194289. lajstromszámú szabadalom • Eljárás epoxigyanta zsugorodásának szabályozására, valamint habosítására
1 A találmány eljárás az epoxigyanta zsugorodásának szabályozására, valamint habosítására fizikai úton habosodó polisztirol gyöngyök felhasználásával. Közismert, hogy az epoxigyanta térhálósodásakor 5—6%-ot is zsugorodik. E zsugorodásnak két oka van: egyrészt a gélesedés során a gyanta folyékony halmazállapotból szilárd halmazállapotba megy át (ez adja az összes zsugorodás döntő hányadát), másrészt a rendszerint hőközléssel keményített gyanta esetében a lineáris, ill. térfogati hőtágulási együttható által megszabott zsugorodással is számolni kell. Az epoxigyanta eme sajátsága ragasztó- kitöltő anyagként való felhasználását korlátozza. Az epoxigyanta zsugorodásának és hőtágulási együtthatójának csökkentésére általánosan elterjedt módszer töltőanyagokkal való töltése. A töltőanyagok hatására azonban a gyanta viszkozitása olyannyira megnő, hogy ez lesz gátja alkalmazásának. Ezen feldolgozástechnikai nehézségen túlmenően a nagy töltőanyag-tartalmú epoxigyantákból készült termékek túlságosan ridegek, merevek, hőmérsékletváltozások (hősokk) hatására, ill. ütésre könnyen megrepednek, eltörnek, s zsugorodásuk továbbra is mintegy 2%-ot tesz ki. Ennek mérséklésére az epoxigyanták töltésére fehérje-származékokat javasolnak (1.065.447. sz. szovjet szabadalom). Ezek a vegyületek azonban kémiai felépítésük folytán részt vesznek a reakcióban és a termék fizikai-mechanikai és hő tani sajátságait lerontják. Az epoxigyantából készült termékek sűrűsége a töltőanyag mennyiségétől függően rendszerint 1,2-2 g/cm3 közötti. Habosító eljárásokkal azonban akár 0,08 g/cm3-es sűrűség is elérhető, a gyakorlatban legelterjedtebb habok sűrűsége azonban 0,24—0,48 g/cn? közötti. Ezeket a habokat alapvetően két módszerrel: üreges üvegbuborékok töltőanyagként való bevitelével, valamint kémiai módszerekkel állítják elő. Előbbi módszerrel előállított ún. szintaktikus habok sűrűsége a bevitt üvegbuborék mennyiségétől függ. Az utóbbi esetben a habosítást kémiai reakcióban képzett hajtatószerrel oldják meg. (Encyclopedia of Polymer Science and Technology, Vol. 6, Wiley-Interscience, N. Y. 1966. p. 266 -267.) Az üvegbuborékok legfeljebb 30 tömegrészben keverhetők be 100 tömegrész gyantára vonatkozóan, s így a szintaktikus hab legkisebb sűrűséges 0,8 g/cm3. Az ilyen habok alkalmazását megnehezíti az is, hogy a hab dielektromos veszteségi tényezője több mint 1 nagyságrenddel nő, ami mikroelektronikai tokozóanyagként való használatát veszélyezteti. (D. J. Fossey, C.RSmith: Organic Coatings and Aplied Polymer Science Proceedings, Preprints of Papers 48, 306 (1983). Kémiai habosítás során rendszerint polidklikus, N02-csoport tartalmú aromás vegyületek é- polikarbonsavak között — esetenként oldószerek jelenlétében - reakciót aknázzák ki a habosítógáz fejlesztésére (80.00714 és 80.07859 sz. japán nyilvánosságrahozatali iratok, 4.122.050. sz. USA-beliszabadalom)., Más esetekben savra érzékeny szubsztituenseket tartalmazó szerves azovegyületek szolgálnak nitrogéngáz fejlesztésére (4.029.615. sz. USA-beii szabadalom). Előfordul az. is, hogy az epoxigyanta térhálósítószereként (Harter) és habosítószerkén t ugyanazt az anyagot használják (Pl. N,N’-diformil-nvfeni]én-diamint, miként az 551.346. sz. szovjet szabadalom). Az irodalomban egyetlen példa található fizikai habositószer használatára. Az ismertetett módszer 2 (4.173.690. sz. USA-beli szabadalom) zeolit hordozóra kötött :és adott hőmérsékleten deszorbeálódó SF6-ot alkalmaz. A kémiailag és az ismertetett fizikai módszerrel habosított epoxigyanta termékek nyomó- és hajlítószilárdsága rendkívül kedvezőtlen, s ezen túlmenően esetükben megoldhatatlan az, hogy teljesen zártcellás szerkezetű hab képződjék. Ez utóbbi pedig a villamos- és elektronikai ipari felhasználás szempontjából kizáró jellegű. Célunk az volt, hogy olyan egyszerűen kivitelezhető módszert találjunk, amellyel a töltött és a töltetlen epoxigyanták zsugorodása kiküszöbölhető, a fizikaimechanikai és hőtani jellemzők romlása nélkül, s amely révén a szintaktikus gyantahabokéhoz hasonló felépítésű nagy szilárdságú habrendszerek készíthetők. Azt találtuk, hogy az epoxigyanta zsugorodása beállítható, illetve az epoxigyanta habosítható, ha az önmagában ismert összetételű epoxigyanta 99,9—3 tömé g?í-nyi mennyiségéhez 0,1-97 tömegé habosítőszerként alacsony forrpontú szénhidrogént tartalmazó polisztirol gyöngyöt keverünk és az így kapott kompozíciót ezt követően 50—180 C közötti hőmérsékleten hőkezeljük. . A szakember számára meglepő az, hogy az epoxigyantába belekevert polisztirol gyöngy habosodása folytán megduzzad és így zsugorodásmentes, ill. habosított terméket eredményez. Az lenne úgy-an is várható, hogy az epoxigyantában a habosítható polisztirol feloldódik és illékony szénhidrogén-tártál ma így hatástalanul távozik. Meglepő továbbá az is, hogy az epoxigyantánál kisebb sűrűségű polisztirol gyöngy nem úszik fel a felületre és jelentős mértékben nem lép fel szétfajtázódás. A fentiek alapján a találmány eljárás az epoxigyanta zsugorodásának szabályozására, valamint habosítására azzal jellemezve, hogy az önmagában ismert öszszetételű expogyanta 99,9-3 tömeg%-nyi mennyiségéhez 0,1-97 tömeg% fizikai habosítószer-tartalmú poMsztiriol gyöngyöt keverünk és a kompozíciót 50-, 180°C közötti hőmérsékletű hőkezelésnek vetjük alá. A találmány szerinti eljárást célszerűen úgy vitelezzük ki, hogy a folyékony epoxigyantához hozzákeverjük a habosítható polisztirol gyöngyöt és/vagy ennek önmagában ismert módon előhabosított változatát, hozzáadjuk a térhálósítószert, valamint az esetleges egyéb adalékokat, majd öntőanyagként a kívánt térbe juttatjuk és az így kitöltött terméket alkalmas formában való szerszámban hőkezelésnek vetjük alá. A hőkezelésre adott hőmérsékletű termosztát, adott hőközlő közeggel vagy ellenállás fűtéssel fűtött szerszám, indukciós fűtésmód, nagyfrekvenciás vagy mikrohullámú tér szolgálhat előnyösen A szilárd, többnyire di- vagy polikarbonsav-anhidriddel keményített epoxigyanták esetében a gyantát először őrléssel ahabosítandó polisztirol gyöngyök méretére hozzuk, majd önmagában ismert módon vele szárazkeveréket készítünk. A találmány szerinti eljárás előnyei a következők:- az epoxigyanta zsugorodása egyszerű módon kiküszöbölhető,- az epoxigyanta igen egyszerű technológiával habosítható, a hab sűrűsége széles határok között beállítható,- a gyantahab szilárdsága nagyobb a kémiai úton készítetteknél,- a dielektromos veszteségi tényező értéke számottevően vagy nem változik, vagy csökken, ami rendkívüli 194.289 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
