RU2575032C2 - Способ вспенивания в форме с использованием вспениваемой среды и покрывающих слоев и получаемое в результате этого формованное изделие из пластика - Google Patents
Способ вспенивания в форме с использованием вспениваемой среды и покрывающих слоев и получаемое в результате этого формованное изделие из пластика Download PDFInfo
- Publication number
- RU2575032C2 RU2575032C2 RU2013108706/05A RU2013108706A RU2575032C2 RU 2575032 C2 RU2575032 C2 RU 2575032C2 RU 2013108706/05 A RU2013108706/05 A RU 2013108706/05A RU 2013108706 A RU2013108706 A RU 2013108706A RU 2575032 C2 RU2575032 C2 RU 2575032C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fibers
- composite
- materials
- covering layers
- foam
- Prior art date
Links
- 238000005187 foaming Methods 0.000 title description 17
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 title description 9
- 239000004033 plastic Substances 0.000 title description 9
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 49
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 33
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims abstract description 9
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 claims abstract description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims abstract description 5
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims description 50
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 28
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 239000006261 foam material Substances 0.000 abstract 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 50
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 28
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 18
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 description 14
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 12
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 10
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 10
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 10
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 9
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 9
- 238000011068 load Methods 0.000 description 8
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 8
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 7
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 7
- 239000004604 Blowing Agent Substances 0.000 description 6
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 210000004027 cells Anatomy 0.000 description 6
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 6
- 239000002991 molded plastic Substances 0.000 description 6
- 230000003014 reinforcing Effects 0.000 description 6
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 5
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 5
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 5
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 5
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 4
- 125000004432 carbon atoms Chemical group C* 0.000 description 4
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 4
- ZHNUHDYFZUAESO-UHFFFAOYSA-N formamide Chemical compound NC=O ZHNUHDYFZUAESO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N iso-propanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 4
- 239000011528 polyamide (building material) Substances 0.000 description 4
- 239000003505 polymerization initiator Substances 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- GYCMBHHDWRMZGG-UHFFFAOYSA-N 2-cyanopropene-1 Chemical compound CC(=C)C#N GYCMBHHDWRMZGG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920000311 Fiber-reinforced composite Polymers 0.000 description 3
- 150000001252 acrylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 3
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 3
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 3
- 239000003733 fiber-reinforced composite Substances 0.000 description 3
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 3
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N formic acid Chemical compound OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 3
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 3
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- GJBRNHKUVLOCEB-UHFFFAOYSA-N tert-butyl benzenecarboperoxoate Chemical compound CC(C)(C)OOC(=O)C1=CC=CC=C1 GJBRNHKUVLOCEB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 3
- OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 2-(2-cyanopropan-2-yldiazenyl)-2-methylpropanenitrile Chemical compound N#CC(C)(C)N=NC(C)(C)C#N OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DGVVWUTYPXICAM-UHFFFAOYSA-N 2-mercaptoethanol Chemical compound OCCS DGVVWUTYPXICAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KUDUQBURMYMBIJ-UHFFFAOYSA-N 2-prop-2-enoyloxyethyl prop-2-enoate Chemical compound C=CC(=O)OCCOC(=O)C=C KUDUQBURMYMBIJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 240000005337 Agave sisalana Species 0.000 description 2
- 240000000218 Cannabis sativa Species 0.000 description 2
- 241000264877 Hippospongia communis Species 0.000 description 2
- ATHHXGZTWNVVOU-UHFFFAOYSA-N N-methylformamide Chemical compound CNC=O ATHHXGZTWNVVOU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 240000007182 Ochroma pyramidale Species 0.000 description 2
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene (PE) Substances 0.000 description 2
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 description 2
- 210000003660 Reticulum Anatomy 0.000 description 2
- 229920002522 Wood fibre Polymers 0.000 description 2
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 235000009120 camo Nutrition 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000005607 chanvre indien Nutrition 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 2
- 239000000789 fastener Substances 0.000 description 2
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 2
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 2
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000011487 hemp Substances 0.000 description 2
- 235000012765 hemp Nutrition 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atoms Chemical group [H]* 0.000 description 2
- 125000005462 imide group Chemical group 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 2
- 239000002650 laminated plastic Substances 0.000 description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000012766 marijuana Nutrition 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 125000005395 methacrylic acid group Chemical class 0.000 description 2
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 2
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 2
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 2
- 229920002530 poly[4-(4-benzoylphenoxy)phenol] polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920000193 polymethacrylate Polymers 0.000 description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 2
- 239000011496 polyurethane foam Substances 0.000 description 2
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propanol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002522 swelling Effects 0.000 description 2
- 125000000999 tert-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 2
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 2
- 239000002025 wood fiber Substances 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LGXVIGDEPROXKC-UHFFFAOYSA-N 1,1-Dichloroethene Chemical compound ClC(Cl)=C LGXVIGDEPROXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YBBLOADPFWKNGS-UHFFFAOYSA-N 1,1-dimethylurea Chemical compound CN(C)C(N)=O YBBLOADPFWKNGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZSIAUFGUXNUGDI-UHFFFAOYSA-N 1-Hexanol Chemical class CCCCCCO ZSIAUFGUXNUGDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OWHSTLLOZWTNTQ-UHFFFAOYSA-N 2-ethylhexyl 2-sulfanylacetate Chemical compound CCCCC(CC)COC(=O)CS OWHSTLLOZWTNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BYDRTKVGBRTTIT-UHFFFAOYSA-N 2-methylprop-2-en-1-ol Chemical compound CC(=C)CO BYDRTKVGBRTTIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002748 Basalt fiber Polymers 0.000 description 1
- WQAQPCDUOCURKW-UHFFFAOYSA-N Butanethiol Chemical compound CCCCS WQAQPCDUOCURKW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-L CHEBI:8154 Chemical class [O-]P([O-])=O ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229920002430 Fibre-reinforced plastic Polymers 0.000 description 1
- OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N Incidol Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)OOC(=O)C1=CC=CC=C1 OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YIVJZNGAASQVEM-UHFFFAOYSA-N Lauroyl peroxide Chemical compound CCCCCCCCCCCC(=O)OOC(=O)CCCCCCCCCCC YIVJZNGAASQVEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000006240 Linum usitatissimum Species 0.000 description 1
- 235000004431 Linum usitatissimum Nutrition 0.000 description 1
- 210000000088 Lip Anatomy 0.000 description 1
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N N-Vinylpyrrolidone Chemical compound C=CN1CCCC1=O WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000004940 Nucleus Anatomy 0.000 description 1
- AQSJGOWTSHOLKH-UHFFFAOYSA-N Phosphite Chemical class [O-]P([O-])[O-] AQSJGOWTSHOLKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000008064 anhydrides Chemical class 0.000 description 1
- 230000000111 anti-oxidant Effects 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 239000002216 antistatic agent Substances 0.000 description 1
- 150000004982 aromatic amines Chemical class 0.000 description 1
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000751 azo group Chemical group [*]N=N[*] 0.000 description 1
- 101710006867 bath-38 Proteins 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 235000019400 benzoyl peroxide Nutrition 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- WNAHIZMDSQCWRP-UHFFFAOYSA-N dodecane-1-thiol Chemical compound CCCCCCCCCCCCS WNAHIZMDSQCWRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000011151 fibre-reinforced plastic Substances 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 235000004426 flaxseed Nutrition 0.000 description 1
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N fumaric acid Chemical compound OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000006317 isomerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000004611 light stabiliser Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- DZBOAIYHPIPCBP-UHFFFAOYSA-L magnesium;2-methylprop-2-enoate Chemical compound [Mg+2].CC(=C)C([O-])=O.CC(=C)C([O-])=O DZBOAIYHPIPCBP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000011976 maleic acid Substances 0.000 description 1
- 150000002734 metacrylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 125000005641 methacryl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000006082 mold release agent Substances 0.000 description 1
- 238000003032 molecular docking Methods 0.000 description 1
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N n-butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N n-pentanol Chemical class CCCCCO AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002903 organophosphorus compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920005594 polymer fiber Polymers 0.000 description 1
- 230000000379 polymerizing Effects 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 150000003141 primary amines Chemical class 0.000 description 1
- FBCQUCJYYPMKRO-UHFFFAOYSA-N prop-2-enyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCC=C FBCQUCJYYPMKRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QTECDUFMBMSHKR-UHFFFAOYSA-N prop-2-enyl prop-2-enoate Chemical compound C=CCOC(=O)C=C QTECDUFMBMSHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003223 protective agent Substances 0.000 description 1
- 150000004053 quinones Chemical class 0.000 description 1
- 238000010526 radical polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 1
- KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N sodium Chemical compound [Na] KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000012209 synthetic fiber Substances 0.000 description 1
- DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N t-BuOH Chemical compound CC(C)(C)O DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003505 terpenes Chemical class 0.000 description 1
- 235000007586 terpenes Nutrition 0.000 description 1
- OPQYOFWUFGEMRZ-UHFFFAOYSA-N tert-butyl 2,2-dimethylpropaneperoxoate Chemical compound CC(C)(C)OOC(=O)C(C)(C)C OPQYOFWUFGEMRZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BWSZXUOMATYHHI-UHFFFAOYSA-N tert-butyl octaneperoxoate Chemical compound CCCCCCCC(=O)OOC(C)(C)C BWSZXUOMATYHHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000001721 transfer moulding Methods 0.000 description 1
- BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N vinyl chloride Chemical compound ClC=C BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к одностадийному способу получения композитного формованного изделия из синтетического пеноматериала, включающему помещение в форму одного или более покрывающих слоев и твердого сополимера поли(мет)акрилимида в качестве ядра, термообработку для соединения покрывающих слоев с ядром, при этом в качестве покрывающих слоев используют термопластичные материалы, термопластичные волокнистые композитные материалы, органические композиты или металлы. Термообработку проводят при температурах от 170°C до 250°C. Формованные композитные изделия из синтетических пеноматериалов, благодаря их незначительной массе и способности выдерживать большие механические нагрузки, могут использоваться в качестве конструктивных элементов в космических, воздушных, водных и сухопутных транспортных средствах. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 пр.
Description
Изобретение касается одностадийного способа вспенивания, ламинирования и формования для изготовления композиционных конструктивных элементов, состоящих из вспененной центральной части из вспениваемой среды, например вспениваемого пластика, и одного или нескольких покрывающих слоев из пластика, и/или композиционных материалов, и/или металлов. Формованные композиционные изделия из синтетических пеноматериалов могут выдерживать большие механические нагрузки и имеют более низкую массу, чем аналогичные металлические конструктивные элементы, и, таким образом, являются замечательно подходящими в качестве конструктивных элементов в космических, воздушных, водных и сухопутных транспортных средствах и для других конструкционных элементов.
Способы формования для композиционных материалов являются известными. Так, в случае экструзии рукава с раздувом применяется рукав, например, из силиконового каучука, чтобы заготовку из композиционного материала, например из пластика, усиленную стекловолокном или усиленную углеродным волокном, раздуть в форме, подогнать к этой форме и подвергнуть термическому отверждению.
Экструзия рукава с раздувом: при экструзии рукава с раздувом (прежде всего используемым в индустрии спорттоваров, например, для рам велосипедов, теннисных ракеток и т.д.) при помощи силиконового рукава при повышенном внутреннем давлении и повышенной температуре в форме спрессовываются и отверждаются покрывающие слои из усиленных волокнами пластиков (FVK). Для этого в форму вкладывают усиленный волокнами синтетический материал в большинстве случаев вместе с реактопластичной матрицей, так называемый препрег. Чтобы сформировать внешний контур формы, после закрывания формы в силиконовый рукав во внутренней части формы подают давление. Затем усиленный волокнами синтетический материал отверждается при определенной температуре. После этого форму открывают, конструктивный элемент извлекают из формы, а силиконовый рукав удаляют. В случаях, в которых этот рукав из-за особенностей конструктивного элемента не может быть снова удален, используются «неизвлекаемые ядра».
В немецкой заявке на патент DE 198 45 269 (MBK) описывается, как рукав, окруженный воздушной подушкой, вводится в имеющую сложную конфигурацию полость формы, а затем раздувается и таким образом полностью заполняет полость формы.
Немецкая заявка на патент DE 10 2007 056 830 (Head) описывает экструзию рукава с раздувом для получения теннисных ракеток из композиционных материалов.
Изобретение из немецкой заявки на патент DE 10 2007 051 517 (TU Dresden) касается пустотелого вала или полой оси из композиционного материала с волокнистым наполнителем для жесткого соединения с функциональными элементами. Этот пустотелый вал имеет по меньшей мере два волокнистых слоя в оболочке, различную ориентацию волокон в слоях и профиль со скругленным краем. Функциональные элементы имеют соответствующие профилю вала контактную поверхность профиля, компоновку рабочей поверхности и находящееся между ними стыковочное изделие. Как вал, соответствующий изобретению, так и функциональные элементы имеют незначительную массу.
Немецкая заявка на патент DE 10 2004 015 072 (Rohm GmbH & Co. KG) описывает способ получения стержней из прозрачных синтетических материалов путем экструзии формовочной массы синтетического материала, отличающийся тем, что экструдированную формовочную массу синтетического материала разделяют на два разных стержня и из формовочной массы синтетического материала 1 экструдируют пластиковую трубку, а после введения в калибратор вакуумной камеры после примерно 20 см эту свежеэкструдированную трубку параллельно заполняют предварительно отделенной расплавленной формовочной массой синтетического материала 2, а вновь образовавшееся формованное изделие из синтетического материала обрабатывают дальше как при обычной экструзии труб.
Немецкая заявка на патент DE 102 40 395 (Lisa Draximaier GmbH) описывает поперечную балку для автотранспортного средства, которая до сих пор изготавливалась из стальной трубы в процессе внутреннего обратного выдавливания, на этой поперечной балке могут быть приварены различные крепления для других деталей. Поперечная балка согласно изобретению включает закругление трубы из усиленного волокнами композитного материала или образованного смешанным образом из металла и синтетического материала, на которое методом литья под давлением нанесены различные крепления для дополнительных деталей.
Немецкая заявка на патент DE 10 2009 002 232 (Volkswagen AG) описывает способ и установку для получения распределительного вала, который является более гибким, чем имеющиеся до сих пор способы, такие как, например, способ формования с внутренним обратным выдавливанием (IHU) или способ отливки, и дает более легкие изделия. Этот распределительный вал состоит из усиленного волокнами синтетического материала, а способ получения состоит из следующих стадий:
предварительно изготовленные элементы, распределяющие нагрузку, располагаются на волокнистой заготовке, имеющей полую структуру,
в эту волокнистую заготовку вкладывается эластичная пустотелая деталь, и
вся конструкция помещается в пресс-форму с возможностью поддержания постоянной температуры,
в пресс-форме располагаются элементы, распределяющие нагрузку,
эластичную пустотелую деталь заполняют, в результате чего заготовка прижимается к контуру пресс-формы и элементам, распределяющим нагрузку,
вводится материал матрицы и термически отверждается,
после отверждения вал может извлекаться из формы.
Немецкая заявка на патент DE 10 2007 026 553 (TU Dresden) описывает многоцелевую композитную структуру с профилем автомобильного колеса для осей и валов, например для шасси самолета. Высокая способность этой конструктивной детали выдерживать механические нагрузки достигается в результате расположения слоев волокон под различными углами.
Немецкая заявка на патент DE 10 2005 020 274 (Denk Engineering GmbH) описывает способ получения усиленной волокнами формованной детали из синтетического материала, при котором слоистый пластик с волокнистым наполнителем накладывается на растягивающуюся внутреннюю формованную деталь, покрытая слоистым пластиком с волокнистым наполнителем внутренняя формованная деталь помещается в контрформу и растягивается, причем эта внутренняя формованная деталь растягивается, а волокнистый материал прессуется на внутренней стенке формы для конструктивного элемента. В эту форму для конструктивного элемента могут помещаться металлические детали или уже отвержденные, усиленные волокнами детали, которые после отверждения усиленного волокнами материала прочно соединены с формованной деталью из синтетического материала и дополнительно ее усиливают. Растягивание оболочки сердцевины осуществляется в результате подведения газа или жидкости, однако может также проводиться с помощью пониженного давления.
Немецкая заявка на патент DE 10 2005 020 907 A1 (TU Dresden) описывает полую структуру из усиленного волокнами синтетического материала с элементами, распределяющими нагрузку, которые сформированы на внутреннем контуре этой полой структуры. Полая структура состоит из текстильной заготовки, пропитанной смесью реактивной смолы. Нанесение этой реактивной смолы может осуществляться вручную или с помощью известного инжекционного метода, такого как, например, формование пропиткой смолой (Resin-Transfer-Moulding (RTM)). Копирование формы с точным контуром осуществляется с помощью раздуваемого рукава.
«Вспенивание в форме» с полиуретанами (ПУР) в основном отличается следующим:
- в случае «обычных» ПУР-пеноматериалов вспенивают внутри конструктивной детали (аналогично монтажной пене);
- с помощью ПУР получают «неизвлекаемые ядра», которые потом могут покрываться покрывающими слоями. Тогда этот процесс включает несколько стадий;
- в случае ПУР вспенивание проводится из жидкой фазы.
Чтобы поглощать энергию при аварии транспортного средства в конструкции автомобиля используются аварийные элементы. Эти элементы, как правило, формуются из металлов и поглощают энергию в случае нагрузки посредством определенной деформации (складывания) металлической структуры.
Для отдельных специальных областей использования (гоночных автомобилей или спортивных ограниченных серий) уже используются аварийные элементы со вспененной центральной частью и покрывающими слоями из усиленных волокнами синтетических материалов. Однако процесс изготовления коренным образом отличается от подхода согласно изобретению: на помещенную в форму вспененную центральную часть на второй стадии процесса наносятся волокна, которые потом объединяются на третьей стадии процесса.
Чтобы достичь усиливающего эффекта (также в местах, получающих нагрузку при аварии) для корпусов транспортных средств используются пенополиуретаны. Эти пенополиуретаны впрыскиваются непосредственно в металлический полый профиль и расширяются в процессе введения (например, в средней стойке кузова автомобиля). В этом случае процесс основывается на том, что ПУР возможно вспенивать in situ.
Следовательно, задачами изобретения являются:
разработка способа для вспенивания in situ,
разработка простого, одностадийного способа для получения трехмерных конструктивных элементов с наполнителем из пеноматериала (формованных композиционных изделий из синтетических пеноматериалов),
разработка простого, одностадийного способа для получения трехмерных конструктивных элементов с наполнителем из пеноматериала (формованных композиционных изделий из синтетических пеноматериалов), которые имеют оболочку из одного и/или нескольких покрывающих слоев, причем эти покрывающие слои могут быть соединены друг с другом,
изготовление аварийных элементов для облегченных конструкций из формованных композиционных изделий из синтетических пеноматериалов,
изготовление формованных деталей и профильных конструкций со вспененной центральной частью и покрывающим слоем или несколькими покрывающими слоями,
изготовление плоских формованных композиционных изделий из синтетических пеноматериалов,
изготовление целостных конструктивных элементов с распределяющими нагрузку (вставками) или объединяющими, или усиливающими структурами,
in situ изготовление пленок со вспененной подложкой,
воспринимающих элементов,
изготовление конструктивных элементов с изменяющейся/регулируемой плотностью,
антенн (приборов для соблюдения дистанции),
изготовление элементов для повышения устойчивости к давлению, изгибу, излому,
формирование насколько возможно гомогенной структуры пены,
изготовление конструктивных элементов с анизотропными механическими свойствами,
усиление продольных и поперечных балок (например, передней, средней и задней стоек кузова в автомобиле) с помощью композиционного формованного изделия из синтетического пеноматериала.
Задачи согласно изобретению решаются с помощью композиционного формованного изделия из синтетического пеноматериала и с помощью способа его получения следующим образом.
В результате применения твердого, способного к вспениванию синтетического материала, такого как, например, поли(мет)акрилимид (ПМИ), поливинилхлорид (ПВХ), полиуретан (ПУР), поли(мет)акрилат (ПММА), удается получить преимущественно однородное композиционное формованное изделие из синтетического пеноматериала, которое в ходе процесса вспенивания механически прочно соединяется с одним покрывающим слоем или с несколькими одинаковыми или различающимися покрывающими слоями.
Под «механически прочно» далее понимают, что усилие, которое требуется для отделения этого покрывающего слоя (метод измерений: испытание на отслаивание с применением барабана согласно стандарту DIN 53295), больше, чем типичное для материала усилие для отслаивания. Для ROHACELL® это усилие находится в интервале от 10 до 80 Нмм/мм.
Покрывающие слои
Покрывающие слои композиционного формованного изделия из синтетического пеноматериала могут состоять, например, из:
- термопластичных материалов, содержащих или не содержащих упрочняющие материалы, таких как, например, различные типы полиамидов (ПА, ПА 66, ПА 12), полипропилен (ПП), полибутилентерефталат (ПБТ), простой полиэфирэфиркетон (ПЭЭК), с имеющимся при желании усилением с помощью, например, стекловолокон, арамидных волокон, полимерных волокон, природных волокон или углеродных волокон, таких как, например, РА 6 GF,
- термопластичных волокнистых композиционных материалов или органических композитов, таких как, например, ПА 6, усиленный элементарными волокнами,
- реактопластичных материалов, содержащих или не содержащих упрочняющие материалы, таких как, например, препреги,
- только упрочняющих материалов, таких как волокна из стекла, углерода, арамида, полимера, таких как, например, базальтовые волокна, бороволокна, керамические волокна, металлические волокна, сложноэфирные волокна, нейлоновые волокна, полиэтиленовые волокна, плексигласовые волокна, природные волокна, такие как, например, древесные волокна, льняные волокна, пеньковые волокна, сизалевые волокна,
- металлов, таких как, например, алюминий, сталь, высокопрочная сталь,
- эластомеров, таких как, например, резина, ПУР, усиленная волокнами резина или усиленный волокнами ПУР,
- наружного отделочного слоя,
- и комбинаций из одного или нескольких из указанных выше материалов, таких как, например, многослойные конструкции (ламинаты) из сочетаний уложенных стеклянных волокон и уложенных углеродных волокон.
В качестве упрочняющих материалов для покрывающих слоев композиционного формованного изделия из синтетического пеноматериала принимают во внимание обычные в технологии синтетических материалов волокнистые материалы, такие как, например:
- стеклянные волокна, например, в форме коротких стеклянных волокон, длинных стеклянных волокон, элементарных волокон, уложенных волокон, волокнистых тканей, трикотажа, нетканого материала или матов,
- углеродные волокна, например, в форме коротких волокон, длинных волокон, элементарных волокон, уложенных волокон, волокнистых тканей, трикотажа, нетканого материала или матов,
- арамидные волокна, например, в форме коротких волокон, длинных волокон, элементарных волокон, уложенных волокон, волокнистых тканей, трикотажа, нетканого материала или матов,
- природные волокна, такие как, например, древесные волокна, льняные волокна, пеньковые волокна, сизалевые волокна,
- синтетические волокна и, такие как, например, волокна из сложных полиэфиров, нейлоновые волокна, полиэтиленовые волокна, плексигласовые волокна,
- стеклянные шарики, такие как, например, усиленный стеклянными шариками полиамид (например, PA 6 GK30).
Покрывающие слои также могут быть склеены друг с другом. Поли(мет)акрилимид и пенополи(мет)акрилимид
Внутренние слои, имеющие особенное значение для способа согласно изобретению, содержат пенополи(мет)акрилимид.
Способ написания с заключением в скобки должен обозначать имеющийся при желании признак. Так, например, (мет)акрил обозначает как акрил, так и метакрил, и смеси из обоих соединений.
Поли(мет)акрилимидные пеноматериалы, которые могут быть получены из композиций согласно изобретению, содержат повторяющиеся структурные единицы, которые можно представить формулой (I),
в которой
R1 и R2 вместе или по отдельности обозначают атомы водорода или метильную группу, а R3 обозначает атом водорода или алкильный, или арильный остаток, содержащий до 20 атомов углерода.
Предпочтительно структурные единицы формулы (I) образуют поли(мет)акрилимидный пеноматериал более чем на 30% масс., особенно предпочтительно более чем на 50% масс. и наиболее предпочтительно более чем на 80% масс.
Получение жестких поли(мет)акрилимидных пеноматериалов является известным и предлагается, например, в публикациях патентов Великобритании GB-PS 1 078 425, GB-PS 1 045 229, немецких патентах DE-PS 1 817 156 (=патенту США US-PS 3 627 711) или DE-PS 27 26 259 (=патенту США US-PS 4 139 685) или немецкой заявке на патент DE 199 17 987.
Так, структурные единицы структурной формулы (I), среди прочего, при нагревании от 150°C до 250°C могут образовываться из находящихся рядом структурных фрагментов (мет)акриловой кислоты и (мет)акрилонитрила в результате реакции изомеризации с образованием цикла (сравните с немецкими патентами DE-C 18 17 156, DE-C 27 26 259, европейским патентом ЕР-В 146 892). Обычно сначала в результате полимеризации мономеров в присутствии радикального инициатора при невысоких температурах, например от 30°С до 60°С с последующим нагреванием от 60°C до 120°C, образуется промежуточный продукт, который потом в результате нагревания примерно от 180°C до 250°C вспенивается под действием содержащегося вспенивающего агента (смотрите европейский патент EP-B 356 714). Для этого сначала, например, может образовываться сополимеризат, который содержит (мет)акриловую кислоту и (мет)акрилонитрил предпочтительно в мольном соотношении между 1:3 и 3:1.
Кроме того, эти сополимеризаты могут содержать другие мономерные структурные единицы, которые получаются, например, из сложных эфиров акриловой или метакриловой кислот, в частности, с низшими спиртами с 1-4 атомами углерода, стиролом, малеиновой кислотой или ее ангидридом, винилпирролидоном, винилхлоридом или винилиден-хлоридом. Доля сомономеров, которые не могут или лишь с трудом могут циклизоваться, не должна превышать 30% масс., предпочтительно 20% масс. и особенно предпочтительно 10% масс., в пересчете на массу мономеров.
В качестве других мономеров также известным образом предпочтительно могут применяться незначительные количества сшивающих агентов, таких как, например, аллилакрилат, аллилметакрилат, этиленгликоль-диакрилат или -диметакрилат или соли многовалентных металлов и акриловой или метакриловой кислот, такие как метакрилат магния. Количественная доля этих сшивающих агентов часто находится в интервале от 0,005% масс. до 5% масс., в пересчете на общее количество способных полимеризоваться мономеров.
Кроме того, могут применяться добавки солей металлов, которые часто действуют как снижающие количество дымовых газов. К таким относятся, среди прочего, акрилаты или метакрилаты щелочных или щелочноземельных металлов или цинка, циркония или свинца. Предпочтительными являются (мет)акрилаты натрия (Na), калия (K), цинка (Zn) и кальция (Ca). Количества от 2 до 5 массовых частей этих мономеров способствуют заметному снижению плотности дымовых газов при испытаниях на огнестойкость согласно нормам FAR 25.853a.
Инициаторы полимеризации
В качестве инициаторов полимеризации используют инициаторы, обычно относящиеся к полимеризации (мет)акрилатов, например азосоединения, такие как азодиизобутиронитрил, а также пероксиды, такие как дибензоилпероксид или дилауроилпероксид, или также другие пероксидные соединения, такие как, например, третбутилпероктаноат, или перкетали, так же как и при необходимости окислительно-восстановительные инициаторы (в отношении этого смотрите, например, Н. Rauch-Puntigam, Th. Volker, Acryl- und Methacrylverbindungen, Springer, Heidelberg, 1967 или Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, Vol.1, страницы 286 и далее, John Wiley & Sons, New York, 1978).
Предпочтительно инициаторы полимеризации используются в количествах от 0,01 до 0,3% масс. в пересчете на исходные вещества.
Также может быть благоприятным комбинировать инициаторы полимеризации с различными характеристиками распада в отношении времени и температуры. Хорошо подходит, например, одновременное применение третбутилперпивалата, третбутилпербензоата и трет-бутилпер-2-этилгексаноата или третбутилпербензоата, 2,2-азобисизо-2,4-диметилвалеронитрила, 2,2-азобисизобутиронитрила и дитретбутилпероксида.
Регуляторы полимеризации
Регулирование молекулярной массы сополимеризата осуществляется в результате полимеризации смеси мономеров в присутствии регуляторов молекулярной массы, таких как, в частности, известные для этого меркаптаны, такие как, например, н-бутилмеркаптан, н-додецилмеркаптан, 2-меркаптоэтанол или 2-этилгексилтиогликолят, или также хиноны или терпены, причем эти регуляторы молекулярной массы, как правило, используются в количествах от 0,01% масс. до 5% масс., в пересчете на смесь мономеров, предпочтительно в количествах от 0,1% масс. до 2% масс. и особенно предпочтительно в количествах от 0,2% масс. до 1% масс. от массы мономеров (сравните, например, с Н. Rauch-Puntigam, Th. Volker, «Acryl-und Methacrylverbindungen», Springer, Heidelberg, 1967; Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Bd. XIV/1, страница 66, Georg Thieme, Heidelberg, 1961 или Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, Vol.1, страницы 296 и далее, J. Wiley, New York, 1978).
Полимеризация осуществляется предпочтительно через варианты полимеризации в массе вещества, как, например, так называемый камерный способ, без того, чтобы этим следовало бы ограничиваться.
Среднемассовая молекулярная масса полимера Mw предпочтительно больше чем 106 г/моль, особенно больше чем 3×106 г/моль, без того, чтобы тем самым следовало ограничиваться.
Для вспенивания сополимеризата в процессе превращения в содержащий имидные группы полимер известным образом используют вспенивающие агенты, которые при температуре от 150°C до 250°C в результате разложения или испарения образуют газовую фазу. Вспенивающие агенты с амидной структурой, такие как мочевина, монометил- или N′,N′-диметилмочевина, формамид или монометилформамид, при распаде высвобождают аммиак или амины, которые могут принимать участие в дополнительном образовании имидных групп. Однако также могут применяться не содержащие азота вспенивающие агенты, такие как муравьиная кислота, вода или одноатомные алифатические спирты с 3-8 атомами углерода, такие как 1-пропанол, 2-пропанол, н-бутан-1-ол, н-бутан-2-ол, изобутан-1-ол, изобутан-2-ол, пентанолы и/или гексанолы.
Используемое количество вспенивающего агента зависит от желаемой плотности пеноматериала, причем вспенивающие агенты обычно применяются в загружаемой реакционной массе в количествах примерно от 0,5% масс. до 15% масс., в пересчете на использованные мономеры.
Кроме того, промежуточные продукты могут содержать обычные добавки. К таким относятся, среди прочих, антистатики, антиокислители, средства для облегчения извлечения из формы, смазочные средства, красители, огнезащитные средства, средства, улучшающие растекание, наполнители, светостабилизаторы и органические соединения фосфора, такие как фосфиты или фосфонаты, пигменты, средства, защищающие от атмосферных воздействий, и пластификаторы.
Токопроводящие частицы, которые препятствуют образованию электростатического заряда на пеноматериале, представляют собой еще один класс предпочтительных добавок. К таким относят, среди прочих, частицы металлов или сажи, которые также могут иметь вид волокон, с размером в интервале от 10 нм до 10 мм, как это описано в европейской заявке на патент EP 0 356 714 A1.
Наиболее предпочтительно используемый поли(мет)акрилимидный пеноматериал может получаться, например, с помощью следующих стадий:
1. Получение пластины сополимеризата в результате радикальной сополимеризации композиции, состоящей из
(a) смеси мономеров из 20% масс. - 60% масс. метакрило-нитрила, 80% масс. - 40% масс. метакриловой кислоты и при необходимости до 20% масс., в пересчете на сумму метакриловой кислоты и метакрилонитрила, других монофункциональных винильных ненасыщенных мономеров,
(b) от 0,5% масс. до 15% масс. смеси вспенивающих агентов из формамида или монометилформамида и одноатомного алифатического спирта с 3-8 атомами углерода в молекуле,
(c) системы сшивающих агентов, которая состоит из
(c.1) от 0,005% масс. до 5% масс. способного к радикальной полимеризации винильного ненасыщенного соединения по меньшей мере с 2 двойными связями в молекуле и
(c.2) от 1% масс. до 5% масс. оксида магния или оксида цинка, растворенных в смеси мономеров,
(d) системы инициаторов,
(e) обычных добавок,
(f) регулятора полимеризации или смеси регуляторов.
2. Эта смесь в течение нескольких дней полимеризуется при температуре от 30°C до 45°C в камере, образованной из двух стеклянных пластин размером 50*50 см и уплотнительной кромки толщиной 2,2 см. Затем этот сополимеризат для окончательной сополимеризации в поли(мет)акрилимид примерно 20 часов подвергают режиму термообработки, достигающему температуры от 40°C до 130°C.
Следующее за этим вспенивание осуществляется в течение нескольких часов при температуре от 170°C до 250°C, предпочтительно от 200°C до 250°C и наиболее предпочтительно от 220°C до 250°C.
Кроме того, в результате взаимодействия полиметил(мет)акрилата или его сополимеров с первичными аминами могут получаться поли(мет)-акрилимиды с высокой устойчивостью к термической деформации, которые также могут быть использованы согласно изобретению. В качестве представителей большого числа примеров для этого аналогичного полимерному имидирования следует назвать: патент США US 4 246 374, европейские заявки на патент EP 216 505 A2, EP 860 821. Высокая устойчивость к термической деформации при этом может достигаться или в результате использования ариламинов (японский патентная заявка JP 05222119 A2), или в результате применения определенных сомономеров (европейские заявки на патент EP 561 230 A2, EP 577 002 A1). Однако все эти реакции не дают пеноматериалов, а лишь твердые полимеры, которые для получения пены должны вспениваться на отдельной второй стадии. Технологии для этой стадии известны специалистам.
Жесткие пеноматериалы из сополи(мет)акрилимидов также могут быть коммерчески доступными, как, например, Rohacell® фирмы Evonik Rohm GmbH, который может поставляться с различной плотностью и размерами.
Плотность вспененных сополи(мет)акрилимидов предпочтительно лежит в интервале от 20 кг/м3 до 320 кг/м3, особенно предпочтительно в интервале от 50 кг/м3 до 110 кг/м3.
Чтобы выполнить это ограничение, толщина внутреннего слоя должна лежать в интервале от 1 мм до 1000 мм, особенно в интервале от 5 мм до 500 мм и наиболее предпочтительно в интервале от 10 мм до 200 мм.
Этот внутренний слой может дополнительно содержать внутри другие слои. Разумеется, в способе согласно настоящему изобретению вспененный сополи(мет)акрилимид в чистом виде и/или покрывающие слои (см. выше) связываются. Однако в отдельном варианте исполнения способа согласно изобретению используется внутренний слой, который состоит из вспененного сополи(мет)акрилимида.
В качестве пластиков, подлежащих вспениванию, также могут использоваться поли(мет)акрилаты.
Процесс изготовления
Процесс изготовления композиционного формованного изделия из синтетического пеноматериала состоит из следующих стадий:
1. Изготовление формованного изделия из пластика. Это формованное изделие из пластика является невспененным и механическим путем доводится до необходимых размеров. Эти размеры определяются плотностью пеноматериала, которую необходимо установить в готовом композиционном формованном изделии из пластика. При известной плотности сополимеризата благодаря однородной способности к вспениванию в отношении целевой плотности получается постоянный коэффициент вспенивания. Из этого могут рассчитываться параметры требуемого сополимеризата.
2. Покрывающий слой помещается в форму, при необходимости между формой и покрывающим слоем может наноситься разделяющее средство, чтобы облегчить извлечение из формы композиционного формованного изделия из синтетического пеноматериала.
3. Вспенивание и связывание образующейся пены с покрывающим слоем или покрывающими слоями осуществляется на одной стадии при температурах между 170°C и 250°C, предпочтительно при температурах от 200°C до 250°C и наиболее предпочтительно от 220°C до 250°C.
Продолжительность вспенивания лежит между 1/2 часа и 5 часами, предпочтительно между 11/2 часа и 4 часами и наиболее предпочтительно между 2 часами и 3 часами.
4. После охлаждения композиционное формованное изделие из синтетического пеноматериала может извлекаться из формы.
Материал, из которого изготавливается форма, подлежит ограничению лишь постольку, поскольку он должен быть в состоянии выдерживать температуру процесса вспенивания. Кроме того, предпочтительно, если внутренняя сторона формы гладкая, чтобы облегчить удаление из формы композиционного формованного изделия из синтетического пеноматериала и добиться гладкой поверхности этого композиционного формованного изделия из синтетического пеноматериала.
Формованные композиционные изделия из синтетического пеноматериала, которые могут быть получены по способу согласно изобретению, благодаря их незначительной массе и их замечательным механическим свойствам подходят в качестве конструктивных элементов в космических, воздушных, водных и сухопутных транспортных средствах, особенно в качестве конструктивных элементов, которые в случае аварии изменяют форму с поглощением энергии (аварийных элементов).
Примеры
Пример 1
Получение формованного изделия из пластика осуществляется в соответствии с методикой согласно Примеру 1 из немецкой заявки на патент патента DE 199 17 987 A1.
Смесь, состоящую из примерно 61 части метакриловой кислоты, примерно 39 частей метакрилонитрила, примерно 4,7 частей формамида и 4,2 частей пропанола-2 (изопропанола) и смеси инициаторов из 0,3 частей третбутилперпивалата, 0,04 частей третбутилпер-2-этилгексаноата, 0,07 частей третбутилпербензоата и 0,077 частей кумилпернеодеканоата и 0,001 части регулятора полимеризации, подвергают полимеризации между двух стеклянных пластин, которые находятся на расстоянии 23 мм и уплотнены с помощью огибающего уплотнительного шнура, примерно 66 часов при температуре водяной бани 38°C, затем дополнительно полимеризуют в течение 24 часов в термостате при температуре 115°C. Получается однородное формованное изделие из пластика. (В приведенном выше примере «части» всегда обозначают массовые части.)
Пример 2
В цилиндрическую форму с диаметром 53,5 мм и длиной 265 мм на внутреннюю сторону помещается пленка из полиамида (органический композит: изготовитель Bond Laminates GmbH, Brilon, тип: TEPEX® dynalite 102-RG600(1)/47%, 0,50 мм черный (РА6+GF)) таким образом, чтобы она прилегала к внутреннему краю формы. В форму помещают поли(мет)акрилимидный полимер с составом согласно Примеру 1 и размерами 98×17,5×17,5 мм, и форму нагревают в течение примерно 2 часов при 220°C.
После охлаждения получают композиционное формованное изделие из синтетического пеноматериала со следующими механическими характеристиками:
- плотность этого конструктивного элемента может устанавливаться в интервале 10 кг/м3 - 300 кг/м3, однако предпочтительно в интервале 50 кг/м3 - 200 кг/м3,
- во всей центральной части конструктивного элемента имеет место относительно (термин требует более подробного объяснения) гомогенная, то есть структура пены с закрытыми порами без значительного предпочтительного направления,
- этот конструктивный элемент отличается в центре равномерным распределением размеров пор (в зависимости от подлежащей регулированию целевой плотности размеры пор находятся в интервале 0,05-0,8 мм, предпочтительно в интервале от 0,2 до 0,6 мм),
- вспененная центральная часть имеет почти на 100% структуру с закрытыми порами,
- имеет место очень хорошее связывание/сцепление с покрывающими слоями. Под «очень хорошим связыванием/сцеплением» далее понимают, что усилие, которое требуется для отделения покрывающего слоя (метод измерений, стандарт: испытание на отслаивание с применением барабана согласно стандарту DIN 53295), больше, чем типичное для материала усилие для отслаивания. Для ROHACELL® это усилие находится в интервале от 10 до 80 Нмм/мм,
- с помощью способа реализуется очень хорошее формование. Трехмерные геометрические размеры могут изготавливаться по образцу с очень маленькими радиусами,
- имеет место очень хорошее формование по образцу трехмерных геометрических форм. Это означает, что в результате процесса достигаются очень высокая степень деформации вспененной центральной части и покрывающих слоев,
- композиционное формованное изделие имеет гладкую наружную поверхность,
- в случае композиционного формованного изделия из пластика имеет место очень хорошее связывание волокон. Для инициирования процесса вспенивания к конструктивному элементу прилагаются высокие температуры (интервал смотрите выше). Это ведет, например, в случае термопластичных систем матриц покрывающих слоев (например, органических композитов) к расплавлению материала. Кроме того, на протяжении процесса вспенивания к покрывающим слоям прикладываются высокие давления. Это приводит к хорошему связыванию содержащихся волокон,
- благодаря соединению делается возможным высокое поглощение энергии. Это высокое поглощение энергии является результатом как усиленных волокнами покрывающих слоев, так и вспененной центральной части: в случае сильного воздействия энергии (например, аварии) после достижения предела прочности в покрывающем слое будут образовываться трещины. Эти трещины «передвигаются» от волокна к волокну и при этом «потребляют энергию». В случае пены имеет место следующий случай: при превышении предела прочности происходит так называемое отпадение пены первых ячеек. Затем сминается целый клеточный слой, потом следующий, затем следующий и т.д. При этом в результате повторяющегося «попадания на преграду (неразрушенный клеточный слой)» энергия рассеивается,
- композиционное формованное изделие из пластика имеет высокую жесткость при изгибе и кручении, высокое значение критической нагрузки при продольном изгибе и очень хорошее поведение при вспучивании. В основе хороших механических свойств лежит главным образом принцип сэндвичевой конструкции. Сэндвичевая конструкция представляет собой конструкцию заготовки, при которой несколько слоев с различными свойствами заключаются в один материал. Она очень часто применяется в сочетании с усиленными волокнами композиционными материалами, такими как композиционный материал из волокна и пластика. Как способ конструирования сэндвичевая конструкция характеризует форму строительства из облегченных конструкций, при которой конструктивные элементы состоят из поглощающих энергию облицовочных слоев, которые удерживаются на расстоянии с помощью относительно легкого материала центральной части. Эти детали при незначительной массе являются очень жесткими при изгибе и вспучивании. Их расчет производится в соответствии с линейной сэндвичевой теорией. Материал центральной части может состоять из бумажных сот, пеноматериалов (жестких пен) или бальзы.
Поскольку, например, в последнем случае «изгиб» прежде всего относится к внешним слоям, которые поглощают растягивающие и сжимающие усилия, центральная часть пластины может использоваться из более легкого материала и является ответственной только лишь за передачу сдвигающего усилия.
Пример 3
В цилиндрическую форму с диаметром 53,5 мм и длиной 265 мм на внутреннюю сторону помещают пленку из полиамида (органический композит: изготовитель Bond Laminates, TEPEX® dynalite 102-RG600(1)/47%, 0,50 мм черный (PA6+GF)) таким образом, чтобы она ровно прилегала к внутреннему краю формы. В форму помещают поли(мет)акрилимидный полимер с составом согласно Примеру 1. Дополнительно в эту форму помещают стальной стержень с размерами 12×12 мм (квадратного сечения) и длиной 245 мм таким образом, что пленка из полиамида не покрывает этот стержень, и нагревают форму в течение примерно 2 часов приблизительно при 220°C.
После охлаждения получают композиционное формованное изделие из синтетического пеноматериала с канавкой глубиной 12×12 мм со следующими механическими характеристиками:
- плотность этого конструктивного элемента может устанавливаться в интервале 10 кг/м3 - 300 кг/м3, однако предпочтительно в интервале 50 кг/м3 - 200 кг/м3,
- во всей центральной части конструкции имеет место относительно гомогенная, то есть структура пены с закрытыми порами без значительного предпочтительного направления,
- этот конструктивный элемент отличается равномерным распределением размеров пор в центральной части (в зависимости от подлежащей регулированию целевой плотности размеры пор находятся в интервале 0,05-0,8 мм, предпочтительно в интервале от 0,2 до 0,6 мм),
- вспененная центральная часть имеет почти на 100% структуру с закрытыми порами,
- имеет место очень хорошее связывание/сцепление с покрывающими слоями. Под «очень хорошим связыванием/сцеплением» далее понимают, что усилие, которое требуется для отделения покрывающего слоя (метод измерений, стандарт; испытание на отслаивание с применением барабана согласно стандарту DIN 53295), больше, чем типичное для материала усилие для отслаивания. Для ROHACELL® это усилие находится в интервале от 10 до 80 Нмм/мм,
- с помощью способа реализуется очень хорошее формование. Трехмерные геометрические размеры могут изготавливаться по образцу с очень маленькими радиусами. Форма стального стержня передается хорошо,
- имеет место очень хорошее формование по образцу трехмерных геометрических форм. Это означает, что в результате процесса достигаются очень высокая степень деформации вспененной центральной части и покрывающих слоев,
- композиционное формованное изделие имеет гладкую наружную поверхность,
- в случае композиционного изделия из синтетического пеноматериала имеет место очень хорошее связывание волокон. Для инициирования процесса вспенивания к конструктивному элементу прилагаются высокие температуры (интервал смотрите выше). Это ведет, например, в случае термопластичных систем матриц покрывающих слоев (например, органических композитов) к расплавлению материала. Кроме того, на протяжении процесса вспенивания к покрывающим слоям прикладываются высокие давления. Это приводит к хорошему связыванию содержащихся волокон,
- благодаря соединению делается возможным высокое поглощение энергии. Это высокое поглощение энергии является результатом как усиленных волокнами покрывающих слоев, так и вспененной центральной части: в случае сильного воздействия энергии (например, аварии) после достижения предела прочности в покрывающем слое будут образовываться трещины. Эти трещины «передвигаются» от волокна к волокну и при этом «потребляют энергию». В случае пены имеет место следующий случай: при превышении предела прочности происходит так называемое отпадение пены первых ячеек. Затем сминается целый клеточный слой, потом следующий, затем следующий и т.д. При этом в результате повторяющегося «попадания на преграду (неразрушенный клеточный слой)» энергия рассеивается,
- композиционное формованное изделие из пластика имеет высокую жесткость при изгибе и кручении, высокое значение критической нагрузки при продольном изгибе и очень хорошее поведение при вспучивании. В основе хороших механических свойств лежит главным образом принцип сэндвичевой конструкции. Сэндвичевая конструкция представляет собой конструкцию заготовки, при которой несколько слоев с различными свойствами заключаются в один материал. Она очень часто применяется в сочетании с усиленными волокнами композиционными материалами, такими как композиционный материал из волокна и синтетического материала. Как способ конструирования сэндвичевая конструкция характеризует форму строительства из облегченных конструкций, при которой конструктивные элементы состоят из поглощающих энергию облицовочных слоев, которые удерживаются на расстоянии с помощью относительно легкого материала центральной части. Эти детали при незначительной массе являются очень жесткими при изгибе и вспучивании. Их расчет производится в соответствии с линейной сэндвичевой теорией. Материал центральной части может состоять из бумажных сот, пеноматериалов (жестких пен) или бальзы. Поскольку, например, в последнем случае «изгиб» прежде всего относится к внешним слоям, которые поглощают растягивающие и сжимающие усилия, центральная часть пластины может использоваться из более легкого материала и является ответственной только лишь за передачу сдвигающего усилия.
Claims (5)
1. Способ получения композитного формованного изделия из синтетического пеноматериала, включающий помещение в форму одного или более покрывающих слоев и твердого сополимера поли(мет)акрилимида в качестве ядра и термообработку для соединения покрывающих слоев с ядром, отличающийся тем, что в качестве покрывающих слоев используют термопластичные материалы, термопластичные волокнистые композитные материалы, органические композиты или металлы.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что термообработку проводят при температурах от 170°C до 250°C.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что его осуществляют в одну стадию.
4. Композитное формованное изделие из синтетического пеноматериала, получаемое способом по пп. 1-3.
5. Применение композитного формованного изделия из синтетического пеноматериала по п. 4 в качестве конструкционного элемента в космических, воздушных, водных и сухопутных транспортных средствах.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE201010038716 DE102010038716A1 (de) | 2010-07-30 | 2010-07-30 | Verfahren zum In-Mold Foaming mit einem schäumbaren Medium und Deckschichten und dadurch erhältlicher Kunststoffformkörper |
DE102010038716.9 | 2010-07-30 | ||
PCT/EP2011/058869 WO2012013393A1 (de) | 2010-07-30 | 2011-05-31 | Verfahren zum in-mold foaming mit einem schäumbaren medium und deckschichten und dadurch erhältlicher kunststoffformkörper |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013108706A RU2013108706A (ru) | 2014-09-10 |
RU2575032C2 true RU2575032C2 (ru) | 2016-02-10 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2767900C1 (ru) * | 2018-08-09 | 2022-03-22 | Фройденберг Се | Сшивка полиарилэфиркетонов |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2106633A1 (en) * | 1971-02-12 | 1972-08-24 | Nahr H | Long foamed objects - made by inserting solid bar in mould then expanding it |
US4387066A (en) * | 1979-07-19 | 1983-06-07 | Rohm Gmbh | Method of making a foamed resin sheet |
GB2134845A (en) * | 1983-02-12 | 1984-08-22 | Roehm Gmbh | Process for producing composite form body |
RU2344041C2 (ru) * | 2003-09-23 | 2009-01-20 | Родиа Индастриал Ярнс Аг | Композитная структура |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2106633A1 (en) * | 1971-02-12 | 1972-08-24 | Nahr H | Long foamed objects - made by inserting solid bar in mould then expanding it |
US4387066A (en) * | 1979-07-19 | 1983-06-07 | Rohm Gmbh | Method of making a foamed resin sheet |
GB2134845A (en) * | 1983-02-12 | 1984-08-22 | Roehm Gmbh | Process for producing composite form body |
RU2344041C2 (ru) * | 2003-09-23 | 2009-01-20 | Родиа Индастриал Ярнс Аг | Композитная структура |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2767900C1 (ru) * | 2018-08-09 | 2022-03-22 | Фройденберг Се | Сшивка полиарилэфиркетонов |
US11479629B2 (en) | 2018-08-09 | 2022-10-25 | Freudenberg Se | Crosslinking of polyaryletherketones |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI628065B (zh) | 使用具有外層之可發泡介質的模內發泡方法,及可由其獲得之塑膠模塑物 | |
KR102290810B1 (ko) | 다층 복합재 조성물 이의 제조 방법 및 이로부터 수득된 물품 | |
US20110293914A1 (en) | Shaped foam composite article | |
US9212269B2 (en) | PMI foams with improved mechanical properties, in particular with increased elongation at tear | |
KR20150038115A (ko) | 섬유질 기재의 함침 방법, 함침 방법용 액체 (메트)아크릴 시럽, 그것의 중합 방법 및 그에 의해 수득된 구조화 물품 | |
TW201532826A (zh) | 包含聚(甲基)丙烯酸醯亞胺泡沫體之蜂巢結構 | |
CA3120354A1 (en) | Acrylic composites with improved surface properties | |
RU2575032C2 (ru) | Способ вспенивания в форме с использованием вспениваемой среды и покрывающих слоев и получаемое в результате этого формованное изделие из пластика | |
JP5586459B2 (ja) | コア材料のための改善された突合せ接続 | |
US7652075B2 (en) | Surface-compacted foam | |
KR100440368B1 (ko) | 전기음향 변환기용 막의 제조방법 및 당해 방법으로제조한 막 | |
TW200304443A (en) | Polymethacrylimide foams having reduced pore size | |
WO2008063060A1 (en) | Compressible core material for closed mould systems | |
NL2015614B1 (en) | Improved core material. | |
JP5565571B2 (ja) | スピーカーフレーム | |
EP2945800A1 (en) | Multilayer composite composition its manufacturing process and article obtained thereof |