NL8801354A - Ongeschuimde folie van een thermoplastische hars, die bij verweking als kleefstof kan dienen, werkwijze voor het vervaardigen van een laminaat, alsmede onder toepassing van deze werkwijze vervaardigde voortbrengselen. - Google Patents

Description

* S 6730-1 Ned.

P & C »

Korte aanduiding: Ongeschuimde folie van een thermoplastische hars, die bij verweking als kleefstof kan dienen, werkwijze voor het vervaardigen van een laminaat, alsmede onder toepassing van deze werkwijze vervaardigde voortbrengselen.

5

Door aanvraagster wordt als uitvinder genoemd:

Ir. Adriaan Beukers

De uitvinding heeft betrekking op een ongeschuimde folie van een 10 thermoplastische hars, die bij verweking als kleefstof kan dienen en die toegepast kan worden bij de vervaardiging van laminaten.

Dergelijke folies zijn voor lijmdoeleinden bekend, zij behoren tot de zogenaamde "hot melt" lijmen. Dit soort lijnverbindingen is op zeer vele gebieden van de techniek van belang, scans als direkte verbinding, 15 scans als verdere bescherming voor een schroef- of boutverbinding of voor het vullend of structureel afdichten van een geklonken of gepuntlaste plaatverbinding.

Op verschillende gebieden, bijv. bij de bouw van vrachtwagens en in de scheepe- en vliegtuigbouw, worden plaatswerkconstructies, samenstel- 20 lingen van platen, schalen, ribben, spanten en verstijvers, moeizaam en arbeidsintensief door klinken of puntlassen tot stand gebracht. Deze discrete verstijvingen en versterkingen kunnen uitgesmeerd worden gedacht in de vorm van sandwich plaatconstructies, twee relatief dunne platen van met vezelversterkte kunstof of metaal met daartussen een 25 lichte kernmateriaal van schuim- of honingraatmateriaal. Daarom heeft men ook getracht de plaatwerkconstructies (foor dit soort laminaten te vervangen. Dit wordt vaak in de vliegtuigindustrie toegepast. Voor montagedoeleinden zijn daarbij massieve randen benodigd. Bij deze platen, die met behulp van een autoclaaf of hete pers vervaardigd zijn, 30 geschiedt dit in het algemeen door aparte dikke laminaten in de lami-neerfase aan te brengen. Er is ook wel zo gewerkt, dat men met de hand stukken geïmpregneerd weefsel cp een tafel legde, deze uitknipte, dan de honingraat erop aanbracht alsmede een deklaag en de randen vulde. Dit is uiteraard uiterst arbeidsintensief en moet nog gevolgd worden door een 35 moeilijker behandelingscyclus bij verhoogde temperatuur en druk. Een nieuwere en betere ontwikkeling is, dat men de honingraat bekleedt met lijm en daarna het geheel samenstelt. Het is echter moeilijk een homogene coating van lijm te verkrijgen. Voor zover daarbij een oplosmiddel gebruikt wordt, moet de coating nog gedroogd worden.

40 .8801354 ί * 2

Een ander probleem is nog het aanbrengen van lokale versterkingen in een honingraat. Dit moest tot dusver geschieden door de honingraat plaatselijk te vullen met een massa van geschikte samenstelling.

Gevonden werd nu, dat het mogelijk is een lijmfolie tijdens het verwarmen niet alleen een kleefwerking, maar ook een schuimwerking te laten uitoefenen. Hierdoor ontstaat een laag schuim, die de beide op elkaar te bevestigen lagen stevig verankert.

De uitvinding heeft derhalve betrekking op een ongeschuimde folie van een thermoplastische hars, die bij verweking als kleefstof kan dienen, die tot kenmerk heeft, dat hierin een fysisch opblaasmiddel is opgenomen.

De als kleefstof dienende thermoplastische hars bezit op zichzelf bij voorkeur een Tg-waarde van ten minste 50°C en nog meer bij voorkeur van ten minste 100°C. In principe kan iedere thermoplastische hars bij verweking als kleefstof fungeren, maar volgens de uitvinding zal men bij voorkeur een hars kiezen, die zijn kleefwerking uitvoert in een tempera-tuurstraject, waarbij ook een voldoende opschuiming optreedt. Verschei-dene thermoplastische harsen zijn als kleefstof volgens de uitvinding geschikt. In het bijzonder verdienen echter als thermoplastische kleefstoffen de voorkeur dé polyetherimiden, welke polymeren voor zover aanvraagster bekend, nooit eerder voor toepassing als kleefmiddel zijn aanbevolen.

Als verdere geschikte polymere kleefmiddel zijn nog te noemen harsen van het acrylaattype, polycarbonaten en polyfenyleenethers.

Als fysisch opblaasmiddel past men in het algemeen een t.o.v. de kleefstof en de met elkaar te verbinden delen chemisch inert, laagkokend materiaal toe. Voorbeelden van geschikte materialen zijn dichloormethaan en laagkokende, vloeibare koolwaterstoffen. De als Freon's békende 30 fluorchloorkoolwaterstoffen zijn op zichzelf natuurlijk ook bruikbaar, maar worden om verdere aantasting van de ozonlaag te voorkomen bij voorkeur niet toegepast.

De gewichtsverhouding tussen kleefstof en opblaasmiddel hangt uiteraard af van de aard van de beide componenten en een optimale verhouding kan voor iedere combinatie gemakkelijk met eenvoudige proeven bepaald worden. In het geval van de combinatie polyetherimide met di-chloormethaan bedraagt de hoeveelheid opblaasmiddel in het algemeen 5 tot 25% en bij voorkeur 10 tot 20 gew.%, betrokken op het polymeer.

Het opnemen van het opblaasmiddel in de folie kan in eenvoudig geschieden door de folie bloot te stellen aan de dampen van het vluch- .8801354 \ r 3 tige cpblaasmiddel. Zo kan men de folie eenvoudig door een ruimte voeren, waarin de atmosfeer verzadigd is met damp van het cpblaasmiddel.

Snelheid en mate van verzadiging zijn dan een functie van de tempera- 5 tuur, de druk en de tijd. Als men de folie weer uit de met de damp verzadigde kamer verwijderd, verdampt uiteraard weer een deel van het opblaasmiddel uit de buitenste regionen van de folie, maar bij metingen is vastgesteld, dat in het inwendige van de folie het gehalte aan cpblaasmiddel langdurig (weken of maanden) praktisch constant blijft, 10 zodat de folie desgewenst ook gedurende een voldoende tijd kan worden opgeslagen. De behandeling van de folie met cpblaasmiddel leent zich ook uitstekend voor continue uitvoering.

De uitvinding verschaft ook een werkwijze voor het vervaardigen van een laminaat, waarbij men ten minste 2 lagen materiaal met elkaar ver- 15 bindt met behulp van een kleefmiddel, welke werkwijze tot kenmerk heeft, dat men tussen 2 aaneen te hechten lagen een boven beschreven, cpblaasmiddel bevattende folie aanbrengt en deze vervolgens door verhitting een cpgeschuimd kleefiniddel laat vormen. Ook de zo vervaardigde voortbrengselen vallen onder de uitvinding.

20

Enkele uitvoeringsvormen worden hieronder nader besproken.

In het bovengenoemde geval van 2 platen met daartussen een honing-raatxonstructie is het normaliter bijzonder moeilijk cm een gelijkmatige lijmlaag cp de dunne zijden van de cellen van de honingraat aan te brengen. Verder ontstaat slechts een zeer plaatselijke lijnverbinding.

25 Door toepassing van de uitvinding kan men eenvoudig een van cpblaasmiddel voorziene kleefstoffolie, bij voorkeur polyetherimide, tussen plaat en honingraat aanbrengen en het geheel vervolgens verwarmen, waarbij de thermoplastische hars tegelijkertijd als kleefstof gaat fungeren en opschuimt. Hierdoor treedt een verankering in de honingraat op en wordt 30 cp veel eenvoudiger wijze een betere en betrouwbaarder hechting verkregen. Uiteraard kan men de honingraat naar keuze achtereenvolgens of in één bewerking aan beide zijden lamineren.

Verdere voordelen van de nieuwe lijmmethode zijn, dat een grotere slagvastheid en een grotere druksterkte worden verkregen, want doordat 35 schuim in de honingraat trekt, neemt de vrije kniklengte van de honingraat cif. Deze kniklengte hangt af van het kwadraat van de lengte, zodat een verkorting een kwadratisch effect heeft. Verder worden met de combinatie van honingraat en schuim ook betere thermische en akoestische isolatie verkregen.

40 Een bijzondere toepassing van het bovenstaande is bescherming tegen <8801354 4? 4 ballistische projectielen met behulp van een deklaag van keramisch materiaal. Volgens de onderhavige uitvinding kan men hiertoe de honingraat vullen met een mengsel van keramische bolletjes en schuimende 5 thermoplastische kunststof. De bolletjes en het drijfmiddel worden samen bij het opschuimen van het kleefmiddel in de honingraat opgencmen, zodat een homogene vulling met een gewenst gehalte aan bolletjes in de hele honingraat kan ontstaan.

Wanneer men een verbinding van een honingraatconstructie met een 10 ander deel wenst, moet er een volledige randafwerking komen. Volgens de stand der techniek worden gevulde randen verkregen met zogenaamde prepregs (massief laminaat) of met een bij voorkeur gevulde hars. Volgens de uitvinding heeft men nu verschillende ncgelijkheden cm gevulde randen te verkrijgen. Men kan gewoon randen persen, wat op zichzelf 15 bekend is als "core crushing". Hiermee krijgt men een soort afwerking, die echter nog niet sterk is, want de honingraat is dan beschadigd.

Beter echter kan men een laminaat met honingraat vervaardigen, hierin een zaagsnede aanbrengen en daarin een opblaasmiddel bevattende folie volgens de uitvinding leggen en het geheel verhitten en zo vullen.

20

Bovendien kan men de zo verkregen randen ook nog persen, wat een structurele rand geeft, die ook duurzaam is.

Een ander probleem is, wanneer men in het midden van een laminaat met honingraat een versteviging wil hébben. Deze behoefte bestaat scans bij ccnponentprodukt ie. Tot dusver moest men hiertoe een harsvulling 25 aanbrengen, d.w.z. een soort inkapselen ("potting"). Dit is moeizaam en moeilijk want de honingraat moet dan plaatselijk volledig gevuld worden. Op deze wijze kan men dan een metalen deel verankeren of bevestigen en een grote sterkte verkrijgen.

Volgens de uitvinding kan men nu lokaal een folie volgens de uit- 30 vinding erop leggen en deze onder lichte druk verhitten. Het kleefstof-schuim, al dan niet met vulmiddel, drijft nu zichzelf erin, waardoor een structurele vulling verkregen wordt. Eventueel kan men ter plaatse ook nog persen.

In geval van minder zwaarbelaste constructies behoeft men voor het 35 . .

laminaat geen honingraat te gébruiken, maar kan een volledig schuim als tussenlaag kiezen. In dit geval legt men bijv. 2 huidvelletjes met daartussen een volgens de uitvinding geprepareerde folie in de mal. Het geheel wordt verhit, waarbij een lijmverbinding en tegelijkertijd op-schuiraing ontstaat, zodat men een volledig laminaat verkrijgt.

40 Opgemerkt wordt nog, dat het opblaasmiddel ook tijdelijk de verwe- ,8801354 5 i kingstenperatuur van de thermoplastische kleefstof verlaagt. Ook dit kan door eenvoudige voorproeven bepaald worden. Niet alleen vlakke platen, maar ook enkel of dubbel gekromde platen kunnen volgens de uitvinding 5 met de onderhavige folies gelamineerd worden. Hiertoe worden gekromde platen toegepast, die met continue vezels versterkt zijn. Bij de verhitting, die bij de werkwijze volgens de uitvinding nodig is, blijft dan de kromming behouden.

10 15 20 25 30 35 40 , 880135 4

Claims (8)

1. Ongeschuimde folie van thermoplastische hars, die bij verweking als kleefstof kan dienen, met het kenmerk, dat hierin een fysisch op-blaasmiddel is opgenomen.

2. Folie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de thermoplastische hars een Tg-waarde van ten minste 50°C is.

3. Folie volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de thermoplastische hars een polyetherimide is. 10

4. Folie volgens conclusies 1-3, met het kenmerk, dat het cpblaas-middel dichloormethaan is.

5. Folie volgens conclusies 1-3, met het kenmerk, dat het opblaas-middel een laagkokende koolwaterstof is.

6. Werkwijze voor het vervaardigen van een laminaat, waarbij men 15 ten minste 2 lagen materiaal met elkaar verbindt met behulp van een kleefmiddel, met het kenmerk, dat men tussen twee aaneen te hechten lagen een ongeschuimde folie volgens conclusies 1-5 aanbrengt en deze vervolgens door verhitting een opgeschuimd kleefmiddel laat vormen.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat men een 20 laminaat vervaardigt van 2 platen met daartussen een honmgraatconstruc- tie.

8. Voorwerpen vervaardigd onder toepassing van de werkwijze volgens conclusie 6 of 7. 25 30 35 40 .8801354