NL9000213A - Werkwijze voor het vormen van een voorwerp uit versterkte kunststof en balk uit versterkte kunststof. - Google Patents

Description

Werkwijze voor het vormen van een voorwerp uit versterktekunststof en balk uit versterkte kunststof.

Door aanvraagster wordt als uitvinder genoemd: J.H. Beune te5061 RB Oisterwijk.

De uitvinding heeft in de eerste plaats betrekking op eenwerkwijze voor het vormen van een voorwerp uit versterktekunststof.

Een dergelijke werkwijze is algemeen bekend en wordtveelvuldig toegepast voor het vormen van kunststofvoorwerpen die aan specifieke sterkte-eisen moeten voldoen.In een dergelijk werkwijze wordt bijvoorbeeld eenvezelachtig versterkingsmateriaal zoals polyester of glaswolgeïmpregneerd met een geschikte uithardbare kunsthars waarnaaan het aldus gevormde samenstel een geschikte vorm wordtgegeven en het samenstel wordt uitgehard.

Algemeen vindt de vormgeving van het materiaal voorafgaandaan de uitharding plaats.

Gevonden is nu dat voorwerpen uit versterkte kunststofkunnen worden vervaardigd door volgens de uitvinding een metvezels versterkt materiaal uit thermoplastische kunststof ineen geschikte vorm te brengen, tenminste delen van debeschikbare oppervlakken van dat materiaal met elkaar ininnige aanraking te brengen en het aldus samengevoegdemateriaal aan een verwarming te onderwerpen todat hechtingvan de met elkaar in aanraking verkerende oppervlakken vanhet materiaal is verkregen, gevolgd door afkoeling totbeneden het verwekingspunt van de thermoplastische kunststofonder handhaving van de innige aanraking.

Tot de klasse van met vezels versterkt materiaal uitkunststof behoort bijvoorbeeld een op zich geheel afgewerktmateriaal uit kunststof dat als zodanig vrijkomt als afvaluit een produktie van dergelijk materiaal danwel alsreststof die voor vernietiging in aanmerking komt.

Door dergelijk op zich geheel afgewerkt materiaal in eengeschikte vorm samen te voegen en de met elkaar in aanrakingkomende oppervlakken ervan aan elkaar te hechten met behulpvan verwarming wordt voor dit anderszins als zodanig weinigbruikbare materiaal een zeer bruikbare toepassing verschaft.De toegepaste verwarming voor het aan elkaar laten hechtenvan de oppervlakken van het met vezels versterkte materiaalkan van normale aard zijn zoals convectie-verwarming enstralingsverwarming.

Verwarming met behulp van infra-rood stralers verdient inhet laatstgenoemde geval de voorkeur.

Bij het vervaardigen van met vezels versterkt materiaal uitkunststof zal in veel gevallen de vezelmassa, zoals eenvezelmat, met een hoeveelheid kunststof worden bekleed diejuist voldoende is om alle vezels te bedekken.

Bij het vormen van een voorwerp uit versterkte kunststofvolgens de onderhavige uitvinding, waarbij gebruik gemaaktwordt van een op zich geheel afgewerkt met vezel versterktkunststofmateriaal, kan het van voordeel zijn om nog eenextra hoeveelheid kunststof toe te voegen; daartoe wordtvolgens de uitvinding voorafgaand aan het in innigeaanraking brengen van oppervlakken een hoeveelheid nietuitgeharde bekledingsmassa toegevoerd, welke tenminste eenhoeveelheid kunststof bevat die al dan niet dezelfdekunststof is als de kunststof van het met vezels versterktemateriaal uit kunststof.

Een dergelijke niet uitgeharde bekledingsmassa kanbijvoorbeeld een dispersie van een geschikte polairekunststof in weekmaker zijn zoals een dispersie die is bereid door poedervormig polyvinylchloride te dispergeren ineen weekmaker zoals dioctylftalaat of di-isodecylftalaatonder eventuele toevoeging van geringe hoeveelhedenverdunningsmiddel zoals terpentina.

De toevoeging van een dergelijke hoeveelheid niet uitgehardebekledingsmassa is niet storend en ook deze materiaal-hoeveelheid zal door toepassing van verwarming ineen geharde massa worden omgezet.

In het bijzonder kan met behulp van de werkwijze volgens deuitvinding een sterk en met name kruipbestendig produktworden verkregen indien aan de te verwerken, met vezelsversterkte kunststof, een extra hoeveelheidversterkingsmateriaal wordt toegevoegd zoals bijv. vezels,weefsels of matten uit polyester, staaldraad en dergelijke.Dergelijk extra versterkingsmateriaal brengt, al dan niet incombinatie met een hoeveelheid extra bekledingsmassa, metname een versteviging en kruipweerstand met zich mee van dekunststof die zich na vorming van het voorwerp bevindt in ofnabij de oppervlakken die met elkaar in innige aanrakingzijn gebracht en aan elkaar zijn gehecht.

In verband met de vinding zoals hiervoor beschreven wordtoverigens opgemerkt dat het op zich bekend is om voorwerpente maken.uitgaande van met vezels versterkte kunststof.

In deze bekende werkwijze wordt een met vezels versterktkunststof produkt versnipperd gevolgd door een grondigereiniging van de gevormde snippers.

Daarna worden de snippers samengeperst in een vorm en in devorm verwarmd tot samensmelting van de snippers isverkregen; daarna wordt afgekoeld.

In een dergelijk voorwerp heeft het versterkingsmateriaalzijn versterkingsfunktie, als gevolg van deversnipperingsbewerking, verloren.

De onderhavige aanvrage betreft echter een werkwijze waarineen met vezels versterkt materiaal tot een voorwerp wordtgevormd op zodanige wijze dat in het gevormde voorwerp het versterkingsmateriaal zijn versterkingsfunktie en samenhangheeft behouden.

In de onderhavige werkwijze kan eveneens de reiniging alsregel achterwege blijven.

Met voordeel is de thermoplastische kunststof van het metvezels versterkte materiaal een polaire kunststof terwijl detoegepaste verwarming microgolfverwarming is.

Bekende voorbeelden van een thermoplastische kunststof metpolair karakter zijn polyvinylchloride, polystyreen,polyacrylonitril, polyacrylzure ester, polymethacrylzureester, polyvinyl-acetaat, polyvinyl ether,polytrifluorchloorethyleen en mengsels van deze polymeren,alsmede copolymeren bereid uitgaande van monomeren vanbovengenoemde kunststoffen.

Onder microgolfverwarming wordt een verwarming verstaan diegebaseerd is op de interaktie van microgolven en materie.

Een invallende golf zal ten dele worden doorgelaten en tendele door het materiaal worden gereflekteerd. De in eenmateriaal binnendringende golf kan verwarming ten gevolgehebben indien het materiaal voor de microgolven van degebruikte golflengte voldoende doordringbaar is. Metalenkunnen derhalve op deze wijze niet worden verwarmd. Doordatde golf het materiaal binnendringt vindt demicrogolfverwarming van binnen naar buiten plaats dit integenstelling tot de conventionele verwarming. De voor demicrogolfverwarming gebruikte golflengten bedragen totenkele millimeters.

Een bekend voorbeeld van een microgolfverwarming wordt doorde zogenaamde magnetron gevormd, die zoals nog nader zalworden aangegeven, zeer bruikbaar is voor de werkwijzevolgens de onderhavige uitvinding.

Het oppervlak van een met behulp van de werkwijze volgens deuitvinding verkregen voorwerp kan met voordeel volgend op deverwarming worden voorzien van een het voorwerp omhullendekunststofbekleding onder toepassing van gebruikelijke technieken. Een dergelijke aanvullende kunststofbekledingwordt bij voorkeur aangebracht in die gevallen waarin hetoppervlak van het voorwerp een bepaalde gewenste struktuurdanwel kleur dient te bezitten.

Voor het aanbrengen van een dergelijke omhullende bekledingzijn de vakman velerlei mogelijkheden bekend; met veelvoordeel zal een dergelijke bekleding worden aangebrachtdoor extrusie waarbij de toegepaste kunststof wordt gekozenin overeenstemming met het karakter van de basiskunststof,zoals polair en apolair. Met veel voordeel wordt in dewerkwijze volgens de uitvinding een voorwerp gevormd dooruit te gaan van materiaal uit thermoplastische kunststof datde vorm heeft van met polyester weefsel verstevigdpolyvinylchloride.

Dergelijk met polyesterweefsel verstevigd polyvinylchloridewordt bijvoorbeeld vervaardigd voor het vormen vanvrachtautodekkleden, tentgrondzeilen, wateropslagtankwand-bekleding etc.

Een dergelijk materiaal wordt vervaardigd door uit te gaanvan een baan polyester weefsel die door mes bekleden aantwee zijden wordt voorzien van een laag polyvinylchlorideplastisol waarna in een verwarmingsstap de polyvinylchloridedeeltjes.uit de plastisol bekledingsmassa aan elkaarsinteren onder het vormen van een volledig geslotenbekleding. Het plastisol is zoals eerder aangegeven eendispersie van polyvinylchloride poeder in weekmaker, al danniet voorzien van een extra hoeveelheid verdunningsmiddelzoals terpentina. Na vorming van een aldus met PVC bekledebaan wordt veelal langs de randen daarvan een gedeelteweggesneden omdat deze in bepaalde gevallen een zekere matevan ongelijkmatigheid bezitten.

In de werkwijze volgens de uitvinding is het mogelijk omdergelijke aan de rand van een baan afgenomen materialenverder te verwerken onder handhaving van de eigenschappenvan het hoogwaardige versterkingsmateriaal dat bijvoorbeeld een polyester weefsel kan zijn.

In het volgens de werkwijze der uitvinding vervaardigdevoorwerp gaan derhalve zeer goede mechanische eigenschappengepaard met kosten die relatief laag kunnen zijn wanneer hettoegepaste uitgangsmateriaal afvalmateriaal is.

Uiteraard is de vinding niet tot het toepassen vanafvalmateriaal beperkt; indien een zeer gelijkmatigeverdeling van versterkingsmateriaal in een kunststofvoorwerp moet worden verkregen kan een met vezels versterktbaanvormig materiaal op gebruikelijke wijze wordenvervaardigd waarna dit materiaal met behulp van de werkwijzeder uitvinding wordt omgezet in een met vezels versterktvoorwerp. Het aldus vervaardigde voorwerp vertoont zoals elkvoorwerp dat volgens de werkwijze verkregen is, eenuitermate gelijkmatige verdeling van het versterkingsmateriaal door de hele massa van het voorwerp.

In het bijzonder worden in de werkwijze volgens deuitvinding strookvormige stukken materiaal samengevoegd,wordt het samengevoegde materiaal door een houder metpolyvinylchloride pasta gevoerd voor het opnemen daarvan,wordt de overmaat pasta verwijderd onder aandrukken van destrookvormige stukken tegen elkaar tot in innige aanrakingvan tenminste delen van de oppervlakken daarvan en wordt indeze aangedrukte toestand het materiaal onderworpen aanverwarming zoals magnetronverwarming totdat onderlingehechting van de tegen elkaar aangedrukte oppervlakken isverkregen en de toegevoegde polyvinylchloride pastatenminste gedeeltelijk is uitgehard.

Zoals hiervoor beschreven wordt met name de werkwijzevolgens de uitvinding toegepast op strookvormige stukkenmateriaal van polyvinylchloride dat is verstevigd metpolyester weefsel.

Aansluitend wordt op zeer voordelige wijze het aldusgevormde voorwerp uit polyvinylchloride dat is gewapend metpolyesterweefsel uitwendig bekleed met polyvinylchloride, bijvoorbeeld door extrusie.

De uitvinding zoals hiervoor beschreven is niet beperkt tothet toepassen van strookvormige stukken materiaal. Ook kanbijvoorbeeld een baanvormig materiaal zodanig wordengevouwen dat oppervlaksgedeelten daarvan tegen elkaar gaanaanliggen waardoor versmelting tot stand kan worden gebracht.Ook kunnen velvormige stukken materiaal op elkaar wordengelegd en onder aandrukking met elkaar worden verkleefd.

Ook kunnen velvormige stukken materiaal elkaar gedeeltelijkoverlappen waarbij de overlappende gedeelten door verwarming,bijvoorbeeld microgolfverwarming, zoals magnetronverwarmingmet elkaar worden verbonden.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een balk uitversterkte kunststof die wordt gekenmerkt doordat deze isverkregen door toepassing van de werkwijze volgens deuitvinding zoals deze hiervoor is beschreven.

De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van detekening waarin: - figuur 1 schematisch een beeld geeft van het uitvoeren vande werkwijze volgens de uitvinding, - figuur 2 een aantal aantrekkelijke uitvoeringsvormen toontvan de doorsnede-vorm van het voor hechting samengevoegdemateriaal, - figuur 3 schematisch een andere uitvoeringsvorm toont vande werkwijze volgens de uitvinding, - figuur 4 nog een andere mogelijkheid toont van samenvoegenvan materiaal en, - figuur 5 eveneens een samenvoegingswijze toont vanuitgangsmateriaal in de werkwijze volgens de uitvinding.

In figuur 1 is met verwijzingscijfer 1 een verzamelingmateriaalstroken aangeduid die in dit geval bijvoorbeeldbestaan uit stroken PVC dat met polyester weefsel isversterkt. De stroken PVC material zijn afvalstroken welkeafkomstig zijn van de produktie van baanvormig PVC materiaaldat is versterkt met polyester weefsel.

Het samenvoegingskarakter van de bundel 1 is schematisch bijla op vergrote schaal weergegeven.

De losse bundel 1 wordt met behulp van geleidingsmiddel 4,zoals een staaf of wals, door een trogvormige houder 2geleid die gevuld is met een geschikte PVC pasta 3. De PVCpasta dringt in de holten tussen de verschillende strokenzodat in hoofdzaak elke strook nog omgeven is door eengeringe extra hoeveelheid niet uitgehard PVC. Destrokenbundel wordt vervolgens door een opening geleid dieis vrijgelaten in een kalibreringsonderdeel 5. In bedoeldonderdeel 5 wordt de bundel 1 samengedrukt tot de bundel 11waarbij een innige aanraking is bereikt tussen alle strokenvan de bundel 1. Bovendien is de in de trogvormige houder 2opgenomen PVC pasta hoeveelheid sterk verminderd doordat deovermaat door de samendrukkingsbewerking is verwijderd. Metbehulp van kalibreerelement 6 wordt gewaarborgd dat desamendrukking van de stroken wordt gehandhaafd; in desamengedrukte toestand wordt met behulp van eenmagnetronelement 7 een microgolfverwarming uitgevoerd dieeen zodanige intensiteit en tijdsduur dient te bezitten dateen volledige hechting van de stroken aan elkaar optreedt envan de extra toegevoegde PVC hoeveelheid tenminste eengedeelte.door sinteren is uitgehard. Direkt aansluitend opde magnetronverwarming vindt bij 10 afkoeling plaats tot eentemperatuur die beneden het verwekingspunt van de kunststofligt. Doelmatig wordt voor het afkoelen een water ofkoelluchtstroom toegepast. De wijze van afkoelen is nietbeperkt tot het toevoeren van koelmedium m.b.v. één of meermondstukken; het gevormde materiaal kan ook door een houdermet circulerend koelmedium worden geleid.

Volgend op de samenvoeging, magnetronverwarming en afkoelingkan bij 8 nog met behulp van een dwarsextrusiekop eenuitwendige bekleding 9 op het door magnetronverwarmingverstevigde voorwerp worden aangebracht, gevolgd door koelen(niet aangegeven).

De in figuur 1 beschreven werkwijze is in het bijzondergeschikt voor het vormen van langwerpige voorwerpen uitversterkte thermoplastische kunststof. Deze voorwerpenkunnen na de vorming door zagen verdeeld worden in palen,balken en dergelijke van geschikte lengte.

In figuur 2 zijn met 21, 22 en 23 mogelijke vormen aangeduidvan de kalibreerinrichtingen 5 en 6 uit figuur 1; uiteraardis het aantal mogelijke vormen niet tot dit drietal beperkten zal afhankelijk van de eindtoepassing van het produkt eengeschikte vorm kunnen worden gekozen.

In figuur 3 is een situatie geschetst waarbij plaatvormigedelen uit kunststof versterkt met vezels op elkaar zijngelegd ter vorming van een stapeling 31 .... 38. Met 39 isaangeduid dat een aandrukkracht werkt op de aldus gevormdestapeling; microgolf-verhitting wordt toegepast terwijl destapeling onder invloed van de toegepaste drukkracht wordtgehouden. Voor het aanleggen van de drukkracht kan gebruiktgemaakt worden van mechanische middelen zoals persen. Ookkan bij toepassing van een geschikte omtreksafsluiting vande plaatvormige delen gebruik gemaakt worden van tussen deplaten gezogen vacuüm zodat een zeer innige aanligging vande platen gewaarborgd is. Een dergelijke uitvoeringsvormheeft bovendien het voordeel dat de magnetronwerking kanworden uitgevoerd door de magnetronelementen boven en onderde stapeling te plaatsen.

In figuur 4 is een andere samenvoegingswijze getoont. Eenbijvoorbeeld uit PVC dat met polyester weefsel is versterktbestaande flexibele plaat wordt gevouwen als aangegeven entot een langwerpig voorwerp samengeperst en in die toestandonderworpen aan microgolfverwarming waardoor de met elkaarin aanraking verkerende oppervlakken met elkaar versmelten.In figuur 5 is aangeduid dat plaatvormige delen 51 tot 54met geringe overlap op elkaar kunnen aansluiten waarbijsamendrukking van de overlappingsplaats enmicrogolfverwarming voor de benodigde hechting zorgdragen.

In de in figuur 3, 4 en 5 schematisch geschetste situatiekan uiteraard ook voor toevoer van een extra hoeveelheidniet uitgeharde bekledingsmassa worden zorggedragen.

Het produkt dat volgens de in figuren 3-5 geschetstesituatie wordt verkregen kan indien nodig verder bewerktworden tot de gewenste eindvorm verkregen is.

Claims (11)

1. Werkwijze voor het vormen van een voorwerp uit versterktekunststof met het kenmerk dat met vezels versterkt materiaal (1) uitthermoplastische kunststof in een geschikte vorm wordtgebracht, tenminste delen van de beschikbare oppervlakkenmet elkaar in innige aanraking worden gebracht en hetaldus samengevoegde materiaal (1') aan een verwarmingwordt onderworpen totdat hechting van de met elkaar inaanraking verkerende oppervlakken is verkregen gevolgddoor afkoeling tot beneden het verwekingspunt van dethermoplastische kunststof onder handhaving van de innigeaanraking.

2. Werkwijze volgens conclusie 1met het kenmerk dat voorafgaand aan het in innige aanraking brengen vanoppervlakken een hoeveelheid niet uitgehardebekledingsmassa (3) wordt toegevoerd welke tenminste eenhoeveelheid kunststof bevat die al dan niet dezelfdekunststof is als de kunststof van het met vezelsversterkte materiaal (1) uit kunststof.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2met het kenmerk dat aan het met vezels versterkt materiaal (1) uitthermoplastische kunststof een extra hoeveelheidversterkingsmateriaal wordt toegevoegd voorafgaand aan het met elkaar in innige aanraking brengen van deoppervlakken van het met vezels versterkt materiaal.

4. Werkwijze volgens één of meer van de voorgaande conclusies1 t/m 3 met het kenmerk dat de thermoplastische kunststof in het met vezelsversterkt materiaal (1) een kunststof met polair karakteris en de verwarming microgolfverwarming (7) is.

5. Werkwijze volgens één of meer van de conclusies 1-4met het kenmerk dat volgend op de verwarmingsstap (7) een het voorwerpomhullende kunststofbekleding (9) wordt aangebracht ondertoepasssing van gebruikelijke technieken (8).

6. Werkwijze volgens conclusie 5met het kenmerk dat een gevormd voorwerp door extrusie wordt bekleed meteen geschikte kunststof met een karakter dat overeenstemtmet het karakter van de thermoplastische kunststof vanhet met vezels versterkte materiaal.

7. Werkwijze volgens één of meer van de conclusies 1-6met het kenmerk dat het materiaal (1) uit kunststof met polyester weefselverstevigd polyvinylchloride is.

8. Werkwijze volgens conclusie 7met het kenmerk dat strookvormige stukken materiaal worden samengevoegd,dat het samengevoegde materiaal (1) door een houder (2)met polyvinylchloride pasta (3) wordt gevoerd voor hetopnemen daarvan, dat de overmaat pasta wordt verwijderdonder aandrukken van de strookvormige stukken tegen elkaar tot in innige aanraking van tenminste delen van deoppervlakken daarvan en dat in deze aangedrukte toestandhet materiaal (1') wordt onderworpen aan verwarming (7)totdat onderlinge hechting van de tegen elkaaraangedrukte opervlakken is verkregen en de toegevoegdepolyvinylchloride pasta tenminste gedeeltelijk isuitgehard.

9. Werkwijze volgens conclusie 8met het kenmerk dat de verwarming magnetronverwarming is.

0. Werkwijze volgens conclusie 8 of 9met het kenmerk dat het gevormde voorwerp door extrusie uitwendig wordtbekleed met polyvinylchloride.

1. Balk uit versterkte kunststofmet het kenmerk dat deze is verkregen door toepassing van de werkwijzeuit één of meer van de conclusies 6 tot en met 10 voorhet vormen van een langwerpig voorwerp waarna dit instukken van geschikte lengte is verdeeld.