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

Abstract

Vlákna obeahujú 0,5 až 2 % hmotnosti povlaku zloženého zo eušlny vodnej kompozicie obeahujúcej 2 až 8 % polymérov vlnylických a/alebo olefinických monomérov, 0,05 az 5 % Wernorovhg chromchloridového komplexu e 3 až 20 atornami uhlika a 1 až 5 % aduktov epoxidov a alksnolamlnov a/alebo polyaminov eolubilizovaných vo vodě rozpustnými kyselinami.

Description

1 CS 271 972 B1

Vynález sa týká skleněných vlákien so zvýšenou odolnosbou νοδί alkáliam.

Ako náhrada azbestu sú testované prakticky všetky druhy prírodných, syntetických,skleněných, minerálnych, kovových vlákien a ich vzéjomné kombinácie. Najvačšia pozor-nost sa vénuje kompoziciam na báze portlandského cementu a skleněných vlákien so zvýše-nou odolnostou voSi alkáliam, najčastejšie s obsahom oxidu zirkoničitého (jap. pat. δ. 49 40 126, pat. USA δ. 3 040 379, brit. pat. č. 1 243 973, čs. pat. Č. 236 853).

Klúčovým problémom při riešení sklocementových kompozícií je, aby použité skleněnévlákna boli dostatočne odolné voči alkáliam, pretože v cemente vplyvom alkélií, hlavněhydroxidu vápenatého, prebiehajú reakcie, vplyvom ktorých sa poruší kremíko-kyslíkovákostra skleněných vlákien, v dosledku čoho prudko klesajú ich mechanické vlastnosti, hlav-ně pevnost v tahu.

Zvýšenie odolnosti skleněných vlákien sa rieši najčastejšie, predovšetkým z ekonomic-kých dovodov, kombináciou vhodného zloženia skla a povrchovej úpravy. Zlepšenie odolnostivoSi alkáliam sa dosahuje pomocou roznych anorganických a organických přísad. Z organic-kých přísad je najznámejšie použitie aromatických monocyklických alebo pólycyklických zlú-čenín s najmenej troma hydroxylovými skupinami, hlavně esterov kyseliny trihydroxybenzoo-vej (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 súdoporučované kopolyméry na báze akrylátov ako vinylacetát-alkylakrylót (čs, aut, osv. č.224314) terpolyméry ako styrén-akrylát-kýšěíina akrylová (čs. aut. osv. č. 249 961), poly-izobutylén aut. osv. ZSSR č. 906 958), kopolymér vinylacetát-etylén (jap. pat, č. 54 106626), fluoropolymér (jap. pat. č. 55 158 152). Ako anorganické přísady sú najčastejáiezlúčeniny 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 vodnásklo, koloidný oxid křemičitý a jeho rožne deriváty (jap. pat. č. 58 060 644, 58 060 643, 54 070 333). Široká paleta zlúčenín používaná na zvýšenie odolnosti voči alkáliém je daná hlavnětechnológiou výroby vlákien, sposobom ich úpravy a v neposlednom radě aplikačným spracova-ním upravených vlákien a technológiou výroby sklocementových kompozícií. V případe výrobyvlókien používaných k technologii výroby sklocementových kompozícií sekáním a striekanímmusia vlákna okrem odolnosti voči alkáliam umožňovat ich použitie pre danú spracovatelskútechnológiu.

Použitie pyrogallolu a derivátov kyseliny trihydroxybenzoovej, ktoré aj keá. existujecelý rad iných riešení představuje svetovú špičku, je značné obmedzené s náročné na techno·lógiu úpravy skleněných vlákien. V případe najviac používaných technologií pracovníci pri-chádzajú do priameho kontaktu s lubrikáciou. Při použití uvedených látok dochádza k sil-nému, tažko zmývat el'nému sfarbeniu pokožky do fialova až hnedočerveného odtieňa, čo nega-tivné vplýva na použitie lubrikácií tohto druhu.

Uvedené nedostatky odstraňuje a danú problematiku riešia skleněná vlákna podlá vyná-lezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že skleněné vlákna obsahujú 0,5 až 2 % svojej hmot-nosti povlaku, zloženého zo sušiny vodnéj kompozíoie, ktorá obsahuje 2 až 8 % hmotnosti su-šiny disperzie polymérov na báze vinylických a/alebo olefinických monomérov, 0,05 až 5 %hmotnosti Wernerovho chrómchloridového komplexu, v ktorom je trojmocný chróm koordinovanýmonokarboxylovou nasýtenou alebo nenasýtenou alifatickou kyselinou s 3 až 20 atómami uhli-ka, a 1 až 8 % hmotnosti aduktov na báze epoxidových živíc o priemernej molekulovej hmot-nosti 300 až 900 s alkanolamínmi a/alebo alifatickými polyamínmi s 2 až 9 atómami uhlíkaa 1 až 5 atómami dusíka solubilizovaných vo vodě rozpustnými kyselinami. Textilně vlast-nosti vlókien a stabilitu kompozicie je možné v případe potřeby, hlavně podl'a použitéhotechnologického zariadenia, regulovat prídavkom 0,05 až 5 % hmotnosti aspoň jednej přísady CS 271 972 Bl 2 zo skupiny zahrňujúcej mazadlá, zmáčadlá, regulátory pH ako čpavek alebo kyselina octová,antistatické činldlá, napr. chlorid lltny ČI látky amfipatlckého charakteru. Použité dis-perzie možu byt plastiflkované bažnými zlúčeninami ako sú estery kyseliny ftelovej, po-lyestery či oleje v množstva 2 až 50 % hmotnosti. Celý rad disperzi! je už komerčně do-stupný v plastlfikovanej formě.

Skleněné vlákna s povlakom podlá vynálezu Je možné vyrábat za použitla roznych dru-hov sklel eo zvýšenou odolnostou voči alkáliam, no aj v případe použitla skiel eo slabouodolnostou ako E-sklo sa dosiehne významné zvýšenle odolnosti voči alkáliam, čo umožňujeaj tieto vlákna používat do kompozici!. Bolo zistené, že vhodnou volbou povlaku skloně-ných vlákien, je možné regulovat celý rad apllkačných vlastnosti. Zvýšenle odolnosti vočialkáliam umožňuje synerglcký účinek komblnécie Wernerových komplexov chrómu, ktoré súschopné interakcie medzi sebou, so sklom a uvedenými aduktaml na báze epoxidových živic,ktoré obsahujú vo svojej štruktúre hydroxylové skupiny.

Suroviny použité k výrobě vlákien podlá vynálezu sú známe a celý rad je leh aj ko-merčně dostupných. Z polymérnych disperzi! majú najvačši význam kopolyméry vinylacetátu,vinylchloridu, etylénu a esterov kyseliny akrylovéj, Pri ich výbore Je třeba zohlednitskutočnost, že Wernerovo komplexy sú sline kyselé a ionogénne, tj. nemóžu byt použité al-kalické dlsperzie. Z dostupných Wernerových komplexov chrómu má najvačši praktický významkomplex na báze kyseliny metakrylovej a mastných kyselin, hlavně steerovej, ktoré súdostupné ako roztoky v organických, vodou rleditelných rozpúštadlách. Adukty epoxidovýchživic sú připravované ich posobenim s alkanolaminmi ako monoetanolamin, dietanolarain,trletanolamin, etyléndlamin, dletaléntriamin, tetraetylénpentamin s následnou solubili-záciou vo vodě rozpustnými kyselinami ako octová, glykolová, chlorovodíková a fosforečná.

Vynález Je 3alej objasněný formou prikladov, v ktorých zloženie je uvádzané v hmot-nostnej koncentrácll. Přiklad 1

Skleněné vlákna o prlemernej hrúbke 13 ^um a 200 vláknami v prameni sa upravilivodnou kompoziciou s obeahom 5 % sušiny dlsperzie kopolymáru vinylacetét-alkylester,plastlfikovanej 7 % dlbutylftalátu, 1 % sušiny metakrylchrómchloridu, 3 % aduktu epoxi-dovej živice o prlemernej molekulovej hmotnosti 380 s trietanolamínom solubllizovenéhokyselinou octovou a 1 % 3-aminopropyltrletoxysilanu. Vlékna po vysušeni pri 125 °C obsa-hovali 1,4 % povlaku. Alkalivzdornost bole hodnotená metodou SIC (z angl. "strand-in-ce-ment"). Podstatou metody Je zietenle pevnosti v tahu lubrikovaného prameňa skleněnýchvlákien, ktorých stredný úsek Je zabudovaný v cementovej matrici, ktoré je vystavenáurýchlenému stérnutlu vo vodě pri teploto 80 °C 96 h, K výrobě bolo použité sklo zlože-né v hmotnostnej koncentrácll z 4,2 % oxidu vápenatého, 5,7 % oxidu barnatého, 2,1 %oxidu horečnatého, 14 % oxidu sodného, 12,9 % oxidu zirkoničitého a 61,1 % oxidu křemi-čitého. Rovnakým spoeobom sa vyhodnotili aj nlektoré známe rlešenia určením pevnosti vtahu podlá SIC 96 h, 80 °C. Neupravené vlákno málo pevnost 290 MPa, vlákno upravené pod-Za čs. aut. osv. č. 224 314 málo pevnost 340 MPa, vlákno upravené podZa čs. aut. osv. č.249 961 melo pevnost 395 MPa, vlákno upravené podZa čs. pat. č. 178 822 melo pevnost430 MPa a vlákno podZa uvedeného přikladu 560 MPa. Přiklad 2

Skleněná vlákna aa upravili ako v přiklade 1, s tým rozdielom, že kompozicia obsaho-vala namleeto metakrylochrómchloridu 3 % chrómového komplexu na báze ekvimolárnej zmeeikyseliny palmltovej a stearovej. K výrobě bolo použité sklo zložené v hmotnostnej koncen-trácii z 7,2 % oxidu vápenatého, 7 % oxidu barnetého, 4 % oxidu hlinitého, 10,5 % oxidusodného, 5 % oxidu zirkoničitého a 66,3 % oxidu křemičitého. Neupravené vlákno má pev-nost SIC 96 h 80 °C 175 MPa. Vlákno po vysušeni málo 1,2 % povlaku a pevnost 360 MPa SIC96 h 80 °C.

Claims (3)

3 CS 271 972 Bl Přiklad 3 K úprava vlákien ea použila vodná konpozicia obaahujúca 7 % auSiny kopolyméru vinyl*·chlorld-akrylát, 0,8 % natakrylchrómchlorldu a 5 % aduktu apoxidovaj živlca o prienornajnolakulovaj hmotnosti 750 a dletanolaninom aolubilizovanóho kyaalinou chlorovodíkovou· Vý-roba vlákien bola uskutočnané za použitia skla ako v přiklade 2· Upravené vlákna a obsa-hoa 1,8 % povlaku po vysušeni aali pevnost 430 MPa, SIC 96 h 80 °C. Přiklad 4 K úprava vlákien sa použila vodná konpozicia ako v přiklade 3, a týn rozdlalom, žanaaieato kopolyméru vinylchlorid«akrylát obsahovala kopolyner vinylacetát-vinyllaurét, 0,3 % antiatatiká chlorid lltny a 1 % nazadlá a zmáčadla na báze kvartanizovanáho oxy-atylovaného etearylaminu. Výroba vlákien bola uakutočnená za použitia akla ako v přikla-de 2· Uvedené vlákna a obsahem 1,6 % povlaku po vysušeni nali1 2 pevnost 435 MPa SIC 96 h80 °C. I Přiklad 5 <* K úprava aa použila vodná konpozicia ako v přiklade 1, a týn rozdlalon, že obsahova-la adukt apoxidovaj živice a dietyléntrlaminom a dietanolaninon. Výroba vlákien bola usku- xtočnená za použitia skla ako v přikládá 2. Upravené vlákna s obaahon 1,3 % povleku mailpevnost 490 MPa SIC 96 h 80 °C. » predmet vynálezu i I

1, Skleněná vlákna so zvýšenou odolnostou voči alkáliam, vyznačujúce sa týn, ža obaahujú0,5 až 2 % avojej hnotnoeti skláněných vlákien povlaku zloženého zo sušiny vodnsj kon-pozicle, ktoré obsahuje 2 až 8 % hnotnoatl sušiny disparzla polynérov na báze vinylic-kých a/alabo olefinlckých nononárov, 0,05 až 5 % hnotnoatl Wernerovho chrómchlorido-vého komplexu; v ktoron je trojnocný chróm koordinovaný nonokarboxýlovou nesýtenoualebo nenasýtenou alifatickou kyselinou a 3 až 20 atómaml uhlíka, a 1 až 8 % hmotnos-ti aduktov na báze epoxidových živic o prienernaj nolakulovaj hnotnoatl 300 až 900 ·alkanolaninni a/alabo alifatickým polyaninni a 2 až 9 atómaml uhlika a 1 až 5 atóna-ni duaika eolublllzovaných vo voda rozpustnými kyaellnani.

2. Skleněné vlákna podZa bodu 1, vyznačujúce sa týn, že vodná konpozicia obsahuje 0,05až 5 % hnotnoatl aspoň jednej priaady zo skupiny mazadiel, znáčadlal, vazbovýchprostrladkov, ragulátorov pH a antistatických činldial.

3· Skláněné vlákna podlá bodu 1 alebo 2, vyznačujúce sa týn, ža disparzla polynérov nabáze vinylických a/alabo olefinlckých aononérov sú plaatifikované 2 až 50 % hnotnootiplastifikátora ako Sú estery, polyestery a oleje.