CS271995B1 - Polyuretanové lubrikáoie na úpravu skleněných vlákien - Google Patents

Description

CS 271 995 B1

Vynález se týká polyuretanových lubriká^cii na úpravu skleněných vlákien.

Polyuretanová lubrikácie naáli významné priemyselné uplatnenie k povrchovej úpravěskleněných vlákien, zvlášt vhodných ako výstuž termoplastických polymérov, hlavně poly-amidov (NSR pat. δ. 1 922 441, 2 300 368, 2 426 654, 2 426 657, USA pat. δ. 3 803 069, 3 814 592, Jap. pat. 6. 57 603 10, 80 023 778, brit. pat. 6. 1 522 148), termoplastic-kých polyeeterov (NSR pat. 6, 2 426 656, franc. pat. č. 2 275 417) a polykarbonátov(NSR pat. δ. 2426 655).

Ako vazbové prostriedky sa používajú r5zne zlúčeniny, z ktorých majú zatial1 naj-vačéi prakticky význam rázné substituované silany, hlavně aminosilany ako 3-aminopropyl-trietoxysilan a epoxyeilany ako 3-glycidoxypropyltrimetoxyeilan. Rozšířené Je aj použi-tie aduktov epoxidov s aminosiíanmi (USA pat. δ. 3 814 592, brit. pat, δ. 1 522 148,δ 3.. aut. osv. δ. 255 390) a kombinácie kationických silanov s polyaminosilanmi (USA pat.δ. 4 382 991). široká peleta používaných vazbových prostriedkov je vyvolaná snahou nlelen zlepšitv čo najvačšej miere mechanické vlastnosti sklsvláknitých kompozitov, ale aj regulovatcelý rad textilných vlastnosti skleněných vlákien so snahou připravil lubrikácie, ktorésa vyznaéujú vysokou tepelnou a mechanickou stabilitou a minimálnou toxicitou pre pra-covnikov prichádzajúcich do styku s lubrikáciou a upraveným skleněným vláknem.

Pre polyuretanové Je charakteristická, δΐ už neiónové, katianaktivne alebo aniano-aktívne, připravené různými postupmi (NSR pat. δ. 1 770 068, 1 913 271, USA pat. δ. 3 245 961 ča. aut. osv. δ. 167 888), že nimi upravené vlákna majú makký charakter, δο ichpreduréujú ako zvlášt výhodné k úpravě skleněných vlákien vhodných k výrobě rohoží,tkanin a nekoneéného vlákna vo formě rovingov. V případe výroby sekaných vlákien, kto-rých použitie k výrobě vystužených termoplastov je zatiaí najrozširensjšie, je tentoproblém zvy6ajne riešsný tak, že sa zvyšuje koncentrácia lubrikócii, δο sa prejavuje ne-gativné na zhoršenie pracovných podmisnok, zvýšenis ekonomických nákladov a zhoršenisekologických opatřeni pri riešeni lubrikaéných odpadov.

Zistili sme, že uvedené problémy je možné úéinne riešit za použitia lubrikácii pó-dia vynálezu.

Vynález popisuje polyuretanové lubrikácie na úpravu skleněných vlákien. Podstatariššenia spočiva v tom, že sú zložené z 0,5 až 7 % hmotnosti sušiny polyuretanovej emul-zie, 0,05 až 1 % hmotnosti maleinsilanov obecného vzorca HOOCCHeCHCONH (C2H4NR2)^Ηθδΐ (0Rx) 3, kde představuje R^ metyl alebo etyl, Rg je atom vodika alebo zbytok o štruktúre -COCHaCHCOOK, x je celé šišlo O alebo 1, 0,01 až 1 % hmotnosti kationického mazadla, ako ami-noamidy, imidazoliny a kvartenizované dusikaté tenzidy, a zbytku do 100 % hmotnosti vo-dy. Textilnó vlastnosti vlákien a stabilitu lubrikácie je možné v případe potřeby, hlav-ně pódia použitého technologického zariadenia, regulovat pridavkom 0,001 až 3 % hmotnos-ti aspoň jednej přísady zo skupiny regulátorov pH, antistatik, mazladsl, zmééadiel, vaz-bových prostriedkov ako organické kyseliny a zásady, chlorid litny, polyetylénglykoly,neiónovétenzidy, aminosilany a epoxyeilany. V závislosti od aplikašného použitia vlákienje možné ich polaritu měnit pódia potřeby pridavkom 0,5 až 4,5 % hmotnosti sušiny emul-zie polymérov na báze vinylických a/alsbo olefinických monomérov ako vinylacetát, styrén,etylén, propylén, kyselina akrylová δί metakrylová a ich estery.

Lubrikácie pódia vynálezu sú zvlášt vhodné pro úpravu skleněných vlákien, používa-ných vo formě sekaného vlákna a rovingov ako výstuž termoplastických polymérov. Vyznaču-jú sa vysokoskladovacou a mechanickou stabilitou, δο umožňuje připravovat' vaššie množstválubrikácie bez negativného vplyvu na jej kvalitu. Pri jej- používáni sa prakticky nepře- CS 271 995 B1 2

Javujé problémy s vznikom kontaktných dermatóz, či už:pri manipulácii s lubrikáciou ale-bo jej za použitia upravených skleněných vlákien. Upravené skleněné vlákna majé v dósled-sku přítomnosti maleinsilanov vysoké odolnost voči abrázii, dobré sekateínost a integri-tu skleněného prameňa. Tento efekt umožňuje vyrábat sekané skleněné vlákna za použitialubrikácie s prakticky íúbovoíným druhom polyuretanovej disperzie, čo sa významné preja-vuje pri znižovaní výrobných nákladov. Lubrikáciami upravené skleněné vlákna sú zvláštvhodné ako výstuž termoplastických polyamidov, polyesterov, polykarbonátov a pod.

Maleinsllany pódia vynálezu je možné přidávat priamo do vody pri priprave lubrikáciiči už v koncentrovanej formě alebo vo formě roztokov. Okrem týchto možnosti je ich možnépřipravovat pri priprave lubrikácie reakciou příslušných aminosilanov ako 3-aminopropyl-trietoxysilan, 3-(2-aminoetyl)aminopropyltrimetoxysilan s maleinanhydridom.Adiciu je mož-né uskutočňovaf v rozných organických rozpéštadla^h, hlavně alkoholech ako etylalkohol. V případe okamžitého použitia k výrobě lubrikácii srna zistili, že adiciu maleinanhydridus aminosilanom je možné uskutečňovat priamo vo vodě z dovodu, že přednostně před hydro-lýzou maleinanhydridu beži jeho reakcia s příslušným aminosilanom na amid, čo bolo doká-zané spektrálnou analýzou a určením obsahu karboxylových skupin. Ostatné suroviny pódiavynálezu sé známe· a komerčné dostupné. Z polyuretanových disperzi! však je najvýhodnejšiepoužitie kationického charakteru, pre svoju zvýšené afinitu k anionickému povrchu skleně-ných vlákien.

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

Do nádoby opatrenej mieŠadlom sa předložilo 2 1 vody, 20 g kyseliny octovej, 5 g tenzi-du na báze nonylfenolu oxyetylovaného 9 mólmi etylénoxidu a 20 g mazadla na báze amino-amidu kyseliny olejovej s dietyléntriaminom solubilizovanóho kyselinou octovou vo formě 12,5 % emulzie. V druhej nádobě sa připravil maleinsilan vzorca H00CCHeCHC0NHC2H4NHC3H6Si(0CH3)3 zmiešanim 14 g 3-(2-aminoetyl)aminopropyltrimetoxysilanu s 6 g maleinanhydridu v 150 mlvody po dobu 20 minét, za mierneho zvýšenia teploty. Roztok maleinsilanu sa přidal kukompozici! spolu s 20 g chloridu litneho. Po přidáni 500 g kationickej polyuretanovejemulzie (sušina 40 %) sa lubrikácia doplnila vodou na objem 10 1. Připravená lubriká-cia má pH « 4,8 a povrchová napatie 35,1 mN.m“^ pri 20 °C. Rozdeíovanie ani eedimen-técia lubrikácie nebola pozorovaná ani po 3 dňoch stánia. Lubrikácia sa použila naépravu skleněného vlákna z E-skla, ktorého prameň sa skládá zo 400 elementárnych vlá-kien o priemernej hrúbke 13 ^um. Upravené vlákna vo formě kokónov sa vysušili pri tep-lota 125 °C. Týmto spósobom připravené skleněné pramene obsahujé 0,51 % lubrikačnéhonánosu 8 sé vhodné k výrobě rovingových cievok používaných ako výstuž termoplastov,hlavně polyamidu. Přiklad 2

Lubrikácia sa pripravi postopom ako v přiklade 1, s tým rozdielom, že sa použije 800 g kationickej polyuretanovej emulzie (suáina 40 %). Připravená lubrikácia má pH n 4,71 a povrchové napatie 35,4 mN.m-1· pri 20 °C. Připravené skleněné pramene obsahujé 0,86 % lubrikačného nánosu a sé vhodné k výrobě sekaných vlákien pre výstuž termoplastov. Na- sekané pramene na dížku 6 mm majé sypné hmotnost 0,39 kg.m CS 271 995 B1 Přiklad 3

Lubrikácia ea připrav! postupem ako v příklade 1, 9 tým rozdielom, že sa použije 1 500 gkationickej polyuretanovej emulzia (sušina 40 %). Připravená lubrikácia má pH » 4,62 apovrchová napatíe 35,6 mN.m-1 pri 20 °C. Připravené skleněné pramene obsahujú 1,11 %lubrikačného nánosu, Sekane pramene na dížku 6 mm majú sypnú hmotnost 0,44 kg.m . Přiklad 4 .

Lubrikácia ea pripravi poetupom ako v přiklade 1, s tým rozdielom, že ako vazbový pro-striedok aa použije maleinsilan vzorcaHOOCCH » CHCONHC3H5Si(OC2H5)3. Připravená lubrikácia má pH 4,72 a povrchové napatie 35,3 mN.m 1 pri 20 °C. Připrave-né pramene skleněných vlákien eů vhodné k výrobě rovingov e obsahuji! 0,47 % lubrikačné-ho nánosu. «... Přiklad 5

Lubrikácia sa připraví poetupom ako v přiklade 2, s tým rozdielom, že ako vazbový pro- striedok sa použije maleinsilan vzorca HOOCCH « CHC0NHC2H4(HOOCCH = CHCO)NC3HgSi(0CH3)3· Připravená lubrikácia má pH = 4,11 a povrchové napatie 34,6 mN.m-1 pri 20 °C. Připrave-né skleněné pramene obsahujú 0,82 % lubrikačného nánosu a po nasekaní na dížku 6 mm má-jů sypnú hmotnost 0,36 kg.m-3. Přiklad 6 K príprave lubrikácie sa použila polyuretanová emulzia (sušina 33 %) na báze polyester-polyolu o priemernej molekulovej hmotnosti 2 000 a hexametyléndiizokyanátu (NSR pat. č.2551 094). Do nádoby sa;>predložilo 2 1 vody, 60 g dimetylsulfátom kvartenizovaného okta-decylaminu oxyetylovaného 20 molmi etylénoxidu (sušina 50 %) a rožne množstvá maleinei-lanu připraveného postupom ako v přiklade 1. Po přidaní 1 kg uvedenej polyuretanovejdisperzie sa lubrikácia doplnila vodou na objem 10 1. Lubrikácie sa použili na úpravuskleněných vlákien, ktorých prameň sa skladal z 200 elementárnych vlákien o priemernejhrúbke 15 ^um. Množstvo sílánu použitého k príprave jednotlivých lubrikácii a jeho vplyvna sypnú hmotnost skleněných vlákien o dížke 6 mm Je uvedený v tabuíke 1.

Tabulka 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, s tým rozdielom, že ea k nej přidalo 500 g polymérnej disperzie. Vplyv na sypnú hmotnost sa vyhodnotil eko v příklade 6. Dosiahnuté vý-sledky sú uvedené v tabulke 2.

Claims (3)

CS 271 995 B1 4 Tabulka 2 polymérna dlsperzla sypná hmotnost kg.m-3 polyvinylacetát (sušina 52 %) 0,39 styrén - akrylát (sušina 48 %) 0,41 vinylacstát - maleinát (sušina 51 %) 0,40 vinylacstát - stylén (sušina 51 %) 0,42 Přiklad 8 Zložsnis lubrikácis ako v přiklade 4, s tým rozdielom, že k nej sa přidalo 10 g 3-gly-cldoxypropyltrimetoxysilanu, čim sa zlepšuje integrita prameňa pri jeho spracovanidružením do rovingov pre výstuž termoplastov. Použitie maleinsilanov pódia vynálezuumožňuje nielen výhodné regulovat vlastnosti vlákien, ale aj znižovat náklady pri vý-robě lubrikácii. * . PREDMET VYNÁLEZU

1. Polyuretanové lubrikácie na úpravu skleněných vlákien, vyznačujúce sa tým, že saskladujú z 0,5 až 7 % hmotnosti sušiny polyuretanovej emulzie, 0,05 až 1 % hmotnos-ti maleinsilanov obecného vzorca HOOCCH = CHC0NH(C2H4NR2)xC3H6Si(0R1)á , kde'představuje R^ metyl alebo etyl, R2 je atom vodika alebo zbytok o štruktúre-COCH x CHCOOH, x je celé čislo O alebo 1, 0,01 až 1 % hmotnosti kationického ma-zadla, ako aminoamidy, imidazoliny a kvartenizované dusíkaté tenzidy, a zbytku do100 % hmotnosti vody.

2. Polyuretanové lubrikácie pódia bodu 1, vyznačujúce sa tým, že obsahujú 0,001 až 3 %hmotnosti aspoň Jednej prisady zo skupiny regulátorov pH, antistatík, mazadiel,vazbových prostriedkov ako organické kyseliny a zásady, chlorid litny, polyetylén-glykoly, neiónové tenzidy, aminosilany a epoxysilany.

3. Polyuretanové lubrikácie pódia bodu 1 a 2, vyznačujúce sa tým, že obsahujú 0,5 až 4,5 % hmotnosti sušiny emulzie polymórov na báze vinylických a/alebo olefinickýchmonomérov ako vinylacstát, styrén, etylén, propylón, kyselina akrylová a ich este-ry· I