DE1193626B - Lack zum Traenken von Glasfasergespinsten oder zum UEberziehen von Glasfasern auf der Basis von hitzehaertbaren Organopolysiloxanen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

C09f

Deutsche Kl.: 22 g-10/01

1193 626
G25669IVc/22g
10. November 1958
26. Mai 1965

Die Erfindung betrifft einen Lack zum Tränken von Glasfasergespinst oder zum Überziehen von Glasfasern auf der Basis von hitzehärtbaren Organopolysiloxanen, wobei dieser Lack Linolsäure, Füllstoffe und Lösungsmittel enthält.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Lack so auszugestalten, daß der von ihm auf der Glasfaser gebildete Überzug verhindert, daß Natrium und Calcium aus den Glasfasern ausgelaugt werden, wenn die lackierten Glasfasern oder die getränkten "> Glasfasergespinste unter den Einfluß von Lösungsmitteln gelangen. Die Lackschicht soll also verhindern, daß solche Lösungsmittel, insbesondere alkalische Lösungsmittel, die Glasfasern oder das Glasfasergespinst angreifen. Auch sollen die Glasfasern geschmiert werden, damit das Glasfasergespinst biegsamer und verschleißfester wird.

Erfindungsgemäß enthält die als Lack für die Glasfasern oder die Glasfasergespinste zu verwendende Organopolysiloxanmasse ein inertes Lösungs- oder Dispergiermittel und eine Mischung folgender Bestandteile:

1. 50 bis 60 Gewichtsprozent flüssiges Methylpolysiloxan mit durchschnittlich 1,95 bis 2,1 Methylresten je Siliziumatom und einer Viskosität von 10 bis 1000 cSt bei 25°C;

2. 1 bis 10 Gewichtsprozent Methylpolysiloxan mit durchschnittlich mehr als 2 Methylresten je Siliziumatom und einer Viskosität von 50 000 bis 2 000 00OcSt bei 25°C;

3. 0 bis 10 Gewichtsprozent flüssiges Methylpolysiloxan mit 1,2 bis 1,7 Methylresten je Siliziumatom und aus CH₃SiO₃₇₂-, (CH₃)₂SiO- und (CHs)₃SiO₁/2-Gruppen bestehend;

4. 1 bis 15 Gewichtsprozent feingemahlenes Siliziumdioxydpulver und

5. 1 bis 10°/₀ dimerisierte Linolsäure.

Bekannt ist es, Organopolysiloxane mit ölmodifizierten Alkydharzen zu vereinigen, um lufttrocknende Farben zu erhalten, die auf keramischen Erzeugnissen gut haften. Es ist ferner bekannt, Epoxyharze mit Organopolysiloxanen und mit ölmodifizierten Alkydharzen zu vereinigen, um ein Mittel zum Imprägnieren von Glasgeweben zu erhalten, die auf elektrische Leitungen aufzubringen sind. Ferner ist es bekannt, zu Organopolysiloxanen mit Hydorxylgruppen ungesättigte Fettsäuren als Vulkanisationsbeschleuniger zuzusetzen.

Die billigen Glasfaserarten, die gegenwärtig hergestellt werden, sind alkalische Kalk-Magnesium-Lack zum Tränken von Glasfasergespinsten oder zum Überziehen von Glasfasern auf der Basis
von hitzehärtbaren Organopolysiloxanen

Anmelder:

General Electric Company, Schenectady, N. Y.

(V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. M. Licht und Dr. R. Schmidt,

Patentanwälte, München 2, Theresienstr. 33

Als Erfinder benannt:

Francis George Augustine de Monterey, Troy,

N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. ν. Amerika vom 20. November 1957
(697516)

Silikatgemische. Kennzeichnend für diese Gattung sind Glasfasern, die Calciumionen, Natriumionen, Magnesiumionen und Kaliumionen in der Form von Oxyden oder Silikaten dieser Ionen enthalten. (Weitere Beschreibungen dieser Glassorten s. »Encyclopedia of Chemical Technology«, Bd. 9, S. 122 bis 132, und Bd. 13, S. 849 bis 856, herausgegeben von der Interscience Encyclopedia Inc., 1952.) In einer feuchten Umgebung werden Fasern, die als Isoliermaterial, ζ. B. in der Form einer Glaswollschicht zur Dachisolation, benutzt werden, zersetzt, da die Alkalien ausgelaugt werden und an die Oberfläche des Glases wandern. Alkalien, die an die Oberfläche gelangen, greifen alle Materialien, mit denen sie in Berührung kommen, z. B. die Kupferverkleidung in Kühlschränken, an oder lassen sie korrodieren.

Um das oben beschriebene Auslaugen oder die Wanderung der Alkaliionen bei den weniger kostspieligen Arten von Glasfasern zu verhüten, sind verschiedene Verfahren bekannt. Obwohl es möglich war, mit HiKe verschiedener Stoffe jede der genannten Schwierigkeiten für sich zu beheben, ist kein Lack bekannt, der allen Erfordernissen gleichzeitig gerecht wurde. Verzögerte ein Lack die Wanderung der Alkaliionen an die Oberfläche, so machte er die Glasfasern nicht wasserfest, um die äußeren Angriffe der Alkalien abzuwehren. Was die Schmierfähigkeit

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und Verschleißfestigkeit der Faser betrifft, so war bisher eine besondere Behandlung dafür erforderlich, damit ein wärmebeständiger Überzug auf der Faseroberfläche erzielt wird, der außerdem eine gute Geschmeidigkeit und Verschleißfestigkeit gewährt. Verschiedene Arten von Stoffen, z. B. Phenolharze, Petrolöle, sind mit dem Ziel angewendet worden, eine in der oben beschriebenen Weise befriedigende Glasfaser der Natrium-Calcium-Klasse herzustellen. Bislang konnte indessen kein Lack alle diese unterschiedlichen Mängel in der gegenwärtigen Herstellung der obengenannten Glasfaserart beheben.

Das ist erst mit Hilfe des den Gegenstand der Erfindung bildenden, auf der Basis von hitzehärtbaren Organopolysiloxanen aufgebrannten Lackes *5 erreicht worden.

Das flüssige Methylpolysiloxan mit der Viskosität von 10 bis 1000 cSt bei 25°C hat die allgemeine Formel (CHa)_mSi0(₄->7t), worin m eine Zahl zwischen 1,95 und 2,1 ist. Diese flüssigen Methylpolysiloxane ao können solche mit abgebrochener Kette sein (bei denen das Verhältnis von Methylrest zu Silizium größer als 1 ist). Sie können auch durch Hydrolyse gewonnen werden, z. B. aus Dimethyldichlorsilan, Methyltrichlorsilan und Trimethylchlorsilan in solchem Verhältnis, daß das Verhältnis von Methylrest zu Silizium in dem Bereich von 1,95 zu 2,1 Methylresten je Siliziumatom liegt.

Die Methylpolysiloxane mit abgebrochener Kette haben die Formel

(CH₈)₃Si — O-

CH₃
-Si-O

CH₈

— Si(CHa)₃
η

35

worin η eine ganze Zahl größer als 1 ist, z. B. zwischen 50 und 100000 oder größer, und so gewählt wird, daß die Viskosität in dem obengenannten Bereich liegt.

Das flüssige Methylpolysiloxan mit 1,2 bis 1,7 Methylresten je Siliziumatom wird am vorteilhaftesten durch Hydrolyse einer Mischung von Chlorsilanen gewonnen, die, in Gewichtsmengen angegeben, aus 50 bis 75% Dimethyldichlorsilan, 1 bis lO°/o Trimethylchlorsilan und 10 bis 35% Methyltrichlorsilan besteht.

Das für die Herstellung des Lackes nach der Erfindung verwendete Siliziumdioxydpulver kann jedes sein, das hinreichend fein gemahlen ist, d.h. dessen Teilchen von sehr kleiner Größenordnung sind. Siliziumdioxydpulver dieser Art werden in der USA.-Patentschrift 2 541 137 beschrieben. Beispiele für derartige Siliziumdioxydpulver sind sublimierte Siliziumdioxydpulver, ausgefällte Siliziumdioxydpulver, Siliziumdioxydaerogele, die alle im Handel erhältlich sind.

Die dimerisierte Linolsäure kann durch 8 bis 20 Stunden langes Erhitzen der Methylester der Linolsäure (C₁₈H₃₈O₂) auf hohe Temperaturen gewonnen werden.

Bei der Herstellung des Lackes nach der Erfindung ist es empfehlenswert, daß das feingemahlene Siliziumdioxydpulver feucht in dem niederviskosen, flüssigen Methylpolysiloxan (mit der Viskosität 10 bis 1000 cSt) ist, ehe die anderen Bestandteile zugesetzt werden. Dazu gibt man den Füllstoff aus feingemahlenem Siliziumdioxydpulver und das niederviskose, flüssige Methylpolysiloxan und, falls gewünscht, das höherviskose Methylpolysiloxan, besonders das flüssige Methylpolysiloxan mit durchschnittlich mehr als 2 Methylresten je Siliziumatom und einer Viskosität von 50000 bis 2000000 cSt bei 25⁰C, in einen Mischbehälter, am besten in eine Kolloidmühle, und läßt die Mischung ungefähr 10 bis 20 Minuten in der Mühle laufen, bis eine homogene Mischung aus Füllstoff und Methylpolysiloxane entstanden ist. Anschließend können die übrigen Bestandteile in beliebiger gewünschter Reihenfolge zugesetzt werden, so daß ein für die Behandlung von Glasfasern geeigneter Lack erhalten wird. Man löst die Masse in einem neutralen Lösungsmittel, wie Trichloräthan, Tetrachlorkohlenstoff, Tetrachloräthan, so weit, bis sich ein Feststoffgehalt von 25 bis 90% ergibt. Dieser Lack wird vor der Verwendung mit dem gleichen oder einem anderen Lösungsmittel bis zu einem Feststoffgehalt von ungefähr 0,1 bis 10 Gewichtsprozent stärker verdünnt. Der Lack wird dann auf die noch heißen Glasfasern gesprüht. Dabei wird die übliche Methode der Glasfasererzeugung durch Abschleudern der Glasmasse von einem rotierenden Teller als Läufer mit anschließendem Zerblasen des primären Glasstromes angewendet. Die Glasfasern haben dabei eine Temperatur von etwa 1000° C. Nach dem Aufsprühen der Überzugsmasse werden die Glasfasern in wenigen Sekunden abgekühlt.

Falls gewünscht, kann der näher beschriebene Lack (mit oder ohne Lösungsmittel) in Wasser emulgiert werden. Dazu verwendet man die üblichen Verfahren und die bekannten Emulsionsmittel.

Der Wirkungsgrad des Lackes auf die Glasfasern, soweit er die Verhütung eines Auslaugens der Alkali- und Erdalkalioxyde betrifft, wird durch Eintauchen der überzogenen Glaswolle in Wasser und durch Prüfen der Stärke des Auslaugens für Na-, Ca-, Mg- und K-Ionen nach immer längeren Zeitspannen bestimmt.

Beispiel

Es wurden 57,37 Teile eines Methylpolysiloxans mit abgebrochener Kette gemäß vorgenannter Formel mit einer Viskosität von ungefähr 4OcSt bei 25⁰C mit 6,74 Teilen eines höherviskosen Methylpolysiloxans mit abgebrochener Kette gemäß vorgenannter Formel, an das ein Methylrest gelagert war, das aber eine Viskosität von ungefähr 200000 cSt bei 25°C besaß, und 6,74 Teilen sublimiertem Siliziumdioxydpulver 10 Minuten lang auf einer Kugelmühle gemischt, bis der Füllstoff vollständig von den Methylpolysiloxanen durchgefeuchtet war. Anschließend wurden 7,8 Teile eines Methylpolysiloxans mit etwa 1,2 bis 1,7 Methylresten je Siliziumatom, bestehend aus CH₃ SiO₃/₂-, (CHs)₂SiO- und (CH₃)₃SiO_1/2-Gruppen, und 7,8 Teile der obengenannten dimerisierten Linolsäure während des Mischens in der Kugelmühle zugesetzt. Die Mischung dieser Bestandteile wurde anschließend mit 13,55 Teilen Trichloräthylen verdünnt. Die Masse kann zum Überziehen von Glasfasern verwendet werden, wenn man sie durch weiteres Trichloräthylen bis auf eine Konzentration von 0,1 bis 10% an Feststoffen des Gesamtgewichts der Lösungsdispersion verdünnte.

Die, wie oben beschriebenen, nach dem Schleuderverfahren erhaltenen Glasfasern wurden in noch heißem Zustand mit dem beschriebenen Lack überzogen. Man stellte fest, daß der Prozentsatz an aus-

gelaugtem Natriumoxyd (Na₂O) nur ein Drittel des Prozentsatzes an ausgelaugtem Natriumoxyd betrug, der bei den nicht übersprühten Glasfasern beobachtet wurde.

Claims (5)

1. 5 Patentanspruch:

   Lack zum Tränken von Glasfasergespinsten oder zum Überziehen von Glasfasern auf der Basis von hitzehärtbaren Organopolysiloxanen, der Linolsäure, Füllstoffe und Lösungsmittel enthält, dadurch gekennzeichnet, daß er ein inertes Lösungs- oder Dispergiermittel und eine Mischung folgender Bestandteile enthält:
   1. 50 bis 60 Gewichtsprozent flüssiges Methylpolysiloxan mit durchschnittlich 1,95 bis 2,1 Methylresten je Siliziumatom und einer Viskosität von 10 bis 1000 cSt bei 25⁰C;
2. 2. 1 bis 10 Gewichtsprozent Methylpolysiloxan mit durchschnittlich mehr als 2 Methylresten je Siliziumatom und einer Viskosität von 50000 bis 2000000 cSt bei 25° C;
3. 3. 0 bis 10 Gewichtsprozent flüssiges Methylpolysiloxan mit 1,2 bis 1,7 Methylresten je Siliziumatom und aus CH₃ SiO₃/ ₂-, (CH₃)₂SiO- und (CHa^SiOi/a-Gruppen bestehend;
4. 4. 1 bis 15 Gewichtsprozent feingemahlenes Siliziumdioxydpulver und
5. 5. 1 bis 10% einer dimerisierten Linolsäure.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 946481, 961831;
   britische Patentschrift Nr. 722 484.

   In Betracht gezogene ältere Patente:
   Deutsches Patent Nr. 1 087 350.