HU195147B - Method for producing combined systems having at least two layers - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás olyan legalább kétrétegű társított' rendszer előállítására, amely polimerből, pórusos· töltőanyagból, adott esetben térhálósítóból és egyéb töltőanyagból álló kompozícióból és rostos vagy szálas anyag alapú határoló rétegből vagy rétegekből áll.

A társított rendszerek egyik típusának az úgynevezett integrált szerkezeteknek közös jellemzője az, hogy a rendszert alkotó különböző anyagrétegek egymástól éles határfelülettel válnak el, mely rétegeket az együttdolgozás biztosítására általában összeragasztják.

Az integrált szerkezetek műszaki alkalmazásának legrégibb emléke a neolitikumból származó, Köln-Lidenthal térségében feltárt késő. őskori faluban, illetve a falu házain található. A favázas szerkezetet náddal, sással vagy fűzfavesszővel borították, amelyet helyenként sárral, agyaggal tapasztottak ki. Az ily módon előállított falazat szilárdságát, illetve állékonyságát a növényi fonadék, vízzárását és szélvédelmét pedig a tapadás biztosította.

A technika egész történetén végigvonul az integrált szerkezetek alkalmazása, elsősorban szerkezeti anyagként.

A különböző anyagok műszaki-fizikai tulajdonságaiban rejlő előnyök csak integrált szerkezetek létrehozásával használhatók ki teljes mértékben. Az integrált szerkezetek kidolgozásában új távlatokat nyitott a műanyagok alkalmazásának tömegméretűvé válása, a könnyűszerkezetes építési mód terjedése, az anyag- és energiaforrások korlátainak felismerése, ami a szerkezeti konstrukciók tömegének csökkentését gyorsította meg.

Az integrált szerkezeti anyagok így általában valamilyen fedőlapból vagy lapokból (határoló réteg) és valamilyen maganyagból vagy maganyagokból állnak. Különleges műszaki célok megvalósítására a rétegek számát növelik.

A maganyag és a határoló réteg előállítása külön technológiai műveletben történik.

Az egyik technológiai művelet során előállítják a gyakran szálerősítésű, polimer kötésű határoló réteget, amely lehet sík-, trapéz-, hullám vagy egyéb profilú lemez.

A határoló réteg azonban lehet termőplasztikus, előnyösen poliolefin lemez is, amelyet kalanderezéssel és adott esetben rétegzéssel nyernek.

A másik technológiai műveletben pedig elkészítik a maganyagot.

A harmadik technológiai művelet a maganyag(ok) összeragasztása a határoló réteggel vagy rétegekkel.

A szendvics paifelek előállítása — többféle technológiai művelet miatt nehézkes. További problémát\jelent a maganyag(ok) nak és a határoló rétegnek az összeragasztása, a rétegek gyakran igen eltérő anyagi minősége miatt.

Hasonló eljárást ismertetnek az ICCM, Poc. Int. Conf. Compos. Mater. 1975. 1,368—85 kiadványban megjelent cikkben is

Itt olyan eljárást írnak le, amelynél előre elkészített termoplasztikus határoló rétegre, illetve határoló rétegek közé poliésztergyanta alapú magréteget szórnak, majd a rendszert kikeményítik.

A magréteg poliésztergyantából, pórusos szilikát töltőanyagból és szálas erősítő anyagból áll.

Az így előállított társított rendszer hátránya az, hogy a határoló réget és a magréteg összeépülése nem tökéletes, és emiatt a társított rendszer szilárdsági tulajdonságai nem kielégítőek.

Célul tűztük ki olyan társított rendszer előállítását, amely az előbb ismertetettekhez képest javított szilárdsági tulajdonságokkal rendelkezik a magréteg és a határoló réteg, illetve rétegek jobb összeépülése miatt.

Ennek következtében a késztermék ugyanolyan szilárdsági értéke kisebb rétegvastagságok alkalmazása esetén is elérhető.

így anyagmegtakarítás, illetve az adott szerkezeti elem súlycsökkenése érhető el.

A találmány szerinti eljárás lényege az, hogy határoló rétegként rostos, illetve szálas anyag alapú réteget alkalmazunk, és a gyantával impregnált határoló réteg kialakulása in-situ a társított rendszer előállításával egyidöben történik.

A rostos- vagy szálas anyag alapú rétegre felvitt pórusos töltőanyagból és adott esetben egyéb kis fajtömegíí töltőanyagból és térhálósítókból álló, polimer alapú magréteg ugyanis a felvitel után szeparálódik. Kialakul egy töltőanyagban dús réteg és egy jóformán töltőanyagmentes polimer réteg.

Az utóbbi rétegben lévő polimer a szálas anyagot impregnálja, majd a rendszei kikeményítésekor térhálósodik, így a magréteg és a gyantával impregnált határoló réteg tökéletes összeépülése valósul meg.

Eljárásunkban tehát a határoló réteget nem külön műveletben, előre készítjük el, hanem a réteg a társított rendszer kialakulásával egyidöben, in-situ jön létre és ugyanakkor tökéletesen összeépül a magréteggel.

Eljárásunk előnye tehát a hagyományos rendszerekhez képest a jobb mechanikai szilárdság, illetve az azonos szilárdsági érték elérése esetén csökkentett anyagfelhasználás.

További előny, hogy eljárásunkkal a társított rendszer egyetlen műveletben előállítható.

Polimerként eljárásunkban előnyösen epoxi- vagy poliésztergyantát, fenol-, illetve furángyantát, poliuretán vagy akrilát (metakrilát) polimert alkalmazunk.

A polmer alapú kompozícióban töltőanyagként pórusos töltőanyagot és adott esetben egyéb kis fajtömegű töltőanyagot haszná'unk.

-2195147

Ilyen töltőanyagként előnyösen duzzasztott, illetve pórusos növényi eredetű anyagot, pl. dióhéj őrleményt, fűrészport, illetve ezek elegyét alkalmazhatjuk. Pórusos szilikátként duzzasztott perlitet, vagy erőművi pernye úgynevezett hollowsphere-frakcióját (Okunok. Woodhams R. T,: J. of. Cellular Plastics Sept-Oct. 1974) használjuk.

A polimer alapú kompozíció tartalmazhat még egyéb, nem pórusos töltőanyagot és térhálósítószert is.

A szálas, vagy rostos anyag alapú rétegben szőtt vagy nem-szőtt polimer vagy üveg szál textíliát, bazaltszálból készült nemezt, vágott szálat használhatunk.

Az integrált szerkezetek előállíthatok kézi rétegelési-, szórási-, tekercselési-, injektálásos- stb. technológiákkal.

Az eljárás alkalmazásával előállíthatók nagyszilárdságú, hő- és hangszigetelő szendvicspanelek, javított merevségű és nagy szilárdságú erősített műanyag konstrukciók, pl. hajótestek, repülőgép sárkányok, csövek, tartályok, konténerek, fürdőkádak, homlokzati burkolatok, héjszerkezetek, stb. továbbá helyszíni feldolgozással javított hőszigetelőképességű lapostető vízszigetelések.

A találmány szerinti eljárást az jellemzi, hogy 100 tömegrész polimerből, előnyösen epoxi- vagy poliészter-, fenol vagy furángyantából, poliuretánból, poliakrilátból, 20—400 tömegrész pórusos töltőanyagból, előnyösen duzzasztott perlitből, pórusos erőművi pernyéből, üveghab gyöngyből, dióhéj őrleményből, polimer hab granulátumból és adott esetben 0,5—20 tömegrész térhálósítószerből és 0,2—300 tömegrész a polimernél kisebb, 0,2— 1 közötti fajtőmegű pórusmentes töltőanyagból, előnyösen faőrleményből álló kompozíciót szálas- vagy rostos anyag alapú határoló réteggel vagy rétegekkel társítunk, majd kívánt esetben az így kialakított rétegfelépítést megtöbbszörözzük, és a rendszert ismert módon kikeményítjük.

A találmány szerinti eljárást az alábbi példákkal mutatjuk be.

1. példa

100 tömegrész (tr.) epoxigyantában (viszkozitás: 1100 mPas/25C°) elkeverünk 10 tr. dietilén-triamin térhálósítót és 25 tr. duzzasztott perlitet. Lapostétő víz- és hőszigetelésére integrált szerkezetet készítünk oly módon, hogy a kompozíciót a tetőn elterítjük 35 mm-es vastagságban, erre 200 g/m² négyzetméter tömegű polipropilén szálból készített, 2,5 mm vastag flies-t fektetünk. A flies impregnálását görgőzéssel segítjük elő.

Az impregnálódás után a flies-re ismét 35 mm vastag rétegben kompozíciót terítünk el, majd erre még egy, az előbbivel azonos, 2,5 mm vastag flies-réteget helyezünk. Az impregnálás után a mátrixot megkeményedni hagyjuk 25°C hőmérsékleten.

2. példa

100 tr. ftálsavból és dietilénglikolból előállított poliésztergyantában (viszkozitás: 750 mPas sec/75°C) elkeverünk 2 tr. benzoíl-peroxidot és 30 tr erőművi pernye hollowshere-frakciót.

A kompozíciót csőtekercselő gép impregnáló kádjába töltjük. 31 mm vastag üvegrovingra ráterítünk 1 mm vastag réteget a fenti kompozícióból és az így nyert rendszert csomagra tekercseltetjük.

A keményitést a csőpalástra irányuló infra-lámpákkal való hőközléssel hajtjuk végre, 120°C-on 5 perc alatt.

Ezzel a módszerrel kémiailag ellenálló, nagyszilárdságú és merevségű csövet állítunk elő, a szokásos módszerhez képest jelentősen csökkentett műgyanta- és üvegszál felhasználással.

3. példa

100 tr. polietilénglikolban (viszkozitás: 1700 mPas/25°C) elkeverünk 12 tr. toluilén-diizocianátot.

A keveréket több-komponensű szóróberendezés folyadéktartályába tesszük. A szóróberendezés a folyadékon kívül poranyag és vágott szálas anyag egyidejű kiszórására is alkalmas. Töltőanyagként üveghab gyöngyöt használunk, és a kiszórt mennyiséget úgy szabályozzuk, hogy a gyanta és a töltőanyag tömegaránya 1:4 legyen.

A határolóréteg szálasanyagaként 20 tömegrész 50 mm hosszúságúra vágott poliamid szálat alkalmazunk, a társított rendszer előállításánál.

A kompozíciót, illetve a vágott szálat formaleválasztóval ellátott hajótest sablonba szórjuk és szobahőmérsékleten megkeményedni hagyjuk.

Ily módon kitűnő úszótulajdonsággal rendelkező műanyag hajótestet állítunk elő mintegy 50% élőmunka- és 30%-os gyantaés szálasanyag megtakarítás mellett.

4. példa

100 tr. poli (metil-metakrilát) előpolimerben (viszkozitás: 2100 mPas/25°C) elkeverünk 1 tr. benzoil-peroxidot és 100 tr. dióhéj őrleményt és 1 tömegrész fürészport. A keveréket injektáló berendezés folyadéktartályába töltjük. Az injektáló sablonba 5 mm vastag bazaltgyapot nemezt teszünk, és az injektálást megindítjuk. A nemezre 5 mm vastag kompozíció réteget terítünk. A rendszert szobahőfokon kikeményedni hagyjuk. így nagyszilárdságú és javított hőszigetelőképességű szendvicsszerkezetet hozunk létre egy lépésben, amely kitűnően alkalmazható épületek külső homlokzatának burkolására.

5. példa

100 tr. fenol-formaldehid-gyanta előkondenzátumban (viszkozitás: 1400 mPas/25°C) elkeverünk 0,5 tr. cc. H₂SO₄ katalizátort, 20 tr. polisztirol-hab gyöngyöt és 10 tr. kvarc3

-3195147 lisztet. Vályú alakú sablonba először 150 g/m² tömegű poli(akril-nitril) szálból készült 1 mm vastagszövetet helyezünk, a kompozíciót 70 mm rétegvastagságban erre elterítjük, majd a kompozícióra ismét poli (akril-nitril) szálból készült szövetet helyezünk. Erre ismét 30 mm vastag kompozíciót és poli (akril-nitril) szálból készült szövetet rétegezünk, majd a sablonban megkeményedni hagyjuk.

Ily módon nagymerevségű többszörösen integrált szerkezetet hoztunk létre egyetlen technológiai lépésben. A késztermék igen előnyösen alkalmazható játszótéri gyermek-csúszdák készítésére.

6. példa

100 tr. furángyanta előkondenzátumban (viszkozitás: 700 mPas/25°C) először elkeverünk 20 tr. toluol-szulfonsav katalizátort, majd 50 tr. vinil-klorid-vinilidén-klorid kopolimer hab granulátumot (Sárán microspheres, gyártó: DOW Chemical, Pennsylvania, USA) és 250 tr. fűrészport (max. szemcseméret:

1.5 mm).

Síklapra poliészter szálból készült 200 g/m² tömegű szövetet helyezünk, erre 20 mm vastagon a fenti kompozíciót ráterítjük, majd poliészter szálból készült szövettel lefedjük. A szövet impregnálódását asztali vibrátor alkalmazásával segítjük elő. A rendszert 80°C-os hőlégkamrában kikeményitjük 20 perc alatt.

Ily módon merev, nem vetemedő, mahagóni utánzatú, könnyedén csavarozható, szegelhető és fűrészelhető bútorlapokat állítunk elő.

7. példa

a) A találmány szerint előállított rendszer

Kompozíciót állítunk elő 100 tr. epoxigyanta (viszkozitása 2500 mPas/25°C) 8 tr. trietil-amin térhálósító és 150 tr. (maximális szemcsernérete 1,5 mm) duzzasztott perlit elegyítése révén. Először a térhálósítót, majd a pórusos töltőanyagot keverjük össze a gyantával.

A társított rendszert úgy állítjuk elő, hogy síklapra ráterítünk 200 g/m² tömegű,

2.5 mm vastag polipropilén szál flies-t, erre 35 mm vastagságban rárétegezzük az előbbi kompozíciót, majd ezt az előbbi flies-szel lefedjük. A flies átimpregnálódását a határoló réteg görgőzésével segítjük elő. A rendszert szobahőmérsékleten kikeményedni hagyjuk.

b) Összehasonlító példa

2,5 mm vastag propilén szál erősítésű epoxigyanta kötőanyagú lemezt állítunk elő úgy, hogy 200 g/m² tömegű polipropilén szál flies-t a vázanyag tömegére számított 25 tömeg% mennyiségű — 100 tr. epoxigyantára számítva 8 tr. trietil-amin térhálósí5 tót tartalmazó — térhálósítóval impregnáljuk, majd a lemezt szobahőmérsékleten kikeményedni hagyjuk.

Az így nyert lemezre rétegzünk az a) példa szerinti kompozícióból 35 mm vastag réte10 get, ezt az alaplemezzel azonos lemezzel lefedjük, és a szendvics szerkezetet szobahőmérsékleten kikeményedni hagyjuk.

A két kísérlet szerint készített társított rendszerben a magréteg és a határoló ré15 tegek összeépülését a határoló réteg leszakítási szilárdságának mérésével határozzuk meg az EMI 244 számú szabvány szerint.

Az eredmények a következők:

Kísérlet jele Leszakítási szilárdság

N/mm²

a) 100 felett*

b) 16,4 * A maganyag elszakadt, de a határoló réteg a maganyagtól nem vált el.

A kísérletek eredményéből kitűnik, hogy a találmány szerinti eljárással a maganyag és a határoló réteg olyan tökéletes összeépülése érhető el, amely az ismert eljárásokkal nem biztosítható.

Claims (1)

1. SZABADALMI IGÉNYPONT

   Eljárás legalább kétrétegű társított rend35 szerek előállítására, habosítható polimerként epoxi- vagy poliészter-, fenol-, vagy furangyantából, poliuretánból, poliakrilátból, pórusos töltőanyagból, előnyösen pórusos erőművi pernyéből, vagy perlitből és szálasanyag 40 ként előnyösen üvegszál polipropilén-, poliamid-, .poliészter, poli(akril-nitril)-, bazaltgyapot szőtt vagy nemszőtt textíliából, szálvagdalékból vagy szálbundából, azzal jellemezve, hogy a szálasanyag rétegre

   45 felhordunk 5—100 mm vastagságban 100 törrregrész habosítható polimert, 20—400 tömegrész pórusos töltőanyagot, előnyösen duzzasztott perlitet, pórusos erőművi pernyét, üveghab gyöngyöt, dióhéj őrleményt, polimer hab

   50 granulátumot, és adott esetben 0,5—20 tömegrész ismert térhálósítószert, 0,2—300 tömegrész — a polimernél kisebb, 0,2—1 közötti fajtömegű — pórusmentes töltőanyagot, előnyösen faőrleményt, kvarclisztet tartal55 mazó kompozíciót, erre újább szálasanyag réteget terítünk, majd kívánt esetben az így kialakított rétegfelépítést megtöbbszörözzük, és a rendszert ismert módon kikeményítjük.