DE1191330B

DE1191330B - Verfahren zur Herstellung von UEberzuegen auf Glasfasern und Glasfasergeweben

Info

Publication number: DE1191330B
Application number: DEO7313A
Authority: DE
Inventors: Remus F Caroselli; Alfred Marzocchi
Original assignee: Owens Corning Fiberglas Corp
Current assignee: Owens Corning
Priority date: 1959-03-30
Filing date: 1960-03-28
Publication date: 1965-04-22
Also published as: FR1254072A; ES256107A1; CH423654A; BE588954A; CH327460A4; CH432737A; US3097963A; GB941374A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

D 06m

Deutsche KL: 8 k-1/01

1191330
O7313IVc/8k
28. März 1960
22. April 1965

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Überzügen auf Glasfasern und Glasfäden sowie aus solchen hergestellten Strängen, Garnen und Geweben.

Die Aufbringung eines Überzuges auf Glasfasern oder Glasfäden ist bekannt und dient dazu, Glasfasern verspinnbar und Garne verwebbar zu machen oder sie in nicht verwebte Produkte umzuwandeln, die z. B. als Textilmaterial oder als Verstärkung bei Kunststoffformkörpern, Schichtstoffen, überzogenen Geweben, Schnüren, Gittern u. dgl. verwendet werden. Die Entwicklung von solchen Überzügen für Glasfasern oder Glasfäden hat zu berücksichtigen, daß aus Glas hergestellte Fasern oder Fäden unporöse stangenartige Glieder mit fast vollständig glatten Oberflächen sind. Hieraus ergeben sich folgende Feststellungen:

1. Es gibt keine natürliche Haftung zwischen der glatten Oberfläche der Glasfasern oder Glasfäden untereinander, die mit den Haftungsverhältnissen bei anderen Fasern vergleichbar ist.

2. Die unporösen stangenartigen Elemente werden durch gegenseitigen Abrieb zerstört, wenn die Fasern oder Fäden nicht ein Schutzmittel auf ihren Oberflächen enthalten.

3. Die Glasfaseroberflächen sind hydrophil, so daß aufgebrachte Substanzen keine starke Bindung mit den Glasfaseroberflächen eingehen und jede erzielte Bindung durch Wasser zerstört wird, das filmartig bei feuchten Bedingungen von den Glasfaseroberflächen gebunden wird.

Bei endlosen Fäden oder Garnen hieraus verwendet man zweckmäßig eine Schlichte, die ein filmbildendes Material als Schutzmittel und ein Schmiermittel enthält, wobei diese Mittel so kombiniert sind, daß ein Ausgleich zwischen Schmierfähigkeit und Bindefähigkeit entsteht und die Glasfäden im Strang zusammengehalten werden, jedoch noch eine ausreichende gegenseitige Beweglichkeit für die Verarbeitung vorhanden ist.

Bei Stapelfasern ist die für endlose Fäden verwendete Schlichte ungeeignet. Bei Stapelfasern muß man eine Schlichte verwenden, die die Glasfasern schützt und Haftung sowie Schmierung gewährleistet, die aber auch einen gewissen Widerstand erzeugt, so daß beim Verspinnen der Lunten Ausrichtung und Haftung der Fasern untereinander erfolgt.

Wenn die in Garn-, Strang- oder Gewebeform vorliegenden Glasfasern in Kombination mit anderen Harzmaterialien bei der Endbearbeitung des Gewebes oder als Verstärkung bei der Herstellung von Kunststoff-Formkörpern, Schichtstoffen oder überzogenen Verfahren zur Herstellung von Überzügen auf
Glasfasern und Glasfasergeweben

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

Als Erfinder benannt:

Remus F. Caroselli,

Alfred Marzocchi, Cumberland, R. I. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 30. März 1959 (802 601)

Geweben Verwendung finden, sind die bisher bekannten Formierungsschlichten im Hinblick auf die Verarbeitbarkeitseigenschaften ungeeignet. Man muß deshalb die ursprünglich auf die Glasfaseroberflächen aufgebrachte Schlichte entfernen, die Glasfaseroberfläche durch Aufbringen eines Verankerungsmittel od. dgl. modifizieren und eine besondere Überzugszusammensetzung wählen, um die gewünschten Behandlungsund Verarbeitbarkeitscharakteristiken in Abhängigkeit von dem verwendeten Harzsystem zu erzielen, oder aber ein besonderes Harzsystem in Kombination mit einem Verankerungsmittel verwenden.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, bei dem Glasfäden oder -fasern im Zuge der Herstellung mit einer Zusammensetzung überzogen werden, die als wesentlichen Anteil das Reaktionsprodukt aus einem ungesättigten Polyester mit einem Fettsäurederivat eines Imidazolins enthält.

Ungesättigte Polyester werden durch Umsetzung einer ungesättigten zweibasischen Säure oder deren Anhydrid, z. B. Maleinsäure oder deren Anhydrid, Fumarsäure oder deren Anhydrid, mit einem zweibasischen Alkohol, z. B. Äthylenglykol, Triäthylenglykol, Diäthylenglykol, Propylenglykol u. dgl., in bekannter Weise erhalten. Letztere werden dann mit einem Fettsäurederivat von Imidazolin umgesetzt, z. B. mit dem Reaktionsprodukt von Imidazolin mit einer Fettsäure, wie Stearinsäure, Oleinsäure, Palmitinsäure, Adipinsäure od. dgl. Vermutlich erfolgt die

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Umsetzung zwischen dem Reaktionsprodukt des Imidazoline und dem Säureteil des ungesättigten Polyesters über ein nicht umgesetztes Wasserstoffatom am Stickstoffatom des Imidazolins.

Das erfindungsgemäß verwendete Produkt zeigt so viel Klebfähigkeit, daß die Glasfasern bei der Herstellung von Strängen oder Garnen ohne abzufasern gebunden werden. Gleichzeitig liefert dieses Produkt die notwendige Haftung beim Verziehen und Verspinnen einer Stapelfaserlunte zu einem Garn. Das Produkt zeigt außerdem Schmierwirkung, die den Fasern eine Relativbewegung zueinander gestattet.

Außerdem verbessert der Überzug den Griff der Glasfasern und der daraus hergestellten Gewebe und wirkt antistatisch.

Der aufgebrachte Überzug zeigt ferner eine ausgezeichnete Verträglichkeit mit anderen Harzsubstanzen.

Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von Appreturen für aus Cellulose- oder anderen organischen Fasern gewebten oder gewirkten Textilien oder Filz bekannt (britische Patentschrift 790 837), das darin besteht, daß die Fasern mit einer wäßrigen Lösung aus einem Amin-Aldehyd-Harzzwischenkondensat, einem sauren Katalysator für dessen Auskondensation und einem Esterkondensationsprodukt eines mehrwertigen Alkohols und einer Mono- oder PoIycarbonsäure imprägniert, getrocknet und anschließend zur Aushärtung des Amin-Aldehyd-Harzes erhitzt werden. Es handelt sich bei den für die Bildung des Esterkondensationsproduktes in Frage kommenden Alkoholverbindungen um Äthylenglykol und Polyäthylenglykol mit einem Molekulargewicht von 300 bis 400 und bei den verwendeten Dicarbonsäuren um Malein- oder Bernsteinsäure bzw. eine Mischung aus Bernstein- und Phthalsäure. Ein ungesättigter Polyester entsteht jedoch nur aus Maleinsäure und Alkohol. Der Hauptbestandteil in der bekannten Appreturmischung ist nicht etwa ein Polyester, sondern ein Amin-Formaldehyd-Harz, z. B. Harnstoff-Formaldehyd-Harz, dem man lediglich einen Polyester zugemischt hat, um die bei der Anwendung von Aminoplasten beim Appretieren von Geweben auftretenden Schwierigkeiten zu beheben. Außerdem ist dieses bekannte Verfahren auf das Appretieren von Cellulose und anderen organischen Fasern beschränkt, während es sich beim erfindungsgemäßen Verfahren um ein Uberzugsmaterial für Glasfasern und Glasfäden bzw. daraus hergestellten Strängen, Garnen oder Geweben handelt.

Ferner ist ein Verfahren zum Hochvakuumbedampfen von dazu geeigneten Geweben mit Metallen oder anderen im Hochvakuum verdampfbaren Stoffen, z. B. gewissen Farbstoffen, sowie das Beschichten vor oder nach dem Aufdampfprozeß mit einem Harzmaterial, welches eine besondere Affinität sowohl gegenüber dem Gewebe als auch gegenüber dem aufzudampfenden Material hat, bekannt (britische Patentschrift 800093). Als Harzmaterial eignet sich nach diesem Verfahren ein isocyanatmodifiziertes Polyesterharz, ein Polyvinylacetat- oder Polyvinylacetatharz, ein Epoxydharz, ein Aminoplastharz oder ein Phenolharz. Mit diesen Harzen werden ausschließlich synthetische, organische Fasern mit Polyacrylnitril, Polyamid, Polyäthylenglykol-Terephthalat sowie natürliches Fasermaterial beschichtet bzw. imprägniert. Von Glasfasern ist lediglich im Zusammenhang mit den besonders hervorgehobenen guten diesbezüglichen Eigenschaften der Silikone die Rede.

Im folgenden sollen Ausführungsbeispiele für das erfindungsgemäße Verfahren wiedergegeben werden.

Beispiel 1

2,0 Gewichtsprozent Maleinanhydriddiäthylenglykolkondensat, umgesetzt mit Stearylimidazolin aus gleichen Molmengen,

0,3 Gewichtsprozent Glasfaserschmiermittel (Pelargonsäureamid mit Essigsäure löslich gemacht), 97,7 Gewichtsprozent Wasser.

Beispiel 2

3,5 Gewichtsprozent Maleinsäurediäthylenglykolkondensat, umgesetzt mit Adipinsäure-Imidazolinreaktionsprodukt aus gleichen Mohnengen,

0,4 Gewichtsprozent Glasfaserschmiermittel (mit Essigsäure löslich gemachtes Pelargonsäureamid), 96,1 Gewichtsprozent Wasser.

ao Die Uberzugzusammensetzung wird in üblicher Weise auf die Glasfaseroberflächen im Zuge der Herstellung aufgebracht. Bei der Herstellung endloser Textilglasfäden wird der Überzug beim Schmelzspinnen aufgebracht, z. B. durch ein Wischpolster,

durch eine Überzugswalze od. dgl., und zwar in Mengen von 0,1 bis 0,5%·

Bei der Herstellung von Garnen aus Stapelfasern wird die Überzugszusammensetzung auf die Faseroberflächen beim Ablegen der Fasern auf eine Sammeltrommel oder beim Sammeln der Fasern in ein Vlies oder eine Lunte zum Verziehen und Verspinnen aufgesprüht.

Beispiel 3

1,5 Gewichtsprozent Maleinanhydriddiäthylenglykolkondensat, umgesetzt mit Stearylimidazolin,

2,5 Gewichtsprozent Polyäthylenglykol-(1500)-mono-

stearat,
96 Gewichtsprozent Wasser.

Die Aufbringung auf die Glasfasern im Zuge ihrer Herstellung oder nach Befreiung von der ursprünglichen Schlichte erfolgt wie bei den Beispielen 1 und 2.

Beispiel 4

4,0 bis 8,0 Gewichtsprozent kationische Modifikation eines Polyesterharzes (Maleinanhydriddiäthylenglykol-Kondensationspro- dukt, umgesetzt mit Stearylimidazolin), 0,3 bis 1,0 Gewichtsprozent y-Aminopropyltriäth-

oxysilan,

0,3 bis 1,0 Gewichtsprozent Glycerin,
1,0 bis 4,0 Gewichtsprozent Polyäthylenglykol-(1500)-monostearat,

94,4 bis 86 Gewichtsprozent Wasser.

Beispiel 5

4,0 bis 8,0 Gewichtsprozent kationische Modifikation eines Polyesterharzes (Maleinanhydriddiäthylenglykol-Kondensationsprodukt, umgesetzt mit Stearylimidazolin), 0,3 bis 1,0 Gewichtsprozent y-Aminopropyltriäthoxysilan,

1,0 bis 4,0 Gewichtsprozent Polyäthylenglykol-

(1500)-monostearat,
94,7 bis 87 Gewichtsprozent Wasser.

Beispiel 6

4,0 bis 8,0 Gewichtsprozent kationische Modifikation eines Polyesterharzes (Maleinanhydriddiäthylenglykol-Kondensationspro- dukt, umgesetzt mit Stearylimidazolin),

0,3 bis 1,0 Gewichtsprozent y-Aminopropyltriäthoxysilan,

0,3 bis 1,0 Gewichtsprozent Glycerin, 95,4 bis 90 Gewichtsprozent Wasser.

Beispiel7

4,0 bis 8,0 Gewichtsprozent kationische Modifikation eines Polyesterharzes (Maleinanhydriddiäthylenglykol-Kondensationsprodukt, umgesetzt mit Stearylimidazolin), 0,3 bis 1,0 Gewichtsprozent y-Aminopropyltriäth-

oxysilan,
95,7 bis 91 Gewichtsprozent Wasser.

Beispiele

4,0 Gewichtsprozent kationische Modifikation eines ungesättigten Polyesters (Maleinanhydridäthylenglykol-Kondensationsprodukt, umgesetzt mit einem mit Fettsäure modifizierten Imidazolin),

0,3 Gewichtsprozent Vinyltrichlorsilan, 0,3 Gewichtsprozent Glycerin,

2,0 Gewichtsprozent Äthylenglykol-(600)-mono-

stearat,
93,4 Gewichtsprozent Wasser.

Beispiel 9

35

1,0 Gewichtsprozent kationische Modifikation eines

ungesättigten Polyesters,
3,5 Gewichtsprozent ungesättigtes, in der Wärme absetzendes Harz, erhalten durch Hydrierung eines ungesättigten Polyesters,

0,05 Gewichtsprozent Polyvinylalkohol, 0,05 Gewichtsprozent Netzmittel, 0,3 Gewichtsprozent y-Aminopropyltriäthoxysilan, 0,3 Gewichtsprozent Glycerin,
2,5 Gewichtsprozent Polyvinylpyrrolidon (20 °/o Festkörper),

0,3 Gewichtsprozent oberflächenaktives Mittel, Gewichtsprozent Wasser.

Beispiel 10

2,1 Gewichtsprozent Maleinsäurediäthylenglykol-Kondensat, modifiziert mit Stearylimidazolin,

5 Gewichtsprozent einer wäßrigen 25%igen Polyäthylenemulsion,

0,2 Gewichtsprozent Glasfaserschmiermittel, 92,7 Gewichtsprozent Wasser.

Beispiel 11

60

2,6 Gewichtsprozent Maleinsäurediäthylenglykolkondensat, modifiziert mit Stearylimidazolin,

0,37 Gewichtsprozent Polyäthylenglykol (Molgewicht 20 000),

5,6 Gewichtsprozent Polyäthylenemulsion (25 gewichtsprozentig),

0,1 Gewichtsprozent Glasfaser schmiermittel, 91,33 Gewichtsprozent Wasser.

Beispiel 12

2,0 Gewichtsprozent Polyäthylenglykol-(400)-monopalmitat,

2,0 Gewichtsprozent Adipinanhydriddiäthylenglykolkondensat, umgesetzt mit Stearylimidazolin,

0,2 Gewichtsprozent Glasfaserschmiermittel (mit Stearinsäure löslich gemachtes Pelargonsäureamid), 95,8 Gewichtsprozent Wasser.

Der erfindungsgemäß verwendeten Überzugszusammensetzung kann man ferner zerkleinertes Material, wie Cellulosepulpe, z. B. Pergaminpulpe, zusetzen. Derartige Zusätze reduzieren die Spannung und tragen zur Schmierfähigkeit und Bindung der Überzugszusammensetzung bei. Der Cellulosepulpe nicht gleichwertig, erhält man jedoch auch gute Ergebnisse durch die Verwendung anderen zerkleinerten Materials, z. B. Kunstharzsuspensionen oder -emulsionen, von z. B. Polytetrafluoräthylen, Polyäthylen, Polyvinylacetat oder Polyvinylidenchlorid u. dgl. Diese Substanzen unterbrechen den Überzugsfilm, so daß Punkte für die Biegung des Überzugs entstehen. In einer Überzugszusammensetzung verwendet man zweckmäßig nicht mehr als 5 Gewichtsprozent der Pulpe oder eines anderen zerkleinerten Materials, wobei weniger als 2%> vorteilhaft zwischen 0,1 und 1% zugesetzt werden.

Beispiel 13

1,5 bis 8,0 Gewichtsprozent Fumarinsäurepolyäthylenglykolkondensat, umgesetzt mit Oleylimidazolin,

0,1 bis 0,5 Gewichtsprozent Cellulosepulpe, 98,4 bis 91,5 Gewichtsprozent Wasser.

Die Aufbringung auf Glasfasern erfolgt durch eine Walze, wenn die Glasfasern oder -fäden zu einem Strang oder Garn gesammelt werden, im Bereich von 0,1 bis 1,0%, gegebenenfalls auch bis 2%.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Überzügen auf Glasfasern, -strängen, -garnen und daraus hergestellten Geweben, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Glasoberflächen ein Überzug aufgebracht wird, der als wesentlichen Bestandteil ein durch Umsetzung eines ungesättigten Polyesters mit einem Fettsäurederivat eines Imidazoline gebildetes, kationisch modifiziertes Polyesterharz enthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusammensetzung zusätzlich Glasfaserschmiermittel, Kupplungsmittel und Füllmaterialien, wie Cellulosepulpe oder Polymerisatharze, enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der als Umsetzungskomponente verwendete ungesättigte Polyester aus einer ungesättigten zweibasischen Säure oder deren Anhydrid und einem zweibasischen Alkohol oder aus einer gesättigten zweibasischen Säure bzw. deren Anhydrid und einem ungesättigten zweibasischen Alkohol erhalten ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als Umsetzungskomponente verwendeten Imidazolinfettsäurederivate aus

einem Diamin, wie Äthylendiamin, anderen Alkylpolyaminen oder Diäthylentriamin und C₃-Cj₈₄-Fettsäuren, wie Palmitin-, Stearin-, Oleinsäure und Adipinsäure, erhalten sind.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem verwendeten Überzugsmittel Pelargonsäureamid, Tetraäthylenpentamin-Stearinsäure-Kondensat, hydrierte pflanzliche öle od. dgl. und bzw. oder ein Ester aus einer Fettsäure und mehrwertigen Alkoholen mit Molgewichten zwischen 200 und 2000 zugesetzt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß als ein Fettsäureester eines

Polyglykols z. B. Polyäthylenglykolmonostearat verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der verwendeten Überzugszusammensetzung Cellulosepulpe oder Polymerisatharzsuspensionen oder -emulsionen zugesetzt werden, und zwar unter 5 Gewichtsprozent, jedoch über 0,1 Gewichtsprozent, wie z. B. Polyäthylen-, Polytetrafluoräthylen-, Polyvinylacetat- oder PoIyvinylidenchloridemulsionen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschriften Nr. 790 837, 800 093.

509 540/373 4.65 Q Bundesdruckerei Berlin