NL8001844A - Werkwijze voor het vervaardigen van gelijkmatige glas- vezelvliezen of matten. - Google Patents

Description

Η “* *

Werkwijze voor het vervaardigen van gelijkmatige glasvezelvliezen of matten.

De uitvinding heeft betrekking op de vervaardiging van gelijkmatige glasvezelvliezen of matten door afzetten uit een waterige suspensie en heeft in het bijzonder betrekking op verbeterde glasvezeldispersies ten gebruike bij een dergelijke werk-5 wijze.

Gelijkmatige, dunne vliezen of matten uit glasvezels met een grote sterkte vinden steeds meer toepassing in de bouwmaterialen-industrie, bijvoorbeeld in asfalt dakbedekkings-plaatjes (shingles) en als ruglaag voor vloerbedekkingsmaterialen 10 uit een vinylpolymeer. Deze glasvezelvliezen of matten vervangen soortgelijke vliezen of matten die algemeen werden vervaardigd uit asbestvezels. Glasvezelmatten worden gewoonlijk op technische schaal vervaardigd door afzetten uit een waterige suspensie, zoals bijvoorbeeld wordt beschreven in het boek van O.A. Battista, Synthetic 15 Fibers in Papermaking (Wiley), N.Y. 1964. Ook verschillende Amerikaanse octrooischriften, met name de Amerikaanse octrooischriften 2.906.660, 3.012.929. 3.021.255, 3.050.427, 3.103.461, 3.108.891, 3.228.825, 3.634.054, 3.749.638, 3.760.458, 3.766.003, 3.838.995 en 3.905.067 geven eveneens een vrijwel volledige beschrijving van 20 het vervaardigen van dergelijke vliezen door afzetten uit een suspensie. Ook het Duitse Offenlegungsschrift 2.454.354 (Franse octrooiaanvrage 2.250.719) beweegt zich op dit gebied.

In het algemeen omvat de bekende werkwijze voor het vervaardigen van glasvezelvliezen of matten door afzetten uit 25 een waterige suspensie het eerst vormen van een waterige suspensie van korte glasvezels onder roeren of op een andere wijze in beweging houden in een mengtank en vervolgens toevoeren van de suspensie aan een bewegende zeef waarop de vezels worden afgezet als een massa 800 1 8 44 r, r 2 van in elkaar verward zijnde vezels terwijl het water wordt afgescheiden. In tegenstelling tot natuurlijke vezels zoals cellulosevezels of asbestvezels, dispergeren glasvezels echter niet erg goed in water. In feite is het zo, dat als glasvezels die als strengen of 5 bundels van evenwijdige vezels in water worden gebracht en met het water worden geroerd, deze vezels niet een goed gedispergeerd systeem vormen. In de praktijk is het zo dat bij voortgezet roeren de vezels agglomereren tot grotere klonten die moeilijk opnieuw gedispergeerd kunnen worden.

10 In een poging om dit inherente probleem van het gebruik van glasvezels te ondervangen gebruikt men in de industrie suspendeerhulpmiddelen voor de glasvezels, waaronder oppervlakte-actieve stoffen, om de vezels in een betrekkelijk goed gedispergeerde toestand van elkaar gescheiden te houden. Dergelijke suspendeer-15 hulpmiddelen zijn gewoonlijk stoffen die de viscositeit van het medium vergroten zodat de vezels in het medium gesuspendeerd worden en blijven. Sommige suspendeerhulpmiddelen zijn in feite oppervlak-te-actieve stoffen die hun werking uitoefenen doordat ze de oppervlak te-aan trekking tussen de vezels onderling verminderen. Ongeluk-20 kigerwijze is echter geen van de gangbare en beschikbare suspendeerhulpmiddelen geheel bevredigend voor het op grote schaal vervaardigen van nuttige, gelijkmatige glasvezelvliezen of matten.

Polymere suspendeerhulpmiddelen zoals polyacrylamide, hydroxyethylcellulose en dergelijke geven bijvoorbeeld bij 25 hoge concentraties aan die materialen een zeer visceuze waterige oplossing die moeilijk gehanteerd kan worden en die in het bijzonder zeer moeilijk door de zeef of wand met gaatjes waarop de mat of het vlies wordt afgezet, wegvloeit. Voorts wordt met dergelijke materialen slechts een matige suspensie gevormd terwijl suspensies met een 30 vezelconsistentie van meer dan 0,005 % matten van slechte kwaliteit geven. De visceuze suspensies sluiten ook lucht in bij het roeren nabij de vormingszöne van de suspensies waarbij een stabiel schuim ontstaat dat de gelijkmatigheid en sterkte van de vezelmatten of vliezen nadelig beïnvloedt. Tenslotte zijn de polymeren niet effec-35 tief bij lage concentraties en is hun gebruik bijgevolg er duur, 800 1 8 44 * 3 juist bij een werkwijze die goedkoop zou moeten zijn.

Er zijn ook verschillende oppervlakte-actieve materialen beproefd voor het dispergeren van glasvezels in water, bijvoorbeeld de kationogene stikstof-houdende oppervlakte-actieve 5 stoffen beschreven in Duits Offenlegungsschrift 2.454.354 (Franse octrooiaanvrage 2.250.719). Bij toepassing van deze oppervlakte-actieve stoffen worden de glasvezelfilamenten weggetrokken vanuit een extrusiemondstuk, bekleed met de kationogene oppervlakte-actieve stof en bevochtigd, voordat tot kortere vezelstukjes worden gehakt.

10 De gehakte vezels worden daarna gesuspendeerd in een andere waterige oplossing van een kationogene oppervlakte-actieve stof. Bij deze werkwijze worden de kationogene oppervlakte-actieve stoffen derhalve in twee trappen toegepast om een waterige oplossing te vormen en met een redelijke produktiesnelheid aanvaardbare glasvezelmatten of 15 vliezen te vervaardigen. De kwaliteit van de dispersies waarin deze materialen worden toegepast is eveneens slecht.

Oit het voorgaande is het duidelijk, dat het voor een effectieve glasvezeldispergeertechniek noodzakelijk is, dat de dispersies tegelijkertijd aan verschillende stringente voorwaarden 20 voldoen opdat een dispersie wordt verkregen waarmee snel glasvezel-vliezen of matten met een gewenste hoge kwaliteit kunnen worden vervaardigd met behulp van een economisch aanvaardbare werkwijze.

De kriteria of eisen die worden gesteld zijn: 1. De dispergerende oppervlakte-actieve stof dient 25 een gelijkmatige dispersie van glasvezels in water te geven bij lage concentraties aan oppervlakte-actieve stof.

2. De dispersie dient efficiënt te zijn bij hoge glasvezelconsistenties, zodat de vliezen of matten gevormd kunnen worden zonder een onnodig grote hoeveelheid energie te verbruiken 30 voor het afscheiden en hanteren van grote hoeveelheden water, 3. De samenstelling van de dispersies dient bij voorkeur zo te zijn dat ze niet gepaard gaat met een verhoging vaii de viscositeit van het medium, wat een omvangrijke pompapparatuur nodig zou maken bij de zeven om de vezels van het water te scheiden 35 en dat het drogen van de natte vliezen of matten moeilijk zou maken.

800 1 8 44 4 4. De samenstelling van de dispersie dient zodanig te zijn dat glasvezelmatten kunnen worden vervaardigd met een gelijkmatige verdeling van vezels die worden gekenmerkt doordat de vezels in allerlei richtingen in het vlies liggen. Het uiteindelijke 5 vlies of de uiteindelijke mat dient een gelijkmatige hoge sterkte te bezitten, in het bijzonder een goede treksterkte.

5. De dispersies dienen gebruikt te kunnen worden bij het vervaardigen van matten of vliezen door afzetten uit een dispersie in een conventionele apparatuur, met een grote produktie- 10 snelheid zonder dat ongewenste schuimvorming optreedt en zonder dat de apparatuur corrodeert.

6. De oppervlakte-actieve stoffen dienen bij voorkeur gemakkelijk verkrijgbaar te zijn en goedkoop te zijn en gebruikt te kunnen worden hetzij door ze rechtstreeks toe te voegen 15 aan de vezels in het water of toegepast te kunnen worden door de vezels vooraf te bekleden met de oppervlakte-actieve stof voordat de vezels met water worden gemengd onder vorming van de waterige dispersie.

Volgens de uitvinding wordt nu voorzien in ver- 20 beterde glasvezeldispersies voor de vervaardiging van gelijkmatige glasvezelvliezen of matten door afzetten uit een suspensie* De goed gedispergeerde glasvezelsuspensies volgens de uitvinding worden bereid door bundels vein gehakte glasvezels in water te mengen met een gepolyethoxyleerd derivaat van het reactieprodukt van vetzuren 25 en polyethyleenpolyaminen als oppervlakte-actieve stof. De dispersies worden gevormd met een betrekkelijk hoge glasvezelconsistenties en met lage concentraties aan oppervlakte-actieve stof. De gevormde dispersies worden daarna gebruikt voor het met grote snelheid vervaardigen van glasvezelvliezen of matten van zeer hoge kwaliteit.

30 Het dispergeermiddel volgens de uitvinding is een gepolyethoxyleerd derivaat van het amide-condensatieprodukt van vetzuren en polyethyleenpolyaminen. Het dispergeermiddel waaraan de voorkeur wordt gegeven kan worden verkregen door 1 mol van een mengsel van kokos- en talgvetzuren te condenseren met 1 mol van een 35 mengsel van diethyleentriamine en trlethyleentetramine en daarna het 800 1 8 44 # 5 verkregen mengsel van amicten te ethoxyleren met ethyleenoxyde.

De condensatiereactie wordt bij voorkeur uitgevoerd met 1 mol van een mengsel van 60 mol dln. diethyleentriamine en 40 mol din. triethyleentetramine, bij een temperatuur van onge-5 veer 190-200° C onder een druk van 31-31,5 MPa, gedurende cirka 5 h.

De ethoxyleringsreactie kan geschikt worden uitgevoerd door het verkregen mengsel van amiden te laten reageren met cirka 10-50 molen ethyleenoxyde, bij voorkeur cirka 13,5 molen bij een temperatuur van cirka 120-130° C gedurende cirka 10 h, bij aanwezigheid van een 10 alkalische katalysator, bij voorkeur een alkalihydroxyde.

De vetzuren kunnen 8-30 koolstofatomen bevatten en bevatten bij voorkeur 12-18 koolstofatomen. Het eindprodukt wordt in de handel gebracht door GAF Corporation, New York, New York als "Antarox G-200", 15 Dit produkt bevat vele verschillende soorten moleculen, waarvan de meest prominente en functionele structuren de produkten zijn met de formules 1, 2, 3 en 4 waarin a t/m k positieve gehele getallen zijn; a en e kunnen gelijktijdig of elk voor zich 0 zijn, b, f, g en j kunnen elk voor zich of gelijktijdig of 20 in elke willekeurige combinatie van twee of meer van deze enkele factoren 0 zijn; b kan niet 0 zijn tenzij a 0 is; f en g kunnen niet 0 zijn tenzij ê 0 is; 200 £a + b-fr2c + 4d + e+ f + g+2h+2i + j + 2k ^10; en R een alkylgroep met 8-30 koolstofatomen voorstelt.

Bij een typische werkwijze voor de vervaardiging 25 van glasvezelmatten door afzetten uit een waterige suspensie, wordt een voorraadsuspensie van bundels van het vezelige materiaal met een vooraf bepaalde vezelconsistentie bereid door krachtig roeren met het dispergeermiddel in een mengbak. De suspensie wordt daarna naar een voorraadbak van een papiermachine gepompt waar de suspensie 30 desgewenst met water tot een lagere consistentie kan worden verdund.

De verdunde suspensie wordt vervolgens verdeeld over een voortbewe-‘ gende band met gaatjes waarbij door de gaatjes van de band een zuigwerking optreedt, zodat op de band een niet geweven vezelstructuur of natte mat ontstaat. Deze natte mat of natte vezelstructuur kan 35 indien nodig worden gedroogd, vervolgens worden behandeld met een 800 1 8 44 t 6 bindmiddel en tenslotte grondig worden gedroogd tot een gerede niet-geweven mat of niet-geweven vlies.

Bij de werkwijze volgens de uitvinding voor de vervaardiging van glasvezelmatten of vliezen worden de glasfilamen-5 ten of glasfilamentstrengen in het algemeen gehard tot ve2elbundels met een lengte van ongeveer 6,3-75 mm, gewoonlijk een lengte van cirka 12,7-50 mm en bij voorkeur cirka 25 mm. De glasvezels hebben gewoonlijk een diameter van cirka 3-20 am, bij voorkeur cirka 15 ;im.

Bij één uitvoeringsvorm van de uitvinding worden 10 de vezels toegevoegd aan water dat de oppervlakte-actieve stof volgens de uitvinding bevat, onder vorming van een goed gedispergeerd mengsel. Het dispergeermiddel is geschikt aanwezig in een concentratie van cirka 5-500 dpm berekend op de oplossing en bij voorkeur in een hoeveelheid van 10-25 dpm.

15 Ook kunnen de gehakte glasvezels eerst worden bekleed met de oppervlakte-actieve stof door bespuiten of opbrengen van de oppervlakte-actieve stof op een andere wijze waarna de beklede vezels in het waterige medium worden gedispergeerd. De beklede vezels bevatten geschikt cirka 0,01-1 gew.% van het dispergeermiddel 20 en bij voorkeur tussen 0,025 en 0,25 gew.%.

Een belangrijk kenmerk van de uitvinding is dat de glasvezels in de oppervlakte-actieve stof (oplossing van oppervlakte-actieve stof) gedispergeerd kunnen worden in betrekkelijk hoge vezelconcentratie terwijl de effectieve dispergeereigenschappen 25 van het mengsel behouden blijven. Er kan bijvoorbeeld een vezel-consistentie van cirka 0,001-3,0 % en bij voorkeur van cirka 0,05-1 % worden gebruikt, berekend op het gewicht van de vezels in het water. Dergelijke mengsels geven uitstekende dispersies als ze worden geroerd in conventionele mengapparatuur. Zoals gezegd kunnen 30 de sterk geconcentreerde vezeldispersies desgewenst in de voorraad-bak worden verdund, gewoonlijk tot een consistentie van cirka een tiende van de voorafgaande vezelconsistentie.

De dispersies volgens de uitvinding worden gevormd zonder een wezenlijke verandering in de viscositeit van het 35 medium en/of zonder dat tijdens het proces ongewenste schuimvorming 800 1 8 44 ·* 7 optreedt. Voorts worden de dispersies bij voorkeur toegepast bij een neutrale of nagenoeg neutrale pH, of soms ook onder zwak alkalische omstandigheden, eveneens weer zonder dat dit de goede kwaliteit van de dispersies of van de uiteindelijke glasvezelvliezen of matten die 5 eruit worden vervaardigd, nadelig beïnvloedt.

De dispersies volgens de uitvinding leveren glas-vezelvliezen of matten op met een grote vezeldichtheid waarbij de vezels gelijkmatig door hetvlies of de mat zijn verdeeld en in allerlei willekeurige richtingen lopen. De uiteindelijke vliezen of 10 matten hebben ook een uitstekende treksterkte en andere sterkte- eigenschappen. De snelheid waarmee de vliezen of matten kunnen worden vervaardigd is bij de uitvinding zeer groot.

De uitvinding wordt nader toegelicht door de volgende voorbeelden.

15 Voorbeeld I

Aan 200 ml water die 400 dpm Antarox G-200 als oppervlakte-actief middel bevatten (100 % actief, totale hoeveelheid 0,08 g) werden onder krachtig roeren (2500 min *) gedurende 20 min. toegevoegd 1 g gehakte bundels van glasfilamenten type E (lengte 20 25 mm, diameter 15 μm). Er werd een uitstekende dispersie van de glasvezels uit de bundels verkregen, bij een uiteindelijke vezel-consistentie van 0,5 %. Uit de zo gevormde dispersie werden in een laboratorium apparaat, type Williams, een glasvezelmat gevormd die werd gedroogd en met een bindmiddel werd gehard. De uiteindelijke 25 glasvezelmat gaf een gelijkmatige verdeling van de erin aanwezige vezels te zien die in allerlei richtingen liepen.

Voorbeeld II

Er werd op dezelfde wijze als in voorbeeld I een glasvezelmat vervaardigd waarbij een dispersie werd gevormd in water 30 dat 20 dpm Antarox G-200 als dispergeermiddel bevatte, waarbij een vezelconsistentie werd toegepast van 0,07 %, welke dispersie werd verdund tot een consistentie van 0,02 %, voordat de glasvezelmat werd gevormd. Voor de bereiding van de dispersie werden bundels van glasvezels type E gebruikt met een lengte van 12,7 mm en een diame-35 ter van 15 jwn. Het dispergeren vond plaats in een "Lightening" 800 1 8 44 * 8 < ' menger met een middelmatige roersnelheid van cirka 20 min · De dispersie werd op een zeef voor het vormen van een vezelmat gebracht, waarbij een uitstekende glasvezelmat werd verkregen die werd gedroogd en werd gehard net als in voorbeeld I.

5 800 1 8 44

Claims (13)

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een gelijkmatig glasvezelvlies of gelijkmatige glasvezelmat door afzetten uit een waterige suspensie, met het kenmerk, dat men een waterige dis-5 persie van glasvezels bereidt door bundels van de vezels met een lengte van cirka 6,3-75 mm te dispergeren in een waterig medium in een hoeveelheid van cirka 0,001-3 gew.% vezels (vezelconsistentie cirka 0,001-3 %), onder toepassing van cirka 5-500 dpm van een gepolyethoxyleerd derivaat van een amide-condensatieprodukt van vet-10 zuren en polyethyleenpolyaminen als dispergeermiddel voor het praktisch volledig dispergeren van de afzonderlijke vezels uit de bundels in het waterige medium en dat men de dispersie op een zeef of geperforeerde band brengt en daarop de gewenste gelijkmatige glas-vezelmat of het glasvezelvlies vormt. 15

2» Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het dispergeermiddel overwegend bestaat uit een mengsel van verbindingen met de formules 1-4, waarin a t/m k positieve gehele getallen zijn, a en ë gelijktijdig of elk voor zich 0 kunnen zijn, b, f, g en j elk voor zich, gelijktijdig of in een willekeurige 20 combinatie van tenminste twee van deze indices 0 kunnen zijn, b niet 0 kan zijn tenzij a 0 is, f en g niet 0 kunnen zijn, tenzij e 0 is, 200 >a + b + 2c + 4d + ë + f + g + 2h+2Ï + j + 2k->10enR een Cg-C^Q alkylgroep worstelt.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, 25 dat a + b+2c + 4d + ê + f + g+2h + 2Ï + 2h ongeveer 13,5 is.

4. Werkwijze volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat R een cj2_ei8 alkyl9roeP voorstelt.

5. Werkwijze volgens conclusie 1-4, met het kenmerk, dat de vetzuren van het condensatieprodukt een mengsel zijn 30 van kokos- en talgvetzuren.

6. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de glasvezels een lengte hebben van cirka 6,3-50 mm.

7. Werkwijze volgens één der voorgaande conclu-35 sies.met het kenmerk, dat de glasvezels een lengte hebben van cirka 800 1 8 44 , 10 25 mm.

8. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies , met het kenmerk, dat de glasvezels een diameter hebben van cirka 3-20 jm.

9. Werkwijze volgens conclusie 1-8, roet het ken merk, dat de glasvezels een diameter hebben van cirka 15 >m.

10. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat men een dispersie vormt met een glasvezel-consistentie van cirka 0,05 %.

11. Werkwijze volgens één der voorgaande conclu sies ,met het kenmerk, dat het dispergeermiddel wordt toegepast in een concentratie van cirka 10-25 dpm.

12. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies , met het kenmerk, dat de vezeldispersie wordt verdund, voordat 15 deze in de inrichting voor het vormen van een glasvezelvlies of glasvezelmat wordt gebracht.

13. Werkwijzen, in hoofdzaak als beschreven in de beschrijving en/of de voorbeelden. 20 800 1 8 44