polimer kompozit hajÓk tervezÉse És ÉpÍtÉse · altípusok leggyakoribbfelhasználási...

1

POLIMER KOMPOZIT HAJÓK TERVEZÉSE ÉS ÉPÍTÉSE

2019.02.13.

Tartalom

• Ismétlés: kompozitok

• Térhálósodó gyanták

– Típusok

– Poliészter

• Térhálósodás

• Katalizátorok, iniciátorok, inhibitorok

– Epoxi

– Vinilészter

• Gélek

• Gyanták használata magas hőmérsékleten

• Erősítő anyagok

• Adalékanyagok

• Töltőanyagok

• Munkabiztonság, egészségvédelem

Kompozitok – elmélet, alapok

Térhálósodó gyanták

• Telítetlen poliészter gyanta

• Vinilészter gyanta

• Epoxi gyanta

• Poliuretán gyanta

• Szilikon

• Fenol-formaldehid gyanta

• Furángyanta

• Metil-metakrilát gyanta

Gyanták

Poliészter gyantákAltípusok Leggyakoribb felhasználási terület

Tereftálsavas Száltekercselt termékek

Ortoftálsavas Általános felhasználás

Izoftálsavas Vízálló bevonatok

HET-savas Égésgátolt bevonat

Biszfenolos Vegyszerálló bevonat

Altípusok Leggyakoribb felhasználási terület

Biszfenol A Vegyszerálló

Novolak Epoxi Kiváló vegyszerálló, jobb mechanikai jellemzők

Vinilészter gyanták

Gyanták

• Jellemzően aminos vagy amidos térhálósítás, ritkán cikloalifás.

• Aminos jobb, de érzékenyebb: nedvesség hatására viaszts réteg ül ki a felületre

• Amidos kevéssé érzékeny

• Cikloalifás B komponensek: jobb és kevéssé érzékeny, de nagyon drága

Altípusok Leggyakoribb felhasználási terület

Biszfenol A bázisú Vegyszerálló

Novolak Epoxi Kiváló vegyszerálló, jobb mechanikai jellemzők

Epoxi gyanták

Gyanták

Poliuretán gyantaAltípusok Leggyakoribb felhasználási terület

Poliuretán habok Lágy poliuretánhabok Ülések

Integrálhabok Műszerfal, kormánykerék

Kemény poliuretánhabok Szigetelés

Elasztomerek Termoplasztikus Alakformázható

Öntött Gép-, és berendezésgyártás, szállítás

Kaucsukok Gumi helyettesítés

Filmképzők Fóliák

Filmek

Lemezek

Lakkfestékek

Ragasztók Altípusok Leggyakoribb felhasználási terület

Kondenzációs Formakészítés, ortopédia, tamponnyomás stb.Addíciós

Szilikon

1 2

3 4

5 6

2

Gyanták

Fenol-formaldehid gyanta, Furángyanta,

Metil-metakrilát

Típusok Leggyakoribb felhasználási terület

Fenol-formaldehid Elektronika, csapágygyártás

Furángyanta Korrózió-, hő-, és égésgátolt bevonatok

Metil-metakrilát Ragasztók

A leggyakoribb lamináló gyantarendszerek

• Poliészter gyanták

• Vinilészter gyanták

• Epoxigyanták

(telítetlen) Poliészter gyanták

A poliészter gyanta előállításához telített és telítetlen dikarbonsavakat, illetve savanhidrideket és dialkoholokat

(glikolok) reagáltatnak egymással. Az így polikondenzációvalelőállított „masszát” reaktív monomerben oldják, mely ebben

a formában kerül kereskedelmi forgalomba.

A polimerizáció

• A polimerizáció olyan polimerlánc-felépítési eljárás, amelyben a tipikusantelítetlen, azaz C = C kettős kötésttartalmazó monomer/oligomer molekulákat

• melléktermék képződése (kilépése) nélkül, és lényegében

• segédanyag hozzáadás nélkül, → tehát önmagukkal kapcsolva,

• hosszú (> 103 tagú) láncba építjük,

• kovalens (C - C) kötések kialakításával

• gyors egymásutánban ismétlődő sorozatreakcióban, → láncreakcióban.

Polimerizációs láncreakció

Hasonló az energetikai láncreakcióhoz:

• a kezdő lépés - (iniciálás) - megtétele után,

• nagyszámú (> 103 ) egymás utáni -”növekedési”- lépés következik be,

• (újabb) külső energia befektetése nélkül,

• önfenntartó sorozatban („önműködően”),

• hőenergia felszabadulással járó (exoterm) folyamatban, egészen

• az alapanyag közelítőleg teljes felhasználódásáig,

• vagy a lánc kívülről bevitt adalékkal történő lezárásáig

Gyökös polimerizáció

• Kiindulás: polikondenzátum reaktív monomerben (sztirol) oldva

7 8

9 10

11 12

3

Katalizátor (iniciátor) = peroxidok

például: metil-etil-keton-peroxid MEKP

Peroxidok hasadása

• Meleg térhálósítás

(hő hatására)

• Hideg térhálósítás, kémiai hatásra: gyorsító

(külön is adagolható, de gyakran már tartalmazza a gyári gyanta)

A katalizátor hasadása

aktív gyökök képződése

A térhálós szerkezet kialakulása

Katalizátorok és gyorsítók

• Több, különböző kémiai összetételű katalizátor és gyorsító létezik, de a térhálósodás mechanizmusa azonos

Katalizátor(iniciátor)

Iniciálóhőmérséklet

(meleg térhálósódás)

Gyorsító(hideg térhálósódás)

BPBenzoil peroxidpaszta, szilárd

(reaktív, gyors)

70 C° Dimetil - anilin

MEKPMetil-etil-keton-peroxid

folyékony

80 C° Kobalt oktát

CHPCiklohexanon-peroxid

(lassú, aztán hirtelen köt, gomb gyártás)

90 C° Kobalt oktát

AAPAcetil-aceton peroxid, folyékony

(reaktív, magas hőcsúcs)

60 C°Kobalt oktát

Katalizátorok és gyorsítók

• Poliészterek/vinilészterek esetében 1-3% (tömeg, térfogat is elfogadható)

• Ha túl sok, vagy túl kevés katalizátor van a rendszerben a térhálósodásfolyamata zavart szenved, befolyásolja a kompozit szerkezetét

• A katalizátort NEM szabad közvetlenül a gyorsítóval összekeverni

• A katalizátor tárolásánál különösen kell figyelni a hőmérsékletre

• Epoxi gyanták esetében: pontos arány betartása (tömeg%-os keverési arány)

13 14

15 16

17 18

4

Térhálósodás

• Gyanta + iniciátor (peroxid, edző stb.)

100 : 1-3% (térfogatos keverés megengedett)

A poliészter gyanta térhálósodási folyamata

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 25 60 120 140 180 220 260 300 340 380

Mar

adék

szt

iro

l tar

talo

m %

Hő

mér

sékl

et(C

)

Idő (min)

Hőmérséklet

Sztirol tartalom

A térhálósódást befolyásoló tényezők és a katalizátorválasztás szempontjai

• A gyanta jellemezői (kémiai összetétel, reaktivitás)

• A termék (mérete, vastagsága, üvegtartalma, töltőanyagok, pigmentek)

• Feldolgozás technológia (kézi laminálás, vákuumzsákos; kézi vagy gépi feldolgozás)

• Az alapanyagok és a környezeti hőmérséklet

• A végtermék felhasználási területe (gél/szerkezet)

Poliészter gelcoatok katalizálása és gélhibák

MIKP Előnyök:

• Gyorsabb

• Az üvegerősítés szálstruktúrája kevésbé látszik

• Jobb felületi minőség

• Kevesebb utómunka

• Ozmózis álló

Gelcoat típusa Standard MEKP MIKPMetil-izopropil-keton-peroxid

Kenő változat:GélidőGélre a laminálásig eltelt idő

8-12 perc45 perc

8-12 perc20-30 perc

Szóró változat:GélidőGélre a laminálásig eltelt idő

6-9 perc60-75 perc

6-9 perc20-30 perc

Poliészter gyantatípusok

1. Tereftálsavas telítetlen poliészter gyanta

2. Ortoftálsavas telítetlen poliészter gyanta

3. Izoftálsavas telítetlen poliészter gyanta

4. HET-savas telítetlen poliészter gyanta

5. Biszfenolos telítetlen poliészter gyanta

Tereftálsavas poliészter gyanta

• Kisebb szilárdsági értékek

• Magasabb rugalmassági paraméterek

• Átlagos ~50 °C-os hőállóság

19 20

21 22

23 24

5

Ortoftálsavas (konvencionális) poliészter gyanta

• Amennyiben a mechanikai-szilárdsági, hőállósági és korrózióállósági tulajdonságok nem meghatározó követelmények, a konvencionális poliészterek alkalmazása tökéletesen megfelelő.

• Enyhe ásványi savak, alacsony koncentrációjú sók vagy alkoholok vizes oldatai, továbbá egyes alifás szénhidrogének (paraffinolaj, kenőolaj) nem zárják ki egy ortoftálsavas poliészter gyanta alkalmazását.

• Lúgos közeggel szembeni ellenálló képességük minimális.

• Rövid vagy időszakos vízzel való érintkezés mellett egyéb kiváló kémiai ellenálló képességű (vízálló) felületbevonó réteg alkalmazása nélkül is használható.

• A konvencionális poliészterekből készült berendezések tartós hőállósága ~ 50 °C.

Izoftálsavas poliészter gyanta

• Közepesen vegyszerálló gyantatípus

• Alkalmazása a száltekercseléses technológia fejlődése során terjedt el, de felhasználása a tartálykészítés vagy a hajógyártás területén is teret nyert.

• Egy izoftálsavas gyantából készült berendezés tartós hőállósága ~ 60-80 °C.

HET-savas poliészter gyanta

• Lángálló típusok

• Bizonyos modifikációkkal vegyszerállóságuk az izoftálsavas poliészterekévelvetekszik

• Elsősorban korrózióálló és égésgátolt szerkezetek kialakításához javasolt

• Lúgálló képességük gyengébb

• Hőállóságuk az izoftálsavas gyantákhoz hasonló

Biszfenolos poliészter gyanta

• Vegyszerállósága kimagasló

• A fémek kiváló mechanikai-szilárdsági paramétereit az erősített biszfenolos poliészter termékek megközelítik

• Hőállósága: 80-100 °C

• Köszönhetően a molekula polaritásának, az erősen apoláris jellegű aromás vegyületekkel, oldószerekkel (benzol) szemben, ellenállóképességük igen rossz

Epoxi gyantarendszer (példa)

100 : ~10-110%

Gyanta + Térhálósító

= Polimer

Addíciós reakció

Térfogatos keverés NEM megengedett!

kivéve, ha erre külön utalnak.

Vinilészter gyanták

• A vinilészter gyanták a poliészterek epoxi gyantával, novolak gyantával, vagy epoxi-novolak gyantával modifikált változatai.

• A jobb mechanikai tulajdonságok, a magasabb hőállóság és a kiválóvegyszerállóság különbözteti meg a poliészter gyantáktól.

• Az ára alulról közelíti a legolcsóbb epoxi gyantákét.

25 26

27 28

29 30

6

Vinilészter gyantatípusok

• Biszfenol-A bázisú vinilészter gyanta

– Jó kémiai ellenálló képesség

– Pufferréteg kialakítására alkalmas

• Novolak bázisú vinilészter gyanta

– Kiváló kémiai ellenálló képesség

– Vegyszerálló tartályok kialakítására alkalmas

Poliészter gélek

• A poliészter géleket poliészter gyantákból állítják elő. Ebből adódik, hogy a poliészter gél bázisa megegyezik a gyantákéval. Előállításuk gondos odafigyelést igényel, tekintve, hogy ez biztosítja a felület mechanikai szilárdságát, dekoratív megjelenését

• A töltő-, és adalékanyagtól mentes poliészter gyantákat a kísérletek során kibuborékoltató-, és terülésjavító adalékanyagokkal illetve UV stabilizátorokkal gondosan összekeverik, majd a megfelelő mennyiségű és minőségű (hidrofil) tixotrópizáló adalékanyaggal pszeudoplasztikus„masszává” alakítják

• Bár gyártástechnológiája egyszerűnek tűnhet, számtalan buktató adódhat közben. Az így előállított géleket ezek után öregítik, tehát különböző hullámhosszúságú UV fényhatásnak, magas nedvességtartalomnak és hősokknak vetik alá. Csak akkor lehet az ilyen géleket alkalmazni, ha ezen drasztikus igénybevételeknek az adott felhasználástól függően megfelelnek

Poliészter gélek előnyei

• A vázanyag mintázatának eltakarásával javítja a termék dekoratív hatását

• A sima, tükrös, színezett felület esztétikus látványt nyújt

• Biztosítja a speciális felületi tulajdonságokat – tetszés szerint színezhető, ellenáll ütésnek, karcolásnak és megakadályozza a korróziót.

• Egy munkafolyamatban alkalmazható – térhálósodása néhány órán belül megtörténik, ezután rá lehet rétegezni a vázerősítésű gyantaréteget.

• A gél és a laminát között kialakuló kiváló tapadás a kettőjük között kialakuló kémiai kapcsolatnak köszönhető.

• Sérülés vagy hiba esetén a gélréteg saját anyagával helyileg javítható.

Poliészter gélek hátrányai

• A végső laminát heterogenitását az erősítetlen gyantaréteg tovább növeli, mely mechanikai igénybevétel során hajlamos a megrepedésre

• Erősítőanyag hiányában a szilárdsági tulajdonságai rosszabbak, mint a poliészter lamináté

• Felhordása megkülönböztetett technológiai gondosságot igényel

Géltípusok

Poliészter géltípusok Tulajdonságai Felhasználási területek

Töltött, ortoftálsavasNem UV stabil, könnyen csiszolható.

Beltéri, tartósan vízzel nem érintkezőfelületek kialakításához ajánlott. Festvekültéri alkalmazáshoz is alkalmazható.

Ortoftálsavas Kismértékben UV stabil.

Bel-, és kültéri, tartósan vízzel nemérintkező felületek kialakításáhozajánlott.

Orto,- és izoftálsavaskeverék

Visszafogottan UV stabil.

Bel-, és kültéri, tartósan vízzel nemérintkező felületek kialakításáhozajánlott.

IzoftálsavasKorlátozottan UV stabil, jó vegyszerállóságú.

Bel-, és kültéri, tartósan vízzel érintkezőfelületek kialakításához ajánlott.

Iso/npgKiváló UV stabilitás, felületi keménység és vegyszerállóság jellemzi.

Bel-, és kültéri, tartósan vízzel ésvegyszerekkel érintkező felületekkialakításához ajánlott.

Vinilészter

Kiváló felületi keménység, vegyszerállóság és mechanikai tulajdonság jellemzi.

Bel-, és kültéri, tartósan vízzel ésvegyszerekkel érintkező ésszerszámfelületek kialakításáhozajánlott.

Speciális gélek

• Színezett gél

• Gránithatású gél

• Csúszásmentes gél

• Égésgátolt gél

• Rugalmas gél

• Víztiszta gél

• Antibakteriális gél

31 32

33 34

35 36

7

Poliészter gélek mechanikai tulajdonságai

10%-os NaOH-os öregítés

Gélhibák 1.

Gélhibák 2. Gélhibák 3.

Gélhibák 4. Gélhibák 5.

37 38

39 40

41 42

8

Gélhibák 6. Gyanták használata magas hőmérsékleten

Gyanták használata magas hőmérsékleten

• Tg, üvegesedési hőmérséklet:

– Efölött már nem üvegszerű a viselkedés, hanem viszkoelasztikus –maradandó alakváltozás

– Alatta kvázi rugalmas

– Tg emelhető hőkezeléssel (magasabb konverzió)

• HDT –Heat Deflection Temperature:

– Hárompontos hajlítás adott lehajlásig

– Kicsivel Tg alatt, még a műszakilag használható tartományban (lágyuláspont)

Hőkezelés hatása

• Hőtágulási együttható csökken

• Deformáció veszélye csökken

• Tg nő:

• Mauro Zarrelli*, Alexandros A Skordos and Ivana K Partridge: Investigation of cure induced shrinkage in unreinforced epoxy resin. Plastics, Rubber and Composites Processing and

Applications 31(2002). 377-384

Erősítőanyagok

• Egy üveg-, szén-, vagy aramid szálerősítésű kompozitrendszernek igenelőnyös tulajdonságai vannak egy hagyományos fémszerkezettel szemben.

• Az erősítő vázanyagokkal szembeni fő követelmény a jó szakítószilárdság ésrugalmassági modulusz, a kis nedvességfelvétel, a hő-, és vegyszerállóságstb. Az erősített műanyag viselkedése szempontjából lényeges szerepetjátszik a vázanyag és a műanyag közötti adhéziós erő típusa (fizikai ésfajlagos adhézió) és nagysága

• A konkrét tulajdonságok az adott szál és polimer kombinációjától függnek,ahol szilárdsági tulajdonságokat a szál hordozza, míg a mátrixnak csakközvetítő szerepe van. Így a szálak tulajdonságai határozzák megalapvetően egy kompozit rendszer végső mechanikai paramétereit, dealkalmasságuk, illetve alkalmazhatóságuk csak a mátrixszal való együttestárgyalásuk során állapítható meg

• Egy szál tulajdonságainak maximális kihasználása annak típusától,alakjától, orientációjától, a feldolgozás módjától és az alkalmazott mátrixtulajdonságaitól függ

Erősítő anyagok típusai

SZÁL TÍPUS ρ (g/cm3) E (Gpa) Ár (%)

Üvegszál (E) 2,5 80 100

Bazalt szál 2,7 90 300

Aramid szál 1,4 120 750

Szénszál 1,8 250 1200

43 44

45 46

47 48

9

Üvegszál – szilikátok

SiO2 (60%)+CaO, MgO, Al2O3,Na2O, B2O3

Típusok:

• E üveg– standard (Electric), a felhasználás 90%

• S üveg– magas szakítószilárdság (Strength)

• C üveg– vegyszerálló (Chemical)

• ECR üveg– korrózió álló (E glass corrosion resistant)

• AR üveg– alkáli álló (alkaline resistant)

• Stb.

Mechanikai szilárdsági paraméter és változása a szövetpéldáján bemutatva

• Egy hagyományos „E” üvegből húzott szál szakítószilárdságamegközelítőleg 2,0 GPa

• A szövés során a kialakított szerkezet szakítószilárdsága az eredeti érték50 %-a: 1 GPa

• Amennyiben az ilyen szövetből elkészített kompozit mátrix/vázanyagarány 50-50%, a végső – szálirányú – szakítószilárdság 0,5 GPa-ra tehető.Az ilyen szerkezet sűrűségre vonatkoztatott szakítószilárdsága még egynagyszilárdságú acéllemezét is meghaladja

• A keverékszabály nem használható szilárdságra!!!

Sűrűség[g/cm3]

Szakítószilárdság[GPa]

Szakítószilárdság / Sűrűség

Alumínium lemez 2.4 0,38 158

Nagyszilárdságú acéllemez 7.8 1,50 192

Üvegszövet laminát 2.0 0,50 250

Az erősítő szálakból készíthető struktúrák

Roving

Szalag

Fektetett

Szövött

Paplan

Kötött

3D-Szövött

3D-Fonatolt

Előforma

Z

X Y

3-dimenziós2-dimenziós1-dimenziós

Üveg-, szén- és aramidszálak

Erősítő struktúrák

Rovingok, (yarnok, szén szalagok)• Több folytonos szálból összefogott köteg (egy üvegszál 12-13 µm, 32-33

tex, hajszál 50-60 µm)

• Különböző finomságban (Üveg: 1200, 2400, 4800 tex, Szén: 3K, 12K)

• tex: 1 km szál grammban kifejezett tömege

• 1K= 1000 (szén)szál

• Felületkezelés (írezés)

• Feldolgozás technológia


• Jellemzően 2 -20 cm között

• UD vagy szövött formában

• élek, sarkok erősítése

• tekercselés

Szalagok


• Nem irányított szál struktúra

• 100, 150, 225, 300, 375, 450, 600, 900 g/m2

• Emulziós kötés:

– Gyantával történő átitatás után is megtartja a struktúrát

– „száraz” mikropórusok keletkezhetnek

• Por kötés:

– Magyar piacon elterjedtebb

– Átitatás után „szétesik”, nem mozgatható

– Könnyen átitatódik

Paplanok (jellemzően üvegszálból)

49 50

51 52

53 54

10


• Lánc- és vetülék fonalakból kialakított szerkezetek

• Különböző szövési struktúrák

– a – vászon

– b – panama

– c – láncripsz

– d – vetülék ripsz

– e – sávoly

– f – ék alakú sávoly

– g – láncatlasz

– h – vetülék atlasz

Szövetek


• Egy irányban fektetett szálak – unidirektionális

• Több irányba fektetett – multiaxiális

– Biaxiális (0/90, +45/-45)

– Triaxiális

– Quadriaxiális

• Kézi lamináláshoz kevésbé, zárt technológiákhoz használják inkább

• Prepreg gyártáshoz

Fektetett szerkezetek

Az erősítőanyag orientációja

• A gyantában lévő szál meghatározza a teherviselő irányt, ami alatt azerősítőanyag legnagyobb szakítószilárdságával rendelkező iránya értendő

• „Anizotrópikus” (egyirányú szálerősítés) szerkezeti rendszer esetében alegnagyobb terhelhetőség a szál irányában található

• „Izotrópikus” rendszer esetében a terhelhetőség a sík minden irányábanmegegyező

„Anizotrópikus” „Kvázi izotrópikus” „Izotrópikus”



• Egy „unidirekcionális”, egy vászonkötésű üvegszövet és egy hurkolt kelme relatív „E”-rugalmassági modulusa és relatív szakítószilárdsága a terhelés és a szerkezet fő iránnyal bezárt szög függvényében

Mátrix nedvesítő képessége

• A kompozit rendszerekben található vázanyag–mátrixanyag kombináció fontos kritériuma a gyanta nedvesítő képessége és a vázanyag nedvesíthetősége. Ennek fizikai-kémiai alapja a felületi feszültség jelensége.

55 56

57 58

59 60

11


• A gyanta molekuláira a felületet körülvevő erősítőanyag molekulái is vonzóerőtfejthetnek ki, – ez a jelenség az adhézió – az ebből származó erőt, pedig adhézióserőnek nevezzük.

• Amennyiben az ilyen fajta erőknek a gyanta molekuláira kifejtett hatása elhanyagolható(pl. levegő, 2) – a kohéziós erőkhöz képest, – abban az esetben a felületigyantarészecskék a kohéziós erők hatására a gyanta belseje felé igyekeznek elmozdulni,vagyis a felület valóban csökkenni igyekszik. Abban az esetben, viszont ha az adhézióserő nem elhanyagolható mértékű, – tehát a gyanta az erősítőanyag felületével (3)érintkezik – akkor a gyantacsepp kis-, vagy nagymértékben terül szét azon. Ennekmértéke az adhéziós erő nagyságától függ. A szétterülés nagyságától függőenmegkülönböztethető részleges nedvesítés, nedvesítés vagy részleges nem nedvesítés


• A nedvesítés mértékét a nedvesítési peremszög (θ) jellemezi. Ha a peremszög sokkal kisebb, mint 90°, akkor részleges nedvesítésről, ha sokkal nagyobb, akkor részleges nem nedvesítésről beszélünk

• Az erősítőanyag és a gyanta tökéletes összeépülése biztosítja a megfelelő mechanikai tulajdonságok kialakítását.

Felületkezelés módszerei, üvegszál írezése

• Nem reaktív felületkezelés

• Reaktív felületkezelés

• Interdiffúzióra képes polimer réteg kialakítása

++ → jól megfelel; + → megfelel

(+) → megkötésekkel alkalmas; - → nem alkalmas

Az írező anyag típusa

Telítetlen poliészter gyanta

Epoxi gyanta Fenol gyantaMelamin

gyantaAkril

gyanta

Szilán ++ + - (+) +

Krómkomplex + + + - +

Króm-szilán ++ + + - (+)

Amino-szilán (+) ++ ++ ++ -

Egyéb felületkezelő segédanyagok

• Csúsztatóanyagok: feladatuk biztosítani a szálak egymás közti csúszásáttöredezés vagy károsodás nélkül

• Antisztatikumok: feladatuk a termék elektrosztatikus feltöltődésénekmegakadályozása

• Filmképzők: biztosítják az összes többi felületkezelő anyag egyenleteseloszlását, folyamatosságát és tapadását az üvegszál felületéhez

Adalékanyagok

• Adalékanyagnak nevezzük azon anyagokat, melyek viszonylag kis mennyiségben (0,1-5%) – „új műanyag” keletkezése nélkül – a töltött, a töltetlen vagy az erősített mátrixanyaghoz keverve bizonyos tulajdonságokat javítanak, vagy más hátrányos tulajdonságok mértékét csökkenti, esetleg megszünteti bármilyen a gyantával való kémiai reakció indukálása nélkül. Így az olyan jellegű anyagok, mint a katalizátor, iniciátor, inhibitor, vagy gyorsító adalékanyag nem nevezhetők igazi adalékanyagoknak, mivel hatásukat elsősorban kémiai reakciók folytán fejtik ki

• Az adalékanyagok használata számos előnnyel jár. Segítségükkel módosítható a gyanták folyási viselkedése, növelhető a vázanyag (üveg-, szén-, aramid szövet stb.) vagy töltőanyag (kvarcliszt, talkum, dolomit stb.) átimpregnálási (nedvesítési) sebessége illetve mértéke, a végtermék esztétikai megjelenése vagy éppen UV stabilitása, és zsugorodásának csökkentése. Mindezen tulajdonságok megalapozzák a korrózióállóságot, vagy időjárásállóságot, amely a végtermék hosszabb élettartamát eredményezi

Egyéb Adalékanyagok

• Tixotrópizáló adalékanyagok

• Nedvesítő-, és diszpergálószerek

• Légtelenítő szerek

• Viszkozitás szabályozó szerek

• Terülésjavító

• Sztirolpárolgás csökkentő szerek

• UV stabilizátorok

• Égésgátlók

• Zsugorodáscsökkentő adalékanyagok

• Vinilészterek korrózióvédelmének adalékanyagai

• Színező adalékanyagok

61 62

63 64

65 66

12

Tixotrópizáló adalékanyagok

• Tixotrópizáló adalékanyagot tartalmazó rendszer viszkozitása (folyóképessége) minden esetben függ a nyírástól (mechanikai behatás).

• Nyírás hatására a viszkozitás csökken (folyóképesség nő), az anyag egyre „hígabb” lesz, míg megszűnése (vagy csökkenése) esetében a viszkozitása ismét nő elkerülve ezzel a gélek, gyanták függőleges felületen történő megcsúszását. Ez az anyagi viselkedés a tixotrópia.

• A „folyásmódosító” adalékanyagok alkalmazása: gyanta, gél, festék stb.


• A nyírás-viszkozitás összefüggése három alap viselkedésforma:

a) Newtoni viselkedés (pl.:víz)

b) Pszeudoplasztikus viselkedés (pl.: gél)

c) Pszeudoplasztikus viselkedés minimális folyáshatár megjelenése nélkül

Reológiai viselkedés

c.

b.

a.

Vis

zko

zitá

s [P

as]

Nyírási sebesség (1/s)


Pihentetés közben Nyírás

Sztirol Kipárolgás-csökkentő Adalékanyag

Adalékanyagok lehetőségei:

• Paraffin (0,25%)• Oldott paraffin (1-5%)

– Paraffinos sztirol – 5%– Paraffinos toluol – 1-2%

• Speciális adalékanyagok

Előnyök

• Egészségvédelem • Végső termék megfelelő mechanikai-szilárdság biztosítása• Száraz tapintású (ragadósság nélküli) felület kialakítása

Hátrányok

• Utólagos rétegelés, ragasztás, gélezés vagy festés csak a felületen megtalálható paraffinos réteg mechanikai eltávolítása után lehetséges

Égésgátlás

• Reaktív égésgátlás – makromolekulák alkotóelemeinek kicserélése

– A térhálósító monomer módosítása

– A diol módosítása

– A sav, illetve savanhidrid módosítása

– Az előzőek kombinációi

• Kevert égésgátlók

– Szervetlen – fizikai úton ható adalékanyagok

– Szerves – az égésgátlás folyamatába beavatkozó adalékanyagok

– Szerves – intumescens adalékanyagok

– Szerves-, és szervetlen adalékanyagok kombinációi

Színező adalékanyagok

• Szerves vagy szervetlen pigmentek (vegyszerállóság)

• Színkód (RAL 840, RAL CCP, BS 4800 stb.)

• Színkoordináta

67 68

69 70

71 72

13

Töltőanyagok

• A polimer (hőre lágyuló-, és térhálósodó gyanták stb.) és a töltőanyag (dolomit, talkum, kvarc, fémporok stb.) – továbbá erősítőanyag (üveg, szén, aramid stb.) – társítása minden esetben új műanyagot eredményez, melynek tulajdonságai gyakran kedvezőbbek, mint az eredeti polimeré

• A töltőanyagok a merevség és a hőalaktartósság növelése, a zsugorodás csökkentése mellett javítják a kompozit külső megjelenését is. A töltött rendszerek kisebb fajhőjük és nagyobb hővezető képességüknek köszönhetően a termelékenység növekedését teszik lehetővé

• Polimerekben való alkalmazásuk nagy, a polimerekhez képest akár többszáz százalékos is lehet. Speciális töltőanyagokkal való társítása olyan funkcionális tulajdonságokkal rendelkező kompozitokat eredményez, mellyel a polimer önmagában nem rendelkezett, ilyen például a lángállóság, a vezetőképesség, vagy a mágnesesség

Töltőanyagok típusai

• CaCO3 (kálcium-karbonát) - keménység

• Talkum – anizotróp jelleg, csökkentett gázképződés

• SiO2 (kvarc) – növelt mechanikai szilárdság, hővezetés

• Kaolin – tapadásgátlás, növelt kopásállóság

• Alumínium-hidroxid (alumínium-trihidrát vagy ATH) – égésgátlás, esztétikai megjelenés

• Üveggyöngy – kopásállóság

• Mikroballon – csiszolhatóság, sűrűség csökkentése

• Korund (Al2O3) – kopásálló felület kialakítása

• Grafit, korom – elektromos vezetőképesség kialakítása

• Csillám – erősítő hatás

• Titán-dioxid – színezés, esztétikai megjelenés

• Wollasztonit – növelt mechanikai szilárdság, merevség

Segédanyagok

• A rendszerbe nem beépülő, de a technológia számára elengedhetetlen anyagok

– Formaleválasztó

– Lemosó

– Polírózó segédanyag

– Vákuum segédanyag

Telítetlen poliészter gyanták – EU irányelvek

• Telítetlen poliészter gyanták biztonságos kezelése

• Telítetlen poliészter gyanták feldolgozásánál alkalmazott segéd-, ésadalékanyagok biztonságos kezelése

• Sztirol a munkahely légterében

• Telítetlen poliészter gyanták tárolása

• A sztirol koncentráció mérésének módszerei

• Alacsony sztirol-kibocsátású, és alacsony sztirol-tartalmú poliésztergyanták

• A munkahely légcseréje

Köszönöm a figyelmet!

73 74

75 76

77

polimer kompozit hajÓk tervezÉse És ÉpÍtÉse · altípusok leggyakoribbfelhasználási...

Documents