DE1933588C3

DE1933588C3 - Verfahren zur Herstellung beschichteter Glasfasermaterialien

Info

Publication number: DE1933588C3
Application number: DE19691933588
Authority: DE
Inventors: Donald W. Pittsburgh Denniston; Warren W. Allison Park Drummond
Original assignee: PPG Industries Inc
Current assignee: PPG Industries Inc
Priority date: 1968-07-05
Filing date: 1969-07-02
Publication date: 1979-02-01
Also published as: BE735651A; FR2016109A1; DE1933588B2; FR2016109B1; GB1253429A; SE358622B; NL6910173A; DE1933588A1

Description

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmittel in solcher Menge auf die Glasfäden aufgebracht wird, jn daß die Beschichtung nach dem Trocknen 5 bis 20 Gew.%, bezogen auf das Gewicht von Strang und Beschichtung, ausmacht.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung beschichteter Glasfasermaterialien, die als Ver- 4P Stärkungsmaterial für Harze oder Elastomere geeignet sind, durch Ziehen von Fäden aus geschmolzenem Glas durch die Löcher einer Düse, Aufbringen eines flüssigen Beschichtungsmittels, das ein wärmehärtbares Harz oder ein wärmehärtbares Elastomeres ent- 4-, hält, auf die Glasfaden und Trocknen der beschichteten Glasfaden bei erhöhten Temperaturen.

Glasfaserstränge werden bekanntlich hergestellt, indem man nach der US-PS 2 133238 mit hoher Geschwindigkeit aus Glaskegeln, die sich an den Spitzen ->o kleiner öffnungen in einer Düse bilden, Fäden zieht und die Fäden, während sie sich mit einer Geschwindigkeit von 1500 bis 6000 m pro Minute vorwärtsbewegen, mit einer Schlichte überzieht, die ein Bindemittel enthält, und sodann zu Strängen zusammenfaßt. ,5 Durch die Schlichte erhält der Strang einen Zusammenhalt, der ihn auf Standard-Textilmaschinen verarbeitbar und als Verstärkungselement brauchbar macht. Besitzt ein Strang nicht den notwendigen Zusammenhalt, so fasert er bei der Bearbeitung auf, so _h0 daß es schließlich zum Reißen des Stranges kommen kann. Die Schlichte enthält auch ein Schmälzmittel für die Fäden, wodurch verhindert wird, daß der Strang durch Reibung der Einzelfäden aneinander oder an den Bearbeitungsvorrichtungen zerstört wird. ^

Wenn Glasfaserstränge und Glasfasergewebe als Verstärkungen für Harze verwendet werden sollen, werden die Glasfasern bekanntlich mit einem Kupplungsmittel oder mit einer Appretur versehen, die die Oberfläche der Glasfasern Substantiv und mit dem besonderen Harz, in dem die Fasern verwendet werden sollen, verträglich macht. Diese Kupplungsmittel erhöhen sehr stark die Trocken- und Naßfestigkeit von glasfaserverstärkten Harzlaminaten. Zu diesem Zweck wird das Kupplungsmittel im allgemeinen mit der Schlichte vereinigt und gleichzeitig mit der Schlichte während der Herstellung der Fäden aui diese aufgebracht. Die Glasfaserstränge können sodann zu einer Lunte verarbeitet werden, indem man mehrere Stränge in paralleler Anordnung vereinigt und derart auf einer Spule aufwickelt, daß die vereinigten Stränge wieder abgewickelt und zur Herstellung von Weblunien oder Stapelfasersträngen verwendet werden können. Die Stränge können auch in üblicher Weise gezwirnt werden, indem man sie von der HersteHungsspule abnimmt und auf eine Zwirnspule umspult. In jedem Fall müssen die Stränge einen guten Zusammenhalt und eine gute Widerstandsfähigkeit gegen Auffasern aufweisen, damit der fertige gezwirnte Strang (oder die fertige Lunte) für eine Weiterverarbeitung als Harzverstärkungselement geeignet ist.

Es ist andererseits auch bereits bekannt, Glasfaserstränge oder Glasfaserbündel mit einem Kautschukhaftmittel zu beschichten, um sie als Verstärkungsmaterial für Elastomere, insbesondere Kautschuk, beispielsweise für Synchronbänder (US-PS 2135 057) und Autoreifen (US-PS 2184326) geeignet zu machen. So beschreibt die GB-PS 1054506 ein Beschichtungsmittel, das als Kautschukhaftmittel geeignet ist. Dieses Beschichtungsmittel wurde vorzugsweise in einem gesonderten Arbeitsgang auf die gezogenen, mit einem Schlichteüberzug versehenen und zu einem Strang zusammengefaßten Glasfäden aufgebracht. Dabei mußte dieser zweite, gesonderte Arbeitsgang bei einer geringen Geschwindigkeit von etwa 45 bis 90 m pro Minute durchgeführt werden, weil der dicke Strang sich verhältnismäßig schwer vollständig imprägnieren und auch - wegen seiner geringen freiliegenden Oberfläche - trocknen ließ. Dieses bekannte Verfahren bestand also aus zwei Arbeitsgängen, die mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten durchgeführt wurden, wobei dazwischen ein umständliches Aufwickeln auf eine Trommel erfolgen mußte.

Das Beschichtungsmittel der GB-PS 1054506 sollte auch auf die einzelnen Glasfäden, wie sie gezogen werden, aufgebracht werden können. Nach der Lehre dieser Patentschrift müßten die beschichteten Fäden aber sodann im feuchten und klebrigen Zustand zu einem einzigen dicken Strang zusammengefaßt und aufgewickelt und später erst getrocknet werden. Die Trocknung dieses einzigen dicken Stranges erforderte jedoch einen größeren Ofen, eine geringere Geschwindigkeit und/oder ein Durchleiten des Stranges durch den Ofen in Windungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches, wirksames und wirtschaftlicheres Verfahren zum Beschichten und Imprägnieren von Glasfasersträngen mit einem Beschichtungsmittel bereitzustellen, das ein wärmehärtbares Harz oder ein wärmehärtbares Elastomerengemisch, d. h. Kautschukhaftmittel, enthält, um die Glasfaserstränge so vorzubereiten, daß sie harzartige oder elastomere Produkte wirksam verstärken.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man die Glasfaden mit dem flüssigen Be-

Schichtungsmittel beschichtet und zu einer Vielzahl von voneinander getrennten, feinen Fasersträngen zusammengefaßt, die voneinander getrennten, feinen Faserstränge durch eine Trocknungszone mit erhöhter Temperatur leitet, in der eine mindestens teilweise ". Härtung des wärmehärtbaren Bestandteils des Beschichtungsmittels erfolgt, und sodann zu einem einzigen Strang zusammenfaßt, und den einzigen Strang in einer zweiten Heizzone nachhärtet und schließlich auf fängt, wobei alle Bearbeitungsstufen laufend nach- in einander durchgeführt werden, wie die Fäden kontinuierlich aus der Düse gezogen werden.

Da die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Stränge als Verstärkung für styrolbehandelte Polyesterharze, Epoxyharze, thermoplastische Harze, π Naturkautschuk und synthetische Kautschukpolymere gleich gut geeignet sein sollen, werden erfindungsgemäß Stränge hergestellt, die aus einer größeren Zahl kleinerer oder feinerer Faserstränge zusammengesetzt sind, da die letzteren leicht mit Harz 2» durchfeuchtet oder mit einer Kautschukhaftfestigkeit verleihenden Beschichtung überzogen oder imprägniertwerden können. Die erfindungsgemäß erhaltenen, als Verstärkungsmaterialien dienenden elastomerüberzogenen Glasfasern haften sowohl bei hohen als auch bei niedrigen Temperaturen gut an dem Elastomermaterial und weisen auch bei harter Biegebeanspruchung eine lange Lebensdauer und gute Festigkeit auf.

Unter »Elastomeren« werden im vorliegenden Zu- _ί(1 sammenhang Substanzen wie Naturlatex, der von Hevea-Bäumen gewonnen wird, synthetischer Kautschuk und kautschukähnliche Materialien verstanden. Weiterhin fallen unter diesen Begriff natürliche und synthetische Kautschuke und kautschukähnliche π Materialien, die chemisch modifiziert, z. B. chloriert, worden sind, um ihre physikalischen Eigenschaften zu verbessern. Unter synthetischen Kautschuken werden dabei Materialien wie Chlorpren, Butadien, Isopren und Mischpolymere dieser Substanzen mit Acrylnitril, Styrol und Isobutylen verstanden. Der Ausdruck »Elastomer« umfaßt schließlich natürlichen und synthetischen Kautschuk sowohl in nichtvulkanisiertem als auch in vulkanisiertim Zustand.

Erfindungsgemäß werden beschichtete Glasfaser- ₄-, stränge hergestellt, indem man aus einer Düse eine große Zahl von Einzelfäden zieht, aui die Einzelfäden, solange sie noch voneinander getrennt sind, ein wäßriges Beschichtungsmittel aufbringt und die beschichteten Fäden durch Erhitzen trocknet. Die Fäden werden -_j0 soweit erhitzt, daß eine teilweise oder vollständige Härtung der härtbaren Bestandteile in der Beschichtung an deii Fäden eintritt, bevor die letzteren zum Strang zusammengefaßt werden. Die Fäden werden auf einem üblichen Walzenapplikator beschichtet, auf -₎₅ welchem sie sich infolge der Oberflächenspannung der Beschichtungsflüssigkeit leicht zu kleinen, voneinander getrennten Fadengruppen, d. h. feinen Fasersträngen, vereinigen. Diese feinen Faserstränge wandern durch eine geeignete Heizzone, z. B. einen Ofen, _w) und werden in ihrer getrennten Lage getrocknet. Sie können dann hinter der Heizzone mit Hilfe eines üblichen Stranggruppenführers zusammengefaßt und auf eine Herstellungsspule aufgewickelt werden. Die Stränge werden vor dem Aufwickeln auf die Spule _h5 noch weiter erhitzt, um ein Aushärten der Beschichtung zu erreichen.

Der auf diese Weise hergestellte Strang besteht aus einer großen Zahl von feinen Fasersträngen. Die Faden in den feinen Strängen sind über ihre ganze Länge gut aneinardergebunden, wogegen die Untergruppen über ihre ganze Länge nur schwach aneinandergebun· den sind; auf diese Weise wird erreicht, daß sich die feinen Stränge nach dem Schneiden zu Stapeln oder nach dem Imprägnieren mit einem Harz- oder Kautschukhaftmittel leicht voneinander trennen.

Die Geschwindigkeit der Glasfaden während ihrer Herstellung und beim anschließenden Beschichten und Trocknen ist erheblich größer als die Geschwindigkeit, mit der sich die Glasfaserstränge und -garne bei den derzeit üblichen nachträglich angewandten Beschichtungsverfahren bewegen. Dies ist möglich, weil die Entfernung der Feuchtigkeit aus der wäßrigen Beschichtung an den Fäden beim Erhitzen der in kleinen voneinander getrennten Gruppen vorliegenden Glasfäden sehr viel schneller vor sich geht. Die Oberfläche, die bei den feinen Fasersträngen beim Trocknen freiliegt, ist natürlich viel größer als die Oberfläche eines dicken Stranges, in dem ■ .f;Ie Einzelfäden zusammengefaßt sind. Die Durchführt ng des Beschichtens, Trocknens und Härtens in direkter Verbindung mit der Herstellung des Stranges ist wirtschaftlich, weil es technisch günstig ist, eine große Zahl von Einzelfäden, d. h. 1200 bis 6000 oder mehr, bei Geschwindigkeiten aus einer einzigen Düse zu ziehen, die nur etwas geringer sind als die Geschwindigkeiten von 3600 bis 6000 m pro Minute, die angewandt werden, wenn nur 204 oder 408 Einzelfäden aus einer Düse abgezogen werden. Bei der Herstellung von 1500 oder mehr Einzelfasern aus einer Düse werden Herstellungsgeschwindigkeiten von nur 150 bis 1500 m pro Minute angewandt.

Die Erfindung wjrd an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Herstellung und Beschichtung eines Glasfaserstranges,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines Teiles des in Fig. 1 dargestellten Vorganges,

Fig. 3 eine Seitenansicht zu Fig. 2, wobei man die Anordnung der Glasfasern auf einem Teil ihres Weges bei der Herstellung und Beschichtung erkennt.

In Fig. 1 erkennt man eine Fadenherstellungs- und -beschichtungsvorrichtung, zu der eine Düse 10 gehört, die mit einer Vorschmelzvorrichtung 12 verbunden ist; letztere wird in üblicher Weise aus dem Trichter 14 automatisch mit Glaskugeln gespeist. Die Düse kann gegebenenfalls auch in an sich bekannter Weise mit der Vorkammer eines Glasschmelztankes verbunden sein. Aus den Glaskegeln, die von den Spitzen am Boden der Düse herunterhängen, wird eine größere Zahl von Glasfäden 16 gezogen. Die Zahl der Fäden kann 800 bis 6000 oder mehr betragen. Beispielsweise können 1000 Fäden von den Spitzen in der Düse gezogen werden; die Spitzen sind in 40 Paar Reihen mit 25 Spitzen je Reihenpaar angeordnet. Diese Anordnung ergibt 40 Fadengruppen 24. die sich beim Durchgang durch den Trockenofen in 40 separate Gruppen mit je 25 Einzelfäden trennen.

Die Einzelfäden wandern in üblicher Weise über die rotierende Walze eines Walzenapplikatcs 20. Eine wäßrige Schlichte oder eine wäßrige Lösung eines Kautschukhaftmittels wird auf die Einzelfäden aufgebracht, während diese über die rotierende Walze wandern.

Die Oberflächenspannung der Beschichtung bringt die Fäden in voneinander getrennten Gruppen 24 auf

dem Applikator zusammen. Die Gruppen 24 der beschichteten Fäden, die über ihre ganze Länge aneinander gebunden werden, so daß sich mehrere feine Faserstränge 25 bilden, wandern dann durch einen dielektrischen Ofen 26 nach unten; in dieser ersten Heizzone werden die beschichteten Fäden soweit erhitzt, daß das Wasser aus der Beschichtung entfernt wird. Die feinen Faserstränge 25 sind etwa 1,3 cm voneinander entfernt, wenn sie in den Ofen 26 eintreten und rücken allmählich dichter zusammen, wenn sie durch den Ofen wandern. Die Länge des Ofens 26 ist so bemessen, daß die Wärmeaufnahme ausreicht. (J₁.. Wasser aus der Beschichtung zu entfernen. Wenn die feinen Faserstränge 25 je etwa 25 Einzelfäden enthalten und mit einer Geschwindigkeit von etwa fiOO m pro Minute wandern, so ist ein dielektrischer Ofen mit einer Länge von 4.5 in und einer Leistung von 10 KV-A ausreichend. An Stelle des dielektrischen Ofens 26 kann man auch heiße Gase oder einen Infrarotstrahler als Wärmequelle zum Trocknen der feinen Faserstränge 25 verwenden. Bei dieser Wärmebehandlung tritt auch bereits eine teilweise Härtung der härtbaren Bestandteile in der Beschichtung ein.

Die feinen Faserstränge 25 aus beschichteten Fäden werden zu einem Strang 28 zusammengefaßt, wenn sie sich über ein Paar Graphiisammelbügcl 30 bewegen. Anschließend wird der zusammengefaßte Strann 28 durch eine weitere Heizzone geleite t. Li der zusätzliche Wärme einwirkt, damit eine weitere Aushärtung der Beschichtung an den Fasern eintritt und die feinen Faserstränge 25 über ihre ganze Länge zu einer Lunte 31 aneinandergebunden werden. Die feinen Faserstränge 25 können in der Lunte je nach Wunsch stärker oder weniger stark aneinandergebunden werden als die Einzelfäden in jedem Strang 25; das Ausmaß der Bindung hängt vom Ausmaß des Erhitzens nach der Vereinigung der Stränge 25 sowie von Art und Menge der Schlichte oder des Beschichtungsmittel, die auf die Einzelfasern aufgebracht worden sind. ab.

Die Wärme in der zweiten Heizzone kann in gleicher Weise zugeführt werden wie die Wärme in der ersten Zone. d. h. mit Hilfe eines dielektrischen Ofens 33 oder mit Hilfe von Heizgas oder eines Strahlungsofens. Die erwähnten ersten und zweiten Heizzonen können einfach zwei getrennte Zonen in einem einzigen Ofen sein. Der Trennungspunkt in dem Ofen ist die Stelle, an der die feinen Faserstränge 25 zum Strang 28 vereinigt werden.

Nach Verlassen der zweiten Heizzone wandert der beschichtete Strang über geeignete Führungen 34 und 35 zu einer Glasiaserstrang-Aufwickelvorrichtung 40. Die Aufwickelvorrichtung läuft mit verhältnismäßig geringer Geschwindigkeit, d. h. etwa 150 bis 1500 m pro Minute. Mit Hilfe eines geeigneten üblichen Kreuzführers wird eine zylindrische Packung 32 mit offener Windung erzeugt.

Man erkennt aus Fig. 1. daß die Faserherstellungsvorrichtung in mehreren Ebenen bzw. Stockwerken der Fabrik angeordnet ist. Die Düse 10 und die Glaszuführungsvorrichtung befinden sich in einer dritten Ebene, während sich der Ofen 26 von der dritten Ebene bis durch die zweite Ebene erstreckt; an seinem Ende ist die Gabel 30 angeordnet. Der Ofen 33 erstreckt sich von der zweiten Ebene bzw. dem zweiten Stockwerk bis zum ersten Stockwerk; an seinem Ende ist die Aufwickelvorrichtung 40 angeordnet. Der Strang muß während des Wechselns der Aufwickelspulen kontinuierlich abgezogen werden, damit ein Rückfädeln der Stränge 25 und Lunten 31 durch die Ofen während des Wechselns vermieden wird. Aus diesem Grund sind Zugwalzen 44 an einer Seite der Aufwickelvorrichtung angeordnet; diese dienen dazu, die Lunte 31 in einen Abfallbehälter 45 zu leiten. Die Bewegungsrichtung des Stranges kann vor dem Eintritt in die zweite Heizzone zur Horizontalen verändert werden, um die Höhe der gesamten Anlage zu verringern.

In den Fig. 2 und 3 ist ein Teil der Beschickungsvorrichtung schematisch in größerem Maßstab dargestellt. Die Einizelfäden 16 werden in kleinen Gruppen 24. die die Form umgekehrter Pyramiden haben, erzeugt. Die einzelnen Gruppen enthalten jeweils beispielsweise 10 bis 50 Fäden. Diese Fäden berühren zunächst in geringem Abstand voneinander die Walze 51. Beim Übergang über die Oberfläche der Walze 51 haben sie zunächst die Ni-i^jiig. zu einem Band zusammenzuwandern und sich übcreinanderzulegen, wenn sie die Oberfläche der Walze verlassen. Die Schien' Mus Beschichtungsmittel 53, die von den Fäden 16 von der Walze aufgenommen wird bewirkt dann durch ihre Oberflächenspannung, daß die Fäden 16 in einer Einzelgruppe zusammengehalten werden, die eine Form mit ovalem oder rundem Querschnitt anzunehmen sucht. Die Gruppen 24 aus beschichteten Glasfaden haben heim Trocknen eine vi·! größere Oberfläche als der dicke Strang 28. zu dem sie anschließend zusammengefaßt werden. Infolgedessen ist die Trocknungsgeschwindigkeit viel höher und das Beschichten kann mit viel größerer Geschwindigkeit und unter Verwendung eines viel kleineren Ofens durchgeführt werden.

Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Lunten für die Harzverstärkung werden übliche Schlichtemittel für Lunten auf die Fäden 16 aufgebracht. Die Fäden vereinigen sich nachdem Verlassender Walze 51 des Applikators 20 zu Gruppen 24. Die Fäden in den Gruppen 24 werden zu feinen Fasersträngen 25 zusammengefaßt, die getrocknet und anschließend in den Führungen 30 zu einem fertigen Strang 28 vereinigt werden, der dann auf eine Spule aufgewickelt und auf dieser in üblicher Weise, z. B. 8 bis 10 Stunden bei etwa 121 bis 138° C nacherhitzt wird.

Die Lunte 31 bzw. der Strang 28. die bzw. der von der nacherhitzten Spule bzw. dem nacherhitzten Wikkel abgewickelt wird, besitzen genügend Zusammenhalt, daß sie als solche ohne Gefahr eines Aufbrechens in kleinere Stränge gehandhabt werden können; der Zusammenhalt reicht jedoch nicht aus, eine Trennung der kleinen Stränge 25 voneinander zu verhindern, wenn die Lunte zu Stapelfasern geschnitten oder beim Aufwickeln mit einem Harz durchfeuchtet oder imprägniert oder bei der Verwendung als Verstärkungsmaterial mit einem viskosen thermoplastischen oder thermohärtbaren Harz vereinigt wird. Das Aufbrechen der Lunte 31 in feine Faserstränge 25 vor oder während der Verbindung mit dem Harz ergibt eine bessere Vereinigung der beiden Komponenten, was wiederum dazu führt, daß die fertigen glasfaserverstärkten Produkte eine erhöhte Festigkeit aufweisen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist bezüglich der Verwendbarkeit von Schlichtemitteln sehr anpassungsfähig. Das Trocknen der feinen Faserstränge vor dem Zusammenfassen zur Lunte 31 und dem Aufspulen verringert die Menge an Schlichtemittel, die ver-

schwendet wird. Bei den üblichen Verfahren wird die nasse Schlichte von dem Strang abgestreift, (1) wenn dieser über die Fadensammler wandert, (2) wenn der Strang die schnell rotierende Traverse passiert, (3) wenn der Strang während der schnellen Bewegung von dem Sammler bzw. Fadenführer zur Traverse oszilliert und (4) durch die Zentrifugalkraft beim Aufwickeln des '".!ranges als Spule oder Wickel. Durch das erfindungsgemaBe Verfahren ist es daher auch möglich, mit einer geringeren Menge Schlichtemittel im Applikator die gewünschte Menge Schlichte auf die Fäden aufzubringen. Wegen der gröberen Trocknungskapazität bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann außerdem eine Schlichte mit höhcrem Feststoffgehalt auf die Fäden aufgebracht werden, wenn dies erwünscht ist. Mit Hilfe des erfindungsgemälkn Verfahrens ist es also möglich, kleinere oder größere Mengen Schlichtemittel während der Herstellung der Fäden auf dieselben aufzubringen.

Ein weiterer wichtiger Vorteil, der durch das erfin-'.iungsgemäße Verfahren erreicht werden kann, besteht Jarin. daß die sonst beobachtete Neigung der Bestandteile des Schlichtemittels zur »Wanderung« in dem Spulenwickel ausgeschaltet wird. »Schlichtemittelwanderung« tritt ein, wenn der Spulenwickel zur Verringerung seines Feuchtigkeitsgehaltes getrocknet oder zur Härtung des Harzbindemittels in der Schlichte und/oder zur Erhöhung der Haftung des Kupplungsmittels in der Schlichte an den Glasfaden erhitzt wird. Das Trocknen der Stränge oder Lunte vordem Aufwickeln auf der Spule oder in Wickel cntfei nt die Feuchtigkeit, welche bisher bei ihrer Wanderung vom Inneren zum Äußeren des Spulenwickels die Bestandteile des Schlichtemittels mit sich schleppte und jo das Problem der »Schlichtemittelwanderung« hervorrief.

Dieser Vorteil läßt sich auch bei Spulenwickeln wahrnehmen, von denen Stränge für Textilprodukte abgezogen und dem Zwirnen, Fachen und Weben zugeführt werden; auch hier stellt die »Schlichtemittelwanderung« ein schwerwiegendes Problem dar.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht also die Herstellung von Lunten, die aus einer großen Zahl von Einzelsträngen bestehen, direkt aus einer Vielzahl von Strängen, die parallel nebeneinander verlaufen, ohne Extrakosten für die Handhabung von einzelnen Strangwickeln. Die feinen Stränge sind als Verstärkungsmittel für Harzprodukte besonders geeignet, weil sie nicht die Neigung haben, von der Oberfläche des fertigen Produktes hochzustehen, wie dies bei üblichen Strängen, die aus 204 Fäden bestehen, der Fall ist. Das erfindungsgemäße Verfahren und die dadurch erhältlichen Produkte bedeuten eine Verbesserung gegenüber den Verfahren und Produkten, die in den US-PSen 3056711 und 3276945 beschrieben sind. Bei den dort beschriebenen Verfahren wird der Strang durch Fadenführer in zwei Stränge aufgespalten, bevor er aufgewickelt wird. Es ist angegeben, daß die beiden Stränge nur teilweise über ihre Länge aneinander gebunden sind, und zwar infolge ihrer Uberkreuzung während der Querbewegung zum Wickel. Es wurde in den genannten Patentschriften zwar auch eine Aufspaltung in mehr als zwei Stränge vorgeschlagen; hierfür wäre aber eine große Zahl an Fadenführern erforderlich, die schwierig einzeln einzufädeln wären. Eine große Zahl an Fadenführern bedeutet auch ein räumliches Problem sowie ein Problem hinsichtlich der Wartung. Bei dem erfindungsgemäßen

Verfahren fällt das Problem des Einfädeins weg; die erzeugten Lunten weisen verbesserten Zusammenhalt für die Handhabung und außerdem eine größere Zahl von feinen Strängen innerhalb der Lunte auf, was einen erheblichen Fortschritt gegenüber den Verfahren und Produkten in den genannten Patentschriften bedeutet.

Ein weiterer Vorteil, der sich durch das erfindungsgemäße Verfahren erreichen läßt, besteht darin, daß es die Verwendung von neuen Schlichtemittcln, die die Mitverwendung von Schmälzmitteln nicht erfordern, ermöglicht. Hierdurch können Schlichteniittel für Lunten hergestellt werden, ohne daß es notwendig wäre, auf die chemischen und physikalischen Wechselwirkungen von Bindemittel und Schmälzmittcl in der Schlichte Rücksicht zu nehmen. Es können mich einfachere Schlichtemittel bzw. eine größere Zahl von verschiedenen Schlichtemitteln verwendet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Herstellung feiner Stapelfaserstränge und Stapelfasermatten direkt aus den laufenden Fadenbündeln in wirtschaftlicher Weise. Die Lunte 31 kann direkt in ί-ine übliche Stapelfaserschneidvorrichtung geleitet und nicht zu einem Wickel aufgewickelt werden, wie dies in den Zeichnungen dargestellt ist. Die Lunte 31 teilt sich beim Schneiden in feine Stränge 25 auf, die als solche aufgefangen oder in Mattenform an die Hersteller von glasfaserverstärkten Harzprodukten geliefert werden.

Es ist auch möglich, die getrockneten feinen Stränge 25 zu einer Lunte 31 zusammengefaßt auf einer perforierten Förderkette abzulegen. Auf diese Weise gewinnt man kontinuierliche Strangmatten für die Harzverstärkung. Die Stränge 25 in der Lunte können über ihre ganze Länge aneinandergebunden sein oder aber ungebunden nebeneinander liegen. Dies kann erreicht werden, wenn man mehr oder weniger Beschichtungsmittel an den Fäden verwendet, wobei die geringere Menge Beschichtungsmittel verwendet wird, wenn die einzelnen Stränge nicht aneinander haften sollen.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann zur direkten Herstellung von gewickelten faserverstärkten Harzprodukten aus laufenden Fadenbündeln dienen. Die getrockneten feinen Stränge 25 werden zu einer Lunte 31 zusammengefaßt nicht auf einem Spulenwickel aufgewickelt, sondern durch ein Bad mit A-Stufen-Polyester oder Epoxyharz geleitet, dann auf einem rotierenden zylindrischen Kern aufgewickelt und auf diesem in üblicher Weise ausgehärtet, so daß man ein Wickelrohr oder eien Vorratszylinder erhält. Das Verkettungsproblem, das bei Fadenwickelverfahren Schwierigkeiten bereitet, wird ausgeschaltet, wenn die Lunte direkt aus den Fadenbündeln gezogen, geschlichtet, getrocknet, mit einem härtbaren Harz imprägniert und auf einem rotierenden Kern aufgewickelt wird.

Das Beschichtungsmittel bzw. die Schlichte kann auch in zwei Stufen durch zwei verschiedene Walzenapplikatoren aufgebracht werden. In der ersten Stufe kann ein Aminosilan-Kupplungsmittel aufgebracht werden, während die übrigen Teile der Beschichtung in dem zweiten Applikator auf die Fäden gelangen.

Beide Mittel werden auf die Einzelfäden 16 vor dem Durchgang durch den Ofen 26 aufgebracht. Es ist möglich, die Fäden, nachdem sie mit dem Aminosilan beschichtet worden sind, intensiv lokal zu erhitzen, bevor sie mit dem Kautschukhaftmittel überzo-

gen werden, damit das Silan an den Fäden fixiert wird und eine bessere Haftung der Glasfaden an dem Harz ergibt. Die 2-Stufen-Aufbringung der vorstehend beschriebenen Art ist auch in den Fällen günstig, in denen die Gefahr besteht, daß das Silan-Kupplungsmittel den Latex aus der Dispersion des Haftmittels zur Ausfällung bringt. Gemäß der Erfindung können verschiedene Kupplungsmittel und Haftmittel auf die Glasfäden aufgebracht werden.

Di-·; folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

Unter Verwendung einer Apparatur der in den Zeichnungen beschriebenen Art wurden 1000 Glasfaden mit einem Durchmesseer von je 0,00035 bis 0,00040 aus einer Düse gezogen und für eine Anwendung zur Elastomer-Verstärkung mit dem folgenden Beschichtungsmittel beschichtet:

Bestandteile

Gewichtsteile

340

500
4,65

Resorcin

CH₂O (37%ige wäßrige Lösung)

NaOH

Butadien-Styrol- Vinylpyridin-

Terpolymerlatex (41% Feststoffgehalt,

wäßrige Dispersion) 7565

NH^OH (28% NH, in H₂O) 350

Entionisiertes Wasser 6725

y-Aminopropyltriethoxysilan

(7%ige wäßrige Lösung) 535

Fesistoffgehalt (nicht wäßrig)

Gewichtsprozent 23,4

Die Glasfaden bewegen sich über den Walzenapplikator mit einer Geschwindigkeit von 600 m pro Minute, wobei jede Fadengruppe 24 50 Gew.% Beschichtungsmittel, bezogen auf das Gewicht der Fäden, aufnimmt. Die Fadengruppen enthalten etwa 25 Einzelfäden pro Gruppe.

Die beschichteten Fadengruppen wandern als feine Faserstränge durch einen in der DT-OS 1 669 585 beschriebenen dielektrischen Ofen.

Die Wasser- und NH₃-Bestandteile der Beschichtung werden in dem Ofen 26 entfernt. Die beschichteten feinen Faserstränge 25 zu einem Strang 28 zusammengefaßt, der durch den Ofen 33 hindurchwandert; in dem letzteren werden die härtbaren Bestandteile, d. h. Resorcin und Formaldehyd, etwa '/, bis 1 Sekunde auf eine Temperatur von etwa 316 bis 427^G C erhitzt. Der Strang mit der gehärteten Beschichtung ist praktisch nicht mehr klebrig und kann zu einer zylindrischen offenen Spulenpackung aufgewickelt werden, von der er zu einem späteren Zeitpunkt zur weiteren Verarbeitung zu dem gewünschten Vcrstärkungselement wieder abgewickelt werden kann. Der getrocknete beschichtete Strang enthält etwa 10 Gew.% Beschichtungsmittel, bezogen auf das Ge-

-. wicht aus Strang und Beschichtungsmittel. In Abhängigkeit von der Konzentration der Feststoffe in der Beschichtung kann der getrocknete beschichtete Strang 5 bis 20 Gew.% Beschichtung, bezogen auf das Gewicht aus Strang und Beschichtung, enthalten.

κι Die beschichteten Stränge ergeben bei glasfaserverstärkten Elastomerprodukten ausreichende »H«- Adhäsion, Biegefestigkeit und Druckermüdungsfestigkeit. Eine verbesserte Verstärkung von Kautschuk wird erreicht, wenn entweder der Kord oder das Ge-

i-, webe, die aus den erfindungsgemäß hergestellten Lunten erzeugt worden sind, mit einer zusätzlichen Beschichtung aus einem weiteren Kautschukhaftmittel versehen worden sind. Der Kord oder das Gewehe lassen sich leicht mit weiteren Haftmitteln imprägnie-

_'(i ren; auf diese Weise lassen sich verbesserte dynamische Festigkeitseigenschaften erreichen.

Beispiel 2

Unter Verwendung der in den Zeichnungen darge-

_>-, stellten Apparatur wurden 1000 Glasfaden mit je 0,00035 bis 0,00040 Durchmesser hergestellt und für eine Anwendung zur Harzverstärkung mit folgender Schlichte beschichtet:

Bestandteile Gewichts-

i» teile

Epoxyharz (Reaktionsprodukt aus Bisphenol A und Epichlorhydrin mit einem
Epoxyäquivalentgewicht von 186 bis
192) 100

^r> Xylol H)

nichtionisches oberflächenaktives Mittel auf Basis Ethylenoxid-Propylenoxid
mit durchschnittlichem Molekulargewicht von !6 250 5

Imidazolinderivat der Ölsäure 5

Polyvinylpyrrolidon -0

Essigsäure 5

Pelargonsäureamid, mit Essigsäure in
Wasser löslich gemacht 5

⁴' y-Aminopropyltriethoxysilan 10

Wasser auf 2000

Die Beschichtung wird auf die Glasfäden aufgebracht, die Fäden vereinigen sich zu Gruppen 24, und -,„ die Gruppen 24 werden als feine Faserstränge 25 getrocknet und anschließend zu einem Strang 28 zusammengefaßt, der auf eine Spule aufgewickelt wird. Die Spulenpackung wird 8 Stunden bei 138° C nachgehärtet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung beschichteter Glasfasermaterialien, die als Verstärkungsmate- ϊ rial für Harze oder Elastomere geeignet sind, durch Ziehen von Fäden aus geschmolzenem Glas durch die Löcher einer Düse, Aufbringen eines flüssigen Beschichtungsmittels, das ein wärmehärtbares Harz oder ein wärmehärtbares Elasto- ι ο meres enthält, auf die Glasfaden und Trocknen der beschichteten Glasfäden bei erhöhten Temperaturen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Glasfaden mit dem flüssigen Beschichtungsmittel beschichtet und zu einer Vielzahl von von- ii einander getrennten, feinen Fasersträngen zusammenfaßt, die voneinander getrennten, feinen Faserstränge durch eine Trocknungszone mit erhöhter Temperatur leitet, in der eine mindestens teilweise Härtung des wärmehärtbaren Bestandteils des Beschichtungsmittels erfolgt, und sodann zu einem einzigen Strang zusammenfaßt, und den einzigen Strang in einer zweiten Heizzone nachhärtet und schließlich auffängt, wobei alle Bearbeitungsstufen laufend nacheinander durchgeführt werden, wie die Fäden kontinuierlich aus der Düse gezogen werden.