DE1102092B - Verfahren zum Appretieren von Glasfasern und daraus hergestellten Geweben - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf das Appretieren von Glasfasern und daraus hergestellten Geweben.

Ziel der Erfindung ist die Verbesserung der Abriebfestigkeit dieser Fasern und daraus hergestellter Gewebe sowie die Verbesserung ihrer Waschbarkeit, ferner ihrer Licht- und Farbechtheit.

Die Eigenschaften von Glasfasern und daraus hergestellten Geweben lassen sich erfindungsgemäß verbessern, wenn man auf dem Fasermaterial eine hochpolymere, Oxygruppen enthaltende Verbindung und eine quaternäre Stickstoffverbindung zur Reaktion bringt. Gegebenenfalls können ein Titanester oder seine Verbindungen mitverwendet werden. Die derart auf den Glasfaseroberflächen unlöslich gemachte Verbindung wird getrocknet und durch Behandlung bei erhöhter Temperatur zu einer Appretur für Glasfasern ausgehärtet. In die Appretur lassen sich auch organische und anorganische Farbstoffe zum Einfärben der Glasfasern einbauen.

Der Ausdruck »Glasfasern« bezeichnet Glasfasern, -fäden, Schlackenwolle, Gesteinsfasern u. dgl. in Form von Fäden, Strängen, Lunten oder Geweben. Die gemäß der Erfindung verwendete Appretur kann auch auf Fasern bzw. daraus hergestellte Gewebe aufgebracht werden, die vorher zur Entspannung und Absetzung des Gutes erhitzt bzw. abgebrannt sind, indem man das Gut für einige Sekunden bis etwa 30 Minuten auf eine Temperatur im Bereich von 560 bis 735° C erhitzt hat.

Als Oxykomponente verwendet man eine Verbindung mit hohem Molekulargewicht, z. B. ein Polymerisat mit mindestens einer und vorzugsweise mehreren freien Oxygruppen, die mit der quaternären Stickstoffverbindung reagieren und sie auf den Glasfaseroberflächen unlöslich machen, z. B. Polyvinylalkohol.

Auch andere Oxypolymerisate oder Oxygruppen enthaltende Polymerisate, beispielsweise Polyäthylenglykole, Propylenglykole oder die durch Reaktion eines mehrwertigen Alkohols mit einer mehrbasischen Säure mit einer größeren Anzahl verfügbarer Oxygruppen gegenüber den verfügbaren Carboxygruppen erhaltene Alkyd- oder Polyester sind verwendbar. Bei den verwendeten Oxyharzen wird die Wasserlöslichkeit der Verbindung beim Anwachsen der Anzahl der Oxygruppen gesteigert. Vorzugsweise verwendet man Polymerisate mit so viel Oxygruppen, daß eine vollständige Lösung im wäßrigen Medium möglich ist, so daß man ein stabiles System für die Verwendung als Appretur erhält.

Die zu verwendende Menge des Oxypolymerisats hängt von dem Molekulargewicht der Verbindung und den in der Zusammensetzung vorhandenen Komponenten ab. Für normale, zum Appretieren von Glas-

Verfahren zum Appretieren

von Glasfasern
und daraus hergestellten Geweben

Anmelder:

Owens-Corning Fiberglas Corporation,
Toledo, Ohio (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. R. H. Bahr

und Dipl.-Phys. E. Betzier, Patentanwälte,

Herne, Freiligrathstr. 19

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 21. Oktober 1955

Alfred Marzocchi, Pawtucket R. I.,

und Remus F. Caroselli, Manville, R. I. (V. St. A.),

sind als Erfinder genannt worden

fasern und daraus hergestellten Geweben geeignete Viskositäten schwankt die Menge des Oxyharzes von unter 1 Gewichtsprozent für ein Polymerisat mit hohem Molekulargewicht bis zu 10 Gewichtsprozent für eine Behandlungszusammensetzung aus einem Polymerisat mit geringerem Molekulargewicht.

Zur Reaktion mit den Oxyverbindungen zur Erzielung der Unlösbarkeit kann man jede quaternäre Stickstoffverbindung verwenden. Geeignet ist z. B. eine Verbindung, die aus einer mit Triäthanolamin umgesetzten Säure besteht oder bei der eine der Amingruppen von Äthylendiamin mit einer Fettsäure zur Herstellung eines Fettsäureamins umgesetzt ist, während die andere Amingruppe durch Umsetzung mit einer Alkylverbindung tertiär gemacht ist. Man kann auch ein mit Essigsäure löslich gemachtes Tetraäthylenpentamin oder Kakaofettsäureamin verwenden. Offenbar erfolgt die Reaktion durch Aufspaltung der Verbindung in Amin und Fettsäuregruppe und anschließende Koordination des basischen Stickstoffatoms mit der Oxyverbindung. Dabei ist es zweckmäßig, zusätzlich eine saure Substanz in der Appretur zu verwenden, beispielsweise Salzsäure, Essigsäure oder eine ähnliche anorganische Säure.

Vorzugsweise verwendet man die quaternäre Stickstoffverbindung in Mengen bis zum Dreifachen des

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Gewichtes der Oxyverbindimg. Zweckmäßig findet

1 Gewichtsteil Oxypolymerisat auf 0,5 bis 6 Gewichtsteile quaternäre Stickstoffverbindung Verwendung. Auf der Basis von Gewichtsprozenten in der Appretur kann die Konzentration der quaternären Stickstoffverbindung von 0,5 bis 20 Gewichtsprozent der Zusammensetzung bei Vereinigung mit einem Oxypolymerisat -betragen. Das zusätzlich verwendete saure Medium soll in solchen Mengen vorhanden sein, daß die Verträglichkeit der Stoffe in der Appretur gewährleistet ist.

Es hat sich gezeigt, daß die Kombination des Oxybestandteiles und der quaternären Stickstoffverbindung mit einer Werner-Komplex-Verbindung die Behandlung der Fasern oder Gewebe gegenüber Appreturen, die nur aus Oxyverbindungen und quaternärer Stickstoffverbindung allein bestehen, verbessert. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet man eine Werner-Komplex-Verbindung, in der die dem dreiwertigen Chromkernatom zugeordnete Acrylcarboxylsäuregruppe nicht mehr als acht Kohlenstoffatome enthält. Es ist nicht bekannt, in welcher Weise der Chromkomplex in der Kombination wirkt. Es kann sein, daß die Komplexverbindung zusammen mit den Schutzeigenschaften der anderen Stoffe eine Schmierung liefert. Es ist aber bekannt, daß sich die Komplexverbindung fest mit den Glasfaseroberflächen verbindet und deren Wasserabweisungsfähigkeit verstärkt, so daß das ausgerüstete Gewebe trocken bleibt und abriebfest wird. Es ist ferner bekannt, daß die Chromkomplexverbindung allein oder durch Umsetzung mit Oxygruppen oder quartänerer Stickstoffverbindung aus anderen Verbindungen durch Änderung derselben durch weitere Komplexreaktionen polymerisieren kann.

Als Beispiel verwendbarer Werner-Komplex-Verbindungen seien Stearatchromchlorid, Palmitinchromchlorid und Oleylchromchlorid od. dgl. genannt. An Stelle von Chromchloriden kann man auch kationische Aminverbindungen verwenden, in denen die dem basischen Stickstoffatom zugeordnete organische Gruppe mehr als acht Kohlenstoffe enthält. Solche Chromkomplexverbindungen lassen sich in Appreturzusammensetzungen zwischen 0,25 und 2,5 Gewichtsprozent verwenden. Man kann zwar einen größeren Anteil verwenden, erreicht jedoch durch höhere Konzentrationen keine weiteren Vorteile, wobei allein aus Kostengründen die Verwendung auf weniger als 5 Gewichtsprozent eingeschränkt ist (vgl. USA.-Patentschriften 2 273 040 und 2 356 161).

Auch Titanester können in Kombination mit Zusammensetzungen aus Oxyverbindungen und quaternären Stickstoffverbindungen als Appretur für Glasfasern Verwendung finden.

Folgende Rezepte zeigen Zusammensetzungen nach der Erfindung:

Rezept 1

2,5 Gewichtsprozent Polyvinylalkohol,

4,0 Gewichtsprozent mit Essigsäure umgesetztes

Tetraäthylenpentamin,
0,4 Gewichtsprozent Stearatchromchlorid,
93,0 Gewichtsprozent Wasser.

Rezept 2
für 2. Badschlichtung

2 Gewichtsteile Titanlactat,

5 Gewichtsteile Polyvinylalkohol,

0,5 Gewichtsteile Tetraäthylenpentamin (Netzmittel), 1,5 Gewichtsteile Dikakaofettsäurediamin,
0,5 Gewichtsteile Acrylchromchlorid,
Rest zu 100 Teilen Wasser mit Essigsäure in solchen Mengen, daß die Löslichkeit des Systems stabilisiert wird. .

Beispiel 1

Ein boucleartiges Glasfasergewebe wird in einem

ίο Ofen bei 650° C und einer Durchsatzgeschwindigkeit von 14 m/Min, abgebrannt und entspannt. Das Gewebe wird vom Ofen kontinuierlich über ein die Appretur nach Rezept 1 enthaltendes Paddingmaschine geführt und dann zwischen Quetschwalzen unter einem Druck von 1,75 kg/cm² abgequetscht. Anschließend wird das Gewebe getrocknet und bei etwa 180° C gehärtet, worauf das Endprodukt aufgerollt wird.

Beispiel 2

Bei einer Appretur des Gewebes mit der Zusammensetzung nach Rezept 2 wird die Appretur 30 Sekunden bei etwa 180° C gehärtet, worauf das mit der Appretur versehene Gewebe über ein zweites in ein Bad aus I¹Vo und etwa 25,0 Gewichtsprozent Netzmittel tauschendes Paddingmaschine geführt. Dann wird das Gewebe 30 Sekunden bei etwa 155° C erneut gehärtet.

Die höheren Temperaturen beschleunigen die Härtung der Appretur auf den Glasfaseroberflächen. Statt bei 180° C kann man auch bei anderen Temperaturen im Bereich von 120 bis 235° C unter entsprechender Änderung der "Behandlungszeiten arbeiten.

Wegen der Verträglichkeit des z. B. Stearatchromchlorids od. dgl. mit den in der in der Appretur verwendeten Substanzen erübrigt sich das bisher erforderliche zweite Bad mit zweitem Trockenofen. Außerdem ist infolge der Löslichkeit der Substanzen im Gegensatz zur Verwendung der bekannten Emulsionen der früher verwendeten Zusammensetzungen die Stabilität des Bades besser.

Außer einer Verbilligung und Vereinfachung des Verfahrens zeigen die behandelten und auch gefärbten Fasern oder Gewebe größere Widerstandsfähigkeit gegen A^erfärbungen. Während sich die aufgebrachten Farben fest auf den Faseroberflächen halten, lassen sich Verunreinigungen od. dgl, leicht und schnell entfernen, so daß das Gewebe durch Waschen ohne Zerstörung anderer wirksamer Eigenschaften gereinigt werden kann. '

An Stelle des vorzugsweise verwendeten Wassers als Basis für die Behandlungszusammensetzung kann man auch organische Lösungsmittel allein oder in Kombination mit einem wäßrigen Medium verwenden.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Appretieren von Glasfasern und daraus hergestellten Geweben, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Fasermaterial ein organisches Polymerisat mit mindestens einer, vorzugsweise mehreren freien Oxygruppen, das befähigt ist, mit einer quaternären Stickstoffverbindung zu reagieren, wie Polyvinylalkohol, Polyäthylenglykol, -■ Propylenglykol oder die durch Reaktion eines mehrwertigen Alkohols mit einer mehrbasischen Säure mit einer größeren Anzahl verfügbarer Oxygruppen gegenüber den verfügbaren Carboxylgruppen erhaltenen Alkyd- oder Polyesterharze, und mit einer quaternären Stickstoffverbindung

in Reaktion gebracht werden, das Material getrocknet und die Appretur durch Erhitzen ausgehärtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung eines wasserlöslichen Polymerisats als hochpolymere Oxykomponente.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Appreturmischung 0,5 bis 6 Teile einer quaternären Stickstoffverbindung und 1 Teil Polyvinylalkohol verwendet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Titanester mitverwendet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Mitverwendung einer Werner-Komplex-Verbindung, in der die dem dreiwertigen Chromatom zugeordnete Diacrylcarboxylsäuregruppe mehr als acht Kohlenstoffatome enthält.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den Zusatz eines Farbstoffes zur Appretur.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Appretur als wäßriges System verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Appretur 1 bis 10 Gewichtsprozent Polyvinylalkohol, 0,5 bis 20 Gewichtsprozent einer quaternären Ammoniumverbindung und 0,2 bis 2,5 Gewichtsprozent einer Werner-Komplex-Verbindung, in der die dem dreiwertigen Kernchromatom zugeordnete Acrylcarboxylsäuregruppe mehr als acht Kohlenstoffe enthält, in Lösung enthält.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1 064 048;
USA.-Patentschrift Nr. 2 668 785.

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