Связанные реактопластом волокнистые формованные изделия и способ их изготовления
Изобретение относится к связанным реактопластом волокнистым формованным изделиям и способам его получения. Связанные реактопластом волокнистые формованные изделия изготовлены из волокнистого материала на основе природных и/или синтетических волокон и связаны термореактивным связующим. При этом в поверхность и/или внутрь волокнистого формованного изделия в процессе предварительного и/или окончательного отверждения термореактивного связующего заделан по меньшей мере один адсорбент. Технический результат заявленного изобретения заключается в том, что полученные волокнистые формованные изделия имеют высокие механические, звукопоглощающие и пожарнотехнические свойства, а также характеризуются полным отсутствием любого выделяемого запаха. 4 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 табл.
Настоящее изобретение относится к связанным реактопластом волокнистым формованным изделиям, изготовленным из волокнистого материала на основе природных и/или синтетических волокон, который связан термореактивным связующим.
Изготовленные из волокон формованные изделия используют, в частности, в автомобилестроении, например, в качестве звукопоглощающих деталей, позволяющих создавать в салоне автомобиля определенный микроклимат, и формованных изделий с высокой поверхностной прочностью и с высоким сопротивлением раскалыванию. Подобные формованные изделия обычно изготавливают из волокнистых слоев (нетканых материалов) с фенольной смолой в качестве связующего путем компрессионного прессования с одновременным отверждением.
Недостаток таких изделий состоит в том, что они иногда, прежде всего после воздействия повышенной температуры и влажности, выделяют неприятный запах, который преимущественно обусловлен присутствием в них отвердителя (гексаметилентетрамина), соответственно, аминсодержащих продуктов его разложения.
В соответствии с ЕР-А 0254807 указанная проблема решается за счет использования в качестве связующего порошкообразной смеси нетермореактивной фенольной смолы с одним или несколькими продуктами конденсации, выбранными из группы, включающей фенольные смолы, аминосмолы и эпоксидные смолы. Несмотря на то что подобное решение и позволяет избежать образования обусловленного присутствием гексаметилентетрамина запаха, тем не менее фенольная смола является источником остаточного запаха.
Исходя из вышеизложенного в основу настоящего изобретения была положена задача предложить связанные реактопластом волокнистые формованные изделия, которые, с одной стороны, сохраняли бы высокие механические, звукопоглощающие и пожарнотехнические свойства, присущие связанным фенольной смолой волокнистым формованным изделиям, а с другой стороны, характеризовались бы по возможности полным отсутствием любого выделяемого в таких формованных изделиях присутствующей в них фенольной смолой запаха.
Указанная задача решается с помощью связанных реактопластом волокнистых формованных изделий, у которых в их поверхность и/или внутрь них в процессе предварительного и/или окончательного отверждения термореактивного связующего заделан по меньшей мере один адсорбент.
При создании изобретения неожиданно было, в частности, установлено, что по завершении процесса изготовления связанного реактопластом волокнистого формованного изделия (при приложении давления и при нагреве), что обычно сопровождается выделением достаточно больших количеств различных продуктов, которые могли бы привести к полному насыщению ими адсорбента, последний еще сохраняет достаточную для поглощения при последующем использовании формованного изделия оставшихся в нем выделяющих запах продуктов сорбционную емкость.
Содержание адсорбента в особенно предпочтительном варианте должно составлять от 1 до 30 мас. частей, более предпочтительно от 15 до 20 мас. частей, в пересчете на термореактивное связующее.
Для обеспечения гомогенного перемешивания связующего с адсорбентом в процессе изготовления волокнистого формованного изделия размер частиц адсорбента предпочтительно согласовывать с размером частиц связующего, т.е. размер частиц адсорбента не должен отличаться от размера частиц связующего в большую и меньшую сторону более чем на 20%.
В качестве адсорбента можно использовать различные известные из уровня техники материалы, такие, например, как силикагель, цеолиты или алюмосиликаты. Однако наиболее предпочтительно использовать в качестве адсорбента активированный уголь. Активированный уголь благодаря присущим ему специфическим свойствам практически не влияет на текучесть, реакционную способность или же характеристики расплавления реактопласта в процессе изготовления связанного им волокнистого формованного изделия.
В качестве термореактивного связующего можно использовать любые самоотверждающиеся смолы или снабженные отвердителем, или катализатором отверждения смолы, которые при превышающей определенный уровень температуре отверждаются с образованием высокомолекулярного полимера. К пригодным для применения в качестве подобного рода связующего смолам относятся диаллилфталатные, эпоксидные, карбамидные, меламино-формальдегидные, меламино-формальдегидно-карбамидные, меламино-формальдегидно-фенольные, фенольные и ненасыщенные полиэфирные смолы, а также их соответствующие комбинации. В качестве других компонентов в связующем могут содержаться обычно используемые стеараты, диоксид кремния, "внешние" смазки, внутренние смазки и/или антипирены.
К предпочтительным относятся связующие на основе фенольной смолы, и/или эпоксидной смолы, и/или смесей эпоксидной смолы с полиэфирными смолами, при этом такие связующие могут иметь разный состав. Помимо этого возможно использование остатков материалов, образующихся в лакокрасочной промышленности, т.е. остатков, образующихся при изготовлении порошковых лаков и красок.
В качестве связующего на основе фенольной смолы можно использовать любые продукты конденсации фенольных соединений и альдегидов, прежде всего фенола, крезола или ксиленола и формальдегида, в частности резолы и обычные смеси новолачной смолы с отвердителем, прежде всего смеси новолачной смолы с гексаметилентетрамином. Применяемые фенольные смолы обычно представлены в порошковом виде. Связующие на основе эпоксидной смолы обычно представляют собой порошковые смеси из эпоксидных соединений, имеющих по меньшей мере две эпоксидные группы в молекуле, и отвердителя. В качестве отвердителей предпочтительно использовать латентные отвердители или по меньшей мере такие отвердители, которые допускают прохождение достаточного технологического промежутка времени между моментом приготовления смеси и моментом отверждения связующего. В качестве примера подобных отвердителей можно назвать ангидриды кислот и производные имидазола, предпочтительны, однако, новолачные смолы или комплексные соединения металлов, известные, например, из ЕР-В 0518908.
Адсорбент предпочтительно вводить в волокнистый материал, соответственно, наносить на него в комбинации, т.е. в смеси, с термореактивным связующим. В этом случае отсутствует необходимость в дополнительной технологической стадии по снабжению волокнистого формованного изделия адсорбентом. Однако в принципе возможно также накладывать на неотвержденное волокнистое формованное изделие (полуфабрикат и/или готовое изделие) мата из адсорбента или содержащей его смеси и таким путем заделывать адсорбент в волокнистое формованное изделие в процессе отверждения связующего.
В качестве волокон для изготовления волокнистого формованного изделия можно использовать неорганические волокна, например стеклянные волокна, органические волокнистые материалы или любые смеси волокон. Предпочтительно использовать органические волокна, такие как шерстяные волокна, хлопковые волокна, вискозные штапельные волокна, джутовые волокна, льняные волокна, пеньковые волокна, полиэфирные волокна или акриловые волокна и их смеси. Преобладающую часть применяемого волокнистого материала получают в процессе разрывания текстильных отходов.
Указанные волокна смешивают с соответствующими связующими известными методами (например, аэродинамическим методом, чесанием) и полученные смеси укладывают отдельными волокнистыми слоями (в виде волокнистых холстов, например прочесов). Соотношение между связующим и волокнистым материалом является варьируемой в зависимости от области применения волокнистых формованных изделий величиной и составляет от 10:90 до 40:60. Отдельные волокнистые слои или изготовленные таким путем волокнистые структуры (полуфабрикаты) раскраивают известными методами на заготовки, которые затем можно предварительно отверждать с окончательным отверждением и формованием лишь в более поздний момент времени, либо заготовки из волокнистых структур в виде плоского материала сразу же отверждают при температурах, превышающих температуру отверждения термореактивных связующих.
Предлагаемое в изобретении связанное реактопластом волокнистое формованное изделие предпочтительно изготавливать аэродинамическим методом. При изготовлении волокнистого формованного изделия этим методом предварительно разрыхленный волокнистый материал подвергают затем измельчению - разделению на волокна, которые захватываются потоком воздуха, переносятся им и непрерывно укладываются на перфорированный ровнитель в виде волокнистого холста. На этот волокнистый холст с помощью валков, вибролотков или аналогичных дозаторов совместно и/или по отдельности насыпают порошковые связующее и адсорбент. В последующей системе путем завихрения потока воздуха обеспечивают интенсивное и равномерное распределение связующего в волокнистом холсте. Затем уже снабженный связующим волокнистый материал при всасывающем воздействии вновь на поперечное сечение нетканого волокнистого полотна вводят в образованный между двумя всасывающими валками зазор и снова укладывают в виде волокнистого холста.
Далее это нетканое волокнистое полотно кратковременно нагревают таким образом, чтобы произошли лишь расплавление и фиксация термореактивного связующего на волокнах без его окончательного отверждения. После этого нетканое волокнистое полотно охлаждают и конфекционируют. В завершение изготовленные таким путем полуфабрикаты известными методами прессуют и отверждают, в некоторых случаях с приданием им необходимой формы, при этом несколько таких полуфабрикатов можно также укладывать один на другой и совместно прессовать и отверждать.
Для отверждения связующего и тем самым окончательного затвердевания волокнистых холстов с получением нетканого материала также можно использовать различные методы (метод комбинированного горячего и холодного прессования или предпочтительно метод горячего прессования). При использовании метода горячего прессования волокнистый холст подвергают в предназначенном для отверждения канале предварительной сушке/предварительному отверждению при пониженных температурах, а затем подвергают горячему прессованию с приданием волокнистому холсту соответствующей формы.
Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере его осуществления.
Пример
Связующее Bakelite® PF 7077 ТР (продукт фирмы Bakelite AG, Германия) смешивали с указанными ниже в таблице количествами активированного угля (в пересчете на связующее), приготовленную смесь наносили на волокнистый материал и распределяли в волокнистом холсте, который затем подвергали прессованию в течение 5 мин при 190°С, сопровождавшемуся окончательным отверждением связующего. Изготовленный таким путем образец затем в течение 5 ч выдерживали при 80°С, соответственно, 100°С и после этого анализировали газовой хроматографией. Приведенные ниже в таблице данные представляют собой усредненные по результатам трех измерений средние значения площадей хроматографических пиков.
| Компонент | Среднее значение общей площади пиков | Среднее значение площади пиков легколетучих веществ | Среднее значение площади пиков труднолетучих веществ | Среднее значение площади пиков фенола | ||||
| Измерение после 5-часовой выдержки при | Измерение после 5-часовой выдержки при | Измерение после 5-часовой выдержки при | Измерение после 5-часовой выдержки при | |||||
| 80°С | 100°С | 80°С | 100°С | 80°С | 100°С | 80°С | 100°С | |
| Чистое связующее Bakelite® PF 7077 ТР: фенольная новолачная смола с гексаметилентетрамином и ускорителем реакции | 11354 | 25030 | 809 | 2119 | 10545 | 22911 | 8094 | 15013 |
| Чистое волокно: восстановленный хлопок с содержанием синтетических волокон от 15 до 30% | 9398 | 45457 | 7517 | 40886 | 1881 | 4571 | 31 | 504 |
| Чистый порошковый активированный уголь типа АВР 850 (фирма Adaks-Pica GmbH, Германия) | 208 | 1167 | 208 | 1049 | 0 | 91 | 0 | 0 |
| Связующее с 5% активированного угля | 3038 | 12720 | 716 | 9038 | 2322 | 3682 | 2395 | 492 |
| Связующее с 10% активированного угля | 314 | 9022 | 314 | 6570 | 0 | 2477 | 0 | 0 |
| Связующее с 15% активированного угля | 328 | 6496 | 328 | 4829 | 0 | 1666 | 0 | 0 |
Из приведенных в таблице данных следует, что уже при добавлении к связующему 5% активированного угля удалось существенно снизить выделение по меньшей мере фенолов. Эти результаты позволяют сделать вывод о том, что изготовленные традиционными методами волокнистые формованные изделия с термореактивным связующим (реактопластом) уже не выделяют пахучие вещества даже при их применении в экстремальных условиях (в атмосфере горячего и влажного воздуха). Ухудшения же других свойств волокнистых формованных изделий, таких как их механические, звукопоглощающие и пожарнотехнические свойства, отмечено не было.
1. Связанные реактопластом волокнистые формованные изделия, изготовленные из волокнистого материала на основе природных и/или синтетических волокон, связанного термореактивным связующим, отличающиеся тем, что в поверхность и/или внутрь волокнистого формованного изделия в процессе предварительного и/или окончательного отверждения термореактивного связующего заделан по меньшей мере один адсорбент.
2. Волокнистые формованные изделия по п.1, отличающиеся тем, что содержание адсорбента составляет от 1 до 30 мас.ч. в пересчете на термореактивное связующее.
3. Волокнистые формованные изделия по п.2, отличающиеся тем, что содержание адсорбента составляет от 15 до 20 мас.ч. в пересчете на термореактивное связующее.
4. Волокнистые формованные изделия по п.1, отличающиеся тем, что размер частиц адсорбента согласован с размером частиц связующего.
5. Волокнистые формованные изделия по п.1, отличающиеся тем, что адсорбентом является активированный уголь.
6. Волокнистые формованные изделия по п.1, отличающиеся тем, что связующим является связующее на основе фенольной смолы, эпоксидной смолы и/или смесей эпоксидной смолы с полиэфирными смолами.
7. Способ изготовления связанных реактопластом волокнистых формованных изделий по одному из пп.1-6, отличающийся тем, что в процессе изготовления связанного реактопластом волокнистого формованного изделия в него заделывают адсорбент в смеси с термореактивным связующим.
8. Способ изготовления связанных реактопластом волокнистых формованных изделий по одному из пп.1-6, отличающийся тем, что их изготавливают аэродинамическим методом.
9. Способ изготовления связанных реактопластом волокнистых формованных изделий по одному из пп.1-6, отличающийся тем, что формование осуществляют методом горячего прессования.
