CS242171B1 - Polyesterový termosetický kompozitný materiál a sposob jeho výroby - Google Patents

Abstract

Vynález popisuje skleněným vláknom vystužený kompozitný materiál, obsahujúci vo svojej štruktúre zmes sekaných skleněných vlákien, ktorá obsahuje 10 až 85 °/o elementárnych skleněných vlákien, a 90 až 15 % skleněných prameňov zložených z 50 až 1200 elementárnych vlákien. Kompozíciu je možné připravit tak, že sa impregnuje zmes sekaných vlákien, z ktorej 10 až 85 % sú pramene s rozpustnou úpravou a zvyšok s nerozpustnou úpravou. Zahuštěním kompozície napr. oxidom horečnatým sa připraví suchá forma tejto kompozície, ktorú je možné vytvrdzovať lisováním pri zvýšenej teplote.

Description

Vynález sa týká polyesterového termosetického kompozitného materiálu vystuženého sekaným skleněným vláknom o dížke 3 až 600 mm, připadne aj nekonečným v množstve 5 až 85 % hmotnosti, obsahujúceho přísady regulujúce hlavně stabilitu, Teologické a povrchové vlastnosti termosetu a sposobu jeho výroby.

Polyesterové termosetické kompozitně materiály našli široké uplatnenie ako· konštrukčný materiál, ktorý neustále nahrádza tradičné materiály ‘ ako dřevo, různé farebné kovy a zliatiny. Pri výrobě týchto kompozícií sa najviac ako vystužujúce plnivo používajú skleněné vlákna, či už vo formě tkanin, rohoží, rovingov alebo sekaného vlákna (Mleziva J. a kol.: Polyestery, jejich výroba a zpracování, SNTL Praha 2 vyd. 1978). Okrem samotných skleněných vlákien je známy celý rad kompozícií na báze kombinácie skleněných a uhlíkových vlákien, či kovových a aj kombinácie a postupy využívajúce skleněné tkaniny a sekané vlákno (USA pat. č. 3 867 244, 3 889 035 a 3 993 828 j.

Lisovacie tvrditefné kompozície na báze nenasýtených polyesterových živíc sfl známe (CS aut. osv. c. 190 815, 226 247, 226 283). Pripravujú sa impregnáciou, hlavně sekaných skleněných vlákien kompozíciou na báze nenasýtených polyesterových živíc, ktoré pomocou zahušťovadiel, zvyčajne zlúčenín dvojmocných kovov sa prevedú na suchú nelepivú formu a vytvrdzujú lisováním pri zvýšenej teplote podfa druhu použitého iniciačného systému radikálovej polymerizácie.

Ožítkové a technologické vlastnosti týchto materiálov sa regulujú celou škálou různych aditív zvyčajne povrchovo aktívnych látok, inhibítorov, iniciátorov, nevystužujúcich plniv, pigmentov, farbív, separátov, retardérov horenia, termoplastických polymérov, plastifikátorov rozpúšťadiel a pod.

Výroba roznych výrobkov z takto připravených lisovacích hmůt sa spravidla uskutočňuje následovně:

Z prepregu sa sníme separačná folia, ktorá zabraňuje zlepeniu jednotlivých vrstiev prepregu v nábale a podl'a hmotnosti požadovaného výrobku sa odřeže ekvivalentně množstvo prepregu. V závislosti od tvaru dvojdielnej formy sa pás prepregu nařeže na štvorce alebo obdížniky a vloží na spodnú časť formy, vyhriatej na lisovaciu teplotu okolo 130 až 160 °C, po uzavretí formy dOichádza vplyvem teploty a tlaku k roztaveniu a tečeninu lisovacej hmoty do všetkých častí formy za súčasného zosietenia hmoty. Podfa hmotnosti výrobku a iníciačného systému je lisovacia doba 1 až 10 minút.

V prvej fáze našli lisovacie hmoty tohto druhu hlavně uplatnenie pri výrobě tvarové nenáročných, jednoduchých váčších výrobkov, predovšetkým roznych krytov, stoličiek či ich častí ako operadlá, stoly a v automobilovom priemysle pri výrobě častí karosérie a nárazníkov. Už pri vývoji týchto lisovacích hmot bolo zistené, že skleněné vlákna vo formě prameňov združených do rovingu, ktoré sa bežne používali pri výrobě sklolaminátov technológiou striekania s úpravou rozpustnou v roztoku nenasýtených polyesterových živíc sú pre výstuž prepregov nevhodné. Pri aplikácii týchto prameňov s úpravou rozpustnou sa zístilO', že pri zvýšenej teplote a tlaku pri lisovaní sa pramene rozpadli na elementárne vlákna. Pri tečení hmoty do celej časti formy nastávalo nerovnoměrné rozloženie vlákien v hmotě výrobku, čo sa odzrkadlovalo kolísáním mechanických vlastností výrobku. Spravidla miesta v střede výrobku, odkiaf pri lisovaní hmota tiekla do časti formi bolí minimálně vystužené vláknom, v důsledku čoho tieto miesta holi křehké a prakticky hned pri lisovaní popraskané. Z týchto důvodov bolí pre túto technológiu výroby lisovacích hmůt vyvinuté skleněné pramene, v ktorých sú elementárne vlákna vzájomne spojené do prameňa úpravou nerozpustnou v roztoku nenasýtenej polyesterovej živice, zvyčajne na báze roznych polymérov a polyvinylalkoholu. Pri aplikácii tohto druhu skleněných prameňov sa uvedené nevýhody odstránili, čo umožnilo široké rozšírenie týchto lisovacích hmot k výrobě výrobkov, ktoré sa dovtedy používanými technológiami vyrába11 velmi prácne, připadne sa vůbec nedali vyrobit. S neustálým tlakom náhrady různých výrobkov z kovových materiálov, hlavně farebných kovov sa začali lisovacie hmoty, prepregy skúšať aj pri výrobě různých tvarové náročných výrobkov, predovšetkým pře elektropriemysel. Pri výrobě týchto výrobkov, zvyčajne o malej hmotnosti a tvarové náročné na otvory, hrany a výčlenky pri použití běžných dovtedy používaných lisovacích hmot dochádzalo právě na týchto miestach k praskaniu až odlupovaniu pri výrobě a pri úpravách výrobkov, zvyčajne pri vrtaní různých otvorov, Riešenie tohto problému sa prejavilo používáním roznych druhov aditív, prevažne termoplastov, silanizáciou práškových plniv a přísad zlepšujúcich reologické vlastnosti hmoty ako modifikátorov prepregov.

Pri štúdiu tohto problému sme zistili, že skleněné pramene s úpravou nerozpustnou v živici pri lisovaní tvarové náročných a povrchové členitých výrobkov netečú rovnoměrně so živicou, ale nastáva ich oddefovanie, čo sa v konečnom důsledku prejavuje, že hmota výlisku je nerovnoměrně vystižená a v miestach so snížením obsahu výstuže křehká. Určité riešenie tohto problému je prídavok aditív spravidla v kombinácii s úpravou technologie lisovania, t. j. v znížení vytvrdzovacej teploty a zvýšení lisovacieho času. Toto riešenie sa v konečnom důsledku prejavuje znížením produktivity pri výrobě. Zistili sme, že tieto problémy sa v podstatnej miere odstránia pri použití riešenia podfa vynálezu.

Vynález popisuje polyesterový termosetic242171 ký kompozitný materiál vyztužený skleněným sekaným vláknom o dížke 3 až 60 mm, připadne aj nekonečným v množstve 5 až 85 % hmotnosti, obsahujúci přísady regulujúce hlavně stabilitu, reologické a povrchové vlastnosti termosetu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že z celkového množstva sekaných skleněných vlákien obsahuje vo svojej štruktúre 10 až 85 % hmotnosti elementárnych vlákien a 90 až 15 % hmotnosti sekaných skleněných prameňov zložených z 50 až 1200 elementárnych vlákien.

Tento materiál je možné připravit nasledovným postupom. Kompozícia na báze nenasýtených polyesterových živíc, zahusťovadiel na báze zlúčenín kovov 2. skupiny periodického systému prvkov, iniciátorov polymerizácie a přísad regulujúcich technologické a úžitkové vlastnosti termosetu sa nanáša na dve separačné fólie, medzi ktoré je vložené sekané skleněné vlákno, připadne aj nekonečné tak, že sekané skleněné vlákna sú zložené zo směsi, ktoré obsahuje 10 až 85 % hmotnosti skleněných prameňov s povlakom rozpustným v roztoku nenasýtenej polyesterovej živice a po zahuštění sa vytvrdzuje, spravidla lisováním za zvýšenej teploty.

Zahuštěné hmoty můžu byť bud hned' spracovávané samotným výrobcom, alebo distribuované různým spracovatefom. Určenie vhodnosti skleněných vlákien možno uskutočniť jednoduchým vizuálnym spósobom tak, že rozpuštěné pramene vlákien sa po vložení do roztoku nenasýtenej polyesterovej živice rozpadnu na elementárne vlákna.

Princip riešenia podl'a vynálezu spočívá v zistení, že pramene vlákien s úpravou nerozpustnou spravidla plochého tvaru o šírke meratelnej v milimetroch sú málo pružné a pohyblivé, pri lisovaní tvoria základná kostru hmoty, pričom elementárne vlákna o hrúbke v mikrometrech pravděpodobně v důsledku svojej pružnosti a malej hrúbke vyplnia medzeru medzi jednotlivými prameňmi, čo sa v konečnom důsledku prejavuje, že výrobok je vystužený aj v ostrých hranách a výčlenkoch, v důsledku čoho nenastává ich praskanie, poškodzovanie až odlupovanie.

Vynález je ďalej objasněný formou príkladov, v ktorých zloženie je uvádzané v hmotnostnej koncentrácii.

Přikladl

Lisovacia hmota sa připravila tak, že obsahovala 30 % sekaných skleněných vlákien, ktoré holi zložené zo zmesi pramencov a rozpustnou a nerozpustnou úpravou o dížke 50 mm. Skleněné pramene s úpravou rozpustnou malí priemer elementárnych vlákien 11 ,um a pramene s nerozpustnou úpravou zložená z 200 elementárnych vlákien o priemernej hrúbke elementárnych vlákien 15 μπι. Polyesterová kompozícia na báze 70 % roztoku v styréne živice a o čísle kyslosti 22 mg KOH/g na báze naleinanhydridu, ftalanhydridu a propylénglykolu v množstve 25 % zhomogenizovaná s 1,5 % pasty oxidu horečnatého·, 0,45 % terč. butylperbenzoátu, 1,2 % stearátu zinečnatého, 32 % uhličitanu vápenatého, 0,015 % inhibitóra, 3 % styrénu, 2,5 % polyetylénu a zvyšok pigmentové pasty sa naniesol na polyetylénové fólie medzi ktoré sa vložilo skleněné vlákno. Takto připravený prepreg je možné po zahuštění a odstranění fólií vytvrdzovať lisováním pri teplote 130 až 160 °C a lisovacej době 1 až 10 minút. Vplyv obsahu skloněných prameňov s rozpustnou úpravou na mechanické vlastnosti termosetu je uvedený v tabufke.

prameň s rozpustnou úpravou (°/o hmot.)

Tabulka medza pevnosti v ohybe (MPaJ za sucha po vare

Příklad 2

Podobné ako v příklade 1 sa připravila lisovacia kompozícia, ktorá obsahovala zmes sekaných vlákien zloženú z 50 % hmotnosti skleněných prameňov s rozpustnou úpravou o priemernej hrúbke elementárnych vlákien 15 ,«m. Vystužený termoset mal za sucha pev-

148	133
155	142
176	153
192	169

nost v ohybe 169 MPa a po vare 141 MPa. Zmes sekaných skleněných vlákien je možné najjednoduchšie pripraviť tak, že súčasne sa sekajú vlákna s úpravou rozpustnou a nerozpustnou, t. j. cievočnice, z ktorej sa vedú vlákna do sekačky sa osadí obomi druhmi vlákna.

Claims (3)

1. PREDMET

   1. Polyesterový termosetický kompozitný materiál vystužený sekaným skleněným vláknom o dížke 3 až 60 mm, připadne aj nekonečným v množstve 5 až 85 % hmotnosti, obsahujúci přísady regulujúce hlavně stabilitu, reologické a povrchové vlastnosti termosetu, vyznačujúci sa tým, že z celkového množstva sekaných skleněných vlákien obsahuje vo svojej štruktúre 10 až 85 °/o hmotnosti elementárnych skleněných vlákien a 90 až 15 % hmotnosti sekaných skleněných prameňov zložených z 50 až 1200 elementárnych vlákien.
2. 2. Polyesterový termosetický kompozitný materiál podlá bodu 1, vyznačujúci sa tým, že elementárne skleněné vlákna majú priemernú hrůbku 9 až 13 ,wm a prameň je zkažený z vlákien o príemernej hrúbke 15 až 25 mikrónov.

   VYNALEZU
3. 3. Sposob výroby polyesterového termosetického kompozitného materiálu podl'a bodov 1 a 2, vyznačujúci sa tým, že kompozícia na báze roztoku nenasýtených polyesterových živíc, zahusťovadiel na báze zlúčenín kovov 2. skupiny periodického systému prvkov, iniciátorov polymerizácie a přísad regulujúcich technologické a užitkové vlastnosti termosetu sa nanáša na dve separačné fólie, medzi ktoré je vložené sekané skleněné vlákno, připadne aj nekonečné tak, že sekané skleněné vlákna sú zložené zo směsi, ktorá obsahuje 10 až 85 °/o hmotnosti skleněných prameňov s povlakom rozpustným v roztoku nenasýtenej polyesterovej živice a po zahuštění sa vytvrdzuje, spravidla lisováním za zvýšenej teploty.

   Severografta, n. p., závod 7, Most

   Cena 2,40 Kčs