NL9201294A

NL9201294A - Werkwijze voor het bereiden van een hydrolyse-bestendig produkt, het verkregen produkt, en een voorwerp dat het hydrolyse-bestendige produkt bevat.

Info

Publication number: NL9201294A
Application number: NL9201294A
Authority: NL
Original assignee: Lapinus Fibres Bv
Priority date: 1992-07-17
Filing date: 1992-07-17
Publication date: 1994-02-16
Also published as: AU4763093A; EP0705225A1; WO1994002427A1

Description

WERKWIJZE VOOR HET BEREIDEN VAN EEN HYDROLYSE-BESTENDIG PRODüKT. HET VERKREGEN PRODUKT. EN EEK VOORWERP DAT HET HYDROLYBE-BEBTENDIGE PRODÜKT BEVAT

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het bereiden van een hydrolyse-bestendig, mineraal produkt, op het bereide minerale produkt, en op een voorwerp dat het hydrolyse-bestendige, minerale produkt bevat.

Minerale produkten, zoals minerale vezels, bijvoorbeeld steenwolvezels, glasvezels, en keramische vezels, en minerale deeltjes, zoals talk, aluminiumtrihydraat, en mica, bezitten het nadeel, dat als gevolg van hydrolyse, met name bij verhoogde temperatuur, deze minerale produkten hun structuur, dat wil zeggen vezelstructuur en deeltjesstructuur, verliezen. Door de verminderde hydrolyse of stoombestendigheid, hebben dergelijke minerale produkten een verminderde toepasbaarheid.

De uitvinding beoogt een mineraal produkt te verschaffen, dat een sterk verbeterde hydrolyse-bestendigheid bezit. In dit verband wordt onder een hydrolyse-bestendigheid verstaan, dat na de zogenaamde stoomresistentietest, het minerale produkt in hoofdzaak zijn oorspronkelijke structuur heeft behouden.

De stoomresistentietest, omvat het blootstellen van het minerale produkt in een autoclaaf aan stoom bij een temperatuur van circa 235'C en een druk van plusminus 30 bar, gedurende 7 dagen. Vervolgens wordt bepaald of het minerale produkt zijn oorspronkelijke structuur heeft behouden. Een indicatie voor structuurbehoud, wordt afgeleid door de gewichtsverandering als gevolg van de stoomresistentietest te bepalen. Een toename van het gewicht duidt op gevoeligheid voor hydrolyse, terwijl een gelijkblijvend of afnemend gewicht duidt op hydrolyse-bestendigheid en dus structuurbehoud.

Uit onderzoek is gebleken, dat het minerale produkt hydrolyse-bestendig kan worden gemaakt, door het minerale produkt te dompelen in een dompelvloeistof die tenminste één silaanverbinding bevat. Dit dompelen kan plaatsvinden in bijvoorbeeld een dompelbad, of door de produkten te leiden door mist, "gordijn·1 of kolom van de silaanverbinding, eventueel opgelost in een oplosmiddel. Het op andere wijze in contact brengen van het minerale produkt met de silaanverbinding, leidt niet tot een hydrolyse-bestendig mineraal produkt dat structuurbehoud toont na de stoomresistentietest.

Derhalve wordt de werkwijze volgens de uitvinding voor het bereiden van een hydrolyse-bestendig, mineraal produkt gekenmerkt doordat de werkwijze omvat i) het verschaffen van een dompelvloeistof die tenminste één silaanverbinding bevat; ii) het dompelen van het minerale produkt in de dompelvloeistof; en iii) het drogen van het gedompelde minerale produkt, één en ander zodanig dat na de stoomresistentietest het minerale produkt zijn structuur in hoofdzaak heeft behouden.

In het algemeen wordt een dompelvloeistof gebruikt die bevat een silanolverbinding, meer bij voorkeur een silaantriolverbinding, waardoor een optimale verbetering van de hydrolyse-bestendigheid wordt verkregen.

De actieve silaanverbinding kan als zodanig worden toegevoegd aan de dompelvloeistof, maar kan ook in situ in de dompelvloeistof ontstaan, bijvoorbeeld door hydrolyse.

Wanneer een silanolverbinding wordt gebruikt, kan deze silanolverbinding in situ gevormd worden uit een mono-, di-of trialkoxysilaanverbinding, bij voorkeur uit een trimethoxy- of triethoxysilaanverbinding.

Indien het hydrolyse-bestendige, minerale produkt bedoeld is voor toepassing in een voorwerp dat een matrix bevat waarmee het minerale produkt een chemische binding moet vormen, heeft het verder voorkeur dat de silaanverbinding is voorzien van een functionele groep. Als functionele groep kan de silaanverbinding zijn voorzien van een aminogroep, een alkylaminogroep, een vinylgroep, een mercaptogroep, een halogenide groep, een acrylgroep, een (alk)acrylgroep, een glycidyloxygroep en/of een cyanogroep. Indien het hydrolyse-bestendige, minerale produkt wordt toegepast in een matrix van rubberachtig materiaal, heeft het voorkeur dat de functionele groep een vulcaniseerbare groep is, zoals een aminogroep, een vinylgroep, een epoxygroep (glycidyloxygroep), een mercaptogroep of andere zwavelgroepen.

De condities waaronder het dompelen van het minerale produkt in de dompelvloeistof plaatsvinden, dienen zodanig gekozen te worden, dat het gedompelde produkt structuurbehoud toont na de stoomresistentietest. Het type en de concentratie van de silaanverbinding, de temperatuur van en de verblijftijd in de dompelvloeistof moeten in onderlinge afhankelijkheid worden vastgesteld. In het algemeen bedraagt de concentratie voor de silaanverbinding 1-90 gewichts%, in het bijzonder 5-50 gewichts% en bij voorkeur 10-20 gewichts%. De temperatuur bedraagt vanaf omgevingstemperatuur tot 90"C, bij voorkeur 30-80'C en in het algemeen 35-70eC. De verblijftijd dient in het algemeen korter te zijn dan 60 minuten, en bedraagt bij voorkeur 1-30 minuten, meer bij voorkeur 5-20 minuten.

Het minerale produkt is bij voorkeur een minerale vezel, meer bij voorkeur een steenwolvezel. Opname van dergelijke minerale produkten in andere voorwerpen, dragen in belangrijke mate bij tot de verbetering van de mechanische eigenschappen, met name sterkte, taaiheid en vermoeiingseigenschappen.

Een ander aspect van de onderhavige uitvinding heeft betrekking op het hydrolyse-bestendige, minerale produkt dat is bereid volgens de uitvinding en structuurbehoud toont na de stoomresistentietest.

Tenslotte heeft de uitvinding betrekking op voorwerpen die het matrixmateriaal bevatten en in het matrixmateriaal is gedispergeerd het minerale, hydrolyse-bestendige produkt volgens de uitvinding. Een voorbeeld van een voorwerp volgens de uitvinding heeft de vorm van een afdichtring en bestaat uit een gevulcaniseerd mengsel van rubberachtig materiaal, zoals SBR, neopreen, EPR, EPDM, en isopreen rubber. Daarnaast kan een polyurethaan matrix worden toegepast.

De werkwijze voor het bereiden van een hydrolyse-bestendig, mineraal produkt, het hydrolyse-bestendige, minerale produkt en een voorwerp dat het minerale produkt volgens de uitvinding bevat, zullen hierna verder verduidelijkt worden aan de hand van een aantal, bij wijze van voorbeeld gegeven uitvoeringsvoorbeelden.

Voorbeeld 1 20 gram steenwolvezels met een gemiddelde lengte van 2000 Mm en een gemiddelde diameter van 5 mm, wordt gedompeld in een dompelvloeistof op basis van een waterig aminosilaanhydrolysaat (DYNASYLAN 1151R van Hüls) bij een temperatuur van 45eC en een dompeltijd van 5 minuten.

Na dompelen werden de behandelde minerale vezels gedroogd en onderworpen aan de stoomresistentietest. Daartoe werd 2,5 gram van de vezels gebracht in een korf en opgehangen in een autoclaaf (diameter 6 cm, lengte 26 cm) die is gevuld met 200 ml demiwater. De autoclaaf werd afgesloten en gedurende 7 dagen geplaatst in een oven bij 235°C.

De resultaten worden getoond in de navolgende tabel 1. De resultaten in tabel 1 tonen aan, dat bij een concentratie DYNASYLAN 1151 van circa 3% en meer bij de toegepaste dompelcondities, hydrolyse ofwel stoomresistente minerale vezels worden bereikt die tevens zijn voorzien van een functionele aminogroep.

Voorbeeld 2

Steenwolvezels met een gemiddelde lengte van circa 800 μιη en een gemiddelde diameter van 5 μιη, worden bij 45°C en een dompeltijd van 5 minuten, gedompeld in een dompelbad, dat bevat een 5 procentige oplossing van Arkophob NCS (Hoechst) en 2,5% katalysator.

Het dompelen werd uitgevoerd bij een temperatuur van 45"C en een dompeltijd van 5 minuten. Na drogen bij 100‘C werd de stoomresistentietest uitgevoerd. Het gewicht van de vezels was met 6,2 gew.% afgenomen, en de hydrolyse-bestendigheid was goed.

Voorbeeld 3

In plaats van Arkophob NCS, werd gebruik gemaakt van Leomin RWS (Hoechst), in een 2 procentige oplossing. De gewichtsafname bedroeg -5,7 gew.% en de hydrolyse-bestendigheid was goed.

Voorbeeld 4

Onder gebruikmaking van dezelfde dompelcondities als in voorbeeld 2, werd in plaats van Arkophob NCS, gebruik gemaakt van bis(3-triethoxysilylpropyl)-tetrasulfaan (Si69; Degussa) in een 10 procentige oplossing.

Na de stoomresistentietest was de gewichtsafname -2,5 gew.%, en vertoonden de behandelde vezels een goede hydrolyse-bestendigheid.

De vezels werden gemengd met een elastomeer op basis van SBR rubber en onderworpen aan zwavelvulcanisatie.

De verkregen afdichtringen vertoonden een uitmuntende stoomresistentie.

Claims

1. Werkwijze voor het bereiden van een hydrolyse-bestendig, mineraal produkt, omvattende: i) het verschaffen van een dompelvloeistof die tenminste één silaanverbinding bevat; ii) het dompelen van het minerale produkt in de dompelvloeistof; en iii) het drogen van het gedompelde minerale produkt, één en ander zodanig dat na de stoomresistentietest het minerale produkt zijn structuur in hoofdzaak heeft behouden.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarin de silaanverbinding een silanolverbinding is.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarin de silanolverbinding een silaantriolverbinding is.

4. Werkwijze volgens conclusie 2 of 3, waarin de silanolverbinding in situ in de dompelvloeistof gevormd wordt.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, waarin de silanolverbinding wordt gevormd uit een mono-, di- of trialkoxysilaanverbinding.

6. Werkwijze volgens conclusie 1-5, waarin de silaanverbinding is voorzien van een functionele groep.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, waarin de functionele groep omvat een aminogroep, een alkylaminogroep, een vinylgroep, een mercaptogroep, een halogenide groep, een acrylgroep, een (alk)acrylgroep, een glycidyloxygroep en/of een cyanogroep.

8. Werkwijze volgens conclusie 6 of 7, waarin de functionele groep een vulkaniseerbare groep is.

9. Werkwijze volgens conclusie 1-8, waarin het dompelen wordt uitgevoerd bij een concentratie van de silaanverbinding van 5-50 gewichts%, een temperatuur van 30-80°C en een verblijftijd van 1-30 minuten.

10. Werkwijze volgens conclusie 1-9, waarin het minerale produkt een minerale vezel, bij voorkeur een steenwolvezel is.

11. Mineraal, hydrolyse-bestendig produkt dat is bereid volgens één van de voorafgaande conclusies 1-10, en dat na de stoomresistentietest zijn structuur in hoofdzaak heeft behouden.

12. Mineraal produkt volgens conclusie 11, dat een minerale vezel, met name steenwolvezel is.

13. Mineraal produkt volgens conclusie ll of 12, dat is bereid volgens conclusie 6-8.

14. Voorwerp omvattende een matrixmateriaal en in het matrixmateriaal gedispergeerd een mineraal hydrolyse-bestendig produkt volgens één van de voorafgaande conclusies 11-13.

15. Voorwerp volgens conclusie 14, in de vorm van een afdichtring, met een gevulcaniseerde matrix van rubberachtig materiaal en mineraal produkt volgens conclusie 13.