CS267099B1 - Hydrofilyzované skleněné vlákna - Google Patents

Description

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

Skleněné vlákna našli široké a neustále sa rozširujúce použitie v róznych odvetviach priemyslu a stavebníctva, či už vo forme nekonečných pramencov, tkanin, rohoží a sekaných vlákien. Celá paleta týchto aplikácií je umožněná predovšetkým vhodnou povrchovou úpravou vlákien, ktorá umožňuje nielen vlákna textilně spracovať, ale zároveň im udeluje vlastnosti podlá charakteru aplikačného použitia.

Medzi kompozitnými materiálmi s silikátovou matricou a vláknitou výstuŽou zaujímal výsadné postavenie azbest. Po zistení vplyvu azbestu na plúcnu rakovinu a mezoteliom pohrudnice (Navrátil M.: Azbestáza plic a její komplikace Praha, Avicenum 1982) bolí a sú hladané rózne vláknité materiály, či už organického alebo anorganického charakteru, vhodné ako jeho náhrada v róznych aplikáciach. Medzi najrozšírenejšie aplikácie azbestu, pre ktoré sa hladajú jeho náhrady, sú predovšetkým cementové rúry, podlahoviny, trecie materiály, papier, strešná krytina a cementové došky, tesnenia a ucpávky, plasty a izolácie. Syntetické vlákna sa nepoužívajú na základe nízkého E-modulu pre vystužovanie betonových stavebných prvkov, ale len na menej náročné aplikácie, či už pri formulácii omietkových hmót, tmelov a obkladov.

Z vláknitých materiálov anorganického charakteru sa najváčšia pozornost venuje použitiu špeciálnych skleněných vlákien (Majundar A. J., Ryder J: F.: Glass Fibre Reinforcement of 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 rózne plošné útvary jej odvodněním alebo rózne kompozície na báze cementu, sádry, latexov, t. j. látok rieditelných či zlúčitelných s vodou. Aby sa získala suspenzia Či kompozícia na jej báze s rovnoměrně rozptýlenými skleněnými vláknami v celom objeme, používajú sa k úpravě vlákien špeciálne přípravky, ktoré umožnujú, že prameň vlákien sa pri miešaní vo vodě rozpadne na elementárne monovlákna. Aby pri dalšom miešaní a homogenízácii nedochádzalo k vytváraniu zhlukov vlákien, flokulácii, je potřebný prídavok čo už k úpravě vlákien alebo do hmoty suspenzie látok, znižujúcich flokuláciu na minimum. Pri riešení tohto problému bolo zistené, že hydrofilná úprava vlákien‘umožňuje připravit, rozplaviteíné pramene skleněných vlákien. Pre zaistenie hydrofilnosti sú skleněné vlákna upravované substituovanými trialkoxysilami, ktoré vo svojej štruktúre obsahujú karboxylové skupiny vo forme solí 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), polymérmi s kvartérnymi amínoskupinami na báze derivátov kyseliny akrylovej d/alebo metakrylovej (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 príprave suspenzií tak, že po přidaní vlákien do vody dójde k ich dokonalému rozptýleniu v celom objeme vody či kompozície. Riešenia “využívájúce organokremičité deriváty sú nevýhodné predovšetkým z ekonomických dóvodov, nakolko či už modifikácia amínosilanov etylénoxidom alebo karboxylovými zlúčeninami vyžaduje špeciálne aparatúry, aby sa zabránilo ich polykondenzácii na siloxany, a v neposlednom radě aj z dóvodu malej dostupnosti východzích zlúčenín. Použitie samotných polyamínov a kvarterných zlúčenín nevedie k dosiahnutiu požadovaného stupňa hydrofilného charakteru v dósledku orientácie kationických zlúčenín na anionickom povrchu skleněného vlákna hydrofilnou častou smerom od povrchu vlákien.

Uvedeno 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

Podstata vynálezu spočívá v tom, že sú zležené zo skleněných vlákien, ktoré obsahujú 0,05 az 1 % hmotnosti skleněných vlákien povlaku, zloženého zo sušiny vodnej kompozície obsahujúcej 0,01 až 1 % hmotnosti amínoamidov a/alebo imidazolov na báze mastných kyselin s 8 až 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 pomere 0,8 až 2,2:1, a/alebo ich hydrofilných amóniových solí a 0,5 až 5 % hmotnosti blokových etylénoxid-propylénoxidových kopolymérov o priemernej molekulovej hmotnosti 1 000 až 6 000 s obsaňom viazaného etylénoxidu 20 až 80 % hmotnosti. Textilné vlastnosti skleněných vlákien je možné v případe potřeby, predovšetkým od technologie výroby a spracovania vlákien, regulovat přídavkem 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 kompozícií, nie je potřebné ich sušil, t. j. možu obsahoval aj vodu, spravidla v množstve 0,2 až 15 % hmotnosti skleněných vlákien vody. V případe potřeby zvýšenia stability kationickej kompozície 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 stabilitou, t. j. rozplavitelnosl a kvalita vodnej suspenzie je prakticky nezávislá od obsahu viazanej vody. Suroviny použité k výrobě sú či už bežne dostupné alebo pripravitelné z dostupných surovin. Pre běžné použitie, či už k výrobě plošných útvarov, vodných tmelov, omietok je možné použil vlákna na báze E-skla. V případe potřeby zvýšenej odolnosti vlákien voči alkáliam na báze cementu je potřebné použil vlákna s obsahom oxidu zirkoničitého. Vodné suspenzie na báze vlákien podlá vynálezu sa vyznačujú vysokou stabilitou a minimálnou penivostou, čo kladné ovplyvňuje celý rad aplikácií týchto vodných suspenzií.

Známe sú rožne amínoamidy, ktorých příprava a modifikácia sa uskutečňuje róznymi zlúčeninami so zřetelem ich aplikačného použitia. Základné amínoamidy sa pripravujú najČastejšie kondenzáciou mastných kyselin s alifatickými polyamínmi (čs. aut. osv. č. 169 045, 169 047, 170 697 a 170 698). Mastné kyseliny sa pužívajú bud jednotlivé, ale častejšie v zmesiach ako mastné kyseliny izolované z roznych olejov a tukov. Z alifatických polyamínov sa najčastejšie používá dietyléntriamín, dipropyléntriamín, trietyléntetramín a tetraetylénpentamín. Taktiež polyamíny sa používajú nielen v čistej forme, ale aj vo forme technických produktov amínolýzy chlórovaných uhlovodíkov. Dalším odštiepením vody z už popísáných amínoamidov prebehne acylácia a kruh sa uzavrie za vzniku příslušných imidazolínov. Neutralizáciou za použitia vo vodě rozpustných minerálnych či organických kyselin ako kyselina octová vzniknú hydrofilné amóniové soli, v případe imidazolínov tiež nazývané imidazolí‘ niové.

Blokové etylénoxid-prepylénoxidové kopolyméry sú známe a bežne komerčně dostupné (Blažej A. a kol.: Tenzidy, Alfa, Bratislava 1977). Pri kombinácii týchto kopolymérov s amínoamidmi a/alebo imidazolínmi bol zistený vzájemný synergický účinok na rozplavitelnosť a dispergáciu prameňov skleněných vlákien vo vede.

Hydrofilyzované vlákna před přípravou vodných suspenzií sa sekajú na požadovaná dlžku, najčastejšie 3 až 30 mm. Podlá konštrukčného zariadenia tažných stanovišť je možné sekané skleněné vlákna vyrábať bud jednostupňovou, alebo dvojstupňovou technológiou. V případe dvojstupňovéj výroby sa prameň vlákien navinutý na cievky, tzv. kokony, po uložení na cievočnicu odvíja a přechodem cez sekačku seká na požadovanú dlžku. V tomto případe je výhodné tvar kokonu fixovať prídavkom filmotvórných látek, aby sa minimalizovalo poškodenie cievok pri manipulácii. V případe jednostupňovej výroby sa vlákno seká hned na požadovanú dlžku, nie je potřebný přídavek filmotvorných látok.

Vynález je dalej objasněný formou príkladov.

CS 267 099 Bl

Příklad 1

K úpravě skleněných vlákien sa použili amínoamidy mastných kyselin a nasledujúcich polyamínov. Amínoamid A na báze kyseliny olejovej a dietyléntriamínu v molárnom pomere 1:1. Amínoamid B na báze kyseliny olejovej a dietyléntriamínu v molárnom pomere 2:1. Amínoamid C na báze stearínu (ekvimolárna zmes kyseliny stearovej a palmitovej) a tetraetylénpentamínu v molárnom pomere 1:1. Amínoamid D na báze mastných kyselin kokosového oleja a dipropyléntriamínu v molárnom pomere 1,5:1. Amínoamidy před použitím boli převedené na hydrofilné amóniové soli s kyselinou octovou v molárnom pomere 1:1. Skleněné vlákna o priemernej hrúbke elementárnych vlákien 15 yum s 200 vláknami v prameni sa upravili vodnou kompoziciou s obsahom 2 % hmotnosti blokového etylénoxid-propylénoxidového kopolyméru o priemernej molekulovéj hmotnosti 3 000 s obsahom viazaného etylénoxidu 40 % hmotnosti a 0,35 % hmotnosti amóniovej soli aminoamidu. Vlákna po úpravě boli hned sekané na dížku 6 mm a vlastnosti vlákien 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 suspenzi! používaných pri výrobě plošných útvarov, rohoží a kompozicii k priprave tmelov a náterov. Silno hydrofilný charakter povrchu vlákien ich umožňuje spracovať aj po vysušení. Připravené suspenzie sú stabilně a ich reologické vlastnosti sú v minimálnej miere závisle od pH modifikačných kompozicii, či už na báze sádry alebo cementu.

Přiklad 2

K úpravě skleněných vlákien sa použil imidazolin na báze kyseliny olejovej a dietyléntriamínu. Vodná kompozicia obsahovala 4 % hmotnosti blokového etylénoxid-propylénoxidového kopolyméru o priemernej molekulovej hmotnosti 5 600 s obsahom viazaného etylénoxidu 75 % hmotnosti a 0,5 % hmotnosti imidazolínu. Upravené vlákna obsahovali 0,7 % hmotnosti povlaku po vysušení pri 120 °C 4 h a sú vhodné k priprave suchých omietkových kompozicii, ktoré sa miešajú s vodou priamo na stavbách tesne před použitím.

Přiklad 3

K úpravě skleněných vlákien sa použil amínoamid na báze kyseliny olejovej a dietyléntriamínu v molárnom pomere 1:1. Vodná kompozicia obsahovala 0,05 % hmotnosti aminoamidu, 0,5 % hmotnosti etylénoxid-propylénoxidového kopolyméru ako v příklade 1 a 0,2 % polyvinylalkoholu. Upravená vlákna obsahovali 0,12 % hmotnosti povlaku a 8 % hmotnosti vody. Sú zvlášť vhodné pre kompozície s minimálnou penivosťou.

Claims (4)

1. Hydrofilyzované skleněné vlákna, zvlášť vhodné k príprave suspenzi!, vyznačujúce sa tým, že obsahujú 0,05 až 1 % svojej hmotnosti povlaku zloženého zo sušiny vodnej kompozície obsahujúcej 0,01 až 1 % hmotnosti amínoamidov a/alebo imidazolínov na báze mastných kyselin 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 pomere 0,8 až 2,2:1 a/alebo ich hydrofilných amóniových solí a 0,5 až 5 % hmotnosti blokových etylénoxid-propylénoxidových kopólymérov o priemernej molekulovej hmotnosti 1 000 až 6 000 s obsahom viazaného etylénoxidu 20 až 80 % hmotnosti.

2. Hydrofilyzované skleněné vlákna podlá bodu 1, vyznačujúce sa tým, že vodná kompozícia obsahuje 0,1 až 2 % hmotnosti filmotvorných látok, ako deriváty celulózy, škrob, polyvinylalkohol, polyméry na báze vinylických a/alebo olefinických monomérov a proteiny.

3. Hydrofilyzované skleněné vlákna podia bodov 1 a 2, vyznačujúce sa tým, že obsahujú । 0,2 až 15 % svojej hmotnosti skleněných vlákien vody.

i

4. Hydrofilyžované skleněné vlákna podlá bodov 1 až 3, vyznačujúce sa tým, že vodná kompozícia obsahuje stopy až 1 % hmotnosti regulátorov pH, hlavně minerálně a organické vo vodě rozpustné kyseliny a ich soli.