CS232896B1

CS232896B1 - Epoxy hard expanded material

Info

Publication number: CS232896B1
Application number: CS221183A
Authority: CS
Inventors: Miloslav Matouch; Zdenka Braindlova; Jiri Lakomy; Vaclav Hajek; Rudolf Marecek; Bohuslav Stepanek; Josef Smejkal
Original assignee: Miloslav Matouch; Zdenka Braindlova; Jiri Lakomy; Vaclav Hajek; Rudolf Marecek; Bohuslav Stepanek; Josef Smejkal
Priority date: 1983-03-30
Filing date: 1983-03-30
Publication date: 1985-02-14

Abstract

Epoxidová tvrdá lehčená hmota pro výrobu odlitků a zálitků. Je složena z epoxidových pryskyřic, vytvrzovacího systému, emulgátoru, nadouvadla a případně dalších složek. Pro výrobu odlitků a zálitků, ktoré jsou tepelně namáhány teplotami nad 100 °C, je nutno hmotu plnit vhodným anorganickým plnivem, ktoré jo tepelně stabilní a má dobrou tepelnou vodivost. Podle vynálezu je to 20 až 70 % mletého krystalického křemene, který obsahuje nejméně 0,2 až 8,0 % jílových složek, které jsou tvořeny směsí alkalických hydratovaných hlinitanů, hlinitokřemičitanů apod. Kvantitativně jsou vyjadřovány jato AlgOjj . 3HgO. Takto plněné hmoty s vhodně vytvrzovaclm systémem mají vysokou tvarovou stálost za tepla, nízký součinitel délkové roztažnosti a nepatrnou změnu fyzikálních vlastností, v závislosti na teplotě a lze je využít i jako elektrických izolantů v zařízení, které pracuje v teplotní třídě B (130 °C).Epoxy hard expanded mass for the production of castings and castings. It consists of epoxy resins, a curing system, an emulsifier, a blowing agent and possibly other components. For the production of castings and castings that are thermally stressed by temperatures above 100 °C, it is necessary to fill the mass with a suitable inorganic filler that is thermally stable and has good thermal conductivity. According to the invention, it is 20 to 70% of ground crystalline quartz, which contains at least 0.2 to 8.0% of clay components, which are formed by a mixture of alkaline hydrated aluminates, aluminosilicates, etc. Quantitatively, they are expressed as AlgOjj . 3HgO. Such filled materials with a suitable curing system have high dimensional stability under heat, a low coefficient of linear expansion and a slight change in physical properties depending on temperature and can also be used as electrical insulators in equipment operating in temperature class B (130 °C).

Description

Epoxidová tvrdá lehčená hmota, zejména pro výrobu odlitků a zálitků, sestávající z epoxidových pryskyřic, vytvrzovacího systému, emulgátoru, nadouvadla a popřípadě dalších složek.An epoxy hard expanded mass, in particular for the production of castings and rolls, consisting of epoxy resins, a curing system, an emulsifier, a blowing agent and optionally other components.

Pro výrobu odlitků z lehčených hmot se dosud používají většinou polyuretanové hmoty. Z epoxidových lehčených hmot se používají formulace vytvrzovatelné za studená a nadouvané účinkem zvýšené teploty, doprovázející exotermní reakci vytvrzovací ho procesu nebo formulace vytvrzovatelné za zvýšené teploty.Polyurethane materials have been used to date for the production of lightweight castings. Among the epoxy expanded compositions, cold-curable and heat-curable formulations are used, accompanying the exothermic reaction of the curing process, or heat-curable formulations.

Hlavním nedostatkem epoxidovýeh. hmot, vytvrzovaných za studená, je malá teplotní stálost a velká závislost fyzikálních vlastností na teplotě. Z tohoto důvodu nelze tyto hmoty použít do zařízení, pracujících za teplot vyšších než 60 °C.The main drawback of epoxy. The low temperature stability and the high dependence of the physical properties on the temperature are low. Therefore, these materials cannot be used in equipment operating at temperatures above 60 ° C.

Při použití epoxidových lehčených hmot, vytvrzovatelných za zvýšené teploty, vyšší než 100 °C, se zvýší hranice tepelného namáhání přibližně na 100 °C.When using elevated temperature curable epoxy expanded masses greater than 100 ° C, the thermal stress limit is raised to about 100 ° C.

Pro výrobu odlitků a zálitků, které jsou tepelně namáhány na teploty vyšší než 100 °C, je nutno epoxidovou hmotu plnit vhodným anorganickým plnivem, které je tepelně stabilní a má dobrou tepelnou vodivost. Takovým plnivem je například mletý krystalický křemen, získaný mletím křemenného písku, křemenného štěrku nebo mletím valounů křemene. Plnění lehčené hmoty má kvalitativní i ekonomický význam pouze tehdy, obsahuje-li hmota nejméně 40 hmotnostních '% plniva. Protože však měrná hmotnostFor the production of castings and rolls that are thermally stressed to temperatures above 100 ° C, the epoxy mass must be filled with a suitable inorganic filler that is thermally stable and has good thermal conductivity. Such a filler is, for example, ground crystalline quartz, obtained by grinding quartz sand, quartz gravel or grinding quartz nuggets. Filling the expanded mass is of both qualitative and economic importance only if the mass contains at least 40% by weight of the filler. Because, however, specific gravity

O křemene je v rozsahu 2500 až 2700 kg/m , činí plnění lehčených hmot, kde lehčící složkou je plyn, značné potíže. Plnění lehčenéThe quartz is in the range of 2500 to 2700 kg / m, filling lightweight materials, where the lightening component is a gas, presents considerable difficulties. Lightweight filling

232 89B hmoty jsou nehomogenní a vzhledem k vysoké měrné hmotnosti plniva je nutno nadouvací systém usměrnit směrem k velikostem bublin nad 100 um, což je vzhledem k fyzikálním vlastnostem vy tvrzené lehčené hmoty nevýhodné.The 232 89B compositions are inhomogeneous and due to the high specific gravity of the filler, the blowing system has to be directed towards bubble sizes above 100 µm, which is disadvantageous due to the physical properties of the cured expanded composition.

Uvedené nedostatky se v podstatě nevyskytují v epoxidových tvrdých lehcených hmotách podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že hmota obsahuje jako plnivo 20 až 70 % mletého krystalického křemene, obsahujícího nejméně 0,2 až 8,0 % jílových složek.These drawbacks are not substantially present in the epoxy hard expanded masses of the present invention, wherein the mass comprises as filler 20 to 70% of ground crystalline silica containing at least 0.2 to 8.0% clay components.

Výhodou vynálezu epoxidové tvrdé lehčené hmoty je plnění mletým krystalickým křemenem, obsahujícím nejméně 0,2 % jílových složek (počítáno jako AlgO^ . 3^0). Jílové složky jsou tvořeny směsí alkalických hydratovaných hlinitanů, hlinitokřemičitanů apod. Kvantitativně jsou vyjadřována jako · JHgO. Plynové bubliny, vzniklé rozpadem nebo vypařením nadouvadla se obsorbují na jílový složce plniva a získané vytvrzené odlitky nebo zálitky jsou homogenní a při relativně vysokém plnění (např. 60 hmotnostních % plniva) a velikost bublin při shodné formulaci nepřevyšuje 100 um.An advantage of the invention of the epoxy hard expanded mass is the filling with ground crystalline quartz containing at least 0.2% clay components (calculated as AlgO3.3.0). The clay components consist of a mixture of alkaline hydrated aluminates, aluminosilicates, and the like. Quantitatively expressed as · JHgO. The gas bubbles produced by disintegration or evaporation of the blowing agent are adsorbed on the clay component of the filler and the cured castings or grouts obtained are homogeneous and at relatively high filling (e.g. 60% by weight of the filler) and the bubble size with the same formulation does not exceed 100 µm.

Takto plněné hmoty s vhodným vytvrzovacím systémem mají vysokou tvarovou stálost za tepla, nízký spučinitel délkové roztažnosti a nepatrnou změnu fyzikálních vlstností v závislosti na teplotě a lze ji využít i jako elektrických izolantů v zařízení, které pracuje v teplotní třídě B (130 °C).Such filled materials with a suitable curing system have a high thermal stability, a low linear expansion coefficient and a slight change in physical properties depending on the temperature, and can also be used as electrical insulators in equipment operating in temperature class B (130 ° C).

. Proti kompaktním nelehčeným epoxidovým hmotám znamená hmota podle tohoto vynálezu přibližně 50 % úsporu hmotnosti a tím i značný ekonomický efekt.. Compared to compact, non-lightweight epoxy compositions, the composition of the present invention means about 50% weight savings and thus a considerable economic effect.

Jako základní epoxidovou pryskyřici lze použít nízko až vysokomolekulární pryskyřici dlaňového nebo cykloalifatického typu popříplfé i modifikovanou.A low to high molecular weight palm or cycloaliphatic resin, optionally modified or modified, can be used as the base epoxy resin.

Jako vytvrzovací systém se s výhodou volí anhydrid dikarbonové kyseliny nebo směs anhydridů, popřípadě se přidá vhodný urychlovač.The curing system is preferably selected from dicarboxylic anhydride or a mixture of anhydrides or a suitable accelerator is added.

Lehčené hmoty podle vynálezu lze také barvit buď rozpustnými barvivý nebo pigmenty, jako například Fe-Cn a měkčit vhodnými měkčícími složkami, popřípadě přidat i jiné plnivo nebo složky, snižující hořlavost.The lightweight compositions of the invention may also be dyed with either soluble dyes or pigments such as Fe-Cn and softened with suitable softening components, or other fillers or flame retardants may be added.

232 896232 896

V případě, že mletý krystalický křemen sám o sobě neobsahuje potřebné množství jílových složek adsarbovaných na povrchu částic křemene, přidají se jílové složky přímo do křemene.If the ground crystalline quartz itself does not contain the necessary amount of clay components adsorbed on the surface of the quartz particles, the clay components are added directly to the quartz.

Střední velikost částic jílových složek se volí nejvíce 1/5 střední velikosti částic krystalického kisnene.The average particle size of the clay components is selected at most 1/5 of the average particle size of the crystalline kisnene.

Dále jsou uvedeny tři příklady možného složení epoxidové tvrdé lehčené hmoty.Below are three examples of possible compositions of epoxy hard expanded mass.

Příklad 1. pro složení hmoty vhodné pro odlití zátky se závitem M 60 pro olejovou nádrž s teplotou oleje 110 °C epoxidová pryskyřice středně molekulární dianového typu o obsahu 3,0 molu epox. skupin/kg emulgátor silanového typu plnivo-mletý krystalický křemen, obsahující 0,27 % A^O^ . 0H2O, střední velikost částic 29 um urychlovač-terciární amin nadouvadlo-dinitrosopentametylentetraminExample 1. For a compound composition suitable for casting an M 60 threaded plug for an oil tank with an oil temperature of 110 ° C, an epoxy resin of a medium molecular weight dian type of 3.0 mol epoxy. % / kg of a silane type emulsifier of a filler-ground crystalline silica containing 0.27% Al2O4. 0H2O, mean particle size 29 µm accelerator-tertiary amine blowing agent-dinitrosopentamethylenetetramine

100 hmotnostních dílů 0,7 hmotnostních dílů100 parts by weight 0.7 parts by weight

100 hmotnostních dílů 0,45 hmotnostních dílů100 parts by weight 0.45 parts by weight

0,8 hmotnostních dílů teplota lití - 110 °C teplota formy a vytvrzování po dobu 12 hodin - 130 °C hmotnost vytvrzené hmoty s integrálním povrchem - 700 kg/m^J 0.8 parts by weight casting temperature - 110 ° C mold and curing temperature for 12 hours - 130 ° C weight of the cured mass with integral surface - 700 kg / m ^J

2. příklad je složení hmoty pro členité elektroizolační víko o rozměrech 300 x 750 mm, tlouštka stěny 10 mm epoxidová pryskyřice středně molekulární dlaňového typu o obsahu 3,0 molů epoxidových skupin/kg 100 hmotnostních dílů měkčidlo-směs polyetylénglykolu 10 hmotnostních dílů emulgátor silanového typu hmotnostní díl plnivo-mletý krystalický křemen obsahující 0,35 % Al₂0·^ . 3HpO, střední velikost částic 25 ^um tvrdidlo-tetrahydroftalanhydrid urychlovač-terciární amin nadouvadlo-dinitrosopentametylentetraminExample 2 is a composition for a 300 x 750 mm rugged electroinsulating lid, 10 mm wall thickness of a medium molecular palm type epoxy resin containing 3.0 moles of epoxy groups / kg 100 parts by weight of a plasticizer-polyethylene glycol mixture 10 parts by weight of a silane type emulsifier part by weight of a filler-milled crystalline silica containing 0.35% Al ₂ 0 · ^. 3HpO, mean particle size 25 µm hardener-tetrahydrophthalic anhydride accelerator-tertiary amine blowing agent-dinitrosopentamethylenetetramine

232 898232 898

180 hmotnostních dílů 45 hmotnostních dílů180 parts by weight 45 parts by weight

0,5 hmotnostních dílů hmotnostní díl teplota lití, formy a vytvrzování shodná s 1. příkladem hmotnost vytvrzené hmoty s integrálním povrchem 730 kg/nr0.5 parts by weight part by weight molding, molding and curing temperatures identical to Example 1 weight of cured compound with integral surface 730 kg / nr

3. příklad je složení hmoty pro konstrukční díl elektrického přístroje s trvalou pracovní teplotou 120 °C 35 kV (členěný zálitek) , epoxidová pryskyřice nízkomolekulární dlaňového typu o obsahu 5,0 molů epox.skupin/kg emulgátor silanového typu plnivo-mletý krystalický křemen, obsahující 0,5 % ^a12°3 * -^^H2⁰’ velikost částic 22 yum tvrdidlo-hexahydroftalanhydrid urychlovač-trietanolamin nadouvadlo-dinitrosopentametylentetramin teplota lití - 90 °03. an example is the composition of the component for an electrical appliance with a continuous operating temperature of 120 ° C 35 kV (segmented grout), a low molecular weight palm type epoxy resin containing 5.0 moles of epoxy groups / kg silane type emulsifier filler-ground crystalline silica, containing 0,5% ^a1 2 ° 3 * - ^ ^H 2 ⁰ 'particle size 22 yum hardener-hexahydrophthalic anhydride accelerator-triethanolamine blowing agent-dinitrosopentamethylenetetramine pouring temperature - 90 ° 0

100 hmotnostních dílů 1.5 hmotnostních dílů100 parts by weight 1.5 parts by weight

300 hmotnostních dílů 70 hmotnostních dílů300 parts by weight 70 parts by weight

0,6 hmotnostních dílů0.6 parts by weight

1,5 hmotnostních dílů1.5 parts by weight

130 °C teplota formy teplota vytvrzování - 120 °C po dobu 12 hodin hmotnost vytvrzené hmoty s integrálním povrchem130 ° C mold temperature curing temperature - 120 ° C for 12 hours weight of cured mass with integral surface

830 kg/m^830 kg / m @ 2

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

232 896

Epoxy hard expanded mass, in particular for the production of castings and rolls, consisting of epoxy resins, a curing system, an emulsifier, a blowing agent and possibly other components, characterized in that it contains as a filler

20 to 70% milled crystalline silica containing at least 0.2 to 8.0% clay components.