DE2609558A1

DE2609558A1 - Verfahren zur herstellung von asbesterzeugnissen

Info

Publication number: DE2609558A1
Application number: DE19762609558
Authority: DE
Inventors: Anthony Norman Magnall; Fred Roberts; Philip Harvey Taylor
Original assignee: TBA Industrial Products Ltd
Current assignee: TBA Industrial Products Ltd
Priority date: 1975-03-08
Filing date: 1976-03-08
Publication date: 1976-09-16
Also published as: GB1484401A; IN145237B; ZA761069B; ES445853A1; AU499799B2; BR7601342A; JPS51116248A; AU1174176A; BE839271A; US4115991A; FR2303874A1; FR2303874B1; RO71520A; NL7602097A; CS181697B2

Description

MÜLXER-BORE · GROKNINC4 · »EUF3L · SCHÖN · HERTEL

PATENTANWALT E

DR. WOl-FGANG MÜLLER-BORE (PATENTANWALTVON 1927-1975) HANS W. GROENING. DIPL.-ING. DR. PAUL DEUFEL. DIPL.-CHEM. DR. ALFRED SCHÖN. DIPL.-CHEM. WERNER HERTEL. DIPL.-PHYS.

D/th - T 1358

TBA INDUSTRIAL PRODUCTS LIMITED Manchester, Großbritannien

Verfahren zur Herstellung von Asbesterzeugnissen

Priorität: Großbritannien vom 8. $. 1975, Nr. 9746/75.

Die Erfindung betrifft die Herstellung von geformten, zusammenhängenden Körpern aus wäßrigen Dispersionen von Chrysotilasbestfaser und insbesondere die Herstellung von Textilfaden und Garnen daraus.

Es wurden eine Anzahl von Methoden zur Herstellung von zusammenhängenden Fäden aus wäßrigen Dispersionen von Asbest beschrieben, beispielsweise in den GB-Patentschriften 824 und 1 129 815. In ijedem Fall ist das Dispersionsmittel eine Seife und das Verfahren umfaßt eine Koagulierungsstufe, welche in einer Ausfällung durch Reaktion mit einer wäßrigen Lösung des Salzes eines mehrwertigen Metalls oder einer Säure nach dem Extrudieren oder der anderweitigen Formung der Dispersion zu einem Strang besteht. Obwohl derartige Fäden gute mechanische Eigenschaften haben, und leicht in nassem Zustand unter

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Anwendung herkömmlicher Textilanlagen versponnen werden können, kann das Vorliegen der Koagulierungschemikalien Anlaß zu schwerwiegenden praktischen Problemen geben. Im vorliegenden EaIl wird der Ausdruck "laden" benutzt, wobei festgestellt sei, daß dies auch eine Mehrzahl von Fäden, z.B. Spinnkabel, umfaßt, wenn nichts anderes angegeben ist.

Im Falle der Salze mehrwertiger Metalle ist das Hauptproblem ihre korrodierende Wirkung auf die Verarbeitungsanlagen, jedoch können auch Schwierigkeiten bei der Extraktion des restlichen organischen Materials eintreten. Wenn ein Lösungsmittelextraktionssystem angewandt wird, muß eine Hydrolysestufe einbezogen werden, da die Metallseifen selbst fast vollständig unlöslich in allen üblichen Lösungsmitteln sind. Selbst dann können die Metalloxidrückstände als Binder wirken und unerwünscht steife und spröde Produkte ergeben* Wenn eine Reinigung durch Einwirkung von Hitüe bevorzugt ist, muß die Temperatur ausreichend hoch sein, um die Seife zu zersetzen, da wenig - wenn überhaupt irgendwelche Metallseifen ausreichend flüchtig sind, um sie als solche zu entfernen. Das führt gewöhnlich zu einem verfärbten Produkt und zur Rückgewinnung des organischen Materials in einer Form, das ungeeignet für die Wiederverwendung ist.

Die Koagulation mit Säure hat nicht diesen letzteren Nachteil, jedoch die korrosiven Wirkungen sind fast noch größer und die Fäden sind häufig zu schwach für ein zufriedenstellendes Verspinner

In einer Patentanmeldung der gleichen Anmelderin vom gleichen Tag mit dem Titel "Asbestfaserdispersion¹¹ entsprechend der GB-Patentanmeldung 9751/75» ist ein Verfahren zur Verteilung oder Dispersion von Asbest in einer wäßrigen Lösung einer Seife in Gegenwart von bis zu 100 Molprozent Überschuß von Fettsäure beschrieben, wobei der Ausdruck "Überschuß" in

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diesem Zusammenhang "bedeutet, daß die Menge größer ist und über der Menge an Fettsäure liegt, die in der Seife vorliegt oder zur Bildung der Seife benötigt wird. Dispersionen, die nach diesem Verfahren hergestellt sind, zeigen ausgezeichnete Glätte und Homogenität und können in bekannten Fadenbildungsprozessen verwendet werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Verfahren zur Herstellung eines zusammenhängenden Fadens aus einer Dispersion von Asbest in einer wäßrigen Seifenlösung, die einen bis zu 100 % molaren Überschuß an Fettsäure enthält, die Bildung eines Stranges oder Stromes dieser Dispersion und das "Abkühlen dieses neu gebildeten Stranges in ausreichender Weise,um die Dispersion zu gelieren.

Fäden, die nach einem solchen Verfahren hergestellt sind, haben ausreichende Festigkeit, um ohne Verwendung irgendeiner chemischen Koagulierungsbehandlung gehandhabt zu werden, wie dies bisher als notwendig betrachtet wurde, vorausgesetzt, daß die Abkühlungsstufe sehr sorgfältig durchgeführt wird. In der Praxis eignen sich nicht alle Fettsäuredispersionen in gleicher Weise zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren. Im allgemeinen sind Dispersionen, die unter Verwendung von Fettsäuren mit hohen Mengenanteilen an gesättigten Säuren erhalten sind, bevorzugt gegenüber denjenigen, die beträchtliche Mengen an ungesättigten Säuren enthalten. Seifen auf Ammoniakbasis scheinen besonders zufriedenstellend zu sein, obwohl der Grund hierfür nicht geklärt ist.

Das Abkühlen kann beispielsweise durch Extrudieren der Dispersion durch ein gekühltes Metallrohr oder in den kalten Dampf über einem Gefäß, das flüssigen Stickstoff oder festes Kohlendioxid

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enthält, erfolgen. Vorzugsweise wird jedoch die Dispersion geformt, beispielsweise durch Extrudieren durch eine Düse, und dann durch Eontakt mit kaltem Wasser abgekühlt. Dies kann unter Verwendung von Vorrichtungen der Art erfolgen, wie sie in den GB-Patentschriften 824 446 oder 1 129 815 oder in der DT-OS 24 47 497 (GB-B. 47783/73)beschrieben sind, vorzugsweise wird dies jedoch erzielt durch Extrudieren eines Stranges oder Stromes der Dispersion auf kaltes Wasser, das eine im Winkel angeordnete Rutsche hinunterströmt. Das Wasser ist vorzugsweise weich und kann deionisiert oder destilliert sein.

Der so gebildete zusammenhängende Faden kann beispielsweise in einem Drahtsiebkorb gesammelt und dann in noch feuchtem Zustand zu einem Garn gezwirnt werden, obwohl seine Festigkeit für diesen Zweck manchmal gerade an der Grenze liegen kann. Vorzugsweise erfolgt da3 Sammeln des Fadens mittels eines endlosen durchlässigen Bandes, das den Faden aufnimmt und ihn durch eine Vorrichtung zur Entfernung von überschüssigem Wasser führt, beispielsweise ein oder mehrere Paare von Abquetschwalzen, und dann durch eine Vorrichtung zur Extraktion von Seife/Fettsäure und zur Trocknung. Eine geeignete Apparatur ist beispielsweise in der DT-OS 24 47 497 (GB-PA 47783/73) beschrieben. Dies erfolgt vor dem Aufwickeln und irgendwelcher folgender Zwirnungsprozesse zur Bildung eines Garnes.

Leider wurde jedoch beobachtet, daß das Erhitzen des Fadens in einem Trockner kurz nach der Bildung, beispielsweise in ■ einem Ofen, dazu neigt, ihn wieder zu verteilen. Das heißt, sich überlappende Falten werden weich und verbinden sich bzw. verschmelzen miteinander, was es unmöglich macht, zusammenhängende Fäden vom Band für die weitere Verarbeitung abzunehmen. Dieses Problem kann verhindert werden, indem man den Faden eine längere Zeitspanne vor dem Erhitzen stehenläßt, obwohl dies

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eine Verzögerung von 8 bis 12 Stunden bei der Verarbeitung zur Folge haben kann und recht unbequem in einem an sich für die kontinuierliche Arbeit geeigneten Prozeß ist.

Es wurde jedoch auch gefunden, daß das Erfordernis für die lange Standzeit vermieden werden kann, indem man eine weitere Stufe in das Verfahren einbezieht, und gemäß diesem bevorzugten Aspekt der Erfindung wird der glatte Lauf des Fadens die gewinkelte Rutsche hinab behindert durch die Einbeziehung wenigstens einer Diskontinuität, welche den Fluß des kalten Wassers stört. Die Einführung wenigstens einer solchen Diskontinuität, welche den. Strom bzw. Strang der Dispersion einer raschaiÄnderung in beiden Eichtungen und Zugspannung unterwirft, scheint das Verfahren der Koagulierung zu verbessern und seinen Effekt beträchtlich dauerhafter zu machen*

Kehrere Arten von E„lskontinu.iläteB haben k^üx eis wirksam erwiesen, obwohl es nicht praktikabel ist, anzugeben, was unter allen Bedingungen an Typ der Dispersion, Winkel der Rutsche und Fließgeschwindigkeit zufriedenstellend ist. Beispiele von Rutschen und Diskontinuitäten, die sich als zufriedenstellend erwiesen haben, werden später angegeben.

Obwohl die Gründe für die Wirkung einer Diskontinuität auf den Strang oder Strom der Dispersion noch nicht vollständig geklärt sind, wird doch angenommen, daß einer oder mehrere der folgenden Effekte beteiligt sind:

(A) rascheres Auslaugen der Seife von der Dispersion in das Wasser,

(B) stärker ausgeprägte Hydrolyse der Seife,

(C) größerer Verlust an Strukturwasser durch Synerese und

(D) Änderung der Gelstruktur wegen des raschen Abkühlens.

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Alle diese Effekte könnten "bei der Störung des Wasserstromes eintreten.

Die Erzielung guter Garneigenschaften hängt von der Erzielung eines hohen Grades an Ausrichtung von Fasern im Faden ab. Dies erfordert die Anwendung von Scherkraft auf die Dispersion, während sie sich im flüssigen bzw. fließfähigen Zustand befindet, und kann am besten bewirkt werden, indem der Strom von Dispersion von dem Punkt an, wo er die Düse verläßt bis zu demjenigen, wo er sich verfestigt, einem kontinuierlichen Zug oder einer Verstreckung unterworfen wird. Vorzugsweise wird dies erreicht, indem man das kalte Wasser mit größerer Geschwindigkeit fließen läßt, als sie die Dispersion hat, die durch die Düse fließt, so daß die Viskositätsschleppkraft des strömenden Wassers eine Zugkraft auf den Strom oder Strang ausübt, was dazu dient, die Dispersion in der gewünschten Weise zu verstrekken. So ist die Fadenbildungsgeschwindigkeit (die Lange des Fadem;, die pro Zeiteinheit am unteren Ende der Rutsche gebildet wird) größer als die Geschwindigkeit des Stromes von Dispersion an der Düse.

Das Verhältnis dieser Geschwindigkeiten, das gewöhnlich Verstreckungsverhältnis genannt wird, sollte so hoch wie möglich sein, natürlich unter der Beschränkung, daß der Strom bzw. Strang nicht so dünn werden sollte, daß er sich aufspaltet. Im typischen Fall liegt das Verhältnis im Bereich von 5 : 1 bis 10 : 1, jedoch wurden auch höhere Verhältnisse mit Erfolg angewandt. Da die Fadenbildungsgeschwindigkeit vor allem von der Geschwindigkeit des Wasserstromes abhängt, die ihrerseits vom volumetrischen Wasser strom und dem Neigungswinkel der Rutsche abhängt, folgt daraus, daß, um das Problem des überschüssigen Wasserabzuges nach der Fadenbildung auf ein Minimum zu bringen, die Rutsche so steil wie möglich und der Wasserfluß so gering wie

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möglich sein sollten. Rutschenwinkeln von 15 bis 80 ° zur Horizontalen können angewandt werden. Form, Große und Anzahl der Diskontinuitäten "beeinflussen den optimalen Winkel "bei ^eder gegebenen Kombination von Umständen. Es kann auch möglich sein, eine Rutsche zu verwenden, die praktisch horizontal ist, wenn die Vorrichtung zur Fadenbildung Mittel umfaßt, um eine positive Zugkraft auf den Faden anzulegen.

Besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nun beispielsweise unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Es bedeuten:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Fadenbildungsvo rri chtung,

Fig. 2, 5 Tina. 4- schematische Seitenansichten eines Teiles der Fadenbildungsvorrichtung von Fig. 1. Sie zeigen verschiedene Rutschenkonfigurationen, und

Fig. 5 ist eine schematische Seitenansicht einer typischen Fadenbildungsvorrxchtung einschließlich von Hilfsverarbeitungseinrichtungen.

In den Fig. 1 bis 5 wird eine Fettsäuredispersion von Asbest als Strang oder Strom 7 durch eine Düse 8 auf die Oberfläche des gekühlten Wassers 9 gefördert. Das Wasser fließt von einem Kopftank 10 über einen Steg 11 und eine gewinkelte Rutsche 12, an deren Boden der Faden auf der Oberfläche eines Drahtnetzbandes 13 gesammelt wird· Letzteres dient zur Abtrennung des Fadens vom Wasser, das gesammelt und wieder zum Kopftank 10, in diesem Fall über ein Filter 14 und. eine Kühleinheit 15 durch eine Pumpe 16 zurückgeführt wird, wobei diese drei letzten Teile nur in

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5 gezeigt sind. In Pig. 1 umfaßt die Rutsche eine Diskontinuität, die ein Becken 17 umfaßt, durch welches das Wasser und der Strom der Dispersion gehen.

Da diese Vorrichtung einen verhältnismäßig hohen Volumenfluß an Wasser erfordert, um zu gewährleisten, daß beim Erhitzen keine Redispersion erfolgt, und da ein solcher Volumenfluß eine unregelmäßige Ablagerung des Fadens auf dem Band hervorrufen kann, werden die Rutschenanordnungen der Fig. 2 bis 5 bevorzugt. In diesen Figuren sind die Diskontinuitäten in übertriebenem Maßstab gezeigt, um das ihnen zugrundeliegende Prinzip deutlich zu machen.

In Fig. 2 umfaßt die Rutsche einen Satz von winkeligen Zacken 18 und in Fig. 3 einen Satz von sinusförmigen Wellungen 19. In Fig. 4 hat die Rutsche eine Beine von rechteckigen Stäben quer zu ihr. In jedem Fall ist die Wirkung die gleiche, daß nämlich der Strang abrupten Änderungen in beiden Richtungen und im Zug unterworfen wird.

In Fig. 5 hat die Rutsche 3 im Abstand angeordnete Sätze von sinusförmigen Wellungen 20. Diese Art von Anordnung, in welcher ebene und gewellte Abschnitte der Rutsche alternieren, hilft, eine unregelmäßige Bündelbildung des Stromes bzw. Stranges im langsameren Wasserfluß über den iellungen auf ein Minimum zu bringen, was sonst zu dicken Stellen in der Fadenanordnung auf dem Band und zu Schwierigkeit^.-.. beim Trocknen und/oder Extrahieren des rückständigen organischen Materials führen könnte. Die Amplitude der Wellungen, die in dieser Figur gezeigt sind, liegt in der Größenordnung von 10 mm mit einer Wellenlänge von etwa 32 mm, und der Rutschenwinkel ist etwa 65 ° zur Horizontalen. Die Rutschenlänge ist 4,2 m und ihre Breite vermindert

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sich von 250 mm oben auf 100 mm am unteren Ende mittels eines aufeinander zulaufenden Abschnittes zwischen etwa 0,5 und 1,0 m vom oberen Ende. Die gewellten Abschnitte sind jeweils etwa 600 mm lang. Am Boden der Rutsche ist das Drahtnetzband 13 von endloser Konstruktion mit einer Antriebsrolle 21 an einem Ende und Stützrollen 22, die im Abstand entlang der Länge ^edee Laufwegss angeordnet sind. Vom Sammelpunkt am Boden der Rutsche wird der Faden durch ein Paar Abquetschwalzen 23 und einen Ofen 24 geführt, in welchem eine praktisch sauerstoff-freie Atmosphäre aufrechterhalten wird, indem überhitzter Dampf eingespritzt wird, und in welchem der Faden einer Temperatur unterworfen wird, die ausreicht, um das restliche Wasser und wenigstens den größten Teil der organischen Rückstände aus der Seife zu verdampfen, bevor er vom Band 25 abgenommen und auf eine Spule 26 aufgewickelt wird, die sich zur ^Überführung auf eine herkömmliche Textil-Zwirnungsmaschine (nicht geseigt) eignet.

Ein typisches Beispiel der Verwendung dieser Apparatur ist wie folgt:

Eine wäßrige Dispersion von Chrysotilasbest, mit Ammoniumsajristat/Myristinsäure stabilisiert, die etwa 4,7 Gew.-% Asbestfaserenthält, wird durch eine Schlitzdüse von etwa 100 mm Breit© \mä 1,0 mm WShe mit einer Geschwindigkeit von 800 ml/min auf Icaltss Wasssr estrvidierts Iaβ eine ¥lie3g*.r--chwind5gl<eit ίϊο'δ ?\'5 l/ffiin lind ei.ns Anfängst emp era tür von ^ ⁰C hat. Die Saaps2?atiir der Dispersion ist etwa 65 ⁰G. Es -wird ein Jaden. •von 600 tesr auf dem Band gesammelt (das selbst ait S m/min läuft) ima as. der Aufwickelstation wird er mit etwa 60 m/min aufgespult. Die Festigkeit des nassen Fadens nach dem Abquetschen ist etwa 10 Newton. Diejenige an der Aufwickelstation etwa ebenso groß, und Garn, das daraus durch Verzwirnen auf einem Eingrahmec mit 130 Upm erhalten ist, hat eine Zugfestigkeit von etwa 40 Newton und eine Dehnbarkeit von etwa 4 %.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfallren zur Herstellung eines zusammenhängenden Fadens aus einer Dispersion, von Asbest in einer wäßrigen Seifenlösung, die "bis zu einem 100 molprozentigen Überschuß an Fettsäure enthält, dadurch gekennz e i c h η e t, daß man einen Strom oder Strang dieser Dispersion bildet und diesen neu gebildeten Strang genügend abkühlt, um die Dispersion zu gelieren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlstufe durchgeführt wird, indem man den neu gebildeten Strang mit kaltem Wasser in Berührung bringt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom oder Strang durch Extx-udieren der Dispersion durch eine Düse auf kaltes Wasser gebildet wird, das sine genei

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7· Verfahren nach einem der Ansprüche 3> 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet j daß das kalte Wasser die Kutsche mit größerer linearer Geschwindigkeit hinunterfließt als sie die durch die Düse strömende Dispersion hat.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Geschwindigkeit „des kalten Wassers zu derjenigen der Dispersion im Bereich von 5 ^: 1 "bis 20 : 1 liegt.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin ein zusammenhängender Faden vom Kühlmedium abgetrennt und einer Behandlung unterworfen wird, um wirksam die Entfernung praktisch aller restlichen Seife und Fettsäure vom Faden zu "bewirken.

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