CS217137B1 - Přímá lubrikace - Google Patents

Abstract

Přímá lubrikace určená k povrchové úpravě nekonečných skleněných vláken zejména jemných titrů, obsahuje jako filmotvorné složky škrob a jeho deriváty v kombinaci s vysokomolekulámím epoxiesterem, jako mazaoí složky hydrogenované tuky či oleje, vosky a jejich etylenoxidované deriváty, případně též kondenzační produkty mastných kyselin s tetraetylenpentaminem, dále polyetylenglykol jako změkčovadlo, organosilany jako vazné prostředky a další pomocné látky. Podstatou je kombinace slo­ žek lubrikace a využití jejich vzájemných reakcí. Výsledkem je kvalitní úprava skleněných vláken, použitelných přímo k výrobě sklopřízí s nízkým počtem jednoeměmýoh zákrutů, které lze pak běžně dále textilně zpracovat i do tkanin určených k přímému armování kompozitů, např. elektroplastů·

Description

(54) Přímá lubrikace

Přímá lubrikace určená k povrchové úpravě nekonečných skleněných vláken zejména jemných titrů, obsahuje jako filmotvorné složky škrob a jeho deriváty v kombinaci s vysokomolekulámím epoxiesterem, jako mazaoí složky hydrogenované tuky či oleje, vosky a jejich etylenoxidované deriváty, případně též kondenzační produkty mastných kyselin s tetraetylenpentaminem, dále polyetylenglykol jako změkčovadlo, organosilany jako vazné prostředky a další pomocné látky. Podstatou je kombinace složek lubrikace a využití jejich vzájemných reakcí. Výsledkem je kvalitní úprava skleněných vláken, použitelných přímo k výrobě sklopřízí s nízkým počtem jednoeměmýoh zákrutů, které lze pak běžně dále textilně zpracovat i do tkanin určených k přímému armování kompozitů, např. elektroplastů·

217 137

217 137

Vynález Se týká lubrikaoe skleněných vláken umožňující jejich přímé použití k armování elektroplastů či jiných kompositů bez úpravy, zahrnuje její složení, přípravu a vlastnosti.

Skleněná vláká i tkaniny z nich určené k výrobě a konstrukci různých kompozitů či plastů musí zaručit dobrý styk a vazbu povrchů vláken a použitou lamlnační pryskyřicí, mají-li ji vyztužovat. Před tím je však třeba nejprve vlákna vytvarovat ze skioviny v tažířně a tato potom textilně zpracovat a upravit na potřebnou formu - přízi, útek, osnovu až tkaninu. Aby skleněná vlákna splňovala všechny tyto požadavky, musí být opatřeba vhodnou povrchovou úpravou - lubrikací, apretaoí či šlichtou, která je na ně nanášena již při jejioh tvarová-.,, vání v tážím».

iřB* .·>

Rozdílné požadavky a nároky na kvalitu i vlastnosti vláken a jejioh povrghů při výrobě, zpracování 1 užití, vedly k vývoji a použití specielních povrchových úprav, které můžepe rozdělit na přímé a nepřímé. Rozdíl mezi nimi je v tom, že lubrikace přímé tvoří fuhkčhí složku vláken i výrobků z nich, kdežto lubrikaoe nepřímé chrání vlákna během jejioh'textilního zpracování a potom jsou z nich odstraněny vypráním či vypálením, neboť neumožňují vazbu pryskyřic na povrch skla. Oba typy lubrikací jsou na vlákno aplikovány v tažíraách ve formě vodných roztoků či disperzí, obsahujících složky filmotvomé, vazné, mazací a měkčící nebo tužící, smáčedla a emulgátory, stabilizátory, konzervační 1 antimigrační prostředky a jiné látky. V lubrikaci jich je obsaženo co do hmotnosti celkem 4 až 8 %, nános na vlákně je potom 0,5 až 2 %«

Známé a používané přímé lubrikace obsahují jako základní látky škroby, disperze PVAC, akrylátů, a epoxidů či polyesterů v kombinaci s dalšími složkami, jako jsou mazadla, vosky, oleje, silany často specifického složení a vlastností. Tyto kombinace se však nedají použít k výrobě lehkých tkanin s plošnou hmotností 100 až 200 g/m®, používaných k armování elektroplastů - nosičů tištěných spojů a podobně. Zde se stále ještě používá nepřímých lubrikací.

Textilní zpracování slabých vláken druhů 6/50 až 6/200 t.j. i 3,4 až 17 tex, nebo 5/100 až 5/400 t.j. 5,6 až 22 tex je prováděno tak, že skaní osnovních přízí se děje běžně kroucením v obou směrech a u útkových přízí v obou či v jednom směru při počtu zákrutů 40 až 220 a je k tomu třeba dvou typů skacíoh strojů. Ke skaní i následnému snování osnov a tkaQ ní jemných tkanin s plošnou hmotností 100 až 150 g/m jsou užívány nepřímé textilní lubrikace, které však neumožňují dobré smáčení povrchů vláken či tkanin elektroiaolačními hmotami a laminačními pryskyřicemi, často působí i jako separátory a proto musí být z jejich povrchů odstraněny. Nejčastěji se to děje tepelně-koronizaoí. Po vypálení dochází často u jemných tkanin k jejich znehodnocení, porušení tvaru a vazeb. Tkaniny nejsou bílé, ale pruhovité či skvrnité a vykazují až 40%ní ztrátu pevnosti. Část této ztráty se získává zpět tím, že koronizovanou tkaninu finišujeme, napouštíme silanovými či chromítými preparáty, které hlavně působí jako mezifázové vazební látky, ovlivňující příznivě vazbu laminačních pryskyřic na povrch skla. Jelikož finišování tkanin je prováděno z vodných roztoků, musí být potom tkaniny zase vysušeny. Všechny tyto procesy a postupy se vyznačují technickou, energentiokou i ekonomickou nákladností se značnou potřebou pracovních ploch a manipulací. Přímá lubrikace, která by umožnila výrobu jemných vláken i tkanin z nich a současně zabezpečila vazby mezi povrchem sklovláken a laminačními pryskyřicemi, není dosud známa.

Uváděné nedostatky odstraníme použitím přímé lubrikace podle vynálezu, která obsahuje jako filmotvomé složky škrob a jeho deriváty, nebo vysokomolekulámí epoxiester či jejich kombinaci, jako mazací složky hydrogenované tuky či oleje, vosky a jejich etylenoxidováné deriváty nebo též kondenzační produkty mastných kyselin a tetraetylenpentaminem a polyetylenglykol jako změkčovadlo a organosilany jako vazebné prostředky, zejména epoxisilan, pomocné tenzidy, které ovlivňují vlastnosti lubrikaoe a charakter filmu na vlákně. Podstatou vynálezu je kombinace epoxisilanu se substituovanými imldazollnovýml sloučeninami· přičemž se jejich vzájemný hmotnostní poměr pohybuje v rozmezí 2il až 1:1. Hmotnostní poměr mezi epoxisllanem a všemi mazacími a měkčícími látkami se pohybuje v rozmezí lt2 až li3,5.

Vynález využívá vzájemných reakcí mezi škrobovými molekulami a imldazollnovýml mazadly, které podstatně ovlivňují sesíťování molekul škrobu a spolu a kyselinou octovou i tvorbu vodíkových můstků. Kvalita filmu lubrikaoe na vlákně je rozhodujícím způsobem ovlivněna

217 137 dalšími vzájemnými reakcemi mezi epoxisilanem a případně i vysokomolekulárním epoxiesterem s imidazolinovými mazadly, což zpětně zase ovlivňuje kvalitu a vlastnosti lubrikačního filmu včetně kontaktu a vazby na povrch sklovláken, Ukazuje se, že značně závisí na Vzájemných poměrech všech složek přímé lubrikace, především však filmotvornýeh a mazacích spo lu se sílaný a tenzidyřoužitím malého množství silanového polyglykoleterového či jiného pomocného tenzidu ovlivňujeme charakter lubrikace a její vlastnosti, 1 malá změna vzájemných poměrů složek vede ku značným změnám v kvalitě nánosu a filmu lubrikace, což se projeví i změnou vlastnosti finálního výrobku ze sklovláken a současně umožňuje široké využití přímé lubrikace, ' Kombinace epoxlsilanu s imidazolinovými sloučeninami a dále se škrobem a jeho deriváty, nebo ještě v kombinaci s vysokomolekulárním epoxiesterem a mazacími imidazolinovými a měkčícími složkami v přímé lubrikaci podle vynálezu, jsou výsledkem celé řady dlouholetých zkoušek. Podařilo se vyvinout nový typ přímé lubrikace ze které při jednoduchém postu pu přípravy i aplikace vzniká na sklovláknech kvalitní a odolný film umožňující jejich tažení, textilní zpracování i tkaní.

Při textilním zpracování - skaní, stačí z vlákna vyrobit přízi s nízkým počtem jednosměrných zákrutů, např, 30 až 60 Z a tuto přímo použít ke snování osnov i tkaní. Odpadá tedy operace opačných zákrutů. Osnovy je možno šlichtovat. Při tkaní lze s úspěchem a výhodou použít tryskových pneumatických i hydraulických stavů. Tkaniny můžeme přímo použít k armování kompozitů, např, elektroplastů, koronizace i finišování odpadá. Zejména se tyto p výhody projeví u jemných tkanin s plošnou hmotností 30 až 200 g/m · K výrobě silnějších typů vláken, jakož i tkanin s vyšší hmotností lze přímou lubrikaci podle vynálezu rovněž použít. Při koronizaci se současně zlepšuje bělost tkanin.

Nejlépe můžeme charakterizovat složení přímé lubrikace podle vynálezu na příkladech v následující tabulce, ve které je uvedeno i její obecné složení, Do tabulky nejsou zahrnuty konzervační antostatické, odorační, značkovací a jiné pomocné složky, které přidáváme do lubrikace podle specielních a místních či technologických potřeb.

217 137

Voda deionizovaná 91,18 89,94 95,51 85,65 až 96,60

*0	j*	hl	M	H	►d	-3	4-	M	CZH	ω
P·		o	•0	B	o.	C	Q	•0	IV
H	CQ	B		H·		fv		0	g	H
s o	Φ H	8	&	s·	«4 Φ	o	R	s	g	o
cf	H*	0	0	N	<t	Q\		0	o
<4	g	<<	H·	O	M		o*	m		0(
o	CD		H	H	H	o<	P.	cf	ns
g		cť	P	Φ	Φ	H·	09	<0		IV
s	O	(0	0	3	ti				m
	O	0		Q	&	<i	Φ		H	0
»	«+ o	N Π-		4,	X	O to	69		O IS<
		Ρ-			tv	Λ*	Φ	CO	IV
t-J	PH				o	o		o	M
s				Φ	H	<J		IV
s				H		rtH.		o
	Φ			l·*				B
	P*					3		o
	Q			03%		to		H
	3			<+		N		(0
	PH					P		IV
						P		c
						H		P
						O		p.
								g
								R
										8 Η»
o		Ο	O	O		O	00		1	IV
4*		..	4·	<·		40				l-i
Pú		o	M	H		Oj				0
		ΓΟ								P
										H
	O	o								8
1	«·	w	O	O		O
	O	o		w		w	00		H	IV
	VI	H	4»	PO		·$-
										0
										P
										M
	O	o								$
1	4»		O	O	O	O
	O	o	4*	w	40	«0	t		Vo	fe*
	w	H	f-	V)	bJ					H
				vn						CD

o*

o	o	o	o	• o	O	O	-P*·	o
	40	40	w			40
o	o	o	H	H	0	ro	CD	0
					N<		N<	N<
0	0	0	P>	0		P>
N<	N<	N<	N<	N<	O	N<	00	4*
					«·
O	O	O	O	O	4*	O
40		40	4» '			«·
bJ	O	H	VI	01		VI

VI

VJ

O*

Φ

O

R

TABULKA.

ío

I?

!S lc+

IR íiv

IO i» l<+

Í3

IO

I®

E

217 137

Přímá lubrikace podle vynálezu uvedená v příkladě 1. tabulky se připravuje velmi jedno· duše pouhým postupným smícháváním vodných roztoků jednotlivých složek za studená, přičemž množství vody je voleno tak, aby nebylo překročeno požadované celkové množství. Emulzi vy sokomolekulátního epoxiesteru připravujeme pomocí homogenizačního stroje. Silanové roztoky hydrolysujeme před použitím asi 10ti násobným množstvím deionizované vody po dobu ale&poň loti minut. Roztoky či emulze mazadel připravujeme rozpouštěním za intenzivního míchání v deinizované vodě 70 °C teplé tak, aby vznikl 6,3%ní vodný roztok či dispenze. U připravené přímé lubrikace kontrolujeme pH, které upravíme na hodnotu 4,0 až 5,5 přídavkem zředěné kyseliny octové ledové. Kontrolujeme povrchové napětí, index lomu a viskozitu či fluiditu i sušinu.

Lubrikaci v provoze tažení vláken aplikovat z cirkulačních míchaných okruhů při použití běžných aplikátorů při teplotě 20 až 35 °C teploty. Upravovat a lubrikovat můžeme všechny typy vláken. U návinů vláken je třeba co nejdříve odvinout silné konce. Další zpracování může být pak již provedeno běžným způsobem, s výhodou však lze u slabých vláken použít pouze jednoduchého skaní na malý počet 30 až 60 zákrutů. -Přímá lubrikace podlé vynálezu o složení podle příkladu 1* je vhodná zejména pro úpravu vláken určených k vyztužení polyesterové, epoxidové, fenolické, melaminové pryskyřice.

V 2,příkladu přímé lubrikace podle vynálezu je její filmotvorná složka vytvořená z kombinace vysokomolekulárního epoxiesteru a škrobových složek s obsahem emylozy. Přípravu lu brikace provádíme, že si připravíme vodné roztoky jednotlivých složek obdobně jako v příkla du 1.pouze s tím, že škrobový roztok připravujeme za teplot kolem 80 °C a do tohoto teplého roztoku přidáme nejprve polyethylenglykol, potom roztok neionogenního mazadla, aby se mohly vytvořit potřebné vazby. Škrobový roztok po 10ti minutové prodlevě ochladíme přídavkem studené deionizované vody na teplotu kolem 40 °C a vmícháme roztoky dalších složek, obdobně jako u příkladu 1. Skleněná vlákna i tkaniny z nich s přímou lubrikaci podle 2. příkladu můžeme s výhodou použít bez koronizace k přímému vyztužení celé řady kompozitů, především polyesterových a epoxidových.

U příkladu 3 je uvedeno složení teplé přímé lubrikace, kterou připravujeme tak, že při teplotě 75 až '85 °C připravíme z deionizované vody škrobový roztok a do tohoto přidáme polyetylenglykol a 6,3%n£ roztok kationického mazadla a po 10ti minutové prodlevě přidáme do horkého roztoku ostatní mazací a další složky. Jejich příprava je obdobná jako u příkladu

1. Lubrikaci aplikujeme z cirkulačních okruhů za teplot 45 až 65 °C. Vyrobené vlákno je třeba připravit ke zpracování a zpracovat ještě ve vlhkém stavu. S výhodou lze tuto lubrikaci p

použít k výrobě nízkozákrutových jemných přízí a tkanin s plošnou hmotností 30 až 200 g/m , a tyto přímo k vyztužení kompozitů především epoxidových a elektroplastů.

Claims (6)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Přímá lubrikace k povrchové úpravě vláken, zejména skleněných, obsahující jako filmotvomé složky škrob a jeho deriváty i vysokomolekulární epoxyester, jako mazací složky hydrogenované tuky a oleje a jejich etylenoxidované deriváty i různé vosky v kombinaci s kationaktivními imidazolinovými mazadly, s polyestenglykolein jako zraěkčovadlem a organosilanovými monomery jako vazebnými prostředky vyznačující se tím, že obahuje epoxisilan v kombinaci se substituovanými imidazoliny ve vzájemném hmotnostním poměru 2 ι 1 až 1 s 1 .
2. 2. Přímá lubrikace k povrchové úpravě vláken podle bodu 1.,vyznačující se tím, že vzájemný hmotnostní poměr epoxisilanu a všech mazacích i měkčících složek se pohybuje v rozmezí 1 i 2 až 1 3,5 a jejich hmotnostní koncentrace od 0,3 do 1,5 %·
3. 3. Přímá lubrikace k povrchové úpravě vláken podle bodů 1. a 2, vyznačené dále tím, že jako filmotvorná složky obsahuje směs škrobu a jeho derivátů v kombinaci s vysokomolekulárním epoxiesterem ve vzájemném hmotnostním poměru 1 : 4 až 1 : 8.
4. 4. Přímá lubrikace k povrchové úpravě vláken podle bodů 1. a 2.,vyznačené dále tím, že obsahuje až 5 % hmotnosti vysokomolekulárního epoxiesteru jako filmotvornou a mezifázovou složku.

   217 137
5. 5» Přímá lubrikace k povrchové úpravě vláken podle bodů 1 a 2., vyznačující se dále tím že obsahuje až 4 % hmotnosti škrobu a jeho derivátů jako filmotvornou a stabilizační složku. _w
6. 6. Přímá lubrikace k povrchové úpravě vláken podle bodů 1.·, 2., 3·, 4· a 5· , vyznačené dále tím, že obsahuje 0,01 až 0,1 % hmotnosti pomocného tenzidu.