DE1283446B - Staerkehaltige Schlichte fuer Glasfasern und damit beschichtete Glasfasern - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

D 06 m

Deutsche Kl.: 32 b - 25/02

Nummer: 1 283 446

Aktenzeichen: P 12 83 446.7-43 (O 8676)

Anmeldetag: 9. April 1962

Auslegetag: 21. November 1968

Die Erfindung bezieht sich auf eine stärkehaltige Schlichte und richtet sich insbesondere auf eine nicht wandernde, niedrig kochende und im wesentlichen aus Amylopektin und oxäthylierter Amylose bestehende Schlichte für Glasfasern.

Wegen des gegenseitigen Abriebes von Glasfasern muß auf die Fasern unmittelbar nach ihrer Herstellung und bevor sie bei der Weiterverarbeitung den Abrieb fördernden Bedingungen ausgesetzt werden, eine Schlichte aufgebracht werden. Die für diese Zwecke verwendeten Schlichten enthalten als Hauptbestandteil einen filmbildenden Stoff, der auf den Glasfasern eine schützende, gegen Abrieb widerstandsfähige Hülle bildet, und außerdem enthalten sie übliche Zusätze, wie Gleitmittel, Weichmacher, Emulgatoren usw. Der aus einer solchen Schlichte gebildete überzug verbleibt während der Weiterverarbeitung durch Verformen. Gruppieren. Aufwickeln. Verzwirnen und Fachen, d. h. den Phasen, in welchen die Voraussetzungen für das Auftreten von Abrieb als Folge der häufigen Berührung der Fasern miteinander und mit einer Mehrzahl von Führungen, ösen. Berührungsstellen. Oberflächen und Spannvorrichtungen in besonderem Grade gegeben sind, auf den Fasern.

Falls ein solcher schützender überzug nicht vorhanden wäre, würden die Glasfaserlunten durch den Abrieb so erheblich beschädigt, daß die aus ihnen hergestellten Erzeugnisse wertlos und unbrauchbar sind.

An sich könnte die filmbildende Komponente der Schlichte ein synthetisches oder natürliches Harz oder Cielatine sein. Als geeignetere Filmbildner wurden lange Zeit die handelsüblichen oder die chemisch modifizierten Stärken wegen ihrer besonders guten filmbildenden Eigenschaften, ihres niedrigen Preises und nicht zuletzt auch der Möglichkeit, sie von der Weiterverarbeitung dann, wenn diese Sehlichtezusammensctzungen mit den angewendeten Temperaturen, ferner den endgültig aufzubringenden Zusammensetzungen oder beschichtenden Harzen oder Einbettungsmaterialien nicht verträglich sind, leicht wieder zu entfernen, angesehen.

Die Verwendung von Schlichten auf Stärkebasis stößt jedoch, trotz der an sich vorteilhaften Eigenschaffen derselben, auf zwei erhebliche Nachteile, nämlich ihre Neigung, nach der Außenfläche des Faserpaketes zu wandern, und die Kosten der im Falle ihrer Verwendung erforderlichen Wärmebchandlungsverfahren und -vorrichtungen.

Das Wanderiingsphänomcn tritt erfahrungsgemäß nach dem aufwickeln der Fasern oder Lunten in Stärkehaltige Schlichte für Glasfasern
und damit beschichtete Glasfasern

Anmelder:

Owens Corning Fiberglas Corp.,

Toledo, Ohio (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. H. Bahr und Dipl.-Phys. E. Betzier, Patentanwälte, 4690 Herne

Als Erfinder benannt:

Clarence W. Charon, South Attleboro, Mass.;

Laurent C. Renaud, Manville, R. I. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 24. April 1961 (104 841)

den üblichen stapelbaren zylindrischen Packungen und während der Phase des Trocknens der aufgebrachten Schlichtezusammensetzungen auf. Dieses Phänomen besteht in dem physikalischen übergang oder Wandern des größten Teiles der in der Schlichtezusammensetzung enthaltenen Feststoffe nach der äußeren Oberfläche der aufgewickelten Packungen. Obwohl die tatsächliche Ursache dieses Phänomens bisher noch nicht genau feststeht, wird angenommen, daß die Kapillarität oder das Mitreißen von Feststoffen in die Dampfphase, wenn diese in die Atmosphäre übergeht, und schließlich ihre Ablagerung auf der Oberfläche der Packung die hierfür verantwortlichen Faktoren sind.

Die unerwünschten Folgen der Wanderung werden zuerst vom Weber bemerkt, der das Entstehen von Farbstreifen aufweisenden Geweben feststellt, falls von dieser Wanderung nachteilig beeinflußte Lunten oder Garne aus Glasfasern seinem Erzeugnis einverleibt werden. Diese Mängel steigern sich noch wegen der Notwendigkeit, die Gewebe aus Glasfasern zuzurichten oder einer in der Wärme durchgeführten Kräuselungsbehandlung zu unterziehen, in deren Zuge sie, um die Fasern in dem gewebten Zustand zum Setzen oder Kräuseln zu bringen, einer Temperatur von mehr als 540 C ausgesetzt werden. Wenn auf Abschnitten des Gewebes ein

809 638/1541

Überschuß an aus der Schlichte stammenden Fest- Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich

stoffen vorhanden ist, d. h. also durch das Wände* nunmehr um eine stärkehaltige Schlichte für Glas-

rungsphänomen ungünstig beeinflußte Fasern vor- fasern, die 1 bis 5 Gewichtsprozent Amylopektin,

handen sind, bewirken die angewendeten hohen 1 bis 5 Gewichtsprozent oxäthylierte Amylose, 0,5

Temperaturen ein Verkohlen und Karamelisieren 5 bis 3,0 Gewichtsprozent nichtionisches Gleitmittel, der im Überschuß vorhandenen Feststoffe unter. 0,1 bis 2,0 Gewichtsprozent kationisches Gleitmittel,

Auftreten dunkelgefärbter Bereiche, welche dem und als Rest Wasser enthält.

Gewebe ein sehr unerwünschtes mehrfarbiges oder Das folgende Beispiel gibt eine bevorzugte Zu-

»farbenstreifiges« Aussehen verleihen. sammensetzung wieder. Hierbei sind die Mengen

Ferner wirken die Bereiche der Gewebe mit hohem 10 der Bestandteile in Gewichtsprozenten ausgedrückt.

Festkörpergehalt oft als Wärmeabzugsstellen oder . .

intensiv wärmestauend, wodurch, bereits wenn mit Beispiel

Temperaturen gearbeitet wird, die zwar zum Er- Amylopektin ..: 2%

weichen der Glasfasern geeignet sind, aber unter- Oxäthylierte Amylose 2%

halb des Schmelzpunktes der Fasern liegen, ein 15 Hydriertes pflanzliches öl 2°/o

Zusammenschmelzen benachbarter Fasern hervor- Polyoxyäthylen-Sorbitan-

gerufen wird. Monooleat-Emulgator 0,2%

Außerdem ergeben hohe Konzentrationen solcher Tetraäthylenpentamindistearat 0,5°/o

Feststoffe ein Erzeugnis von uneinheitlicher Zug- Polyäthylenglykol 0,5 %

spannung, die es für eine Weiterverarbeitung un- 20 Wasser Rest

geeignet macht. Beim Weben ist eine genaue Zugeinregulierung erforderlich. Abweichungen in den Die obengenannten Bestandteile werden derart Zugspannungen des zu verwebenden Garnes führen angesetzt, daß zunächst die Hälfte der gesamten zu Stillständen von Webstühlen, Fadenbruch und zu verwendenden Wassermenge in einen ummantelten dem Entstehen einer unerwünschten Menge an 25 Kessel, dessen Temperatur bei 27 bis 38° C gehalten Fusseln oder aus der Oberfläche der Garne vor- wird, gegeben, die oxäthylierte Amylose zugesetzt springenden gebrochenen Fadenenden. Die Be- und die Mischung unter Rühren auf etwa 93° C deutung des Wanderungsphänomens und die Un- erhitzt wird. Darauf wird die Lösung auf etwa 70" C brauchbarkeit von durch Wanderung beeinträchtig- gekühlt und das Amylopektin zugeführt. In einem ten Garnen für den Weber geht daraus hervor, daß 30 besonderen Gefäß werden das pflanzliche öl und bei der früheren Arbeitsweise unter Verwendung von der Emulgator angesetzt und dieser Mischung so viel auf Stärke basierenden Schlichtezusammensetzungen Wasser von einer Temperatur von etwa 70⁰C zuals Schlichte die ersten 1100 m Lunte der gewickelten gesetzt, bis die Emulsion sich umkehrt, worauf sie Packung verworfen werden mußten. Die Gesamt- bei 70 kg/cm² homogenisiert wird. In einem dritten menge des derart als Ausschuß aussortierten Garnes 35 Behälter werden das Tetraäthylenpentamindistearat hat jährlich Millionen von Metern betragen. und Polyäthylenglykol in warmem Wasser aufgelöst.

Weitere sich bei der Verwendung von auf Stärke Die drei Mischungen werden dann unter Rühren

basierenden Schlichtezusammensetzungen ergebende vereinigt und das restliche Wasser zugefügt. Der

Nachteile sind die Kosten, die Zeit und die Auf- Polyoxäthylenester wird zugesetzt, um die Emul-

wendungen für die notwendige genaue Einstellung 40 gierung des pflanzlichen Öls zu erleichtern,

beim Kochen solcher Schlichten. Häufig werden Die verwendeten Stärkefraktionen werden durch

zusätzliche teuere und viel Raum beanspruchende Fraktionierung von üblichen Stärken, wie Kartoffel-,

Druckkessel und Düsenkocher benötigt. Getreide- und Maisstärken od. dgl. nach den in

Zweck der Erfindung ist die Schaffung von auf den USA.-Patentschriften 2 829 987, 2 829 988,

Stärke aufgebauten Schlichtezusammensetzungen, die 45 2 829 989 und 2 829 990 beschriebenen Verfahren

keine Neigung zur Feststoffwanderung aufweisen und gewonnen. Diese Erzeugnisse bestehen aus den

bei mäßigen Temperaturen gekocht werden können. beiden Bausteinen der üblichen Stärken. Sie ent-

Durch die Verwendung dieser Schlichten werden halten Amylopektin,. die verzweigte Stärkefraktion,

Glasfaserkörper hergestellt, die ebenfalls keine nach- die die Außenhülle der Stärkekörner bildet, das

teilige Neigung zur Feststoffwanderung aufweisen. 50 durch folgende Formel wiedergegeben ist:

H OH H OH

CH, OH

und Amylose, die geradkettige Stärkefraktion, welche normalerweise den Kern des Stärkekornes ausmacht, von folgender Formel:

H OH

H OH

In

Die gemäß der Erfindung angewendete Amylose und das Amylopektin sind Kartoffelstärkefraktionen.

Während das Amylopektin in einer unmodifizierten Form eingesetzt wird, ist die verwendete Amylose eine durch Hydroxyäthyläthergruppen modifizierte Stärkefraktion.

Die verwendeten nichtionischen Gleitmittel sind vorzugsweise öle tierischen oder pflanzlichen Ursprungs oder deren hydrierte Derivate; jedoch sind auch andere nichtionische Gleitmittel, wie die Glykole oder deren Ester und andere Derivate verwendbar. Im Falle der Verwendung von Stoffen mit öliger Konsistenz wird vorzugsweise deren Emulgierung durch Einsatz von Emulgatoren, wie von Polyoxyäthylenestern, erleichtert.

Die verwendeten kationischen Gleitmittel sind vorzugsweise Kondensate von Aminen und Säuren, wie Fettsäuren, z. B. Stearin-, Pelargonsäure usw. Die Verwendungsbedingungen dieser Kondensate können durch ihr Löslichmachen mittels Essigsäure weiter verbessert werden.

Die erfindungsgemäßen Schlichtezusammensetzungen werden vorzugsweise sofort nach der Bildung der Fasern durch Ausziehen auf diese durch Bedampfen mit Hilfe eines Schürzenapplikators, wie er in der USA.-Patentschrift 2 873 718 beschrieben ist, aufgebracht. Jedoch ist auch jede andere übliche Art der Aufbringung durch Kontakt-, Tauch- oder Spriihverfahren, wie z. B. mit Hilfe eines Kissenapplikators (USA.-Patentschrift 2 390 370 und 2 744 563) mittels Ubertragerollen (USA.-Patentschrift 2 693 429 und 2 742 737) oder durch Besprühen (USA.-Patentschrift 2 491 889 und 2 846 348) möglich. Das Aufbringen wird vorzugsweise so einreguliert, daß sich auf den Lunten eine Ablagerung von zwischen 1 und 10% Feststoffen ergibt.

Die der Neigung zu wandern entgegenwirkenden Eigenschaften der erfindungsgemäßen Schlichtezusammensetzungen ergeben sich anschaulich aus folgender Tabelle. Darin ist das Ausmaß der Wanderung im Falle von fünf Paketen (Proben 1 bis 5), die mit einer üblichen, auf dextrinierter Stärke basierenden Schlichte behandelt worden sind, einer solchen im Falle von fünf mit der Schlichtezusammensetzung gemäß der Erfindung gemäß dem in der Beschreibung gegebenen Beispiel behandelten Paketen (Proben A bis E) gegenübergestellt worden.

Gewichtsprozent an Festkörpern, welche sich auf den Luntenproben befinden

Probe

1

2

3

4

5

Durchschnitt ...

A

B

C

D

E

Durchschnitt ...

Entfernung der Stelle, an welcher die Probe entnommen worden ist, von der Außenkante des Bündels her
120

6,56
5,72
6,49
6,43
6,15
6,27

2,17
1,93
1,86
1,96
1,84
1,95

240	360
5,67	5,92
5,33	5,20
5,91	6,04
6,08	5,36
5,49	4,89
5,69	5,48
1,91	1,93
2,22	1,85
1,87	1,72
1,71	' 1,85
1,77	1,77
1,89	1,82

480	500	21,600	22,600	23,600
5,61	5,05	2,42	2,45	2,44
4,79	4,31	2,33	2,19	2,15 .
5,71	5,40	2,42	2,38	2,51
5,28	8,77	2,48	2,48	2,49
4,62	4,66	2,22	2,21	2,20
5,20	5,27	2,37	2,34	2,36
1,89	1,74	1,60	1,58	1,57
1,80	1,84	1,66	1,62	1,61
1,72	1,75	1,59	1,59	1,61
1,69	1,68	1,48	1,49	1,50
1,70	1,60	1,46	1,49	1,50
1,74	1,74	1,56	1,55	1,56

Die oben angegebenen Werte sind erhalten worden, dem außenseitigen Ende der Lunte genommen

indem die die Probe bildenden Pakete getrocknet, 65 worden sind.

die geschlichteten Lunten aus ihnen herausgezogen Die so erhaltenen Proben sind dann gewogen

und von ihnen Proben in den acht angegebenen und Temperaturen unterworfen worden, welche

linearen Abständen vom Äußeren der Packung oder geeignet sind, die auf den Lunten abgelagerten

Schlichtefestkörper abzubauen. Der von der Wärmebehandlung herrührende Gewichtsverlust ist in Gewichtsprozenten angegeben worden. Das Ergebnis ist das in.der oben angegebenen Tabelle dargestellte und zeigt den Anteil der Schlichtefestkörper in Gewichtsprozenten, welcher sich auf den Proben befindet.

Wie ersichtlich, verläuft der Wanderungsvorgang bei den in bekannter Weise geschlichteten Packungen (Proben 1 bis 5) viel intensiver als bei den gemäß der Erfindung geschlichteten Packungen. So ergibt sich z. B. bei den in bekannter Weise geschlichteten Packungen eine 165%ige durchschnittliche Zunahme an Festkörpern von den innersten zu den äußersten Proben, jedoch nur eine Zunahme von 25⁰Ai im Falle der Pakete aus gemäß der Erfindung geschlichteten Fasern, d. h. eine 90%ige Verringerung des Wanderungsverlaufs der Festkörper im Gesamtdurchschnitt bei Anwendung der erfindungsgemäßen Schlichte.

Zusätzlich zeigen alle gemäß der Erfindung geschlichteten Lunten und die daraus gefachten Garne weniger Fusseln oder gebrochene Enden und einheitlichere Zugspannung.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Stärkehaltige Schlichte für Glasfasern, gekennzeichnet durch einen Gehalt von 1 bis 5 Gewichtsprozent Amylopektin, 1 bis 5 Gewichtsprozent oxäthylierter Amylose, 0,5 bis 3 Gewichtsprozent eines nichtionischen sowie 0,1 bis 2 Gewichtsprozent eines kationischen Gleitmittels.

2. Schlichte gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtionische Gleitmittel ein pflanzliches UI, ein tierisches öl, Äthylenglykol oder Äthylenglykolester ist.

3. Schlichte gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kationische Gleitmittel das Kondensat eines Amins und einer Fettsäure ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 801 241.