DD282905A5

DD282905A5 - Oberflaechenbeschichtetes glas

Info

Publication number: DD282905A5
Application number: DD32829089A
Authority: DD
Inventors: Klaus Forkel; Ursula Calov; Lothar Kolditz; Joachim Milbradt; Andreas Balzer
Original assignee: Rostock Schiffbau Ind Koop
Priority date: 1989-05-05
Filing date: 1989-05-05
Publication date: 1990-09-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein oberflaechenbeschichtetes Glas bzw. eine Glasfaser, welches fuer den Einsatz in Kompositwerkstoffen, wie Faser-Zement-Erzeugnissen oder anderen Kompositwerkstoffen auf weiteren Gebieten der Technik vorgesehen ist, wobei vorwiegend konventionelles Glas der Typen A, C oder E eingesetzt wird. Diese Glasfaser wird mit einem schuetzenden und porenfreien UEberzug versehen, der aus einem Gemisch von Oligomeren des Chlorfluorethylens der allgemeinen Formel{oberflaechenbeschichtetes Glas; Kompositwerkstoff; alkaliresistente Glasfaser; UEberzug; Oligomere; Schutzschicht; Glasoberflaeche; Haftvermittler; Silane}

Description

CCI₃(C₂CIF₃)_nH, CCI₃(C₂CIF₃J_nCI, CCI₃(C₂CIF₃)_nF

CCI₂F(C₂CIF₃)_nH, CCI₂F(C₂CIF₃)_nCI, CCI₂F(C₂CIF₃)_nF

CCIF₂(C₂CIF₂)_nH, CCIF₂(C₂CIF₃)_nCI, CCIF₂(C₂CIF₃)_nF

CF₃(C₂CIF₃J_nH, CF₃(C₂CIF₃J_nCI, CF₃(C₂CIF₃J_nF

CCIHF(C₂CIFa)_nCI

CH₂F(C₂CIF₃)_nCI

(C₂CIF₃),

und die mittle.e Kettenlänge η einen Wert von 2 bis 20 hat.

4. Glas nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Kettenlänge η einen Wert von 3 bis 8, vorzugsweise 4 bi.'> 6 hat.

5. Cos nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekannzeichnet, daß es sich um eine Glasfaser handelt, VO- zugsweise vom Typ A, C oder E.

6. Glas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Auftrag der Schutzschicht aus der Schmelze die mittlere Kettenlänge η einen Wert von 20 bis 2000 hat, insbesondere von 20 bis 1000.

7. Glas nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen Schutzschicht und Glasoberfläche ein Überzug eines Haftmittels befindet, vorzugsweise eines Silans.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein durch Oligomere des Chlortrifluorethylens oberflächenbeschichtetes Glas, insbesondere Gläser der Typen A-, C- oder Ε-Glas, welches für die Herstellung von faserarmierten Verbunderzeugnissen mit einer chemisch aggressiven Matrix bestimmt ist.

Die Erfindung ist auch anwendbar, wenn anstelle der Fasern andere glasartige Armierungselemente zum Einsa !«ommen, welche einem Medienangriff unterliegen können.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Da sich die Korrosion einer Faser durch chemisch aggressive Medien aufgrund des geringen Durchmessers der Faser erheblich auf die Festigkeit auswirkt, ist ein solcher Angriff auf die Faseroberfläche unbedingt zu vermeiden.

Der Schutz der glasigen silikatischen Faser vor chemisch aggressiven Medien kann auf zwei unterschiedliche Arten erfolgen. Zum einen kann durch den chemischen Aufbau des Faserglases eine ausreichende Resistenz erlangt werden, was üblicherweise durch einen Zusatz von Zirkoniumdioxid erreicht wird. Für die Herstellung von Glasfa&erzement und -beton ist das Giasfasermaterial Com-FIL der britischen Firma Pilkington Ldt. (DE 2279465) bekannt geworden. Aber es wird auch mit solchen Fasergläsern gearbeitet, welche einen minimierten ZrO₂-Gehalt aufweisen. Als Beispiel für die zuletzt genannte Verfahrenweise steht eine Glasentwicklung aus der ÖSFR. Das als REZAL 3 bezeichnete Glas weist einen ZrO2-Gehalt von 5Ma.-% auf. (vgl. VANIS, M.: KOMLOS, K.; KOZANKOVA, J.; BABAL, B.: „Zement-Matrix-Bewehrung durch tschechoslowakische alkalibeständige Glasfasern", Tagungsbericht 2/1 der 10.Internationalen Baustoff- und Silikattagung ibausil, Seite 326 bis 329, Weimar 1988) Die Verarbeitung dts Importrohstoffes Zirkon in resistenten Glasfasern erfordert spezielle energie- und kostonintensive Technologien und Anlagen, um entsprechende Mengen der Fasermaterialien herzustellen. Auch kann die chemische Resistenz ZrOj-reduzierter Fasergläser nicht immer für alle Einsatzfälle nachgewiesen werden.

Zum anderen wird eine Resistenz vor dem chemischen Angriff durch Aufbringen von Schutzschichten realisiert. Für den Schutz der glasigen silikatischen Fasern vor dem basischen wäßrigen Medium des Zementsteines erhalten die Fasern nach dem Stand der Technik organische Polymerüberzüge (Polyvinylacetat, Phenol-Formaldehyd-Harz, Epoxidharz,

PTFE-Überzüge auf C-Glasfasern). Diese Stoffe sind sehr teuer in der Hersteilung, kompliziert in die Anwendung und gewährleisten keine tausreichend, festhaftendu Schutzschicht bei mechanischen Beanspruchungen der Glasfasern, insbesondere beim Einbringen und Untermischen in wäßrige Phasen, wio es z. B. bei in Wasser gelöstem Zement vorkommt. Für den FaserschuU werden auch siliziumorganische Verbindungen mit haftvermittelnder Funktion eingesetzt. Bekannt sind Polysiloxane (DE 1796213, SU 1097576), reaktive Silane mit mindestens zwei hydrolisierbaren Gruppen, von welchen eine zur Verankerung des Silans an der Glasoberfläche dient, während die andere für eine Reaktion mit dem polymeren Umgebungsmedium zur Verfugung steht (DE 2517601).

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer gegenüber chemisch aggressiven Medien beständigen und gut haftenden Korrosionsschutzschicht für glasige silikatische Fasern oder andere glasartige Armierungselemente.

Dabei sollen gegenüber dem bekannten Stand der Technik sowohl verbesserte korroäionsschützende Eigenschaften als auch eine wirtschaftlich vertretbare Technologie erreicht werden, so daß der Einsatz großer Fasermengen unter Vermeidung von In,porten möglich ist.

Darlegung des Wesens der Erfindunr

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, insbesondere für konventionelle Glasfasern der Typen A-, C- und Ε-Glas, einen solchen

Überzug zu schaffen, der gewährleistet, daß die Glasfasern durch ihren festhaftenden Überzug eine solche Resistenz erlangen, wie sie von den als laugenbeständig eingestuften Gläsern mit einem die Alkdliresistenz stark beeinflussenden Zirkoniumdioxidgehalt bekannt ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die chemische Beständigkeit der Glasfasern durch das Aufbringen von Oligomeren des Chlortrifluorethylens (C₂CIF₃) als Faserkonservierungsmittel verbessert wird.

Oligomere des Chlortrifluorethylens sind weitgehend chemisch inerte Verbindungen. Sie sind thermisch beständiger als Kohlenwasserstoffverbindungen. Diese Chlorfluorkohlenstoffverbindungen finden üblicherweise Anwendung in der chemischen Industrie als Sperrflüssigkeit gegenüber aggressiven Substanzen und werden auch als unbrennbare Hydrauliköle eingesetzt.

Oligomere des Chlortrifluorethylens sind beständig gegenüber konzentrierten und verdünnten Lösungen von Säuren und Laugen. Es wurde gefunden, daß diese Oligomere ein Haftvermögen auf Glasoberflächen aufweisen und an sich wenig beständige Glasfasern durch eine porenfreie Schicht vor der Einwirkung eines basischen wäßrigen Mediums bei Normaltemperatur und auch bei erhöhter Temperatur wirkungsvoll schützen.

Die Verbesserung der chemischen Beständigkeit glasiger silikatischer Fasern erfolgt durch die Erzeugung einer auf der einzelnen Glasfaser festhaftenden Schutzschicht, welche die Glasfaser resistent gegenüber der Einwirkung basischer wäßriger Medien bei Temperaturen bis 200°C macht.

Die Erzeugung der konservierenden Schutzschicht auf den Glasfasern erfolgt nach Behandlung der nach dem Trockenspinnverfahren (vgl. FORKEL, K.; BRETSCHNEIDER, M.; WISHMANN, F.G.: „Asbestsubstitution durch glasfaserverstärkten Zement", Wissenschaft und Fortschritt 34 (1984] Seite 258 bis 261) hergestellten Glasfasern mit einer Lösung von Oligomeren des Chlortrifluorethylens in Chlorkohlenwasserstoffverbindungen mit niediigem Siedepunkt, wie Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff, Trichlorethylen und anderen niedrig siedenden Lösungsmitteln.

Dazu werden die ungekürzten oder die auf eine bestimmte Länge zerkleinerten Fasern in die Lösung gebracht. Die Lösung kann Raumtemperatur oder eine höhere Temperatur aufweisen.

Nach der Tauchbehandlung und Verdunstung des Lösungsmittels verbleiben auf der Glasfaser die wenig flüchtigen Oligomere mit ihrer schützenden Funktion. Des weiteren wurde gefunden, daß eine bessere Haftung der konservierenden Oligomerenschutzschicht durch eine zeitlich vorgelagerte oder gleichgeschaltete Oberflächenbehandlung der Glasfaser mittels Silanen oder anderen Haftvermittlern erreicht wird. Die Verbesserung der Oligornerenhaftung auf der Glasfaser wurde durch die Faservorbehandlung mit einer 5%igen Lösung von Trimethylchlorsilan in Trichlorethylen oder auch durch Zusatz von 2Ma.-% Aminopropyltriethoxysilan zu einer alkoholischen Lösung des Oligomeren des Chlortrifluorethylens bewirkt.

Zur Erzeugung einer Schutzschicht von Oligomeron dos Chlortrifluorethylens auf Xf.serstoffen dienen Oligcmere der Zusammensetzung

1. CCI₃(C₂CIF₃)_nH und/oder CCI₃(C₂CIF₃I_nCI und/oder CCI₃(C₂CIF₃I_nF

2. CCI₂F(C₂CIF₃J_nH und/oder CCI₂F(C₂CiF₃I_nCI und/oder CCI₂F(C₂CIF₃J_nF

3. CCIF₂(C₂CIF₃)_nH und/oder CCIF₂(C₂CIF₃J_nCI und/oder CCIF₂(C₂CIF₃)_nF

4. CF₃(C₂CIF₃)_nH und/oder CF₃(C₂CIF₃)_nCI und/oder CF₃(C₂CIF₃J_nF

5. CCIHF(C₂CIF₃J_nCI

6. CH₂F(C₂CIF₃J_nCI und alle Oligomere des C₂CIF₃

7. (C₂CIF₃J_n

mit einer mittleren Kettenlänge von η = 2 bis 20, bei Benutzung von organischen Lösungsmitteln. Trägt man den Schutzüberzug vom plastischen bzv/. schmelzflüssigen Zustand aus auf, dann sind Oligomeren im höheren Kettenlängenbereich verwendbar.

Die erfindungsgemäße Lösung wird durch das folgende Ausführungsbeispiel erläutert: Stäbe aus C-Glas nachfolgender chemischer Zusammensetzung in Ma.-%:

SiO₂	68,1
AI₂O₃	3,5
B₂O₃	1,8
CaO	5,0
MgO	4,0
Na₂O	13,8
K₂O	3,4

mit einem Durchmesser von etwa 7 mm werden wie folgt behandelt:

Variante 1: Behandlung mit 10%iger Lösung von Oligomeren des ChIo -trifluorethylens (OCTFE) in Chloroform bei

Raumtemperatur

Variante 2: Vorbehandlung mit 5%iger Lösung von Trimethylchlorsilan in Trichlorethylen und Behandlung mit 10%iger Lösung von Oligomeren des Chlortrifluorethylens (OCTFE) in Chloroform bei Raumtemperatur.

Variante 3: Behandlung mit 10%iger Lösung von Oligomeren des Chlortrifluorethylens (OCTFE) in Chloroform bei 8O⁰C. Variante 4: Vorbehandlung mit 5%iger Lösung von Trinethylchlorsilan in Trichlorethylen und Behandlung mit 10%iger Lösung von Oligomeren des Chlortrifliiorethylens iQCTFE) in Chloroform bei 8O⁰C.

Die Pi üf'jng der konservierenden Wirkung des entstandenen Überzuges auf den Stäben erfolgte durch Lagerung derselben in der Porenflüssigkeit des Zementsteines, bestehend aus 8g/l NaOH, 42g/l KOH und gesättigt an Ca(OH)₂, bei 60°C fürdie Dauer von 30 Tagen

Es konnten auf den Glasstäben mikroskopisch keine Oberflächenschädigung festgestellt werden.

Claims

1. Obertlächonbeschichtetes Glas, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht auf asm Glas aus einem oder mehreren Oligomeren des Chlortrifluorethylens der allgemeinen Formel

(R¹UC₂CIF₃UR²L

best vht, worin R¹ ein teilweise oder vollständig halogenierter Methylrest ist, R² ist Wasserstoff, Chlor oder Fluor, m ist 0 oder 1, η ist die mittlere Kettenlänge und hat einen Wert zwischen 2 und 2000.

2. Glas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß R¹aus der aus CCI₃, CCI₂F, CCIF₂, CF₃ CCIHF, CH₂F bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

3. Glas nach Anspruch 1 und 2, dadurch gokennzeichnet, daß die Schutzschicht aus einem Oligomerenyemisch besteht, dessen Bestandteile unter den folgenden Verbindungen a'.oyewählt sind: