DE2129838A1

DE2129838A1 - Verfahren zur Herstellung und Weiterverarbeitung von Glasfaeden

Info

Publication number: DE2129838A1
Application number: DE19712129838
Authority: DE
Inventors: Belue James Cleveland; Phillips Thomas Evans
Original assignee: Owens Corning Fiberglas Corp
Current assignee: Owens Corning
Priority date: 1968-01-08
Filing date: 1971-06-16
Publication date: 1972-12-21
Also published as: FR2126141A2; BE763606R; US3578426A; FR2126141B2

Description

OR-INO. DIPL.-IMG. M. SC. ■ OIPL.· P¹-'rs', r. "7, plf> U. -PHVS.

HÖGER - STELLRECHT-GRIESSBACH - HAECKER

PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

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7. Juni 1971

Owens Corning Fiberglas Corp. 608 Madison Avenue
Toledo,. Ohio 43601, .U.S.A.

Verfahren zur Herstellung und Weiterverarbeitung von Glasfaden

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von auslaugbaren Glasfaden, deren Oberfläche einem kontrollierten Ätzvorgang unterliegt und wobei die aus den Fäden ausgelaug- . ten (abgeätzten) Produkte den Zusammenhalt der Fasern bewirken, nach Patentanmeldung P 14 94892.6-26.

Insbesondere beschäftigt sich die vorliegende Erfindung mit der Behandlung und Konditionierung von Vorgarnen bzw. Bündeln mineralischer Fasern, nämlich kontinuierlich ausgezogener

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Glasfaden. Bei den üblichen Herstellungs- und Verarbeitungsverfahren zur Bildung und Verarbeitung von Vorgarnen, d.h. von "aus einer beträchtlichen Anzahl von Glasfaden bestehende Strängen,, ist es bekannt, auf die Fäden eine Schmälze bzw..·· ein Bindemittel aufzubringen, während die geformt und zu ;. einem Vorgarn zusammengefaßt werden, wodurch bis zu einem gewissen Grad ein einheitlicher Zusammenhang und eine Verbindung der Fäden in dem Vorgarn gewonnen wird. Bei den "verwendeten Bindemitteln handelt es sich in der Regel um Emulsionen, de-, ren verbleibende Peststoffanteile nach der Verdampfung des Wassers in Form von Bindemitteln die einzelnen Glasfaden in einer Gruppe bzw. in einem Vorgarn zusammenhalten.

Werden die. Vorgarne bzw» die Fäden bei der Herstellung mit Stärke geschlichtet, dann hat.sich herausgestellt, daß bei der Weiterverarbeitung und insbesondere, wenn die Vorgarne zur Verstärkung von Kunststoffprodukten zu kurzen Faserlängen zerschnitten bzw. zerhackt wurden, der Zusammenhalt der einzelnen Glasfäden in den Vorgarnen zerstört wurde, so daß sich anstelle von Faserbündeln eine Menge von Einzelfasern ergaben, und infolgedessen die Glasfasern ihrer Aufgabe bei der Verstärkung von Kunstharzprodukten nicht vollständig gerecht werden konnten, d.h. die Vorgarne waren nicht in der lage, ihre normalerweise hervorragenden Festigkeitseigenschaften auf die später aufgebrachten Kunststoffproduk'te zu übertragen. Wurden dagegen die einzelnen Fäden mit einem Kunststoff beschichtet, dann ergab sich zwischen äen einzelnen Fäden eines Vorgarnes bzw. Stranges sozusagen eine abfedernde

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Polsterwirkung, so daß die Stränge eher dazu neigten, sich abzubiegen und nachzugeben, anstelle daß sie beim Zerhacken bzw» Zerschneiden gebrochen wären. Dementsprechend ergaben" " sich.bei nach bekannten Techniken hergestellten Fasern beträchtliche Schwierigkeiten beim Zerschnitzeln bzw. Zerhacken, wobei insbesondere ständig darauf geachtet werden mußte, daß die mechanische Schnitzeleinrichtung stets sehr scharf und in gutem Zustand.befindlich war. ■

Selbst dann, wenn beispielsweise nur zwei oder mehr Vorgarne bzw. Stränge, die etwa mit einer trockenen Stärke oder mit einem Kunststoffbindemittel beschichtet waren, zu einem einzigen, stärkeren Vorgarn zusammengefaßt werden sollten, ergaben sich schon Schwierigkeiten, da die Behandlung und mechanische Einflußnahme bei der Zusammenführung der einzelnen Vorgarne ein Zerbrechen der Beschichtung und ein Auffasern der Vorgarne zu einzelnen Faden ergab; dadurch ergab sich für die Weiterverarbeitung dieses Vorgarnes ein nachteiliger Zustand, da die einzelnen Fäden in dem Vorgarn kein einheitliches Bild mehr boten« Insbesondere wurde durch einen solchen, äufgefaserten Zustand der Fäden ein Abschürfen und Gegeneinanderreiben begünstigt, was häufig zu Brüchen der Fäden in den zusammengefaßten Vorgarnen und zu einem hohen Anfall flaumigen bzw. zerbrochenen fasrigen Ausschusses führte.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welches die Nachteile von in üblicher Weise geschlichteten Vorgarnen vermeidet und eine" konrpli-

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kationslose und problemlose Weiterverarbeitung dieser Vorgarne ermöglicht. Dabei beruht die Erfindung auf einer Weiterentwicklung von Erkenntnissen in der, ebenfalls'auf die Anmelderin zurückgehenden deutschen Patentanmeldung P 14 94892.6-26.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Anmeldung aus von einem Verfahren zur Herstellung von auslaugbaren Glasfäden der eingangs geschilderten Art und besteht darin, daß aus Strömen geschmolzenen Glases Fäden ausgezogen werden, daß die Fäden zu einem Vorgarn zusammengefaßt werden, wobei gleichzeitig die Lücken.zwischen den Fäden mit Wasser aufgefüllt werden, welches frei ist von eindickenden Filmbildnern, die eine Auslaugung (Ätzung) der Fäden verhindern würden, daß das Vorgarn zu einer die Fäden des Vorgarnes in.paralleler Anordnung enthaltenden Packung aufgewickelt wird, wobei,zwischen angrenzenden Windungen des Vorgarnes das Wasser festhaltende Lücken, bzw. Leerräume vorhanden sind, daß die Packung für einen vorgegebenen Zeitraum am-Austrocknen gehindert wird und es so dem Wasser in dem Vorgarn ermöglicht wird, die Fäden auszulaugen (anzuätzen) und hinsichtlich des aus den Fäden gewonnenen Materials einen Sättigungszustand zu erreichen, und daß das die ausgelaugten Materialien enthaltende Wasser aus dem Vorgarn entfernt wird, wobei die Fäden in ungestörtem Kontakt miteinander verbleiben und die flüssige Grenzschicht sich in Richtung auf die Berührungspunkte der Fäden zur Konzentration an . Stellen bewegt.

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich also auf ein Verfahren zur Peuchtigk-eitsbehandlung bzw. Konditionierung von Vorgarnen, während die einzelnen Fäden des Vorgarnes geformt und zu einer Packung aufgewickelt werden; weiterhin bezieht sich die Erfindung auf Maßnahmen bei der Weiterverarbeitung des Vorgarnes, welches mit Wasser oder einer anderen verdanpfbaren Flüssigkeit behandelt wird, derart, daß es möglich ist, die sich in nassem Zugtand befindenden Vorgarne auf zufriedenstellende Weise in kürzere Längsstücke zu zerschneiden; schließlich erlaubt die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch die Zusammenfassung mehrerer einzelner Vorgarne bzw. Stränge zu einem zusammengesetzten Vorgarn, wobei auch hier wieder die weiteren Behandlungsschritte aufgrund des nassen Zustandes der Fäden, die sich auf diese Weise ,leichter zu Gruppen zusammenfassen lassen, begünstigt werden.

Dabei beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, daß bei Glasfaserbündeln, die in einem, lediglich durch Wasser hervorgerufenen nassen Zustand verbleiben, eine Ätzung der Fasern auftritt, wobei das auf diese Weise ausgelaugte bzw. abgetragene Material sich praktisch an Ort und Stelle ablagert, und zwar im allgemeinen längs der Berührungskanten der einzelnen Fäden, so daß eine Art Bindemittel entsteht, das die Fäden zusammenhält.

Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also eine aus aufgewickelten Vorgarnen bestehende Packung in ihrem nassen Zustand aufrechterhalten und das Vorgarn verarbeitet; es

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ist aber auch möglich, aus einzelnen Glasfaden bestehende Vorgarne vor der Weiterverarbeitung, die beispielsweise in der Zerschneidung in kleinere Längsstücke bestefcfc, anzufeuchten und dann die Feuchtigkeit auf den Vorgarnschnitzeln durch Verdampfen zu entfernen, wobei die einzelnen Fäden innerhalb der kurzen Abstände des Vorgarnes ebenfalls in ihrer einmal gruppierten Form aufrechterhalten werden, wodurch verbesserte Verstärkungseinlagen für Kunstharzprodukte gewonnen werden.

Von Vorteil ist, daß ein auf diese Weise aus ungeschmälζten Glasfaden bestehendes, lediglich mit Wasser angefeuchtetes Vorgarn außerordentlich geeignet ist, als Verstärkung für unter hohen Temperaturen hergestellten KunststofferzeugnisDen und Kunstharzprodukten zu dienen, und zwar aufgrund des Fehlens einer Schmälze auf den Fäden, welche während des Herstellungsprozesses bei den hohen Temperaturen oxydieren oder sonstwie sich ungünstig verändern können.

Dabei wurde weiterhin festgestellt, daß die Glasfaden, und zwar insbesondere solche, die keine alkalischen Metalloide enthalten, im allgemeinen hinsichtlich des durch die Befeuchtung hervorgerufenen Ätzvorganges eine Beschränkung dieses Ätzvorganges bewirken, wenn sie zueinander in einem linienförraigen Kontakt stehen und mit ruhendem Wasser mit einem pH-Wert von mindestens 7 benetzt sind. Damit die Ätzung auftreten kann, muß das ruhende Wasser frei von Filmbildnern sein» die die Brown'sehe Bewegung begrenzen könnten; dabei stellte sich weiterhin heraus, daß die Fasern auch dadurch zusammengehalten werden können, daß eine wünschenswerte Art einer eher spröden,

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bröckligen Verbindung entsteht, denn wenn das stehende Wasser die angeätzten bzw. abgeätzten Materialien erhält und aufgrund eines Trocknungsprozesses die Gas/Flüssigkeitsgrenzschicht dazu veranlaßt wird,in Richtung auf die linienförmigen Kontakte zwischen den einzelnen Fäden während des Entfernens des Wassers aus den Fäden zurückzuweichen, lagert sich das geätzte Material an diesen Kontaktstellen ab. normalerweise trocknen Glasfasern nach dem Formvorgang relativ schnell aus, so daß Vorkehrungen getroffen werden müssen, um die Fasern an einer zu schnellen Austrocknung zu hindern und weiterhin ein Abwandern bzw. ein Wegfließen des das abgeätzte Material enthaltene Wasser von den Fasern zu verhindern, von denen dieses Material stammt.

Es ±3b bekannt, daß nicht von festen Filmbildnern geschützte Glasfäden zerkratzt und beschädigt werden,, wenn sie aneinanderreihen oder über Führungsflächen gezogen werden. Nun bedingen jedoch die einzigen bekannten erhältlichen Ausrüstungsanordnungen zur Weiterverarbeitung von Glasfasern zu Strängen und in gewebte oder gewirkte Anordnungen die Notwendigkeit, daß die Fasern während einer Vielzahl von Bearbeitungsschritten über zahlreiche Führungsflächeη gezogen und abgelenkt werden. Bei diesen Beförderungsvorgängen werden hohe Spannungen erzeugt, die bei den bekannten Verarbeitungsvorgängen, bei denen die Fasern nicht mit Filmbildnern beschichtet wurden, dazu führten, daß die aus einzelnen Glasfäden bestehenden Stränge zerbrochene Fäden aufwiesen und außerdem eine ungenügende Festigkeit, um die weiteren Verarbeitungsvorgänge über sich ergehen zu lassen.

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Es ist eine Erkenntnis der vorliegenden Erfindung, daß mit von Filmbildnern freiem Wasser beschichtete Glasfasern ohne Schwierigkeiten zu einer Packung aufgewickelt werden können, wenn die Fäden zunächst befeuchtet und dann zu einem Strang bzw. einem Vorgarn von annähernd 2000 Einzelfäden zusammengefaßt v/erden; dieser Strang wird dann über benetzte bzw. nasse Führungsflächen mit einer Geschwindigkeit von nicht mehr als annähernd 1500 m/Min, gezogen. Die von dem Wasser in dem aus 2000 Einzelfäden bestehenden festen Bündel erzeugte Oberflächenspannung gibt diesem Strang einen ausreichenden einheitlichen Zusammenhang, um der Zugspannung zu widerstehen. Eine weitere sehr überraschende und vorteilhafte Beobachtung ist, daß gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Vorgarne? d.h. Vorgarne, die frei von Filmbildnern und in der oben beschriebenen Art geätzt sind, wesentlich verbesserte Bindungseigenschaften zu Kunstharz- bzw. Kunststofferzeugnissen aufweisen; es wird angenommen, daß diese im wesentlichen physikalischer Natur sind, so daß sich das überraschende Ergebnis herausstellt, daß die aus-zerschnittenen Einzelfäden bestehenden Stränge gemäß der vorliegenden Erfindung Kunststofferzeugnissen einen Festigkeitsgrad verleihen_r der den von in üblicher Art hergestellten, glasfaserverstärkten Kunststofferzeugnissen bei weitem überschreitet. .

Weitere Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Eine genaue Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens einschließlich der sich dabei aufgrund chemischer bzw. physikaii-

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7.6.1971 --frEinflüsse ergebenden Zustände können der nachfolgenden Beschreibung entnommen werden, in welcher anhand der Figuren das erfindungsgeraäße Verfahren sowie zur Durchführung des Verfahrens benötigte Anordnungen im einzelnen näher beschrieben sind. Dabei zeigt:

Pig. 1 eine schematische Vorderansicht einer Vorrichtung zur Herstellung von einem aus kontinuierlichen Glasfaden bestehenden Vorgarn sowie dessen Einbrin-.gung in eine feuchtigkeitsgesättigte Packung;

Pig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 1,

Pig. 3 eine perspektivische Darstellung eher gemäß der Erfindung hergestellten Packung,

Pig. 4 eine perspektivische, schematische Darstellung einer Einrichtung zur erfindungsgemä&i.Herstellung nasser Vorgarne,

Pig. 5 zeigt in schematischer Darstellung ein Verfahren zur Verarbeitung nasser Vorgarne zur Bildung eines zusammengesetzten Vorgarns,

Fig. 6 zeigt in perspektivischer Darstellung eine aus nassem Vorgarn bestehende Packung, die in einem feüchtigkeitsundurchlässigen Behälter untergebracht lot, -

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Pig. 7-10 zeigen in schematischer Darstellung das er- ; findungsgemäße Verfahren ,zur Befeuchtung von Vorgarnen, die von einer Packung abgezogen werden, während

Fig. 11 in perspektivischer Darstellung die Gruppenorientierung von Fäden in abgeschnittenen nassen Vorgarnen zeigt;

Pig. 12 stellt ein das Mikrophoto eines Elektronenmikroskops einer typischen, aus einer Packung entnommenen Paserprobe dar, wobei die weiße Markierung einer Länge von 1 Mikron entspricht, während

Pig. 13 das Mikrophoto eines Fadens'zeigt, der für annähernd 24 Stunden am Trocknen gehindert wurde.

Anhand der Figuren 1 und 2 wird zunächst ein Verfahren und eine Einrichtung beschrieben, bei denen Ströme schmelzflüssigen Glases oder eines anderen schmelzflüssigen Materials zu kontinuierlichen Fäden ausgezogen werden, und zwar unter Bedingungen, bei denen die neu gebildeten Fäden einem Feuchtigkeitseinfluß unterworfen bzw. mit einer verdampfungsfähigen Flüssigkeit wie Wasser benetzt und anschließend zu Vorgarnen bzw. Strängen zusammengefaßt und zu einer Packung aufgespult werden. Dieses Aufspulen findet ebenfalls unter Bedingungen statt, bei denen die Fäden in ihrem feuchten Zustand aufrechterhalten bleiben, so daß die fertige Packung im wesentlichen mit Feuch-.

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tigkeit bzw. Flüssigkeit gesättigt ist und so die noch folgenden Verarbeitungsvorgänge erleichtert und vereinfacht.

Die angefeuchteten Vorgarne bzw. Glasfaserbündel weisen eine beträchtliche Masse auf, und zwar deshalb, weil die Vorgarne Fäden bzw. aus Fäden gebildete Stränge bis zu 2000 oder mehr Fäden in einem einzigen Vorgarn bzw. Bündel umfassen; dabei v/erden die Vorgarne vorzugsweise zu Packungen zylindrischer Form mit senkrechten Stirnflächen aufgewickelt, die ein Gewicht bis zu 15 kg und mehr umfassen. In den Fig. 1 und 2 ist ein Behälter bzw. eine Düsenwanne 1-0 dargestellt, die einen Vorrat wärmeerweichten Glases bzw. eines anderen fadenbildenden Materials enthält.

Dieser Düsenwanne 10 wird in üblicher Weise vorgeläutertes Glas in Form von Glaskugeln zugeführt, die entweder durch Erhitzen der Düsenwanne selbst oder in einem über dieser angeordneten Schmelzofen aufgeschmolzen werden; zu diesem Zweck kann die Düsenwanne mit einem nicht dargestellten Vorherd verbunden sein, dem von einem Schmelz- bzw. Läuterungsofen sehmelzflüssiges Glas zugeleitet wird. An ihren Enden weist die Düeenwanne 10 Anschlußklemmen 12 auf, mit deren Hilfe sie an eine Stromquelle .angeschlossen werden kann, um das Glas in der Düsenwanne zu erhitzen und auf der richtigen Temperatur und Viskosität für das Ausziehen zu halten.

Die Bodenplatte 14 der Düsenwanne ist mit einer großen Anzahl nach unten gerichteter VorSprünge bzw. von mit Löchern verse-

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henen Spitzen 16 ausgestattet, aus denen Glasstrome 18 aus der Düsenwanne nach unten herausfließen; die Anzahl der mit Löchern versehenen Spitzen (Düsenkörper) entspricht der Anzahl der auszuziehenden Faden, die anschließend zu einem Vorgarn bzw. einem Strang zusammengefaßt werden. Dabei wird jeder Grlasstrom zu einem einzelnen, kontinuierlichen Faden ausgezogen und verdünnt. Sind also beispielsweise 2000 Fäden in einem Vorgarn enthalten, dann weist der Bodenabschnitt 14 der Düsenwanne 2000 mit Löchern versehene Vorsprünge, d.h. Düsenkörper auf.

Die einzelnen Fäden haben einen durchschnittlichen Durchines-

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ser in der Größenordnung von 10 mm, obwohl natürlich auch Glasfäden mit anderen Durchmessern hergestellt werden können. Die große Anzahl der ein einzelnes Vorgarn bildenden Fäden und de Abmessungen dieser Fäden ermöglichen ein Ausziehen der Glasströme mit einer verhältnismäßig niedrigen Auszugsgeschwindigkeit von ungefähr 1,3 km/Min., was zur Folge hat, daß auch nur eine verhältnismäßig langsame Hin- und Herführung des Vorgarnes zur Verteilung in Längsrichtung auf dem Kollektor bei der Herstellung einer. Packung möglich ist.

Wie den Fig. 1 und 2 entnommen werden kann, werden die aus Glasfädenen 18 ausgezogenen Fäden mit Hilfe von Sammeischühen bzw. Führungen 24 und 26, die in einer beliebigen, geeigneten Weise gelagert sind, zu einem Vorgarn bzw. einem Strang 22 zusammengefaßt. Dabei sind in der Nähe der Düsenwanne Sprühdüsen 28 angeordnet, die auf die soeben gebildeten Fäden

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Wasser aufsprühen. Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es wünschenswert, eine verhältnismäßig große Wassermenge auf die Fäden aufzubringen, so daß diese völlig durchnäßt bzw. befeuchtet sind. Es kann auch ein Applikator bzw. eine Aufbringvorrichtung 30 vorgesehen sein, die aus einem umlaufenden, in ein mit Wasser gefülltes Gefäß 34 eintauchenden Band 32 besteht, das somit einen Wasserfilm trägt. Mit diesem Wasserfilm kommen die über das Band hinweggeführten Fäden in Kontakt und tauchen darin ein, so daß auf diese Weise sichergestellt wird, daß die Fäden tatsächlich vollkommen benetzt werden.

Mit Hilfe einer Wickelvorrichtung 36 wird der Strang 22 bzw. das Vorgarn zu einer Packung 35 aufgespult. Dabei wird das Vorgarn auf eine Wickelhülse bzw. einen Kollektor 38, der teleskopartig auf einen Wickeldorn 40 aufgeschoben ist, aufgewickelt. Durch das Aufspulen des Stranges werden gleichzeitg die Glasströme 18 zu Fäden ausgezogen und verdünnt.

Innerhalb eines Gehäuses 44 der Wickelvorrichtung 36 ist ein Elektromotor 42 zum Antrieb des Wickeldorns 40 angeordnet. Dabei wird die Umdrehungsgeschwindigkeit des den Wickeldorn antreibenden Motors 42 durch übliche, in der Zeichnung nicht dargestellte Mittel progressiv reduziert, sowie die Vorgarnpackung in ihrer Wickelgröße, anwächst, so daß im wesentlichen die Fäden 20 mit gleichförmiger Geschwindigkeit ausgezogen werden und infolgedessen einen konstanten Durchmesser aufweisen.

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Während des Aufspulens des Vorgarnes wird dieses längs der gebildeten Packung hin- und hergeführt, um den Strang über die Länge der Packung zu verteilen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist hierzu eine hohle Kurbel 46 am Gehäuse 44 drehbar gelagert, die ein hohles, horizontales Ansatzstück 48 aufweist, in dem.ein Querführungselement 50 gelagert ist. Dieses Querführungselement 5,0 weist eine zylindrische Form auf und hat an seiner Umfangsfläche eine unendliche, hin- und herverlaufende Umfangsnut üblicher Form, mit deren Hilfe ein Querfuhrungsglied. 52 hin- und hergeführt wird.

Die Achse des QuerführungsZylinders 50 ist parallel zu derjenigen des Wickeldorn» 40 angeordnet. Das Querführungsglied 52 steht mit der vielfachen, hin- und herverlaufenden Umfangsnut in dem Querführungszylinder 50 in Wirkverbindung und weist einen Querführungsschuh 54 auf,der normalerweise zur Leitung des Vorgarnes über die Packung angrenzend an diese angeordnet ist und so das aufzuspulende Vorgarn längs der Packung hin- und herführt. Der Querführungszylinder 50 wird von dem Elektromotor 52 über zwei Kettenräder 57 und 58 und eine Kette 56 angetrieben, um das richtige Umdrehungsverhältnis zwischen dem Wickeldorn 40 und dem Querführungszylinder 50 herzustellen.

Durch eine bekannte und nicht dargestellte Steuerung wird die Kurbel 46 entsprechend der Zunahme des Durchmessers der Pakkung 35 am Gehäuse 44 verschwenkt. Auf diese Weise lassen sich

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verhältnismäßig große Strangpackungen zylindrischer Gestalt mit senkrechten Stirnflächen 37 herstellen, wie sie die Pig. 3 zeigt. Da der aufzuspulende Strang bzw, das Vorgarn dank der Sprühdüsen 28 und, falls erwünscht, infolge der Wirkung des Applikators 30 mit Wasser oder einer anderen entsprechenden Flüssigkeit getränkt ist, sind die einzelnen Fäden in einen Flüssigkeitsfilm eingehüllt, wenn'der Strang· zu einer Packung aufgespult wird.

Das Aufspulen erfolgt mit einer verhältnismäßig niederen Umfangsgeschwindigkeit, die mit Zunahme des Packungsdurchmessers entsprechend herabgesetzt wird. Wegen dieser geringen Geschwindigkeit verbleibt der Großteil bzw. ein beträchtlicher Anteil des den Fäden zugeführten Wassers bzw. der aufgebrachten Flüssigkeit in dem Vorgarn in der Packung, so daß die Pakkung im wesentlichen mit Feuchtigkeit gesättigt ist.

Der Flüssigkeitsgehalt der fertigen Packung liegt üblicherweise zwischen 10 bis 20 $ des Packungsgewichts. Somit befindete sich die fertig aufgewickelte Packung 35 des Vorgarnes, wenn sie von dem Aufwickeldorn 40 abgenommen wird, in einem sorgfältig durchfeuchteten Zustand, da die aufgrund der Umdrehung des Dornes auftretenden zentrifugalen Kräfte lediglich überschüssiges Wasser abgeschleudert haben und den wesentlichen Anteil des Wassers in der Packung belassen haben.

Es entsprach bisher üblichem Vorgehen, auf die Fäden des Vorgarnes eine Schmälze bzw. ein Bindematerial aufzubringen, wo-

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bei dann nach Trocknen der Packung die Schmälze die Fäden des Vorgarnes miteinander verhaftete bzw. verbunden hatte. Wenn dann dieses mit einer Schmälze bww. einer Schlichte versehene Vorgarn weiteren Bearbeitungsschritten zugeführt wurde, beispielsweise dem Zerschneiden des Vorgarnes in kürzere Stücke bzw. einem Zusammenfassen geschlichteter Vorgarne zur Bildung eines zusammengesetzten Garnes, dann brachen der Schneidvorgang oder die weiteren Bearbeitungsvorgänge die Bindung wieder auf, so daß die einzelnen Fäden des Vorgarnes nicht zusammenhielten.

Wird also beispielsweise ein trockenes Vorgarn aus geschmälzten Glasfaden einer Schneidanordnung zugeführt, dann stellt sich heraus, daß der Schneidvorgang nur teilweise durchgeführt werden kann und daß viele Fäden des Vorgarnes unzerschnitten bleiben. Dabei wird angenommen, daß das Aufschlagen bzw. Auftreffen der Schneidanordnung auf die geschmälzten Fäden die Bindung zerbricht und ein Auftrennen der Fäden bis zu einem solchen Grade bewirkt, daß nicht alle Fäden durchgetrennt werden können.

Eines der wesentlichen Merkmale der vorliegenden Erfindung "betrifft nun ein Verfahren zum Zerschneiden bzw. Weiterverarbeiten von Vorgarnen in durchnetztem bzw. angefeuchtetem Zustand. In Fig. 4 ist ein Verfahren zur Weiterverarbeitung des nassen Vorgarnes durch Abschneiden in kürzere Längsstücke dargestellt. Die in Fig. 4 dargestellte Vorrichtung weist zwei Paare von Vorschubwalzen 60 und 62 auf, die jeweils ein

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Torgarn 22 von zwei Packungen 35 abziehen. Dabei befinden sich die Vorgarnpackungen noch in dem feuchtigkeitsgesättigten Zustand, in welchem sie von dem Wickeldorn 40 abgenommen worden sind.

Bei einer Durchführung dieses Zerschneid- bzw. Zerhaekverfahrens gemäß Pig. 4 werden also die feuchtigkeitsgesättigten Packungen 35 ^a^s Vorgarn von der Wickelmaschine in die in Fig. 4 dargestellte Position gebracht, wobei das nasse Vorgarn von den Packungen über Vorschubwalzen abgezogen wird. Dabei ist jeweils einem Paar von Vorschubwalzen eine drehbare Schneidanordnung 64 zugeordnet, die mehrere Schneidmesser 65 aufweist, die die Vorgarne 22 erfassen und in die bei 68 dargestellten kurzen Längsstücke zerschneidet. Sowohl die Vorschubwälzen als auch die Messerwalzen drehen sich mit verhältnismäßig hoher Umdrehungszahl.

Vorzugsweise sind die Urafangsflächen der Vorschubwalzen 62 mit einem Gummi bzw. einem anderen nachgiebigen Material überzogen, mit dem die Schneidanordnungen, die aus Messerwalzen be-· stehen, zusammenarbeiten, um die Vorgarne zu zerhacken. Es hat eich nun herausgestellt, daß die Messerwalzen bzw. die Messer 65, die das nasse Vorgarn erfassen, ein vollständiges Abschneiden sämtlicher Einzelfäden des Vorgarnes erwirken.

Dabei wird angenommen, daß dieses außerordentlich vorteilhafte Ergebnis aufgrund von Kohesionskräften oder der Oberflächenspannung des Wassers oder der Feuchtigkeit herrührt, die die

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"Tendenz, hat ^--wahren-a _:äer Absehneidevorgänge das Vorgarn bzw. dan Strang nicht miteinander verbundener Fäden zusammenzuhalten» Dabei sind die abgeschnittenen Längsstücke 68 des Vorgarnes in'-Figo' 11. nochmals dargestellt, um zu zeigen, daß äie ϊαάβη in der öruppenformation verbleiben, wenn die Verarbeitung des Vorgarnes in nassem Zustand erfolgt.

Wie die fig« 4 weiter erkennen läßt, ist die Schneidvorrichtung "in einem Gehäuse 70 unterbebracht, und die Faserbündel fallen"unter dem Einfluß der Schwerkraft durch dieses Gehäuse hindurch nach unten auf das obere Trum 72 eines endlosen Förderbendes 74» Bas endlöse Förderband 74 ist über zwei Walzen 76 geführts-".von-■.denen""«ine von einer nicht dargestellten Antriebsvorrichtung angetrieben wird, so daß sich das obere Trum 72 gemäß der Zeichnung nach-rechts bewegt.

Angrenzend ao den oberen Srum des Förderbandes ist ein Trockenofen 80 angeordnet j in dem die Flüssigkeit auf den abgeeeimittenen Lähgsstüclceri 68 dee Vorgarnes, während dieses auf äem oberen frum 72 des Förderbandes durch den !Trockenofen befördert "wird 9-",Verdampft bzw. in flüchtige Bestandteile zerlegt i '

■:■ Bei deis "f.rockenpfen 80 handelt es sich vorzugsweise um einen dielektrischen irockenofen," da mit seiner Hilf« das Wasser j- außerdordentlich schnell von den abgeschnittenen Vorgarnen verdampft werden-kann.■Es können jedoch auch-andere Strahlungsofen oder andere Ofentypen verwendet werden, um eine

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Verdampfung bzw. ein Vertreiben der Feuchtigkeit aus den abgeschnittenen Vorgarnen zu erreichen. Die trockenen Längsstücke 68', die den Trockenofen 80 verlassen, sind besonders zur Verstärkung von Kunstharz- und Kunststoffprodukten geeignet.

Eine andere Möglichkeit der Weiterverarbeitung der mit Feuchtigkeit bzw. Nässe gesättigten Vorgarne kann darin bestehen, diese zu einem vielfachen Vorgarnprodukt bzw. zu einem zusammengesetzten Vorgarn zusammenzufassen. Kombiniert man Vorgarne, die aus geschmälzten Einzelfäden bestehen, dann hat dieses - ," Zusammenfassen, bei dem die einzeten Vorgarne notwendigerwei- " *■' se abgebogen werden, ein Zerbrechen bzw. Zerbröckeln der Schmalze zur Folge, was zu einer Auflösung des Verbundes und *"'■ zu einer Auftrennung der Einzelfäden führt; infolgedessen sind die auf diese Weise gewonnenen Zwischenprodukte minderwertig und können nur schlecht weiterverarbeitet werden. Dies deshalb, weil es aufgrund der Desintegrierung des Vorgarnes und des Aufreißens des Schlichteüberzuges unmöglich ist, daß die Fäden weiter in der Gruppenformation eines Stranges bzw. Vorgarnes gehalten werden.

In Fig. 5 ist eine Einrichtung dargestellt, mit deren Hilfe feuchte bzw. nasse Vorgarne zu einem mehrfach zusammengesetzten Vorgarn o. dgl. zusammengefaßt werden. Von zwei, mit Flüssigkeit getränkten Packungen 35^f werden zwei nasse Vorgarne 22· abgezogen und anschließend zu einem aus mehreren Vorgarnsträngen zusammengesetzten Vorgarn 82 zusammengefaßt,

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das wiederum zu einer Packung 84 auf einem Wickeldorn 85 aufgespult wird, wobei die zur Drehung dieses Wickeldorns benötigten weiteren Bauelemente die übliche Form haben können und nicht im einzelnen dargestellt sind.

Zum Zusammenfassen der beiden nassen Stränge bzw. Vorgarne 22' zu einem kombinierten Vorgarn 42 werden eine Umlenkrolle 8'6 und zwei Spannrollen 88 und 89 verwendet. Ein wegen eines üblichen Antriebs oszillierender Querführungsarm 90 trägt eine Führungsöse 92, durch die das kombinierte bzw. zusammengesetzte Vorgarn 82 hindurchgeführt und zum Aufbau der Packung 84 längs derselben hin- und hergeführt wird. Bei dem in Fig.5 dargestellten Verfahren zur Zusammenfassung von zwei oder mehr Vorgarnen 22' unter Verwendung'nicht geschmälzter Vorgarne im nassen Zustand entwickelt die Flüssigkeit bzw. das Wasser auf den Vorgarnen die Neigung, die Fäden jedes Vorgarnes in einer Gruppe ohne eigentliche Klebe- bzw. Bindemittel zusammenzuhalten, so daß eine Ablenkung bzw. ein Umbiegen der Vorgarne möglich ist, ohne daß eine· Auftrennung der einzelnen Fäden auftritt. Auf diese V/eise gelingt es, ein vielfaches Vorgarn bzw. ein zusammengesetztes Vorgarn herzustellen, ohne daß in irgend-. einer Weise die hohen Festigkeitseigenschaften jedes Vorgarnes in dem zusammengesetzten Garn beeinträchtigt werden, d.h. die guten Festigkeitseigenschaften jedes einzelnen Stranges wereen voll übertragen.

Auch bei der Weiterverarbeitung des Vorgarnes nacht sich die in · den das Vorgarn bildenden Fadengruppen enthaltene Flüssigkeit vorteilhaft bemerkbar, da sie einerseits die einzelnen Fäden

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zusammenhält und andererseits die Weiterverarbeitung nickt behindert, so daß die Festigkeitseigenschaften des Vorgarnes voll erhalten bleiben.

Dabei ist es möglich, daß die weiteren Verarbeitungsschritte unter Verwendung von Vorgarnen, wie das Abschneiden und sonstige Maßnahmen, nicht am Herstellungsort der Vorgarne selbst, sondern von den Weiterverarbeitern an entfernteren Orten vorgenommen werden. Auch kann eine beträchtliche Zeit zwischen der Herstellung der feuchtigkeitskonditionierten bzw. flüssigkeitsgesättigten Packung und der weiteren Verarbeitung vergehen, wodurch es notwendig ist, die Packungen für den Zwischenzeitraum aufzubewahren. Damit in diesem Falle die Packungen ohne Verlust von Feuchtigkeit in ihrem feuchtigkeitsgesättigten Zustand bleiben, ist es außerordentlich zweckmäßig, die Packungen in feuchtigkeitsundurchlässige Beutel 94 zu verpacken (siehe Fig. 6)« Diese Beutel können aus einer feuchtigkeitsundurchlässigen Kunststoffolie üblicher Art. bestehen und durch Verschweißen oder mit Hilfe einer Schnur 96 oder eines Sicherungsringes verschlossen bzw. abgedichtet sein. Zweckmäßigerweise können Beutel aus einer 2 χ 10 mm dicken Polyäthylen-Folie verwendet werden, da diese weder das Gewicht noch das von einer Packung beanspruchte Volumen wesentlich vergrößern, was auch für den Transport und die Lagerhaltung außerordentlich günstig ist. Außerdem hat eine eng an die Packung anliegende Plastikfolie noch den weiteren Vorteil, daß sie die Packungen vor einer Beschädigung schützt.

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Dabei hat sick herausgestellt, daß eine Packung, die durch Lagerung oder Transport durch Verdunstung einen wesentlichen Prozentsatz- ihres Feuchtigkeitsgehaltes verloren hat, dann erfolgreich weiterverarbeitet, beispielsweise in der in Pig.4 dargestellten Weise zu kurzen Längsstücken zerschnitten werden kannj wenn das beispielsweise von der Packung abgezogene Yorgarn wieder befeuchtet bzw. einer Feuchtigkeitskonditionierung. zugeführt wird; und zwar bevor das Zerschneiden bzw. die anderen Verarbeitungsvorgänge beginnen.

In S¹Ig. 7 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem aus dem Zentrum zweier Packungen 35" Vorgarne 22" abgezogen werden. Dabei ist oberhalb des jeweiligen hohlen mittleren Gebiets jeder Packung eine Sprühdüse 100 angeordnet, die Wasser oder eine andere_s ohne Rest verdampfende Plüssigkeit versprühen ₉ wobei diese Flüssigkeiten die Eigenschaft haben, die Fasern zu benetzen und naß zu machen. Beim Abziehen der Vorgarne 22" aus der Packung "befeuchten die Sprühdüsen die Fäden des Torgarnes mit Wasser oder mit einer anderen Flüssigkeit in einem solchen Maße₉ daß die Kohäsionskräfte und die Oberflächenspannung des Wassers bzw. der Flüssigkeiten die Fäden in einer Gruppe zusammenhalten. Wie weiter vorn schon erwähnt, können auf diese Weise hergestellte Vorgarne ohne Schwierigkeiten in kürzere Längsstücke zerschnitten bzw. weiterverarbeitet werden. '

Bei dem in Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel werden nicht mit einer Schlichte behandelte Fäden zur Weiterverarbei-

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tung aus dem Zentrum von Vorgarnpackungen 35a abgezogen. Dabei ist ein, Wasser 104 oder eine andere ohne Rest verdampfende Flüssigkeit enthaltender Behälter 102 vorgesehen, wobei Befeuchtungskörper bzw. Applikatoren 108 in dem Wasser eingetaucht sind. Diese Befeuchtungskörper saugen sich mit Wasser voll, so daß sie in der Lage sind, im Kontakt mit ihnen über sie hinweglaufende Vorgarne bzw. die einzelnen Fäden dieser Vorgarne zu benetzen und mit Wasser zu sättigen. Die Befeuchtungskörper 108 können aus irgendeinem beliebigen geeigneten Material bestehen, in welchem sich das Wasser,durch eine Kapilarwirkung verteilt, beispielsweise also kann es sich um Schwämme, benetzbare Gewebe oder dgl. handeln.

Das in Fig. 9 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt eine, weitere Einrichtung zum Befeuchten von Vorgarnen 22b, die aus dem Zentrum zweier Packungen 35b abgezogen werden. Diese Einrichtung weist eine mit Wasser 112 gefüllte Wanne 110 auf (anstelle von Wasser kann auch andere Flüssigkeit verwendet werden, die ohne Rückstand verdampft), in der eine der Befeuchtung der Vorgarne dienende, teilweise in das Wasser 112 eingetauchte Rolle 114 drehbar gelagert ist, über deren Umfang die Vorgarne tangential geführt sind, so daß sie in den Wasserfilm eintauchen und befeuchtet werden. Die Wanne ist mit einer nicht dargestellten Wasserleitung verbunden.

Schließlich ist in Fig. 10 noch dargestellt, daß es auch möglich ist, eine Packung 35c eines Vorgarnes einfach in einen mit Wasser 122 gefüllten Tank 120 einzutauchen, wobei das

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Wasser die Packung völlig bedeckt. Soll nun das Vorgarn einer nicht mehr ausreichend feuchten Packung weiterverarbeitet werden, bo wird diese Packung völlig in das Wasser 122 des Tanks 120 eingetaucht und ein Strang 22c aus dem Zentrum der Packung 35c abgezogen. Auf diese Weise wird der Strang in ausreichender Weise vollkommen befeuchtet und durchnäßt.

Eine mittels der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Anordnung und nach dem weiter vorn beschriebenen Verfahren hergestellte Packung zeigt Wülste bzw. hochgedrückte Erhebungen über die Breite der Packung, die von der allgemein radial verlaufenden Ausrichtung von Überkreuzungspunkten herrühren. Die Stränge bzw. die Vorgarne überkreuzen sich miteinander mit einem eingeschlossenen Winkel von annähernd 15 ; aufgrund des Uinstandes, daß die Querführungsanordnung über ein Getriebe von dem gleichen Motor angetrieben ist, der auch die Packung dreht, wiederholen sich die Überkreuzungspunkte und bilden so die hochgedrückten Erhebungen. Die Wülste weisen etwa einen Abstand von 6mm auf, wobei die Stränge zwischen den Überkreuzungspunkten eine leichteTalbildung zeigen. Dabei weisen die Stränge bzw. die Vorgarne in dem Gebiet der Täler zwischen den einzelnen Wülsten einen größeren Abstand zueinander auf als sie dies in den Überkreuzungsgebieten tun, so daß um die Stränge Kanäle gebildet werden, die radial durch die Packung Halfen. Da die auf die Pasern aufgebrachte Schlichte frei von Filmbildnerh ist, verlagert sich in diesen Kanälen eingeschlossenes, bzw. gehaltenes Wasser wesentlich leichter als'Wasser, das sich zwischen den. Fäden eines Vorgarnes befindet, so daß bei

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Trocknung der Packung die Wassergrenzfläche sich durch die Packung an die Oberfläche jedes Stranges bewegt. Dies ist von entscheidender Bedeutung, wie weiter unten noch genauer erläutert wird.

Es ist schon festgestellt worden, daß das auf die Päden aufgebrachte Wasser von festen Filmbildnern frei sein muß, also beispielsweise von Stärke, Kunststoff, Wachs usw.. Das auf die Pasern aufgebrachte Material kann entweder nur Wasser sein oder kann in Anteilen von normalerweise weniger als 1 $> geringe Mengen nicht harzige, d.h. kunststoffreie, keine filmbildenden Materialien enthalten. Diese Stoffe können Verunreinigungen an Kalzium und Magnesium sein, wie sie üblicherweise in Leitungswasser enthalten sind, es kann sich jedoch auch um absichtlich hinzugefügte Beimischungen von Organo silan-Koppelmittein oder flüssigen Gleitmitteln handeln, wobei keine von beiden feste Pilme um die Päden bilden, die mit einem Ätzvörgang bzw. Aufrauhvorgang in dem Glas interferieren bzw. einen solchen beeinflussen könnten. Geringe Beträge eines organo.silanischen Kopplungsmittels von im allgemeinen weniger als 2 # beeinflussen ein sogenanntes Auslaugen bzw. Anätzen des Glases, auf welches unten noch genauer eingegangen werden soll, nicht und helfen eine Verkopplungswirkung mit später aufgebrachten Kunstharzen auf das Glas zu erreichen, lösliche Gleitmittel und insbesondere kationische Gleitmittel sind rützlich, insofern als sie ein Abschürfen bzw. Einkratzen verhindern, während sie gleichfalls ,keine Beeinträchtigung des Ätzvorganges bewirken. Im allgemeinen

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werden kationische Gleitmittel mit weniger als 1 # in der Flüssigkeit vorhanden sein.

So wurde, um ein Beispiel zu nennen, das weiter vorn beschriebene Verfahren mit Wasser ausgeführt, welches die folgende Zusammensetzung aufwies:

Eisessig ' o,2O $>

Gammaaminopröpyltriäthoxysilan 0_t04 $>

Kationisches Gleitmittel 0,10 #

Wasser (entionisiertes) - 39,30 $.

Daöet-wurde, wie weiter oben schon besehrieben, aus dem zur Verfügung stehenden Material (Vorgarn) eine Packung gebildet, die, nachdem sie für etwa eine Stunde bei Raumtemperatur gelagert wurde, in einem Ofen rund 24 Stunden bei einer Temperatur von ca. 13Q° G getrocknet wurde. Dann wurde aus dem Mittelpunkt der Packung ein Strang entnommen. Dieser Strang wurde in seine einzelnen Fäden aufgeteilt und ein Elektronen-Mikrophoto aufgenommen* Dieses Mikrophoto ist in Fig. 12 dargestelltf der Darstellung kann entnommen werden, daß eine allgemeine Auslaugung der Faseroberfläche bzw. eine in ätzartiger Form auftretende Veränderung von in einem Winkel verlaufenden Bändern verstärkter Auslaugung festzustellen ist; diese Bänder führen su einer Lsngslinie, von denen mindestens drei auf jeder Faser vorhanden sind. Die Längslinie läuft von links oben nach rechts unten des dargestellten Photos und zeigt einen deutlichen ltzi^rerlauf, der von einer, ihrer Natur

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nach, im allgemeinen amorphen Materialablagerung begleitet ist. Diese Materialablagerung stellt das abgetragene bzw. das ausgelaugte Material dar, welches entlang der Kontaktlinie der Fäden mit angrenzenden Fäden abgelagert wird. Wurden die Fäden auseinandergezogen, dann wurde das dargestellte Bruchrelief erzeugt, wobei ein Materialabtrag von der Faser auftrat. Aus dem photografischen Bild ist offensichtlich, daß entlang der Berührungslinie mit angrenzenden Fasern während des Trockenvorganges eine Konzentration an geätztem .Material auftrat, was mit fortschreitender Konzentration ein solches • Ätzen hervorrief, gefolgt von einer späteren Ablagerung des geätzten Materials, wodurch eine bröcklige bzw. spröde Art einer Verbindung zwischen den Fasern erzielt wurde. Dies erklärt, warum die Fäden auch in ihrem trockenen Zustand zusammengehalten wurden und warum die Fäden» wenn sie mit dem Kunstharz vermischt wurden, im wesentlichen vollkommen zu einzelnön Fäden aufbrechen. Der Grund, warum also eine solche offene Art einer aufgewickelten Packung mit den oben erwähnten Kanälen wichtig ist, wird' nun klar. Das in diesen Kanälen enthaltene Wasser bewegt sich aus der Packung heraus und ermöglicht es so, daß sich eine Luft-Wassergrenzfläche angrenzend an die Oberfläche jedes Stranges oder Vorgarne entwickelt. Das Wasser innerhalb dieser Kanäle enthält nur sehr wenig ausgelaugtes bzw. abgetragenes Material, und zwar aufgrund des ruhenden ZuStandes, unter dem dieses Wasser gehaigen ist; auf diese Weise kann dieses Wasser aus der Packung entfernt werden, ohne daß gleichzeitig ein rennenswerter Betrag des von den Fasern ausgelaugten Materials mit entfernt wird.

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Dieses Auslaugen bzw. Ätzen der Fäden ist im allgemeinen eine exponentielle Fufctlon- der Temperatur, so daß der gewünschte Betrag an Auslaugung während des Trockenyorganges auftreten kann. In der die oben erwähnten Kanäle enthaltenen Packung wird Wasser innerhalb des Stranges festgehalten, und zwar während der Zeit, während welcher die Wassergrenzschicht·durch die Kanäle fortschreitet und auf diese Vielee dasWasser aus den Kanälen entfernt,wird. Während dieser Zeit existiert eine relative Feuchte von annähernd 100 $ in den Kanälen und das Wasser in dem Strang bzw. Vorgarn selbst wird an dieser Stelle weiterhin festgehalten. Deshalb tritt der Auslaugungsvorgang' während des gesamten Zeitraumes auf* während dem das Wasser schon aus den Kanälen entfernt wird. Da das Wasser innerhalb der Kanäle aber den Hauptanteil des gesamten Wasservorrats in der Packung ausmacht, erfolgt der Auslaugungsvorgang. bzw. das Anätzen .der Fasern zu einem T?ächtlichten Teil während des gesamten Zeitraumes, innerhalb dessen sich die Packung in dem Trockenofen befindet. Es kann angenommen werden, daß dabei, während der meisten Zeit die Temperatur des in den Strängen befindlichen Wassers nahe 100° liegt und daß die Auslaugung beträchtlich größer ist als die, die auftritt, wenn die Pakkung bei Raumtemperatur gelagert ist. Nachdem dann schließlich das Wasser in den Kanälen ausgetrocknet ist, befindet sich die Wasser/Luftgrenzschicht nun angrenzend an die Oberfläche eines jeden Stranges, diese Grenzschicht bewegt sieh nun in Richtung auf -die Fasern in jedem Strang, und zwar eher, als daß sie sich in Richtung auf die Oberfläche der Packung bewegt. Dadurch wird verursacht, daß das ausgelaugte Material

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in situ verbleibt und an den Verbindungspunkten bzw. Linien der Pasern konzentriert nnd schließlich dort abgelagert wird, diese Verbindungspunkte sind weniger als ein Faserdurchmesser von dem Gebiet entfernt, von dem das Material ausgelaugt bzw. weggeätzt wurde. Im Gegensatz dazu würde bei einer fest aufgewickelten Packung das Wasser als Körper auf die Oberfläche der Packung wandern und von dieser Stellung aus verdampft werden.

Andererseits wurden auch Packungen oder zerschnitzelte Stränge und Vorgarne, die naß in einer dampf- und wasserfesten Umhüllung für eine Woche urid mehr gelagert worden waren, und dann bei Raumtemperatur getrocknet wurden, ausgelaugt und miteinander verbunden. Zerstörungen der Fäden traten offensichtlich nicht auf, obwohl die Fäden über zwei Monate bei Εβμπτϋβιηρβ^^Γ gelagert worden sind, was bedeutet, daß das Auslaugen der Fäden offensichtlich selbstbegsnzend ist.

Die weiter oben angegebene Zusammensetzung einer Flüssigkeit wies einen pH-Wert von 5 auf, und zwar infolge des Zusatzes an Eisessig. Wie weiter vorn schon ausgeführt, kann jedoch auch reines Wasser verwendet werden, was ungefähr den gleichen Ätzgrad wie in Fig. 12 gezeigt ergibt. Textile Glasfasern werden ^aus Glasmischungen hergestellt, wie die in dem US-Patent 234 961 beschriebenen, die die folgenden Mischungsanteile aufweisen;

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SiO₂ 53,0

Al₂O₅ 0,8

CaO 16,8

MgO 4,4

B₂O₃ 9,5

Ha₂O und KgO 0,4

TiO₂ 0,4

P₂ 1,1.

Die hergestellten Fäden hatten die oben angegebene Zusammensetzung, Wie ebenfalls schon erwähnt, betrug der Durchmesser der Fäden etwa TO mm und ein Strang umfaßte 2040 Fäden bei einer Formgeschwindigkeit von etwa 1*3 km/Min..

Im Labor wurden Fasern des Ε-Glases gebildet und Seite an Seite in einem dicken Band auf eine Wickelröhre aufgewickelt. Doppelt entioniziertes destilliertes Wasser (von im wesentliehen absoluter Reinheit) wurde auf die Fasern aufgebracht, bevor sie auf die Wickelröhre aufgewickelt wurden, dann verblieb die Röhre für zwei Stunden naß, bis sie schließlich für 24 Stunden bei einer Temperatur von ca. 130° C getrocknet wurde. Ein Elektronen-Mikrbphoto bzw. ein Schliffbild wurde von einer typischen probe dieser Fasern hergestellt und ist in Fig. 1.3 gezeigt. Diese Figur zeigt, daß ein kontrolliertes Itzen der Oberfläche der Fasern stattgefunden hatte und daß das geätzte Material sich entlang der Berührungslinie dieser Faser mit einer anderen Faser konzentriert hat. Das Mikrophoto zeigt ebenfalls die gleiche Art einer aufgebrochenen Ober-

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fläche, wie sie in Pig. 12 dargestellt ist, wenn die verbundenen Fäden auseinandergerissen werden. Das verwendete reine Wasser, hatte einen pH-Wert von 7. £>abei kann jeder unterhalb eines pH-Wertes von angenähert 7 liegende Wert verwendet werden. Ein pH-Wert von mehr als 7 muß vermieden werden, da ein pH-Wert von beispielsweise 9 und darüber ein destruktives Zusammenbrechen des Silisium-Netzwerkes der Fasern bewirkt. Die weiße, in Fig. 13 gezeigte Markierung hat eine Länge von 1 Micron. Andere aufgenommene Mikrophotos zeigen, daß die Härte des Wassers, d.h. die eine bestimmte Wasserhärte ausmachenden Bestandteile gleichfalls als zusätzliches, die Oberfläche aufrauhendes Material auf der Oberfläche der Fäden abgelagert wird. Dies ist jedoch von zweitrangiger Bedeutung, und scheint offensichtlich lediglich den Auslaugurig3- und Bindeeffekt gemäß der vorliegenden Erfindung zu verstärken, jedoch nicht zu beeinträchtigen. Bei den aus den Fäden ausgelaugten Materialien handelt es sich um Aluminiurahydroxyd, Magnesia (Bittererde), Kalziumoxyde (Caleia) und anderer Metalloxyde, die das Glas bilden. Diese Materialien bilden, wenn sie auf den Fäden auftrocknen, ein amorphes Material und reagieren geringfügig mit dem Silizium(di)oxyd der Fasern, da die Lösung dieser Metalle während des Trockenvorgange3 konzentriert wird. "Alkalische Metalloxyde sind selbstverständlich löslicher, so daß Na₂O und. K₂O enthaltende Gläser den gleichen wie weiter vorn schon beschriebenen Strukturtyp erzeugen werden und mit Beträgen, die proportional zu ihrer Konsentration in dem Glas sind, eine Auslaugimg bewirken werden. Na₂O und K₂O enthaltende Gläser sind daher

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nieht so bevorzugt, da ihre Auslaugungseffekte nicht s© !kontrollierbar und selbstbegrenzend sind;, wie bei den Gläsern,, die im wesentlichen Iceine alkalischen Metalloxyd«

Wie schon erwähnt, ist der Auslaugungsirorigang im ■selbst-begrenzend,, so daß die lange der Zeit * bei welcher nasse Backungen gelagert werden können, nicht !kritisch ist* Der AuslagttngsVorgang M; im allgemeinen ein Difasiomsiprozess* da das Wasser selbst ruht. Feste Filmbildner,, die das Wasser eindicken, verhindern den Itzvorgang Jedoch und dürfen nicht vorhanden sein, ^umformer reduzieren die Brownes eine Bewegung des zu ätzenden Materials zu stark und verhindern die Ätzung des Glases und die Ablagerung des geätzten Materials*

Im folgenden werden noch einige Beispiele jfür die Anwendung erfindungsgemäß hergestellter Torgarne angegeben.

Beispiel I '

Durch das im folgenden besehriebene Wickelverfahren wurde eine Röhrens.truktur hergestellt. .Ein Strang von einer &μ£>gewickelten Packung, die, wie weiter vorn beschrieben* hergestellt worden ist, wurde abgezogen und auf einem zylindrischen Dorn aufgewickelt, dessen unterer ^eil in einem Epoxydharzbad untergetaucht war, Dieses Bad wurde dadurch hergestellt, daß 14 Teile eines Metaphenylendiamin-irärtemittels mit 100 Teilen eines Epoxyd-Materials vermischt werden, wobei das Epoxyd-Material die folgende angenäherte Formel aufweist:

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CHl-CH-CH₂-

Dabei ist n angenähert gleich 3»6.

Das Material wurde auf 60° C erhitzt, gerade ausreichend, um das Härtemittel zu schmelzen. Nachdem ein ausreichender Anteil des Stranges in Form einer Wicklung auf den Dom aufgebracht wurde und dieser mit dem Epoxydharz und dem Härtemittel beschichtet wurde, wurde der Dorn entfernt und die Eöhre in einein Ofen für eine Stunde bei einer Temperatur von ca. 177° C ausgehärtet. Die auf diese Weise hergestellte Röhre wurde an beiden Enden verschlossen und mit einem elektrisch leitenden Schirm versehen. In die geschlossene Röhre wurde über eine geeignete Verbindung in einer Endkappe ein Elektrolyt eingeführt, der abwechselnd einen Druck vo« annähernd 56 kg/cm ausgesetzt und dann wieder entlüftet wurde. Die Röhre, die einen inneren Durchmesser von ca. 5 cm und eine Wanddicke von etwa 6,5 mm aufwies, widerstand den oben erwähnten Druckzyklen für mehr als 100 000 Mal, bevor von dem elektrisch leitenden Schirm ein Dichteverlust festgestellt werden konnte.

Beispiel II

Es wurde ein Gießkunstharz hergestellt durch Mischung der weiter unten in Gewichtsanteilen angegebenen Materialien:

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Diallylphthalatpolymer Diallylphthalatmonomer Azeton

Tertiäres Butylperbenzoat Zinkstearat (zur Gießformtrennung)

6 860 140

7 000 210 170.

Das verwendete Diallylphthalatpolymer hatte angenähert
folgende Formel: ·

O CH₂
Jj-O-CH₂-GH-CH₂

C-O-CH₉^CH-CH₉-ii Ci <L

0 CH₂

CH₂-CH-CH₂-O-C

-CH₀-CH-CH₀-O-C

η angenähert =. 10.

Tausend Teile eines angenähert auf eine Länge von 6 mm zerschnitzelten Stranges wurde in einem Mixer (Z-blade bread
mixer) eingegeben. Der Mixer wurde angelassen und für eine Minute betätigt, danadiwürden 2 000 Teile der Grießharzverbindung zu den geschnitzelten Strängen hinzugegeben und der Mixer wieder für eine Minute in Betrieb genommen. Diese Mischung wurde aus dem Mixer auf ein Cellophanblatt ausgegossen und ausgebreitet und an der Luft für 24 Stunden getrocknet, um da3 Azeton-Lösungsmittel zu entfernen. Danach, wurde

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es bei 60° C im Ofen getrocknet, dann wurde die Ofentemperatnr auf 80° δ erhöht mnd diese f eaiperat-ar für «ine weitere Stunde Iieibeltalten. Anschließend wurde die Demperatur 90° ö erhöht una f iir 20 Miniitien beibehalten, Ein Blatt einer Biclce von ca. 0₉6 -cm fflit &en Abmessmngen ir©n 25 x 25 cm ans äiesem Material wnräe dann in eine Härtepresse mit einem jDrneik: von 50 t ual einer Tempsratiir von ea, 150° G fSr 15 MinuteiL eingegeben. Bas 33aterial wies eine Biegefestigkeit ύβώ. ca. 2 100 kg/cm² (30 000 psi) auf.

leaiglich als Vergleich sei darauf Mngewiesen, daß eine, ebenfalls in der oben angegebenen Weise hergestellte Gießharzmiselmng, 3^e^^oca ^m^ Ausnahme der Verwendung erfindmngsgemäß hergestellter geschnitzelter Päden, eine Biegefestigkeit von lediglich annähernd 700 kg/em (10 000 psi) aufwies.

Das zur Beschichtung der Pasern bei den oben angeführten Ausführungsbeispielen verwendete Wasser, welches die Bindung zwischen den Pasern herstellte, enthielt einen Anteil von 0,20 $> Eisessig, 0,40 # Gammaaminopropyltriäthoxysilan, 0,10 $ exnes kationischen Weichmachers, welcher das BeaktiotB-produkt aus Teiraethylenpentamin und Stearinsäure in einem molaren Verhältnis von 1 : 1,8 war, und 99₃30 Gewichtsprozente enthärteten Wassers. Dieses enthärtete Wasser enthielt 0,05 ppm Silikaerde und wurde dadurch enthärtet, daß eine von der Pirma "Cochran Co." stamiaende Enthärtungsanlage verwendet wurde mit einer Bodenschicht eines AM-Kunstharzes und einer ebenen Schicht efaes CRW-Kunstharzes, die von einer

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Beispiel. Ill _:

Wie weiter oben schon ausgeführt, wurde ein Strang von 2 0Φ0 Glasfaden unter Verwendung von Leitungswasser hergestellt=, dem 0,20 $ Eisessig und 0,40 $ ßanmaaminoproi^triatlio^^Bilaai liinziagefügt waren» Her Strang wurdej, wie eiienfallB /sehon %e~ Bchrieiben,, in etwa 6 iam lange Texlstiiclce zei*B-ßlinitz;elt l3zw» zerschnitten,. 30 Teile dieses zerselmit;zelt6n Stranges wurden trocken mit einer Polyphenjlenoxy^PQlyst^^olJiiisclimig -vermis ent. J3ie Kimstnarzic&schung enthielt 5© ^ «ines Bolyphenylanoxyd-Pulvers mit einem Molekulargewient von 25 000 und 50 (rew.$, eines Poljstyrol-iulvers mit ebenfalls einem Molekulargewicht von annähernd 25 000* Die Mischung der Pulver !hatte eine Partikelgröße von weniger als 200 mesh (US-Sieve series). Die Mischung des geschnitzelten-Grlasfaserstranges und des Kunstharzes wurde einem auf eine 5Cemj>eratur von ca, 288° £5 erhitztem Extruder zugeführt; um kugelartige Gebilde mit ein-em Durchmesser von etwa 3 mm und einer Länge von etwa 1 cm izu bilden. Diese Körper wurden dann einer Spritzgußinas chine JzugB—. führt, die ebenfalls auf 288° C erhitzt war und das Jlrzsugnis in Form von Testproben extrudierte_r und zwar in Form ider sog» ASTM-Typ 1 (dog bone test.samples), Diese ¥e.rsuchsproben weisen eine länge von etwa 22 cm auf und besitzen einen Hitteliaibschnitt mit einer lange von etwa 6,5 cm._t einer Weite vaon 1,25 cm und einer Dicke von 0,6 cm, Jluf diese Weise wurden mehrere- "dog bone "-Proben hergestellt und ibei einer iPamperatur

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von ca. 23° C untersucht, wobei sie eine durchschnittliche

ο Bruchfestigkeit von etwa 1 610 kg/cn (23 000 pounds per square inch) aufwiesen.

Auch hier sei lediglich als Vergleich darauf hingewiesen, daß die gleichen ASTM-Typ 1 "dog bone"-Testkörper, die ebenfalls mit Ausnahme des Umstandes, daß sie auch geschnitzelte Stränge enthielten, die aus mit Polyesterharz beschichteten Fasern gemäss bekannter Herstellungsverfahren hergestellt waren, eine durchschnittliche Bruchfestigkeit von lediglich

2 - ■ ' ■

I 265 kg/cm aufwiesen. Dabei wiesen die mit Polyester beschichteten Fasern einen Gewichtsverlust durch Verbrennung von 2 % auf, während die auf die Fasern aufgebrachte Schmälze die folgende Zusammensetzung aufwies;

Material ■ Prozentuale Gewichtsanteile

■f- Propylenclycol, Bernsteinsäureanhydrid, Phtalsäureantiydrid,
Polyesterpolymer 2,5

Gammaanminopropyltriethoxysilan * 0,25

Eisessig 2,44

kationischer Weichmacher gern·. Beisp. 1 0,087

Iso~octyl^phenyl-polyethoxy Äthanol - 0,04

Polyvinyl Alkohol · 0,087

Polyvinyl Pyrrolidon 2,1

entionisiertes Wasser auf 100

jK Das Polyesterharz wurde durch Reaktion von 12,5 Teilen eines Polypropylenglycols, 7,5 Teilen Bernsteinsäureanhydrid und

II Teilen Phtalsäureanhydrid auf eine Säurezahl von annähernd 30 hergestellt.

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Beispiel ΐγ

Dreißig Anteile derselben Art geschnitzelter Stränge, wie in Beispiel III verwendet, wurden zu 70 Anteilen eines Kaprolactam-Monomers hinzugefügt, wobei das Monomer 1/1.0 # Hatrium-.hydroxyd enthält. Das Material wurde sorgfältig durchgemischt, aufgekocht und anschließend unmittelbar auf eine fladeObeifläche ausgeschüttet, um in ein vorpolyineres Blatt zu erhärten. Dieses vorpolymere (prepolymer) Blatt wurde dann in einer Hammermühle zu Flocken von einer Größe von annähernd 0,6 cm verkleinert bzw. zerschlagen^ diese Flocken wurden einer auf ca. 260° erhitzten Spritzgußmaschine zugeführt, die eine andere Art von Testproben, nämlich sogenannte "Izod impact test specimens" extrudierte· Bei Untersuchungen dieser Proben ergab sich eine Kerbschlagfestigkeit von 1,6 foot pounds.

Vergleichsweise sei wiederum darauf hingewiesen, daß aus dem gleichen Nylonmaterial hergestellte Testproben, bei denen jedoch 30 Anteile eines geschnitzelten Stranges mit einer 2 $igen Beschichtung aus der gleichen, schon im Beispiel 3, angegebenen Polyesterschmälze .verwendet wurden, eine Kerbschlagfestigkeit von nur 0,8 foot pounds aufwiesen.

Zusammenfassend kann somit festgestellt.werden, daß es gelungen ist, ein neues und beträchtlich verbessertes Verfahren zur Herstellung von Glasfasern zu schaffen, wobei diese Glasfasern

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von Wasser ausgelaugt ^reräen,, welelies nieliit vom fler #er ^tsearn 13kw- !"ääeTi wegwanäert äiiä weielies das afe-

Material entlsng €;eir BeriöirungBfläeiieii äsr nisi ;aiblageiri;, um aaf diese ¥«ise «ine sprM« TerMmänng Jier;z*isteilen, Auf iiese Weise gelangt man zu einem Strang, fier 3DG>n®i~ Btent .Tmü3nfceger ist;, wökei es jedoeii anöglick ist, !sei ÄaffereelHing ä©s Stranges eine vollkommene Zerlegung in die einzelnen 3?asern zu. erreichen»

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Claims

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-"■'.-- Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung von auslaugharen Glasfaden* deren Oberfläche einem kontrollierten itsvorgang unterliegt und wobei die aus den Fasern ausgelaugten (abgeätzten) Produkte den Zusammenhalt der lasern t>ewirke,n, nach Patentanmeldung P 1494 892,6-26, dadurch gekennzeichnet, daß aus Strömen geschmolzenen Glases Fäden ausgezogen werden, daß die Fäden zu einem Forgarn zusammengefaßt werden, wobei gleichzeitig die Eüeken zwischen den Fäden mit Was— eer aufgefüllt werden, welches frei ist von eindickenden Filmbildnern, die eine Auslaugung (Ätzung) der Fäden verhindern würden, daß das Vorgarn zu einer die Fäden des Vorgarnes in paralleler Anordnung enthaltenden Packung aufgewickelt wird, wobei zwischen angreEenden Windungen des Vorgarnes das Wasser festhaltende lüeken bzw. Leerräume vorhanden sind, daß die Packung für einen vorgegebenen Zeitraum am Austrocknen gehindert wird und es ©ö dem Wasser in dem Vorgarn ermöglicht wird, die Fäden auszulaugen (anzuätzen) und hinsichtlich des aus den Fädeaa gewonnenen Materials, einen Sattigungszustand zu erreichen, und daß das die ausgelaugten Materialien enthaltende ser aus dem Vorgarn entfernt wird, wobei die Fäden im stortem Eontakt miteinander verbleiben und die fliassige Grenzschicht sieh in Richtung auf die BerührungsjjmnMe der Fäden zur Konzentration an diesen Stellen bewegt.

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7.6.1971 . - fr -■...·

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Packung in einem undurchlässigen Sack gelagert wird, während welcher Zeit die Pasern ausgelaugt (angeätzt) werden. . .

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorgarn während des Aufwickelvorganges auf die Packung einer auf die Drehbewegung der Packung abgestimmten Hin-und Herführung in Querrichtung zur Packung unterworfen wird, derart, daß eine im allgemeinen radial zueinander ausgerichtete Anordnung der Überkreuzungspunkte des Vorgarnes in der packung erreicht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3> dadurch gekennzeichnet, daß zur Entfernung des Wassers die Packung einem Trockenvorgang unterworfen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas im wesentlichen frei von alkalischen Metalloxyden ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfasern aus Ε-Glas hergestellt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser einen weniger als 1 # ausmachenden Anteil eines Silan-Kopplungsmittels enthält.

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a-fl

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8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Ausfüllung der Zwischenräume zwischen den Fäden aufgebrachte Wasser aus 0,20 i» Eisessig, etwa 0,40 # Gammaaminopropyltriätoxysilan und aus annähernd 0,10 $> eines kationisehen Gleitmittels besteht.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch g ekennzeichnet, daß die einzelnen Fäden in .dem Vorgarn mit Wasser beschichtet" werden und das Wasser für einen vorbestimmten Zeitraum in situ auf den Fäden verbleibt und daß während des Trocknungsvorganges das ausgelaugte (weggeätzte) Material auf den Fäden zur Erzielung einer Bindung der Fäden miteinander abgelagert wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9» dadurch gekennzeichnet, daß beim Auslaugungsvorgang die Bedingungen so eingestellt werden, daß die ausgelaugten bzw. abgeätzten Materialien in dem Wasser angrenzend an die Fadenoberfläche, von welcher sie ausgelaugt wurden, verbleiben und daß die Ablagerung des ausgelaugten Materials an den Berührungspunkten angrenzender Fäden in der Nähe der Oberflächen erfolgt, denen das Material entnommen worden ist.

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Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß die ÜberkreixzangspiHLkte der einzelnem Windungen der Stränge so aizsgerientet sind, daß sieli durck die Packung erstreckende Kanäle entstellen, so da© beim Aiistrocknnngsvorgang eine aufgrund der Kanäle geMldete firenzscliiclrfc {trocken/flüssig) entsteht, die sieh seitlich, von den Kanälen in die angrenzenden Stränge zurückzieht und dadurch ein Verbleiben des ausgelaugten Materials angrenzend an die Pädenoberf lachen ,von denen das Baterial stammt, verursacht wird«

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