Способ горячего отверждения профильных изделий

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 10.0518 (21) 2614667/23.-05 пц76499О (51)М. Кп.3

В 29 С 25/00 с присоединением заявки Йо (осударствеииый комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 230980. Бюллетень Ì9 35

Дата опубликования описания 230980 (53) УДК 678.028 (088. 8) (12) Автор изобретения

A Ñ. Есаков (73) Заявитель (54) СПОСОБ ГОРЯЧЕГО ОТВЕРЖДЕНИЯ

ПРОФИЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЯ ния в формующей фильере также должно идти ускоренно,,т.е. при повышенной температуре, что не способствует повышению качества изделия (1).

Наиболее близким техническим решением является способ, при котором стеклоровинг с катушек подается в трубу, куда одновременно подается связующее. Затем пропитанное волокно проходит через отжимную фильеру, сбрвсывающую избыток смолы. Далее волокно со связующим поступает в фильеру предварительной обработки, эа время прохождения которой материал нагревается в электрическом поле высокой частоты до частичного|отверждения, сохраняя некоторую пластичность. 3атем он попадает в формующую фильеру, снабженную внешним обогревом. Окончательное отвержденне происходит в фильере окончательной обработки эа счет внутреннего тепла, полученного при нагреве ТВЧ (2). Температура на внутренней поверхности фильеры окон чательной обработки ниже, чем внутри поступающего материала, окончательное отверждение начинается изнутри, что способствует удалению газовых включений и несколько улучшает качество материала.!

Изобретение относится к способу изготовления профильных иэделий из стеклопластиков.

Наиболее производительным способом получения профильного стеклоплас- 5 тика является способ протяжки пропитанного полимерным связующим стеклоровинга через нагреваемую формуфильеру, в которой под действием тепла происходит отверждение полимер-® ного связующего, и изделие приобретает заданную форму поперечного сечения, соответствующую форме отверстия в фильере. Параметры режима отверждения оказывают существенное 15 влияние на свойства полимерного связующего и стеклопластика.

Известны способы протяжки, при которых с целью ускорения процесса протяжки профиль перед входом в фор- 20 мующую фильеру предварительно нагревают в электрическом поле высокой частоты до температуры, близкой к температуре отверждения и затем отверждают в нагреваемой электрическим 25 током или циркулирующим маслом металлической фильере. Прогрев профиля в электрическом поле происходит ускоренно, следовательно, чтобы не .сниэить скорость процесса отвержде-.

764990

30

110

110

60

148

120

146

167

106

114

159

168

210

180

117

168

175

210

174 ,179

181

119

120

179

182

120.160

188

120

240

270

139

121

300

121

196

225

300

121

180 360

330 360

450

120

122

223 ll

120 12 °

122

13

14

16

17

124

390

120

211

121

120

209

450

205

204

480

510

201

200

540

19

21

22

570

198

600

196

130

Однако, и при этом способе для поддержания высокой производительнос ти нагреваемая фильера должна иметь высокую температуру, что же касается ненагреваемой фильеры окончатель ного. отверждения, то поскольку полимеризация в этой фильере идет за счет экзотермического эффекта, . что температура внутри профиля будет не только выше, чем на внутренней поверхности фильеры, но и выме,,чем в предыдущей нагреваемой фильере, а значит процесс будет идти и с повышением температуры, т.е. по обычной схеме, не устраняющей экзотермического температурного пика.

Цель изобретения - улучшение качества электрической прочности изделия при одновременном сохранении высокой производительности процесса.

Цель достигается тем, что отверждение ведут в три этапа: первый этап полимеризации связующего до периода окончания гелеобразования ведут при

1 повышенной температуре 180-200 С, т.е. скоренно, затем профиль резко охлаж-. дают до температуры отверждения и на третьем этапе.полимериэации отвеждение ведут при данной пониженной температуре также ускоренно за счет естественного ускорения реакции пос ле гелеобразования. Способ пригодей для любого типа термореактивных композиций, процесс полимеризации которых проходит однотипно и отличается только температурой и временем гелеобразования и отверждения.

На фиг. 1, 2, 3 приведены граФике отверждения эпоксидного связующего марки ЭМТ-3 следующего состава, масс.ч.: смола ЭД-20 -. 100, отвердитель ИМТГФА 80, ускоритель нафталенбензимидазол 3.

Исходные данные для построения графиков приведены в таблице: ЭД-20 эпоксидная диановая смола; ИМТГФАизометилтетрагидрофталевый ангидрид.

123

124

125 125

127

127

128

129

130

764990

Продолжение таблицы

131

132

26

130

129

129

128

126

Иэ графиков видно, что если при температуре окружающей среды (филье ры) 180ОC (фиг. 1) отверждение происходит на 5 мин, то при 120 С (фиг. 2) отверждение происходит эа

25 мин, т.е ° в 5 раз медленнее, но пик температуры, вызванный экзотермическим эффектом, здесь значительно ниже, что положительно сказывается на свойствах полимера и готового изделия °

На фиг. 3 представлен график отверждения того же связующего по предлагаемому способу при температуре в первой зоне 180 С, во второй 15 С о о (воздушное или водяное охлаждение) и в третьей зоне 120 С. На первом этапе, когда профиль поступает в зону с .ТеМВераТуроА 1800СФ процесс полимериэации идет в соответствии с<графиком фиг. 1. Через 3-4 мин, когда температура связующего находится внутри отрезка A-В (179-188 С) о на кривой отверждения, и процесс гелеобраэования завершается, что видно по увеличению подъема кривой на графике, профиль попадает во вторую охлаждаемую зону, где происходит его быстрое охлаждение до 120 С.

Это замедЛяет реакцию, не позволяя развиться высокой температуре.

Пройдя вторую зону, профиль, вернее армирующий материал, пропитанный все еще неотвержденным связующим, попадает в третью зону с температурой

120 С, где в формующей фильере и происходит отверждение связующего при температурных параметрах соответствующих фиг. 2, но эа значительно более короткое время.

Весь процесс отверждения заканчивается за время, равное времени отверждения при высокой температуре, т.е. 18(fC или несколько. большее, но ,значительно более короткое, чем при 120 С.

При необходимости повыщения полноты полимериэации профиль, прошедший третью зону фильеры, может быть подвергнут действию более высокой температуры, которое. теперь уже не может привести к экэотермическому перегреву и связанным с ним отрицательным явлением.

Преимуществом предлагаемого спосо30 ба является то, что благодаря прину« дительному отбору тепла в зоне охлаждения (вторая эона) устраняется перегрев связующего, вызываемый выделением большого количества тепла

35 при реакции после окончания гелеобразования. Отверждение при пониженной температуре (в третьей зоне) ведется с сохранением высокой скорости процесса достигнутой в первой — высокотемпе7 ратурной зоне. Полученный при этом стеклопластик не имеет газовых включений, пор и трещин.

Иэ.сравнительных испытаний на электрическую прочность видно, что прочность стеклопластика, иэготовлен-

45 ного по предлагаемому способу, равна

41,4 кВэфф/см, что значительно выше прочности стеклопластика, изготовленного по известному (высокотемпературному) способу и равной 25,5 квэфф/см.

50 Таким образом, предлагаемый способ сочетает в себе преимущества отверждения при высоких температурах высокую скорость отверждения при низких температурах — высокое качест-

55 во изделия и позволяет получить бездефектный стеклопластик или другой армированный полимерный материал с повышенными электрическими и механическими свойствами за счет отверждения при пониженной температуре при одновременном сохранении высокой производительности процесса.

Формула изобретения

Способ горячего отверждения про фильных иэделий на основе эпоксидного

8fO

fgO

f70

1бО

OO

ffO

Ф Р Р Ф 5 б I 8 9 связующего и стекловолокнистого наполнителя, отличающийся тем, что, с целью повышения электрической прочности изделия при одновременном сохранении высокой. производительности, отверждение ведут в три этапа, на первом из которых осу ществляют интенсивный. нагрев изделия цри 180-200 С до периода окончания процесса гелеобраэования в связую,щем, на втором этапе изделие резко охлаждают до заданной температуры отверждения и на третьем этапе окончательно отверждают при заданной температуре отверждения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3674601, кл. 156-360, опублик. 04.07.72.

2. Патент Франции Р 2166421, кл. D 01 D 11/00, опублик. 17.08.73. (прототип), 764990

ЯОО

8 4 5 6 7 8 У Фо брейся,и

Составитель В. Чистякова

Техред А, ÷ Корректор В. Синицкая

Редактор N. Ликович

Заказ 6877/7 Тираж 735 ВНИИПИ Государственного комитета СССР

IIo делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП

П Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1 1