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

Description

242171

Vynález sa týká polyesterového termose-tického kompozitného materiálu vystužené-ho sekaným skleněným vláknom o dížke 3až 600 mm, připadne a] nekonečným v množ-stve 5 až 85 % hmotnosti, obsahujúceho pří-sady regulujúce hlavně stabilitu, Teologic-ké a povrchové vlastnosti termosetu a spo-sobu jeho výroby.

Polyesterové termosetické kompozitně ma-teriály našli široké uplatnenie ako· konštruk-čný materiál, ktorý neustále nahrádza tra-dičné materiály ‘ ako dřevo, různé farebnékovy a zliatiny. Pri výrobě týchto kompozí-cií sa najviac ako vystužujúce plnivo pou-žívajú skleněné vlákna, či už vo formě tka-nin, rohoží, rovingov alebo sekaného vlák-na (Mleziva J. a kol.: Polyestery, jejich vý-roba a zpracování, SNTL Praha 2 vyd. 1978).Okrem samotných skleněných vlákien jeznámy celý rad kompozícií na báze kombi-nácie skleněných a uhlíkových vlákien, čikovových a aj kombinácie a postupy využí-vajúce skleněné tkaniny a sekané vlákno(USA pat. č. 3 867 244, 3 889 035 a 3 993 828).

Lisovacie tvrditefné kompozície na bázenenasýtených polyesterových živíc sfl zná-me (CS aut. osv. č. 190 815, 226 247, 226 283).Pripravujú sa impregnáciou, hlavně seka-ných skleněných vlákien kompozíciou na bá-ze nenasýtených polyesterových živíc, ktorépomocou zahušťovadiel, zvyčajne zlúčeníndvojmocných kovov sa převedu na suchú ne-lepivú formu a vytvrdzujú lisováním pri zvý-šenej teplote podl'a druhu použitého ini-ciačného systému radikálovej polymerizá-cie. Ožitkové a technologické vlastnosti tých-to materiáiov sa regulujú celou škálou růz-ných aditív zvyčajne povrchovo aktívnychlátok, inhibítorov, iniciátorov, nevystužujú-cich plniv, pigmentov, farbív, separátov, re-tardérov horenia, termoplastických polymé-rov, plastifikátorov rozpúšťadiel a pod. Výroba různých výrobkov z takto připra-vených lisovacích hmůt sa spravidla usku-točňuje následovně: Z prepregu sa sníme separačná folia, kto-rá zabraňuje zlepeniu jednotlivých vrstievprepregu v nábale a podlá hmotnosti poža-dovaného výrobku sa odřeže ekvivalentněmnožstvo prepregu. V závislosti od tvarudvojdielnej formy sa pás prepregu nařeže naštvorce alebo obdížniky a vloží na spodnúčasť formy, vyhriatej na lisovaciu teplotuokolo 130 až 160 °C, po uzavretí formy dOi-chádza vplyvem teploty a tlaku k roztaveniua tečeninu lisovacej hmoty do všetkých čas-tí formy za súčasného zosietenia hmoty. Po-dlá hmotnosti výrobku a iniciačného systé-mu je lisovacia doba 1 až 10 minut. V prvej fáze našli lisovacie hmoty tohtodruhu hlavně uplatnenie pri výrobě tvarovénenáročných, jednoduchých váčších výrob-kov, predovšetkým různých krytov, stoličiekči ich častí ako operadlá, stoly a v automo-bilovom priemysle pri výrobě častí karosé-rie a nárazníkov. Už pri vývoji týchto liso- vacích hmůt bolo zistené, že skleněné vlák-na vo formě prameňov združených do rovin-gu, ktoré sa bežne používali pri výrobě sklo-laminátov technológiou striekania s úpravourozpustnou v roztoku nenasýtených poly-esterových živíc sú pre výstuž prepregovnevhodné. Pri aplikácii týchto prameňov súpravou rozpustnou sa zistilO', že pri zvý-šenej teplote a tlaku pri lisovaní sa prame-ne rozpadli na. elementárne vlákna. Pri te-čení hmoty do celej časti formy nastávalonerovnoměrné rozloženie vlákien v hmotěvýrobku, čo sa odzrkadlovalo kolísáním me-chanických vlastností výrobku. Spravidlamiesta v střede výrobku, odkial pri lisova-ní hmota tiekla do časti formi bolí minimál-ně vystužené vláknom, v důsledku čoho tie-to miesta boli křehké a prakticky hned prilisovaní popraskané. Z týchto důvodov bolipre túto technológiu výroby lisovacích hmůtvyvinuté skleněné pramene, v ktorých súelementárne vlákna vzájomne spojené doprameňa úpravou nerozpustnou v roztokunenasýtenej polyesterovej živice, zvyčajnena báze různých polymérov a polyvinylal-koholu. Pri aplikácii tohto druhu skleně-ných prameňov sa uvedené nevýhody odstrá-nili, čo umožnilo široké rozšírenie týchto li-sovacích hmůt k výrobě výrobkov, ktoré sadovtedy používanými technológiami vyrába-li velmi prácne, připadne sa vůbec nedalivyrobit. S neustálým tlakom náhrady růz-ných výrobkov z kovových materiáiov, hlav-ně farebných kovov sa začali lisovacie hmo-ty, prepregy skúšať aj pri výrobě různýchtvarové náročných výrobkov, predovšetkýmpře elektropriemysel. Pri výrobě týchto vý-robkov, zvyčajne o malej hmotnosti a tvaro-vé náročné na otvory, hrany a výčlenky pripoužití běžných dovtedy používaných liso-vacích hmot dochádzalo právě na týchtomiestach k praskaniu až odlupovaniu privýrobě a pri úpravách výrobkov, zvyčajnepri vrtaní různých otvorov, Riešenie tohtoproblému sa prejavilo používáním různýchdruhov aditív, prevažne termoplastov, sila-nizáciou práškových plniv a přísad zlepšujú-cich reologické vlastnosti hmoty ako modi-fikátorov prepregov.

Pri štúdiu tohto problému sme zistili, žeskleněné pramene s úpravou nerozpustnouv živici pri lisovaní tvarové náročných apovrchové členitých výrobkov netečú rov-noměrně so živicou, ale nastáva ich odde-lovanie, čo sa v konečnom důsledku preja-vuje, že hmota výlisku je nerovnoměrně vy-stižená a v miestach so snížením obsahuvýstuže křehká. Určité riešenie tohto pro-blému je prídavok aditív spravidla v kombi-nácii s úpravou technologie lisovania, t. j. vznížení vytvrdzovacej teploty a zvýšení li-sovacieho času. Toto riešenie sa v koneč-nom důsledku prejavuje znížením produkti-vity pri výrobě. Zistili sme, že tieto problé-my sa v podstatnej miere odstránia pri po-užití riešenia podfa vynálezu.

Vynález popisuje polyesterový termosetic- 242171 ký kompozitný materiál vyztužený skleně-ným sekaným vláknom o dížke 3 až 60 mm,připadne aj nekonečným v množstve 5 až85 % hmotnosti, obsahujúci přísady regu-lujúce hlavně stabilitu, reologické a povr-chové vlastnosti termosetu. Podstata vyná-lezu spočívá v tom, že z celkového množstvasekaných skleněných vlákien obsahuje vosvojej štruktúre 10 až 85 % hmotnosti ele-mentárnych vlákien a 90 až 15 % hmotnostisekaných skleněných prameňov zloženýchz 50 až 1200 elementárnych vlákien.

Tento materiál je možné připravit nasle-dovným postupom. Kompozícia na báze ne-nasýtených polyesterových živíc, zahusťo-vadiel na báze zlúčenín kovov 2. skupiny pe-riodického systému prvkov, iniciátorov poly-merizácie a přísad regulujúcich technolo-gické a úžitkové vlastnosti termosetu sa na-náša na dve separačné fólie, medzi ktoré jevložené sekané skleněné vlákno, připadneaj nekonečné tak, že sekané skleněné vlák-na sú zložené zo směsi, ktorá obsahuje 10až 85 % hmotnosti skleněných prameňov spovlakom rozpustným v roztoku nenasýte-nej polyesterovej živice a po zahuštění savytvrdzuje, spravidla lisováním za zvýšenejteploty.

Zahuštěné hmoty můžu byť bud hned' spra-covávané samotným výrobcom, alebo distri-buované různým spracovatetom. Určenievhodnosti skleněných vlákien možno usku-točniť jednoduchým vizuálnym spósobomtak, že rozpuštěné pramene vlákien sa povložení do roztoku nenasýtenej polyestero-vej živice rozpadnu na elementárne vlák-na.

Princip riešenia podlá vynálezu spočívá vzistení, že pramene vlákien s úpravou ne-rozpustnou spravidla plochého tvaru o šír-ke meratelnej v milimetroch sú málo pruž-né a pohyblivé, pri lisovaní tvoria základná kostru hmoty, pričom elementárne vláknao hrúbke v mikrometrech pravděpodobně vdůsledku svojej pružnosti a malej hrúbkevyplnia medzeru medzi jednotlivými pra-meňmi, čo sa v konečnom důsledku preja-vuje, že výrobek je vystužený aj v ostrýchhranách a výčlenkoch, v důsledku čoho ne-nastává ich praskanie, poškodzovanie až od-lupovanie.

Vynález je ďalej objasněný formou prí-kladov, v ktorých zloženie je uvádzané vhmotnostnej koncentrácú. Přikladl

Lisovacia hmota sa připravila tak, že ob-sahovala 30 % sekaných skleněných vlá-kien, ktoré holi zložené zo zmesi pramen-cov a rozpustnou a nerozpustnou úpravou odížke 50 mm. Skleněné pramene s úpravourozpustnou malí priemer elementárnychvlákien 11 ,um a pramene s nerozpustnou ú-pravou zložená z 200 elementárnych vlákieno priemernej hrúbke elementárnych vlákien15 μπι. Polyesterová kompozícia na báze 70 %roztoku v styréne živice a o čísle kyslosti22 mg KOH/g na báze nalelnanhydridu, fta-lanhydridu a propylénglykolu v množstve25 % zhomogenizovaná s 1,5 % pasty oxi-du horečnatého', 0,45 % terč. butylperben-zoátu, 1,2 % stearátu zinečnatého, 32 %uhličitanu vápenatého, 0,015 % inhibitóra,3 % styrénu, 2,5 % polyetylénu a zvyšokpigmentové pasty sa naniesol na polyetylé-nové fólie medzi ktoré sa vložilo skleněnévlákno. Takto připravený prepreg je možnépo zahuštění a odstranění fólií vytvrdzovaťlisováním pri teploto 130 až 160 °C a lisova-cej době 1 až 10 minút. Vplyv obsahu sklo-něných prameňov s rozpustnou úpravou namechanické vlastnosti termosetu je uvedenýv tabufke. prameň s rozpustnouúpravou (°/o hmot.)

Tabulka medza pevnosti v ohybe (MPaJza sucha po vare 0 10 50 80 148 133 155 142 176 153 192 169 Příklad 2

Podobné ako v příklade 1 sa připravila li-sovacia kompozícia, ktorá obsahovala zmessekaných vlákien zloženú z 50 % hmotnostiskleněných prameňov s rozpustnou úpravouo priemernej hrúbke elementárnych vlákien15 ,«m. Vystužený termoset mal za sucha pev- nost v ohybe 169 MPa a po vare 141 MPa.Zmes sekaných skleněných vlákien je mož-né najjednoduchšie pripraviť tak, že súčas-ne sa sekajú vlákna s úpravou rozpustnoua nerozpustnou, t. j. cievočnice, z ktorej savedú vlákna do sekačky sa osadí obomidruhmi vlákna.

Claims (3)

1. 242171 PREDMET

   1. Polyesterový termosetický kompozitnýmateriál vystužený sekaným skleněnýmvláknom o dížke 3 až 60 mm, připadne aj ne-konečným v množstve 5 až 85 % hmotnosti,obsahujúci přísady regulujúce hlavně sta-bilitu, reologické a povrchové vlastnosti ter-mosetu, vyznačujúci sa tým, že z celkovéhomnožstva sekaných skleněných vlákien ob-sahuje vo svojej štruktúre 10 až 85 °/o hmot-nosti elementárnych skleněných vlákien a90 až 15 % hmotnosti sekaných skleněnýchprameňov zložených z 50 až 1200 elemen-tárnych vlákien.
2. 2. Polyesterový termosetický kompozitnýmateriál podlá bodu 1, vyznačujúci sa tým,že elementárne skleněné vlákna majú prie-mernú hrůbku 9 až 13 fim a prameň je zka-žený z vlákien o priemernej hrúbke 15 až 25mikrónov. VYNALEZU
3. 3. Spósob výroby polyesterového termose-tického kompozitného materiálu podl'a bo-dov 1 a 2, vyznačujúci sa tým, že kompo-zícia na báze roztoku nenasýtených polyes-terových živíc, zahusťovadiel na báze zlú-čenín kovov 2. skupiny periodického systé-mu prvkov, iniciátorov polymerizácie a pří-sad regulujúcich technologické a užitkovévlastnosti termosetu sa nanáša na dve se-paračné fólie, medzi ktoré je vložené seka-né skleněné vlákno, připadne aj nekoneč-né tak, že sekané skleněné vlákna sú zlože-né zo směsi, ktorá obsahuje 10 až 85 °/ohmotnosti skleněných prameňov s povla-kom rozpustným v roztoku nenasýtenej poly-esterovej živice a po zahuštění sa vytvrdzu-je, spravidla lisováním za zvýšenej teplo-ty. Severografia, n. p., závod 7, Most Cena 2,40 Kčs