PL109236B1 - Method of producing laminates from furan resin reinforced by glass fibres - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia laminatów z zywicy furanowej zbrojonej wlókneim szklanym, w tem|peraturze otoczenia.

Przy wytwarzaniu laminatów z zywicy furano¬ wej konieczne jest wprowadzenie do zywicy o- kreslonej ilosci srodków utwardzajacych zapew¬ niajacych wlasciwe usieciowanie zywicy.

Utwardzanie zywicy furanowej w temperaturze otoczenia zachodzi w wyniku dzialania odpowied¬ nich srodków ultwardzajacych, najczesciej w /po¬ staci organicznych kwasów sulfonowych np. kwa¬ su p-toluenosulfonowego. Jednak reakcja utwar¬ dzania zywicy furanowej za pomoca tych srodków jest silnie egzotermiczna i1 wykazuje maksimum temperatury dla okreslonej grainicznej ilosci uzy¬ tego utwardzacza, przy czym ilosc ta jest odiwrot- nie proporcjonalna do nawazki zywicy.

W zwiazku z powyzszym, ido utwardzania zywi¬ cy furanowej nalezy stosowac utwardzacz w ilo¬ sci odpowiednio nizszej w stosunku do jego gra¬ nicznej ilosci, aby nie dopuscic do reakcji silnie egzotermicznej, w wyniku której otrzymuje sie produkt porowaty wskutek gwaltownego wydzie¬ lania sie produktów kondensacji oraz produkt o zbyt krótkim czasie zycia, tak zwanym „pot li- fe" kompozycji zywicznej. -Stosowanie z kolei bez-, piecznych ilosci utwardzaczy prowadzi do dlugo¬ trwalego i niedostatecznego usieciowaniia zywicy, co dalje produkt 'technologicznie nieprzydatny z uwagi 10 ,U5 20 na niskie wskazniki mechalnicane i (mniejsza od¬ pornosc na korozje.

Przy wytwarzaniu laminatów o malych gaba¬ rytach, gdzie stosuje sie niewielkie partie zywicy, mankamenty wyzej ojpdsainej imetody wystepuja mniej ostro, ale przy wytwarzaniu laminatów o duzych gabarytach, gdzie ikonieczne jest stosowa¬ nie duzych partii zywicy, metoda ta nie nadaje sie do wykorzystania w technice. W celu usuniecia tych niedogodnosci wytwarza sie do produkcji la¬ minatów specjailne typy zywic furanowych, lub stosuje sie srodki utwardzajace, które zapewniaja lagodny przebieg reakcji utwardzania zywicy. W takim przypadku, jako srodki utwardzajace stosu¬ je sie urotropine lub tak zwane kwasy Lewisa np. Al2Oa, BF3 itp. lulb ich kompleksy z aminami.

Proces utwardzania zywicy furanowej tymi zwiaz¬ kami zachodzi jednak dopiero w temperaturze 120°^140°C. co ogranicza stosowalnie tej metody szczególnie do wytwarzania laminatów o duzych gabarytach, a przede wszystkim przy laminowa¬ niu wewnetrznych powierzchni np. duzych zlbior- ników. Tegc< rodzaju technika utwardzania w wy¬ sokich temperaturach powyzej 1i00°C stosowana jest równiez w przetwórstwie wyrobów prasowa¬ nych impregnowanych zywicami termoutwardzal¬ nymi np. zywicami aminowymi. Jako srod¬ ki utwardzajace te zywice stosiuje sde kwa¬ sy orgalniiozne i ndeorigandiczne lub srodki wy- 109 2363 109 236 4 dzielajace kwasy iw podwyzszonej tempera¬ turze, jak mp. sole aimoniawe lub chiloro- parafine. Wymienione srodki utwardzajace w po¬ staci roztworu lub dyspersji wodnej nanosi sie przez rozpylanie na odpowiednie nosniki nfc>. pa¬ pier dekoracyjny, który stanowi zewnetrzna war¬ stwe wyrobu prasowanego. Talk (przygotowany pa¬ pier sprasowuje sie w temperaturze powyzej 100°C z plyta ceiluilozowa nasycona zywica almi- nowa. W tych warunkach termicznych uzyskuje sie Iprzyslpieiszenie procesu utwardzania zywicy.

. Celem wynalazku bylo znalezienie sposobu wy¬ twarzania laminatów o dowolnych gabarytach z wlókna szklanego i zywicy furanoweij o wystar¬ czajaco dlugim ,;pot life" przy wprowadzeniu do laminatów odpowiedniej ilosci srodków utwardza¬ jacych zapewniajacych wlasciwe usieciowanie zy¬ wicy w temperaturze otoczenia.

Wedlug wynalazku, na wlókno szklane w posta¬ ci maty, tkaniny, rovingu itp. bezposrednio przed procesem laminowania, nanosi sie srodki utwar¬ dzajace zywice furanoiwa rozpuszczone w lotnych' rozpoiszczatoifcach w ilosci 6—500 GA, korzystnie 100 G/l rozpuszczalnika, a nastepnie tak przygo¬ towane zbrojenie szklane po wyzeciu i od*paro- waniu rozpuszczalnika laminuje sie fcomjpozycja zywicy furanowej z dodatkiem uzupelniajacej iHo- sci utwardzacza potrzebnej do calkowitego u- twardzania zywicy, przy czym stosunek ilosci u- twardzacza naniesionego na wlókno szfelane do ilosci utwardzacza dodanego do kom|pozycji zywicy uzalezniony jest scisle od nawazki uzytej zywicy furanoweij i wynosi od 5 : 95 do 95 : 5.

Jako (srodki utwardzajace zywice furanowa sto¬ suje feie organiczne kwasy sulfonowe lub ich sole i chlorowodorki amin aromatycznych uzyte sa¬ moistnie lub w mieszaninie.

Jako organiczne ikwaisy (sulfonowe stosuje sie korzystnie Ikwas p-toluenosulKonowy, kwas benze- nosulfonowy i kwals sulfosaliicylowy, a jako sole kwasów sulfonowych stosu/je >sie iszczegótaie chlor¬ ki tych .'kwasów np. p-toluenosulfocMorek.

Jako chlorowodorki amin aromatycznych stbsu- • je sie korzystnie chlorowodorek aniliny.

Jako lotne rozipUszczalniki istolsuije sie korzystnie loetony o malelj maisiie czasteczkowej i niskiej lep¬ kosci np. dwumetyloketoln, dwuetyloketon., alko¬ hole alifatyczne np. metanol, etanol i projpanol lub inne lotne rozpuszczalniki Srodki utwardzajace zywice furanowa nanoszo¬ ne zarówno na wlókno szklane, jak i dodawane do kompozycji zywicznej moga byc takie same lub rózne.

Przy diddawahiu -utwardzacza do zywicy, dla/ lepszego jego wymieszania z zywica furanowa, sto¬ suje sie stezone roztwory utwardzaczy w rozpulsiz- czalnikach. W niekltóryicn jednak przypadkach, kiedy utwardzacz ma postac drobnoziarnista np. maczki, .mozna wprowaldzac go toezposreldnio do zywicy. .

Stosowanie sposobu wedlug wynalazku umozli¬ wia wytwarzanie laminatów z kompozycji zywi¬ cy furanowej o wystarczajaco dlugim „pot life" oraz niskiej wartosci szczytu temperaturowego, a jednoczesnie umozliwia wprowadzenie do lamina¬ tów odpowiedniej ilosci isrodlków utwardzajacych zapewniajacej wlasciwe lustieciowanie zywicy w temperaturze otoczenia i w stosunkowo niedlugim B czasie wynoszacym okolo dwóch tygodni. Dla przyspieszenia procesu utwardzania, wyrobów, mozna po wstepnym ich utwardizeniu^w tempera¬ turze pokojowej przez okres 24 godzin, dotwar- dzac je termicznie w temiperaturze 50°C-^80°C w 10 czasie kilku godzin, co pozwala na szybkie cal¬ kowite usieciowanie wyrobu.

Przyklad I. ilOO G maty szklanej o grama¬ turze 300 zanurza sie w 10% roztworze kwasu sul- fosalicylowego w acetonie i pozostawia na okres W 30—60 sek. Nastepnie mate wyjmuje sie z roztwo¬ ru, wyzyma i suszy na powietrzu przez kilkanas¬ cie minut. Tak przygotowana mate laminuje sie w temperaturze pokojowej metoda kontaktowa,, w kilku kolejnych warstwach, kompozycja zywiczna 20 o skladzie: zywica furainowa AlfurF — 500 G roztwór kwasu sullfosalicy- lowego w acetonie — 25 G Roztwór kwasu sulfosailkylowego otrzymano przez rozpuszczenie 60 G kwasu sulfosalicyiowe- go w 40 G acetonu, w temperaturze pokojowej.

„Pot life" przygotowanej jak wyzej kompozy¬ cji zywicznej wynosi 20—30 minut, w 'zaleznosci od temperatury otoczenia 20qC ± 5°C.

Przyklaid II. 500 G tkaniny o gramaturze 300, wykonanej z wlókna szklanego, zanurza sie w 8°/o roztworze kwasu sulfosalicylowego w ace¬ tonie i pozostawia ma .okres 30—60 sek. Nastepnie tkanine wyjmuje sie z roztworu, wyzyma i suszy w temperaturze pokojowej. Tak przygotowana tka¬ nine laminuje sde w temperaturze pokojowej w kilku kolejnych warstwach metoda kontaktowa, kompozycja zywiczna o nastepujacym skladzie: zywica Muranowa Alfur F ~- 500 G 75% roztwór kwasu p-tolueno- sulfonowego w acetonie — 20 G „Pot life" przygotowanej kompozycji zywicznej wynosi 20^30 minut w temperaturze otoczenia. 45 Przyklad III. 75 G welonu o gramaturze 50 wykonanego z wlókna szklanego, zanurza sie w 10°/o roztworze (chlorowodorku aniliny w etanolu *ma okres 30—60 sek. Po wyjeciu welonu z roztwo¬ ru, wyzeciu i wysuszeniu, poddaje sie go lamino- 50 waniu metoda kontaktowa w tem|peraturze oto¬ czenia, w (kilku kolejnych warstwach komtpozy- cja zywiczna o skladzie: zywica furanowa AlfurF — 100 G 100% chlorowodorek aniliny — 10 G M ~. „Pot life" kompozycji zywicznej wynlosi 20-^0 minut w temperaturze otoczenia;.

Zas^trzezeniia patelnltowe 60 1. Sposób wytwarzania laminatów z zywicy fura¬ nowej zbrojonej wlóknem szklanym w temipera¬ turze otoczenia przy uzyciu srodków utwardza¬ jacych zywice furanowa znamienny tym, ze na wlókna szklane w postaci maty, ikamany, rovin- M gu itp. bezposrednio przed (procesem laminowa-109 236 6 « nia matnlasij sie srodki utwardzajace, rozpuszczone w lotnych rozpuszczalniilkaich w ilosci 6—500 G/l, korzystnie 100 G/1 rozpuszczailndlka, a nastepnie tak przygotowane zibrojenie szklane po wyzeciu i odparowaniu rozpusziczaflnilka laminuje sie kom¬ pozycja zywicy furanowej z dodatkiem uzupelnia¬ jacej ilosci utwardzacza potrzebnej -do calkowite¬ go iiitwardzeoia zywicy, przy czym is(tolsiiinek ilos¬ ci utwardzacza naniesionego ma wlókno szklane do ilosci utwardzacza dodanego do kompozycji zy¬ wicy uzaflezlniiony jefst scilsle oid nawazlki uzytej zywicy i wynosi od 5 : 95 do 95 : 5. 2. Sposób wedlug zajstrz,. 1,, znamienny tym, ze jako srodki utwardzajace zywice tfuranolwa stosu¬ je sie organiczne fcwaisy sulfonowe lub ich sole i chlorowodorki aimin aroimaitycznych uzyte istinie lub w mieszaninie. 3. Sposób wedlug zastrz. i2, znamienny tym, ze jako organiczne kwasy isulionowe stosoKje sie ko¬ rzystnie kwas p-tolluenosulKonowy, ikwais benize- nosulfonowy i kwas sulfosalicylowy, a jako sole kwasów sulfonowych stosuje sie szczególnie chlor¬ ki tych kwasów njp. p-tolluenoisul£iochlorek. 4. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze jako chlorowodorki amin aromatycznycih stasuje sie korzystnie chlorowodorek aniliny. 5. Sposób wedlug zaisitrz. 1, znamienny tym, ze jako lotne rozpuszczalniki stosuje sde korzystnie ketony o malej malsie czasteczkowej i niskiej lep¬ kosci np. dwumetylokeltoini, dwuetyfloketon, mety- loetyloketon, alkohole alifatyczne np. metanol, e- tanol i propanol lub inne lotne rozpuszczalniki. 6. Sposolb wedlug zaistrz. 1, znamienny tym, ze srodki utwardzajace nanoszone na wlókno szklane i dodawane do zywicy furanowej sa tafcie same lub rózne. lt