsmateriaal, met meer voorkeur 2 maal zo groot, met nog meer 25 voorkeur 5 maal zo groot, met de meeste voorkeur 10 maal zo groot.

De geschikte hoeveelheid toe te passen opsluitmiddel is onder andere afhankelijk van de hoeveelheid kunststof die het voorwerp dient te 30 bevatten, van de hoeveelheid kunststof die kan worden opgenomen door het opsluitmiddel en van de hoeveelheid vezelig versterkingmateriaal in het te vervaardigen eindartikel.

Als kunststof kan bijvoorbeeld gebruik worden 35 gemaakt van elke thermoplastische en/of thermohardbare kunststof gebruikelijk in de bekende RTM-werkwijze. Bij voorkeur wordt gebruik gemaakt van een thermohardbare

.-v · O

^ ^ ^ i»»* i ^ - 9 - kunststof omdat deze doorgaans een voldoende lage viscositeit bezitten om het vezelig versterkings-materiaal goed te kunnen impregneren. Voorbeelden van geschikte thermohardbare kunststoffen zijn epoxyharsen, 5 onverzadigde polyesterharsen, vinylesterharsen, phenolharsen, bismaleimideharsen en dergelijke.

Bij voorkeur wordt in de werkwijze volgens de uitvinding gebruik gemaakt van een onverzadigde polyesterhars. Een dergelijke polyesterhars omvat een 10 polyester, opgelost in een ermee copolymerizeerbaar monomeer. Het monomeer is tevens viscositeitsverlagend. Het polyester wordt doorgaans verkregen door reactie van organische verbindingen die carboxyl- en alcohol-groepen bevatten. Tenminste sommige van de uitgangs-15 verbindingen bevatten hierbij onverzadigde verbindingen. Onverzadigde polyesters worden doorgaans samengesteld uit één of meerdere alifatische en/of cycloalifatische, mono-, di-, en/of polyvalente alcoholen, en één of meerdere alifatische, cyclo-20 alifatische, en/of aromatische di- of polyvalente carbonzuren, en, indien gewenst, monocarbonzuren, en/of de daarvan afgeleide esters en anhydriden.

Geschikte alcoholen bevatten bij voorkeur minder dan 30 koolstofatomen. Voorbeelden van geschikte 25 alcoholen zijn bijvoorbeeld benzylalcohol, ethyleenglycol, diethyleenglycol, triethyleenglycol, propyleenglycol, dipropyleenglycol, neopentylglycol, butaandiol, pentaandiol, hexaandiol, dimethylol-cyclohexaan, glycerol, trimethylolpropaan, pentaery-30 tritol, dipentaerytritol, gehydreerde bisfenol-A, 2,2-bis-(2-hydroxyethoxy)fenylpropaan en/of 2,2-bis-(2-hydroxypropoxy)fenylpropaan. In plaats van of naast de alcoholverbinding(en) kunnen één of meerdere epoxy-verbindingen, zoals bijvoorbeeld ethyleenoxide, 35 propyleenoxide en/of allylglycidylether, of dicyclopentadieen worden toegepast.

Voorbeelden van geschikte di- of polyvalente i Ü ü ! i ' - 10 - carbonzuren zijn fumaarzuur, maleïnezuur, chloro-maleïnezuur, itaconzuur, citraconzuur, malonzuur, barnsteenzuur, succinezuur, glutaarzuur, methylglutaarzuur, adipinezuur, sebacinezuur, 1,4-5 cyclohexaandicarbonzuur, ftaalzuur, isoftaalzuur, tereftaalzuur, trimellietzuur, dihydroftaalzuur, tetrahydroftaalzuur, hexahydroftaalzuur, tetrachloroftaalzuur, endomethyleentetrahydroftaalzuur (HIMIC), hexachloroendomethyleentetrahydroftaalzuur 10 en/of de overeenkomstige esters of anhydrides. De toe te passen onverzadigde carbonzuren zijn bij voorkeur ethylenisch onverzadigde carbonzuren, in het bijzonder a, β-ethylenisch onverzadigde carbonzuren.

Andere voor de harssamenstelling volgens de 15 uitvinding geschikte polyesters zijn de vinylester polymeren. Vinylester polymeren, ook bekend onder de naam epoxy (meth)acrylaten, zijn de additieproducten van polyepoxides en onverzadigde carbonzuren, bij voorkeur acrylzuur en methacrylzuur, eventueel 20 gesubstitueerd met C2-C4 alkyl groepen. Geschikte polyepoxides zijn epoxy novolac harsen en in het bijzonder polyepoxides gebaseerd op bisfenol A. Een eveneens geschikte klasse vinylester polymeren wordt gevormd door de veresteringsproducten van gealkoxyleerd 25 bisfenol A met (meth)acrylzuur.

Andere voor de harssamenstelling volgens de uitvinding geschikte polyesters zijn de vinylester-urethaan polymeren. Vinylesterurethaan polymeren, ook bekend onder de naam urethaan (meth)acrylaten, zijn de 30 additieproducten van een polyvalent isocyanaat, een polyvalent alcohol en/of amine, en een hydroxyalkyl (meth)acrylaat.

Het monomeer copolymerizeerbaar met de polyester bevat één of meer vinyl groepen, en doorgaans 35 minder dan 50 koolstofatomen. Geschikte monomeren zijn bijvoorbeeld van het type vinylaromatisch, vinylether, vinylester, acrylaat en/of allyl. Bij voorkeur is het λ π n 71 2 I \J ^ * - 11 - monomeer vinylaromatisch.

Vinylaromatische monomeren zijn bijvoorbeeld gekozen uit de groep bevattende styreen, a-methyl-styreen, o-, m-, p-methylstyreen, p-chlorostyreen, t-5 butylstyreen, divinylbenzeen, bromostyreen, vinyl-naftaleen, α-chlorostyreen en divinylnaftaleen. Bij voorkeur wordt styreen gebruikt.

Acrylaat verbindingen worden bijvoorbeeld gekozen uit de groep bevattende methyl, ethyl, propyl, 10 isopropyl, butyl, isobutyl, fenyl, en benzyl acrylaat of methacrylaat, 2-ethylhexyl (meth)acrylaat, dihydrocyclopentadiene acrylaat, cyclohexyl (meth)-acrylaat, butaandiol (meth)acrylaat, butaandiol di(meth)acrylaat, (meth)acrylamide, de reactieproducten 15 van (meth)acrylzuur en fenyl- of cresylglycidyl ethers, propyleenglycol di(meth)acrylaat, di- en triethyleen-glycol di(meth)acrylaat, di- en tripropyleenglycol di(meth)acrylaat, hexaandioldi(meth)acrylaat, trimethylolpropaantri(meth)acrylaat. Bij voorkeur 20 worden hydroxyethylmethacrylaat en hydroxypropyl-methacrylaat toegepast.

Vinylether, vinylester and allyl verbindingen worden bijvoorbeeld gekozen uit de groep bevattende allylftalaat, diallylftalaat, diallylisoftalaat, 25 triallylcyanuraat, diallyltereftalaat, vinylacetaat, vinylpropionaat, vinylpivalaat, vinylether, vinylversataat, vinylpropylol ether, divinyl ether, vinylbutylol ether en vinylbenzylalcohol ethers.

Bijzonder geschikte harsen voor de werkwijze 30 volgens de uitvinding zijn harsen die een polyester-urethaan hybride netwerk vormen door laagmoleculaire uitgangsverbindingen in situ met elkaar te laten reageren. Een bijzonder geschikt voorbeeld hiervan wordt beschreven in EP-B-0 441 416.

35 De voorwerpen verkregen met de werkwijze volgens de uitvinding kunnen worden toegepast bijvoorbeeld in de automobielindustrie, de i >- 4 - 12 - luchtvaartindustrie, de botenbouw, en in andere takken van industrie waarbij relatief grote vormdelen met goede mechanische eigenschappen gewenst zijn.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de 5 hand van de voorbeelden, zonder daartoe overigens te worden beperkt.

Voorbeeld I

In een stalen plaatvormige mal (afmetingen 10 300 x 300 x 2,4 mm) werden achtereenvolgens aangebracht: (A) 7 lagen versterkingsmat op basis van glasvezel, afkomstig van de firma Verseidag, type Chemtex™ W2420, oppervlaktegewicht van 200 g/m2; 15 (B) 1 laag vezelmat op basis van polyacrylvezels (als opsluitmiddel), afkomstig van de firma Lantor BV, type Firet™ D7760, met een oppervlaktegewicht van 60 g/m2 en een ongecomprimeerde dikte van 2 mm; (A) opnieuw 7 lagen versterkingsmat (A).

20

De mal werd vervolgens gedeeltelijk gesloten tot een malopening van 1,5 mm (totale hoogte van de malholte gelijk aan 3,9 mm). In deze derde stand van de mal wordt de mat (B) nagenoeg niet samengedrukt.

25 Vervolgens werd bij een matrijstemperatuur van 60°C een onverzadigde polyesterhars, type Synolite™ 0529-N-2, afkomstig van de firma DSM-BASF Structural Resins in de malholte geïnjecteerd via een aanspuitopening (lijninjectie aan 1 zijde van de mal, vloeiweg 300 mm). 30 Aan de tegenoverliggende zijde van de mal is een luchtventilatie-opening voorzien. Voor het injecteren werd gebruik gemaakt van een Hypaject™ injectiemachine, afkomstig van de firma Plastech. Tijdens de injectie werd een constante injectiedruk van 1 bar gebruikt. De 35 benodigde injectiedruk wordt door de injectiemachine pneumatisch geregeld en is hierop afleesbaar. De voor de injectie benodigde tijd werd gemeten met behulp van - 13 - een stopwatch. De injectietijd werd hierbij gedefinieerd als de tijd die nodig is om de mal te vullen met de benodigde hoeveelheid hars. De benodigde hoeveelheid hars kan van te voren worden bepaald en 5 bedroeg in dit voorbeeld ong. 120 ml. Het overeenkomstig vezelvolumegehalte bedroeg 45 vol-%.

De resultaten van de injectieproef staan vermeld in Tabel 1.

Na de injectie die ongeveer 40 sec in beslag nam werd 10 de mal verder gesloten tot een malopening = 0 mm (totale hoogte van de malholte gelijk aan 2,4 mm).

De mal werd hierna nog gedurende 15 min. op 60°C gehouden. Vervolgens werd de uitgeharde plaat uit de mal verwijderd en verder nagehard gedurende 24 uur bij 15 60°C en 24 uur bij 80°C. Van deze plaat werden proefstaven vervaardigd voor het meten van buigsterkte en buigstijfheid (volgens ISO 178) en van de Interlaminar Shear Strength (ILSS, volgens ASTM D2344).

20 Voorbeeld II

In een stalen plaatvormige mal (afmetingen 300 x 300 x 2,4 mm) werden achtereenvolgens aangebracht: (A) 7 lagen versterkingsmat op basis van glasvezel, 25 afkomstig van de firma Verseidag, type Chemtex™ W2420, oppervlaktegewicht van 200 g/m2; (B) 1 laag vezelmat op basis van polyacrylvezels (als opsluitmiddel), afkomstig van de firma Lantor BV, type Firet™ D7760, met een oppervlaktegewicht van 30 60 g/m2 en een ongecomprimeerde dikte van 2 mm; (A) opnieuw 7 lagen versterkingsmat (A).

De mal werd vervolgens gedeeltelijk gesloten tot een malopening van 1,5 mm (totale hoogte van de malholte 35 gelijk aan 3,9 mm). In deze derde stand van de mal wordt de mat (B) nagenoeg niet samengedrukt.

Vervolgens werd bij een matrijstemperatuur van 60°C een * ·' 1 u u i " - 14 - onverzadigde polyesterhars, type Synolite™ 0529-N-2, afkomstig van de firma DSM-BASF Structural Resins in de malholte geïnjecteerd via een aanspuitopening (lijninjectie aan 1 zijde van de mal, vloeiweg 300 mm). 5 Aan de tegenoverliggende zijde van de mal is een luchtventilatie-opening voorzien. Voor het injecteren werd gebruik gemaakt van een Hypaject™ injectiemachine, afkomstig van de firma Plastech. Tijdens de injectie werd een constante injectiedruk van 2 bar gebruikt. De 10 voor de injectie benodigde tijd werd gemeten met behulp van een stopwatch. De benodigde hoeveelheid hars bedroeg ong. 120 ml. Het overeenkomstig glasvezelvolumegehalte bedroeg 45 vol-%.

De resultaten van de injectieproef staan vermeld in 15 Tabel 1.

Na de injectie die ongeveer 19 sec in beslag nam werd de mal verder gesloten tot een malopening = 0 mm (totale hoogte van de malholte gelijk aan 2,4 mm).

De mal werd hierna nog gedurende 15 min. op 60°C 20 gehouden. Vervolgens werd de uitgeharde plaat uit de mal verwijderd en verder nagehard gedurende 24 uur bij 60°C en 24 uur bij 80°C. Van deze plaat werden proefstaven vervaardigd voor het meten van buigsterkte en buigstijfheid (volgens ISO 178) en van de 25 Interlaminar Shear Strength (ILSS, volgens ASTM D2344).

Voorbeeld III

In een stalen plaatvormige mal (afmetingen 300 x 300 x 2,4 mm) werden achtereenvolgens 30 aangebracht: (A) 7 lagen versterkingsmat op basis van glasvezel, afkomstig van de firma Verseidag, type Chemtex™ W2420, oppervlaktegewicht van 200 g/m2; (B) 1 laag vezelmat op basis van polyacrylvezels (als 35 opsluitmiddel), afkomstig van de firma Lantor BV, type Firet™ D7760, met een oppervlaktegewicht van 60 g/m2 en een ongecomprimeerde dikte van 2 mm; - 15 - (A) opnieuw 7 lagen versterkingsmat (A).

De vezelmat (B) werd vooraf voorzien van ong. 120 ml van een onverzadigde polyesterhars, type Synolite™ 5 0529-N-2, afkomstig van de firma DSM-BASF Structural

Resins. Deze hars werd door middel van een roller met de hand ingebracht in de vezelmat (B).

De mal werd vervolgens volledig gesloten tot een malopening = 0 mm (totale hoogte van de malholte gelijk 10 aan 2,4 mm). Hierbij werd de vezelmat (B) nagenoeg volledig samengedrukt tot een (in de uitgeharde plaat) gemeten hoogte van gemiddeld minder dan 0,2 mm. Het overeenkomstig glasvezelvolumegehalte bedroeg 45 vol-%. De mal werd hierna nog gedurende 15 min. op 60°C 15 gehouden. Vervolgens werd de uitgeharde plaat uit de mal verwijderd en verder nagehard gedurende 24 uur bij 60°C en 24 uur bij 80°C. Uit visuele controle bleek dat de hars zich volledig over de plaat had verdeeld op homogene wijze. Van de aldus verkregen plaat werden 20 proefstaven vervaardigd voor het meten van buigsterkte en buigstijfheid (volgens ISO 178) en van de Interlaminar Shear Strength (ILSS, volgens ASTM D2344).

Vergelijkend Experiment A

25 In een stalen plaatvormige mal (afmetingen 300 x 300 x 2,4 mm) werden 14 lagen versterkingsmat op basis van glasvezel, afkomstig van de firma Verseidag, type Chemtex™ W2420, oppervlaktegewicht van 200 g/m2; aangebracht.

30 De mal werd vervolgens volledig gesloten tot een malopening = 0 mm (totale hoogte van de malholte gelijk aan 2,4 mm).

Vervolgens werd bij een matrijstemperatuur van 60°C een onverzadigde polyesterhars, type Synolite™ 0529-N-2, 35 afkomstig van de firma DSM-BASF Structural Resins in de malholte geïnjecteerd via een aanspuitopening (lijninjectie aan 1 zijde van de mal, vloeiweg 300 mm).

- 16 -

Aan de tegenoverliggende zijde van de mal is een luchtventilatie-opening voorzien. Voor het injecteren werd gebruik gemaakt van een Hypaject™ injectiemachine, afkomstig van de firma Plastech. Tijdens de injectie 5 werd een constante injectiedruk van 4 bar gebruikt. De voor de injectie benodigde tijd werd gemeten met behulp van een stopwatch. De benodigde hoeveelheid hars bedroeg ong. 120 ml. Het overeenkomstig glasvezelvolumegehalte bedroeg 45 vol-%.

10 De resultaten van de injectieproef staan vermeld in Tabel 1.

De mal werd nadat de injectie was voltooid nog gedurende 15 min. op 60°C gehouden. Vervolgens werd de uitgeharde plaat uit de mal verwijderd en verder 15 nagehard gedurende 24 uur bij 60°C en 24 uur bij 80°C. Van de aldus verkregen plaat werden proefstaven vervaardigd voor het meten van buigsterkte en buigstijfheid (volgens ISO 178) en van de Interlaminar Shear Strength (ILSS, volgens ASTM D2344).

20

Tabel 1 : Resultaten harsinjectie proeven

Voorbeeld I II A

Aantal lagen glasmat (A) 14 14 14 25 Aantal lagen mat (B) 110

Malopening (mm) 1,5 1,5 0

Injectiedruk (MPa) 0,1 0,2 0,4

Injectietijd (sec) 40 19 60 1 o π 7 - ; o - 17 -

Tabel 2: Mechanische eigenschappen

Voorbeeld I II III A

5 Buigsterkte(MPa) 354 300 367 437

Buigraodulus (GPa) 19,3 20,3 20,4 20,2 ILSS (MPa) 29,6 28,8 31,6 31,4

Uit de verkregen resultaten blijkt dat de injectietijd 10 aanzienlijk korter is bij toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding. Bovendien is de benodigde injectiedruk beduidend lager. Dit heeft grote voordelen, vooral bij het vervaardigen van eindartikelen met grote afmetingen van bijvoorbeeld 15 enkele m.

Verder blijken eindartikelen gemaakt volgens de werkwijze volgens de uitvinding vergelijkbare mechanische eigenschappen te bezitten dan deze gemaakt volgens de stand der techniek werkwijze.

1 Π n 7 i o

Claims

1. Werkwijze voor de vervaardiging van voorwerpen uit vezelversterkte kunststof, door in de malholte van een mal met een onderste en een bovenste maldeel, welke zich in een eerste geopende stand bevindt, velvormig vezelig versterkingsmateriaal aan te 10 brengen, en, eventueel reeds van vloeibare kunststof voorziene, opsluitmiddelen voor de vloeibare kunststof, welke opsluitmiddelen bij samendrukking ervan in staat zijn een erin opgesloten vloeibare kunststof uit te drijven, 15 vervolgens in een - eventuele - tweede stap de opsluitmiddelen te voorzien van de vloeibare kunststof, en daarna, in een derde stap, het bovenste maldeel naar een tweede, gesloten eindstand te brengen, waarin de opsluitmiddelen 20 nagenoeg, volledig zijn samengedrukt en waarin de vloeibare kunststof nagenoeg volledig is opgenomen door het vezelig versterkingsmateriaal, en de vloeibare kunststof uit te harden.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, 25 dat de opsluitmiddelen in de tweede stap worden voorzien van vloeibare kunststof door het bovenste maldeel naar een derde, gedeeltelijk gesloten stand te brengen, welke stand tussenliggend is tussen de eerste geopende en de tweede gesloten 30 eindstand en wel dusdanig dat de opsluitmiddelen nagenoeg niet worden samengedrukt, en vervolgens de vloeibare kunststof in de malholte te injecteren en wel dusdanig dat zij grotendeels of nagenoeg volledig wordt opgenomen door de 35 opsluitmiddelen. - 19 -

3. Werkwijze volgens één der conclusies 1-2, met het kenmerk, dat de opsluitmiddelen bestaan uit velvormig vezelig materiaal met een substantieel hogere doorlaatbaarheid en samendrukbaarheid dan 5 het velvormig vezelig versterkingsmateriaal.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de verhouding van de doorlaatbaarheid van het vezelig materiaal en het vezelig versterkingsmateriaal groter is dan 2.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de verhouding van de doorlaatbaarheid van het vezelig materiaal en het vezelig versterkingsmateriaal groter is dan 10.

6. Werkwijze volgens één der conclusies 1-5, met het 15 kenmerk, dat de opsluitmiddelen in de eerste stap op geselecteerde plaatsen in de malholte worden aangebracht.

7. Werkwijze volgens één der conclusies 3-6, met het kenmerk, dat in de eerste stap de opsluitmiddelen 20 en het velvormig vezelig versterkingsmateriaal dusdanig op elkaar worden gestapeld in de geopende malholte dat de opsluitmiddelen zich in het midden van de stapel bevinden.

8. Werkwijze volgens één der conclusies 3-7, met het 25 kenmerk, dat in de eerste stap de opsluitmiddelen en het velvormig vezelig versterkingsmateriaal dusdanig op elkaar worden gestapeld in de geopende malholte dat de stapel symmetrisch is ten opzichte van het middenvlak.

9. Werkwijze volgens één der conclusies 1-8, met het kenmerk, dat het bovenste maldeel een flexibele folie omvat, die tesamen met het onderste maldeel een min of meer luchtdicht afsluitbare malholte vormt, waarbij het bovenste maldeel in de eerste, 35 tweede of derde stand gebracht wordt door middel van het aanbrengen van een vacuum in de malholte, overeenkomstig de gewenste stand. SAMENWERKINGSVERDRAG (PCT) RAPPORT BETREFFENDE NIEUWHEIDSONDERZOEK VAN INTERNATIONAAL TYPE lOENTIFIKATIE VAN DE NATIONALE AANVRAGE Kenmeot van oe aanvrager ol van ae gemacnugce 1 9096NL j Neoeflanase aanvrage nr. inaienngsaaaim 1007152 29 september 1997 In ge roe oe n voo rran gsca arm j Aanvrager (Naam) ! DSM RESINS B.V. j i Daarm van nei verzoen voer een onoercoex van iniemaaonaai type I Door ae insanae voor iniemaaonaai OnoerzoeK (ISA) aan net I verzoeK voor een onoerzoeK van intemaoonaa! type Se ge κβ na nr. i SN 29950 NL " j I. CLASSIFICATIE VAN HET ONDERWERP (bij toepassing van verscnilienoe classificaties, alle etassifieaoesymboien opgeven) Volgens oe insmaoonaie cassilicaoe (IPC) Int.Cl.6: B 29 C 70/54, B 29 C 70/46 II. ONDERZOCHTE GEBIEDEN VAN DE TECHNIEK QnqerzocMte minimum documentatie_ i Classificatiesysteem I_Classificatiesvmpcien_ j i Int.Cl.6: B 29 C ] f ♦ i » _!__! Onaerzoente anoere aocumenaoe can ae minimum ac armen ca oe voor zover aergeiiike aocumensn m ae oneerzacnte geaeaen z^n j oogenomen ! m.: GEEN ONDERZOEK MOGELIJK VOOR BEPAALDE CONCLUSIES {oomerxinger. op aanvullingsolad) j ! IV.'_; GE3REK AAN EENHEID VAN UITVINDING (comefKinaen oo aanvullincsciaCl om PCT/ISA.'23 1(ai CS 1SS·*