CS271995B1

CS271995B1 - Polyuretanové lubrikáoie na úpravu skleněných vlákien

Info

Publication number: CS271995B1
Application number: CS892810A
Authority: CS
Inventors: Stanislav Ing Florovic; Juraj Ing Forro; Jozef Matula
Original assignee: Florovic Stanislav; Forro Juraj; Jozef Matula
Priority date: 1989-05-10
Filing date: 1989-05-10
Publication date: 1990-12-13
Also published as: CS281089A1

Abstract

Vodná kompozici» obsahuje 0,5 už_7 % hmotnosti sušiny polyuretanovéj emulzie, 0,05 až 1 % hmotnosti aaleinsilanov a 0,01 až 1 % hmotnosti katianického mazadla. Textilně vlastnosti možno regulovat prídavkom regulátorov pH, antÍ3tatík zmóSediel Si polyftérnych di3per2ií na báze vinylických a/alebo olefinických monomárov.,-

Description

Vynález sa týká polyuretanových lubrikácii na úpravu skleněných vlákien.

Polyuretanové lubrikácie naáli významné priemysslné uplatnenis k povrchovej úpravě skleněných vlákien, zvlášt vhodných ako výstuž termoplastických polymérov, hlavns polyamidov (NSR pat. č. 1 922 441, 2 300 368, 2 426 654, 2 426 657, USA pat. č. 3 803 069, 3 814 592, Jap. pat. č. 57 603 10, 80 023 778, brit. pat. č. 1 522 148), termoplastických polyesterov (NSR pat. δ. 2 426 656, franc, pat. č. 2 275 417) a polykarbonátov . (NSR pat. δ. 2426 655).

Ako vazbové prostriedky sa používajú rózne zlúčeniny, z ktorých majú zatial¹ najvačši prakticky význam rázné substituované silany, hlavně aminosilany ako 3-aminopropyltrietoxysilan a epoxysilany ako 3-glycidoxypropyltrimetoxysilan. Rozšířené je aj použitie aduktov epoxidov s aminosiíanmi (USA pat. δ. 3 814 592, brit. pat. δ. 1 522 148, δ s.. aut. osv. δ. 255 390) a kombinácie kationických silanov s polyaminosilanmi (USA pat.· δ. 4 382 991).

široká paleta používaných vazbových prostriedkov je vyvolaná snahou nielen zlepšit v čo najvačšej miere mechanické vlastnosti sklevláknitých kompozitov, ale aj regulovat celý rad textilných vlastností skleněných vlákien so snahou připravil lubrikácie, ktoré sa vyznačujú vysokou tepelnou a mechanickou stabilitou a minimálnou toxicitou pře pracovníkov prichádzajúcich do styku s lubrikáciou a upraveným skláněným vláknem.

Pre polyuretanové je charakteristická, či už nsionové, katiansktivne alebo anianoaktivne, připravené různými postupmi (NSR pat. δ. 1 770 068, 1 913 271, USA pat. δ.

245 961 čs. aut. osv. δ. 167 888), že nimi upravené vlákna majú makký charakter, δο ich predurčujú ako zvlášt výhodné k úpravě skleněných vlákien vhodných k výrobě rohoži, tkanin a nekonešného vlákna vo forms rovingov. V případe výroby sekaných vlákien, ktorých použitie k výrobě vystužených termoplastov je zatiaí najrozšírenejšie, je tento problém zvyéajne riešený tak, že sa zvyšuje koncentrácia lubrikácii, δο sa prejavuje negativné na zhoršenie pracovných podmienok, zvýšenie ekonomických nákladov a zhoršenia ekologických opatření pri riešení lubrikačných odpadov.

Zistili sme, že uvedené problémy je možné ύδίηηβ riešit za použitia lubrikácii podía vynálezu. '

Vynález popisuje polyuretanové lubrikácie na úpravu skleněných vlákien. Podstato riěěenla spočívá v tom, že sú zložené z 0,5 až 7 % hmotnosti sušiny polyuretanovej emulzie, 0,05 až 1 % hmotnosti maleinsilanov obecného vzorca

HOOCCHbCHCONH (C,H,NR„) C_H_Si(0R.)_, kde představuje R^ metyl alsbo etyl, R₂ je atom vodíka alebo zbytok o štruktúre -COCHn =CHCOOH, x je celé číslo O alebo 1, 0,01 až 1 % hmotnosti kationického mazadla, ako aminoamidy, imidazoliny a kvartenizované dusikaté tenzidy, a zbytku do 100 % hmotnosti vody. Textilně vlastnosti vlákien a stabilitu lubrikácie je možné v případe potřeby, hlavně pódia použitého technologického zariadenia, regulovat prídavkom 0,001 až 3 % hmotnosti aspoň jednej přísady zo skupiny rsgulátorov pH, antistatik, maziadsl, zmáčadisl, vazbových prostriedkov ako organické kyseliny a zásady, chlorid litny, polyetylénglykoly, neiónovétenzidy, aminosilany a epoxysilany. V závislosti od aplikačného použitia vlákien js možné ich polaritu měnit pódia potřeby prídavkom 0,5 až 4,5 % hmotnosti sušiny emulzie polymérov na báze vinylických a/alebo olefinických monomérov ako vinylacetát, styrén, etylěn, propylěn, kyselina akrylová či metakrylová a ich estery,

Lubrikácie pódia vynálezu sú zvlášt vhodná pro úpravu skleněných vlákien, používaných vo forme sekaného vlákna a rovingov ako výstuž termoplastických polymérov. Vyznačujú sa vysokoskladovacou a mechanickou stabilitou, čo umožňuje připravovat' vačšie množstvá lubrikácie bez negativného vplyvu na jej kvalitu. Pri jej- používaní sa prakticky nepře

CS 271 995 Bl ₂ javujú problémy s vznikom kontaktných dermatóz, 51 už:při manipulácii s lubrikáciou alebo jej za použitia upravených skleněných vlákien. Upravené skleněné vlákna majú v dosledsku přítomnosti maleineilanov vysokú odolnost voči abrázii, dobré sekateínost a integritu skleněného prameňa. Tento efekt umožňuje vyrábat sekané skleněné vlákna za použitia lubrikácie s prakticky lúbovoíným druhom polyuretanovej disperzie, čo sa významné prejavuje pri znižovaní výrobných nákladov, Lubrikáciami upravené skleněné vlákna sú zvlášt vhodné ako výstuž termoplastických polyamidov, polyesterov, polykarbonátov a pod.

Maleinsilany pódia vynálezu je možné přidávat priamo do vody pri pripravs lubrikácii či už v koncentrovanej formě alebo vo forme roztokov. Okrem týchto možností je ich možné připravovat pri přípravě lubrikácie reakciou príslašných aminosilanov ako 3-aminopropyltrietoxysilan, 3-(2-aminoetyl)aminopropyltrimetoxysilan s maleinanhydridom.A.díciu je možné uskutečňoval v rozných organických rozpúšt adla'ch, hlavně alkoholech ako etylslkohol. V případe okamžitého použitia k výrobě lubrikácii sme zistili, že adlciu maleinanhydridu s aminosilanom je možné uskutečňovat priamo vo vodě z dovodu, že přednostně před hydrolýzou maleinanhydridu běží jeho reakcia s příslušným aminosilanom na amid, čo bolo dokázané spektrálnou analýzou a určením obsahu karboxylových skupin. Ostatné suroviny pódia vynálezu sú známe· a komerčné dostupné. Z polyuretanových disperzi! však je najvýhodnejšie použitie kationického charakteru, pre svoju zvýšenú afinitu k anionickému povrchu skleněných vlákien.

Vynález je 3alej objasněný formou prikladov, v ktorých zloženie je uvádzané v hmotnostnej koncentrácii.

Příklad 1

Do nádoby opatrenej mieŠadlom sa předložilo 2 1 vody, 20 g kyseliny octovej, 5 g tenzidu na báze nonylfenolu oxyetylovaného 9 molmi etylénoxidu a 20 g mazadla na báze aminoamidu kyseliny olejovej s dietyléntriamínom solubilizovaného kyselinou octovou vo forme 12,5 % emulzie. V druhej nádobě sa připravil maleinsilan vzorca

HOOCCH-CHCONHC.NHC-H-Si(OCH_)_ zmiešanim 14 g 3-(2-aminoetyl)aminopropyltrimetoxysilanu s 6 g maleinanhydridu v 150 ml vody po dobu 20 minút, za mierneho zvýšenia teploty. Roztok maleinsilanu sa přidal ku • kompozici! spolu s 20 g chloridu lítneho. Po přidaní 500 g kationickej polyuretanovej emulzie (sušina 40 %) sa lubrikácia doplnila vodou na objem 10 1. Připravená lubrikácia má pH « 4,8 a povrchové napatie 35,1 mN.m“^ pri 20 °C. Rozdeíovanie ani eedimentácia lubrikácie nebola pozorovaná ani po 3 dňoch stánia. Lubrikácia sa použila na úpravu skleněného vlákna z E-skla, ktorého prameň sa skládá zo 400 elementárnych vlákien o priemernej hrúbke 13 ^um. Upravené vlákna vo forme kokonov sa vysušili pri teplote 125 °C. Týmto spósobom připravené skleněné pramene obsahujú 0,51 % lubrikačného nánosu a sú vhodné k výrobě rovingových cievok používaných ako výstuž termoplastov, hlavně polyamidu.

Příklad 2

Lubrikácia ea připraví postupom ako v přiklade 1, s tým rozdielom, že sa použije 800 g kationickej polyuretanovej emulzie (sušina 40 %). Připravená lubrikácia má pH n 4,71 a povrchové napatie 35,4 mN.m”^· pri 20 °C. Připravené skleněné pramene obsahujú 0,86 % lubrikačného nánosu a sú vhodné k výrobě sekaných vlákien pře výstuž termoplastov. Nasekané pramene na dížku 6 mm majú sypnú hmotnost 0,39 kg.m $.

CS 271 995 Bl

Příklad 3 .

Lubrikácia sa připraví postupom ako v příklade 1, s tým rozdielom, že sa použije 1 500 g kationickej polyuretanovej emulzle (sušina 40 %). Připravená lubrikácia má pH 4,62 a povrchové napátie 35,6 mN.m“¹ pri 20 °C. Připravené skleněné pramene obsahujú 1,11 % lubrikačného nánosu, Sekane pramene na dížku 6 mm májá sypnú hmotnost 0,44 kg.m .

Příklad 4 .

Lubrikácia sa pripravi postupom ako v příklade 1, s tým rozdielom, že ako vazbový prostriedok sa použije maleinsilan vzorca

HOOCCH » CHC0NHC₃H₆Si(0C₂H₅)₃.

Připravená lubrikácia má pH 4,72 a povrchové napatie 35,3 mN.m pri 20 °C. Připravené pramene skleněných vlákien sú vhodné k výrobě rovingov s obsehujú 0,47 % lubrikačného nánosu. «...

Přiklad 5

Lubrikácia sa pripravi postupom ako v přiklade 2, s tým rozdielom, že ako vazbový prostriedok sa použije maleinsilan vzorca

HOOCCH - CHC0NHC₂H₄(HOOCCH = CHCO)Ν0₃Ηθ3ί(0CH₃)₃·

Připravená lubrikácia má pH = 4,11 a povrchové napatie 34,8 mN.m^ pri 20 °C. Připravené eklensné pramene obsahujú 0,82 % lubrikačného nánosu a po nasekaní na dížku 6 mm ma, -3 jú sypnú hmotnost 0,36 kg.m .

Příklad 6

K príprave lubrikácie sa použila polyuretanová emulzia (sušina 33 %) na báze polyesterpolyolu o priemernej molekulovej hmotnosti 2 000 a hexamatyléndiizokyanátu (NSR pat. č. 2551 094). Do nádoby sa;>predložilo 2 1 vody, 60 g dimetyleulfátom kvartenizovaného oktadecylaminu oxyetylovaného 20 molmi atylénoxidu (sušina 50 %) a rožne množstvá maleinsilanu připraveného postupom ako v příklade 1. Po přidaní 1 kg uvedenej polyuretanovej dieperzie ea lubrikácia doplnila vodou na objem 10 1. Lubrikácie ea použili na úpravu skleněných vlákien, ktorých prameň sa skladal z 200 elementárnych vlákien o priemernej hrúbke 15 ^um. Množstvo sílánu použitého k príprave jednotlivých lubrikácií a jeho vplyv na sypnú hmotnost skleněných vlákien o dížka 6 mm je uvedený v tabuíke 1.

Tabuíka 1

maleinsilan	10 20 50 100
sypná hmotnost kg.m	0,30 0,32 0,38 0,47 ·

Přiklad 7

Zloženie lubrikácie ako v přiklade 4, a tým rozdielom, že ea k nej přidalo 500 g polymérnej disparzie. Vplyv na sypnú hmotnost sa vyhodnotil ako v přiklade 6. Dosiahnuté výsledky sú uvedené v tabulke 2. '

CS 271 995 Bl ₄

Tabuika 2·· 3 polymérna disperzia sypná hmotnost kg.m polyvinylacetát (sušina 52 %)0,39 styrén - akrylát (sušina 48 %)0,41 vinylacetát - maleinát (sušina 51 %)0,40 vinylacetát - stylén (sušina 51 %) .0,42

Přiklad 8

Zložanie lubrikácis ako v přiklade 4, s tým rozdielom, že k nej sa přidalo 10 g 3-glycidoxypropyltrimetoxysilanu, čím sa zlepšuje integrita prameňa pri jeho spracovaní družením do rovingov pře výstuž termoplastov. Použitie maleinsilanov podía vynálezu umožňuje nielen výhodné regulovat vlastnosti vlákien, ale aj znižovat náklady pri výrobě lubrikácií.

Claims

PREDMET VYNÁLEZU

1. Polyuretanové lubrikácie na úpravu skleněných vlákien, vyznačujúce sa tým, že sa skladujú z 0,5 až 7 % hmotnosti sušiny polyuretanovej emulzie, 0,05 až 1 % hmotnosti maleinsilanov obecného vzorca

HOOCCH = CHC0NH(C_oH.NR_o) C„H_cSi(0R.)_ó , kde’představuje R^ metyl alebo etyl, R₂ je atom vodíka alebo zbytok o štruktúre -COCH «x CHCOOH, x je celé číslo 0 alebo 1, 0,01 až 1 % hmotnosti kationického mazadla, ako aminoamidy, imidazolíny a kvartenizované dusíkaté tenzidy, a zbytku do 100 % hmotnosti vody.

2. Polyuretanové lubrikácie podía bodu 1, vyznačujúce sa tým, že obsahujú 0,001 až 3 % hmotnosti aspoň jednej přísady zo skupiny regulátorov pH, antistatík, mazadiel, vazbových prostriedkov ako organické kyseliny a zásady, chlorid lítny, polyetylénglykoly, neionové tenzidy, aminosilany a epoxysilany.

3. Polyuretanové lubrikácie podía bodu 1 a 2, vyznačujúce sa tým, že obsahujú 0,5 až 4,5 % hmotnosti sušiny emulzie polymérov na báze vinylických a/alebo olefinických monomérov ako vinylacetát, styrén, etylén, propylén, kyselina akrylová a ich estery· ·