CS231419B1 - Vrstvené porézní epoxidové materiály a způsob jejich výroby - Google Patents

Abstract

Vynález se týká vrstvených porézních epoxidových materiálů, jež sestávají z jedné nebo více kompaktních vrstev a z porézní vrstvy, případně vyztužených a vzájemně spojených chemickou vazbou, a způsobů jejich výroby z běžných epoxidových pryskyřic a tvrdidel za použití hydroxidů a práškového Si zrnitého hliníku nebo jeho slitin'.

Description

Vynález se týká vrstvených porézních epoxidových materiálů, jež sestávají z jedné nebo více kompaktních vrstev a z porézní vrstvy, případně vyztužených a vzájemně spojených chemickou vszbou, a způsobu jejich výroby z běžných epoxidových pryskyřic a tvrdidel za použití hydroxidů a práškovitého či zrnitého hliníku nebo jeho slitin.

V sortimentu konstrukčních a stavebních materiálů je trvalý zájem o umělé hmoty, které by vedle vysoké pevnosti, houževnatosti, odolnosti, vůči nárazům a rezistence proti chemickým činidlům vykazovaly značnou povrchovou pevnost, nízkou měrnou hmotnost, dobrou tepelnou a zvukovou izolační schopnost a byly výrobně snadno dostupné. .

*

Epoxidové pěnové hmo'ty, které splňují většinu uvedených technických požadavků, se dosud vyrábějí ze sloučenin, obsahujících nejméně dvě epoxidové seskupení v molekule, reakcí s tvrdidly ze účasti vypšňovadel, případně dalších přísad jako regulátorů velikosti pórů, katalyzátorů, urychlovačů, pigmentů apod., při pokojové.anebo zvýšené teplotě.

Jako zdroje potřebrtých epoxidových seskupení slouží'sloučeniny vyráběné např. z Bisfenolu A a epichlorhydrinu, polyestery obsahující epoxyskupiny a alifatické či cykloalifatické epoxypolyglycidylétery a jako vytvrzovadla se převážně uplatňují vícesytné aminy, jak je popsáno v dostupné literatuře.

Jako vypěňovadla nacházejí použití těkavé sloučeniny (např. uhlovodíky nebo chlorfluorderiváty uhlovodíků) nebo pevné vypěnovací příměsi (např.kyselý uhličitan amonný anebo sloučeniny, které rozkladem odštěpují dusík, např. nestálé azolátky).

Dosavadní postupy vypěňování epoxidových hmot se setkávají s nesnázemi při synchronizaci poměrně pomalé polykondenzací epoxidových pryskyřic s tvrdidly a procesem vypěnování. S technickými potížemi je spojeno i intenzivnější zahřívání vypěňovaného systému nebol značným příkonem tepla se musí uhradit výparné teplo těkavých napěnovacích přísad, jež se dosud přednostně používají.

Předmětem tohoto vynálezu jsou vrstvené porézní epoxidové materiály. Podstata vynálezu spočívá v tom, že sestávají jednak z vrstvy 1, jež je tvořena vytvrzenou porézní epoxidovou hmotou měrné hmotnosti 30 až 1 050 kg/m , případně prostoupenou vyztužovací výplní 2 a obsahující 0,01 až ,0 % hmot. rozptýlených hlinitanů sodných, draselných či hydroxidů hlinitého nebo jejich směsi, dále z kompaktní vrstvy 2, jež je tvořena vytvrzenou epoxidovou hmotou, s výhodou proloženou výztuží £, případně jsou v jedné nebo obou vrstvách rozptýlena plnidla, zbytkové kovy a přísady jako alkoholy s řetězcem až C^, zrnité porézní anorganické či organické hmoty, barviva, stabilizátory vůči UP-zéřeni, akcelerétory či retardéry vytvrzování, stabilizátory a regulátory pěny, přičemž kompaktní vrstva 2 3^e s porézní vrstvou spojena chemickou vazbou ve styčné ploše 2 případně vytváří kompaktní vrstva 2 obal vrstvy J_.

Způsob výroby vrstvených porézních epoxidových materiálů podle vynálezu spočívá v tom, že se na vytvrzovanou epoxidovou kompaktní vrstvu 2, případně vyplněnou výztuží £, nanáší směs epoxidových pryskyřic, tvrdidel, hydroxidu sodného, draselného, amonného anebo jejich směsí, préěkovitého či zrnitého hliníku nebo jeho slitin případně s příměsemi a plnidly jako např. alkoholy s řetězcem až C^, barvivý, stabilizátory vůči UF-zéření, akcelerátory či retardéry vytvrzování, stabilizátory a regulátory pěn, zrnitými porézními anorganickými či organickými hmotami s výhodou tak, že se uvedená zhomogenizované směs složek nanáší na vyztužovací výplň 2, rozprostřeůou na kompaktní vrstvě 2, načež se souběžným vytvrzováním porézní vrstvy £, obsahující vyztužovací výplň 2 ® kompaktní vrstvy 2, s výhodou urychlovaným zahřátim, docílí chemického spojení v jejich vzájemné styčné ploše 2·

Postupem podle tohoto vynálezu lze snadno vyrábět i vícevrstvé porézní epoxidové materiály a to tak, že se vrstva porézní epoxidové pryskyřice opatří několika kompaktními vrstvami z epoxidové pryskyřice, případně s výztuží, což se provede tak, že se do prostoru

2314,9 vymezeného kompaktními vrstvami, případně s výztužemi, vpraví směs složek pro tvorbu porézní epoxidové pryskyřice. Lze postupovat i tak, že se jednotlivé kompaktní vrstvy s případnými výztužemi sestaví do žádaného tvaru a do vymezeného prostoru případné s vyztuSovací výplni se vpraví směs složek pro tvorbu porézní vrstvy a systém se podrobí vytvrzování, obdobně lze vyrábět i oblé prvky tvořené porézním jádrem s povrchovou kompaktní vrstvou.

Pro výrobu vrstvených porézních epoxidových materiálů jsou vhodné všechny typy epoxidových pryskyřic, produkované pro laminovací účely - a to jak nízkomolekulární nemodifikované (např. čs. výrobky ChS Eposy 14, ChS Epoxy 15, ChS Epoxy 110) tak nízkomolekulární modifikované - např. změkčovadly, reaktivními rozpouštědly apod. - (čs. výrobky ChS Epoxy 1 200, ChS Epoxy 1 210, ChS Epoxy 1 100), ale lze použít i vysokomolekulární pryskyřice.

S volbou pryskyřice zpravidla souvisí i aplikace vhodného tvrdidla jimiž mohou být polyaminy (např. dietylentriamin, xylylendiaminy), kyanetylovaný dietyléntriamin, dikyandiamid, anhydridy dikarboxylových kyselin, tvrdidla typu aminoamidů a řada dalších specialit; optimální kombinace epoxidových pryskyřic s vhodnými tvrdidly jsou výrobcem doporučeny.

Jako výztuž se mohou použít výplně ze skleněných vláken nebo z vysokomolekulárních vláknitých sloučenin např. polyetylentereftalátu, polyamidů, polyaramidů, uhlíkatých vláken apod.

Při způsobu výroby vrstvených porézních epoxidových materiálů podle tohoto vynálezu není rozhodující, v jakém pořadí se směšují komponenty a také se výraznější měrou neprojeví způsob nanášení směsí složek do formy nebo na výztuže, lze tedy praktikovat natírání, polévání, postřikování, vstřikování apod.

V případech, kdy se při výrobě vrstvených porézních epoxidových materiálů podporuje vytvrzování a zpěňování zahříváním, lze postupovat např. tak, že se ohřívá forma, do níž se nanášejí jednotlivé vrstvy případně i výztuže nebo se nanesení vrstev provede při 15 až 30 °C, načež se nad formou s vrstvami umístí tepelné zdroje, anebo se systém vrstev prohřívá ze dvou nebo i' více směrů.

Ve všech alternativách výroby podle tohoto vynálezu se vždy usiluje o souběžnou pólymerací jak ve vrstvě kompaktní tak i porézní, čímž se zajištuje jejich pevné spojení prostřednictvím chemické vazby, toho se snadno dosáhne rychlou manipulací s materiály při zhotovování jednotlivých vrstev. Nežádoucímu promísení vrstev brání viskozita nanášených směsi a přispívají k tomu i případně vložené výztuže.

Podle vynálezu lze zhotovovat výplně, výztuže, nosníky, desky,· skořepiny, profily, roury, stožáry, karosérie, sportovní potřeby, přilby, stavební dílce (panely stěn a stropů, okenní rámy, veřeje, vany, umývadla), podlahové krytiny, dveře, otevřené nádrže i uzavíratelné cisterny a celou řadu podobných výrobků, které se vyznačují pevností, lehkostí, dobrými tepelně i.zvukově izolačními vlastnostmi.

Příznivé vlastnosti nových vrstvených porézních epoxidových materiálů jsou výslednicí sladění rychlostí napěňovéní a vytvrzování, nebot vývoj pórů vytvářených vodíkem, uvolněným z hliníku a hydroxidů, je zřejmě provážen optimálním zvyšováním viskozity během vytvrzování epoxidových pryskyřic, takže se dosáhne homogenní porovitosti.

Výrazná výhoda přípravy vrstvených porézních materiálů podle tohoto vynálezu se opírá o skutečnost, že v systému se vyvíjí značné množství tepla vlivem silně exothermní reakce mezi přidanými hydroxidy a hliníkem či jeho slitinami, což vede ke ztuhnutí napěňovaného systému již po 15 až 30 minutách.

231419 4

V důsledku tohoto účinku se do zpracovávaného materiálu může uvádět jen zlomek tepla z pnožství, jež se dosud dodávalo, při nepánování epoxidových hmot. Tyto příznivé efekty jufaožnují uplatnit nový postup podle vynálezu i při výrobě vrstvených materiálů zborcených tvarů, kde dosud docházelo ke ztákání tekutých složek ze Šikmých a svislých ploch v důsledku pomalého tuhnutí systému.

Posléze uvedené přednosti umožňují přechod z dosavadního manuálního způsobu zpracování pěnových epoxidů na mechanickou případně automatizovanou výrobu.

Jednoduchost výroby i dostupnost vypěňovacích složek - tedy hydroxidů a hliníku Si jeho slitin se výrazně projeví i ekonomicky a atraktivní konstrukční materiály se tak stáyají dostupnější než dosud.

Na přiloženém výkrese je na obr. 1 schematicky znázorněn vrstvený porézní epoxidový materiál s jednou povrchovou kompaktní vrstvou a na obr. 2 je schematicky znázorněn vrstvený porézní epoxidový materiál se dvěma povrchovými kompaktními vrstvami.

Itaterlál podle obr. 1 je tvořen vrstvou J. vytvrzené porézní epoxidové pryskyřice opatřené, vyztužovací výplní £ a kompaktní vrstvou 2 vytvrzertého epoxidu s výztuží £, které jsou ve styčné ploěe 2 spojeny chemickou vazbou.

Materiál podle obr. 2 je tvořen vrstvou 2 vytvrzené porézní epoxidové pryskyřice, opatřené vyztužovací výplní 2 a dvěma kompaktními vrstvami 2j vyplněnými výztuží £, propojenými ve styčných plochách 2 chemickou vazbou.

Níže uvedená příklady ilustrují provedení podle vynálezu.

Přikladl

Na skleněnou vodorovnou podložku, opatřenou separační mikrovrštvou z polyvinylalkoholu, se nanese směs připravená homogenizací 2,5 dílu hmot. nizkomolekulární epoxidové pryskyřice o relativní molekulové hmotnosti 350 až 400 a 0,3 dílu hmot. dietylentriaminu o tlouStce vrstvy cca 0,6-mm.

Na tuto vrstvu se rozprostře rohož průměrné tlouštky 1 mm, tvořená skleněnými vlákny, načež se na rohož nanese 2 mm vrstva směsi připravené z 2,5 dílu hmot. nizkomolekulární epoxidové pryskyřice o relativní molekulové hmotnosti 350 až 400, 0,3 dílu hmot. dietyle'ntriaminu, 0,01 dílu hmot. práěkovitáho hliníku a 0,15 dílu obj. 27% vodného čpavku tak, aby áe rohož vyplnila.

Po. nanesení se přiloží skleněná deska, opatřená separační vrstvou a distančními podložkami výSky 6 mm. ič lampami (25 W) se systém vrstev a výztuze ohřeje na 70 °C a ponechá samovolnému vytvrzování.

Po 24 h se získá vrstvená vyztužená porézní epoxidová deska tlouštky 6 mm s jednou kompaktní povrchovou vrstvou o průměrné měrné hmotnosti 330 kg/m\

Příklad 2

Postupem podle příkladu 1 se nanesou na dvě skleněné desky jednak separační mikrovrstvy z pólyvinylalkoholu, jednak vrstvy ze směsi epoxidové pryskyřice s tvrdidlem. Potom se ha jednu z desek, vodorovně uloženou, rozprostře rohož ze skleněných vláken a na ni se nanese směs epoxy-pryskyřice, tvrdidla, práěkovitáho hliníku a vodného čpavku ve složení jako v příkladu 1, o tloušťce 2 mm, překryje se druhou skleněnou deskou s epoxy-vrstvou a distančními podložkami, načež se zahřívá jako v příkladu 1.

Po 24 h se získá vyztužená deska se dvěma kompaktními povrchovými vrstvami o měrné hmotnosti 380 kg/m³.

P ř í k l.a d 3

Dovnitř vyhlazené sádrové formy, tvaru polokoule, opatřené slabou vrstvou karnaubského vosku a separační mikrovrstvou z pólyvinylalkoholu, se nanese vrstva ze směsi připravené homogenizací 2,5 dílu hmot. nízkomolekulární epoxidové pryskyřice o relativní molekulové hmotnosti 350 až 400 a 0,3 dílu hmot. dietylentriaminu o sile 0,8 mm, na ni se rozprostře rohož průměrné tlouštky 1 mm, tvořená skleněnými vlákny, a na rohož se štětcem nanáší směs připravená homogenizací 2,5 dílu hmot. nízkomolekulární epoxidové pryskyřice o relativní molekulové hmotnosti 350 až 400, 0,3 dílu hmot. dietylentriaminu 0,01 dílu hmot. hliníkové krupice a 0,10 dílu obj. 20% vodného hydroxidu sodného, 0,13 dílu hmot. barevného pigmentu Chromopthalgelb 6fl a 0,10 dílu hmot. kysličníku titaničitého.

Při nanášení se směs vpravuje roztíráním do výztužní rohože tak, aby došlo k vyplnění. Potom se povrch poslední nanesené vrstvy ozařuje jako v příkladu 1. Po 24 h se získá polokulová skořepina o měrné hmotnosti 300 kg/m³.

Přikládá

Na dvojici skleněných vodorovných desek, opatřených separační mikrovrstvou a vrstvou směsi připravené homogenizací 2,5 dílu hmot. nízkomolekulární epoxidové pryskyřice upravené změkčovadlem (čs. výrobek ChS Epoxy 1 100) a 1,2 dílu hmot. xylylendiaminu, se rozprostřou vyztužovací rohože ze skleněných vláken tlouštky 1 mm, načež se na ně nanese směs z 2,5 dílu hmot. nízkomolekulární epoxidové pryskyřice upravené změkčovadlem (čs. výrobek ChS Epoxy 1 100) a 1,2 dílu hmot. xylylendiaminu, se rozprostřou vyztužovací rohože ze skleněných vláken tloušlky 1 mm, načež se na ně nanese směs.z 2,5 dílu hmot. nízkomolekulární epoxidové pryskyřice zpravené změkčovadlem (čs. výrobek ChS Epoxy 1 100), 1,2 dílu hmot. xylylendiaminu, 0,01 dílu hmot. práškovitého hliníku, 0,05 dílu obj. 40% vodného hydpoxidu'sodného, 0,13 dílu hmot. pigmentu Versálová modř a 0,10 dílu hmot. kysličníku titaničitého tak, aby se vyplnily vyztužovací rohože, načež se obě desky přiklopí nanesenými vrstvami ne sebe a ve vodorovné poloze ohřejí ,IČ lampami jako v příkladu 1.

Po 24 h sě získá vrstvená porézní deska se dvěma kompaktními povrchovými vrstvami. Stejného výsledku se doséhne použije-li se namísto hydroxidu sodného 0,06 dílu obrj. 40% hydroxidu draselného.

Příklad 5

Na horizontální kovové válcovité jádro, opatřené povlakem z karnaubského vosku a seperační mikrovrstvou z polyvinylalkoholu, rotující rychlostí 10 obr/min se nanese 1,5 mm vrstva směsi složení jako. v příkladu 1, navine se rohož tlouštky 1 mm, na niž se nanese směs uvedená v přikladu 1 ve vrstvě 1 mm.

Potom se do rotujícího jádra uvádí horký plyn teploty 110 °C po dobu 15 min. Po 45 min se přeruší rotace, a po 20 h se vyjme duté rozkládací jádro. Získá se .roura se zrcadlově lesklým vnitřkem o průměrné měrné hmotnosti 420 kg/m³.

Příklad 6 „ Na skleněnou vodorovnou desku opatřenou separační mikrovrstvou z polyvinylalkoholu, fee nanese směs připravená homogenizací 2,5 dílu nízkomolekulární epoxidové, pryskyřice modifikované změkčovadlem (čs. výrobek ChS Epoxy 1 505) a 0,3 dílu hmot, dietylentriaminu o tlouštce vrstvy asi 0,6 mm.

Na tuto vrstvu se rozprostře rohož průměrné tlouštky 1 mm, tvořené skleněnými vlákny, načež se na rohož nanese 2 mm vrstva směsi připravené z 2,5 dílu hmot, nízkomolekulérní epoxidové pryskyřioe modifikované zípěkčovadlem (Ss. výrobek ChS Epoxy 1 5Q5) 0,002 dílu hmot. oleylalkoholu, 0,3 dílu hm. dietylentrieminu 0,1 dílu hmot. préškovitého hliníku,

0,5 dílu obj. 40% vodného hydroxidu draselného.

Po nanesení se na rohož přiloží skleněné deska, opatřené separační vrstvou, načež se systém zahřeje v teplovzduáné sušárně během 0,5 h na 75 ^ÓC a potom se ponechá samovolnému vytvrzování. Získá se materiál měrné hmotnosti 45 kg/m .

Příklad 7

Postupem popsaným u příkladu 6 se připraví základní kompaktní epoxidové vrstva a při přípravě směsi složek pro porézní vrstvu se navíc přidá - 1,5 dílu hmot. etyl- nebo · n-butylalkoholu.

Získá se tekutější směs, jež se snadněji nanáší na rohož ze skleněných vláken. Získaný konečný porézní materiál má měrnou'hmotnost 35 kg/m\

Příklsd8 d

Ne skleněnou vodorovnou desku, opatřenou separační mikrovrstvou z polyvinylalkoholu, se nanese směs připravená homogenizací 2,5 dílu nízkomolekulární epoxidové pryskyřice (čs. výrobek ChS Epoxy 1 505) a 0,3 dílu hmot. dietylentriaminu o tlouštce vrstvy asi 0,6 mm.

Na tuto vrstvu se rozprostře rohož průměrné tloušťky 1 mm, tvořené skleněnými vlákny, načež se na rohož nanese 2 mm vrstva směsi připravená z 2,5 dílu hmot. nízkomoleku*< lární epoxidové pryskyřioe (čs. výrobek ChS Epoxy 1 505) 0,002 dílu hmot. oleylalkoholu, 0,3 dílu hmot. dietylentriaminu, 0,2 dílu hm. jemně mleté slitiny hliníku s niklem s obsahem 50 % hliníku, 0,5 dílu hmot. dřevité moučky, 0,5 dílu obj. 40% vodného hydroxidu draselného.

Po naneseni se na rohož přiloží skleněná deska opatřená separační vrstvou, načež se systém zahřeje v teplovzdušné sušárně během 0,5 h na 75 °C a potom se ponechá samovolnému vytvrzování. Získá se materiál o měrné hmotnosti 50 kg/m\

Claims (3)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Vrstvené porézní epoxidové materiály, vyznačené tím, že sestávají jednak z vrstvy (1), jež je tvořena vytvrzenou porézní epoxidovou hmotou měrné hmotnosti 30 až

   1 050 kg/m^ případně prostoupenou vyztužovací výplní (2) a obsahující 0,01 až ,0 % hmot. rozptýlených hlinitanů sodných, draselných či hydroxidu hlinitého nebo jejich směsí, dále z kompaktní vrstvy (3), jež je tvořena vytvrzenou epoxidovou hmotou, s výhodou proloženou výztuží (4), případně jsou v jedné nebo obou vrstvách rozptýlena plnidla, zbytkové kovy a přísady jako alkoholy s řetězcem C, až C^, zrnité porézní anorganické či organická hmoty, barviva, stabilizátory vůči UF-záření, akcelerátory či retardéry vytvrzování, stabilizátory a regulátory pěny, přičemž kompaktní vrstva (3) je s porézní vrstvou (1) spojena chemickou vazbou ve styčné ploše (5) případně vytváří kompaktní vrstva (3) obal vrstvy (1).
2. 2. Způsob výroby vrstvených porézních epoxidových materiálů podle bodu 1, vyznačený tím, že se na vytvrzovanou epoxidovou kompaktní vrstvu, případně vyplněnou výztuží, nanáší směs epoxidových pryskyřic, tvrdidel, l^ydroxidu sodného, draselného, amonného anebo jejich směsí, préškovitého či zrnitého hliníku nebo, jeho slitin případně s příměsemi a plnidly jako např. alkoholy s řetězcem až C^, barvivý, stabilizátory vůči UF-záření, akcelerátory ěi retardéry vytvrzování, stabilizátory a regulátory pěn, zrnitými porézními anorganickými či organickými hmotami s výhodou tak, že se uvedená zhomogenizované směs složek nanáší na vyztužovací výplň rozprostřenou na kompaktní vrstvě, načež se souběžným vytvrzováním porézní vrstvy obsahující vyztužovací výplň a kompaktní vrstvy, s výhodou urychlovaným zahřátím, docílí chemického spojení v jejich vzájemné styčné ploše.
3. 3. Způsob výroby vrstvených porézních epoxidových materiálů, podle bodu 1, vyznačený tím, že se do prostoru vymezeného vytvrzováním kompaktními vrstvami, případně s výztužemi, vpraví směs složek pro tvorbu vytvrzené porézní epoxidové pryskyřice a celý systém se vytvrdí, s výhodou zahřátím.