CS216521B2 - Způsob výroby tvrditelné plastické hmoty vyztužené vlákny - Google Patents

Abstract

Při tomto způsobu výroby se použije nenasycené syntetické pryskyřice nebo/a monomeru, katalyzátoru, urychlovače a vyztužujících vláken. Směs nenasycené syntetické pryskyřice nebo/a monomeru a jedné látky ze skupiny tvořené katalyzátorem a urychlovačem se vyztužuje vlákny obsahujícími druhou látku téže skupiny. Proces vytvrzování začíná teprve tehdy, když se syntetická pryskyřice a vyztužující látka uvedou do styku. Předchází se tím nežádoucí želatinaci syntetické pryskyřice, zvyšuje se bezpečnost práce a usnadňuje se provozní manipulace.

Description

Vynález se týká způsobu výroby tvrditelné plastické hmoty, vyztužené vlákny za použití nenasycené syntetické pryskyřice a/nebo monomeru, katalyzátoru, urychlovacího systému a vyztužujících vláken.

Nenasycené syntetické pryskyřice a monomery, jako je styren a akryláty, se vytvrzují zpravidla přísadou aj urychlovače a

b) katalyzátoru.

Při vytvrzování vzniklá plastická hmota se označuje obecně jako duroplast. K dosažení zlepšené mechanické pevnosti duroplastu se duroplast vyztužuje skleněnými nebo uhlíkovými vlákny nebo podobným způsobem.

Tvrzení nenasycené plastické hmoty se provádí podle obou dále uvedených mechanismů:

1. Redox - systém

Katalyzátor vytváří radikály působením redukující látky. Nejběžnějším redukčním prostředkem jsou kobaltnaté ionty Co⁺⁺. Mechanismus je pravděpodobně následující (Tobolsky a Mesrobian, Organíc Peroxides, Wiley interscience, New York, 1954 J:

ROOH + Co2+ RO. + OH“ + Co³⁺ ROOH + Co³⁺ -> RO₂. + H+ + Co2+ RO. + Co²⁺ - RO- + Co³⁺

2. Horner-Schenkův mechanismus

Četné aminy vytvářejí volné radikály při styku s peroxidy. Horner a Schenk vysvětlují tuto skutečnost tímto způsobem [Horner a Schenk, Angew. Chemie 61, 411 (1949)]:

CH.yN CH$

o o c^c-o.o&c^

O θ

OCC/^H_SCO,

o

-OCC_éH_s->H

Η H oH CH,

CH, i ' N:

K dosažení žádaných vlastností jak při zpracování, tak také konečného výrobku se používá nenasycených syntetických pryskyřic většinou zároveň s monomery, jako je styren a/nebo akryláty.

Do této směsi syntetické pryskyřice a monomeru se obecně přidává urychlovač, jelikož stabilita takového systému je poměrně dlouhá, většinou několik měsíců. Kromě toho se stabilita může řídit přidáním inhibitoru, jako je například hydrochinon.

Bezprostředně před použitím se přidává katalyzátor, jako je methylethylketonperoxid, cyklohexanperoxid, acetylacetonperoxid, benzoylperoxid nebo podobný katalyzátor.

Až dosud se urychlovač a katalyzátor přidávaly do nenasycené syntetické pryskyřice nebo do směsi takových pryskyřic dříve, než byly pryskyřice uvedeny do styku s vlákny. Jakmile se přidal katalyzátor, začalo vytvrzování. Směs syntetické pryskyřice želatinovala zpravidla po 2 až 60 minutách a výrobek se vyjímal z formy po 4 až 6 hodinách. Optimální vytvrzování může trvat i déle než 24 hodin.

Při výrobě vyztužených duroplastů se používá jako vyztužovacích přísad skleněných vláken, uhlíkových vláken, polyamidových vláken a podobných materiálů. Tato vlákna se rozptylují a dobře zpracovávají do kapalných nenasycených syntetických pryskyřic, do kterých se přidává vytvrzovaci systém.

Nevýhodou uváděných známých postupů je poměrně krátká doba od počátku zpracování materiálů do jejího ukončení, což klade vysoké nároky mimo jiné na provozní technologii a obsluhu. Vytvrzování, jak již bylo uvedeno, začíná u dosud známých postupů ihned, jakmile se uvede katalyzátor a urychlovač do styku s nenasycenou syntetickou pryskyřicí.

Uvedené nevýhody se nevyskytují u způsobu výroby tvrditelné plastické hmoty vyztužené vlákny za použití nenasycené syntetické pryskyřice nebo/a monomeru, katalyzátoru, urychlovače a vyztužujících vláken podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se směs nenasycené syntetické pryskyřice nebo/a monomeru a jedné látky ze skupiny tvořené katalyzátorem a urychlovačem vyztužuje vlákny obsahujícími druhou látku téže skupiny.

Jakožto syntetické pryskyřice se může použít polyesteru, polyakrylátu, vinylové pryskyřice, polyuretanu nebo jiné nenasycené polymerovatelné sloučeniny, jako je například styrenový monomer, nebo se může použít směsí uvedených pryskyřic.

''^r.....

Jakožto katalyzátoru se může použít peroxidu nebo Jiného typu katalyzátoru nebo se může použít směsi těchto katalyzátorů.

Urychlován může být na bázi sloučenin kobaltu, železa, manganu, vanadu, olova, na bázi aminu nebo jiné třídy urychlovačů, a to Jak samotných, tak ve vzájemných směsích.

Jákožto vyztužovacích vláken se může používat vláken skleněných, uhlíkových, kovových drátů, polyamidových vláken nebo jiných vhodných vláknitých materiálů, a to buď ve formě nezpracovaných vláken, nebo ve formě rohoží, přástu, tkaného přástu, stříže, nebo se může používat vláken v jiné formě.

Pochod vytvrzování začíná pak teprve ve chvíli, kdy syntetická pryskyřice a vyztužovací látka jsou uvedeny do styku. Tímto způsobem se předchází želatinaci syntetické pryskyřice nebo směsi v nádobách a v aparatuře. To vede k velkým úsporám, jelikož ztráty suroviny jsou menší, snižuje se opotřebování zařízení, zjednodušuje se čištění za souěasné nižší spotřeby organických rozpouštědel a tím se zlepšuje okolí pracoviště. Podstatně se snižuje nebezpečí požáru, což je založeno na tom, že se podstatně snižuje manipulace s peroxidy jakožto katalyzátory, jelikož je možno namíchat v jedněm pracovním pochodu zásobu nenasycené pryskyřice a katalyzátoru alespoň na jeden den. Kromě toho se předchází tomu, aby zbytky směsi syntetických pryskyřic, do které je přidán jak urychlovač, tak katalyzátor, podléhaly neříditelné silné exotermní vytvrzovací reakci, což dosud často způsobovalo požáry.

. Jelikož vytvrzovací pochod začíná teprve tehdy, když se smísí vyztužovací látka se zapracovaným urychlovačem s nenasycenou pryskyřicí obsahující katalyzátor, mají provozní pracovníci mnohem více času a mají tedy možnost vyrábět technicky lepší výrobky.

Rohož ze skleněných vláken, která obsahuje asi 330 ppm kobaltu, se používá jakožto vyztužovací rohož do vrstvené hmoty, ve které se jakožto nenasycené pryskyřice používá polyesteru rozpuštěného ve styrenu a s přísadou 2 % methylethylketonperoxidu. Vrstvená hmota se zahřívá o sobě známým způsobem. Doba vytváření gelu je asi 40 minut. Plné vytvrzení zjištěno po 9 hodinách. Po 24hodinovém vytvrzování při teplotě místnosti zjištěn zbytkový monomer ve vrstvené hmotě v množství asi 1,5 '%:

V příkladu použito jakožto urychlovače kobaltu, jakožto katalyzátoru methylethylketonperoxidu a jakožto nenasycené pryskyřice polyesteru (jakožto polyesteru použito standardního nenasyceného polyesteru na bázi ftalové kyseliny a maleinové kyseliny, rozpuštěného v monomerním styrenu; tyto látky mohou však být samozřejmě nahrazeny látkami blíže uvedenými v definici předmětu vynálezu.

Příklad 1

Nanášení systému urychlovače na primární vlákna.

A. Sloučenina kobaltu nebo jiný druh urychlovače se rozpustí v apretuře nanášené na vlákna bezprostředně po dloužení, přičemž se do skleněných vláken včlení požadované množství sloučeniny kobaltu nebo jiného urychlovače.

Apretura pro vlákna vinyltris-beta-methoxyethoxysilan 0,50 polyvinylacetátová emulze (50%J 7,60 mazadlo (Arquad S50J 0,07 octan kobaltnatý [Co(C₂H₃O₂j₂.4 H₂O] 2,20 demineralizovaná voda 89,63

100,00

B. Sloučenina kobaltu nebo jiný druh urychlovače se rozpustí nebo emulgují nebo chemicky váží s polyesterovou nebo· epoxidovou pryskyřicí, jakožto filmotvornou složkou apretury, načež se žádané množství sloučeniny kobaltu nebo jiného urychlovače vnese do skleněných vláken.

Apretura pro vlákna gamma-aminopropyltriethoxysilan 0,30 polyesterová pryskyřice rozpustná ve vodě 5,50 mazadlo (Cirrasol 185 A J 0,30 polyvinylpyrrolidon 1,50 oktoát kobaltu (10 % kobaltu] 4,00 demineralizovaná voda 88,40

100,00

Příklad 2

Nanášení urychlovače na hotové výrobky.

A. Při výrobě rohoží ze skleněných vláken pojených emulzemi se sůl kobaltu nebo jiný urychlovač přidávají ve vhodném množství do pojidla, čímž se získá rohož ze skleněných vláken obsahující žádané množství soli kobaltu nebo jiného urychlovače, a) pojidlo pro rohož polyvinylacetátová emulze (50%) 7,50 nasycený polyester 3,00 síran kobaltnatý (CoS0₄.7H₂0) 0,40 emulgátor (nonylfenolpolyglykolether) 0,02 demineralizovaná voda 89,08

100,00

b) polyvinylacetátová emulze (50%) 7,50 nasycený polyester 3,00

dimethylanllin	0,40
emulgátor
(nonylfenolpolyglykolether)	0,02
demineralizovaná voda	89,08

100,00

B. Při výrobě emulzí rohoží ze skleněných vláken se oktoát kobaltu nebo jiná sloučenina kobaltu nebo jiný urychlovač rozpustí v polyesteru nebo se v polyesteru emulguje, disperguje nebo se na polyester váže reakcí. Tohoto polyesteru se používá jakožto pojidla pro rohož ze skleněných vláken, takže se do rohože ze skleněných vláken včlení požadované množství sloučeniny kobaltu nebo jiného urychlovače. Pojidlo pro rohož polyvinylacetátová emulze (50%·) 7,50 nasycený polyester (na bázi ethylenglykolu a adipové kyseliny) 3,00 oktoát kobaltu (10 % kobaltu) 0,90 emulgátor (nonylfenolpolyglykolether) 0,02 demineralizovaná voda 88,58

100,00

C. Při výrobě práškem vázané nebo emulzí vázané rohože ze skleněných vláken se na rohož nastříkává roztok sloučeniny kobaltu nebo roztok jiného urychlovače systémem trysek nad a/nebo pod dopravníkem rohože, takže se žádané množství sloučeniny kobaltu nebo jiného urychlovače včlení do rohože ze skleněných vláken.

Nastříkávaná kapalina síran kobaltnatý (C0SO4.7H2O) 2,00 voda 98,00

100,00

D. Při výrobě přástu ze skleněných vláken se nanáší roztok sloučeniny kobaltu nebo jiného urychlovače vlastním nanášecím systémem nebo v lázni, s následujícím sušením tak, aby se do přástu skleněných vláken včlenilo požadované množství sloučeniny kobaltu nebo jiného urychlovače.

Roztok síran kobaltnatý (CoSO₄.7 H₂O) 5 voda 95

100

Při výrobě všech jiných vlákenných výrobků se používá jednoho nebo několika ze shora uvedených způsobů nanášení, Samozřejmě jsou možné obměny shora uvedených způsobů, pokud spadají do rámce vynálezu.

Claims (1)

1. Způsob výroby tvrditelné plastické hmoty, vyztužené vlákny za použití nenasycené syntetické pryskyřice nebo/a monomeru, katalyzátoru, urychlovače a vyztužujících vláken, vyznačující se tím, že se směs nenaVYNALEZU sycené syntetické pryskyřice nebo/a monomeru a jedné látky ze skupiny tvořené katalyzátorem a urychlovačem vyztužuje vlákny obsahujícími druhou látku téže skupiny.