DD283597A5 - COMPOSITE MATERIAL WITH ALKALICALLY RESPONSIVE MATRIX AND A GLASS COMPONENT, AND USE THEREOF - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft Verbundwerkstoffe mit alkalisch reagierender Matrix und einer Glaskomponente sowie ein Verfahren zum Schuetzen von Glasoberflaechen vor alkalischer Korrosion. Erfindungsgemaesz weist die Glaskomponente vor dem Einbringen in die Matrix beschichtete Oberflaechen auf, die aus der Reaktion eines ungesaettigten Polyesters mit Haertungsmitteln oder aus der Reaktion eines gesaettigten Polyesters mit Vernetzungsmitteln oder aus der Oberflaechenhaftung von Celluloseestern herruehren. Derart beschichtete Oberflaechen sind weitgehend alkalistabil und haften auf Glasoberflaechen, insbesondere auf Glasfasern.{Verbundwerkstoff; Alkalibestaendigkeit; Glasfaser; Glasfaserschicht; Ester, makromolekulare; Asbestsubstitution; Alkydharze; Korrosion, alkalische; Korrosionsschutz}The invention relates to composite materials with an alkaline matrix and a glass component and a method for protecting glass surfaces from alkaline corrosion. In accordance with the present invention, the glass component, prior to incorporation into the matrix, has coated surfaces resulting from the reaction of an unsupported polyester with emollients or from the reaction of a saturated polyester with crosslinkers or from the surface adhesion of cellulose esters. Such coated surfaces are largely alkali stable and adhere to Glasoberflaechen, especially on glass fibers {composite material; Alkalibestaendigkeit; Glass fiber; Glass fiber layer; Esters, macromolecular; Asbestos substitution; alkyd resins; Corrosion, alkaline; Corrosion protection}
Description
-A--A-
2530/8825/DD2530/8825 / DD
Verbundwerkstoff mit alkalisch reagierender Matrix und einer Gisskomponente sowie dessen VerwendungComposite material with alkaline matrix and a Gisskomponente and its use
Die Erfindung betrifft einen Verbundwerkstoff, dar eine alkalisch reagierende Matrix aufweist, die einen Körper aus Glas umhüllt. Ein solcher Verbundwerkstoff kann entweder ein aus Bindemitteln bestehendes, glasfaserverstärktes Baumaterial oder ein in der chemischen Industrie eingesetzter Glasbehälter bzw. ein Glasrohr sein.The invention relates to a composite material comprising an alkaline matrix which wraps a body of glass. Such a composite material can either be a binding material consisting of glass fiber reinforced building material or a glass container used in the chemical industry or a glass tube.
ChdralcJer/s-fLlc oies bckann-fen SUmdes der Technik ChdralcJe r / s FLLC oies bckann-fen SU mdes th e technic
Bei der Einbettung von Glas in Medien, die eine alkalische Korrosion bewirken, besteht die Gefahr des korrosiven Angriffs auf die entsprechenden Glasoberflächen. Besonders deutlich ist dieses Problem bei der Einbringung von Glasfasern in Zemente geworden, wo es erforderlich war, die bisher in Zementen eingesetzten Asbsstfassrn zu substituieren. So wurde z. 8. bei Verbundwerkstoffs mit Zament oder polymeren Materialien fastgestellt, daß eine alkalische Korrosion der Glasfaser zu wesentlichen Einbußen in der Festigkeit führten. Für den Schutz von Glasfasern in Aufschlämmungen mit Zement sind bereits eine Reihe von Verfahren entwickelt worden. So ist beispielsweise aus der US-PS 4017 322 bekannt, ZrO7 enthaltende Glasfasern in эіпа wäßrige Lösung aus Phosphorsäuren, 2ігчопзз1гэп, Titansalzen oder Hafniumsalzen vor dem Einbringen in den Zement zu geben, um dadurch die Alkalibeständigkeit zu verbessern. Лиз der l?-03 59-116 163 ist bekannt, Glasfasarn mit einem Saccharide enthaltenden Harz zu überziehen und darüber ein Epoxidharz aufzubringen. Eine Ummantelung von mit Bindemitteln granulierten Glasabfällen mit anorganischen oder organischen Bindemitteln wird in der DE-AS 2243 118 beansprucht, um damit einen Zuschlagstoff für Beton und Betonsteine zu erhalten.When embedding glass in media that causes alkaline corrosion, there is a risk of corrosive attack on the corresponding glass surfaces. This problem has become particularly clear in the introduction of glass fibers in cements, where it was necessary to substitute the Asbsstfassrn previously used in cements. So z. 8. For composite with a peat or polymeric materials, it has been noted that alkaline corrosion of the glass fiber resulted in significant sacrifices in strength. A number of methods have already been developed for protecting glass fibers in slurries with cement. For example, known from US-PS 4017 322, to give ZrO 7 containing glass fibers in эіпа aqueous solution of phosphoric acids, 2ігчопзз1гэп, titanium salts or Hafniumsalzen prior to incorporation into the cement, to thereby improve the alkali resistance. It is known from L-1059-116 163 to coat glass fiber with a saccharide-containing resin and apply an epoxy resin over it. A coating of granules with binders granulated glass waste with inorganic or organic binders is claimed in DE-AS 2243 118, in order to obtain an aggregate for concrete and concrete blocks.
Darüber hinaus ist aus der DE-OS 2556539 ein Verfahren zum Schützen von Glasfasern in alkalischer Umgebung bekannt, bei dem auf den Glasfasern ein Niederschlag gebildet wird aus einer chemisch reaktionsfähigen Substanz, dem Matrixmaterial und ',Yasser. Ein anderes Verfahren (DE-OS 2231 905) arbeitet mit einem härtbaren Furanharz als Überzugsmaterial»In addition, from DE-OS 2556539 a method for protecting glass fibers in an alkaline environment is known in which a precipitate is formed on the glass fibers from a chemically reactive substance, the matrix material and ', Yasser. Another method (DE-OS 2231 905) works with a curable furan resin as a coating material »
US-PS 4370157 ein Schlichtemittel vorgaschlagen worden, das ein ungesättigtes Polyesterharz mit freien Carboxygruppen enthält. Dieses Schlichtematerial soll in erster Linie bei der Herstellung, Lagerung und Verarbeitung der Glasfasern Vorteile bringen und mit einem aminofunktionellen Silan zu einem festen Produkt reagieren. Das Problem der Alkalibeständigkeit wurde bei diesem Vorschlag nicht berührt, ebenso auch nicht bei anderen Schlichtemitteln, die Polyesterharze enthalten (z. B. DE 2557073, DE 2528995, DE 2459320, DE 2430616, DE 2429922).U.S. Patent No. 4,370,157 has proposed a sizing agent containing an unsaturated polyester resin having free carboxy groups. This sizing material is primarily intended to provide advantages in the manufacture, storage and processing of glass fibers and to react with an amino-functional silane to form a solid product. The problem of alkali resistance was not affected by this proposal, nor by other sizing agents containing polyester resins (eg DE 2557073, DE 2528995, DE 2459320, DE 2430616, DE 2429922).
Bei der bekannten Cem-Fil-Faser ist auf ein relativ beständiges Grundglas ein Überzug aufgetragen, der die schützenden Substanzen enthält (DE 2432017, 2559056, 2750560). Der Filmbildner, ein Phenol-Formaldehyd-Harz bzw. ein modifiziertes Polyvinylacetat ist hierbei nicht mit dem Schutzstoff, einer polyhydroxyaromatischen Verbindung, identisch. Nachteilig bei den meisten Verfahren ist in erster Linie, daß verhältnismäßig teure Produkte für dis Umhüllung der Glasfasern eingesetzt werden, um zu dem erwünschten Effekt zu gelangen. In vielen Fällen ist auch dia Haftung zum Glas oder zur Matrix ungenügend.In the known cem-fil fiber, a coating which contains the protective substances is applied to a relatively stable base glass (DE 2432017, 2559056, 2750560). The film former, a phenol-formaldehyde resin or a modified polyvinyl acetate is not identical to the protective substance, a polyhydroxyaromatic compound. A disadvantage of most methods is primarily that relatively expensive products are used for dis enveloping the glass fibers in order to achieve the desired effect. In many cases, adhesion to the glass or matrix is also insufficient.
In der GB-PS 1278777 wurden wasserlösliche Alkydharze eingesetzt, um den Abrieb bei glasfaserverstärkten Polymeren zu verbessern.In British Patent No. 1278777, water-soluble alkyd resins have been used to improve the abrasion for glass reinforced polymers.
Es ist Ziel der Erfindung, dis Nachteile bekannter Verbundwerkstoffe hinsichtlich der Kosten und der Alkalistabilität zu vermeiden.It is an object of the invention to avoid dis disadvantages of known composite materials in terms of cost and alkali stability.
_ 3 Wesen der Erfindung _ 3 essence of the invention
Oer Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verbundwerkstoffe mit Glasfasern zu entwickeln, bei denen die alkalische Korrosion азг Glasfaser über einen ausreichenden Zeitraum weitgehand nicht erfolgen kann und ein Verfahren zum Schützen von Glasoberflächen vor alkalischer Korrosion bereitzustellen.It is an object of the present invention to develop glass fiber composites in which alkaline corrosion of glass fiber can not be widely practiced for a sufficient period of time and to provide a method for protecting glass surfaces from alkaline corrosion.
Erfindungsgemäß besteht der Verbundwerkstoff aus einer alkalisch reagierenden Matrix und einer Glaskomponente, wobei die Glaskomponente vor dem Einbringen in die Matrix beschichtete Oberflächen aufweist, die aus der Reaktion eines ungesättigten Polyesters mit Härtungsmitteln oder aus der Reaktion eines gesättigten Polyesters mit Vernetzungsmittel oder aus der Oberflächenhaftung von Celluloseestern herrührt.According to the invention, the composite consists of an alkaline-reacting matrix and a glass component, the glass component having coated surfaces prior to introduction into the matrix, the reaction of an unsaturated polyester with curing agents or the reaction of a saturated polyester with crosslinking agent or the surface adhesion of cellulose esters arises.
Die Oberflächen der Glaskomponenten können in Form von Glasbehältern, Glasfäden oder textlien Glaserzeugnissen oder sonstigen Glasgegenständen vorliegen. Das Glas ist vorzugsweise ein Oxidglas und kann durch Schmelzen erhalten werden. Es kann auch aus Schlacken oder natürlichen Gesteinen erhalten worden sein. Es kann weiterhin aus Alkoxylaten oder anderen hydrolysierbaren Ausgangsstoffen nach dem Sol-Gel-Verfahren erhalten worden sein. Vorzugsweise kann auch Ε-Glas oder Gläser mit einer höheren 3sständigkeit im basischen Medium eingesetzt werden, z. B. auf Basis des Glassystems Na2OThe surfaces of the glass components may be in the form of glass containers, glass filaments or textiles glassware or other glassware. The glass is preferably an oxide glass and can be obtained by melting. It may also have been obtained from slags or natural rocks. It may also have been obtained from alkoxylates or other hydrolyzable starting materials by the sol-gel process. Preferably, Ε-glass or glasses with a higher completeness in the basic medium can be used, for. B. based on the glass system Na 2 O.
Das Auftragen des schützenden Mediums erfolgt durch Tauchen, Sprühen, mittels einer -Walze oder eines getränkten Hilfsmittels oder auf eine andere geeignete Weise. Als Verbundmaterial, das zusammen mit dar Glasfaser im erfindungsgemäßen Verbundwerkstoff vorliegt, kommt eine anorganische Matrix wie Zement oder ein organisches Plast- bzw. Elastprodukt in Frage. Unter Zement im Sinne der Erfindung sind Bindemittal zu verstehen, die wenigstens zeitweilig ein alkalisches Medium bilden. Oer mit dem schützenden Überzug versehene Glasgegenstand wird im allgemeinen in die Matrix eingebettet, um einen entsprechenden Verbund zu bilden.The application of the protective medium is carried out by dipping, spraying, by means of a roller or an impregnated aid or in another suitable manner. As a composite material which is present together with the glass fiber in the composite material according to the invention, an inorganic matrix such as cement or an organic plastic or elastomer product comes into question. For the purposes of the invention, cement means binders which at least temporarily form an alkaline medium. The glassy article provided with the protective coating is generally embedded in the matrix to form a corresponding composite.
Im Falle von beispielsweise Platten für die Bauindustrie werden geschnittene, überzogene Fasern in einen Zementbrei oder ein viskoses Polymeres eingeblasen und die fertige Platte in üblicher Weise nach erfolgter Aushärtung dsr Form entnommen. Dis Matrix kann aber auch auf einen Glasgsgenstand aufgetragen und ohne weitere Formgebung gehärtet warden. Die M3trix kann im weiteren Sinne auch eine alkalisch reagierende Flüssigkeit sein, in der sich der erfindungsgemäß beschichtete Glasgegenstand befindet. Зэі Einsatz eines gesättigten Polyesters können als Vernetzungsmittel Verbindungen mit ungesättigten C-C-Bindungen eingesetzt werden, z, B. ungesättigte Fettsäuren, Acryl- oder Vinylverbindungen, die neben dem eigentlichen Harz in der Mischung vorhanden sein können. Das Alkydharz kann auch vor der Anwendung durch ein solches Vernetzungsmittel chemisch modifiziert sein. Die Glasfaser weist dadurch eine Schicht aus vernetzten^ gesättigtem Polyester auf, die alkalistabil ist. Der aufgebrachte Filmbildner ist dabei zugleich Schutzstoff.In the case of, for example, panels for the construction industry, cut coated fibers are blown into a cement slurry or a viscous polymer and the finished sheet is removed from the mold in a conventional manner after curing. The matrix can also be applied to a glass object and cured without further shaping. In a broader sense, the M3trix can also be an alkaline-reacting liquid in which the glass article coated according to the invention is located. When using a saturated polyester, it is possible to use as crosslinking agents compounds having unsaturated C-C bonds, for example unsaturated fatty acids, acrylic or vinyl compounds, which may be present in the mixture in addition to the actual resin. The alkyd resin may also be chemically modified prior to use by such a crosslinking agent. The glass fiber thereby has a layer of crosslinked saturated polyester which is alkali stable. The applied film former is at the same time protective substance.
Während die das Makromolekül des gesättigten Polyesters verknüpfenden Esterbindungen alkaliinstabil sind, wird durch das Vernetzungsmittel ein alkaliresistantes Kohlenstoffgerüst geschaffen, in das der Polyester eingebaut ist. Die Verseifung dsr Esterbindungen findet danach nur noch an der Oberfläche der Schutzschicht statt. Die dabei entstehenden Carboxylatgruppen bewirken eine gute Haftung in anorganischen Matrices, ζ. B. Zement. Die Glasfaser kann vorbehandelt sein, z. 3. durch Haftmittel.While the ester linkages linking the macromolecule of the saturated polyester are alkali unstable, the crosslinking agent provides an alkali-resistant carbon backbone into which the polyester is incorporated. The saponification of the ester bonds then takes place only at the surface of the protective layer. The resulting carboxylate groups cause good adhesion in inorganic matrices, ζ. Cement. The glass fiber can be pretreated, z. 3. by adhesive.
Bei Einsatz eines ungesättigten Polyesters werden vorzugsweise solche verwendet, bei denen der Anteil der Mehrfachbindungen mehr als 50 Mol% beträgt, bezogen auf die im Polyester enthaltenen Säurereste. Ein erfindungsgemäßes ungesättigtes Polyesterharz ist vorzugsweise mit Styren vernetzt.When using an unsaturated polyester, preference is given to using those in which the proportion of multiple bonds is more than 50 mol%, based on the acid residues contained in the polyester. An unsaturated polyester resin according to the invention is preferably crosslinked with styrene.
Es können jedoch auch vorzugsweise wäßrige Alkydharzdispersionen eingesetzt werden, die eine vorteilhafte Verarbeitung von z. B. Glasfaser ohne die Probleme der mit organischen Lösungsmitteln vor-r liegenden Beschichtungs-Zusammensetzungsn gewährleisten.However, it is also preferable to use aqueous alkyd resin dispersions which have advantageous processing of e.g. Example, fiberglass without the problems of organic solvents vor-r lying coating compositions assure.
Ein bevorzugtes wäßriges Alkydharz ist z. B. Hydroduxalkyd L 13Ov vom VEB Lackkunstharze Zwickau, DDR, das auf Basis von Leinölfettsäure vinylmodifiziert wurde.A preferred aqueous alkyd resin is z. B. Hydroduxalkyd L 13Ov from VEB Lackkunstharze Zwickau, DDR, which was vinyl-modified based on linseed oil fatty acid.
Die Polyesterschicht auf einer Glasfaser oder einem Glasfaserbündel weist sine Dicke im Bereich von 0,1 bis 3 Mikrometer auf.The polyester layer on a glass fiber or glass fiber bundle has a thickness in the range of 0.1 to 3 microns.
Bei Einsatz eines Celluloseester kann dieser durch einen Haftvermittler an die Glasfaser, gebunden sein. Besonders vorteilhaft ist es, einen Celluloseester in Form von Trimethylsilylzellulose einzusetzen.When using a cellulose ester this can be bound by a bonding agent to the glass fiber. It is particularly advantageous to use a cellulose ester in the form of trimethylsilylcellulose.
Als Celluloseester kann beispielsweise auch Zelluloseacetat oder Zellulosenitrat verwendet werden. Im Falle von Zellulosenitrat ist ein Haftvermittler nicht erforderlich, da durch den oxidativen Abbau im alkalischen Medium wahrscheinlich vernetzungsfähige Produkte gebildet werden, die an der Glasoberfläche die gewünschte schützende Schicht bilden. Bei Verwendung eines Haftvermittlers wird ein Oxid aus der Gruppe SnO2, TiOp, ZrOp, Cr2O3, Fe2O31 NiO oder CaO bevorzugt, erzeugt aus den Metallhalogeniden oder den metallorganischen Verbindungen, oder es wird ein organofunktionelles Silan oder eine kationenaktive organofunktionelle Chromkomplexverbindung bevorzugt.As the cellulose ester, for example, cellulose acetate or cellulose nitrate may also be used. In the case of cellulose nitrate, a coupling agent is not required because oxidative degradation in the alkaline medium is likely to produce crosslinkable products which form the desired protective layer on the glass surface. When using a coupling agent, an oxide from the group SnO 2 , TiOp, ZrOp, Cr 2 O 3 , Fe 2 O 31 NiO or CaO is preferred, generated from the metal halides or the organometallic compounds, or it becomes an organofunctional silane or a cationic organofunctional Chromium complex compound preferred.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Sc ützen von Glasoberflächen vor alkalischer Korrosion. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man eine Glasoberfläche vor Einbringen in ein alkalisches Medium mit einer Mischung behandelt, die mindestens einen gesättigten Polyester und mindestens ein Vernetzungsmittel sowie Sikkative enthält, oder einen Celluloseester enthält. Das Vernetzungsmittel enthält vorzugsweise ungesättigte Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen. Das Vernetzungsmittel ist vorteilhaft ein ungesättigte Fettsäuren enthaltendes Mittel.The invention also relates to a method of protecting glass surfaces from alkaline corrosion. The process is characterized in that a glass surface is treated, prior to introduction into an alkaline medium, with a mixture containing at least one saturated polyester and at least one crosslinking agent and siccatives, or containing a cellulose ester. The crosslinking agent preferably contains unsaturated carbon-carbon bonds. The crosslinking agent is advantageously an unsaturated fatty acid-containing agent.
Der Celluloseester wird vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe, die aus Trimethylsilyl-Cellulose, Celluloseacetat und Cellulose» nitrat besteht.The cellulose ester is preferably selected from the group consisting of trimethylsilyl cellulose, cellulose acetate and cellulose nitrate.
Im Falle von Cellulosenitrat mit einem Stickstoffgehalt von etwa IO bis etwa 12,5 % ist kein Haftvermittler erforderlich. Bei anderen Celluloseestern sind Haftvermittler einzusetzen. Dies kann ein Oxid aus der Gruppe SnO2, TiO2, ZrO2, Cr3O3, Fe3O3, NiO, CsO, erzeugt aus den Metallhalogeniden oder den metallorganischen Verbindungen, ein organofunktionelles Silan, beispielsweise ein Vinylsilan, Methacrylatsilan, Aminosilan, Epoxysilan, Mercaptosilan, oder eine kationenaktive organofunktionelle Chromkomplexverbindung, beispielsweise ein ChromilllJ-Chloridacrylat, Chrom (IllJ-Chloridmathacrylat, sein. Die organischen Haftvermittler können bekanntermaßen als Grundierschicht auf die Glasfaser aufgebracht werden oder als oberflächenaktiven Zusatz der beabsichtigten Überzugskomponente beigefügt sein. Seim Auftrag von Celluloseestern mittels eines Haftvermittlers wurde überraschenderweise festgestellt, daß sich der Celluloseester über eine ausreichend lange Zeit z. B. an eine Glasfaser binden läßt, ohne daß ein alkalischer Angriff aus dem umgebenden Medium zu einer merklichen Korrosion der Glasfasern führt. Dies ist um so bemerkenswerter, da der Einsatz von Cellulosefasern als Bewehrungsfaser in Zementen durchaus nicht neu ist, wobei jeoch bisher die Cellulosefaser stets zusammen mit der Zementaufschlämmung und gegebenenfalls weiteren Zuschlagstoffen vermischt worden ist (z. B, OE-OS 2 850 337, DE-OS 2 718 745). Dadurch trat zwar eine gewisse Verbesserung der Verteilung in der Matrix auf, das Problem der Alkalikorrosion wurde jedoch nicht berührt. Auch durch die erfindungsgemäße Verfahrensweise tritt dar bekannte Verbesserungseffekt hinsichtlich der Suspendierbarkeit auf. Darüber hinaus wird jedoch der alkalische Angriff entschsidend und für einen ausreichenden Zeitraum verringert.In the case of cellulose nitrate having a nitrogen content of about 10 to about 12.5 % , no coupling agent is required. For other cellulose esters, adhesion promoters should be used. This can be an oxide from the group SnO 2 , TiO 2 , ZrO 2 , Cr 3 O 3 , Fe 3 O 3 , NiO, CsO, produced from the metal halides or the organometallic compounds, an organofunctional silane, for example a vinylsilane, methacrylate silane, aminosilane The organic coupling agents may, as is known, be applied to the glass fiber as a primer layer or may be added as a surface-active additive to the intended coating component Cellulose esters by means of an adhesion promoter have surprisingly been found that the cellulose ester can be bound to a glass fiber for a sufficiently long time, for example, without an alkaline attack from the surrounding medium leading to appreciable corrosion of the glass fibers. there the egg The use of cellulose fibers as reinforcing fiber in cements is by no means new, but jeoch so far the cellulose fiber has always been mixed together with the cement slurry and optionally other additives (eg. B, OE-OS 2 850 337, DE-OS 2 718 745). Although there was some improvement in the distribution in the matrix, the problem of alkali corrosion was not affected. Also by the procedure according to the invention occurs on known known enhancement effect on the suspensibility. In addition, however, the alkaline attack is decidedly reduced and for a sufficient period of time.
Allgemein wurde die Wirksamkeit der Schutzschicht beim Schutz von Glasoberflächen vor alkalischer Korrosion an E-Glaafasorn nachgswiesen, die mit synthetischem Zemontporenwasser Ьзі 50 С оелаг-delt wurden. Als MaS für die Glaszarstörung dients die Мепгз an Silizium, das durch das Porsnwasser aus den Glasfasern herausgelöst wurde, während diese Menge bei ungeschützten Ξ-rGlas fasern kontinuierlich bis zur völligen Glasauflösung ansteigt, ist sie bei erfindungsgemäß beschichteten Glasfasern auch nach mehreren Wochen kaum nachweisbar.In general, the effectiveness of the protective layer in the protection of glass surfaces from alkaline corrosion was reflected in E-Glaafasorn deltified with synthetic cementum pore water Ьзі 50 С. As MaS for the Glaszarstörung dients the Мeпгз of silicon, which was dissolved out by the Porsnwasser from the glass fibers, while this amount of unprotected G-rGlas fibers continuously increases to complete glass dissolution, it is barely detectable in accordance with the invention coated glass fibers even after several weeks.
Оіѳ Dicke der auf die Fasern aufgebrachten Schutzschicht hängt von den Arbeitsbedingungen ab. Die verwendeten Schichten haben vorzugsweise eine Dicke von 0,1 - 3 Mikrometer.The thickness of the protective layer applied to the fibers depends on the working conditions. The layers used preferably have a thickness of 0.1-3 microns.
Die Erfindung soll nachstehend durch Beispiels näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail by way of example below.
Auf Fasern aus Ε-Glas wird unmittelbar nach deren Herstellung mit Hilfe einer Walze ein handelsüblicher Regattalack aufgetragen, der mit handelsüblicher Verdünnung im Verhältnis 1 : 30 verdünnt wurde. Oar handelsübliche Lack enthält Alkydharze, Sojaöl und 2i!<!<ative. Оіз benstztan Fasern durchlaufen anschließend sinon Schacht, durch den elketrisch auf maximal 400 C geheizte Warmluft im Gegenstrom geführt wird, und werden auf eine Trommel aufgespult.On fibers made of Ε-glass, a commercially available regatta finish is applied immediately after its preparation with the aid of a roller, which was diluted with commercial dilution in the ratio 1: 30. Oar commercial varnish contains alkyd resins, soy oil and oil. The fibers used subsequently pass through a sinon shaft through which electric hot air, heated to a maximum of 400 ° C, is passed in countercurrent, and are wound on a drum.
Ein vorgefertigtes Faserbündel aus Ε-Glas wird mit Hilfe von Umlenkwalzen durch einen handelsüblichen Regattalack entsprechend Beispiel 1 gezogen. Das Verdünnungsverhältnis beträgt hierbei 1 : 5. Das benetzte Faserbündel durchläuft anschließend einen elektrisch auf maximal 200 0C beheizten röhrenförmigen Cfan und wird auf eine Trommel aufgespult.A prefabricated fiber bundle made of Ε-glass is drawn by means of deflection rollers by a commercial regattal paint according to Example 1. The dilution ratio is in this case 1: 5. The wetted fiber bundle then passes through an electrically heated to a maximum of 200 0 C tubular Cfan and is wound on a drum.
200 g Portlandzement PZ 4/45 und 70 g destilliertes Wasser werden von Hand gemischt. Dam Zementbrai werden 5 g E-Glasfasern (Faserlänge 20 mm; Einzelfaserdurchmesser ca. 12 um) zugsgeben und wiederum von Hand homogenisiert. Der Faser-Zement-Бгзі wird in Formen von 10 mm Höhe gegeben und zum Erhärten bei .^a um tempers tür faucht gelagert. Aus den so erhaltenen Glasfaserzement-Plattan' werden nach dem Erhärten und Entsc'ialen prismatische Prüfkörper von 10 χ 10 χ 60 mm herausgeschnitten.200 g Portland cement PZ 4/45 and 70 g distilled water are mixed by hand. Dam cementbrai are added to 5 g of E glass fibers (fiber length 20 mm, single fiber diameter about 12 microns) and homogenized by hand again. The fiber-cement bladder is placed in molds of 10 mm height and stored for hardening at a temperature around the door. From the glass fiber cement plattan 'obtained in this way prismatic specimens of 10 × 10 × 60 mm are cut out after hardening and decanting.
Die Biegebruchfestigkeit der wärmebehandelten Proben beträgt nach 56 d Warmbehandlung 63 % (unbehandeltes Ε-Glas) und 95 % (behandelt mit gesättigtem Polyester) bezogen auf dsn -Vert dar Biegebruchfestigkeit der 28 d bei Raumtemperatur gelagerten Proben (Anfangsfestigkeit).The flexural strength of the heat-treated samples is 63 % (untreated Ε-glass) and 95 % (treated with saturated polyester) based on dsn -VV, the flexural strength of the 28 d samples stored at room temperature (initial strength) after 56 d of heat treatment.
Das Langzeitverhalten im Festigkeitsverlauf des Glasfaserzement verbundes ist bedeutend besser, wenn die verwendeten E-Glasfasern vorher mit gesättigtem Polyester behanJelt werden, gegenüber unbehandelten E-Glasfasern.The long-term behavior in the course of strength of the glass fiber cement composite is significantly better if the E glass fibers used are previously treated with saturated polyester, compared to untreated E glass fibers.
Beschichtete und unbeschichtete Fasern wurden der Einwirkung von synthetischen Zementporenwasser bei 60 0C ausgesetzt. Der SiO2-Verlust der unbeschichteten Faser steigt im Verlaufe von 21 Tagen nahezu geradlinig von O bis etwa 15 % SiO„ an (bezogen auf die im Glas vorhandene Menge = 100 %), während aus de- behandelten Fasern nur eine sehr geringe (unter"1 %) und über die Versuchszsit konstante Menge herausgelöst wird.Coated and uncoated fibers to the action of synthetic cement pore water at 60 0 C were suspended. The SiO 2 loss of the uncoated fiber rises almost linearly over the course of 21 days from 0 to about 15 % SiO 2 (based on the amount present in the glass = 100 %), while from treated fibers only a very small amount (under "1 %) and the test amount is removed in a constant amount.
Es wurden jeweils 5 % der gemäß Beispiel 1 und 2 überzogenen Faser in einem Zementbrei mit einem pH-Wert von 13,5 nach dem modifizierten Hatschsk-Verfahren eingebracht und der erhaltene Formkörper an dsr Luft getrocknet, über einen längeren Zeitraum trat kein Festigkeitsabfall auf.In each case, 5 % of the fiber coated according to Examples 1 and 2 was introduced in a slurry of 13.5 g by the modified Hatshsk's method and the resulting molded body was dried in air, but no decrease in strength occurred over a prolonged period.
Um die Alkalibeständigkeit der gemäß Beispiel 1, 2 und 5 beschichteten Glasoberfläche zu demonstrieren, wurde die Menge des SiIiciums bestimmt, die aus beschichteten sowie aus unbeschichteten Ε-Glasfasern durch synthetische Zementporenwasser bei 60 0C, in Abhängigkeit von OQr Einwirkdauer herausgelöst wird. Der SiO^-Varlust dar unb3schichtetan Faser steigt im Verlaufe von 21 Tagen nahezu geradlinig von O bis etwa 15 % 3iO„ an (bezogen auf die im Glas vorhandene Menge = 100 ;0) » wahrend aus den erfindungsgemäß behandelten Fasern nur eine sehr geringe (unter 1 %) und über die Versuchszeit konstante Menge herausgelöst wird.To demonstrate the alkali resistance of Examples 1, 2 and 5 coated in accordance with the glass surface, the amount of SiIiciums was determined, which is dissolved out of the coated as well as uncoated Ε-glass fibers by synthetic cement pore water at 60 0 C, in function of OQR exposure time. The SiO 2 dispersion of the uncoated fiber increases almost linearly from O to about 15 % of SiO 2 over the course of 21 days (based on the amount present in the glass = 100; 0 ), whereas only very small amounts of the fibers treated according to the invention less than 1 %) and constant amount is released over the experimental period.
Seispiel 6Example 6
Glasstäbe aus dem alkaliempfindlichsn Glas AV 55 wurden mit einer Mischung beschichtet, die den ungesättigten Polyester und ja 2 Masse-й Gyclohexanonperoxid und Cobaltnaphthanat enthielt. Die Härtung erfolgte innerhalb von 30 min. bei Raumtemperatur. Die so beschichteten Glasstäbe wurden dann ösr Wirkung von synthetischem Zementporenwasser bei 60 0C ausgesetzt.Glass rods made of the alkali-sensitive glass AV 55 were coated with a mixture containing the unsaturated polyester and, indeed, 2% by weight of cyclohexanone peroxide and cobalt naphthanate. Curing took place within 30 minutes. at room temperature. The thus-coated glass rods were then exposed to ETR effect of synthetic cement pore water at 60 0 C.
Während unbeschichtete Stäbe desselben Glases einen kontinuierlichen Masseverlust, bezogen auf die Oberfläche des Stabes und die Einwirkungszeit des Porenwassers, aufweisen, kommt bei den beschichteten Stäben der Masseverlust nach kurzer Zeit zum Stillstand.While uncoated rods of the same glass have a continuous loss of mass, relative to the surface of the rod and the time of action of the pore water, mass loss in the coated rods comes to a standstill after a short time.
Masseverlust in mg nach WochenMass loss in mg after weeks
Wärmebehandlungheat treatment
Zeit in Wochen 1 4 8 1 Time in weeks 1 4 8 1
unbehandelte Stäbe 61 64 184 573 behandelte Stäbe 1218 1238 1249 1352untreated bars 61 64 184 573 treated bars 1218 1238 1249 1352
200 g Portlandzement PZ 4/45 und 70 g destilliertes Wasser werden von Hand gemischt. Dem Zementbrei werden 5 g E-Glasfas3rn (Faserlänge 20 mm; Einzelfaserdurchmesser ca. 12 um) zugegeben und wiederum von Hand homogenisiert. Der Faser-Zement-Brei wird in Formen von 10 mm Höhe gegeben und zum Erhärten bei Raumtemperatur feucht gelagert. Aus den so erhaltenen Glasfaserzement-Platten werden nach dem Erhärten und Entschalen prismatische Prüfkörper von 10 χ 10 χ 60 mm herausgeschnitten.200 g Portland cement PZ 4/45 and 70 g distilled water are mixed by hand. 5 g of E glass fibers (fiber length 20 mm, single fiber diameter about 12 μm) are added to the cement paste and again homogenized by hand. The fiber-cement slurry is placed in molds of 10 mm height and stored wet at room temperature to cure. From the glass fiber cement boards thus obtained prismatic specimens of 10 × 10 × 60 mm are cut out after hardening and demoulding.
Die Biegebruchfestigkeit der wärmebehandsltsn Proben beträgt nach 56 d Warmbehandlung bei 60 0C und Feuchtluft S3 % (unbehandeltes Glas) und 103 % (behandelt mit ungesättigtem Polyester) bezogen auf den Wert der Biegebruchfestigkeit der 28 d bei Raumtemperatur gelagerten Proben (Anfangsfestigkeit).The flexural strength of the wärmebehandsltsn samples is after 56 d heat treatment at 60 0 C and humid air S3% (untreated glass) and 103% (treated with unsaturated polyester) based on the value of the bending strength of 28 d stored at room temperature, samples (initial strength).
Seispiel 8Example 8
Eine 3 %±qe Lösung von Trimethylsilylcellulose in Tetrahydrofuran, vjird auf einen Glasseidsnstrang aufgebracht und in зіпег sauren Lösung (10 g H-30. +2Og Na2GO4/!) kommt 33 zur Rückbildung der Cellulose. Bei Durchleiten der o. g. Lösung durch ein Behälterglasrohr bildete sich nach der gleichen Behandlung eine Celluloseschutzschicht auf der Innenseite des Rohres aus.A 3 % solution of trimethylsilylcellulose in tetrahydrofuran, applied to a glasseidsnstrain, and in acid solution (10 g of H-30. + 2Og of Na 2 GO 4 /!) Comes 33 to recrystallize the cellulose. When passing the above-mentioned solution through a container glass tube, a cellulose protective layer formed on the inside of the tube after the same treatment.
Eine 3%ige Lösung von Cellulosetriacetat in Methylenchlorid wird mit einer 5 ^igen Lösung von Cyclohexanglethoxytriethoxysilan vermischt und erfindungsgenäß auf einen Glasseidenstrang aufgebracht. Anschließend wird das Lösungsmittel verdampft, so daß im Ergebnis der Behandlung ein dünner Acetatfilm um dia Einzelfäden des Glasseidenstranges zur Ausbildung kommt.A 3% solution of cellulose triacetate in methylene chloride is mixed with a 5% solution of cyclohexane-ethoxytriethoxysilane and applied according to the invention to a glass fiber strand. Subsequently, the solvent is evaporated, so that, as a result of the treatment, a thin acetate film is formed around the individual filaments of the glass fiber strand.
Eine 3 %ige Lösung von Cellulosenitrat mit einem Stickstoffgehalt von 10,75 % und einem k-Wert von ca. 48 wird in Aceton gelöst, mit einer 5 %igen Lösung von Glycidoxyprepylethoxysilan in Aceton vermischt und so auf die Glasseide aufgebracht, daß ein Film mit einer Schichtdicke unter 10 ,um entsteht. Dieser überzug übernimmt die in der Erfindung dargelegte Funktion.A 3% solution of cellulose nitrate with a nitrogen content of 10.75 % and a k value of about 48 is dissolved in acetone, mixed with a 5% solution of glycidoxy-repylethoxysilane in acetone and applied to the glass silk such that a film with a layer thickness below 10, to arise. This coating assumes the function set forth in the invention.
Es wurden jeweils 5 % der gemäß Beispiel 8 bis 10 überzogenen Faser in einem Zementbrei mit einem pH-Wert von 13,5 nach dem modifizierten Natschek-Verfahren eingebracht und der erhaltene Formkörper an dsr Luft getrocknet. Über einen längeren Zeitraum trat kein Fostigkoitsabfall auf.There were introduced into a cement slurry having a pH value of 13.5 according to the modified Natschek method and dried, the molded body obtained at dsr air 5% each of the example 8 to 10 coated according fiber. Over a longer period no Fostigkoitsabfall occurred.
Um die Alkalibeständigkeit der gemäß Beispiel 8 bis 10 beschichteten Glasoberfläche zu demonstrieren, wurde die Menge des SiIiciums bestimmt, die aus beschichteten sowie aus unbeschichteten Ε-Glasfasern durch synthetische Zamentporenwasssr bei 50 C, in Abhängigkeit von der Einwirkdauer herausgelöst wird. Der 3iO„-Verlust der unbeschichteten Faser steigt im Verlaufs von 21 Tagen nahezu geradlinig von O bis etwa 15 % SiO2 an (bezogen auf die im Glas vorhandene Menge = 100 Jo) » während aus den erfindungsgemäß behandelten Fasern nur eine sehr geringe (unter 1 %) und über die Versuchszsit konstante Menge herausgelöst wird.To demonstrate the alkali resistance of the glass surface coated according to Examples 8-10, the amount of silicon eluted from coated as well as uncoated glass fibers by synthetic peat sponges at 50 ° C, depending on the exposure time, was determined. The loss of the uncoated fiber increases almost linearly from O to about 15 % SiO 2 over the course of 21 days (based on the amount present in the glass = 100 Jo), whereas only a very small amount (under 1 %) and the test amount is removed in a constant amount.
Auf Ε-Glasfasern wird bei derem Herstellungsprozeß mit Hilfe einer Graphitwalze eine wäßrige Dispersion von Hydroduxalkyd L130v (Hgrsteller: VE3 Lackkunstharz- und Lackfabrik Zwickau, OOR)1 einem vinylmodifiziarten Alkydharz auf Basis von Leinölfettsäure, auf getragen, die durch Mischung des kommerziell ir Butylglykol gelösten Harzes (100 ml) mit wäßriger Ammoniaklösung (4 ml) und Wasser (520 ml) hergestellt wurde. Die derart beschichteter. Glasfasern werden aufgespult und die Spulen 2 h bei HO 0C in einem Trockenschrank belassen, wobei die Beschichtung trocknet und aushärtet.On Ε-glass fibers in their manufacturing process using a graphite roll, an aqueous dispersion of Hydroduxalkyd L130v (Hgrsteller: VE3 Lackkunstharz- and Lackfabrik Zwickau, OOR) 1 a Vinylmodifiziarten alkyd resin based on linseed oil, carried on by dissolving the mixture of the commercial ir butylglycol Resin (100 ml) with aqueous ammonia solution (4 ml) and water (520 ml). The so coated. Glass fibers are wound, and the coils 2 h at HO 0 C in a drying cabinet maintained, wherein the coating dries and cures.
Zur Überprüfung der Wirksamkeit der Schutzschicht werden 2 g dar erfindungsgemäß beschichteten und getrockneten Ξ-Glasfasern der Wirkung von 200 ml 60 0C warmen synthetischen Zementporenwassers, das in 1 1 Wasser 8 g NaOH, 42 g KOH und CaO gesättigt enthält, ausgesetzt und die Menge des in der Lösung enthaltenen SiO2 bestimmt. Während unbeschichtete Ε-Glasfasern innerhalb von 16 Wochen Behandlungszeit 20 % des im Glas ursprünglich enthaltenen SiO2 verlieren, beträgt der SiO -Verlust der erfindungsgemäß beschichteten Fasern nur 5 %. To check the effectiveness of the protective layer 2g are exposed is inventively coated and dried Ξ fiber, the effect of 200 ml of 60 0 C hot synthetic cement pore water containing in 1 1 of water, 8 g NaOH, 42 g KOH and CaO saturated and the amount of of the SiO 2 contained in the solution. While uncoated Ε glass fibers lose 20 % of the SiO 2 originally contained in the glass within a treatment time of 16 weeks, the SiO loss of the fibers coated according to the invention is only 5 %.
Claims (25)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD32179388A DD283597A5 (en) | 1988-11-14 | 1988-11-14 | COMPOSITE MATERIAL WITH ALKALICALLY RESPONSIVE MATRIX AND A GLASS COMPONENT, AND USE THEREOF |
Applications Claiming Priority (1)
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DD32179388A DD283597A5 (en) | 1988-11-14 | 1988-11-14 | COMPOSITE MATERIAL WITH ALKALICALLY RESPONSIVE MATRIX AND A GLASS COMPONENT, AND USE THEREOF |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DD283597A5 true DD283597A5 (en) | 1990-10-17 |
Family
ID=5603943
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DD32179388A DD283597A5 (en) | 1988-11-14 | 1988-11-14 | COMPOSITE MATERIAL WITH ALKALICALLY RESPONSIVE MATRIX AND A GLASS COMPONENT, AND USE THEREOF |
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Country | Link |
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DD (1) | DD283597A5 (en) |
-
1988
- 1988-11-14 DD DD32179388A patent/DD283597A5/en not_active IP Right Cessation
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