DE1004133B - Verfahren zur Behandlung von Glasfasern und Geweben aus solchen - Google Patents

Verfahren zur Behandlung von Glasfasern und Geweben aus solchen

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DE1004133B DEO2763A DEO0002763A DE1004133B DE 1004133 B DE1004133 B DE 1004133B DE O2763 A DEO2763 A DE O2763A DE O0002763 A DEO0002763 A DE O0002763A DE 1004133 B DE1004133 B DE 1004133B
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Description

DEUTSCHES
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Glasfasern und Geweben aus solchen, um eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen scheuernde bzw. abschleifende Beanspruchungen zu verleihen.
Wegen ihrer Festigkeit und Biegsamkeit sowie Beständigkeit werden Glasfasern als Bestandteile für Baustoffe, zur Verstärkung von Kunststoffen oder in Form von Lunten, Garnen, Seilen, Textilgeweben u. dgl. verwendet. Sofern Glasfasern nicht wie z. B. als Verstärkung für Kunststoffe unmittelbar mit harzartigem Stoff verbunden werden, ist es notwendig, die Fasern mit einem Schutzüberzug zu versehen, da sie sonst durch zufällige Schleifbeanspruchungen oder durch Scheuern an anderen Oberflächen und Gegenständen zerstört würden. Besonders bei Garnen, Lunten oder Geweben ist die Beständigkeit gegen solche scheuernden und schleifenden Beanspruchungen sowie die Aufrechterhaltung dieser Beständigkeit ein wesentlicher Faktor für die Lebensdauer und die Verwendung der Glasfasererzeugnisse. Bisher war es schwierig, eine hinreichende Beständigkeit gegen solche Beanspruchungen zu erzielen, ohne die Fasern mit einem so starken Schutzüberzug zu beladen, daß sie hierdurch in unerwünschter Weise versteift und derart die daraus hergestellten Seile, Garne oder Gewebe hart und für zahlreiche Gebrauchs- und Anwendungszwecke ungeeignet wurden.
Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung von Glasfasern und Geweben aus solchen mit einem Schutzüberzug, der ihnen nicht nur eine außerordentlich hohe Scheuerfestigkeit im Zuge der Formgebung und in dem endgültigen Erzeugnis verleiht, sondern auch'gleichzeitig die Verarbeitbarkeit, Weichheit, Knitterfestigkeit, Glätte und Drapierfähigkeit sowie Waschbarkeit des Gewebes verbessert.
Als Schutzüberzug gegen schleifende bzw. scheuernde Beanspruchungen der Glasfasern ist ein Mischpolymerisat von Butadien-acrylnitril und Polyacrylaten bekannt. Bei den in neuerer Zeit entwickelten Verfahren zur Wärmebehandlung von bereits in Form eines Gewebes vorliegenden Glasfasern mit dem Ziele, sie zu erschlaffen, d. h. für das Verweben geeignet zu machen, ist ferner auch ein Butadien-Acrylnitril-Mischpolymerisat oder PoIyacrylatverbindungen für sich oder in Kombination mit bestimmten komplexen Chromverbindungen (amerikanische Patentschriften 2 359 858 und 2 381 752) beschrieben.
Erfindungsgemäß wird die Beständigkeit von Glasfasern und -geweben über die bisher erzielten Eigenschaften hinaus dadurch verbessert, indem die von etwa vorher aufgebrachten Überzügen befreiten Fasern mit einem Gemisch überzogen werden, das ein Butadien-Acrylnitril-Mischpolymerisat und ein Polytetrafluoräthylenharz enthält. Das anteilige Verhältnis dieser Bestand-Verfahren zur Behandlung von Glasfasern und Geweben aus solchen
Anmelder:
Owens-Corning Fiberglas Corporation,
Toledo, Ohio (V. St. A.)
Vertreter: Dipl.-Ing. E. H. Bahr, Patentanwalt,
Herne (Westf.), Schaeferstr. 60
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 24. Januar 1952
Remus F. Caroselli, Manville, R. I. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden
teile soll 0,1 bis 5% Polytetrafluoräthylen auf 0,2 bis 25 % Butadien-Acrylnitril-Mischpolymerisat betragen (%-Angaben = Gewichtsprozente).
Die beiden Komponenten, aus denen die für die Behandlung verwendete Zusammensetzung besteht, sind zwar von sehr unterschiedlichem Charakter. Durch ihre Gesamtwirkung verleihen sie jedoch den Fasern die gewünschte erhöhte Scheuerfestigkeit, ohne die Weichheit, seidenartige Beschaffenheit und die gute Drapierfähigkeit zu beeinträchtigen. Das Butadien-Acrylnitril-Mischpolymerisat bildet aus wäßriger Dispersion beim Trocknen einen Film, der die Fasern überzieht. Das Polytetrafluoräthylen andererseits darf bei den für die Trocknung oder die Bildung des Butadien-acrylnitrilfilms anzuwendenden Behandlungstemperaturen nicht schmelzen und soll in dem Butadien-Acrylnitril-Mischpolymerisat, und zwar auch in dem beim Trocknen auf den Glasfasern gebildeten Film verteilt bleiben.
Die in der im Zuge der Herstellung der Fasern auf die Glasfaseroberfläche aufgebrachten dispergierten Teilchen von Polyfluoräthylen scheinen die Wirkung von Kugellagerflächen zu besitzen, welche die relativen Bewegungen zwischen den Fasern erleichtern, ohne daß ein Abscheuern erfolgt. Zum Beispiel wird bei den meisten Gläsern, besonders Bleigläsern, die Verdrillungsfähigkeit der Fasern zu Lunten und Garnen, wenn diese gemäß der Erfindung überzogen sind, erheblich verbessert bis verdoppelt. Im Endzustand sind die einzelnen Teilchen von Polytetrafluoräthylen in dem kontinuierlichen Film des Butadien-Acrylnitril-Mischpolymerisats zwar eingebettet, jedoch wirken die an der Oberfläche liegenden Teilchen als
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Lageriiächen und Gleitkörper und verbessern derart die Drapierfähigkeit, Weichheit und Verarbeitbarkeit der Fasern und Gewebe. Die Teilchen des Polytetrafluoräthylens bewirken außerdem eine Verbesserung der Festigkeit und Widerstandsfähigkeit des Überzugs gegen Abscheuern.
Die Behandlungsmischung wird als Dispersion der Teilchen von Polytetrafluoräthylen in einer wäßrigen Dispersion des Butadien-Aciylnitril-Mischpolymerisats verwendet.
Man kann auch die Glasfäden in Form von Lunten oder Garnen in dieser Weise behandeln, nachdem die vorher aufgebrachte Schlichte von den Oberflächen durch Waschen oder eine Wärmebehandlung entfernt ist. Im Falle der Verwendung als Schlichte für Glasfasern kann eine erheblich geringere Konzentration von Butadien-Acrylnitril-Mischpolymerisat und Polytetrafluoräthylen verwendet werden, z. B. eine solche mit einem Feststoffgehalt von 1 bis 5 % bei dem oben angegebenen anteiligen
unter Rühren in 112 1 Wasser eingetragen. Außerdem werden 36 kg einer anionaktiven Dispersion, die 40 % Butadien-Acrylnitril-Mischpolymerisat enthält, unter Rühren eingetragen und die Mischung mit Wasser auf 225 1 verdünnt. Diese Mischung enthält 1 % Polytetrafluoräthylen und 7% Butadien-Acrylnitril-Mischpolymerisat.
Die Mischung wird auf ein Glasfasergewebe aufgestrichen, nachdem dieses den Ofen verläßt, in dem eine Wärmebehandlung zum Zwecke der Erschlaffung der Fasern und des Abbindens der Schlichte durchgeführt ist und das Gewebe auf 150° erhitzt. Dann wird aus einer Lösung 1% Chromchloridstearat auf das Gewebe aufgebracht und dieses nochmals bei 150° getrocknet.
Beispiel 2
Eine anionaktive Dispersion, die 1,5% Polytetrafiuoräthylen in feinverteilter Form und 3,5 % Butadien-acrylnitril enthält, wird als Schlichte auf eine Vielzahl von Verhältnis. Im Falle der Behandlung von Litzen, Garnen 20 Fäden aus Glasfasern aufgestrichen, während diese aus oder Bündeln kann der Feststoff gehalt je nach dem Ver- fortlaufenden Strömen von geschmolzenem Glas ausgewendungszweck der behandelten Fasern 1 bis zu 25% zogen und zu Lunten vereinigt werden. Die gebildeten betragen. Lunten werden auf Trommeln aufgewickelt und später
Bei der Herstellung der Fasern kann die Aufbringung eine Anzahl von solchen zu einem Seil oder zu Garnen als der Schlichte mittels eines Aufstreichkissens oder einer 25 Ausgangsmaterial für die Herstellung von Textilgeweben Rolle in dem Zeitpunkt erfolgen, in dem die einzelnen verzwirnt oder verdrillt.
Fasern gesammelt und zu Lunten geformt werden. Im Wenn die Fäden mit einem Überzug der beschriebenen
Falle der Behandlung von Litzen oder Garnen aus ver- Art versehen und verzwirnt werden, kann die Verdrillung zwirnten oder ineinander verflochtenen Fasern, z. B. auf etwa das Doppelte als bei anders zusammengesetzten Schnüren oder Textilgarnen, kann die Lunte, das Garn 30 Behandlungsstoffen gesteigert werden. Vor oder nach oder die Schnur durch ein Bad aus der Behandlungs- dem Verweben der Zwirne zu einem Gewebe werden die mischung hindurchgeführt werden, wobei überschüssige Fasern auf 160° erwärmt, um das Butadien-Acrylnitril-Behandlungsmischung entfernt und darauf die Lunte Mischpolymerisat in einen Film zu überführen. Seile oder od. dgl. durch einen Trockenofen geführt wird. Im Falle Gewebe können dann mit Chromchloridstearat behandelt der Behandlung eines bereits fertigen Gewebes wird die 35 und bei 120 bis 160° getrocknet werden.
Behandlungsmischung durch Aufstreichen od. dgl. auf An Stelle des Butadien-Acrylnitril-Mischpolymerisats
das Gewebe aufgebracht, worauf dieses bei 120 bis 210° können auch andere filmbildende Stoffe, die in einem getrocknet wird. wäßrigen Medium dispergierbar sind und beim Trocknen
Obwohl die Mischungsbestandteile bei ihrer Aufbrin- eine haftende Unterlage bilden, zusammen mit Polytetragung auf die Glasfasern in Form einer kationaktiven Dis- 40 fluoräthylen verwendet werden, wie z. B. Butyl-methapersion vorliegen, in welcher die positiv geladenen crylat oder ein aus Butadien-Acrylnitril-Mischpolymerisat
Teilchen sich in bezug auf die in gewöhnlichem Glas vorherrschenden negativen Gruppen orientieren, hat es sich auch als vorteilhaft erwiesen, aus der Mischung der Bestandteile eine anionaktive Dispersion zu bilden, deren Teilchen negativ geladen sind, und sich deshalb gegenüber den positiven Gruppen, die in verschiedenen Lagen in den Oberflächen der Glasfasern vorhanden sind, orientieren. Hierdurch ergibt sich eine verbesserte Verankerung der-
mit 50 bis 75% Styrol bestehendes Gemisch. Auch Polyvinylacetat, kautschukähnliche Stoffe, Naturharze, Stärkegelee, Protein, Gummi u. dgl. sind geeignet.
Beispiel 3
Eine 10%ige wäßrige Lösung, die 50 % Polyacrylat und 8% einer 50%igen Dispersion von Polytetrafluoräthylen in feinverteilter Form enthält, wird auf ein Glasfaserseiben, die besonders erwünscht für aus Bleiglas und der- 50 gewebe aufgestrichen, unmittelbar nachdem dieses den gleichen hergestellten Fasern und Geweben ist. Ofen verläßt. Das Gewebe wird auf 150° erwärmt, darauf
Weitere Verbesserungen der Eigenschaften von gemäß mit einer 2%igen Lösung von Chromchloridstearat über-
zogen und auf 150° erwärmt.
Vergleichszahlen:
der Erfindung behandelten Glasfasern oder Geweben werden dadurch erzielt, daß anschließend mit einer Verbindung des Werner-Komplexes derart, in welchen eine Säuregruppe mit mehr als 10 Kohlenstoffatomen einem dreiwertigen Chromkernatom zugeordnet ist, behandelt werden, wie z. B. Chromchloridstearat oder andere Chromchlorid Fettsäureverbindungen. Die Aufbringung von 0,1 bis 2 % des Chromkomplexes enthaltenden wäßrigen Lösungen kann mittels eines Kissens oder in anderer geeigneter und üblicher Weise erfolgen, und die-Komplexverbindung durch Trocknen bei 120 bis 130° auf den Glasfaseroberflächen in unlösliche Form übergeführt werden. Nachstehende Beispiele erläutern das Verfahren.
Beispiel 1
Zur Herstellung von 225 1 Behandlungsmischung
werden 3,6 kg einer anionaktiven Suspension, die 50 % Bei der Herstellung von Einlegcord für Autoreifen
Polytetrafluoräthylen in feinverteilter Form enthält, 70 werden verdrillte Garne bzw. Zwirne nach Wärme-
- - Polyacrylat Polyacrylat
+ Polytetra
fluoräthylen
^0 Abnutzungswert gegen 2 735
über Schiefer 382 940
Abnutzungswert in 12 855
Schußrichtung 96 377
Biegungsfestigkeit in 88 808
65 Kettrichtung 205 545
Beispiel 4
ein wirkung durch eine Dispersion, die 15% Butadien-Acrylnitril-Mischpolymerisat und 3% Polytetrafluoräthylen in Form feiner Teilchen enthält, hindurchgeführt, dann vom Überschuß an Dispersion befreit und in einem Ofen auf 150 und 180° erwärmt. Dabei wird das Lösungsmittel abgetrieben und der Film verfestigt. Wenn, wie im Falle der Herstellung von iVutoreifen eine Verankerung des Seils an Kautschuk oder einem anderen Elastomer erfolgen soll, ferner auch bei der Herstellung von überzogenen Geweben, kann das in der beschriebenen Weise behandelte Seil anschließend durch ein Bad hindurchgeleitet werden, das 0,5 bis 2 °/0 komplexes Chromchlorid einer ungesättigten Säuregruppe enthält, z. B. Methycrylat-Chromchlorid, worauf auf 150° erwärmt wird.
Die Weichheit und Schmiegsamkeit des Gewebes nach Behandlung in der oben beschriebenen oder in der bisherigen Weise läßt sich noch dadurch steigern, daß man das Gewebe anschließend unter Verwendung mechanischer Vorrichtungen kräftig wäscht, so daß der Film auf der Glasfaseroberfläche aufbricht. Damit läßt sich offenbar die Rauhigkeit bzw. Härte beseitigen, die häufig ein Merkmal derart überzogener Fasern oder Gewebe ist, ohne daß die Zugfestigkeit, die Scheuerfestigkeit und ähnliche vorteilhafte Eigenschaften des Gewebes merklich leiden.
Falls eine Färbung erwünscht ist, so können dem z. B. Butadien-Acrylnitril-Mischpolymerisat und Polytetrafluoräthylen enthaltenden Behandlungsgemisch organische Feststoffe zugesetzt werden. Die mit dem Butadien-Acrylnitril-Mischpolymerisat und Polytetrafluoräthylen mit oder ohne den Chromkomplex behandelten Fasern sind aufnahmefähig für färbende Stoffe und verankern sicher in diesen Überzügen. Geeignet sind die Direkt-Farbstoffe, wie Methylenblau, Echtrot A oder die Alizaringelb A, Kongorot, Primulin, Anilingelb, Naphtol B, Kongoblau, Rhodamin B, Thiflavin und Auraminfarbstoffe, ferner Pigmente, wie Hansagelb G oder Kupfer-Phtalozyanin, ferner Ruß, Malachitgrün, Eisenblau, Kadmiumgelb u. dgl.

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Ausrüstung von Glasfasern und -geweben, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern mit einer wäßrigen, Bindemittel enthaltenden Dispersion von Polytetrafluoräthylen überzogen und anschließend auf eine Temperatur erhitzt werden, bei der das filmbildende Material zu einem kontinuierlichen Film schmilzt und die Polytetrafluoräthylenteilchen noch nicht schmelzen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Dispersion 0,1 bis 5% Polytetrafluoräthylen und als Bindemittel 0,2 bis 25 % filmbildende Stoffe enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 3, dadaurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung auf eine Temperatur zwischen 150 und 170° vorgenommen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aufbringen des Überzuges die Glasfasern von Schlichtmitteln befreit werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die überzogenen Fasern mit einer 0,1- bis 2°/0igen Lösung einer Werner-Komplex-Verbindung überzogen werden, bei der die dem dreiwertigen Chromatom verbundene Säuregruppe mehr als 10 Kohlenstoffatome enthält, z. B. Chromchloridstearat oder Methacrylat-Chromchlorid.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an die Behandlung der Fasern mit der Lösung von Werner-Komplex-Verbindung eine Erhitzung auf eine Temperatur von 150 bis 170° erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das behandelte Fasergut anschließend mit Wasser gewaschen wird.
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