196580. lajstromszámú szabadalom • Eljárás hőre keményedő gyanta-oligimer bevonatú mesterséges szervetlen szálasanyag előállítására
1 2 A találmány tárgya eljárás olyan mesterséges szervetlen szálasanyag előállítására, amely célszerűen a műanyag és gumiiparban töltő- és vázanyagként, az építőiparban szigetelőanyagként használható. A szervetlen szálakat, így az üveg szálat, a szén szálakat, a bazalt- és kerámia szálakat töltő- és vázanyagként, hőszigetelésre és akusztikai célra egyaránt használják. Különösen a műanyag- és gumiiparban a társított műanyagok előállításánál alkalmaznak -sz-szálasanyakat fonal, szálvagdalék, szál-bunda vagy szövet alakjában. A hőálló társított műanyag rendszerekben szervetlen szálas anyagként azbesztet is alkalmaznak szál, fonal vagy szövet alakjában. Az azbesztet azonban világviszonylatban egyre inkább helyettesíteni kívánják más szálanyagokkal, mivel a levegőbe került azbeszt por, finom azbeszt szálacskák az emberi szervezetbe jutva úgynevezett azbesztózist okoznak. Az azbesztózis alatt a tüdő olyan megbetegedését értjük, amelynél az azbeszt finom szálakat (25 /um alatt) tartalmazó por a légcső és hörgő rendszerbe jut és ott rögződik. Az igen finom, 5 jum-nél kisebb szálhosszúságú részecskék egészen a tüdőig eljutnak és ott a tüdőszövet kóros elváltozását okozzák. Bizonyos egyéb szálakat, így az üvegszálat is csak különleges munkavédelmi intézkedések betartása mellett lehet alkalmazni, mivel enélkül a dolgozók ekcémát vagy egyéb betegséget kaphatnak. A bazalt- vagy kerámia szálak előállítása ás alkalmazása is régóta ismert. Ezeket a szálasanyagokat szálvagdalék vagy szálbunda formájában használják. A Sprechsaal 1981. 114.(7) 498-506. 508-512. folyóirat bazaltból és diabázból történő szál előállítást ismertet. Ugyanezt a témakört tárgyaja a Handb. Fillers Reinf. Plast. 1978. 504-510, és Sb. Tr.-Nauchno-Tekh. Obedin. Issled. Inst. Sroit. Mater. 1976. 10. 33-37. folyóriat cikke is. Hőszigetelési célra történő szálgyártás eljárást ismertet a 80 020 234. számú japán nem vizsgált közrebocsátási irat. A japán eljárás szerint alumínium-oxid gélből állítanak elő szervetlen szálakat. Az 1 506 152 számú angol szabadalmi leírás hasonló célra történő felhasználás céljából alumínium-szilikát szálak előállítását ismertet. A 173 141 számú magyar szabadalmi leírás olajpalából vagy palameddőből történő ásványi szál előállítását ismerteti. A 4 172 042 számú amerikai szabadalmi leírás pedig ásványgyapotszál vázanyag alkalmazását mutatja be hőszigetelő kompozícióban. A kompozíció ásványgyapot szál vázanyagból és fenol-formaldehid-gyanta kötőanyagból áll. Az ismert ásványi szálak hátránya nagyfokú merevségük, ridegségük és nem kielégítő összeépülésük a rugalmas kötőgyantával. Célul tűztük ki olyan ásványi szálasanyag előállítását, amely a fenti hátrányoktól mentes. Azt találtuk, hogy ha olyan szálat állítunk elő, amely hőrekeménycdő gyanta-polimert tartalmaz bevo natként, az ismertnél nagyobb rugalmasságú, a készterméknek javított mechanikai tulajdonságot kölcsönző szálat kapunk. A szál, a bevonat szabad funkcióscsoport tartalma miatt (pl. hidroxil-, aminocsoportok), j.obban össze tud épülni felhasználáskor a kötőgyantával, mint az ismert, bevonat nélküli szálak, A szálak bevonására alacsony molekulatömegű hőrekeményedő gyanta elkőkondenzátumot alkalmazunk. Előkondenzátumként 200—400 molakulatömegű fenol-formaldehidgyanta- vagy módosított fenol-formaldehid gyanta oligomert, 100-500 molakulatömegű amingyanta oligomert vagy egy olyan elegyet alkalmazunk, amely fenol-formaldehid-gyanta oligomert, amingyanta oligomert és 100-300 közötti epoxiekvivalensű epoxi gyantát tartalmaz. A találmány szerint úgy járunk el, hogy közvetlenül a szálképzés után, a még magasabb hőmérsékletű szálra egy műgyanta oligomer oldatot permetezünk, majd a szálakat lehűtjük, így olyan szálas anyagot kapunk, amely 0,3-10 tömeg%-nyi kikeményített gyanta bevonatot tartalmaz. Az így előállított szál kevésbé rideg, törékeny és főként azbeszt helyettesítőként kiválóan alkalmazható, jobban összeépül a felhasználáskor a kötőanyagként alkalmazott gyantával, mint a kezeletlen szál. A találmány szerint előállított szál felhasználható társított műanyag formatestek előállításánál váz- és töltőanyagként, hőálló szigetelő burkolatok, továbbá hangszigetelő szerkezetek vázanyagaként. A találmány szerint előállított szálas anyag előnye a következő:- Nem okoz azbesztózist, viszont az egyéb nem azbeszt típusú szálas anyagokhoz képest- javított mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik.- Ugyanakkor hőállósága is kiváló. A találmány szerinti eljárásban szálbevonó oligomert 10-35 tömeg% szárazanyagot tartalmazó vizes vagy alkoholos oldat formájában alkalmazzuk. A szálgyártás kiindulási anyagaként 25-50 törne^ szilícium-dioxidot, 10-75 *tömeg% alumínium-oxidot, 5—35 tömeg% kalcium-oxidot, 1 -20 tömeg% magnézium-oxidot, 0,2-10 tömeg% vas-oxidot, 0—10 tömeg% nátrium és/vagy kálium-oxidot, továbbá 0-10 tömeg% egyéb fém-oxidot, előnyösen réz-oxidot, mangán-oxidot, kobalt-oxidot, titán-dioxidot tartalmazó fém-oxid elegyet, vagy vulkanikus kőzetet, előnyösen bazaltot, andezitet, diabázt, illetve adott esetben ennek vulkanikus tufával, vagy vulkanikus hamuval és/vagy fémoxidokkal alkotott elegyét alkalmazzuk. Első lépésként a fenti komponenseket szükség esetén külön-külön 0,2 mm alatti szemcseméretűre őröljük. Az így nyert anyagokat ezután egy porkeverőbe mérjük és ott homogenizáljuk. A keveréket ekkor egy ív- vagy indukciós kemencében 1350—2300 °C közötti hőmérsékleten 20—40 perc alatt megolvasztjuk. Ezután a megolvadt elegyet egy 4000-5000 fordulat/perc sebességgel forgó, tárcsás szálképző berendezésre engedjük. A tárcsák átmérője 250—300 mm és a berendezés előnyösen négy tárcsából álló tárcsasorból áll. A tárcsákra adagolt olvadt elegyből 2-15,előnyösen 5-7 mikron, átmérőjű szálak képződnek. A szálképzés történhet 59— 118KPa nyomású vízgőz fóvatása révén is. A képződött még forró szálra porlasztjuk a bevonó 196.580 ■5 10 15 2) 25 30 3f. 4C 45 50 55 60
