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Wäßrige Schmälzmittel-Lösung für Glasfäden Die Erfindung betrifft
wäßrige Schmälzmittel-Lösungen für Glasfäden.
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Glasfäden werden zumeist in der Weise hergestellt, daß Glas in einem
Tiegel geschmolzen und das geschmolzene Glas durch eine Vielzahl von Öffnungen im
Tiegelboden abgezogen wird. Diese Fäden werden auf einen sich schnell drehenden
Dorn aufgewickelt, der das Glas aus den Öffnungen abzieht und gleichzeitig die dabei
entstehenden Fäden verstreckt.
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Zwischen dem Schmelztiegel und dem sich drehenden Dorn werden die
Fäden zu einem einzelnen, kontinuierlichen, einheitlichen Strang zusammengefaßt,
indem sie über eine geeignete Führung, z. B. ein Filzpolster, geleitet werden. Der
drehende Dorn bewirkt das Abziehen und Verstrecken der Fäden mit hoher Drehzahl
bei einer Umfangsgeschwindigkeit in der Größenordnung von 1300 bis 2600 m/Min. Dabei
entstehen beträchtliche Reibungskräfte zwischen der Führung und den Fäden sowie
auch beträchtliche Abriebkräfte zwischen den Fäden selbst. Demgemäß ist es notwendig,
die Fäden zu schmälzen, um diese Reibungs- und Abriebkräfte zu vermindern. Zu diesem
Zweck werden die Fäden mit einem Schmälzüberzug versehen, der üblicherweise an der
erwähnten Führung, also z. B. über ein Filzpolster zugeführt wird.
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Es hat sich gezeigt, daß die bisher verwendeten, im allgemeinen Stärke
enthaltenden Schmälzen nicht fest an den Fäden haften, sondern, wenn der Strang
auf den Dorn aufgewickelt wird, infolge der dabei auftretenden Beanspruchnungen
von einem Teil des Stranges zu einem benachbarten Teil abwandern. Wenn der Strang
anschließend zu einem Gewebe verarbeitet wird, erscheinen Anhäufungen der Schmälze
in Form von Streifen im fertigen Gewebe.
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Die Erfindung betrifft eine wäßrige Schmälzmittellösung für Glasfäden,
die zwischen dem Schmälztiegel und dem Wickeldorn aufgebracht wird und die nicht
von den anfangs überzogenen Fäden wieder abwandern kann.
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Die erfindungsgemäße wäßrige Schmälzmittellösung für Glasfäden ist
dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung als Schmälzmittel ein Kondensat aus 1 bis
2 Teilen Aceton und einem Teil Formaldehyd enthält.
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Vorteilhaft ist die verwendete Lösung alkalisch eingestellt und enthält
zusätzlich ein filmbildendes Mittel in emulgierter Form, insbesondere ein wärmehärtbares
Kunstharz.
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Als filmbildendes Mittel ist ein aus äthylenisch ungesättigten Monomeren
hergestelltes Harz, besonders Polyvinylacetat geeignet.
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Das Aceton-Formaldehyd-Kondensat wird durch die Alkalinität des Glases
und durch die Wärme desselben praktisch sofort in den unlöslichen Zustand überführt.
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Daher kann auf die Anwendung eines speziellen Katalysators verzichtet
werden. Da sich demnach die Schmälze sehr rasch mit den Fäden verbindet, besteht
schon beim Aufwickeln auf den Dorn keine Möglichkeit des Abwanderns mehr. Demgegenüber
zeigen die bekannten, Stärke enthaltenden Schmälzen eine relativ lange Trocknungszeit
und bleiben auch noch nach dem Verdampfen des Wassers weiterhin wasserlöslich, wodurch
die Abwandlungsfähigkeit begründet wird.
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Die erfindungsgemäße Schmälzmittellösung verleiht dem Strang Unverletzlichkeit,
Gleitfähigkeit, Biegsamkeit und Abriebfestigkeit. Gegebenenfalls kann man zur Verbesserung
der einen oder anderen Eigenschaft noch weitere Produkte hinzusetzen.
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Es ist bereits bekannt, Aceton-Aldehyd-Harze zur Ausrüstung von Geweben
anzuwenden. Hierbei sind jedoch andere Mengenverhältnisse als 1 bis 2 Teile Aceton
auf 1 Teil Formaldehyd vorgesehen. Ferner handelt es sich bei dem bekannten Verfahren
um die abschließende Behandlung eines bereits fertiggestellten Gewebes, so daß die
speziell bei der Herstellung von Glasfädensträngen auftretenden Schwierigkeiten
gar nicht vorhanden sind. Auch tritt der gerade beim Schmälzen des Glasfadens unmittelbar
nach dem Abziehen aus dem Tiegel erzielbare Vorteil der praktisch sofortigen Polymerisation
überhaupt nicht ein. In manchen Fällen ist sogar zusätzlich zu Aceton und Formaldehyd
ausdrücklich ein weiterer Bestandteil, wie Acrolein, bei der Ausrüstung eines Gewebes
als notwendig erachtet worden.
Das bei dem erfindpngsgemäßen Schmälzmittel
in Anwendung kommende Aceton-Formaldehyd-Kondensat wird z. B. in der folgenden Weise
hergestellt: Es werden 14 g Kaliumcarbonat mit 60 g Wasser, 400 - Paraformaldehyd
und 400 g Aceton vermischt. Dieses Cemisch wird zwecks Einleitens der Umsetzung
zwischen dem Paraformaldehyd und dem Aceton auf 50C erwärmt. Diese Umsetzung verläuft
exotherm, so daß kein weiteres .Erwärmen notwendig ist. Die Temperatur des Umsetzungsgemisches
steigt unmittelbar nach Einleiten der Umsetzung an, daher ist Wasserkühlung vorgesehen,
um die Temperatur bei etwa 90JC zu halten. Nach etwa 10 Minuten ist die Umsetzung
abgelaufen, und das Umsetzungsgemisch wird mit Ameisensäure neutralisiert. Das in
dieser Weise aewomiene Aceton-Formaldehyd-Kondensat istwasserlöslich.
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An Stelle. des Kaliumkarbonats können auch andere alkalische Verbindungen
angewandt werden, wie z. B. Natriumhydroxyd Kaliumhydroxyd, oder Natriumkarbonat,
die in etwa den gleichen Mengen verwendet werden. Allgemein ist eine Umsetzungszeit
von etwa 10 Minuten zwecks Erzielens einer vollständigen Umsetzung des Acetons mit
dem Formaldehyd ausreichend. Nach Abschluß der Umsetzung wird das Umsetzungsgemisch
mit einer Säure, wie z. B. Ameisensäure, neutralisiert.
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Die nach der bevorzugten Ausführungsform mitverwendeten filmbildenden
Mittel kennzeichnen sich dadurch, daß dieselben an der Luft trocknen. Weiterhin
ist es wichtig, daß die filmbildenden Mittel beständige wäßrige Emulsionen mit kationischer
Aufladung bilden und in einem PH-Bereich von 2 bis 6 beständig sind. Besonders vorteilhafte
filmbildende Mittel sind unter anderem Polyvinylmethaerylat, Butadienstyrol-Copolymere
und vinylartige Polymere, wie Polyvinylalkohol, Polyvinylbuty'rat und Polyvinylpyridin,
vornehmlich jedoch Polyvinylacetat.
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Zweckmäßigerweise mitzuverwendende Benetzungsmittel sind nichtionische
oder kationische Benetzungsmittel, z. B. Kondensate aus Äthylenoxyd und Sorbitmonooleat
oder Amide aus zweibasischen oder einbasischen Säuren und Polyäthylenpolyamine,
die in Säuren niedrigen Molekulargewichtes, wie Acryl-, Methacryl- oder Essigsäure,
gelöst sind.
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Ein weiteres Produkt, das sich in Kombination mit dem Benetzungsmittel
als zweckmäßig erwiesen hat, ist der Stearinsäureabkömmling des Imidazolacetates,
der gleichzeitig ein kationisches Emulgierungsmittel und einen Weichmacher für Textilfasern
darstellt. Weitere kationische oberflächenaktive Mittel in Form quaternärer Amine,
die sich ebenfalls als zweckmäßig in Kombination mit dem Benetzungsmittel erwiesen
haben, sind Dodecyltrimethylammoniumchlorid und 1-(2-Hydroxyäthyl)-2-alkyl-l-benzyl-2-imidazoliniumchlorid.
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Als Gleitmittel können in den erfindungsgemäßen Schmähmitteln hydrierte
Öle und vorzugsweise hydrierte Pflanzenöle, wie hydriertes Baumwollsamenöl, Anwendung
finden. Es ist hierbei notwendig, daß ein derartiges Produkt mit dem filmbildenden
Mittel verträglich ist und sowohl als solches als auch zusammen mit dem filmbildenden
Mittel beständig ist und keinerlei nachteilige Wirkung auf die Beständigkeit des
Aceton-Formaldeyhd-Kondensates oder die Fähigkeit dieser Produkte, eine feste Bindung
mit der Oberfläche der Glasfasern einzugehen, aufweist. Weiterhin soll das Gleitmittel
nicht flüchtig und nicht klebrig sein. Dasselbe soll weiterhin nicht ionisch oder
doch nicht kationisch sein sowie das Zerfasern der Glasfäden während der sich an
deren Ausbildung anschließenden Arbeitsgänge verhindern. Weiterhin soll das Gleitmittel
in wäßrigen Emulsic»nen des Polyvinylacetates oder anderer Emulgatoren löslich sein.
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Beispiel l Eine erfindungsgemäße wäßrige Schmälzmittellösung für Glasfäden
hat z. B. die folgende Zusammensetzung:
| wasserlösliches Aceton-Form- |
| aldehyd-Kondensat ......... 0,1 bis 1,0 |
| Borax ....................... 0,01 bis 0,1 |
| Emulsion eines thermo- |
| plastischen Harzes .......... 0,5 bis 4,0 |
| hydriertes Öl . ..... . .......... 0,5 bis 3,0 |
| Benetzungsmittel .............. 0,05 bis 0,5 |
| kationisches Emulgierungsmittel |
| in Form eines quaternären |
| Amins ..................... 0,1 bis 1,0 |
| Formaldehyd ... . ............. 0,01 bis 0,15 |
| Wasser ................... . . . 90,25 bis 99,73 |
Nach dem Abmessen der Produkte wird etwa ein Drittel der erforderlichen Wassermenge
in einen Mischbehälter mit Rührwerk gegeben, das sodann in Gang gesetzt und kontinuierlich
betrieben wird. Das Wasser wird auf 60 bis 95-C erwärmt. Die erforderlichen Mengen
an Aceton-Formaldehyd-Kondensat und Borax werden in dem Wasser aufgelöst. Sodann
wird ein weiteres Drittel des Wassers zugesetzt und sodann die restlichen Bestandteile
zugegeben sowie das Rühren etwa 10 Minuten fortgesetzt. Der restliche Anteil des
Wassers wird anschließend unter Rühren zugegeben. Sodaun liegt das Schmälzmittel
fertig für den Gebrauch vor. DasAufbrinaen auf die Glasfasern kann vermittels eines
Filzpolsters oder einer anderen geeigneten Auftragunsvorrichtung durchgeführt werden.
Beispiel 2 1n einem Mischgefäß werden 21 Wasser auf 70°C erwärmt und hierin 17,5g
wasserlösliches Aceton-Formaldehyd-Kondensat und 2 g Borax gelöst. Sodann wird 1
1 Wasser zugesetzt und unter Rühren 80 g Polyvinylalkohol, 72,8 g hydriertes Baumwollsamenöl,
7,2 g Äthylenoxyd-Sorbitmonooleat-Kondensat und 16,8g Stearinsäureabkömmling des
Imidazolacetats sowie 2 g Formaldehyd zugesetzt. Sodann wird mit Wasser auf ein
Gesamtvolumen von 41 aufgefüllt. Das Gemisch wird auf Raumtemperatur abgekühlt.
Die Viskosität des Gemisches beträgt 400 cP, und der pH-Wert liegt bei etwa 5,5.
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Bcispiel3 Es werden Glasfäden überzogen, indem die Zusammensetzung
nach Beispiel 2 auf ein Filzpolster aufgebracht wird, das im Abstand zwischen einem
Glasschmelztiegel und einem Fadenaufziehdorn angeordnet ist. Die durch die Kombination
von Tiegel und Dorn gebildeten Fäden werden in einem Strang zusammengefaßt, indem
man dieselben über ein Filzpolster zieht.
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Das Schmälzmittel wird dem Filzpolster in Form eines dünnen, unter
Druck stehenden Strahles zugeführt, der dem Polster mit einer Geschwindigkeit von
etwa 4,51/h beaufschlagt wird. Diese Menge ist größer
als diejenige,
die notwendig ist, um das Polster zu sättigen.
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Nachdem die Glasfäden das Polster passiert haben, bewegen sie sich
etwa 3,5 m durch die Luft, um den Überzug teilweise zu trocknen. Der Strang wird
sodann auf den rotierenden Dorn aufgewickelt, der einen Durchmesser von etwa 17,5
cm aufweist und mit einer Umfangsgeschwindigkeit von etwa 2,650 m/Min. umläuft.
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Der Strang geschmälzter Glasfäden wird zu einem Gewebe verarbeitet,
das ein satinartiges Aussehen aufweist und frei von Bindemittelstreifen ist.
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Eine Probe des so behandelten Stranges wird einem Verbrennungsversuch
unterworfen. Der Glühverlust beträgt 0,92 Gewichtsprozent. Beispiel 4 Es werden
nach dem Verfahren des Beispiels 3 hergestellte Glasfäden zu einem Gewebe verarbeitet.
Das Gewebe wird dadurch einer Wärmereinigung unterworfen, daß das Gewebe in Form
einer Rolle auf einem perforierten Dorn in einem gasbeheizten Ofen auf 355°C erwärmt
wird. Das Gewebe wird in dem Ofen 72 Stunden gehalten, damit der gesamte Überzug
wegbrennen kann, und sodann entfernt. Das Gewebe ist nach dem Reinigungsprozeß frei
von Bindemittelstreifen. Beispiel s Es werden nach dem Beispie@3 überzogene Glasfäden
zu einem Gewebe verarbeitet und das Gewebe einer Wärmereinigung dadurch unterzogen,
daß das Gewebe in einem einzigen Durchgang durch einen gasbeheizten Ofen auf 595
bis 650°C erwärmt wird. Die Gasflamme befindet sich in der Nähe der Gewebeoberfläche.
Es wird überschüssige Luft gegen die Oberfläche gerichtet, um eine geregelte Verbrennung
des Überzuges zu erreichen und eine Entfernung von dem Gewebe zu bewirken. Das Gewebe
ist nach dem Reinigungsprozeß frei von Streifen. Üblicherweise benötigt ein Gewebe,
das in bekannter Weise mit einem Stärkeüberzug versehen ist, eine Abbrennzeit von
etwa 68 Stunden bei 350°C. Gewebe, die mit einem Überzug eines erfindungsgemäßen
Schmälzmittels versehen worden sind, werden unter den gleichen Bedingungen in etwa
40 Stunden gereinigt, ohne daß Abscheidungen des Schmälzmittels verbleiben. Die
Wärmereinigungsfähigkeit der Gewebe, die mit dem erfindungsgemäßen Schmähmittel
überzogen sind, ist daher besonders vorteilhaft, wenn eine Nachbehandlung, z. B.
eine Silanbehandlung, zur Herstellung von Schichtstoffen erfolgt.
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Das Aufbringen einer wäßrigen Flüssigkeit auf die Glasfäden unmittelbar
nach deren Ausbildung stellt einen Vorteil im Hinblick auf die Sicherheit dar. Erfindungsgemäß
läßt sich ein gleichmäßiges Auftragen der Überzüge erreichen, wodurch sich streifenfreie
Gewebe herstellen lassen. Auch das schnelle Trocknen des Überzuges ist von besonderem
Vorteil, da eine Verminderung des Energiebetrages möglich ist, die zum Trocknen
des Stranges anschließend an seine Ausbildung und vor der weiteren Verarbeitung
notwendig ist.