AT217940B

AT217940B - Verfahren zur Herstellung von temperaturbeständigen Fasermatten

Info

Publication number: AT217940B
Application number: AT166357A
Authority: AT
Original assignee: Lof Glass Fibers Co
Priority date: 1957-03-11
Filing date: 1957-03-11
Publication date: 1961-10-25

Description

Verfahren zur Herstellung von temperaturbeständigen
Fasermatte
Nach bisher bekannten Verfahren werden Glasfasern gegebenenfalls in verdichteter Form zur Entfernung der Alkalien ausgelaugt und die ausgelaugten Glasfasern zu Matten verarbeitet. Überraschenderwel- se wurde gefunden, dass, wenn die aus verblasenem Alkalisilikat bestehenden Fasern in zusammengepress- tem Zustand ausgelaugt und die so erhaltenen Matten getrocknet werden, Matten von besonders grosser Festigkeit erhalten werden.

Aus welchem Grunde bei zuerst erfolgender Verfilzung der verblasenen Fasern in nassem Zustand zu einer Matte und erst anschliessender Auslaugung und Trocknung der so erhaltenen Matte diese widerstandsfähiger ist, als nach bisher bekannten Verfahren aus ausgelaugten Fasern hergestellte Matten, ist nicht ganz erklärlich. Bekannt ist jedoch, dass nass verfilzte Fasern eine Matte bilden, in der die Fasern sehr kompakt gelagert sind. Auch kann darauf hingewiesen werden, dass die ausgelaugten Fasern die Neigung haben zu schrumpfen und sich dadurch beim Trocknen gegenseitig aneinanderpressen ; dieser Effekt einer doppelten Schrumpfung wird erfindungsgemäss verwertet und ist wohl einer der Faktoren, auf welche die grosse Festigkeit erfindungsgemäss erhaltener Produkte zurückzuführen ist.

Bei bekannten Verfahren, nach welchen die Fasern zuerst ausgelaugt und dann, bevor aus ihnen eine Matte hergestellt wird, eine kUrzere oder auch längere Zeit verstreichen gelassen wird, kann die während des Auslaugen erfolgende Schmmpfung der Fasern bei der Mattenbildung nicht mehr verwertet werden.

Erfindungsgemäss werden verblasene Alkalisilikatfasem zu einer dichten kompakten Matte geformt, wobei sich die einzelnen Fasern ineinander verflechten und eine einheitliche Masse bilden. Aus dieser Matte wird dann das Alkali ausgelaugt. Während dieses Auslaugungsvörganges werden dieFasermassen zweckmässig unter einem leichten Druck gehalten, der gross genug ist, um, während das Auslaugungmüt- tel durch die Fasern durchsickert, ein Quellen der Fasern zu verhindern. Dadurch wird erreicht, dass die erhaltene Fasermatte eine optimale Festigkeit besitzt.

Das Auslaugungsmittel kann entweder Wasser oder eine Säure sein, welche die ausgelaugte Faser nicht angreifte Phosphorsäure z. B. wird nicht als geeignet angesehen, wogegen sowohl organische Säuren als auch andere anorganische Säuren verwendet werden können.

Der Auslaugungsvorgang kann bei Verwendung von Wasser bei Raumtemperatur in 10 Stunden oder unter Verwendung von siedendem Wasser in einer kürzeren Zeit durchgeführt werden. Wenn veine saum verwendet wird, kann, wenn die Säure eine sehr hohe Temperatur, z. B. von 1000 C aufweist, die Extraktion der Alkalioxyde in ungefähr einer Stunde vollendet sein.

Der Faserdurchmesser der auszulaugenden Fasern ist, wie festgestellt werden konnte, für den Grad sowie für die Schnelligkeit der Auslaugung und auch in bezug auf die Festigkeit der zu erhaltenden Matte von grosser Bedeutung.

Fasern mit einem Durchmesser von weniger als ungefähr 1-11/2 Mikron verfilzen sich zu einerbe- sonders dichten Matte, da solche Fasern sich gegenseitig weitaus häufiger verflechten, als die bei Fasern mit grösseren Durchmessern der Fall ist. Auch werden Fasern mit kleinen Durchmessern weitaus leichter und schneller ausgelaugt als Fasern mit grösseren Durchmessern Vorzugsweise soll der grössere Teil der Fasern kürzer als 9,5 mm sein, wobei die Faserlängen im allgemeinen zwischen 3, 17 und 9,5 mm liegen sollen.

Bei zunehmender Grösse des Faserdurchmessers wird es schwieriger die Alkalikomponenten zu entfer- nen ; in vielen Fällen wird jedoch gegen das Verbleiben einer geringen Menge von Alkali in den Fasern

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Es wurde festgestellt, dass zur Herstellung starker Matten sich insbesondere Allm, 1iglassoiten eignen, in denen das Gewichtsverhältnis Alkalioxyd zu Siliziumdioxyd ungefähr 1-4 Ist Solche Glassorten er-
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dünnen Fäden ausgezogen werden, welche je nach den spezifischen Bedingungen in einem heissen Gasstrom zu Fasern mit einem Durchmesser von 2 1/2 Mikron oder vorzugsweise zu Fasern mit kleineren Durchmessern verblasen werden.
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:28-200b Alkalimetalloxyd, vorzugsweise Natriumoxyd. Bevorzugt wird ein Glas bestehend aus etwa 78, 2% Siliziumdioxyd und 21, 8% Natriumoxyd.

Die aus Alkaliglas verblasenen Fasern werden auf einem Förderband gesammelt und bilden dort eine weisse flaumige Fasermatte. Nach dem erfindungsgemässen Verfahren werden die Fasern zu einer dicken Matte zusammengepresst und dieser Vorgang vorzugsweise so ausgeführt, dass die durch Verblasen gebildeten Fasern solange über eine sich bewegende Trommel geführt werden, bis die gewünschte Dicke der Matte erreicht ist. Durch diesen Vorgang werden die Fasern und die benachbarten Lagen ineinander verflochten und gegeneinander gepresst.

Nach Erreichung der gewünschten Dicke wird die Matte von der Trommel abgeschnitten und frei von Alkali gelaugt, wobei es im allgemeines aus wirtschaftlichen Gründen vorzuziehen ist, eine Anzahl von Matten, auf die, z. B. mittels einer durchlochten auf den Matten aufliegenden Tragfläche, ein leichter Druck ausgeübt wird, zu gleicher Zeit auszulaugen.

Nach dem Auslaugungsvorgang enthalten die Fasern der Matte Wassermolekile, die offensichtlich an das Siliziumdioxyd chemisch gebunden sind. Die Matte fühlt sich nach Trocknung bei ungefähr 1000 C leicht seifig an. Wenn jedoch die Temperatur auf über 5380 C gebracht wird, wird das chemisch gebundene Wasser abgegeben ; das zurückbleibende Produkt stellt dann eine weisse schwammartige Masse dar.

Wenn das Innere des Produktes z. E. durch Auseinanderreissen freigelegt wird, sieht es einer aus Baumwolle bestehenden Watte sehr ähnlich : Die Fasern sind im wesentlichen undurchsichtig und den Fäden, aus denen sie hergestellt sind, nicht mehr ähnlich. Das Produkt zeigt keine Faserstruktur mehr, sondern besteht aus einer weichen, zusammenhängenden Masse, in welcher die einzelnen Fasern nicht mehr zu erkennen sind.

Das Auslaugen kann dadurch erreicht werden, dass Wasser bei Zimtneneinperatur durch die Fasern
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die Auslaugung in einem Drittel der Zeit, die notwendig ist, wenn bei Zimmertemperatur gearbeitet wird.

Die Verwendung von destilliertem Wasser ist vorteilhaft, jedoch kann ohneweiters auch Leitungswasser verwendet werden ; auch eignet sich im allgemeinen Leitungswasser, wenn das Auslaugangs- oder Extraktionsmittel eine Mineralsäure enthalt.

Mineralsäuren (HCl oder H2SO) sind beim erfindungsgemassen Verfahren in Konzentrationen von 5 bis 20 Gew.-% zu verwenden.

Die verwendeten Säuren können eine bis zum Siedepunkt reichende Temperatur aufweisen ; im allgemeinen werden tiefere Temperaturen vorgezogen werden ; z. B. kann bei Verwendung von Schwefelsäure vorteilhafterweise die Temperatur der Säure 820 C betragen. Dis vorzugsweise verwendeten Säuren bilden mit dem aus den Fasern ausgelaugten Stoff ein lösliches Salz, das durch Waschen leicht aus dem Faserprodukt entfernt werden kann.
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selt werden. Bei Verwendung von Wasser bei Zimmertemperatur soll dieses bei einer 10-12-stündigeii Behandlungsdauer alle 1-2 Stunden ausgewechselt werden.

Fasern ausNatriumsilikat werden für das erfindungsgemässe Verfahren vorgezogen; es können aber als Alkalien auch Kalium, Lithium und Mischungen dieser Alkalien wie z. B. Natrium-Kaliumsilikate verwendet werden.

Nach vorstehendem Verfahren können lOO des Alkalioxyds, welches in dem als Ausgangsproduktverwendeten Glas vorhanden war, entfernt werden, so dass das erhaltene Produkt zu 100% aus Siliziumdioxyd besteht.

Die auszulaugenden Glasfasern können auch in einer Flüssigkeit suspendiert und dann auf eine durchlochte Tragfläche geschwemmt und im feuchten Zustand zu Matten verfilzt werden, woraufhin die Aus- laugungslösung durch die nassverfilzte Matte durchfliessen gelassen wird, um das Metalloxyd aus den Fasern zu entfernen.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von temperaturbeständigenFasermatten aus verfilzten Fasern, nach welchem Glasfasern in verdichteter Form zwecks Entfernung der Alkalien ausgelaugt werden, dadurch gekennzeichnet, dass aus verblasenen Alkalisilikatglasfasern bestehende Matten ausgelaugt und die Matten nach erfolgter Auslaugung getrocknet werden.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Mattenbildung Fasern verwendet werden, deren Durchmesser unter ungefähr 1/liegt..

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Matte gebildet wird, indem Fasern mit Wasser vermischt werden, wobei die Fasern teilweise ausgelaugt werden, worauf sie, zwecks Sammlung derselben in Form einer verfilzten Matte, auf eine durchlochte Tragfläche geführt werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern mit dem Wasser zur Ausbildung einer kontinuierlichen Matte auf eine sich ständig bewegende Tragfläche geführt werden und dann eine Auslaugungslösung durch die Matte fliessen gelassen wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Auslaugung auf die Mattenoberfläche ein Druck ausgeübt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine durchlochte Tragfläche mit der oberen Mattenoberfläche in Kontakt gebracht und dann die Auslaugungslösung durch die Matte fliessen gelassen wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Kieselsäure zu dem Alkalioxyd in den die Matten bildenden Fasern ungefähr 4 : 1 beträgt.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine WasseraustaugungSlö- sung durch die Matte fliessen gelassen wird.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Matte durch trockenes EMI3.1

10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die die Matte bildenden Fasern vorwiegend kürzer als 9,5 mm sind.