CS214309B1 - Způsob výroby kompozitů s nevyztuženým jádrem - Google Patents

Abstract

Jedná se o výrobu kompozitů zejména z vyztužených plastů kombinovaných kompaktním nebo lehčeným jádrem z termoplastu, reaktoplastu či elastomeru. Podstata řešení spočívá v tom, že teplem formy ohřáté na teplotu 50 až 250 °C, v níž jsou fixovány prepregové přířezy a vstřikovací taveniny o teplotě 60 až 350 °C tla/cu 1 až 200 MPa se vyvolá v pojivu prepregu chemická reakce a za současného tváření na požadovaný tvar v tvarové dutině formy se pojivo v prepregu vytvrdí.

Description

Vynález řeší způsob výroby kompozitů zejména z vyztužených plastů kombinovaných kompaktním nebo lehčeným jádrem z termoplastu, reaktoplastu či elastomeru.

Dosud používané způsoby výroby vyztužených plastů a jiným, např. termoplastickým jádrem spočívají v tom, že se na hotový dílec z kompaktního nebo lehčeného plastu nanese některým ze známých technologických způsobů impregnovaná výztuž a za pokojové nebo zvýšené teploty se pojivo obsahující katalyzátory a urychlovače vytvrdí. K tomuto účelu se používá prakticky všech reaktoplastň, s výhodou však polyesterových či epoxidových pryskyřic, které jsou tvrditelné za studená. Z technologických způsobů se nejvíce používá ruční kladení výztuže se současnou impregnací, stříkání impregnovaných vláken a navíjení.

Tímto způsobem se např. vyrábějí vany a nádrže z polyesterových skelných laminátů vyložené vhodným termoplastem, trubky, tlakové nádoby, fitinky a další dílce. Ve většině případů se tímto způsobem řeší chemická odolnost ke korozním prostředí, a proto také nanesení vyztuženého plastu na základní, obvykle chemicky odolný termoplast je pouze jednostranné. Styková plocha s agresivním médiem je obvykle termoplast a vnější, zpevňující část, je vyz tužený plast. Výrobky, u nichž je termoplast pokryt z obou stran vyztuženým plastem, se vyskytují např. u sendvičových konstrukcí, u nichž se klade důraz především na nízkou hmotnost při zachování dobrých pevnostních parametrů.

Podstata způsobu výroby kompozitů s nevyztuženým jádrem na bázi termoplastů nebo elastomerů, podle vynálezu spočívá v tom, že tavénina plastu o teplotě 60 až 350 °C se vstřikuje tlakem 1 až 200 MPa do dutiny tlakové formy ohřáté na teplotu 50 ař 250 °C, v níž jsou fixovány prepregové přířezy Tím se vyvolá v pojivu prepregu chemická reakce a za současného tváření na požadovaný tvar v tvarové dutině formy se pojivo v prepregu vjtvrdí. K získání požadovaného tvaru se využije tlaku taveniny vstříknuté do formy, v níž je fixována tkanina, rohož apod., prosycená vhodným inicionovaným pojivém. Výztuž může být ze skleněných vláken, ale též i z vláken grafitových, uhlíkových, kysličníků kovů atd. Jako pojivá lze použít běžných či speciálně upravených pryskyřic na bázi nenasycených polyesterů, epoxidů nebo na bázi dalších reaktoplastň nebo i termoplastů. Pojivo dále obsahuje vhodný iniciační systém pokud možno s vysokou reaktivitou.

K vytvrzení pojivá v impregnované výztuži - prepregu - a tím k fixování tvaru získaného tlakem taveniny při vstřikování nebo přetlačování dochází zahřátím prepregu teplem formy a teplem vstřikované taveniny. Doba vytvrzení prepregu musí přibližně odpovídat vstřikovacímu nebo lisovacímu či přetlačovacímu cyklu. Úspěch celého procesu tedy závisí na reaktivitě systému, která je dána iniciačním systémem a jeho koncentrací, a teplotě vytvrzování. Čím je reaktivita systému vyšší a čím je vyšší teplota formy a teveniny vstřikovacího plastu, tím rychleji proběhne chemická reakce vytvrzení a tím kratší též může být výrobní cyklus. Tak např. při použití pojivá na bázi nenasycených polyesterů lze použitím t-butylperbenzoátu v koncentraci 1 hm.d. na 100 hm.d. pryskyřece dosáhnout rychlosti vytvrzení při 120 °C 150 s na 1 mm tlouštky, při 130 až 140 °C 35 až 40 s na 1 mm tlouštky. Lze použít celé řady iniciátorů nebo jejich vzájemných kombinací např. t-butylperbenzoát /t-BPB/ + 1 t-bu· tylperoctoát /t-BPO/ v poměru t-BPB/t-BPO 70/30; použití této kombinace iniciátorů vede ke

214 309 zkrácení lisovacího cyklu o 40 %.

Nevyztužený plast vstřikovaný jako tavenina mezi obě povrchové vrstvy impregnované výztuže se použije s ohledem na potřebnou teplotu a cyklus. Lze použít jak termoplasty, polykarbonáty, polyamidy, polyetyléntereftalát a jiné, tak reaktoplasty, fenolické, melaminové, dialyftalátové, a to jak v kompaktní formě, tak lehčené. Lze též použít elastomery s výhodou na bázi izokyanátů, kaučuk apod.

Další podmínkou úspěšné kombinace je požadavek pokud možno stejného smrštění vyztuženého plastu á plastu výplňového. Příliš velké rozdíly jsou příčinou lokálních vnitřních pnutí mezi oběma materiály. Dále je výhodná určitá chemická příbuznost pojivá a výplňového plastu neboť nedochází k vrstvení nebo separaci materiálů.

Způsob výroby umožňuje vyrábět tvarové výrobky z vyztužených plastů tvářecí technologií a to tak, že využije tlaku a teploty tavenina⁷při vstřikování nebo přetlačování. Výrobky vyráběné podle této technologie se pevnostně vyrovnají výrobkům z vyztužených plastů a navíc mají kvalitnější povrch a rozměrovou přesnost.

Při tomto způsobu se dosahuje zkrácení výrobního cyklu na více než dvojnásobek proti klasickým technologiím výroby vyztužených plastů. Délka výrobního cyklu se pohybuje v minutách. Popsaný způsob je vhodný především pro velkosériovou výrobu.

Další výhodou navrhovaného způsobu je zlepšení pracovního prostředí. Vzhledem k tomu, že se pracuje s prepregy, není nutná obtížná manipulace se sklotextilem či rohožemi a jsou vyloučena též rozpouštědla. Obsah styrénu v ovzduší se při práci s polyesterovými pojivý sní ží na minimum proti dosud používaným klasickým způsobům.

V neposlední řadě přináší nový způsob i výrazné snížení elektrické energie, nebot se využívá tepla vstřikované taveniny k urychlení vytvrzovací reakce pojivá v prepregu.

Příklad 1

Pro výrobu pevnostně náročného dílce, např. lopatky ventilátoru, použije se kombinace polyesterových prepregů, u nichž je pojivo iniciováno 1 hm % t-butylperbenzoátu. Mezi listy prepregu vložené do formy vyhřáté na teplotu 140 °C se vstřikuje tavenina polyetyléntereftalátu tlakem 80 MPa. Výrobek o tlouštce prepregové vrstvy 2 mm a o maximální tlouštce jádra 8 mm lze vyjnout z formy za 3 minuty.

Příklad 2

Při výrobě pevnostně náročného lehčeného dílce se použije kombinace polykarbonátu a 1 hm.d. nadouvadla /vhodné diazosloučeniny/, který vstřikujeme při teplotě taveniny 300 °C do formy vyhřáté na 120 °C. Do formy byly předem založeny přířezy z polyesterového prepregu, jehož pojivo bylo iniciováno 1 hm.d. směsi terciárního butylperbenzoátu a ter. butylperoctoátem /poměr 70:30/. Výrobek o celkové tlouštce 80 mm při tlouštce stěny z prepregu 1 mm se během 4 až 5ti minut vyjímá z formy.

Příklad 3

Vyztužený výrobek na bázi fenolformaldehydových pryskyřic se vyrobí použitím běžné fenolické lisovací hmoty s práškovým plnivem, jejiž složení a reaktivita odpovídá vstřikovací3

214 309 &

mu typu, a fenolického prepregu. Teplota taveniny při vstřikování fenolických hmot je 90 až 100 °C, teplota formy 160 až 170 °C. Při použití prepregu o tloušfce 1,5 mm a jádra o tloušt ce 3 mm je celkový vytvrzovací čas 3 minuty.

Claims (1)

1. Způsob výroby kompozitu s nevyztuženým jádrem na bázi termoplastů nebo elastomerů, vyznačený tím, že tavenin.a plastu o teplotě 60 až 350 °C se vstřikuje tlakem 1 až 200 MPa do dutiny tlakové formy ohřáté na teplotu 50 až 250 °C, v níž jsou fixovány prepregové přířezy.

   Vytiskly Moravské tiskařské závody, Cena: 2,40 K č s