DE1934349A1

DE1934349A1 - Verfahren zum Beschichten von Endlos-Glasfaeden

Info

Publication number: DE1934349A1
Application number: DE19691934349
Authority: DE
Inventors: Ichiro Iwami; Tsutomu Matsunaga; Ken Yoneyama
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1968-07-08
Filing date: 1969-07-07
Publication date: 1970-02-19
Also published as: DE1934349B2; GB1271699A; US3870551A

Description

betreffend
Verfahren zum Beschichten von Endlos-Glasfäden.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Beschichten von Endlos-Glasfäden, indem ein Glasspinnfädenbündel in eine Harzlösung eingetaucht und gleichzeitig oder nach dem Austritt aus der Harzlösung einer Ultraschallbehandlung unterworfen wird; durch die Ultraschallenergie wird die zwischen
den GlasSpinnfäden vorhandene luft entfernt und die Harzlösung kann vollständig zwischen die Spinnfäden oder Einzelfäden ein·-- dringeno ' ' "

Glasfasern' besitzen zahlreiche Eigenschaften, z.B. eine
hohe Festigkeit und eine ausgezeichnete Dehnungsbeständigkeit, die sie_;. als-Verstärkungsmaterial für Kautschukartikel wie
Reifen, Riemen oder Bänder geeignet machen und die Möglichkeit ihrer Verwendung wurde bereits vielfältig geprüft. Da jedoch
Glasfasern weder knickbeständig noch scheuerfest sind und
leicht brechen, hat sich ihre praktische Verwendung für diese Zwecke noch nicht durchgesetzte

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Der E_rfindüngliegt die Feststellung zugrunde, daß wenn ein Glasspinnfädenbündel, also ein Seil oder eine Schnur durch Biegen oder Knicken und Scheuern ermüdet wird, die Harzlösung nicht nur als Bindemittel wirkt, sondern auch sehr wesentlich die Glasseide vor dem Knicken und Scheuern schützt«

Ziel der Erfindung ist daher ein verbessertes Verfahren zum Behandeln von Glasfasern, um ein ausgezeichnetes Ver« Stärkungsmaterial für Kautschukartikel wie Seifen und Bänder Wk oder Riemen zu erhalten, bei welchem jede Glasfaser vollständig mit einer Harzlösung beschichtet wird und die einzelnen Glasfasern voneinander getrennt werden«

Der Erfindung liegen zahlreiche Untersuchungen zugrunde, die auf der Vorstellung beruhen, das die Ursache für das leichte Brechen der Glasfasern beim Scheuern auf der gegenseitigen Reibung der Einzelfäden beruht? es. wurde festgestellt, daß das Brechen der Glasfasern infolge Ermüdung durch Biegen oder Knicken und Scheuern beträchtlich verringert werden kann, wenn die Glasspinnfäden oder -strähnen oder die Glasseide mit Hilfe einer Harzlösung oder einem anderen Beschichtungsmittel vollständig in einzelne Spinnfäden oder Elementarfäden w getrennt werden· Erfindungsgemäß wird dies erreicht, indem mit Hilfe von Ultraschallenergie die zwischen den Elementarfäden vorhandene Luft mit Gewalt entfernt und gleichzeitig die Harzlösung oder das Beschichtungsmittel zwischen die einzelnen Glasseidenfäden gepresst wirdy so daß die Elementarfäden voneinander getrennt und vollständig umhüllt sincU

Erfindungsgemäß werden als Glasfasern nichtgedrehte oder praktisch nichtgedrehte, aus Einzelfäden mit Durchmesser von ■s 3 - I5yu zusammengesetzte Spinnfäden oder Bündel derartiger Spinnfäden verwendet»

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Als Harzlösung oder BesehiCbtungsffiittel Werden atigewendet ί

1« Kautschuklatices und Härzlätiees von z.B* Naturkautschuk, synthetischem Kautschuk wie Styröl^Bütödienkäutschuk, Ghlöro« prenkautschuk, Polyisoprenkäutschük usw* sowie von synthetischen Harzen wie i.crylatharzj Styrol^Bütadienharz UsW* sowie deren Gemischep

2. Harze wie Phenölformaldehydharz, Marnstöfformaldehydharz, Vinyläee tatharz ι Polyvinylalköholharz üÄd deren Greinische f 3· Gemische der laticee 1 und der Harze 2*

Erfindungsgemäß wirksam sind alle diese Harziösüngens Der Feststoff gehalt der Harzlösung- soll 5 - 4<3 Gew.—9ε, vorzugsweise 15 β 25 GeW.-^ betrageil* Liegt der feststoff gehalt unter 5 Gew«^_;sö ist die Konzeilträtiöri zu gering, Um eine ?üfrie*- denstelleiide Beschiöhtung 2ü ergeben. Liegt hingegen der Peststoffgehalt über 40 Gew»^, so ist die HarzlÖsung zu ViskdS| Um eine gleichmäßige Beschichtung zu erzielenj die Glas— spinnfäderi brechen und es iet sGhwierig Ündlosfäden gleichmäßig zu behandeln*

Nachstehönd wird als Beispiel die Rezeptur für ein. Gemisch gemäß 3 aus einein Phenolföriüäidehydhärz und einem Kautschuklatex angegebeni

Ke sorein
Formalin (37$*} ^%
SaOH (10 #)
Styrol/Butädien/Vi:

. iPerpolymer Latex (41 %) §#77 Styrol/Butadien Copolymer

Kautschuklatex (39 ^) \ 10*20

ÜatUrkautschuklätex■ (.60 ^) 13 »35

H₂O . . 59#§7

Zusammen: j

(fe s t Stoff gehalt 20 #j - 4 *·

90980ε/11i§ ;^:-^; ■■·.

. ;';'« 4 - 1A«56

Zum besseren Verständnis wird die Erfindung nun anhand der beigefügten Zeichnung näher beschrieben.

. Ί ist das Fließschema einer Torrichtung zur Durch«· führung des erfindungsgemäßen Verfahrens? .

Fig. 2 ist eine Mikrophotographie einer erfindungsgemäß behandelten Glasfaser;

Fig» 2 ist eine Mikrophotographie einer lediglich in eine Harzlosung eingetauchten Glasfaser;

FIgβ 4 ist eine Mikrophotographie.■-des Querschnittes eines erfindungsgemäß behandelten Glasspinnfädenbündelsj

Fig. 3 ist eine Mikrophotographie des Querschnittes eines lediglich in eine Harzlösung eingetauchten (jiasspinnflden^ bündeis.

In Fig. 1 bezeichnet 1 die Spinnfäden, die in beliebiger Anzahl (beispielsweise werden 10 Spinnfäden verwendet) Bit Hilfe einer Führungswalze 2 zu einem. Spinnfädenbündel zu*· pammengefaßt und dann in einen Behälter 5 geführt werdene Das Spinnfädenbündel taucht in diesen Behälter 5 in eine IJarzlösung ein und wird gleichzeitig mit Ultraschall behandelt. Die Temperatur im Behälter wird stets .bei 20 bis 8O°0 gehalten. Sinkt die Temperatur unter 20^Q ab oder steigt sie über 80⁰O an, so wird der Latex oder das Harz in beträchtlichem Maße unbestänflig» Außerdem läßt, wenn man einen HpchfrequengwQsgillator 4» g*B» einen IJltraschall^Qszillator mit einem Schwinger p längere ^eit bei einer-Temperatur über 30^QC vervvenCet, di© Leistung des gchwingers 5 allmählich nach, so daßJsBine richtige Oszillation durchgeführt werden kann und schließlich wird dßv Schwinger 5 beschädigt» Die

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• Harzlösung in dem Bebälter 3 wird mit einer Pumpe 6 durch einen Kühler 7 umgepumpt und so in dem oben genannten Temperaturbereich gehaltene Vorteilhafterweise wird das Glas— Spinnfädenbündel beim Durchgang durch den Behälter'3 mit .Ultraschallenergie behandelte Je langer das Spinnfädenbündel in die Harzlösung im Behälter 3 eintaucht, um so vollständiger dringt die Harzlösung zwischen die Spinnfä-

ein ^Λ· ■

- den/und beschichtet die Elementarfädenο Wirtschaftliche Gesichtspunkte erzwingen jedoch eine kürzere Behandlungszeito In der Praxis erzeilt man eine wirksame Behandlung bereits in der sehr kurzen Zeitspanne von 0,5 - 10 see, weil die Spinnfäden 1 nicht gedreht, sondern lediglich zu einem Bündel zusammengefaßt sind» Die Ultraschallbehandlung kann auch nach dem Imprägnieren mit Harzlösung im Behälter 3 und vor dem Eintritt in die Trockenvorrichtung vorgenommen werden*

Erfindungsgemäß werden Ultraschallwellen mit einer Frequenz von 10 bis 1000 KHz angewandt. Wird mit einer Frequenz unter 10 KHz gearbeitet', so sind die behandelten Glasfasern nur mäßig knick- bzw» biegefestb Wird jedoch ohne Rücksicht auf wirtschaftliche Gesichtpunkte ein. Schwinger mit hoher Energie verwendet, so kann die erfindungsgemäße Wirkung selbst bei einer Frequenz unter 10 KHz erzielt werden« Werden hingegen Ultraschallwellen einer Frequenz über 1 IHz angewandt,"so werden sie in der Harzlösung absorbiert'und die Beständigkeit der Harzlösung nimmt ab_o Deshalb sind derartige Ultraschallwellen nicht geeignete Außerdem können in* einem solch hohen Frequenzbereich keine Ulträschallschwingungen mit technisch zufriedenstellender Kraft erzielt werden und es wäre eine kostspielige Vorrich~ tung hierfür'erforderliche

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Das Spinnfädenbündel wird nach dem Passieren des Behälters 5 in den Trockner 8 geleitet und hier bei einer gegebenen Temperatur von 150 bis 250°C während einer gegebenen Zeit von 30 bis 180 see behandeltj Temperatur und Zeit sind von der durch die Aufwickelwalze 9 gesteuerten Abzugsgeschwindigkeit und der Bahnlänge im Trockner 8 abhängig» Das aus dem Trockner 8 austretende Spinnfädenbündel ist ein nichtgedrehtes, mit Harz beschichtetes Seil oder eine Schnur 10, das (die) auf die Aufwicklungswalze aufgewickelt wirdo

Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Glasfaserspinnfäden aus jeweils 2000 Elementarfäden wurden zu einem Bündel zusammengefaßt und das Bündel durch die oben angegebene Eesorcin-Formalin-Iiatexlösung geführt und im spannungsfreien Zustand mit Ultraschallwellen der Frequenz 25 KHz behandelt» Die aus dem Behälter 3 austreten*· den Spinnfäden wurden unmittelbar durch den Trockner 8 geführt und hier 45 see bei 200⁰C getrocknet und dann mit konstanter Geschwindigkeit auf die Walze 9 aufgewickelte Fig. 2 zeigt in Vergrößerung die in diesem Beispiel mit Ultraschallwellen behandelte Glasseide« Fig. 3 zeigt zum Vergleich eine nicht mit Ultraschallwellen behandelte Glasseide. Man erkennt deutlich, daß Xndiesem Falle die Harzlösung nicht vollständig zwischen die Einzelfäden einige drungen ist und diese nicht vollständig umhüllte

Beispiel 2

Die in Beispiel 1 beschriebene Behandlung wurde wiederholt mit dem Unterschied, daß die Frequenz der

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angewandten Ultrascballwellen 800 KHz betrug. Pig· 4 zeigt einen vergrößerten Querschnitt durch das in diesem Beispiel mit Ultraschallwellen behandelte Spinnfädenbündel. Fig. 5 zeigt zum Vergleich den QuerschTiiiit eines in gleicher Weise imprägnierten, aber nicht mit Ultraschallwellen behandelten Bündels. Der Vergleich beider Bilder zeigt, daß durch die Ultraschallbehandlung das Eindringen der Harzlösung ver-

bessert-und die im Innern des Bündels eingefangenen Luftblasen wirksam entfernt werden.

Beispiel 3

Die Behandlung gemäß Beispiel 1 wurde wiederholt mit dem Unterschied, daß die Frequenz der Ultraschallwellen 800 KHz betrugt»

Darauf wurden die in den drei Beispiel« erfindungs*« gemäß behandäten Spinnfädenbündel und ein weiteres lediglich in Harzkösung eingetauchten, aber nicht ultraschallbehandeltes Spinnfädenbündel hinsichtlich ihrer Knickfestigkeit in einem MIT Biegeprüfgerät untersucht, mit welchen sonst der Falzwiderstand von Papier, Folien u.a.m. bestimmt wird« Die obere Klemmen wurde so umgeformt, daß sich das Spinnfädenbündel einspannen ließ; der Aussclilagswinkel (Biegewinkel) wurde zuvor auf 90° festgelegt. Darauf wurde das

untere Probestück eingehängt, in einem Abstand von 100 mm in die / Klemme eingespannt und an diese eine Last (Zugkraft) von 0,5 kg angelegt.'Darauf wurde mit dem Versuch begonnen und so oft gebogen, bis das Probestück^gebrochen war. Die Anzahl der Biegungen bis zum Brück sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt»

Zum Vergleich wurde auch die Knickfestigkeit von Spinnfädenbündel bestimmt, die mit Ultrascballwellen einer Frequenz von 5 KHz bzw« 1 HHz bebandelt worden waren; diese Werte sind ebenfalls in der Tabelle aufgeführt»

tabelle »3 *·' 0 0 9808/ 1 1-£ß':"· ' ■.-.-■

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tabelle

nur eingetaucht Beispiel

123

Knickzahl bis Bruch

11

30 76 43

Verglei chswer t e 5 KHz 1 MHz

10 15

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Patentansprüche

OG9808/ 1 1 S 6

Claims

Patentansprüche

1 _o Verfahren zum Beschichten von Bndlos-Glasfasern durch .Imprägnieren mit einer Harz- und/oder Kautschuklösung und anschließendes Trocknen, dadurch gekennzeichnet , daß man Glasfaser-Spinnfäden während oder nach dem Eintauchen in die Harz- und/oder Kautschuklösung einer kontinuierlichen Ultrasehallwe11enbehandlung unterwirft·

2β Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Ultraschallwellen mit einer Frequenz von 10 bis 1000 KHz anwendet»

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η- zeich^sn et , daß man die Glasfasern während 0,5 bis 10 see mit Ultraschall behandelte

4o Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man mit einer Harz- und/oder Kautschuklösung mit 5 bis 40 $ Feststoffgehalt bei einer !Temperatur von 20 - 8O⁰C imprägnierte

5« Verfahren nach Anspruch 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß man mit einem Gemisch aus einer Eesorcin-Formaldehydlösung und einem Kautschuklatex imprägnierte

6» Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch g e k en η *»■ zeichnet , daß man die imprägnierten und ultraschall·- behandelten Glasfasern während 30 bis 180 see bei-150 bis 25O⁰C trocknete

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