CS267099B1 - Hydrofilyzované skleněné vlákna - Google Patents

Abstract

Vlákna obsahujú 0,05 až 1 % hmotnosti skleněných vlákien povlaku zloženého zo sušiny vodnej kompozície obsahujúcej 0,01 až 1 % amínoamidov alebo imidazolínov na báze mastných kyselin a polyamínov a 0,5 až 5 % kopolymérov na báze etylénoxidu s propylénoxidom. Textilně vlastnosti je možné reguloval: prídavkom filmotvorných látok a stabilitu prídavkom regulátorov pH. Na povrchu vlákien móže byť 0,2 až 15 % hmotnosti vody.

Description

I 2 CS 267 099 Bl

Vynález sa týká hydrofilyzovaných skleněných vlákien, zvlášť vhodných k prípravesuspenzi!.

Skleněné vlákna našli široké a neustále sa rozširujúce použitie v róznych odvetviachpriemyslu a stavebníctva, či už vo formě nekonečných pramencov, tkanin, rohoží a sekanýchvlákien. Celá paleta týchto aplikácií je umožněná predovšetkým vhodnou povrchovou úpravouvlákien, ktorá umožňuje nielen vlákna textilně spracovať, ale zároveň im udeXuje vlastnostipodlá charakteru aplikačného použitia.

Medzi kompozitnými materiálmi s silikátovou matricou a vláknitou výstuŽou zaujímalvýsadné postavenie azbest. Po zistení vplyvu azbestu na pXúcnu rakovinu a mezoteliom pohrud-nice (Navrátil M.: Azbestáza plic a její komplikace Praha, Avicenum 1982) bolí a sú hXadanérózne vláknité materiály, či už organického alebo anorganického charakteru, vhodné akojeho náhrada v róznych aplikáciach. Medzi najrozšírenejšie aplikácie azbestu, pre ktorésa hladajú jeho náhrady, sú predovšetkým cementové rúry, podlahoviny, trecie materiály,papier, strešná krytina a cementové došky, tesnenia a ucpávky, plasty a izolácie. Syntetickévlákna sa nepoužívajú na základe nízkého E-modulu pre vystužovanie betonových stavebnýchprvkov, ale len na menej náročné aplikácie, či už pri formulácii omietkových hmót, tmelova obkladov. Z vláknitých materiálov anorganického charakteru sa najváčšia pozornost venuje použitiušpeciálnych skleněných vlákien (Majundar A. J., Ryder Ji F,: Glass Fibre Reinforcementof Cement Products? Glass Technology 1968, s. 78 až 84) s obsahom oxidu zirkoničitého,ako zložky zvyšujúcej odolnost vlákien voči alkáliam (čs. pat. č. 180 569, brit. pat.č. 1 243 973, 1 290 528 a 2 071 081).

Celý rad aplikácií skleněných vlákien je spojený s použitím vody ako nosného média,či už pri výrobě samotnej suspenzie skleněných vlákien, z ktorej sa móžu vyrábat rózneplošné útvary jej odvodněním alebo rózne kompozície na báze cementu, sádry, latexov, t. j.látok rieditelných či zlúčiteXných s vodou. Aby sa získala suspenzia Či kompozícia na jejbáze s rovnoměrně rozptýlenými skleněnými vláknami v celom objeme, používájú sa k úpravěvlákien špeciálne přípravky, ktoré umožňujú, že prameň vlákien sa pri miešaní vo voděrozpadne na elementárne monovlákna. Aby pri dalšom miešaní a homogenizácii nedochádzalok vytváraniu zhlukov vlákien, flokulácii, je potřebný prídavok čo už k úpravě vlákienalebo do hmoty suspenzie látok, znižujúcich flokuláciu na minimum. Pri riešení tohto problé-mu bolo zistené, že hydrofilná úprava vlákien'umožňuje připravit, rozplaviteíné prameneskleněných vlákien. Pre zaistenie hydrofilnosti sú skleněné vlákna upravované substituova-nými trialkoxysilami, ktoré vo svojej štruktúre obsahujú karboxylové skupiny vo forměsolí a amidov (jap. pat. č. 58 176 144, 58 095 629, 58 095 630, 58 095 631), polyamínmi na báze reakčných produktov epichlórhydrínu s sekundárnými amínmi (jap. pat. č. 58 176 145), x polymérmi s kvartérnymi amínoskupinami na báze derivátov kyseliny akrylovej á/alebo metakry-lovej (jap. pat. č. 58 176 146) a oxyetylovanými amínosilanmi (jap. pat. č. 58 095 628).

Cielom uvedených práč je připravit hydrofilné vlákna tak, aby boli vhodné k prípravesuspenzií tak, že po přidaní vlákien do vody dójde k ich dokonalému rozptýleniu v celomobjeme vody či kompozície. Riešenia “využívájúce organokremíčité deriváty sú nevýhodnépredovšetkým z ekonomických dóvodov, nakoXko či už modifikácia amínosilanov etylénoxidomalebo karboxylovými zlúčeninami vyžaduje špeciálne aparatúry, aby sa zabránilo ich polykon-denzácii na siloxany, a v neposlednom radě aj z dóvodu malej dostupnosti východzích zlúčenín.Použitie samotných polyamínov a kvarterných zlúčenín nevedie k dosiahnutiu požadovanéhostupňa hydrofilného charakteru v dósledku orientácie kationických zlúčenín na anionickompovrchu skleněného vlákna hydrofilnou častou smerom od povrchu vlákien.

Uvedené nevýhody sú v podstatnej miere odstránené pri použití riešenia podlá vynálezu.

Vynález popisuje hydrofilyzované skleněné vlákna, zvlášť vhodné k príprave suspenzií. CS 267 099 Bl 3

Podstata vynálezu spočívá v tom, že sú zložené zo skleněných vlákien, ktoré obsahujú 0,05az 1 % hmotnosti skleněných vlákien povlaku, zloženého zo sušiny vodnej kompozície obsahujú-cej 0,01 až 1 % hmotnosti amínoamidov a/alebo imidazolov na báze mastných kyselin s 8 až22 atómami uhlíka a alifatických polyamínov obecného vzorca NH2(RNH)nNH2 kde R je alkylén s 2 alebo 3 atómami uhlíka, n je celé číslo 1,2 alebo 3, v molárnom pomere0,8 až 2,2:1, a/alebo ich hydrofilných amóniových solí a 0,5 až 5 % hmotnosti blokovýchetylénoxid-propylénoxidových kopolymérov o priemernej molekulovej hmotnosti 1 000 až 6 000s obsaňom viazaného etylénoxidu 20 až 80 % hmotnosti. Textilně vlastnosti skleněných vlákienje možné v případe potřeby, predovšetkým od technologie výroby a spracovania vlákien,regulovat: prídavkom 0,1 až 2 % hmotnosti filmotvorých látok ako deriváty celulózy, škrob,polyvinylalkohol, polyméry na báze vinylických a/alebo olefinických monomérov a proteiny. Z dóvodu, že skleněné vlákna upravené podlá vynálezu sú používané do vodných kompozici!,nie je potřebné ich sušil, t. j. móžu obsahoval aj vodu, spravidla v množstve 0,2 až 15 %hmotnosti skleněných vlákien vody. V případe potřeby zvýšenia stability kationickej kompozí-cie je ju možné reguloval prídavkom stopových množstiev až 1 % hmotnosti regulátorov pH,hlavně minerálnych a organických vo vodě rozpustných kyselin a ich solí.

Hydrofilyzované skleněné vlákna podlá vynálezu vyznačujú sa vysokou skladovacou stabi-litou, t. j. rozplavitelnosl a kvalita vodnej suspenzie je prakticky nezávislá od obsahuviazanej vody. Suroviny použité k výrobě sú či už bežne dostupné alebo pripravitelné z do-stupných surovin. Pre běžné použitie, či už k výrobě plošných útvarov, vodných tmelov, omie-tok je možné použil vlákna na báze E-skla. V případe potřeby zvýšenej odolnosti vlákienvoči alkáliam na báze cementu je potřebné použil vlákna s obsahom oxidu zirkoničitého.

Vodné suspenzie na báze vlákien podlá vynálezu sa vyznačujú vysokou stabilitou a minimálnoupenivoslou, čo kladné ovplyvňuje celý rad aplikácií týchto vodných suspenzií.

Známe sú rožne amínoamidy, ktorých příprava a modifikácia sa uskutočňuje róznymizlúčeninami so zretelom ich aplikačného použitia. Základné amínoamidy sa pripravujú najČas-tejšie kondenzáciou mastných kyselin s alifatickými polyamínmi (čs. aut. osv. č. 169 045, 169 047, 170 697 a 170 698). Mastné kyseliny sa pužívajú bud jednotlivo, ale častejšiev zmesiach ako mastné kyseliny izolované z róznych olejov a tukov. Z alifatických polyamínovsa najčastejšie používá dietyléntriamín, dipropyléntriamín, trietyléntetramín a tetraetylén-pentamín. Taktiež polyamíny sa používajú nielen v čistej formě, ale aj vo formě technickýchproduktov amínolýzy chlórovaných uhlovodíkov. Dalším odštiepením vody z už popísánýchamínoamidov prebehne acylácia a kruh sa uzavrie za vzniku příslušných imidazolínov. Neutralizáciou za použitia vo vodě rozpustných minerálnych či organických kyselin ako kyselinaoctová vzniknú hydrofilné amóniové soli, v případe imidazolínov tiež nazývané imidazolí-niové.

Blokové etylénoxid-propylénoxidové kopolyméry sú známe a bežne komerčně dostupné(Blažej A. a kol.: Tenzidy, Alfa, Bratislava 1977). Pri kombinácii týchto kopolymérovs amínoamidmi a/alebo imidazolínmi bol zistený vzájomný synergický účinok na rozplavitelnosta dispergáciu prameňov skleněných vlákien vo vodě.

Hydrofilyzované vlákna před přípravou vodných suspenzií sa sekajú na požadovaná dlžku,najčastejšie 3 až 30 mm. Podlá konštrukčného zariadenia tažných stanovišť je možné sekanéskleněné vlákna vyrábat bud jednostupňovou, alebo dvojstupňovou technológiou. V případedvojstupňovéj výroby sa prameň vlákien navinutý na cievky, tzv. kokony, po uložení nacievočnicu odvíja a prechodom cez sekačku seká na požadovanú dlžku. V tomto případe jevýhodné tvar kokonu fixovat prídavkom filmotvórných látok, aby sa minimalizovalo poškodeniecievok pri manipulácii. V případe jednostupňovej výroby sa vlákno seká hned na požadovanúdlžku, nie je potřebný prídavok filmotvorných látok.

Vynález je dalej objasněný formou príkladov. 4 CS 267 099 Bl Příklad 1 K úpravě skleněných vlákien sa použili amínoamidy mastných kyselin a nasledujúcichpolyamínov. Amínoamid A na báze kyseliny olejovej a dietyléntriamínu v molárnom pomere1:1. Amínoamid B na báze kyseliny olejovej a dietyléntriamínu v molárnom pomere 2:1. Amíno-amid C na báze stearínu (ekvimolárna zmes kyseliny stearovej a palmitovej) a tetraetylénpen-tamínu v molárnom pomere 1:1. Amínoamid D na báze mastných kyselin kokosového oleja a dipro-pyléntriamínu v molárnom pomere 1,5:1. Amínoamidy před použitím boli převedené na hydrofilnéamóniové soli s kyselinou octovou v molárnom pomere 1:1. Skleněné vlákna o priemernejhrúbke elementárnych vlákien 15 /im s 200 vláknami v prameni sa upravili vodnou kompozícious obsahom 2 % hmotnosti blokového etylénoxid-propylénoxidového kopolyméru o priemernejmolekulovéj hmotnosti 3 000 s obsahom viazaného etylénoxidu 40 % hmotnosti a 0,35 % hmotnostiamóniovej soli amínoamidu. Vlákna po úpravě boli hned sekané na dlžku 6 mm a vlastnostivlákien sú uvedené v tabulke.

Tabulka amínoamid obsah povlaku (% hmot.) obsah vody (% hmot.) A 0,35 6,6 B 0,38 7,2 C 0,28 4,8 D 0,22 4,1

Takto připravené vlákna sú vhodné k výrobě suspenzií používaných pri výrobě plošnýchútvarov, rohoží a kompozícií k príprave tmelov a náterov. Silno hydrofilný charakter povrchuvlákien ich umožňuje spracovať aj po vysušení. Připravené suspenzie sú stabilně a ichreologické vlastnosti sú v minimálnej miere závisle od pH modifikačných kompozícií, čiuž na báze sádry alebo cementu. Příklad 2 K úpravě skleněných vlákien sa použil imidazolín na báze kyseliny olejovej a dietylén-triamínu. Vodná kompozícia obsahovala 4 % hmotnosti blokového etylénoxid-propylénoxidovéhokopolyméru o priemernej molekulovej hmotnosti 5 600 s obsahom viazaného etylénoxidu 75 %hmotnosti a 0,5 % hmotnosti imidazolínu. Upravené vlákna obsahovali 0,7 % hmotnosti povlakupo vysušení pri 120 °C 4 h a sú vhodné k príprave suchých omietkových kompozícií, ktorésa miešajú s vodou priamo na stavbách tesne před použitím. Příklad 3 K úpravě skleněných vlákien sa použil amínoamid na báze kyseliny olejovej a dietylén-triamínu v molárnom pomere 1:1. Vodná kompozícia obsahovala 0,05 % hmotnosti amínoamidu, 0,5 % hmotnosti etylénoxid-propylénoxidového kopolyméru ako v příklade 1 a 0,2 % polyvinyl-alkoholu. Upravená vlákna obsahovali 0,12 % hmotnosti povlaku a 8 % hmotnosti vody. Súzvlášť vhodné pre kompozície s minimálnou penivosťou.

Claims (4)

1. CS 267 099 Bl 5 PREDMET VYNÁLEZU

   1. Hydrofilyzované skleněné vlákna, zvlášť vhodné k príprave suspenzi!, vyznačujúcesa tým, že obsahujú 0,05 až 1 % svojej hmotnosti povlaku zloženého zo sušiny vodnéj kompozí-cie obsahujúcej 0,01 až 1 % hmotnosti amínoamidov a/alebo imidazolínov na báze mastnýchkyselin s 8 až 22 atómami uhlíka a alifatických polyamínov obecného vzorca NH2{RNH)nNH2 kde R je alkylén s 2 alebo 3 atómami uhlíka, n je celé číslo 1,2 alebo 3, v molárnom pomere0,8 až 2,2:1 a/alebo ich hydrofilných amóniových solí a 0,5 až 5 % hmotnosti blokovýchetylénoxid-propylénoxidových kopólymérov o priemernej molekulovej hmotnosti 1 000 až 6 000s obsahom viazaného etylénoxidu 20 až 80 % hmotnosti.
2. 2. Hydrofilyzované skleněné vlákna podlá bodu 1, vyznačujúce sa tým, že vodná kompozíciaobsahuje 0,1 až 2 % hmotnosti filmotvorných látok, ako deriváty celulózy, škrob, polyvinyl-alkohol, polyméry na báze vinylických a/alebo olefinických monomérov a proteiny.
3. 3. Hydrofilyzované skleněné vlákna podlá bodov 1 a 2, vyznačujúce sa tým, že obsahujú0,2 až 15 % svojej hmotnosti skleněných vlákien vody.
4. 4. Hydrofilyžované skleněné vlákna podlá bodov 1 až 3, vyznačujúce sa tým, že vodnákompozícia obsahuje stopy až 1 % hmotnosti regulátorov pH, hlavně minerálně a organickévo vodě rozpustné kyseliny a ich soli.