Expancel DU — это расширяемые термопластичные микросферы с высокой термомеханической стабильностью и прекрасной химической стойкостью. Высокая термостабильность, высокое сопротивление давлению и способность расширяться со снижением плотности позволяют очень эффективно использовать микросферы в покрытиях днища кузова и герметиках.
При загущении ПВХ-пластизоля микросферы расширяются со значительным снижением плотности и образуют вспененный продукт, вследствие чего существенно уменьшается вес материала. В то же время, неповрежденные расширенные микросферы придают хорошую эластичность и упругость продуктам, что сохраняет или улучшают стойкость к ударному воздействию гравия и звукоизоляцию покрытия или герметика днища.
Expancel DE — это предварительно расширенные термопластичные микросферы с низкой плотностью. Эти микросферы уменьшают массу влажного пластизоля сразу же после добавления. После загущения пластизоль приобретает такие же свойства (включая хорошую эластичность и упругость), какими обладают пластизоли, содержащие Expancel DU.
Рекомендуемые марки
Из числа марок Expancel DU наиболее предпочтительными по сравнению с другими являются Expancel 092 DU 80, 009 DU 80, 092 DU 120 и 930 DU 120. Эти марки DU подходят для всех областей применения.
Expancel 909 DU 80 эффективен в широком диапазоне температур — от 130 до 160 °C. Хорошая способность 909 DU 80 к расширению позволяет добавлять эту марку в пластизоли в меньшем количестве для снижения их плотности.
Expancel 093 DU 120 — это высокотемпературная марка с хорошим расширением при 150-170 °C.
Expancel 930 DU 120 — это также высокотемпературная марка с улучшенной термостойкостью по сравнению с 093 DU 120. Эту марку можно использовать при температурах отверждения от 180 до 190 ° C, с превосходной способностью поддерживать расширенный объем в течение 20-30 минут.
Среди различных марок Expancel DE мы можем рекомендовать Expancel 920 DE 40 d30 и 920 DE 80 d30.
Добавление DU и DE
Микросферы могут быть введены на любой стадии процесса приготовления ПВХ пластизоля. Когда микросферы добавляются в качестве последнего компонента, высокая вязкость облегчает их распределение. Специально перемешивать смесь для получения пластизоля с полной дисперсией микросфер не требуется.
Микросферы могут без повреждений выдерживать очень интенсивное перемешивание с высокими сдвиговыми усилиями. Расширенные микросферы можно сравнить с небольшими резиновыми мячами, имеющими высокое механическое сопротивление.
Норма добавления Expancel DU и DE определяется требуемой окончательной плотностью пластизоли. На рисунке 1 плотность термообработанноо пластизоля показана как зависимость от нормы добавления Expancel 909 DU 80 при 140, 150 и 160 °C.
При использовании Expancel DE плотность пластизоля может определяться непосредственно добавлением микросфер DE. При нормальном расширении микросфер 909 DU 80 30% объема Expancel DE дает такую же плотность пластизоля, что и 1% по весу Expancel DU после загущения (гелеобразования).
Температура и время гелеобразования
Хорошие термомеханические свойства Expancel DU допускают значительные колебания параметров процесса (время, температура), давая термообработанную плотность ниже 0,90-0,95 г/ куб. см при добавлении 1 процента. На рисунке 2 проиллюстрированы плотности ПВХ пластизоли, включающей в себя 1 процент Expancel 909 DU 80 , после гелеобразования при 140-160 °C в течение 60 минут. Расширение микросфер во время термообработки происходит быстро, а высокая термостойкость микросфер приводит к низкой плотности пластизоли с цельными расширенными микросферами в пластизоли.
Поскольку температура в печах часто различается от центра к краям, для получения одинаковой плотности пластизоля важное значение имеет большое окно (интервал) процесса. Интервал процесса (время, температура) у Expancel 909 DU 80 на рисунке 3 является очень большим. Плотность пластизоля ниже 0,90 г/куб. см при 120-160 °C, когда пластизоль подвергается термообработке в течение 60 минут.
Когда в пластизоль вводятся предварительно расширенные микросферы Expancel DE, термостойкость микросфер имеет важное значение. Expancel 920 DE 80 d30 — это марка с высокой термостойкостью.
Стойкость к воздействию высокого давления и высоким сдвиговым усилиям
ПВХ пластизоли, включающие в себя Expancel DU (909, 093), показали высокую устойчивость к высоким давлениям и высоким сдвиговым усилиям при безвоздушном распылении.
Пластизоли, сжатые при 150 барах в течение трех часов и безвоздушно распыленные через сопло с диаметром 375 мкм, показывают ту же плотность после термообработки при 150 °C в течение 60 минут, что и несжатый пластизоль. Сжатие и безвоздушное распыление не влияют на расширяемость микросфер.
Плотность влажных пластизолей также контролируется до и после сжатия и распыления. Плотность пластизоля, включающего в себя 1 процент Expancel 909 DU 80, оказалась неизменной.
-
Условия термообработки 150 °C, 20 мин. 150 °C, 60 мин. Влажный пластизоль
-
Несжатый пластизоль 0,950 г/куб. см 0,995 г/куб. см 1,366 г/куб. см
-
Сжатый пластизоль 150 бар, 3 часа 0,948 г/куб. см 0,996 г/куб. см 1,364 г/куб. см
При использовании Expancel DE в пластизолях, к которым прикладывается высокое давление, неплохо будет вначале выполнить испытание на сжатие в реальных условиях.
Микросферы Expancel 920 DE 80 d30 чувствительны к высокому давлению. Эта марка может использоваться в способах нанесения, при которых не используется высокое давление в течение длительного времени.
Базовые пластизоли
Работа по усовершенствованию Expancel DU (DE) в покрытии днищ автомобилей производится со следующими двумя базовыми пластизолями. Для соответствующих примерных составов обращайтесь к своим местным поставщикам поливинилхлоридной смолы.
Адгезия термообработанного ПВХ пластизоля со стальным листом с гальванопокрытием
Соединение между термообработанным пластизолью и стальным листом с гальванопокрытием очень прочное, если применить эффективный активатор адгезии Euretek 505 (три-этилен-тетра-амин).
Выполненное испытание на отслаивание пластизолей, включающих в себя 1 процент Expancel 909 DU 80 и 30 % по объему Expancel 920 DE 80 d30, термообработанных при 150 °C в течение 40 минут, закончилось разрушением соединенных в контакте поверхностей. Ни один из пластизолей 4-мм толщины невозможно было отделить без разрушения.
Активатор адгезии не оказал влияния на расширение и теплостойкость микросфер, что было засвидетельствовано неизменившейся плотностью пластизоля. И наоборот, расширение микросфер DU и наличие микросфер DE, как представляется, не влияет на адгезию пластизоля со стальным листом.
Механические свойства ПВХ пластизоли
Как несомненно положительный побочный эффект следует отметить улучшенное сцепление расширенных микросфер Expancel DU и предварительно расширенных микросфер Expancel DE с матрицей пластизоля при введении усилителя адгезии Euretek 505. На SEM-фотографиях ниже эта улучшенная адгезия иллюстрируется в случае добавления 2 % Expancel 909 DU 80 к базовому пластизолю.
Упрочнение пластизоля, обусловленное усилителем адгезии, в сочетании со сцеплением микросфер и пластизоля привело к улучшению предела прочности пластизоля на разрыв более чем на 50% при добавлении 1,5 % усилителя адгезии. См. рисунок 4. Одновременно увеличено удлинение при разрыве.
Пластизоль, содержащий усилитель адгезии указанного типа, после загущения становится несколько жестче, однако эта жесткость ослабляется расширенными микросферами, способными сжиматься.
Стойкость к ударному воздействию гравия
Для имитации износа, вызываемого ударами гравия по покрытию днища автомобиля, был проведено испытание, при котором 74 тысячи гаек M4 падали по трубе с двухметровой высоты на покрытый пластизолем лист, установленный под углом 45°.
Покрытие из пластизоля, включающего в себя 1 процент Expancel 909 DU 80 и 30 % по объему Expancel 920 DE 80 d30, и термообработанной при 150 °C в течение 40 минут, могло выдержать испытание с низким истиранием и сохранило толщину покрытия.
Изменение свойств ПВХ-покрытий днищ в зависимости от размера частиц DU и DE
В таблице ниже показано влияние размера частиц на важные свойства покрытия днища. Самое важное свойство можно улучшить выбором частиц соответствующего размера. В других случаях баланса для получения хорошего свойств необходим компромисс.
Стабильность при хранении
В отношении стабильности хранения Expancel DU (DE) в ПВХ пластизоля, предназначенного для покрытия днища машин, никаких отклонений выявлено не было. После хранения в течение трех месяцев во влажной пластизоли расширяемость Expancel 909 DU 80 во влажном пластизоле не изменилась.
Наличие активатора адгезии не оказывает влияния на стабильность хранения ПВХ-пластизоля, имеющего в составе Expancel 909 DU 80.
Следующие плотности термообработанного пластизоля (г/куб. см) были определены на пластизоле, включающем в себя 1 процент Expancel 909 DU 80 после хранения в течение трех месяцев.
Сравнение Expancel DU и химического вспенивания
Пластизоли, включающие в себя Expancel DU, создаются структурой из относительно мелких однородных ячеек, которые равномерно распределены. Химические пенообразователи в целом образуют неравномерную пеноструктуру с большим полостями.
Микросферы Expancel DU дают контролируемое расширение с узким интервалом плотности при довольно широком диапазоне температур. Химические пенообразователи выполняют неуправляемое мощное вспенивание при более узком диапазоне температур.
Сравнение Expancel DE со стеклянными микросферами
Микросферы Expancel DE вводятся в упругий и гибкий пластизоль с низкой плотностью при небольшом добавлении микросфер по весу. Пластизоли, включающие в себя стеклянные микросферы, показывают более высокую плотность при таком же добавлении веса.
Дополнительное добавление стеклянных микросфер, дающее такую же плотность пластизоля, как у пластизолей с Expancel, в результате создаст непрочный пластизоль с высокой вязкостью. Микросферы Expancel DE — термопластичны и способны сжиматься с низким износом на инструментах, тогда как стеклянные микросферы являются негибким и хрупким материалом с высоким износом на инструментах.
