DE2802243C2

DE2802243C2 -

Info

Publication number: DE2802243C2
Application number: DE2802243A
Authority: DE
Inventors: Jacques La Motte Servolex Fr Molinier; Jacques Chambery Fr Mahler; Gilbert Challes-Les-Eaux Fr Bocquet; Bernard De Chambery Fr Massey; Robert 5100 Aachen De Holtmann
Original assignee: Saint Gobain Industries SA
Current assignee: Saint Gobain Industries SA
Priority date: 1977-01-19
Filing date: 1978-01-19
Publication date: 1988-06-23
Also published as: IE46309B1; GB1597991A; FI62524B; FI780128A; YU10178A; DE2802242A1; NL7800594A; TR19555A; NO150008B; FI780127A; ATA40278A; SE7800558L; FI62523B; GB1590051A; AT370389B; FR2377982A1; LU78890A1; IE780116L; DK25578A; DK25678A

Description

Die Erfindung betrifft eine wäßrige Schlichte gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bekanntermaßen erfolgt die Glasfaserherstellung durch Ausziehen von geschmolzenem Glas durch Öffnungen einer Spinndüse zur Bildung kontinuierlicher Filamente, die nach ihrer Zusammenführung zu einem Spinnfaden auf einen mit hoher Geschwindigkeit umlaufenden spulenartigen Träger aufgewickelt werden. Vor der Vereinigung der Filamente zum Spinnfaden werden die einzelnen Fasern mit einer Schlichte überzogen.

Dieser Schlichteauftrag erfolgt deswegen, um den gegenseitigen Abrieb und ein Brechen bzw. Reißen der einzelnen Fasern während der einzelnen Verarbeitungsstufen zu verhindern. Ferner soll die Schlichte den einzelnen Fasern untereinander eine ausreichende Kohäsion verleihen, so daß der Faden einen guten Zusammenhalt aufweist. Eine bekannte Schlichte (DE-OS 25 02 965) mit guten Schmier- und Hafteigenschaften enthält neben Stärke, einen nicht-ionischen und einen kationischen Schmier- bzw. Gleitmittel und einen Emulgator auch ein Organosilan der Formel

In der entsprechenden Patentschrift ist angegeben, daß durch einen Ersatz des vorgannten Organosilans durch ein anderes Silan die oben erläuterten, für die Fasern wichtigen Eigenschaften gemindert werden. Der Einsatz der vorbekannten Schlichte ergibt in der Praxis, daß durch Zugabe des besagten Organosilans keine Erhöhung der Zugfestigkeit der mit dieser Schlichte behandelten Fäden erreicht wird. Da aber bei der Herstellung von Spinnfäden die einzelnen Fasern verschiedene Verarbeitungsstufen mit hoher Geschwindigkeit durchlaufen, ist gerade die Zugbeständigkeit ein wesentliches Kriterium für die Herstellung, da ohne ausreichende Zugbeständigkeit stets die Gefahr besteht, daß die Fasern während des Fertigungsvorganges reißen.

Zwar ist aus der US-PS 37 46 738 die Verwendung eines Organosilans des Polyazamid-Typs entnehmbar, welches als Appretur für Glasfasern verwendet wird, jedoch sind diese Organosilane in Wasser eingeführt und werden auf die zuvor wärmebehandelten, d. h. entschlichteten Rovings aufgebracht und nicht auf Fasern in Verlaufe von deren Bildung. Diese US-Patentschrift vermag somit keinen Hinweis für eine Compatibilität bestimmter Organosilane mit weiter in einer Schlichte vorhandenen Stoffen noch eine Voraussage in bezug auf die Eigenschaften der durch die Schlichte geschützten Glasfasern zu geben.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine wäßrige Schlichte zum Überziehen von Glasfasern zu entwickeln, mit welcher die Zugfestigkeit der Fasern gesteigert werden kann, ohne daß die für eine Schlichte wesentlichen Eigenschaften beeinträchtigt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 enthaltenden Merkmale gelöst, wobei zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil der Unteransprüche enthaltenen Merkmale gekennzeichnet sind.

Es hat sich überraschend gezeigt, daß sich durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen eine Erhöhung der Zugfestigkeit der Fasern bzw. Fäden in einem Ausmaß zwischen 20 und 60% je nach den Arten der Fäden und den genauen Bestandteilen der Schlichte ergibt, ohne daß hierbei die anderen für eine Schlichte wesentlichen Eigenschaften in irgendeiner Weise beeinträchtigt würden. Bei gleichbleibenden Haft- und Gleiteigenschaften ergibt sich somit der Vorteil einer erhöhten Zugbeständigkeit, so daß die Gefahr des Reißens der Fasern während des Fertigungsprozesses wesentlich gemindert ist. Die mit der erfindungsgemäßen Schlichte behandelten Fäden weisen einen ausreichenden Zusammenhalt, Gleitvermögen und erhöhte Zugfestigkeit auf, um Torsionsvorgänge, Kett- oder Zettelbearbeitungen einschließlich Aufwickeln unter hoher Geschwindigkeit auf Spulen ohne Bruch standhalten können. Insgesamt ergibt sich durch diese Maßnahmen der Vorteil, daß die Fasern bei höheren Geschwindigkeiten verarbeitet werden können, was zu erhöhten Produktionsleistungen führt.

Die vorgeschlagenen Organosilane mit organischer Kette des Polyazamid-Typs entsprechen der Formel

worin 0,5 x/y 15; 2 n 6 und vorzugsweise n = 2 oder 3.
R ist ein Methoxy-, Äthoxy-, Propoxy-, n-Butoxy- oder β-Methoxyäthoxy-Rest.
R₁ und R₃ sind zweiwertige Alkylenreste mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen.
R₂ bedeutet einen zweiwertigen aliphatischen, cycloaliphatischen oder aromatischen, gegebenenfalls substituierten Rest.

Organosilane, deren organische Kette wenigstens einen Phenylrest und wenigstens eine sekundäre oder tertiäre Aminogruppe aufweist, und die eine besonders bedeutende Aktivität auf die Zugfestigkeit der mit Schlichtemittel behandelten Fäden aufweist, entsprechen den folgenden Formeln:

worin 2 n 6, vorzugsweise n = 2 oder 3,
1 m 10, vorzugsweise 1 m 4,
und R ein Methoxy-, Äthoxy-, Propoxy-, n-Butoxy- oder β-Methoxyäthoxy-Rest ist.

Die Zusammensetzungen der verwendeten Schlichte (ausgedrückt in Gewichtsteilen auf 100 Teile wäßrigen Gemischs) eines bevorzugten Ausführungsbeispiels ist folgende:

% aktiver Materialien modifizierte Stärke0,5 bis 10% Acrylpolymer0,1 bis 5% Mineralöl mit Emulgator1 bis 5% Polyäthylenwachs0,2 bis 2% kationischer Emulgator für das Polyäthylenwachs0,03 bis 0,6% Organosilan mit organischer Kette, die einen Phenylrest
und wenigstens eine sekundäre oder tertiäre
Aminogruppe aufweist, oder mit einer organischen Kette
des Polyazamid-Typs0,1 bis 2% weiteres Organosilan0 bis 1% entmineralisiertes WasserRest zu 100

Diese Schlichten sind besonders interessant, denn sie ermöglichen eine gleichförmige und regelmäßige Verteilung der Schlichte auf dem Faden, ein geringes Ausmaß der Wanderung, ausgezeichnete Integrität des Fadens und vollständige und rasche Entschlichtung zu erhalten, führen aber außerdem zu einer Verbesserung der Zugfestigkeit von etwa 20 bis 60%.

Eine weitere Ausbildung der Erfindung besteht in Schlichten auf der Basis nicht-modifizierter Stärke oder eines Gemischs nicht-modifizierter Stärke und substituierter Stärke, entsprechend der folgenden Gewichtszusammensetzung:

% aktive Materialien Stärke mit hohem Amylosegehalt2 bis 8% kationische Stärke0,2 bis 1% hydriertes Pflanzenöl0,10 bis 5% Emulgator0,02 bis 1% kationisches Schmiermittel0,05 bis 2% Netzmittel0 bis 0,3% zusätzlicher Filmbildner0 bis 5% Organosilan mit organischer Kette des Polyazamid-Typs
oder mit organischer Kette, die einen Phenylrest
und wenigstens eine substituierte Aminogruppe enthält0,1 bis 2% weiteres Organosilan0 bis 1% entmineralisiertes WasserRest zu 100

Es ist natürlich möglich, eine große Anzahl weiterer Schlichterezepturen für textile Glasfasern zu nennen die derzeit verwendet werden und in denen der Zusatz von Organosilanen gemäß der Erfindung eine wesentliche Erhöhung der Zugfestigkeit der damit behandelten Fäden zur Folge hat.

Unter in im allgemeinen in den Schlichten verwendeten nicht-ionischen Schmiermitteln sind beispielsweise die Wachse oder die natürlichen oder synthetischen, pflanzlichen, tierischen oder mineralischen Öle, die Polyäthylenemulsionen, die nicht-ionischen Derivate des Polyäthylenglykols, zu erwähnen. Am häufigsten verwendet man als kationisches Schmiermittel die Kondensate von Fettsäuren mit polyäthoxylierten Aminoalkoholen oder Aminoderivaten von Fettkörpern.

In den folgenden Beispielen, die sich auf einige besondere Ausführungsformen beziehen und bestimmte Vorteile der Erfindung deutlich machen, wurde die Zugfestigkeit der Fäden in Form von Werten der Bruchspannung bei Zug ausgedrückt. Jeder Wert entspricht einem Mittelwert aus mehreren Versuchen.

Beispiel 1

Diese Schlichte enthält die folgenden Bestandteile (deren Mengen in Gewichtsteilen auf 100 Teile Schlichte angegeben sind):

% aktive Materialien Maisstärke mit 26% Amylose, sauer verflüssigt und mit
Propylenoxid veräthert (mit einem Gehalt von
0,035 Äthergruppen pro Anhydroglucose-Gruppierung)3,90 Acrylcopolymerisat aus Acrylnitril, Acrylamid und
Acrylsäure in den jeweiligen Mengenanteilen 40, 55 und 5%0,36 Vaselineöl, emulgierbar gemacht1,83 enthaltend 80 Gewichtsprozent Vaselineöl (Viskosität 3°
Engler bei 20°C), 20 Gewichtsprozent Emulgator:
Kondensationsprodukt aus Stearylamin und 8 Molekülen
Äthylenoxid
wäßrige, kationische Emulsion von Polyäthylen mit
25% aktiver Materialien1,73 enthaltend 20 Gewichtsprozent Polyäthylen,
Schmp. 115°C, Dichte 0,93 (ASTM-Norm D 1505),
höheres Molekulargewicht, Viskosität bei 140°C:0,2 Pas 5 Gewichsprozent kationischer Emulgator: quaternisiertes
Amin mit einer Kettenlänge von 12-16 Kohlenstoffatomen, im
wesentlichen das Dimethyl-laurylammonium enthaltend
Organosilan mit organischer Kette des Polyazamid-Typs
der obigen Formel I0,15 entmineralisiertes WasserRest zu 100

Die Stärkesuspension wird in einem ersten Behälter durch Einführen der Stärke in ¹/₃ des Gesamtvolumens an auf 40°C gebrachtem, entmineralisiertes Wasser hergestellt, wird dann in einem kontinuierlichen Kocher mit Dampfzufuhr bei einer Temperatur von 95°C 25 sec wärmebehandelt, bei Bedingungen, die einem völligen Aufbrechen der Stärketeilchen entsprechen. Die Viskosität des erhaltenen Stärkekleisters liegt in der Größenordnung von 0,01 Pas bei einer Konzentration von 8% und bei 90°C.

In einem zweiten Behälter wird das auf pH 7 durch ein äquimolares Gemisch von Triäthanolamin und Natriumhydroxid neutralisierte Acrylcopolymere etwa ¹/₁₀ des Gesamtvolumens an auf 75°C gebrachtem entsalztem Wasser zugesetzt. Man rührt, bis man eine klare und durchsichtige Flüssigkeit erhält, kühlt dann durch Zusatz von entmineralisiertem Wasser ab, bis die Temperatur bei 40°C ist.

Das in diesem Beispiel verwendete Acrylcopolymere ist in Wasser völlig löslich und zeigt in Lösung bei einem pH von 7 und bei einer Konzentration von 20% eine Viskosität von 45 Pas bei 22°C, gemessen in einem Brookfield-Viskosimeter, Typ L. V. F., Geschwindigkeit 10, Modul 6. Eine 2%ige Lösung zeigt eine Viskosität von 0,0065 Pas bei 22°C.

Der aus dem Erhitzer kommende Stärkekleister wird kontinuierlich in die Lösung des Acrylcopolymeren eingeführt und das Ganze auf 40°C abgekühlt.

In einem dritten Behälter wird ferner eine Emulsion von Gleitmitteln hergestellt, indem ¹/₁₀ des Gesamtvolumens an entmineralisiertem Wasser genommen und dem nacheinander unter mäßigem Rühren Emulgator enthaltendes Mineralöl, dann die kationische Emulsion des Polyäthylenwachses zugesetzt wird. Am Ende der Herstellung hat das Gemisch der Gleitmittel in Emulsion einen pH von 7,4 und eine Temperatur von 23°C; es wird in den den Stärkekleister und das Acrylcopolymere bereits enthaltenden Behälter überführt.

In einem weiteren Behälter wird das Organosilan in 1/20 des Gesamtvolumens des Wassers bei ungefähr 18°C eingeführt, dessen pH mit Essigsäure auf 3,5 eingestellt worden war. Es wird weitergerührt, bis die Hydrolyse des Silans vollständig ist. Das Produkt wird dann in den das Gemisch aus Stärke, Acrylcopolymerem und Gleitmitteln bereits enthaltenden Gehälter überführt. Nach Zugabe des Restes des Wassers wird der pH auf 7,2 eingestellt und die Temperatur auf 35°C eingeregelt, eine Temperatur, die man während der Lagerung des Schlichtemittels und während seiner Anwendung beibehält.

Die erhaltene Schlichte hat eine Viskosität von 0,01 Pas bei 35°C und einen Trockenextrakt von 5,6 Gewichtsprozent, gemessen nach einstündigem Verdampfen bei 82°C, dann für 10 min bei 105°C im Ofen. Diese Schlichte wird bei einer Temperatur von 35°C während der Faserherstellung eines klassischen Glases mit Hilfe von Schlichteorganen des Bandschlichter-Typs angewandt. In diesem Beispiel werden die Fäden aus Filamenten von 9 µm hergestellt und beim Vorgang der Fadenbildung auf ihre Träger aufgerollt, um Spulen zu bilden, die "Kuchen" (Spinnspulen) genannt werden. Die Menge an auf dem Faden abgeschiedener trockener Schlichte wird durch Glühverlust bei 625°C bis zur Gewichtskonstanz bestimmt. Die ersten 1000 Meter des außen sitzenden Fadens zeigen einen Gehalt an Trockenschlichte über 0,80 Gewichtsprozent des Fadens und werden für die späteren Bearbeitungsvorgänge nicht verwendet, während der Rest des Fadens einen sehr regelmäßig zwischen den Grenzwerten 0,75±0,05% liegenden Gehalt an Trockenschlichte besitzt. Man unterwirft dann den Faden einer ersten Torsion von 40 Umdrehungen pro Meter und mißt in klassischer Weise die Bruchlast bei Zug oder Zugfestigkeit. Die einfachen Garne mit einer Torsion von 20 oder 40 Drehungen pro Meter zeigen eine Bruchspannung bei Zug von 1690 N/mm².

Vergleich T₁

Um die Erhöhung der Bruchspannung bei Zug durch Zusatz des Organosilans in Erscheinung treten zu lassen, wendet man auf die Filamente von 9 µm ebenso ein wie oben zusammengesetztes Schlichtemittel an, das aber nicht das Organosilan enthält. Diese Schlichte stellt ein erstes Vergleichsmittel T₁ zur Berechnung des Zugewinns der Zugfestigkeit dar. Der erhaltene Faden besitzt einen Gehalt an Trockenschlichte von 0,74%, d. h. einen Gehalt, der dem das Beispiel 1 sehr nahe liegt, und man erhält, ebenfalls nach einer identischen Torsion von 20 bis 40 Drehungen pro Meter, eine Bruchspannung bei Zug von 1310 N/mm².

Durch Vergleich dieser Ergenisse stellt man also fest, daß das Einbringen des Organosilans in die Schlichte in hydrolysierter Form den Wert der Bruchspannung bei Zug einfacher Garne um 29% erhöht.

Der Vergleich der mit Schlichte behandelten Fäden zeigt, daß der mit der erfindungsgemäßen Schlichte überzogene Faden gegenüber einem mit der Vergleichsschlichte T₁ überzogenen Faden verbesserte Integrität besitzt, was wohl den filmbildenden Eigenschaften des verwendeten Organosilans zuzuschreiben sein dürfte.

Andererseits ist es interessant, festzustellen, daß die Eignung zu dem Textilbearbeitungen des Zettelns oder Schweifens, des Kötzerspulens und des Webens durch Zusatz dieses Organosilans absolut nicht verschlechtert wird, im Gegensatz zu dem, was man bei anderen Organosilanen feststellen kann, wie sie im späteren Beispiel 12 verwendet werden.

Beispiel 2

Man stellt eine Schlichte her, in die die gleichen Bestandteile eingebracht sind wie in Beispiel 1, auch in den gleichen Anteilen, verwendet jedoch 0,20 Gewichtsprozent eines Organosilans mit einem Phenylrest und zwei substituierten Aminogruppen der allgemeinen Formel (IV), worin R ein Methoxyrest ist und n = 2, m = 3:

Die Schlichte wird nach dem gleichen Verfahren und unter den gleichen Arbeitsbedingungen wie in Beispiel 1 hergestellt und auf Filamente von 9 µm angewandt. Der mittlere Gehalt an auf dem Faden aufgebrachter Trockenschlichte beträgt 0,78%, und der mit dem Faden, der eine erste Torsion von 20 bis 40 Drehungen pro Meter erfahren hat, erhaltene Werte der Bruchspannung bei Zug beträgt 1800 N/mm². Der Zugewinn der Bruchspannung bei Zug im Vergleich zur gleichen Schlichte ohne Organosilan (Vergleichsmittel T₁) beträgt in diesem Fall 37% und die Textilbearbeitungsvorgänge des Zettelns oder Kettenschärens und Webens verlaufen ohne irgendeine Schwierigkeit. Man bemerkt jedoch, daß dieses Organosilan im Gegensatz zu dem des Beispiels 1 die Integrität der Fäden nicht verbessert.

Beispiel 3

In der Schlichte des Beispiels 1 wird das Organosilan durch 0,15% eines Organosilans der Formel (II) mit R = Methoxyrest, n = 2, m = 3 ersetzt:

Das Herstellungsverfahren für die Schlichte ist das gleiche wie im Beispiel 1. Das Mittel hat einen Trockenextrakt von 4,93%, und die Menge der auf dem Faden abgeschiedenen trockenen Schlichte beträgt 0,65 Gewichtsprozent des Fadens. Die Bruchspannung bei Zug des einfachen Garns steigt auf 1950 N/mm², entsprechend einem Zugewinn von 49% im Vergleich zur gleichen Schlichte ohne Organosilan (Vergleichsmittel T₁). Die Textilbearbeitungsvorgänge verlaufen ausgehend von diesem Faden ohne irgendeine Schwierigkeit, ohne Bruch von Filamenten und ohne Verwicklungen des Fadens im Bereich des Fadenspanners.

Beispiel 4

Wie zuvor stellt man eine Schlichte des gleichen Typs wie im Beispiel 1 her und bringt sie auf. Die Schlichte enthält aber 0,15% eines Organosilans der Formel (III), worin R eine Methoxygruppe ist und m = 3 nämlich

Die Menge an auf den Fäden auf der Grundlage von Filamenten von 9 µm abgeschiedener Trockenschlichte beträgt 0,70%, und die Bruchspannung bei Zug des einfachen Garnes mit einer Torsion von 20 oder 40 Drehungen pro Meter hat einen Wert von 1650 N/mm². Man erhält also in diesem Falle einen Zugewinn für die Bruchspannung oder Zugfestigkeit von 26% im Vergleich zu dem mit dem Vergleichsmittel T₁ behandelten Faden. Die späteren Bearbeitungsvorgänge der Textilverarbeitung verlaufen völlig normal ohne Verwicklung der Fäden oder Bruch von Filamenten, und man erhält Gewebe von sehr zufriedenstellendem Aussehen.

Beispiele 5 und 6

Man verwendet in der Schlichte für Textilfäden des Beispiels 1 0,15% eines Organosilans mit geringerem Molekulargewicht, dessen organische Polyazamidkette der allgemeinen Formel (I) entspricht, worin

x/y = 8,86, R = Methoxy, n = 2,
R₁ = R₃ = Äthylenrest,
R₂ = Hydroxycyclohexyläthylen, wobei der Cyclohexylrest an den Stickstoff und das Äthylen an das Siliciumatom gebunden ist.

Mit diesem handelsüblichen Organosilan erhält man einen Zugewinn für den Wert der Bruchspannung bei Zug von 21%, der für ein einfaches Garn mit einem Gehalt an Trockenschlichte von 0,72% tatsächlich auf 1580 N/mm² ansteigt.

Ein gleichwertiger Zugewinn der Zugfestigkeit im Vergleich zum Vergleichsmittel T₁ wird auch erreicht unter Verwendung von 0,15% eines kationischen Organosilans, unter den gleichen Bedingungen, d. h. in hydrolysierter Form, das eine Polyazamidkette mit folgenden Merkmalen aufweist:

x/y = 9,25, R = Methoxy, n = 2,
R₁ = R₃ = Äthylenrest,
R₂ = Propylenrest.

Beispiel 7

Dieses Beispiel bezieht sich auf eine Schlichte für Fäden, die speziell für textile Anwendungszwecke bestimmt ist, mit einem Gehalt an Klebemmitteln, Schmiermitteln und Emulgatoren, wie sie gewöhnlich verwendet werden, und die außerdem ein Organosilan enthält, dessen organische Kette einen Phenylrest und zwei sekundäre Aminogruppen enthält, von denen sich eine in Form des Hydrochlorids befindet. Die Schlichte hat folgende Zusammensetzung in Gew.-%

% aktive Materialien Hybridmaisstärke mit 60% Amylose3,81 kationisches Maisstärkerderivat mit hohem Amylosegehalt0,42 pflanzliches Öl: hydriertes Maisöl1,27 Emulgator: Polyoxyäthylen-sorbitanmonooleat0,13 kationisches Schmiermittel:
Kondensationsprodukt von Tetraäthylenpentamin
mit Stearinsäure, löslich gemacht mit Essigsäure0,21 Polyäthylenglykol, MG = 3000,13 Netzmittel: mit 9 Mol Äthylenoxid polyoxyäthyleniertes
Nonylphenol0,02 Organosilan der Formel (IV) mit R = Methoxy, n = 2, m = 3

Tributylzinnoxid (Fungizides Mittel)0,01 entmineralisiertes Wasser Rest zu100

Für die Herstellung dieser Schlichte werden die Stärken in Wasser dispergiert und auf 80°C vorerwärmt, um zuvor die Stärkekörnchen aufblähen oder aufquellen zu können. Dann erfolgt ein Erhitzen des Gemisches in einem Dampfeinspritzerhitzer, versorgt mit Dampf unter einem Druck von etwa 7 bar, dessen Ausgangstemperatur auf etwa 100°C eingestellt ist; unter diesen Bedingungen bleibt ein bestimmter Anteil von Stärkekörnchen unvollständig geplatzt. Das Äthylenglykol und das kationische Schmiermittel werden nach Verdünnung direkt in das erhitzte und abgekühlte Stärkegemisch eingebracht. Ferner stellt man eine Emulsion pflanzlichen Öls in Anwesenheit des Netzmittels und des Emulgators, auf ungefähr 70°C erwärmt, unter Einführen von Wasser und kräftigem Rühren bis zur Phaseninversion her. Nach Durchgang durch einen Kegelhomogenisator wird die Emulsion dann ebenso wie das fungizide Mittel zur Hauptmischung hinzugegeben.

In einem anderen Behälter verdünnt man das Organosilan mit entmineralisiertem Wasser, bis eine Konzentration unter 3% erhalten wird, und man rührt weiter, bis die Hydrolyse dieses Silans vollständig ist. Das nach der Hydrolyse auf pH 4,5 gebrachte Produkt wird dann in die obige Hauptmischung eingebracht, und der Ansatz wird durch Zugabe des restlichen Wassers auf sein Endvolumen gebracht. Die auf pH 4,75 eingestellte Schlichte muß bei einer Temperatur von 65°C gehalten werden.

Die so erhaltene Schlichte weist einen Trockenextrakt von 6% auf und wird bei 65°C während der Fadenbildung auf Filamente von 9 µm aufgebracht.

Die Menge auf dem Faden abgeschiedener Trockenschlichte beträgt 1,50 Gewichtsprozent des Fadens.

Nach einer ersten Torsion zeigt der Faden eine Bruchspannung bei Zug von 1920 N/mm².

Vergleichsmittel T₂

Zum Vergleich stellt man die gleiche Schlichte her, aber ohne Einführung der Verbindung des Organosilan-Typs, und man bringt dieses Vergleichsschlichtemittels T₂ unter den gleichen Bedingungen auf Filamente auf, um Fäden mit identischem Titer herzustellen. Die erhaltenen Fäden haben einen mittleren Gehalt an Trockenschlichte von 1,4 Gewichtsprozent und zeigen nach einer ersten Torsion eine Zugfestigkeit von 1310 N/mm².

Man stellt hier also einen erheblichen Zugewinn an Bruchspannung bei Zug fest, der 47%, bezogen auf das Vergleichsmittel T₂, erreicht, was es ermöglicht, die Textilendbearbeitungen mit einer beträchtlichen Verringerung der Zahl der Brüche von Filamenten oder Fäden durchzuführen.

Beispiel 8

Unter Anwendung der gleichen Arbeitsbedingungen wie im vorhergehenden Beispiel stellt man eine Schlichte folgender Zusammensetzung in (Gew.-%) her:

% aktive Materialien Hybridmaisstärke mit 60% Amylose3,81 kationisches Maisstärkerderivat mit hohem Amylosegehalt0,42 Acrylcopolymer aus Acrylnitril
Acrylamid und Acrylsäure jeweils in den Anteilen 40, 55 und 5%0,50 hydriertes Maisöl1,27 Emulgator: Polyoxyäthylen-sorbitanmonooleat0,13 kationisches Schmiermittel:
Kondensationsprodukt aus
Tetraäthylenpentamin und Stearinsäure,
löslich gemacht mit Essigsäure0,21 Polyäthylenglykol, MG = 3000,13 Netzmittel: mit 9 Mol Äthylenoxid polyoxyäthyleniertes
Nonylphenol0,02 Organosilan der Formel (II) mit R = Methoxy, n = 2, m = 3:

entmineralisiertes Wasser Rest zu100

Das Acrylpolymer, mit einem äquimolaren Gemisch von Triäthanolamin und Natriumhydroxid auf pH 7 neutralisiert, wird zur Herstellung einer 10%igen Lösung in auf 75°C gebrachtes entmineralisiertes Wasser eingebracht. Nach dem Rühren bis zur Erzielung einer klaren und durchsichtigen Flüssigkeit wird durch Zugabe von Wasser bis zum Erreichen einer Temperatur von 65°C abgekühlt. Das Copolymer in Lösung wird dann der Mischung von Stärken, erhitzt und abgekühlt wie in Beispiel 7, vor Zugabe des Polyäthylengylkols und der weiteren Bestandteile zugegeben.

Diese Schlichte hat einen Gehalt an Trockenextrakt von 4,69%. Man bringt während der Fadenbildung bei einer Temperatur von 65°C auf und erhält so Fäden, deren Gehalt an Trockenschlichte 1,53% beträgt. Die Fäden zeigen nach Torsion von 20 oder 40 Drehungen pro Meter eine Bruchspannung bei Zug von 1950 N/mm².

Beispiel 9

Man ersetzt das Organosilan des Beispiels 8 durch 0,15% Organosilan mit einer Kette eines Polyazamid-Typs. Die bei einer Temperatur von 65°C aufgebrachte Schlichte macht es möglich, Fäden zu erhalten, die einen Gehalt an Trockenschlichte von 1,50 Gewichtsprozent besitzen. Diese Fäden haben nach Torsion von 20 bis 40 Drehungen pro Meter eine Bruchspannung bei Zug von 1710 N/mm².

Beispiel 10

% aktive Materialien

Hybridmaisstärke mit 60% Amylose3,81

kationisches Maisstärkerderivat mit hohem Amylosegehalt0,42

Acrylcopolymer aus Acrylnitril, Acrylamid und Acrylsäure
jeweils in Anteilen von 40, 55 und 5%0,30

hydriertes Maisöl1,27

Emulgator: Polyoxyäthylen-sorbitanmonooleat0,13

kationisches Schmiermittel: Kondensationsprodukt von
Tetraäthylenpentamin mit Stearinsäure, löslich gemacht
mit Essigsäure0,21

Polyäthylenglykol, MG = 3000,13

Netzmittel: mit 9 Mol Äthylenoxid polyoxyäthyleniertes
Nonylphenol0,02

Organosilane:
Glycidyl-oxypropyl-trimethoxysilan0,10

Silan mit organischer Polyazamid- Kette0,10

Die Schlichte wird beim Arbeiten unter den gleichen Bedingungen wie für die Schlichte der Beispiele 8 und 9 erhalten, die nur ein einziges Organosilan enthalten. Die beiden Organosilane werden eines nach dem anderen, nach Hydrolyse, in die sämtliche übrigen Produkte bereits enthaltende Mischung eingebracht.

Das fertige Mittel wird bei einer Temperatur von 65°C auf Filamente von 9 µm während des Vorgangs der Fadenbildung aufgebracht. Der Gehalt an Trockenschlichte auf den durch Vereinigung von Filamenten gebildeten Fäden beträgt 1,40%, und nach einer ersten Torsion von 40 Drehungen pro Meter zeigen diese Fäden eine Bruchspannung bei Zug von 1760 N/mm². Gegenüber Fäden, die mit einem ähnlichen Mittel, das kein Organosilan enthält, behandelt worden sind, ist die Bruchspannung bei Zug um 34% verbessert.

Bei Textilbearbeitungsvorgängen stellt man fest, daß die Anwesenheit dieser beiden Silane in Kombination in dem Schlichtemittel auch das Zetteln oder Kettenschären erleichtert.

Beispiel 11

Man stellt eine Schlichte analog dem des Beispiels 7 nach der gleichen Arbeitsweise und unter den gleichen Arbeitsbedingungen her, ersetzt aber das Organosilan durch ein Gemisch der beiden folgenden Organosilane:

0,10% Glycidyl-oxypropyl-trimethoxysilan und
0,10% N-Vinyl-toluyl-äthylendiamin-propyl-trimethoxysilan (Formel IV):

Die Fäden haben einen Gehalt an Trockenschlichte von 1,41 Gewichtsprozent des Fadens, und die Bruchspannung bei Zug erreicht 1900 N/mm², was noch einen Gewinn von 45% im Vergleich zu Fäden darstellt, die mit dem gleichen Schlichtemittel überzogen sind, das aber Organosilan nicht enthält, d. h. mit dem Vergleichsmittel T₂. Die mit diesem Mittel behandelten Fäden zeigen bei klassischen Textilbearbeitungsvorgängen ein Verhalten, das ebenso zufriedenstellend ist wie das des Beispiels 7.

Dieses Ergebnis ist überraschend, denn man hat andererseits festgestellt, daß die Verwendung von γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan allein in diesem Mittel die Tendenz zeigt, eine Verschlechterung der Fähigkeit des Fadens, Textilbearbeitungen zu erfahren, hervorzurufen. Dieses Beispiel zeigt dagegen, daß dieser nachteilige Einfluß durch die Anwesenheit von 0,1% N-Vinyl-toluyl-äthylendiamin-propyl-trimethoxysilan aufgehoben wird, das zudem den hohen Wert der Zugbruchbeanspruchung beisteuert

Beispiel 12

In der Schlichte des Beispiels 1 ersetzt man das Organosilan durch 0,15% eines Organosilans der Formel

Dieses Organosilan wird nach dem Stand der Technik in Mitteln auf Stärkebasis zum Überziehen von Glasfäden verwendet, die zum Verstärken von Kunststoffen in Form von Geweben bestimmt sind.

Die Schlichte wird bei 35°C aufgebracht, und man erhält einen Faden mit einem Gehalt an Trockenschlichte von 0,70%. Nach der Torsion stellt man fest, daß die Bruchspannung bei Zug der Fäden nur 1000 N/mm² erreicht, ein Wert, der unter dem liegt, der mit der gleichen Schlichte ohne Gehalt an Organosilan (Vergleichsmittel T₁) erreicht wird.

Dieses Beispiel zeigt, daß der Zusatz von Organosilanen in Schlichten für Glasfäden, die speziell für textile Anwendungszwecke bestimmt sind, eine Herabsetzung der Zugfestigkeit des Fadens zur Folge haben kann. Diese Verringerung scheint sich aus einer Verschlechterung der Integrität und des Abriebschutzes der Fäden durch das Organosilan zu ergeben. Das gleiche Phänomen der Verschlechterung der textilen Eigenschaften ist auch zu beobachten, wenn man in die Schlichte des Beispiels 1 anstelle des verwendeten Organosilans 0,15% γ-Aminopropyl-triäthoxysilan einbringt, das auf dem Gebiet der Schlichten für die Verstärkung von Kunststoffen gut bekannt ist.

Claims

1. Wäßrige Schlichte zum Überziehen von Glasfasern, enthaltend Stärke, nicht-ionisches Schmiermittel, kationisches Schmiermittel, Emulgatoren und wenigstens ein Organosilan, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlichte
0,5 bis 15 Gewichtsprozent wenigstens einer Stärke,
0,05 bis 5% nicht-ionische(s) Schmiermittel,
0,03 bis 2% kationische(s) Schmiermittel,
0,02 bis 1% Emulgator(en) und
0,1 bis 2% wenigstens eines Organosilans der Gruppe der Organosilane mit organischer Kette des Polyazamid-Typs und der Organosilane, deren organische Kette wenigstens einen Phenylrest und wenigstens eine sekundäre oder tertiäre Aminogruppe aufweist, enthält.

2. Schlichte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie bis zu 7% zusätzliche Filmbildner und/oder bis zu 1% eines weiteren Organosilans enthält.

3. Schlichte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie 0,5 bis 10 Gewichtsprozent modifizierte Stärke,
0,1 bis 5% Acrylpolymer,
1 bis 5% nicht-ionische, emulgierte Schmiermittel,
0,2 bis 2% Polyäthylenwachs,
0,03 bis 0,6% eines kationischen Emulgators des Polyäthylenwachses und
0,1 bis 2% wenigstens eines Organosilans der Gruppe der Organosilane mit organischer Kette des Polyazamid-Typs und der Organosilane, deren organische Kette wenigstens einen Phenylrest und wenigstens eine sekundäre oder tertiäre Aminogruppe aufweist, enthält.

4. Schlichte nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens ein Organosilan der allgemeinen Formel worin 0,5 x/y 15, 2 n 6,
R ein Methoxy-, Äthoxy-, Propoxy-, n-Butoxy- oder β-Methoxyäthoxy-Rest,
R₁ und R₃ zweiwertige Alkylenreste mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen und
R₂ ein zweiwertiger aliphatischer, cycloaliphatischer oder aromatischer, gegebenenfalls substituierter Rest sind,
enthält.

5. Schlichte nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens eines der Organosilane der allgemeinen Formeln worin 2 n 6; 1 m 10 und
R ein Methoxy-, Äthoxy-, Propoxy-, n-Butoxy- oder β-Methoxyäthoxy-Rest ist enthält.

6. Schlichte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Organosilan einen Phenylrest und zwei sekundäre Aminogruppen enthält, von denen eine in Form des Hydrochlorids vorliegt.

7. Schlichte nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens eines der Organosilane der folgenden Formeln worin n = 2 oder 3, 1 m 4,
vorzugsweise n = 2 und m = 3,
enthält.