DE1719532A1 - Schutzueberzug fuer Glasfasern - Google Patents

Description

DR.-INQ. DIPL.-INQ. M.SC. DIPU.-ΡΗΥβ. DR. DIPL.-PHY3. HÖGER - STELLRECHT - GRIESSBACH - HAECKER PATENTANWÄLTE IN STUTTQART

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Owena-Corning Fiberglas Corporation Toledo, Ohio (USA)

SohutsUbersug für Olaefaeern

Di· Erfindung betrifft Sohutzüberaüge für die frißoh gebildeten Oberflächen an endlosen Glasfaden während deren Bildung aus geschmolzenem Ölaa. Inabeeondere hat es die Srfindung mit Olaefaeern zu tun, die mit wässrigen Zueam- ■eneetsungen alt einen Gehalt an diBpergiertem Wachs und filBbildenden 8ubetan»en besohiohtet sind, wobei die Zueam-

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■ensetiungen auf Glasfasern in Pore von Oarnen oder fäden aufgebracht werden, die ihrerseits in der Textilindustrie, s.B. bei« Weben τοη Tuohen od.dgl.. Verwendung finden sollen. . >

Bei der Herstellung und Behandlung von Glasfasern tritt als vorherrschendes Problee der Bruoh der Glasfasern auf. Bei Giftefaaeperseugnissen, beispielsweise bei Gespinsten oder Str&n- , gen Bur Verstärkung von ftanstharsen, führt das erwähnte Prö%-lea BU einer FestigkeltsBindsrung der fertigtn Sohiohtetofier. Im lalle von Glaefasergarnen für Webswecke ist das Problem· vielseitig und führt su laohteilen nioht nur bei der Terar-

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bettung der Garne, sondern auoh !■ Rinbllok auf die Ügensoheif-

ten des Fertigproduktes· |

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Ss ist su beachten, daß das Breohen der Glasfasern keine FoI-ge von Spannungen 1st, da die Zugfestigkeit der Faser unge- ; wOheja^oh hooh und normalerweise in Bereioh von etwa 17 600 * bis 35 200 kg/on* liegt. Vielaehr werden die Fäden infolg· der extre» hohen, wechselseitigen Abriebeigeneohaften der Glasfasern gebroohen oder abgetrennt« Infolgedessen liegt die prinsipielle Funktion eines auf die Glasfasern ii IeIt-

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punkt ihrer Bildung aufgebrachten Soliutztiberziiga, auol: Paasonierschlichte genannt, darin, den Abrieb oder die Abrasion der Faaern zu verhüten. Ein säLch«r Abrasionsschutz wird durch· ·. die Kombination eines Schutzfilme» wit einer entsprechenden Schlüpfrigkeit oder Gleitfähigkeit See Überzugs erreicht.

Bei Glaofasergarnen, die verwebt werden sollen, iet die lie«* ι wi raboetzung de» Abriebs besondere kritisch, und zwar wegen der einen Abrieb fördernden Verhältnisse , wie nie während wesentlicher Verarbeitungnntufen der Ffinern au:?tr<?ten, z.B. beitir Vernand, Verdrillen, Fachen, Aufbäunien, Umspulen euf Kops (quilling), Einbringen in Gattern (oreelSiig), Texturieren {textur ί zir:g), Weben etc., und wt'H afm /,ui treten gebrochener Pasern die Verarbeitung hindert, lie War^unfinprobiecie Yer-Bjöhrt, aura Aur<sclieid!ftii nchndhaflc· 0i<3^%nf: fühipt und unbefriedigende, rainderiiertige Produkte ι o^rt. So verhänge^sich beispielsweise während der Verarbei-i\.>\y; die Faaerendcn, welche vom Gern abstehen, mit Pührungsürtvi_r Rollen und anderen Kon tnfctpunkten, so daß nie zerfasert und on Gram abgetrennt vjcrden und dal ei die llaschäne.vcr;<U pfuii wtid i?erecluDutzen noi.'ie dio Garnqv^jiüMt herabsotfisn. Duneben werden die nbge

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broehenen Fäden in der Umgebung des Bearbeitungsvorgange* •verstreut, no daß der Betrieb der Mae chine weiterhin beeinträchtigt' wird. Außerdem sind Erzeugnisse, die gebrochene fnner« oder Pä^en enthalten, merklich schwächer und unannehn■-Hch und ne}(i(m ünau, die mit dera Erseiifrni a bedeckte, menschliehe Haut bu r«if,en.

Ferner nuß darouf Wert gelegt werden, daß die auf verwebbare Glanfaner^arnft bei deren Bildung aufgebrachten Überßüge ihre Punktion nur vorübergehend ausüben und wieder entfernt werden müssen. G2nnfam»ri'abriJrate müsofii näralich nach dem Verweben einer KonflolidÄeruiifiii oder Setting-Behänd lung untor\-/orfen werden, in deren Yerüftui* Temperaturen auftreten, die die Beschichtungesubutans; notutridx^crwejije entfernen oder zeractcen, wie dies beitipiciliiweioo in ύβχι USA--Patentiiohriften P 686 7;»7 und 2 84!i 3GA büHchirif-ben ist. Weiterhin einä die übereüge oder Pannoniorochlichten_y welch« während d^rBildung der Qlaefaeer aufgebracht werden, In denjenigen Zusammensetzungen von be-DRhrUnkter Hnitimrl «it, welche wührend des HerstellungeproBe» «rn aufgebriiolii werden können und die erforderliohe Abriebs fe»-t;:5gkeit l.»osn.tr.<;i», I)Jo Beschichtungsnaneen unterliegen fer nor einnr ranohon Mtorung und werden auo dienern Qrund unan-

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sehnlich. In Hinblick auf eine Nachbehandlung von Webfabrikaten sind Glasfasern uneiaatieob i.id undehnbar. Infolgedessen sind die Garne im Webprodukt auffrund der bei» Weben auege·* übten Y^rserrungen und Beanspruchungen steif und fasern leioht aus. Dementsprechend werden während der Webnaohbehandlung Jj (setting) die gewobenen Tuche Temperaturen auegesetst, die oberhalb des Srweiohungspunktes von Glas zwischen etwa 600 und 700⁰C liegen. Bein Srweiohen und Wiedererkalten des Glases kräuseln eich die Game bleibend» und swar in einem Maß, das eich aus der während des Webens eingetretenen Fornänderung ergibt. Dabei wird das Produkt frei von Spannungen und verliert seine 8teifbeit. Die erforderlichen hohen fewperaturen Tereetsen und verfärben jedoch die Sohliohtesubstansen auf den Oberflächen der fasern. Die Wärmebehandlung wird deshalb üblicherweise über die Koneplidierungsphase hinaus fortgesstst, um so die verfär« * ten AbsQheidungen vollständig su entfernen«

Bs ist weiterhin festsusteilen, defl die durch ständige Verdünnung gewonnenen Glasfasern bei Geschwindigkeiten oberhalb 1 200 »/Mn, gewöhnlich «wischen etwa 3 000 und 5 000 a/fcin gebildet werden· Infolgedessen auf der sur Anwendung gelangen-

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de Übersug seine Widerstandsfähigkeit gtgenüber Abraaion trotι der Tatsache erreichen, daß der Überzug auf Unterlagen aufgebracht wird, die sioh mit extrem hoher Geschwindigkeit bewegen, und beim raschen Aufspulen Zentrifugalkräfte erfährt, und »war bereite in Bruohteil einer Sekunde nach der Paserbildung und Aufbringung dea überzüge.

Behandlungaweiaen, welche der Paser die gewUnaohte Abriebfestigkeit vermitteln und den Strang "integrieren" dürfen jβdooh die Fasern nicht so feat luaairaenbinden, dafl der Strang nicht mehr texturiert oder geöffnet werden kann? waa beispielsweise mit Hilfe eines Luftstrahl» oder dgl· er- j folgen kann* . ;

Wegen der oben erwähnten Notwendigkeit für einen Bchut« gegen Abrieb,wegen der Porderung naoh vollständiger Sntfernung während der Nachbehandlung und wegen der Aufbringbarkeit auf mit hoher Geschwindigkeit fortlaufende Unterlagen enthielten ^V bekannten Sohlichtesubstanaen, welohe auf verwehbare aia faaergarne aufgebracht wurden, bisher Stärke und/oder Gela%ilfe. Im Oegenaati hiereu enthalten die 8ohliohtemlttel für Ola«* , faaein, welche Eur Verstärkung von Kunsthmri verwendet werde»,

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normalerweise synthetische Harze wie Polyvinylazetat, Polyesterharze etc.. Bei der letzteren Anwendung werden die Pasern einer vergleichsweise mäßigen Zwischenbehanrllung unterworfen, wobei vorstehende Faserenden kein schwerwiegendes Problem sind, da die Pasern letztlich in einer Harsiaatrix eingeschlossen werden. ™

Obwohl die zuvorerwähnten, auf Stärke beruhenden Beschichtungsmittel das Verweben von Glasfasergnrnen grundsätζ-lieh ermöglicht haben, weisen sie doch eine Anzahl von Nachteilen auf. So treten beim Nachbehandeln von Geweben aus Glasfasergarnen, deren Schlichtemittel Stärke und/oder Gelatine enthält, Schlieren oder Farbbänder auf, die auf kohlenstoffhaltige Rückstände dieser Mittel zurückgehen. Teile von Wobwaren, welche solche Schlieren aufweisen, sind unbrauchbar. Das Auftreten dor Schlie μ ren oder Farbbänder scheint darauf zurückzugehen, daß relativ große Materialmengen erforderlich sind, uh· den notwendigen Widerstand gegen Abrieb zu gewährleisten, nämlich beispielsweise 2 -» 6 Gew.i» bezogen auf das Gewicht des zu beschichtenden Stranges. Ein weiterer Grund für das Auftreten der erwähnten Verfärbungseracheingungen liegt, darin, daß die Beechichtungesubstanzen aif der Faser in ungleichförmigen Mengen abgeschieden

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werden, wobei verBchiedene Abschnitte desselben Garnes einen Anteil an der Beschichtung aufweisen, der zwischen 2 und 6$ ließen kann« Beim Konsolidieren einer aus solchem Garn gewobenen Ware führen die tersnischen Verhältnisse, bei welchen normalerweise eiws 5? Gew.$ der Beschichtung ohne Beschädigung der Ware entfernt werden, lediglich dazu, daß größere Mengen des Überzugs, woJohc nui' anderen Abschnitten des Garnes vor hnudcn eind, l/arboni eiert oder "lrr:rnr.iel3ieiort^M werden. EJne Erhöhung der Jtolmndiungrtoinperatureri odnr Verlängerung de» Nachbehandlung«;arranges bringt ebenfalls keine vollständige Lösung des hier auftretenden Probleme, weil diese Maßnahmen dan Webfabrilrat «chwUchen, den Wirkungsgrad des Prozesses herabsetzen oder die Kosten steigern würden.

Parüber hinaun schließen die üblichen Schlichte-Zusammensetzungen ( forming oire compositions· ) trotz ihrer verbesserten Widorslondsfähißkeit gegenüber Abrieb das Auftreten von Fadenbruch nicht au». Dan Verarbeiten solcher Produkte erfordert deshalb hUui'igc !Hillatandnzeiten, um die Maschine zu reinigen und Flusen oder Flaum von denjenigen Punkten zu entfernen, die mit dom Garn in Kontakt treten, beispielsweise Führungsösen od.dgl. Gebrochene Fäden verursachen weiterhin eine Flueenan

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sanalung an DUben, was wlederua au einer ungleichförmigen Texturierung führt und häufige Unterbrechungen bei diesen ProseS bedingt. Als weitere Folge der gebrochenen Fäden werden sohliefillch die Zwischen- oder Endprodukte während verschiedener Verfahrensatufen beanstandet und aurückgewiesen, beispielsweise j| Spulen alt verdrilltes Garn, Spindeln, Schußepultn und Weberaeugnisae.

Aue des Voranstellenden wird deutlloh, daß die üblichen verwebbaren Glaefaserfäden oder -garne erhebHohe laohtelle Is Hinblick suf ihre Verarbeitung und auf das aua ihnen gewonnene Ffrtigprodukt aufweisen, wobei diese lachteile insbesondere die llgensohaft der Glasfaser betreffen, während dea naoh des Weben erforderlioben Kaohbehandlungeproseeses gereinigt au werden, -sowie das Auftreten von gebrochenen Fäden, die die Verarbeitung beeinträchtigen und su unbrauchbaren Bndprodukten führen.

la 1st deshalb in erster Linie Aufgabe der Erfindung, abriebbeständige, einer Verwendung in der Textilindustrie eufUhrbare, insbesondere verwebbare, kontinuierliche Glaefaeergarne sit überleisnen renupbeltungaelgensohsften au schaffen.

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Sie erflndungsgeoäfi behandelten Glasfasergarne besitzen einen ausreichenden Zusammenhalt, so dafl die Fäden als integraler Strang wirken, und zwar während der verschiedenen Stufender textlien Verarbeitung, insbeaondere der Texturierung; dennoch ■* können die eineeinen Fäden leicht durch in der Textilindustrie übliche Arbeitsweisen separiert werden, so daß Fadensohleifen •wischen den Strängen eingefangen werden können, die dann wieder BusanraenkoBoen, wenn eine Spannung ausgeübt wird·

Gemäß der Erfindung werden Methoden eur Herstellung fortlaufend rerwebbarer Gtlasfasergarne vorgeschlagen, die überlegene 7erarbeitungseigensohaften besitsen·

Weiterhin werden geaäfl der Erfindung Behandlungeaittel für j ™ kontinuterliohe Glasfaden Torgeechlagen, die keine oder nur

eine geringe Farbwanderung (migrating ) seigen. ^!

Schließlich werden erfindungsgenäfi neue, bisher unübliche Wachediepereionen und Verfahren su deren Herstellung vorgesohlagen.

In der nachstehenden Beschreibung beschreibt der iuedltick "kontinuierlich** ein fortlaufendes Glasfaeergarn aus eben-

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falls fortlaufenden (kontinuierlichen) Glasfaden, im Gegensatz zu Stapelglanfaiier-Garnen, bei denen das Garn zwar auch "kontinuierlich¹¹ ißt, die das Garn bildenden Fäden jedoch diskontinuierlich oder ron begrenzter Länfje sind, wobei die Länge normalerweise einige bio mehrere cn beträgt. Selbntverständlich bedeutet der Ausdruck "kontinuierlich¹¹ nicht "endlos". Ohne Bruch erstrecken sich die Garne und Piiden normal nrweise über einige 1000 Meter.

Der Ausdruck "Dispersion", wie er hier mit Bezug auf die erfindungsgemäßen Wachssysteme verwendet wird, bezeichnet kolloide bis grobe Dispersionen au« Teilchen, F«ststofftröpfchen oder flüssigen Wachsen und schließt sowohl Emulsionen als auch Suspensionen ein.

Der in der vorliegenden Beschreibung benutzte Ausdruck "Garn" bezeichnet eine StruMur aus mehreren, im wesentlichen parallelen Glasfaden, deren Anzahl normalerweine zwischen 100 und 1240 Fäden oder mehr liegt und die einen Durchmesser besitzen, der kleiner als 0,025 mm ist und vorzugsweise zwischen etwa 0,001 und 0,01 mm liegt; die Fäden können untrerdrillt oder in verschiedenem Ausmaße verdrillt sein.

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Per hi pv in %\wt «-monlinnr; nil Teilchen, die mit Wachadisperaiunen lombiOU-vi nind, VRrvrpndtfi r» Ausdruck "neutral" bea«ichnet Teilrh<ni, v/clolic Iceine AdlK'lnjou.'l· oder Colins!omie:«gennchai'tc?n be fiHr«(*n_f weltilio aino jnnbenond«re nicht klebrig und von oich ana DJ'hi .Mi <1er ]/^'(' «ind_f siaoh mit endorrn gleichen oder unßle5chRn T<?ilohcij: duroli ejnfnchc Berührung oder Berührung unter Druck au «er ha f ten. Oi'ieDfüchil:' oli k'innen aolr.hr neutrnlen Teilchen jedonh an nndflj'cn. eclbijthaf"?enden Materialien haften, beiapieiß weise aufgrund der Klebrigkeit oder anderer AdhäBioneeigenachnften oolcher Materin lien. Die Teilchen oelbst besitzen jedoch keiner lei Adhüsiono- oder Cohöoionsfähigkeit.

Der Ausdruck "texturieren" bedeutet dae Redueiei'en der Kompaktheit von Fäden innerhalb eines auo vielen Fäden bestehenden Stranges durch mechanische Kraft, beispielsweise durch einen auf den Strang auftreffenden Luftstrahl oder durch Aufschlagen des vorrückenden Stranges unter gleichseitigem Anblasen gegen eine Ablenkplatte oder eine ähnliche Einrichtung. Im Verlauf einer solchen Behandlung öffnet sich der Strang, ohne daß dabei jedoch der gesamte Zueammenhalt des Stranges verloren geht .

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Vie bereite erwähnt, nüssen in Textilien verwendete Glasfasern mehrere verschiedene Behandlungestufen durchlaufen, in Verlauf wacher verschiedene Arten von Reibe-, Biege- und Drillbeanspruchungen auftreten. Die Einzelfäden werden zunächst in Naßzustand zu einen Strang zusammengefaßt, der auf einer Trommel zu einem Faseonier-Wiokel aufgerollt wird. Anschließend wird der Wickel bis auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 1,5#, bezogen auf das gesamte Vickelgewioht, teilgetrooknet. Anschließend wird der Strang abgewickelt, verdrillt und zu einen Drillwickel aufgerollt. Während der Drillung wird der Strang durch Luft hin~ durohgezogen, an die eyfetwa 1 % seiner Feufctigkelt abgibt. Aneohlleßend können die gedrillten Wickel aufgerollt und mehrere Blnzelstränge zur Auebildung eines Oarnes zusammengeführt werden. Sine Anzahl von Garnwickel kann darauf auf ein Aufsteckgatter gebraoht werden. Das Garn wird gleichzeitig an räunlioh getrennten Stellen auf einen Bäunzylinder aufgewickelt, welcher dann zu« Zweoke der Auebildung der Kette in einen Webstuhl gebraotrt wird. Die gedrillten Stränge oder Garne können ferner zu Sohuflwiokeln aufgespult und la Schützen dee Webstuhle benützt wer ie«. IiOIi 4m Weben wird die Webware auf etwa 56O⁰O erwärmt, dleee Weise die lauer in ihres gewobenen Zuetand zu kon-

9θ1%άΧ·τ*η uni gleichzeitig die unerwünschte Gleltelttelbeeohloh*

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tung abzubrennen. Manchmal werden die die verdrillten Stränge bildenden Garne dadurch texturiert, daß sie durch Luftetrahlen hindurch geführt werden, die die Gleitroittelbesohichtung teilweise wegbrechen und somit das Garn "aufflocken" oder ' texturieren. Die erfindungsgemäß vorgesohlagenen Materialien vermitteln geringere Spannungen bei den zuletztgenannten, textilbildenden Vorgängen, die trocken ausgeführt werden, und zwar sind diese Spannungen niedriger als bei den bekannten Gleitmlttelbeeohicbtungen, die in erster linie aus Stärke gewonnen werden. Darüber hinaus brechen die erfindungsgemäßen Materialien während des Texturiervorganges besser ab als die bekannten Gleitaittelüberzüge. Schließlich vermitteln die erfindungegeaäeßn Materialien einen besseren Schute der texturierten Fasern als die bekannten Gleitmittel.

Die Besohiohtungestoffe gemäß der Erfindung enthalten kleint Wachepartikel, die mit einem Polysaooharid besohiohtet sind, die ihrerseits lipophile Sgitenketten aufweisen. Diese Seitanketten veranlassen, daß die sie enthaltenden Polyaaajharide an die Waohspartikel herangezogen werden, wennfcie in bewegliohe» Zustand sind. Hierauf haften die Seitenketten an dan Vaohspartikeln. Die Beochiohtungaeubetanzen schließen weiterhin einen

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wasserlöslichen Filmbildner e?n, der Sm trockenen Zustand ein Gleitmittel ist und Hieb selbnt nvanoben β an benchichinten Wochspari ikelii anordnet. Der l'iJiubJ 3iiuer verhütet im trockenen Zustand der Beuchiclrtung, daß o:if Wachara Jäheit zusnminmmoMeren und dabei ortsfeste FührungnfiHiohci) od.d<j3r nn Textjlmanobiucn überziehen oder verstopfen. Dir. ν/ποΙικροιΊ i^iü nind jedoch beweg lieber aln der Filmbilöner und traßcn inful{',<*atwBcn dazu bei, die Reibung herabzusetzen, wenn nie cn ntationüren oder ovta» festen PlUohen angreifen oder wenn die Poner beim Aufspulen in gegenseitigen Eingriff gelangen. Die Größe der Wachspaitikel liegt gewöhnlich unterhalb 10 Mikron, vorzugsweise zwischen 0,5 und 5 Mikron.

Bevor die erfindungsgemäBen Stoffe auf die Fasern aufgebracht werden, liegen sie gewöhnlich in Form wässriger Dispersionen der Wachpartikel vor, die ihrerseits eine feste oder flüssige Form besitzen und durch die die lipophilfn Seitenketten enthal tenden Polysaoharide stabilisiert sind. Beim Vermischen mit Wasser kann der Filmbildner entweder in Lösung oder als Feetetoff in Wasser zwischen den Wachspartikeln dispergiert sein, eo dafi bein Aufbringen dee Stoffes auf die Glasfasern die mit Polyeaocharid beschichteten Wachepartikel durch den Filmbildner

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getrennt werden. Diese physikalische Anordnung wird anochlieooend an Ort und Stelle getrocknet. Die Benchichtungsstoffe gemäß der Erfindung enthalten vorzugoweine auch ein kationischen Gleitmittel, welche« von Natur aus einen lipophilen und einen Iratjoniöohen Anteil besitzt. Der lipophile Anteil haftet eben falln nn den Vachopartikeln und trägt dazu bei, die Wachediopernion zu staM Ii nieren; der kationische Anteil äna Moleküls steht von den Wachoiejlchen ab und wird zur Oberflüche des Glases hingezogen. Die erfindungsgemäßen Beechichtungsstoffe mit einem Gehalt an kationieohem Gleitmittel werden bevorzugt, da dae Zusammenwirken des Imtionischen Gleitmittels mit den Vachspartikeln die letzteren veranlaßt, sich dichter auf die Glasoberfläche aufzulegen, wobei die Masse des Filobildners zwischen den Wachepartikeln und auf deren Oberseite angeordnet ist.Diese Anord nung trägt dazu bei, die Wachspartikel vor eines Zueammeneohnie- ren zu bewahren, wenn die beschichteten Stränge über ortsfeste Führungsflächen gezogen werden. Ferner unteretütet diese Anordnung die Texturierung der Fasern, da hierduroh der Filmbildner veranlaßt wirdo ewieohen den alt Smooharid beschichteten Waohs- partikeln bu breohen and das Waofaa al· diekrete feilohen auf den einzelnen Fasern zurüoksulaeeen.

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Die Polysaccharide nit ihren lipophilen Seitenketten, welche ale Stabilisator für die Wachseaulsion verwendet werden, vermitteln auch ein bevorzugtes Anliegen ("lay down") des Materials auf den Fasern, da die lan&kettigen Polysaccharid Moleküle im allgemeinen zwei oder sehr Wachepartikel Überbrücken und auf diese Weise die letztere räumlich getrennt halten. Der PoIysaoharid -Stabilisator ist mit dem Filmbildner vertraglich, welcher anschließend in und zwischen den Stabilisator-Fäden (strings) verteilt wird, üb so eine bessere physikalische Wacha-Stabilieator-Filmbildner-Anordnung zu vermitteln, als sie bei den bekannten BesohlchtungemateriaIien hervorgerufen werden konnte.

Alle langkettigen Polysaccharide können genäß der Erfindung als Stabilisatoren verwendet werden» Insofern sie lipophile Seitenketten enthalten.Die lipophilen Seitenketten sind vorzugsweise orgenieche Gruppen aus etwa 2-10 Kohlenstoffatomen. Die Ketten können eine oder sehrere hydrophile Gruppen einschließen, beispielsweise Hydroxyl, Xther oder Carboxylgruppen. Die Hydroxylgruppen sollen Jedoch nicht so zahlreich vorhanden sein, da3 sie die lipophile Natur der Seitenkette überwiegen. Wenn die lipophilen 8eitenketten Propylenradical· «jlnd, können sie eine Hydroxylgruppe eingehlieBen; wenn die Sei tunkettan 6 Kahlen-

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stoffatome enthalten, können zwei OH-Gruppen vorbanden sein; falls die Kette 10 Kohlenstoffatom aufweist, kam sie drei Hy» äroxy!gruppen umfassen. Vorzugsweise ist die OH-Gruppe nicht aa Ende der Seitenkette angeordnet. Es ist einzusehen, daß eine OH-Gruppe am Ende der lipophilen Seitenkette das Anhaften am Wachs in der Mitte der Kette erfordert, während ein Kohlenwasserstoff am Ende der Seitenkette eine bessere Vereinigung mit den Wachs ermöglicht. Die Länge der lipophilen Seitenketten sollte weniger als 10 Kohlenstoffatome betragen, so daß das Polysaxharid dichter an der Oberfläche dea Wachses gehalten ist. Vorzugsweise sind die Seitenketten nicht länger als etwa 6 Kohlenstoffatom«; as ▼orteilhaftesten sind drei Kohle nstoffatome in der Kette.

Die als Stabiliaatoren verwendbaren Polysaccharide schließen folgende Stoffe ein: Stärkeanteile, Amylose und Amylopectin, Polyuroniie, beispielsweise Pectine, Arabane, Galactane, Pentosane, Pflanzengummi, Polysaccharide mit Sticketoff- und Schwefelgebalt, (JhUin, Hapiran, Xylane und Alginate. Jedes dieser Stoffe kanu if.'n'^tfcin 'Un Teil des Pilmbiianero eein. Wenn eie die oben > Winnt;:; i, ipophilen Saltenketfeen enthalten, Bind sie auch mit Ii-AOhj 7?i,-'v (ilinh, oo iüQ oie ILe besondere, phyeikaliaohe An- ;-\-w.g f K'fiTHl'jngagiiäJiHaen BeriiHilohtunga · oder Oberfugaalttel

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V'ο FiliiAuldne:? c elu i.elF'e-i d\o ohi_?,2i 7^Jo."iyruootia5-i.<3e mit oder olme lipcohilf r i.o.'^ei^u:^' en ein. ^ύίο SI i'rl'.e fv?Iio},G starch^, 'Gs 1ε tin ο und PoIyvinylalk

er;«! 'Τογ-π^ι) erfJi·.:;-.iii£OrveraL^f-?. benutst verden, ™

1>»j5epxelsv/eioe Pare.ffinvfiicho. BiGüenv.T-cliiä ^: r~'naiil:auaohB, Cerftsewaolia, MinersIwacfc-jo» Janan-'aoh.'s Pi.Lp.nisenwaoaoe, mr'kro kristall*«n-5 Fachte od.d^l. i»nd Micchungen dieaer Substanzen. Sofern dxe erfilnö Äiigngemäßen Statiliaatoren die Wachse Im feater; Zustand stabilisieren, können V/achae mit beliebigem Schmelz-ρ inkt verwendet werden, obwohl Wachse mit niederem Schmelz^ punkt, beispielsweise zv/ischen 3? und 94⁰C deswegen berorzugt sind, weil sie leichter gleiten.

Die erfindungsgemäßen Überzugsmittel sind Dispersionen von Wachspartikeln, die durch Filmbildner getrennt sind. Die Mittel besitzen folgenden, in Gewichtsprozenten angegebenen stcffgehalt:

Waohßpartikel (enulglert) 10 > Stabilisator und Pilabildner 20 - 90* Kationieohee Gleitmittel 0 -

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wobei öer Stabilisator mehr als 1 °/> des Wachses beträgt. In einem v/ärasrigen 2r£ger machen die oben genannten Peststoffe gewöhnlich etwa 2-7 Gew.# aus, weil dies das Aufbringen auf die Fasern erleichtert. Die Peststoffe lassen sich jedoch auch in einerlei höheren Festatoffverhältnis als ein Gel anbringen.

d einer bevorzugten Auaführungsforis der Erfindung umfaßt ein Beschichtungsmittel eine Kombination aus Stärke mit einer Suspension aus kleinen, festen Wschateilchen entsprechend dem nachstehenden Bexspiel:

Beispiel I

Wachssuepension (40^ Peststoffe) 6,1 Hydroxyäthylierte Amyloseatärke 1,0 Gew.?6 Wasser, Heat auf 100 ^

Im obigen Anaatz enthält die WachosuapenGion Teilchen aus Paraffinwachs mit einen Schmelzpunkt von 51*67⁰C und einem durchschnittlichen Durchmesser von ¹I Mikron. Bei der Herstellung »οIcher Suspensionen werden vorzugsweise Stabilisatoren oder SchutiskoloJUlf Vo

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Bei der Herstellung der Beachichtungsssusammensetzung wurden 40 Gewichtsteile Paraffinwachs bei 71,1⁰C geschmolzen und unter Vermischen zu 60 Gewichteteilen Wasser gegeben, das ebenfalls bei 71,1 C gehalten wurde und 1,5 Gew.% Propylenglycolalginate mit einem Molekulargewicht τοη etwa 3 000 ale Stabilisator für die Suspension enthielt;. Das sich so ergebende System wurde homogenisiert,bia die durchschnittliche Wachepartikelgröße 1 Mikron betrug. Darauf .ließ man auf Raum tem-

abkühlen peratur und bis unterhalb dee Verfestlgungspunktes des Wachsee/ Es ergab sich eine stabile, leicht vordünnbare Suspension, die unter Umrühren zu einer gekochten Stärkelösung aus 10 Gewichtsteilen Stärke \n 100 Gewichtsteilen Wasser zugegeben wurde.

Die obige Zusammensetzung wurde auf Glasfasern bei deren Bildung aufgebracht, wobei Bio bei Tßraporaturen sowohl oberhalb als auch unterhalb lee Schmelzpunktes des Wachses gehalten wurds. Dementnpr(sehend wur.le dna Wache als eine Suopension sowohl Yon feefceri als auch von t'lUnnlgen Teilchen aufgebracht. Das Aufbrtnftsn rter tlibabnar. ei'SMgfco nj.lt flllfo des "b*>ifc or apr )i; appLfoafcor" nnnh. iac USA-PtttenlflOhrif t 2 ?}?> 718, V/rihr^ud i»u Aufbrindern bewegten 3:1 ch die dauern tni fc enier 09«ohwirtJlgke.U von 3 65? m/Min. Der

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enthielt Propylenglycolester der Alginsäure aus verschiedenen Arten des braunen Seegrases. Dieses cremefarbige, fasrige Pulver besitzt eine Maschenweite von annäherungsweise 80 mesh und ist in Wasser leicht löslich, wobei eine Lösung mit einem pH-Wert von etwa 4 entsteht.

Beispiel 2

Das Verfahren aus Beispiel 1 wurde unter Zugabe von 0,5 Gew.# Gelatine zur Schlichtezusammensetzung wiederholt.

Beispiel 3

Beispiel 1 wurde unter Zufügung von 1 Gew.$> eines kationischen Gleitmittels, welches einen Imidazolin~*nodifizierten Polyester enthielt, wiederholt. Das Gleitmittel ist das Reaktioneprodukt von Diäthylenglycol, Maleinsäure, Diäthylentriamin und Stearinsäure entsprechend dem USA-Patent 3 097 963* Dieses Roakfcionsprodukt einen ungesättigten Polyesters und des Fettnäureabkömmlingn eines DLivmiun oder Imidazoline ist ein kntiormiohdB GIeUmUte! mit Affinität zu GLn.!oberflächen.

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Beispiel 4

Beiopiel 1 wurde ohne Homogenisierung der Wachssuspension widerhoIt. Infolgedessen betrug der durchschnittliche Durchmesser der in der Zusammensetzung anwesenden Wachspartikel 40 Mikron.

Beispiel 5

Eine erfindungsgemäße Zusammensetzung wer aus nachstehenden Bestandteilen zusammengesetzt:

Wachsemulsion (40$ Feststoffe) 6,

Propylenglycolalginat 0,

Maisstärke 1,

Wasser , Rest auf 100

Sie obige Wachsemulsion enthält ein geschmolzenes Schuppenparaffin mit einem Schmelzpunkt von 50,56 C. Ea handelte sich um eine <?chte Emulsion, in welcher das Wachs in geschmolzener Fora in wässriger Phase dispergiert war. Die Emulsion wurde ständig oberhalb des Schmelzpunktee des Wachses gehalten, und zwar auch während des Aufbringes der

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Zusammensetzung auf die Glasfasern während deren Bildung. Die Stärke wurde bei einer Temperatur von 10O⁰C gekocht. Obwoal in diesem Beispiel das Aufbringen bei einer Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des V/achses erfolgte, int dien doch nicht unbedingt notwendig. Sie erfindungsgemäßen BehanälungszusatiHnensetzungen lassen sich allgemein auch bei Temperaturen sv/i sehen 25 und 40⁰C aufbringen.

Beispiel 6

Eine vorheßaeri-e, Schlichte-Zusammensetzung gemäß der Erfindung umfaßt« die naoheteheitden Bestandteile in Gew.#:

Wachueftulaion (20$ Peststoffe) 6,1$ Stabilisator 0,03$

imidasoX.v.i-raodifizierter Polyester 0,50$ (kationirchea Gleitmittel)

Stärke 1»05ji

Gelatin« 0,62ji

Obwohl in diesem Beispiel Paraffinwachs mit einem SohmeIe punkt zwischen 48,89 und 51_f67°0 benutzt wurde, eind auoh andere Wachse mit höheren Schmelzpunkten gemäß der Erfindung

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geeignet. Me Wachsemulsion enthält vorzugsweise Propylenglycolalginate, nämlich Propylonglycolester von Alginsäuren, die als Stabiliaator dienen. Die Mischungafeatstoffe betrugen 3,5$, der pH-Wert lag bei 4,6.

Die kleine Gelatinemenge wirkt als Filmbildner und vermittelt eine verbesserte Garnintegribät. Ihre Anwesenheit verbessert weiterhin die Wirksamkeit der Drillbehandlung. Ein Schutzmittel, beispielsweise terziäres Butyislnnoxyd oder Phenylquecksilberazetat kann außerdem zugegeben werden, um die Stärke und die Gelatine vor und nach der Aufbringung auf die Fasern zu schützen.

Die Menge an kationischem Gleitmittel, welches nach Bei«

spiel 6 zugegeben wurde, wurde gesteigert, ohne die anderen ' Bestandteile oder deren Verhältnisse zu ändern. Bai Zugabe von 0,75/6 wurde eine verbesserte Garnintegrität erreicht und die Pasrigkeit reduziert, Der Prozentsatz dos kationischen Gleitmittels wurde ferner mit guten Ergebnissen bin auf J,05$ gesteigert.

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Bevorzugte Zusammensetzungen gemäß der Erfindung für die Anwendung auf texturierbare Fasern umfassen die nachstehende, in Gewichtsprozenten angegebene Zusammensetzung:

Wachsemulsion 0,5 · 5

Stabilisator 0,1-1

kationioches Gleitmittel 0,5 -3

Stärke 0,5 -· 5

Gelatine oder Polyvinylalkohol 0-1

Wasser Rest auf

Verschiedene gekochte Stärkesorten wurden benutzt. Nicht modifizierte Kartoffelstärke, kationische Maisstärke, äthylierte Haisstärke, modifizierte Kartoffelstärke und nicht modifizierte Maisstärke lasserjaich mit Brfolg anwenden. Das kationische Gleitmittel kann beispielsweise auch Octadeoylam.l naze tat oder ein quaternäres Anioniumprodukt sein.

Dio bevorzugten Zuuammensetaimgen werden durch Vermiaohung von Stärke und Weauer in oinem Haupttank hergestellt, wobei zur 7ermeidung ulner Xluopenbildung gut uiaigeiMlhrt wird. Di·

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Mischung wird unter ständigem Umrühren erwärmt und anschließend durch Zugabe von Wasser abgekühlt- Das kationische Gleitmittel wird mit heißem Wasser in einem getrennten Behälter vermischt und anschließend der Stärke unter mildem Umrühren zugefügt. Gelatine wird in warmes Wasser gegeben und nach ihrer Auflösung der HauptBischung unter mäßigem Umrühren zugegeben. Propylenglycolalginat wird in einem getrennten Tank in Wasser eingebracht, wobei zur Verhütung einer Klumpenbildung rasch umgerührt wird. Der Stabilisator und dae Wasser werden zur Bildung einer Lösung erwärmt. Das Wachs wird in einem getrenn« ten Gefäß erwärmt und anschließend langsam dem Stabilisator und dem Wasser unter raschem Umrühren zugegeben. Die Wachse emulsion wird homogenisiert und dann der Hauptroischunß zusammen mit Wasser zugegeben. Hierauf wird der Feststoffgehalt eingestellt. Der pH-Wert wird durch Zugabe von Essigsäure oder Amoniak auf etwa 4,6 eingestellt.

Die mit den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen beschichteten Glasfasergarne besitzen überlegene Verarbeitungseigenschaften. Im Fasonierwickel tritt nur eine geringe Farbwanderung des BeBchichtungsmateriale auf, so daß die Garne gleichmäßig texturieren. Gebrochene Fäden und Flug werden beim Verarbeiten

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der erfindmigsgeroäß behandelten Garne und Fassrn praktisch nicht angetroffen. Die Garnintegrität ist ausgezeichnet. Weiterhin sind aus den erfindungsgemäß behandelten Garnen hergestellte Web\saren frei von den eingangs erwähnten Streifen oder Farbbändern, wie für die leichte Entfembarkeit der Beschichtung spricht. Die Garne können ferner besser in der Hitze gereinigt v/erden. Daneben ist es möglich, mit etwa 1/10 der Menge auszukommen, die an konventionellen Beschichtungsmittel erforderlich ist unä dabei dennoch überlegene Resultate au erzielen. Weiterhin r.cigen die erfindungsgemäß behandelten Garne ihre Überlegenheit im Verlauf von Texturierungsprozessen, bei denen die Garne mit Hilfe einer Fluidum-Düse behandelt ("bulked") werden, wro einen ästhetischen odor neuartigen Effekt in der Fertigware zu erzielen. Konventionell beschichtete Glasfasergarne stellten bei der Verarbeitung in dieser Hinsicht den Fachmann ständig vor Schwierigkeiten und konnten z.B. nicht gleichförmig texturiert werden, was wahrscheinlich eine Folge der übermäßigen, ungleich verteilten Mengen an Besohichtungsmaterial und der steifen Zwischenfaserverbindung dtr Bestandteile dieses Materials, beispielsweise Stärke, war. Sohließlioh sind die Maschinen, die bei der Verarbeitung der erfindungege~ maß behandelten Erzeugnisse benutzt werden* praktieoh frei von abgeblätterter Schlichte und faerigetn Flug, was wiederum

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eine Verminderung der Stillstandszeit und der Wartung bedeutet. Die erfindungageaäßen Behandlungsßubstanzen rufen im Vergleich mit handelsüblichen Stoffen auch keine Farb~ wanderung hervor.

Im Zusammenhang mit der zuvor erwähnten Herabsetzung der erforderlichen Menge an Beschichtuugsmaterial und der Notwendigkeit» einen festen Filmbildner in die Beschichtungssubatenz einzubauen, wurden weitere Versuche ausgeführt. Xn einer Versuchsreihe wurden identische Glasfasergarne mit 0,2,0,4,0,6 und 1?5 Gew.$ der Zusammensetzung aus Beispiel 6 und mit 0,75, 1,1 1,7 und 2,2 sowie 3,5 Gew.i» einer üblichen Stärke-Schlichtezusammeneetzung, wie sie bisher insbesondere in der Glasfaoer-Weberei eingesetzt wurde, beschichtet. Xn allen fällen waren die mit verschiedenen Mengen der erfindungegemäßen Substanz beschichteten Garne den In der üblichen Weise behandelten Garnen weit überlegen. Vor allem waren die erfindungsgeraäß behandelten Garne nach dem Drillen und Umspu» len im wesentlichen frei von Fanerflaum odor abstehenden enden. Demgegenüber zeigten die in konventioneller Weise be handelten Garne einen medäiohen Faserflaum. Die Garne alt einer konventionellen Beschichtung von 0,75 und 1,196 waren

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so fasrig, daß sie als für die Verwebung unbrauchbar zurückgewiesen werden mußten, und zwar als Folge des unangemessenen Schutzes der Faser durch die Verminderte Menge an Beschichtungsmittel, trotz der Tatsache, daß etwa 3-5 mal so viel Substanz aufgebracht war als to Falle einer ausreichenden Beschichtung gemäß der Erfindung, bei der das Garn lediglich 0,2 Gew.^ an Substanz trug.

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Claims (1)

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   6. September 1966 3i

   Patentansprüche:

   1. Mittel zum Herstellen von Schutzüberzügen auf Pasern, insbesondere Glasfasern, gekennzeichnet durch folgende Feststoff zusammensetzung in Gewo^: etwa zwischen 10 und 80 $ Wachspartikel j etwa zwischen 20 und 90 fi Stabilisator und Filmbildner und etwa zwischen 0 und 30 # eines kationischen Gleitmittelsr wobei der Stabilisator mehr als etwa 1 # des Wachses ausmadt und das Wache im Stabilisator und Filmbildner· in Form von Partikeln verteilt ist_{ deren Größe unterhalb etwa 10 Mikron liegt.

   2ο Mittel nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet_r daß die Feststoffe etwa zwischen 1 und 7 GewnjS ausmachen und der Rest im wesentlichen Wasser ist«

   3« Mittel nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Gehalt an kationischein Gleitmittel zwischen etwa 5 und 5 0 Ji.

   4« Mittel nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Wachs paraffin ist und einen Schmelzpunkt oberhalb «twa 48⁰C besitzt.

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   5. Mittel nach einem dor voranstellenden Ansprüche} dadurch gekennzeichnet, daß es in wässrigem Medium nachstehende Zusammensetzung in Gew. 5$ besitzt: etwa zwischen 0,5 und 5 % Wachs; etwa zwischen 0,1 und 1 f» Stabilisator; etwa zwischen 0,5 und 3 5» kationisches Gleitmittel; etwa zwischen 0,5 und 5 # Stärke; außer Stärke noch bia zu etwa i i> eines weiteren Filmbildnere und als Rest auf 100 # im wesentlichen Wasser.

   6. Mittel nach einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die nachstehende Zusammensetzung in Gew.^: etwa zwischen iO und 80 ^ Wachspartikel; etwa zwtechen 20 und 90 fo Filmbildner und ein Polyeaccharid mit lipophilen Sei tenketten aue 2 · 10 Atomen.

   7. Mittel nach'einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die nachstehende Zucammensetzung in Gewichtsteilen: et v/g ^v-I eichen 0_f5 und 3 TeJle Wachs partikel; etwa zwischen 0," und ΐ Gewichtsteile eines Polysaccharide mit Ii pophiler Se:V^;;3:iketten aus 2 10 Atomen; etwa zwischen

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   6« September 1966

   O₉5 und 3 Teile eines kationischen Gleitmittels; etwa zwischen 0,5 und 5 Teile Stärke und bis zu etwa 1 Teil zusätzlichen Filmbildner. -

   8. Mittel nach einem der voranstehenden Ansprache» gekennzeichnet durch die nachstehende Zusammensetzung in Gewichtsteilen:

   Wachspart.'kel etwa 2,5 Teile

   Stärke etwa 1 Teil

   Propylenglycolalginat etwa 1,5 Teile

   sekundärer Filmbildner 0,5 Teile

   kationisches Gleitmittel 1,0 Teile. f

   9ο Glasfaser, gekennzeichnet durch einen Überzug aus einem Mittel nach einem der Ansprüche 1 ~ 8.

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