CS271972B1 - Skleněné vlákna so zvýšenou odolnoetou voči alkállam - Google Patents

Description

Vynález sa týká skleněných vlákien so zvýšenou odolnostou νοδί alkáliam.

Ako náhrada azbestu sú testované prakticky všetky druhy prírodných, syntetických, skleněných, minerálnych, kovových vlákien a ich vzájomné kombinácie. Najváčšia pozornost sa vénuje kompozici am na báze portlandského cementu a skleněných vlákien so zvýšenou odolnostou voči alkáliam, najčastejšie s obsahom oxidu zirkoničitého (jap. pat. č. 49 40 126, pat. USA č. 3 040 379, brit. pat. δ. 1 243 973, čs. pat. Č. 236 653).

Klúčovým problémom pri riešení sklocementových kompozícií je, aby použité skleněné vlákna boli dostatočne odolné voči alkáliam, pretože v cemente vplyvom alkálií, hlavně hydroxidu vápenatého, prebiehajú reakcie, vplyvom ktorých sa poruší kremíko-kyslíková kostra skleněných vlákien, v dosledku čoho prudko klesajú ich mechanické vlastnosti, hlavně pevnost v tahu.

Zvýšenie odolnosti skleněných vlákien sa rieši najčastejšie, predovšetkým z ekonomických dovodov, kombináciou vhodného zloženia skla a povrchovej úpravy. Zlepšenie odolnosti voči alkáliam sa dosahuje pomocou róznych anorganických a organických přísad. Z organických přísad je najznámejšie použitie aromatických monocyklických alebo pólycyklických zlúčenín s najmenej třoma hydroxylovými skupinami, hlavně esterov kyseliny trihydroxybenzoovej (Čs. pat. č. 178 822, 212 211) kyselin ako kyselina štavelová (švédsky pat. č. 398 495) alkylsulfamidokarboxylových kyselin (NSR pat. č. 29 45 119). Z polymérnych disperzií sú doporučované kopolyméry na báze akrylátov ako Vinylacetát-alkylakrylát (čs. aut, osv. č. . 224314) terpolyméry ako styrén-akrylát-kýšěíina akrylová (čs. aut. osv. č. 249 961), pólyizobutylén aut. osv. ZSSR č. 906 958), kopolymér vinylacetát-etylén (jap. pat. č. 54 106 626), fluoropolymér (jap. pat. č. 55 156 152). Ako anorganické přísady sú najčastejáie zlúčeniny zirkonu (jap. pat. č. 55 085 437, 53 143 732), titánu (jap. pat. č. 54 156 835), zinku (jap. pat. č. 55 020 235, 54 139 650). Z menej známých přísad je doporučované vodné sklo, koloidný oxid křemičitý a jeho rožne deriváty (Jap. pat. č. 58 060 644, 56 060 643, 54 070 333).

Široká paleta zlúčenín používaná na zvýšenie odolnosti voči alkáliám je daná hlavně technológiou výroby vlákien, sposobom ich úpravy a v neposlednom radě aplikačným spracovaním upravených vlákien a technológiou výroby sklocementových kompozícií. V případe výroby vlákien používaných k technologii výroby sklocementových kompozícií sekáním a striekaním musia vlákna okrem odolnosti voči alkáliam umožňovat ich použitie pře danú spracovatelskú technológiu.

Použitie pyrogallolu a derivátov kyseliny trihydroxybenzoovej, ktoré aj keá. existuje celý rad iných riešení představuje svstovú špičku, Je značné obinedzené a náročné na technológíu úpravy skleněných vlákien. V případe najviac používaných technologií pracovníci prichádzajú do priameho kontaktu s lubrikáciou. Pri použití uvedených látok dochádza k silnému, tažko zmývateTnému sfarbeniu pokožky do fialova až hnedočerveného odtieňa, čo negativné vplýva na použitie lubrikácií tohto druhu.

Uvedené nedostatky odstraňuje a danú problematiku riešia skleněné vlákna podlá vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že skleněné vlékna obsahujú 0,5 až 2 % svojej hmotnosti povlaku, složeného zo sušiny vodnéj kompozície, ktorá obsahuje 2 až 8 % hmotnosti sušiny disperzie polymérov na béze vinylických a/alebo olefinických monomérov, 0,05 až 5 % hmotnosti Wernerovho chrómchloridového komplexu, v ktorom je trojmocný chróm koordinovaný monokarboxylovou nasýtenou alebo nenasýtenou alifatickou kyselinou s 3 až 20 atómami uhlíka, a 1 až 8 % hmotnosti aduktov na báze epoxidových živíc o priemernej molekulovej hmotnosti 300 až 900 s alkanolamínmi a/alebo alifatickými polyamínmi s 2 až 9 atómami uhlíka a 1 až 5 atómami dusíka solubilizovaných vo vodě rozpustnými kyselinami. Textilně vlastnosti vlákien a stabilitu kompozície je možné v případe potřeby, hlavně podl'a použitého technologického zariadenia, regulovat prídavkom 0,05 až 5 % hmotnosti aspoň jednej přísady

CS 271 972 Bl zo skupiny zahrňujúcej mazadlá, zmáčadlá, regulátory pH ako čpavek alebo kyselina octová, antistatická činidlá, napr, chlorid lítny či látky amfipatického charakteru. Použité disperzie možu byt plastifikované běžnými zlúčeninami ako sú estery kyseliny ftalovej, polyestery či oleje v množstvo 2 až 50 % hmotnosti. Celý rad diaperzii ja už komarčne dostupný v plastifikovanéj forme.

Skláněné vlákna s povlakem podía vynálezu je možné vyrábat za použitia režných druhov skiel so zvýšenou odolnostou voči alkáliam, no aj v případe použitia skiel so slabou odolnostou ako E-sklo sa dosiahne významné zvýšenie odolnosti voči alkáliam, čo umožňuje aj tieto vlákna používat do kompozicií. Bole zistené, že vhodnou volbou povlaku skleněných vlákien, je možné regulovat celý rad aplikačných vlastností. Zvýšenie odolnosti voči alkáliam umožňuje synergický účinek kombinácie Wernerových komplexov chrómu, ktoré sú schopné interakcie medzi eebou, so eklom a uvedenými aduktami na báze epoxidových živíc, ktoré obaahujú vo evojej štruktúre hydroxylové skupiny.

Suroviny použité k výrobě vlákien podXa vynálezu sú známe a celý rad je ich aj komerčně dostupných. Z polymérnych disperzi! majú najvačšl význam kopolyméry vinylacatátu, vinylchloridu, etylénu a esterov kyseliny akrylovéj. Pri ich výbore je třeba zohlednit skutečnost, že Wernerovo komplexy sú sline kyselé a ionogénne, tj. nemóžu byt použité alkalické diaperzie. Z dostupných Wernerových komplexov chrómu má najvačšl praktický význam komplex ne báze kyseliny metekrylovej a mastných kyselin, hlavně stearovej, ktoré sú dostupné ako roztoky v organických, vodou rieditelných rozpúštadlách, Adukty epoxidových živíc eú připravované ich posobením a alkanolamlnmi ako monoetanolamín, dietanolamin, trietanolamln, etyléndiamín, dietaléntriamín, tetraetylénpentamin s následnou STolubilizáciou vo vodě rozpustnými kyselinami ako octová, glykolová, chlorovodíková a fosforečná.

Vynález je 3elej objasněný formou príkladov, v kterých zloženie je uvádzané v hmotnostně j koncentrácii.

Přiklad 1

Skloněné vlákna e priemernej hrubka 13 ^um s 200 vláknami v prameni aa upravili vědnou kompozíciou a obsahom 5 % sušiny diaperzie kopolymáru vinylacetát-alkylester, plaetifikovanej 7 % dibutylftalátu, 1 % sušiny metakrylchrómchloridu, 3 % aduktu epoxidovej živice o priemernej molekulovej hmotnosti 380 a trietanolamínom solubilizovaného kyselinou octovou a 1 % 3-amlnopropyltrietoxysilanu. Vlákna po vysušeni pri 125 °C obsahovali 1,4 % povlaku. Alkalivzdornoet bola hodnotená metodou SIC (z angl. strand-in-cement). Podstatou metody je zietenie pevnosti v tahu lubrikovaného pramene skleněných vlákien, ktorých atrádný úsek je zabudovaný v cementovej matrici, která je vystavená urýchlenému etárnutiu vo vodě pri teplote 80 °C 96 h. K výrobě bélo použité sklo zložené v hmotnostnej koncentrácii z 4,2 % oxidu vápenetého, 5,7 % oxidu barnatého, 2,1 % oxidu horečnatého, 14 % oxidu sodného, 12,9 % oxidu zirkoničitého a 61,1 % oxidu křemičitého. Rovnakým sposobom aa vyhodnotili aj niektoré známe riešenia určením pevnosti v tahu podlá SIC 96 h, 80 °C. Neupravené vlákno málo pevnost 290 MPa, vlákno upravené podlá če. aut. osv. č. 224 314 male pevnost 340 MPa, vlákno upravené podlá če, aut. osv. č. 249 961 málo pevnost 395 MPa, vlákno upravené podía čs. pat. č. 178 822 málo pevnost 430 MPa a vlákno podía uvedeného příkladu 560 MPa.

Příklad 2

Skleněné vlákna sa upravili ako v přiklade 1, s tým rozdielom, že kompozicím obsahovala namieeto metakrylochrómchloridu 3 % chrómového komplexu na báze ekvimolárnej zmesi kyseliny palmitovej a stearovej. K výrobě bolo použité eklo zložené v hmotnostnej koncentrácii z 7,2 % oxidu vápenatého, 7 % oxidu barnatého, 4 % oxidu hlinitého, 10,5 % oxidu sodného, 5 % oxidu zirkoničitého a 66,3 % oxidu křemičitého. Neupravené vlákno má pevnost SIC 96 h 80 °C 175 MPa. Vlákno po vysušení málo 1,2 % povleku a pevnost 360 MPa SIC 96 h 80 °C.

CS 271 972 Bl

Příklad 3 .

K úprava vlákien ea použila vodné kompozicia obeahujúca 7 % sušiny kopolyméru vinyl*· chlorid-akrylát, 0,5 % aetakrylchrómchloridu a 5 % aduktu opoxidovej živice o priemornoj aolekulovoj haotnoeti 750 a dietanolaainom eolubilizovaného kyeelinou chlorovodíkovou· Výroba vlákien bola uekutočnená za použitia ekla ako v přiklade 2· Upravené vlákna e obsahoa 1,8 % povlaku po vyeušeni malí pevnost 430 MPa, SIC 96 h 80 °C.

Přiklad 4

K úpravo vlákien ea použila vodná kompozicia ako v přiklade 3, a týa rozdielom, že naaieeto kopolyméru vinylchlorid«akrylát obeahovala kopolymer vlnylacetát-vinyllaurét, 0,3 % antistatiká chlorid lítny a 1 % aazadlá a zmáčadla na báze kvartonizoveného oxyetylovaného etearylaaínu. Výroba vlákien bola uekutočnená za použitia ekla ako v přiklade 2, Uvedené vlékna e obeahom 1,6 % povlaku po vysušení aali¹ pevnoet 435 MPa SIC 96 h 80 °C.

I

Přiklad 5 *

K úpravo ea použila vodná konpozícia ako v přiklade 1, o týa rozdielom, že obeahovala adukt opoxidovej živice o diotyléntriamínom a dietanolaainom. Výroba vlákien bole ueku- _w točnoná zo použitlo ekla ako v príklado 2. Upravené vlákna o obeahon 1,3 % povlaku moll pevnost 490 MPa SIC 96 h 80 °C.

Claims (3)

1. PREDMET VYNÁLEZU

   1. Skloněné vlákna eo zvýšenou odolnoetou voči alkáliam, vyznačujúce ea týa, že obeahujú 0,5 až 2 % avojej hnotnoetl skleněných vlákien povlaku zložoného zo oušiny vodnej koapozicie, ktoré obeahuje 2 až 8 % haotnoeti eušiny dieperzie polyaérov na bázo vinylických a/alobo olefinických monoaérov, 0,05 až 5 % haotnoeti Wernerovho chrómchloridového komplexu; v ktorom Jo trojmocný chróm koordinovaný monokarboxýlovou naeýtonou alobo nenaeýtenou alifatickou kyselinou o 3 až 20 atómami uhlika, a 1 až 8 % hmotnosti aduktov na báze epoxidových živíc o priomernej molskulovej haotnoeti 300 až 900 o alkanolaaínai a/alebo alifatickými polyanínmi e 2 až 9 atómami uhlika a 1 až 5 atómsai dueika eolubilizovaných vo vodo rozpustnými kyselinami.
2. 2. Sklenoné vlákna podía bodu 1, vyznačujúce ea tým, žo vodné koapozícia obsahuje 0,05 až 5 % haotnoeti aepoň jednej prieady zo ekupiny mazadiel, zmáčadiel, vazbových proetriedkov, regulátorov pH a antistatických činidiol.
3. 3. Skláněné vlékne podía bodu 1 alebo 2, vyznačujúce ea týn, žo dieperzie polyaérov na bázo vinylických a/alebo olefinických aonoaérov eú plaetifikované 2 až 50 % hmotnooti plaetifikátora ako eú oetery, polyeetery a oleje.