CS241612B1 - Vláknité plnivo pro tvrditelné kompozice na bázi syntetických pryskyřic - Google Patents

Abstract

Vláknité plnivo pro tvrditelné kompozice na bázi syntetických pryskyřic, tvořené syntetickými vlákny o délce 0,02 až 5 mm a hodnotě tex 0,15 až 1, přičemž jednotlivá vlákna obsahuji na svém povrchu zbytky vytvrzené epoxidové nebo nenasycené polyesterové pryskyřice. S výhodou je plnivo tvořeno odpadními impregnovanými a vytvrzenými pramenci z výroby psacích vláknitých hrotů nebo obrusem vznikajícím při výrobě těchto hrotů.

Description

(54) Vláknité plnivo pro tvrditelné kompozice na bázi syntetických pryskyřic

Vláknité plnivo pro tvrditelné kompozice na bázi syntetických pryskyřic, tvořené syntetickými vlákny o délce 0,02 až 5 mm a hodnotě tex 0,15 až 1, přičemž jednotlivá vlákna obsahuji na svém povrchu zbytky vytvrzené epoxidové nebo nenasycené polyesterové pryskyřice. S výhodou je plnivo tvořeno odpadními impregnovanými a vytvrzenými pramenci z výroby psacích vláknitých hrotů nebo obrusem vznikajícím při výrobě těchto hrotů.

241 612

241 612

Vynález se týká vláknitého ztužujícího plniva pro tvrditelné kompozice, obsahující jako pojivo syntetické pryskyřice. Vytvrzené kompozice mají vysokou rázovou houževnatost a při použití jako lepidla nebo tmely vysokou pevnost v odlupování.

Kompozice na bázi syntetických tvrditelných pryskyřic, zejména pryskyřic epoxidových a nenasycených polyesterových^ se již dlouhou dobu běžně používají jako tmely, lepidla, odlévací hmoty, podlahoviny apod. Při velmi širokém rozsahu těchto i jiných aplikací zákonitě vzrůstají požadavky na jejich vlastnosti, především vlastnosti mechanické, z nichž jednou z nejdůležitějších je přilnavost k podkladu.

U epoxidových kompozic lze modifikací tvrdidel významně zvyšovat adheze k podkladům i koheze vytvrzených vrstev např. snížením citlivosti kompozic k vlhkosti, vhodnou plastifikací či volbou vhodných plniv. To platí jak pro tvrdidla polyaminová, vytvrzující adičně, tak i pro katalyzátory iontové polymerace (čs. AO č. 191 121, 192 956,

201 794, 222 474). Výborné mechanické vlastnosti, zejména vysokou odolnost proti náhlému střídání teplot, dávají, kombinace epoxidů s nenasycenými polyesterovými pryskyřicemi (čs. AO č. 191 121). Nenasycené polyesterové pryskyřice mohou dosahovat ve svých kompozicích rovněž výborných odolností proti náhlému střídání teplot, a to i při vysokých hodnotách adheze k podkladům (čs. AO č. 189 437,

222 916). Nasycené, případně i nenasycené polyestery ne2

241 612 bo jejich kompozice s epoxidovými pryskyřicemi mohou být vytvrzovány diisokyanáty. Tyto kompozice jsou běžně známy jako polyurethany. V této oblasti jsou možnosti řízení mechanických vlastností vytvrzených kompozic mimořádně široké .

Volbou plniv v kompozicích je možno upravovat v dosti širokém rozsahu prakticky všechny základní vlastnosti. Pro zvýšení koheze vytvrzených kompozic se používají mimo jiné vláknitá plniva o různé délce a o různém průměru vláken. Průměr vláken se vyjadřuje nejčastěji hodnotou tex, tj. hmotností monofilního vlákna o délce 1 ka v g. Pro kompozice, které mají být používány také k lepení, se volí vlákna velmi krátká,cca do 4 mm. Mohou být skleněná nebo polymerní, nejčastěji polyesterová, polyamidová, polyetherová, polyethylenová apod. Jejich nevýhodou však je, že se obtížně navzájem oddělují přj^romíchávání s pojivém, tvoří žmolky, jen povrchově smočené chuchvalce apod., takže pro dosažení homogenity je pak třeba používat zařízení, schopné střižným účinkem dělit shluky vláken. Rovněž smáčivost vláken, zejména vláken polyamidových, bývá zdrojem potíží, a to i ve vytvrzených kompozicích, pokud se vytvrzování provádí při běžných teplotách. Při teplotách vytvrzování nad 100 °C se uvedené problémy nevyskytují, pokud ovšem nedojde za těchto podmínek k thermickým deformacím vláken. Příprava velmi krátkých vláken bývá často obtížná, zejména u typů termoplastických, kde může vlivem vysokých teplot při stříhání docházet k tvorbě slepených aglomerátů. Mimo to krátká vlákna mají další nepříznivě účinky při zpracování. Jemný prach je totiž dráždivý nebo dokonce zdravotně závadný. To se týká především vláken skleněných. Tento jev lze sice odstranit tím, že se vlákna sekají za mokra, avšak vznikající vodná disperze vláken je pro nevodné kompozice nepoužitelná. Toto platí do značné míry i o polyesterových či polyamidových vláknech s hodnotami tex pod 0,2.

241 61!

Uvedené nedostatky ve značné míře odstraňuje předložený vynález, jehož předmětem je vláknité plnivo pro tvrditel né kompozice na bázi syntetických pryskyřic, tvořené syntetickými vlákny o délce 0,02 až 5 mm a hodnotě tex 0,15 až 1. Podstata vynálezu spočívá v tom, že jednotlivá vlákna obsahují na povrchu zbytky vytvrzené epoxidové nebo nenasycené polyesterové pryskyřice. Jako plnivo tohoto typu jsou vhodná zejména vlákna odpadající při mechanickém obrábění epoxidovými nebo nenasycenými polyesterovými pryskyřicemi impregnovaného a vytvrženého pramenee vláken při výrobě psacích vláknových hrotů.

Kompozice obsahující vláknité plnivo podle vynálezu mají po vytvrzení lepší mechanické vlastnosti, což je dáno především tím, že typ vláken, jejich tvar a zbytky vytvrzených pryskyřic na povrchu zvyšují kohezi vytvrzené hmoty, projevující se zejména ve zvýšené pevnosti lepených spojů v odlupování. Hodnoty pevnosti v odlupování (ČSN 66 8516) se u běžných typů tvrditelnýčh lepidel pohybují v rozmezí 0,3 až 0,6 N/mm, u speciálních typů dosahují i 1 N/mm. Kompozice s plnivem podle vynálezu mají hodnoty této pevnosti v rozsahu 1,5 až 4 N/mm, tedy několikanásobně vyšší. Součas ně mají i vysokou pevnost v ohybu rázem a odolávají dobře náhlému střídání teplot od -30 do 100 °C.

Jako vláknité plnivo lze aplikovat vlákna plyamidová, polyesterová, polyethylenová, polypropylenová, polyvinylchloridová, případně další typy syntetických vláken, jejichž povrch je pouze zčásti pokryt vytvrzenou syntetickou pryskyřicí, nejlépe epoxidovou nebo nenasycenou polyesterovou. Nejvhodnější jsou vlákna polyesterová nebo polyamidová Pro kompozice podle vynálezu jsou použitelná vlákna o hodnotě tex 0,15 až 1, nejlépe 0,25 až 0,45 a délce 0,02 až 3 mm, nejlépe 0,05 až 1 mm. Pro kompozice určené k lepení je výhodné volit krátká vlákna s délkou do 1 mm a hodnotou tex do 0,4. Do kompozic aplikovatelných v tlustých vrstvách

241 612 např. pro tmelení spár, se mohou použít i vlákna, která obsahují v menším množství vlákna o délce až 5 mm. Krátká vlákna se získají nejlépe frézováním nebo broušením syntetickou pryskyřicí částečně prosycených a vytvrzených pramenců těchto vláken. Protože pramence vláken nejsou zcela prosyceny pryskyřicí, zůstávají částečky povrchu vláken pryskyřicí nesmočeny, takže po vytvrzení jsou tyto pramence v podstatě porézní. Po jejich mechanickém zpracování se proto získají jednotlivá vlákna příslušné délky, jejichž povrch obsahuje místa nepokrytá vytvrženou pryskyřicí. Pokud se pramence impregnují epoxidovou nebo polyesterovou pryskyřicí, je výhodné je vytvrzovat při teplotách nad 100 °C, nebot za těchto podmínek se dosahuje vysoké adheze pryskyřice na vlákno vlivem vzájemné reakce funkčních skupin, zejména v případě vláken polyamidových. Pro výrobu krátkých vláken je možno výhodně zužitkovat např. odpadní impregnované a vytvrzené pramence z výroby psacích vláknitých hrotů, které pro původní použití nemají požadované vlastnosti, zejména porozitu a pružnost, nebo lze přímo použít brusný odpad vznikající při broušení těchto hrotů. Jeho velkou předností je, že obsahuje zkadeřená vlákna, má výbornou sypnost, dá se snadno rozdělit proséváním na frakce podle délky vláken, při aplikaci nepráší, snadno se smáčí pryskyřičným pojivém. Pojivo má k těmto vláknům vysokou adhezi, což je jedna z příčin výborných mechanických vlastností vytvrzených kompozic.

Jako syntetické pryskyřice jsou pro přípravu kompozic podle vynálezu vhodné především diepoxidové pryskyřice dianového typu, a to nízko- nebo středněmolekulární o mol. hmotností do 500, případně jejich kombinace s látkami snižujícími jejich konzistenci, např. glycidylethery, diestery kyseliny maleinové nebo ftalové, nízkomolekulárními polyakryláty apod. K vytvrzování je možno použít známých typů tvrdidel na bázi polyaminových sloučenin, katalyzátorů iontové polymerace aj. Dalším vhodným typem tvrditelných

241 612 pryskyřic jsou nenasycené polyesterové pryskyřice připravené z nenasycených dikarboxylových kyselin nebo jejich anhydridů (zejména maleinanhydridu), nasycených dikarboxylových kyselin, případně jejich anhydridů (ftalanhydridu, kyseliny adipové apod.) a polyalkoholů (nejčastěji ethylenglykolu a propylenglykolu). Jako reaktivní ředidlo obsahují styren, popřípadě s přídavkem esterů kyseliny akrylové nebo methakrylové. Polyesterové pryskyřice mohou obsahovat i některé látky, modifikující konečné vlastnosti, např. diepoxidové sloučeniny nebo kyselinu akrylovu pro zvýšení reaktivity s nenasycenými monomery (reaktivními ředidly). Vytvrzují se přídavkem organických peroxidů a případně urychlovačů na bázi sloučenin koběLtu nebo vanadu. Pryskyřičnou složku kompozic podle vynálezu mohou tvořit i nasycené polyestery, které jsou reakčním produktem nasycených dikarboxylových kyselin a di- nebo polyglykolů a které se vytvrají přídavkem diisokyanátůgá vzniku polywetanů.

Z dalších aditiv lze použít různá prášková plniva, např. dřevěnou moučku, mletý korek, živec, těživec, křemen, korund, křídu, kovové prášky (hliník, železo, měň, různé slitiny aj.), případně i práškové pigmenty, např. titanovou bělobu, železité pigmenty apod.

Příklad 1

Tmel pro těsnění namáhané vibracemi

Polyamidová vlákna o hodnotě tex 0,375 a délce 0,2 až 1,4 mm s povrchem z 20 % pokrytým vytvrzenou epoxidovou pryskyřicí

Liepoxidová pryskyřice dianového typu o střední mol. hmotnosti 400 s obsahem 10 % hmot. dibutylftalátu

Mletý korek o velikosti částic do 0,3 mm hmot. dílů

100 hmot. dílů 20 hmot. dílů

241 612

Epoxidová pryskyřice se zahřeje na teplotu 50 až 60 °C a za postupného přidávání obou dalších složek se směs zhomogenizuje v hnětači. Získaná kompozice má výborné výplňové vlastnosti a vytvrzuje se přídavkem diethylentriaminu ve hmot. poměru 100 : 6,3·

Vyvtrzená kompozice má po 24 h rázovou houževnatost 30 KJ/m^ a pevnost v odlupování na duralovém plechu (ČSN 66 8516) 1,5 N/mm.

Příklad 2

Lepidlo na dřevo namáhané ohybem a	vibracemi
Polyesterová vlákna o hodnotě tex 0,29
a délce 0,4 až 0,8 mm s povrchem
z 10 % pokrytým vytvrženou epoxi-
dovou pryskyřicí	30 hmot. dílů
Diepoxidová pryskyřice dianového typu
o střední mol. hmotnosti 490	75 hmot. dílů
Dibutylftalát	20 hmot,, dílů
Dibutylmaleinát	5 hmot. dílů
Mikromletý živec	5 hmot. dílů
Koloidní SiO2	3 hmot. díly
Epoxidová pryskyřice se nejprve za	tepla smísí s di-

butylftalátem a dibutylmaleinátem a pak se při teplotě 50 °C zhomogenizuje s vlákny a zbývajícími plnivy. Homogenní kompozice se vytvrdí kondenzačním produktem fenolu, formaldehydu a diethylentriaminu o aminovém čísle 750 ve hmot. poměru kompozice a tvrdidla 100 : 12.

Vytvrzená kompozice má pevnost v odlupování na důralovém plechu (ČSN 66 8516) 1,8 N/mm, pevnost ve smyku (ČSN 66 8510) 20 MPa.

Příklad 3

Tmel pro opravy ploch namáhaných údery

241 612

Složení je obdobné jako v příkladu 1 s tím rozdílem, že kompozice místo mletého korku obsahuje ještě 80 hmot. dílů polyesterových vláken o hodnotě tex 0,18 až 0,6 a déloe 0,4 až 1,8 mm s povrchem ze 30 % pokrytým vytvrženou nenasycenou polyesterovou pryskyřici, takže celkové množství vláknitých plniv je 150 hmot. dílů.

Zhomogenizovaná kompozice se vytvrdí přídavkem diethylentriaminu ve hmot. poměru 100 : 4,4. Vytvrzené kompozice se vyznačuje vysokou rázovou houževnatostí a odolností proti úderu.

Příklad 4 hmot, 15 hmot, o,

Vyrovnávací tmel

Polyamidová vlákna o hodnotě tex 0,3 až 0,92 a délce 0,5 až 1,3 mm s povrchem ze 30 % pokrytým vytvrzenou epoxidovou pryskyřicí

Liepoxidová pryskyřice dlaňového typu o střední mol. hmotnosti 400

Butylenglykolbisglycidylether

Nejprve se pryskyřice smísí při teplotě 50 s bu tylenglykolbisglycidyletherem a pak se zhomogenizuje s vláknitým plnivem. Kompozice se vytvrdí přídavkem 9 hmot dílů dipropylentriaminu.

110 hmoto dílů dílů dílů

Příklad 5

Kompozice pro antifrikční aplikace

Složení obdobné příkladu 1 s tím rozdílem, že podíl vláknitého plniva činí pouze 2 hmot. díly. Navíc kompozi8 ce obsahuje tyto složky: Grafit

Sirník molybdeničitý Měděný prach

241 612 hmot. dílů 30 hmot. dílů 30 hmot. dílů

Kompozice se po homogenizaci vytvrdí přídavkem 8,5 hmot. dílu dipropylentriamínu. Po vytvrzení má výborné antifrikční vlastnost} a hodí se proto k výrobě kluzných ložisek a součástí strojů.

Příklad 6

Rychle tvrdnoucí tmel Složka A:

Polyesterová vlákna o hodnotě tex 0,36 a délce 0,1 až 1 mm s povrchem 25 % pokrytým vytvrženou nenasycenou polyesterovou pryskyřicí

Diepoxidová pryskyřice dianového typu o střední mol. hmotnosti 375

Methylcyklohexanonperoxid

Složka B:

Polyesterová vlákna o hodnotě tex 0,29 a délce do 3 mm s povrchem z 25 % pokrytým vytvrzenou nenasycenou polyesterovou pryskyřicí

Nenasycená polyesterová pryskyřice s obsahem 27 % hmot. styrenu

Katalyzátor iontové polymerace na bázi rovnovážné směsi kyseliny borité a fluorovodíkové s dipropylenglykolem

Styrenový roztok oktoátu kobaltu s obsahem 2 % hmot. Co

100 hmot. dílů

100 hmot. dílů 10 hmot. dílů hmot. dílů

100 hmot. dílů hmot. dílů

1,5 hmot. dílu

241 612

Železitá červeň hmot. dílů

Směsi látek v jednotlivých složkách se odděleně zhomogenizují. Před aplikací se obě složky smísí a jejich vzájemnou reakcí se směs vytvrdí.

Vytvrzená kompozice se vyznačuje vysokou houževnatostí a odolností proti nárazu.

Přiklad 7

Polyuretanový tmel

Polyamidová vlákna o hodnotě tex 0,4 a délce 0,5 až 3 mm s povrchem z 20 % pokrytým vytvrzenou epoxidovou pryskyřicí 80 hmot. dílů

Nasycený polyester o hydroxylovém čísle

120 mg KOH/g

Titanová běloba rutilová

2% roztok oktoátu Zn v butylacetátu

100 hmot. dílů 10 hmot. dílů hmot. díl

Směs se zhomogenizuje a vytvrdí se cykloalifatickým diisokyanátem v ekvimolárním poměru hydroxylových skupin polyesteru a isokyanátových skupin.

Příklad 8

Tmel pro aplikace na svislé plochy

Složení obdobné jako v příkladu 1 s tím rozdílem, že kompozice obsahuje ještě 5 hmot. dílů kolidního kysličníku křemičitého.

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   241 612

   1. Vláknité plnivo pro tvrditelné kompozice na bázi syntetických pryskyřic, tvořené syntetickými vlákny o délce 0,02 až 5 mm a hodnotě tex 0,15 až 1, vyznačující se tím, že jednotlivá vlákna obsahují na povrchu zbytky vytvrzené epoxidové nebo nenasycené polyesterové pryskyřice.
2. 2. Vláknité plnivo podle bodu 2, vyznačující se tím, že je tvořeno vlákny, odpadajícími při mechanickém obrábění epoxidovými nebo nenasycenými polyesterovými pryskyřice mi impregnovaného a vytvrženého pramence vláken při výrobě psacích vláknových hrotů.