PL47659B1 - - Google Patents

Description

Opis wyd; em dnia 23 grudnia 1963 r. #*"**.Vii ;::'i-t;ici tozupospoiitej Inter POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITE) LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Nr 47659 ¦KI.Lódzkie Zaklady Wlókien Sztucznych*) Lódz, Polska KI. 32 a. 37/08 internat. C 03 b Sposób wytwarzania ciaglych wlókien szklanych ze i,zkla bezalkalicznego Patent trwa od dnia 7 maja 1962 r.Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwa¬ rzania ciaglych wlókien szklanych ze szkla bezalkalicznego, nadajacych sie do przeróbki wlókienniczej.Ciagle wlókna szklane otrzymuje sie przez stapianie szkla w lódce, wyciaganie roztopionej masy szklanej przez otwory dysz w lódce, roz¬ ciaganie jeszcze plastycznej masy szklanej, zla¬ czenie wytworzonych wlókien w wiazke i pod¬ danie jej preparacji, przy czym spreparowane juz wlókna tworza nieskrecona niic, która na¬ wija sie na urzadzenie odbierajace. Istotnym *) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze wspól¬ twórcami wynalazku sa mgr Stanislaw Spio- nek, mgr Antcni Zawadzki, inz. Wieslawa Wol¬ nicka, inz. Zbigniew Wieczorkowski, mgr Emil Kraul, mgr Waclaw Sopiela/ inz. Edmund Ma¬ linowski, mgr Tadeusz Myszkorowski', mgr Wlodzimierz Wronski, inz. Zenon Bubas i inz.Antoni Wreczycki. dla wspomnianego procesu technologicznego jest sklad chemiczny szkla, przerabianego na wlókno szklane oraz ustalenie dla tego szkla wlasciwych warunków formowania wlókna i zastosowanie odpowiedniej jego preparacji.Nalezyty dobór tych trzech czynników gwaran¬ tuje prawidlowy przebieg procesu technolo¬ gicznego oraz wysoka jakosc wytwarzanego wlókna.Do produkcji nici ciaglych wlókien szklanych uzywa sie szkiel wieloskladnikowych o duzej odpornosci na wplywy atmosferyczne i pod¬ wyzszona temperature. Zwykle szkla gospo¬ darcze nie nadaja sie . do wyrobu ciaglych wlókien szklanych ze wzgledu na niszczenie sie wlókna pod wplywem wspomnianych czyn¬ ników atmosferycznych, wskutek bardzo duzej powierzchni wlókna w stosunku do jego masy.Duza zawartosc tlenków alkalicznych w szkle powoduje szybkie kruszenie sie wlókna oraz ogranicza zakres jego zastosowania. Jony Namaja tendencje do przechodzenia w kierunku £owierzchnii' szczególnie szybko w podwyzszo¬ nej temperaturze, jaka wystepuje np. podczas pracy maszyn elektrycznych z "izolacja nici szklanych, wskutek czego zostaja obnizone ich wlasciwosci izolacyjne. Ponadto woda zaadsor- bowana z otoczenia na powierzchni wlókien szklanych rozpuszcza alkalia, a powstajacy roztwór alkaliczny reaguje z krzemianami, sta¬ nowiacymi glówny skladnik szkla i powoduje zniszczenie wlókna.Wytwarzanie wlókna ze szkla bezalkal.czne- go znacznie zwieksza jego odpornosc chemiczna i wlasciwosci elektroizolacyjne\ Szkla bezalka- liczne sa jednak trudno topliwe, latwo krys¬ talizuja juz w wysokich temperaturach i maja waski' zakres temperatur, w których ich lep¬ kosc bylaby odpowiednia do formowania wlók¬ na, wskutek czego wytwarzanie wlókien szkla¬ nych z tego rodzaju szkla jest utrudnione.Proces formowania wlókna ze stopionej masy szklanej przebiega wlasciwie tylko przy scis¬ lym przestrzeganiu warunków rezimu techno¬ logicznego, którego parametrami sa tempera¬ tura masy szklanej, grubosc jej warstwy w lód¬ ce, szybkosc wyciagania wlókna oraz srednica otworów w dyszach lódki. Srednica wlókna zwieksza sie ze wzrostem temperatury, grubosci warstwy masy szklanej w lódce i srednicy otworów w dyszach lódki, zmniejsza sie na¬ tomiast wraz ze zwiekszeniem szybkosci wycia¬ gania. Niewlasciwa korelacja tych czynników moze doprowadzic do zaklócen w procesie for¬ mowania; powodujac nierównomiernosc sredni¬ cy elementarnego wlókna, zrywy poszczegól¬ nych wlókienek lub calej wiazki wlókien.Otrzymanie jednak wysckowartosciowego wlókna szklanego przy zachowaniu odpowied¬ nio dobranych parametrów formowania mozli¬ we jest tylko w przypadku dostosowania do -niego nalezytej chemicznej obróbki powierz¬ chniowej czyli preparacji. Pojedyncze wlókien- ka wychodzace z dysz lódki sa laczone w wiaz¬ ke i pokrywane preparacja, która skleja w okienka na niieskrecona nic, nadajac jej wy¬ magana elastycznosc, miekkosc, poslizg oraz zapewniajac prawidlowy przebieg dalszej ob¬ róbki wlókienniczej. Zagadnienie dobrej pre¬ paracji odgrywa zasadnicza role, zwlaszcza przy wiekszych szybkosciach odbioru, a zatym wy¬ twarzaniu cienszych wlókien, które powinny posiadac dobry i poslizg, w celu zmniejszenia do minimum tarcia, a przez to zrywów na prowadniku urzadzenia odbierajacego.W literaturze patentowej sa omawiane za¬ gadnienia skladu szkiel specjalnych do pro¬ dukcji ciaglego wlókna szklanego. W opisie patentowym nr 38645 proponuje sie do otrzy¬ mywania wlókna szklanego szklo srednio alka¬ liczne, które zawiera miedzy innymi 74,3% Si02 oraz 8,2% K20 i Na20.Opis patentowy Niemieckiej Republiki De¬ mokratycznej nr 42087 poleca produkcji ciag¬ lych wlókien szklanych stosowanie szkla bez- alkalicznego, 9-cio skladnikowego, co podraza koszt wyrobu szkla i tym samym wlókna szkla¬ nego, a poza tym stwarza trudnosci otrzymania klarownej stepionej masy szklanej.V? opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Amefyki nr 2334961 proponuje sie stosowanie szkla siedmioskladnikowego, przyczyni jako naj- rzystniejszy podany jest sklad szkla zawiera¬ jacy CaO — 17,5%, MgO — 4,5%, Al203 — 14%, Si02 — 54% i B203 — 10%.Szk^o takie zawiera w postaci naturalnych za¬ nieczyszczen tlenki alkaliczne Na20 + K20 w ilosci do 2%..W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 2^53864 podany jest sposób i urza¬ dzenie dó wytwarzania ciaglego wlókna szkla¬ nego. W opisie tym proces formowania wlókna prowadzi sie w temperaturze 1228+5,6°C przy predkosci odbioru 3048/min przy srednicy otworków dyszy 1 mm, przy czym otrzymuje sie wlókno o srednicy 6,3 mikrona.W brytyjskim opisie patentowym nr 781489 proponuje sie Stosowanie do preparacji zwiaz¬ ków pochodnych izocyjanianów, ewentualnie w polaczeniu z chlorkiem pcliwinylu. Prepa¬ racie te wymagaja jednak dodatkowo -obróbki termicznej preparowanego wlókna.W Opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 2457755 poleca sie preparowanie wlókna szklanego roztworem polichlorku wi¬ nylu, styrenu, etylocelulozy, kalafonii lub zy¬ wicy kumarynowej w rozpuszczalniku orga¬ nicznym. Preparacja zawierajaca rozpuszczal¬ niki organiczne, z uwagi na zazwyczaj silna ich toksycznosc stwarza niebezpieczenstwo w pracy, a w razie jej stosowania wymaga starannego uszczelniania aparatury. Poza tym koszty preparacji1 z rozpuszczalnikami organi¬ cznymi sa wysokie.W opisie patentu szwajcarskiego nr 345249 proponuje sie preparowanie wlókna szklanego mieszanina silanów z zywicami poliestrowymi o wolnych grupach hydroksylowych, które z jednej tftrcny "Teagnja z silanem, z-dfcugiej zas strony orientuja w Mertfaftku powierzchni 2 -wlókna szklanego grupy hydroksylowe silanów i ulatwiaja adhezje preparacji do powierzchni wlókna. Z silanów stasuje sie nr. trójetoksy- silany lub trójchlorosilany.W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 2731933 wprawdzie zaleca sie sto¬ sowanie emulsji zelatyny i oleju roslinnego w wodzie, jednak preparacja ta nie dokladnie laczy ze soba elementarne wlókienka w nitce, wskutek czego utrudnione jest nalezyte prze¬ prowadzanie dalszych procesów technologicz¬ nych.W /^opisie patentowym nr 39510 zaleca sie preparacje wlókna szklanego emulsja wodna oleju roslinnego i mineralnego z dodatkiem zy¬ wicy dwucyjanociwu amidowej jajko srodka sklejajacego. Wlókno tak preparowane jest jed¬ nak malo elastyczne, latwo peka oraz elektry¬ zuje ,sie w czasie przerobu wlókienniczego, przy czym emulsja taka wykazuje krótkotrwala stabilnosc, a przy wiekszych predkosciach od¬ bierania wlókna nastepuje na skutek sily .odsrodkowej cewki wirujacej urzadzenia odbie¬ rajacego, rozdzielanie jej na warstwy, co w ogóle uniemozliwia nalezyte prowadzenie procesu wyciagania wlókna lub znacznie po¬ garsza jego jakosc.Istota wynalazku jest opracowanie procesu technologicznego umozliwiajacego wytwarzanie ciaglych wlókien szklanych ze szkla bazalka- licznego o odpowiednio dobranym skladzie i o . wymaganych wlasciwosciach fizykoche¬ micznych.- Wedlug wynalazku stosuje sie szklo o skla¬ dzie nastepujacym: Si02 52— 56°/o, Al-03 12 — 16%, CaO 16 — 19%, MgO 3 —6°/o i B203 3 — 11%, przy czym szklo takie moze zawierac Na^O + K20 najwyzej l°/e zamiast równowaz¬ nej ilosci trójtlenku boru. W tym szkle tlenki metali ziem alkalicznych moga byc czesciowo zastapione równowazna iloscia ZnO lub BaO.Sklad szkla weóTug wynalazku ogranicza za- wartosc w nim tlenków alkalicznych (Na-O -h K20) do 1% przy nie zwiekszonej ilosci B203 przy czym sklad ten umozliwia nalezyte prze¬ prowadzanie procesu formowania wlókna w wa¬ runkach opisanych nizej i zapewnia otrzymy¬ wanie wlókna szklanego o wymaganych wlas¬ ciwosciach.Wedlug wynalazku proces formowania wlók¬ na szklanego przebiega wlasciwie w tempera¬ turze stopionej masy szklanej 1160 — 1280°C. grubosc warstwy roztopionej masy szklanej w lódce 30 —100 mm i szybkosc wyciagania wlókien 1800 — 4000 m/min, przy czym wlókna wyciaga sie do srednicy 4 —13 mikronów.Wedlug wynalazku do j^repErowdfriia cAglych wlókien szklanych stosuje sie wodna emulsja, która zawiera oleje mineralne, tluszcze zwie¬ rzece, wyzsze kwasy tluszczowe, srodek anty¬ elektrostatyczny, srodek sklejajacy oraz srodek emulgujacy. ¦ ¦¦¦¦;¦ Jako srodek antyelektrostatyczny stosuje sie np. Antistatine, stanowiaca produkt konden¬ sacji' tlenochlorku fosforu z alkoholem laury- lowym zobojetniany trójetanoloamina, jako srodek sklejajacy stosuje sie zywice dwucyja- nodwuamidowa-forrnaldehydowa lub melami- nowoformaldehydowa, a jako srodek emulgu¬ jacy emulgator niejonowy.Sklad preparacji wedlug wynalazku jest nas¬ tepujacy: ' ^ olei transformatorowy 1,5 — 2,5% parafina 1,5 — 2,5% lanolina techniczna 1,2 — 1,8% stearyna 0,3 — 0,7% Antistatina 0,8 — 1,2% Eryfor EL (emulgator niejonowy) 1,2 —1,8% zywica dwucyjanodwu- amidowoformaldehydowa (utrwalacz W) 1,0 — 3,0% woda d"o 100% Emulsja stosowana w sposobie wedlug wyna¬ lazku jest bardzo trwala i zapewnia równo¬ mierne rozlozenie skladników preparacji na wlóknie dzieki wysokiemu stopniowi rózdrob- mienia emulsji, a poza tym zapewnia dobra adhezje do wlókna nadajac m,u wysoka elas¬ tycznosc, dobry poslizg i wytrzymalosc. Ponadto tak preparowane rilci szklane nie wymagaja dodatkowej obróbki termicznej. Zawartosc tlusz¬ czu zwierzecego w preparacji zwieksza szczep- liwosc w^ókienek nie powodujac zwiekszenia sztywnosci wytworzonych nitek szklanych. Za¬ wartosc zas srodka antyelektrostatycznego wplywa równiez dodatnio na latwosc wytwa¬ rzania emulsji.Sposób wedlug wynalazku zapewnia wytwa¬ rzanie równomiernych ciaglych wlókien szkla¬ nych o wymaganej srednicy, równomiernej grubosci wiazki wlókien oraz o nalezytych wlasnosciach fizyko-chemicznych.Ciagle wlókna szklane wytwarzane sposobem wedlug wynalazku nadaja sie do zastosowania na oploty drutów nawojowych maszyn elek¬ trycznych, na kordonki, tasmy i koszulki elek- troizolacyjne, tkaniny techniczne i dekoracyjne oraz do wzmocnienia tworzyw sztucznych. 3 —Przyklad I. Szklo siedmiosklacfckowe o skladzie wagowym Si02— 53,4%, AlpO^ — 15,3%, CaO — 17,9%, MgO — 4,7%, B203 — 8,1%, Na20 + K20 — 0,6°/o topi sie w lódce platynowej w temperaturze 1190 — 1220°C i utrzymuje w niej warstwe stopionej masy szklanej o gru¬ bosci 75 mm, a dysz o srednicy otworków 1,6 mm wyciaga sie wlókna szklane z predkos¬ cia 3000 m/min o srednicy okolo 5,5 (5,0 — 6,0) mikrona, a po zlaczeniu wytworzonych wlókien w wiazke poddaje sie ja preparowaniu emulsja wodn* zawierajaca w procentach wagowych 2,0% oleju transformatorowego, 2,0% parafiny, 1,5% lanoliny, 0,5% stearyny, 1,2% emulgatora niejonowego, 1,0% srodka antyelektrostatycz¬ nego oraz 1,0% zywicy dwucyjanodwuamido- woformaldehydowej. Samozryw wytworzonej wiazki wlókien wynosi okolo 50 km.Przyklad II. Szklo osmicskladnlkowe o skladzie wagowym Si02— 52,2%, Al203 — 15,2%, CaO ^16,7%, MgO —4,1%, B203 — 10,2%, Na; O + K?0 —1,0%, BaO — 0.6% topi sie w lódce platynowej w temperaturze 1200 — 1240°C masy szklanej o grubosci 70 mm, a z dysz o srednicy otworków 1,85 mm wyciaga sie w"ókna z predkoscia 2150 m/min o srednicy 10(9—11) mikronów, a po zlaczeniu wytworzo¬ nych wlókien z wiazka poddaje sie ja prepa¬ rowaniu emulsja wodna zawierajaca w pro¬ centach wagowych 1,8% oleju transformatoro¬ wego, 1,8% parafiny, 1,4% lanoliny, 0,5% stea¬ ryny, 1.3% emulgatora niejonowego, 1,1% srod¬ ka antyelektrostatycznego oraz 1,2% zywicy dwucyj anodwuamidowoformaldehyd owej. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób wytwarzania ciaglych wlókien szkla¬ nych ze szkla bezalkalicznego, przez wyciaga¬ nie roztopionej masy szklanej z otworów dysz lódki elementarnych wlókien szklanych, zla¬ czenie wytwarzanych wlókien w wiazke i pod¬ danie jej preparacji, znamienny tym, ze szklo o skladzie Si02 52 — 56%, A1203 12 — 16%, CaO 16 — 19%, MgO 3 — 6% i B.O3 8 —11%, przy czym zawiera ono maksymalnie do 1,0% Na20 +. K20 zamiast równowaznej ilosci trójtlenku boru, a tlenki metali ziem alkalicznych moga byc czesciowo, zastapione równowazna iloscia ZnO lub BaO, topi sie w lódce do temperatury 1160 — 1280°C i utrzymuje w niej warstwe stopionej masy szklanej o„ grubosci 30 —100 mm, a przez dysze lódki wyciaga sie wlókna do srednicy 4 —13 mikronów, z predkoscia 1800 — 4000 m/min, a po zlaczeniu wytworzo¬ nych wlókien w wiazke poddaje sie ja prepa¬ rowaniu emulsja wodna zawierajaca 1,5 — 2,5% oleju transformatorowego, 1,5 — 2,5% pa¬ rafiny, 1,2 — 1,8% lanoliny, 0,3 — 0,7% steary¬ ny, 0,8 —1,2% srodka antyelektrostatycznego, 1,2 —1,8% emulgatora niejonowego oraz 1,0 — 3,0% zywicy dwucyjanodwuamidowofiormalde- hydowej. Lódzkie Zaklady Wlókien Sztucznych Zastepca: mgr inz, Aleksander Saoiujllo rzecznik patentowy P.W.H. wzór jednoraz. zam. PL/Ke, Czst. zam. 2^62 8.VIII.63 100 egz. pism. ki. Iii. |B!BLIO ^uu Patentowego] •j ?.3ciKPspnl!tB| lataj! PL