DE1596579B2

DE1596579B2 - Verfahren zum ueberziehen von glasfaeden mittels eines applikators und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE1596579B2
Application number: DE19671596579
Authority: DE
Inventors: Robert Granville Hill Homer George Morrison Charles Robert Newark Haines Richard Marvin Warsaw Ohio Wong (V St A)
Original assignee: Owens Corning Fiberglas Corp
Current assignee: Owens Corning
Priority date: 1966-08-18
Filing date: 1967-08-08
Publication date: 1973-04-26
Also published as: GB1199064A; NO129537B; LU54328A1; BE702811A; DE1596579C3; DE1596579A1; FR1545707A; US3498262A; DK127051B; BR6791974D0; SE332280B; CH1165567A4; CH504969A; NL133861C; NL6711365A

Description

Aus der deutschen Auslegeschrift 1171121 ist es bekannt, eine für Glasfasern bestimmte Schlichte herzustellen, die als filmbildendes Mittel entweder reine "Amylose oder reines Amylopektin, etwa in Mengen bis zu 5 Gewichtsprozent, enthält. Außerdem ist es aus dieser deutschen Auslegeschrift bekannt, als zusätzliche filmbildende Mittel neben solchen Mitteln wie Polyvinylalkohol, Mischpolymerisate von Akryl, Nitril und Styrol auch Gelatine zu verwenden. Die in dieser Veröffentlichung beschriebene Schlichte wird jedoch aus einem wäßrigen Medium aufgebracht, und zwar durch Aufsprühen, wobei allerdings bei der Herstellung zur Verhinderung eines Gelierens die Schlichte entsprechend gerührt werden muß. Die auf diese Weise hergestellte Schlichte bildet jedoch im Zustand ihres Aufbringens keinen Gel aus, insbesondere kein thyxotropes Gel.

Weiterhin ist der deutschen Patentschrift 739 708 ein Verfahren zur Behandlung von heißen Glasfasern durch Aufbringen eines ölhaltigen oder plastischen Überzuges zu entnehmen, das darauf gerichtet ist, auf Glasfasern schwere Kohlenwasserstofföle aufzubringen, wobei Verdünnungen mit Wasser, Bentonit, Stearinsäure und anderen Beifügungen möglich ist.

Als ein weiteres mögliches Verdünnungsmittel kann neben dem verwendeten Bentonit auch Agar, Gelatine sowie Pektin und Karayagummi verwendet werden. Man gewinnt auf diese Weise eine eine Öl-Wasser-Emulsion darstellende Schlichte, die stark flüssig ist und in einer Kammer auf die Glasfaden aufgesprüht wird.

Weiterhin ist der deutschen Auslegeschrift 1039 473 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abbrennen

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eines organischen Leims aus Glasgeweben zu ent- Materialien einschließlich von Lösungsmitteln umnehmen, wobei nach dem Abbrennen das Glas- gibt und einschließt. In einigen Fällen nehmen die gewebe durch ein Gehäuse geführt wird, in welchem Lösungsmittel, sofern es sich um polare Lösungsmitmittels Sprühdüsen eine Substanz auf das Gewebe tel handelt, an der Netzwerksbildung teil, und zwar aufgesprüht wird. Nach dem Durchlaufen nachge- 5 durch van der Waalsche Bindungen, die eine Verschalteter Walzen wird das Gewebe schließlich einem netzung zwischen den verschiedenen Gelpartikeln : Trocknungsvorgang unterworfen. Bei den bekannten bewirken. In anderen Fällen wird angenommen, daß Verfahren und Vorrichtungen wird eine Schlichte Nebenbindungen zwischen den einzelnen Gelpartiauf Glasfäden aufgesprüht, wobei einmal erhebliche kern das Netzwerk bilden. Bei einem thixotropen Gel Verluste infolge verlorengegangener Schlichte in io zerreißen Scherkräfte die Nebenbindungen und zerKauf genommen werden müssen, sich in der Regel stören deshalb die Struktur, so daß sich das Gel wie auch keine gleichmäßigen Schlichteüberzüge auf den eine flüssige Lösung verhält. Sobald jedoch die ! Glasfäden ergeben. Auch gelingt es auf diese Weise Scherkräfte zu wirken aufhören, bilden die Gelparnicht, den Feststoffgehalt der Schlichte über ein vor- tikel wieder ein Netzwerk, das Lösungsmittelteilgegebenes Maß hinaus zu steigern. 15 chen einschließt, so daß die Mischung wieder zu Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt einem Gel erstarrt. Wie bereits erwähnt, lassen sich die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Über- thixotrope Gele sowohl mit Hilfe von wäßrigen als j ziehen von Glasfäden anzugeben, bei welchem ohne auch mit organischen Lösungsmitteln herstellen, wo- : Verluste an Schlichtematerial gearbeitet werden kann bei sich lediglich die Strukturen der entstehenden und Überzüge auf Glasfäden erzielt werden können, 20 Gele geringfügig unterscheiden. Alle diese thixotrodie verhältnismäßig rasch erstarren und gegebenen- pen Gele lassen sich jedoch zur Herstellung von falls in absolut gleichmäßiger Form hohe Feststoff- Überzügen auf Fäden und insbesondere auf textlien konzentrationen aufweisen können. Glasfaden verwenden.

j Die Erfindung ermöglicht es daher, nunmehr auch Thixotrope Gele können jedoch nur unter der Ein-

j solche Überzugsmaterialien zu verwenden, die wegen 25 wirkung von Scherkräften kurzzeitig verflüssigt wer-

' der bisher unvermeidlichen Verluste als zu teuer an- den und erstarren sofort wieder, wenn diese Kräfte

^! gesehen worden sind. zu wirken aufhören. Es ist daher auch nicht möglich,

?Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich ins- übliche Auftragungsvorrichtungen, die beispielsweise

besondere für textile Glasfaden, da es gelingt, durch mit Polstern oder Bändern arbeiten, zu verwenden,

j Einwirkung von Scherkräften auf die die Schlichte 30 wobei sich diese normalerweise durch Kapillarwir-

bildende thixotrope Mischung eine Verflüssigung kung mit einer flüssigen Schlichte vollsaugen. Auch

derselben hervorzurufen, wodurch die Fäden voll- ein umlaufendes Band würde aus einem. Gelvorrat

! ständig und außerordentlich gleichmäßig benetzt ungleichmäßige Gelmengen mit sich führen und eig-

: werden. Nach dem Abheben der Glasfaden erstarrt net sich daher nicht zur Erzielung eines gleichmäßi-

die thixotrope Mischung auf den Glasfäden sofort 35 gen Überzuges unter Verwendung einer thixotropen

wieder zu einem Gel, so daß sich die Fäden auch so- Mischung.

! fort aufspulen lassen. Die Gleichmäßigkeit der mit Daher liegt der in Anspruch 7 angegebenen Erfin-Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens herge- dung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum stellten Schlichteüberzüge auf Glasfaden ist gänzlich Aufbringen einer thixotropen Mischung auf Glasüberraschend und unerwartet, da beim Durchziehen 4° fäden zu schaffen, bei welcher auf die thixotrope von Fäden durch übliche Gele richtige Überzüge Mischung eine so ausreichende Scherkraft ausgeübt nicht gebildet werden können und im allgemeinen werden kann, daß es zu einer kurzzeitigen Verflüssiauf die von der Geloberfiäche abgekehrte Rückseite gung der thixotropen Mischung kommt, in welchem des Glasfadens überhaupt kein Gelmaterial gelangt. Zeitraum die Glasfäden mit der thixotropen Mi-Im Gegensatz hierzu fließt das durch Scherkräfte 45 schung benetzt werden müssen,
verflüssigte thixotrope Gel auch auf die Fadenrück- Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind seite, verteilt sich auf dem Glasfaden vollkommen in den Unteransprüchen beschrieben,
gleichmäßig und haftet gut. Der auf diese Weise er- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an zielte Schutz ist gegen ein Glas-auf-Glas-Scheuern Hand der F i g. 1 bis 5 im einzelnen erläutert. Es zeigt der einzelnen Glasfäden vollkommen ausreichend, 50 Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erste Vorrichtung so daß die Fäden auch verdrillt oder verwoben wer- zur Aufbringung einer thixotropen Mischung auf den können. Glasfaden,

Es sind zahlreiche Stoffe bekannt, mit deren Hilfe F i g. 2 einen Vertikalschnitt entlang der Linie 2-2

sich thixotrope Gele herstellen lassen. Durch Ver- der Fig. 1,

suche wurde festgestellt, daß im Grunde alle diese 55 Fig.3 eine Draufsicht auf ein weiteres Ausfüh-

bekannten Stoffe dazu verwendet werden können, rungsbeispiel einer Vorrichtung zur Aufbringung

aus den bisher zum Überziehen von Fäden verwen- einer thixotropen Mischung auf Glasfäden,

deten Überzugsmaterialien thixotrope Gele herzu- F i g. 4 einen Vertikalschnitt entlang der Linie 4-4

stellen. Wie schon erwähnt, treten im Gegensatz zu der Fig. 3 und

dem bekannten Überzugsverfahren keine Schlichte- 60 Fig.5 ein Diagramm, das den Zusammenhang

Verluste auf, so daß das erfindungsgemäße Verfahren zwischen Scherkräften und Schergeschwindigkeit bei

außerordentlich wirtschaftlich ist, auch kann der auf verschiedenen thixotropen Gelen angibt, die im flüs-

die Glasfäden mit der Schlichte aufgebrachte Fest- sigen Zustand unterschiedliche Viskositäten haben,

stoffgehalt drastisch gesteigert werden. Im folgenden werden zunächst einige Beispiele für

Die genaue Struktur der Gele im allgemeinen und 65 thixotrope Gele erläutert, und zwar als erstes ein

der thixotropen Gele mit besonderen ist nicht genau unter Verwendung eines organischen Lösungsmittels

bekannt, jedoch wird angenommen, daß sie mittels hergestelltes Gel zum Überziehen von frisch ausge-

Nebenbindungen ein Netzwerk bilden, das andere zogenen Glasfäden.

Beispiel 1 der thixotropen Mischung, der nach Verdunstung

Gewichtsteile des Löungsmittels einen Polyvinylacetatfilm hinterläßt, der die Oberfläche der Glasfaden vollständig bedeckt.

Das folgende Beispiel zeigt, daß Harze und andere ähnliche Stoffe mit einer ein thixotropes Gel bildenden Substanz vermischt werden können, um ein Gel dieser Harze herzustellen.

Beispiel 2

Gewichtsteile

Epoxy (I) 20

Epoxy (2) (70 % Feststoffe) 8,6

(R-C-Mi₃)+ - (00OCH₃)

R = 8 bis 18 Cs 1,5

Gamma-aminopropyltriäthoxysilan ... 0,7

Diacentonalkohol 159,2

Thixotropes Gel bildende Substanz .. 10

Das mit Epoxy (1) bezeichnete Harz hat die folgende Strukturformel mit η = 0.

Diacetonalkohol 170

Polyvinylacetat 20

Thixotropes Gel bildende Substanz (hochschmelzender Ester [85° C] des Rizinusöls, vorzugsweise Reaktionsprodukt einer höheren organischen Säure mit Rizinolein) 10

10

Die Schlichte läßt sich dadurch herstellen, daß das Polyvinylacetat in 100 Teilen Diacetonalkohol eingerührt wird, bis es sich löst; dann wird der restliche Diacetonalkohol zugegeben. Die Lösung wurde dann in einen Waring-Mischer gegeben und die das thixotrope Gel bildende Substanz bei schnellaufendem Mischer und einer Temperatur der Lösung von ungefähr 43° C beigegeben. Es ergibt sich eine ausgezeichnete thixotrope Mischung, die zu einer gewölbten Oberfläche gepumpt werden kann, über die Glasfäden nach ihrer Bildung gezogen werden. Dabei ergibt sich auf diesen ein vollkommener Überzug aus

V A

Xj^Cs ~~* C JlX —— CH.2—

OH

O _ CH₂- CH- CH₂-

CH₃

— Ο—( O ;—C—( O V-O-CH₂-CH-CH₂

CH₃

Das mit Epoxy (2) bezeichnete Harz hat dieselbe Strukturformel mit η = 3.

Diese Schlichte läßt sich dadurch herstellen, ■ daßdas Epoxyd-Polymer in einem Waring-Mischer mit. dem Diacetonalkohol gemischt wird, bis sich eine Lösung ergibt, der die Substanz beigegeben wird. Der Mischer muß 5 Minuten lang mit hoher Geschwindigkeit und bei einer Temperatur von ungefähr 44,5° C laufen, worauf sich eine gute thixotrope Mischung in Gelform ergibt, das die an ihm vorbeigezogenen Glasfäden vollständig einhüllt. Nach Verdampfung des Lösungsmittels hinterbleibt ein Epoxydharzüberzug auf den Fäden.

Das nächste Beispiel zeigt, daß sich praktisch jedes harzähnliche Material zu einem thixotropen Gel verarbeiten läßt. Die Mischungen wurden im wesentliehen in derselben Weise wie vorstehend beschrieben hergestellt und sie überziehen die Glasfaden derart gleichmäßig, daß sich ein überall gleich starker Harzfilm auf den Fäden ergibt, der diese vollständig überzieht.

Beispiel 3

Gewichtsteile Äthylenglykolmonobutyläther-

Stearat 190

Thixotropes Gel bildende Substanz .. 10

Beispiel 4

Gewichtsteile

Wasserlösliches Epoxyharz 50

Diacentonalkohol 142

Thixotropes Gel bildende Substanz .. 8

C—C—R-

— O-

-O—R—

-O

Rl
—\

C = R O —C—C

N(ROH)₂

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Überziehen von Glasfaden mit einer Schlichte mittels eines Applikators unmittelbar nach ihrer Herstellung, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlichte in thixotrope Form mittels geeigneter Zusätze übergeführt wird, durch Scherkräfte verflüssigt wird, um auf eine sich bewegende Oberfläche eines Applikators gleichmäßig in Form eines Films aufgebracht zu werden, an dem die. Fäden zur Aufnahme der Schlichte vorbeigeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Schlichte bildende Überzugsmaterial nicht gelierend ist, in die Form einer Emulsion gebracht und zur Bildung einer thixotropen Mischung mit der gelösten, ein thixotropes Gel bildenden Substanz innig vermischt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Überzugsmaterial und die das thixotrope Gel bildende Substanz in einem gemeinsamen Lösungsmittel gelöst werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfäden

* \ unmittelbar nach Berühren mit der thixotropen Mischung, jedoch nach einem eine Gelbildung ermöglichenden Zeitraum aufgespult und getrocknet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Applikator durch die vorbeilaufenden Glasfäden gedreht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Applikator von einem Motor angetrieben wird.

7. Vorrichtung zum Aufbringen einer thixotropen Mischung auf Glasfaden zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Walze (10) und ein die Walze aufnehmendes Gehäuse (26) vorgesehen ist, das aus zwei Gehäuseteilen (28, 30) zusammengesetzt ist, die in einander zugekehrten Flächen jeweils eine Ausnehmung zur Aufnahme der Walze (10) haben,' daß in dem Gehäuse ein erster Bereich (16) vorgesehen ist, in dem die Walze (10) die thixotrope Mischung aufnimmt, und daß eine Scherfläche (60) in ausreichend nahem Abstand zu der Walze vorgesehen ist, um auf das Gel eine Scherkraft auszuüben und es mindestens teilweise zu verflüssigen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Scherfläche (60) zwischen dem ersten Aufbringungsbereich (16) und einem zweiten Bereich (Walzenvorderteä), in welchem die Glasfäden über die Walze gezogen werden, angeordnet ist, und daß der zweite Bereich in Drehrichtung der Walze gesehen hinter dem ersten Bereich (16) liegt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die beiden Bereiche (16 und auf die Glasfaden gerichteter Bereich) mit Bezug auf die Walze (10) diametral gegenüberliegen und daß die Scherfläche (60) über der Walze (10) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der

Walze eine weitere Scherfläche (50) vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Aufbringungsbereich (16) eine Öffnung darstellt, die mit dem Auslaß einer Pumpe in Verbindung steht, und daß die Förderleistung der Pumpe so bemessen .ist, daß -die -Auftragsgeschwindigkeit aus der Öffnung geringer als die Oberflächengeschwindigkeit der Walze (10) ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze (10) frei drehbar ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß angrenzend an die Walze (10) eine zweite Walze (80) in dem Gehäuse drehbar angeordnet ist, deren periphere Oberfläche den ersten Übertragungsbereich (16) bildet.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Endteile (18) der ersten Walze (10) einen größeren Durchmesser als der mittlere Walzenbereich aufweisen und daß die zweite Walze (80) von den Endteilen der ersten Walze (10) übergriffen ist, derart, daß die Oberfläche der zweiten Walze (80) die thixotrope Mischung auf den mittleren Walzenbereich der ersten Rolle aufträgt.