DE2853735C2

DE2853735C2 - Schlichte für Glasseidenspinnfäden sowie geschlichteter Glasseidenspinnfaden und seine Verwendung zum Verstärken von Olefinpolymeren

Info

Publication number: DE2853735C2
Application number: DE2853735A
Authority: DE
Inventors: Chester Stanley McKees Rocks Pa. Temple
Original assignee: PPG Industries Inc
Current assignee: PPG Industries Inc
Priority date: 1978-08-21
Filing date: 1978-12-13
Publication date: 1982-06-09
Also published as: CA1141051A; IT1202946B; DE2853735A1; NL7811237A; US4248935A; GB2030610B; JPS5527888A; JPS5738537B2; CH638472A5; FR2434128A1; GB2030610A; BE872344A; IT7923769A0

Description

Die Erfindung betrifft eine Schlichte für Glasseidenspinnfäden, einen damit geschlichteten Glasseidenspinnfaden und dessen Verwendung zur Verstärkung jo von Olefinpolymeren. Insbesondere richtet sich die Erfindung auf Glasseidenspinnfäden, die mit einer besonderer wäßrigen Schlichte behandelt worden sind und die unmittelbar von sogenannten Formpackungen, die bei der Herstellung der Glasseidenspinnfäden J5 aufgewickelt worden sind, verwendet werden können oder sich unmittelbar zu Matten verarbeiten lassen.

Es ist bekannt, Polyolefine mit Glasfasern in Form von kontinuierlichen Glasseidenspinnfäden, Stapelglasseide oder Glasseidenmatten zu verstärken. Ferner ist bekannt, daß ohne ein wirksames Kupplungsmittel die Haftung zwischen dem Glas und dem Polyolefin schwach ist, so daß bei üblichen Scher- oder Zugbeanspruchungen eine Trennung erfolgt. Außerdem ist es auch bekannt, daß die Affinität des Glases zum Wasser die Haftfestigkeit zwischen Glas und Polyolefin noch weiter herabsetzt, wenn das Polyolefin nicht ausreichend an das Glas gebunden ist

Man hat schon ein Verfahren ausgearbeitet, um die Hafiung zwischen Glas und im wesentlichen kristallinen >o Polymeren von »niedrigen« Olefinen mit drei oder mehr Kohlenstoffatomen im Molekül zu verbessern. In der US-PS 30 13 915 ist in Spalte 2, Zeilen 38 bis 46 ausgeführt, daß die Haftung der Polyolefine verbessert werden kann, indem man die Glasoberfläche reinigt, ein Kupplungsmittel auf sie aufträgt, eine Behandlung mit einem chemischen Mittel vornimmt, das eine Quelle für dehydrierende oder oxydierende Reste ist, das Polyolefin mit dem Glas in Berührung bringt und das Polyolefin oberhalb seines Schmelzpunktes erwärmt, um die Verbindung zu vervollständigen. In Spalte 4, Zeilen 16 bis 19, werden als Quelle für die Reste Verbindungen mit niedrigen Zersetzungspunkten unterhalb 82⁰C angegeben, und in Spalte 4, Zeilen 69 bis 71, wird ausgeführt, daß die Einwirkung von Wärme vermieden werden b5 muß.

In der US-PS 38 49 148 wird ein Verfahren zum Schlichten von Glasseidenspinnfäden mit einer wäßrigen Schlichte vorgeschlagen, wobei die Schlichte ein Kupplungsmittel, ein wärmebeständiges organisches Peroxid, ein nicht ionisches oberflächenaktives Mittel und ein Gleitmittel enthält Durch dieses Verfahren werden geschlichtete Glasseidenspinnfäden erhalten, die eine gewisse Lagerzeit haben, doch sind die Lagerzeiten unbefriedigend und die geschlichteten Fäden sind noch immer dem Abbau bei hohen Lagertemperaturen unterworfen.

In der US-PS 38 82 068 wird ein Schlichtemittel für Glasfäden, die zur Verstärkung von verschiedenen Kunststoffsystemen dienen, beschrieben, wobei dieses Schlichtemittel ein Kupplungsmittel und eine Polyolefinemulsion enthält

In US-PS 25 63 288 sind Glasfaserprodukte beschrieben, die mit einer Schlichte behandelt worden sind, die ungesättigte organische Siliciumverbindungen als Kupplungsmittel enthalten.

Schlichten für Glasfasern, die Werner-Komplexe als Kupplungsmittel enthalten, sind aus US-PS 29 93 872 bekannt In US-PS 39 97 306 sind Schlichten beschrieben, die eine Mischung aus einem Amino-Silan und einem ungesättigten Silan als Kupplungsmittel und ein epoxidiertes Phenolharz als Gleitmittel enthalten.

Um Glasfasern zur Verstärkung von Epoxyharzen geht es in BE-PS 7 25 802. Als Kupplungsmittel dienen äthylenisch ungesättigte Monomere mit einer reaktionsfähigen Gruppe gegenüber Epoxyharzen. Als solche Mittel sind Vinylsilane, insbesondere Aminopropyltriäthoxisilan genannt In der US-PS 39 20 596 ist eine Schlichtezusammensetzung, die ein filmbildendes Material, ein Gleitmittel, ein Kupplungsmittel und ein antistatisches Mittel enthält, beschrieben. Als Filmbildner ist ein ungesättigter Polyester geeignet, der durch Kondensation von zwei basischen Säuren, eines Adduktes aus Alkylenoxid und Bisphenol A und einem Emulgator erhalten worden ist Das Überziehen von Glasfasern mit einer wäßrigen Masse, die ein epoxidiertes Polyvinylacetatcopolymeres enthält, ist in DE-OS 26 59 370 beschrieben. Die Masse kann gegebenenfalls als zusätzliche Komponenten ein Äthylen-Vinylacetat-Copolymeres, ein Vinylacetatcopolymeres, ein Silankupplungsmittel, ein Polyäthyleniminkondensat und ein Gleitmittel enthalten.

Zur Verstärkung von Polytetrafluoräthylen geeignete Glasspinnfäden sind in US-PS 30 90 701 beschrieben. Dazu werden die Fasern mit einer Zusammensetzung behandelt, die ein Äthylenoxidkondensat oder einen Polyäthylenglycol-Fettsäureester enthält.

Aus der US-PS 34 37 550 ist ein Verfahren zur Verbesserung der Bindung von Glasfasern an Polyolefine bekannt, bei dem die Faser mit einer kristallinen Polypropylen-Matrix behandelt wird. Die bevorzugten Modifiziermittel sind Maleinsäureanhydrid und Acrylsäure.

Aus US-PS 36 55 353 ist eine Schlichte bekannt, die ein Kupplungsmittel, ein Gleitmittel, ein unvernetzbares Polymeres und ein oberflächenaktives Mittel enthält. Als Gleitmittel dienen kationische oder nicht-ionische Produkte, wie Fettsäureamide, Alkylimidazolinderivate, quaternäre Pyridiniumverbindungen. Als nicht vernetzbares Polymere dient Polypropylen oder eine Mischung aus Polyäthylen und Polypropylen. Diese geschlichteten Glasfäden sind in erster Linie zur Verstärkung von Gummi geeignet.

In der US-PS 38 83 333 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer kontinuierlichen Glasfasermatte beschrieben, wobei geschlichtete Fasern

verwendet werden, die eine befriedigende Haftung mit Polyolefinen haben sollen. Das Verfahren und die Vorrichtung zeigen ebenfalls das Ablegen der Faser sofort nach der Bildung der Spinnfäden.

Durch die geschilderten Verfahren und Zusammensetzungen ist ein gewisser Fortschritt in der Schlichtung von Glasfasern erreicht worden, doch verbleibt der Wunsch nach Verbesserung der Bindung zwischen Polyolefinen und kontinuierlichen Glasseidenspinnfäden mit einer verbesserten Haftung zwischen diesen Materialien. Außerdem ist ein Bedarf für geschlichtete Glasseidenspinnfäden vorhanden, die eine praktisch unbegrenzte Lagerung der geschlichteten Spinnfäden als Formpackungen ermöglichen. Schlichten, die Peroxide als Bestandteile enthalten, besitzen nur eine begrenzte Lagerzeit und sind sehr empfindlich gegen Temperaturschwankungen beim Trocknen der Fäden und beim Auftreten von hohen Temperaturen bei der Lagerung. Dadurch kann eine vorzeitige Zersetzung der Peroxide eintreten, wodurch die Wirksamkeit der Schlichte hinsichtlich der Vermittlung der Haftfestigkeit zwischen dem Glasseidenspinnfaden und der Polypropylen-Matrix herabgesetzt wird.

Bei der Herstellung von Matten aus Glasseidenspinnfäden unter kontinuierlicher Ablegung des Spinnfadens besteht ein Problem darin, daß das Schlichtematerial leicht vernetzt und Ablagerungen auf der Auftragsvorrichtung für die Schlichte bildet. Diese Ablagerungen führen zu Produktionsstörungen und zu Fehlern in der Matte. Es besteht deshalb der Wunsch nach einer verbesserten Schlichte für die kontinuierliche Herstellung von Matten aus Glasseidenspinnfäden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schlichte und einen damit behandelten geschlichteten Glasseidenspinnfaden zu schaffen, der eine gute Haftung mit Olefinpolymeren besitzt, während des Trocknens keinen thermischen Abbau der Schlichte zeigt, sowohl als Formpackung lange lagerfähig ist, als auch sich unmittelbar von der Formpackung zum Verstärken vo-.i Olefinpolymeren verwenden läßt. Außerdem soll der geschlichtete Spinnfaden zur Herstellung einer lagerfähigen Matte geeignet sein.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Schlichte für Glasseidenspinnfäden, enthaltend ein Kupplungsmittel, ein Gleitmittel, ein unvernetzbares Polymeres und ein oberflächenaktives Mittel. Das Kennzeichnende besteht darin, daß die Schlichte als Gleitmittel chemisch modifiziertes Polypropylen, als unvernetzbares Polymeres ein Vinylacetathomopolymeres und zusätzlich Maleinsäure als Stabilisator und einen Weichmacher enthält.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die zum Schlichten verwendete Zubereitung als Kupplungsmittel gamma-Aminopropyltriäthoxysilan, als Stabilisator Maleinsäure, als Gleitmittel eine Emulsion von maleinisiertem amorphem Polypropylen, als unvernetzbares Polymeres ein Vinylacetathomopolymeres, als Weichmacher ein Polyäthylen oder ein Polyäthylenderivat und ein oberflächenaktives Mittel. Eine derartige Schlichte wird als wäßrige Zubereitung zur Imprägnierung des Glasseidenspinnfadens verwendet, wodurch dessen Fähigkeit zur Verstärkung von Olefinpolymeren, insbesondere Polypropylen, wesentlich verbessert wird. Der Spinnfaden wird bevorzugt sofort zu einer Matte verarbeitet, genadelt und getrocknet, um den wäßrigen Träger der Schlichte zu entfernen. Die getrocknete Matte wird unter Anwendung von Wärme und Druck mit einem Gegenstand aus einem Olefinpolymeren, wie einer Polypropylenplatte, zu einem verstärkten Gegenstand verarbeitet
Durch die Erfindung werden wesentliche Vorteile gegenüber den bekannten geschlichteten Glasseidenspinnfäden erzielt Durch Aufbringen einer lagerbeständigen Schlichte mit keiner Begrenzung der Lagerzeit wird die Flexibilität der Produktion wesentlich verbesseit, da die Lagerung und die Verteilung von Matten oder Formpackungen aus dem geschlichteten Spinnfaden nach Belieben erfolgen kann. Vor der vorliegenden Erfindung war es erforderlich, daß die geschlichteten Spinnfäden kurz nach ihrer Herstellung verwendet wurden oder sofort zu Verbundartikeln verarbeitet wurden. Außerdem war das Trocknen der geschlichteten Fäden schwierig, da Begrenzungen hinsichtlich der verwendbaren Temperaturbedingungen bestanden, um das in der Schlichte enthaltene Peroxid nicht zu zersetzen. Bei Verwendung des Systems der vorliegenden Erfindung wird es möglich, Matten oder Formpakkungen aus den geschlichteten Glasseidenspinnfäden an einer zentralen Stelle herzustellen. Diese Matten oder Formpackungen können ohne Begrenzung der beim Transport und der Lagerung üblicherweise auftretenden Temperaturen oder Atmosphären an verschiedene Standorte transportiert werden, um dort mit Olefinpolymeren zu rr.it Glasfaser verstärkten Gegenständen verarbeitet zu werden. Dies ist ein wesentlicher Vorteil, da die Herstellung der Glasseidenspinnfäden nicht mehr am gleichen Standort erfolgen muß, wie ihre Verarbeitung zu verstärkten Gegenständen. Dadurch bietet die Kombination der verschiedenen Bestandteile der Schlichte deutliche Vorzüge, wenn auch einzelne Komponenten dieser Kombination schon in früheren Schlichten verwendet worden sind. Ein anderer Vorteil der geschlichteten Glasseidenspinnfäden nach der Erfindung besteht darin, daß die Schlichte kein vernetzbares Material enthält, so daß sich auf der Auftragsvorrichtung keine Abscheidungen, wie die Fabrikation stören, bilden. Außerdem ist es von Vorteil, daß die zur Herstellung der geschlichteten Glasseidenspinnfäden verwendete Schlichte eine lange Gebrauchsdauer hat.

Für die Herstellung der Glasfäden können beliebige geeignete Gläser verwendet werden, zum Beispiel sind Soda-Kalk-Gläser oder Borsilikat-Gläser (»E«) besonders geeignet.
Man kann die bei der Erfindung verwendeten

so Glasseidenspinnfäden typischerweise nach dem Verfahren der US-PS 21 33 238 herstellen. Die Glasseidenspinnfäden bestehen aus einer Vielzahl von feinen Glaseinzelfäden, die mit hoher Geschwindigkeit aus geschmolzenen Glaskegeln an den Spitzen von kleinen

öffnungen in einer Spinndüse ausgezogen werden. Während des Ausziehens der Einzelfäden werden diese mit der wäßrigen Schlichte beschichtet. Die Einzelfäden bewegen sich dabei in der Regel mit einer Geschwindigkeit von 305 bis 7100 m/min. Die Schlichte wird in unmittelbarer Nachbarschaft der heißen Spinndüsen und des Glasofens, in dem das Glas geschmolzen wird, aufgetragen. Nach dem Überziehen der Glaseinzelfäden mit der Schlichte bewegen sich diese noch über eine kurze Strecke zu einer Sammeleinrichtung. Nachdem die Glasseidenspinnfäden geschlichtet worden sind, können sie getrocknet werden, um die restliche Feuchtigkeit zu entfernen.
Das Kupplungsmittel in der Schlichte kann eine

beliebige Verbindung sein, die die Bindung zwischen dem Glasseidenspinnfaden und dem Olefinpolymeren verbessert Typische Kupplungsmittel dieser Art sind Metallsalze von starken Mineralsäuren, wie basisches Chromchlorid, basisches Chromsulfid mit einem dreiwertigen Metallion, wie Chrom, Kobalt, Nickel, Kupfer oder Blei, gebunden an. mindestens eine Hydroxylgruppe des Metalls und mindestens einem Anion einer starken Mineralsäure, gebunden an das Metall; Komplexsalze nach Werner mit einem dreiwertigen Kernatom, wie Chrom, in Koordination mit einer organischen Säure, wie Methacrylsäure, zum Beispiel das Komplexsalz aus Methacrylsäure und Chrom-III-chlorid, und andere Kupplungsmittel, die Komplexsalze nach Werner bilden und Vinylalkylamino-, Epoxy-, Mercapto-, Thioalkyl- und Phenolgruppen. Besonders geeignet sind bei der Erfindung als Kupplungsmittel Silane und Siloxane. Typischerweise enthalten solche Kupplungsmittel hydrolysierbare Vinyl-, Allyl-, beta-Chlorpropyl-, Phenyl-, Thioalkyl-, Thioalkaryl-, Aminoalkyl-, Methacrylate Epoxy- und Mercaptogruppen, wobei auch die Hydrolyseprodukte und die Polymeren und Mischungen solcher Verbindungen in Betracht kommen. Ein ganz besonders bevorzugtes Kupplungsmittel ist gamma-Amiinopropyltriäthoxysilan, da es schon bei niedrigen Konzentrationen eine Kupplung von hoher Stabilität zwischen den Glasseidenspinnfäden und den Olefinpolymeren ergibt

Als Stabilisator kann jedes sekundäre Kupplungsmittel verwendet werden, das die Stabilität des Schlichtesystems verbessert, die Vernetzung unterstützt u;;d die Wirksamkeit des Kupplungsmittel, insbesondere des Silans, fördert. Typische Stabilisatoren für Schlichten sind bei der vorliegenden Erfindung die äthylenisch ungesättigten Mono- oder Dicarbonsäuren oder ihre Anhydride, insbesondere Maleinsäure, die ein besonders beständiges System ergibt und die Kupplungswirkung des Silan-Kupplungsmittels unterstützt.

Als Gleitmittel können in der Schlichte beliebige Gleitmittel verwendet werden, die die Filmbildung und die Kupplung fördern. Besonders geeignete Gleitmittel sind chemisch-modifizierte Polypropylene. Unter diesen Produkten sind die malonisierten und mit Acrylverbindungen modifizierten Polypropylene besonders bevorzugt, da sie einen Spinnfaden mit besonders guten Lagereigenschaften und besonders guter Abwickelbarkeit von der Formpackung ergeben.

Das Polymere, das das unvernetzbare filmbildende Material der Schlichte bildet, kann ein beliebiges Material dieser Art sein, das dem Glasseidenspinnfaden die gewünschte Integrität und Verarbeitbarkeit erlaubt, so daß er von der Formpackung abgewickelt werden kann. Das unvernetzbare Polymere verleiht der Schlichte die gewünschte Plastizität, so daß der geschlichtete Spinnfaden eine lange Lageneit hat und sich mit gutem Erfolg in Form einer Matte nadeln läßt. Das unvernetzbare Polymere ist im allgemeinen ein Homopolymeres, eine Mischung von Homopolymeren oder ein vollständig ausgehärtetes thermoplastisches Polymeres, das unter den Bedingungen des Schlichtens und der Weiterverarbeitung des geschlichteten Spinnfadens nicht vernetzt Typische unvernetzbare filmbildende Polymere, die bei der Erfindung geeignet sind, sind Epoxyharze, Polyesterharze, Polyurethane, Polyvinylacetate, Polyvinylalkohole und Acrylharze. Ein bevorzugtes unvernetzbares filmbildendes Material ist das Homopolymere von Vinylacetat, das unter den in Betracht kommenden Temperaturbedingungen nicht abgebaut wird, dem Spinnfaden eine gute Integrität verleiht und zu einem niedrigen Preis zur Verfügung steht

Die geschlichteten Glasseidenspinnfäden können in üblicher Weise hergestellt und geschlichtet werden. Eine typische Arbeitsweise für die Herstellung und das Schlichten der Glasseidenspinnfäden ist in Fig. 2 der US-PS 38 49 148 beschrieben.

Das Kupplungsmittel wird in solchen Mengen

ίο verwendet, daß eine gute Haftung an den Grenzflächen zwischen dem Glasseidenspinnfaden und dem Olefinpolymeren auftritt In der Regel werden etwa 2 bis etwa 30 Gew.-% bevorzugt eines Silankupplungsmittels, bezogen auf die Feststoffe der Schlichtezubereitung, verwendet Ein bevorzugter Bereich liegt bei etwa 5 bis } 2% des Silankupplungsmittels.

Das Gleitmittel wird in einer derartigen Menge benutzt daß das Schlichtesystem eine gute Stabilität hat In der Regel liegt die Menge des Gleitmittels bei etwa 10 bis etwa 50Gew.-% der Feststoffe der Schlichte, wobei man eine besonders gute Handhabbarkeit bei der Herstellung und der Weiterverarbeitung erzielt.

Der Stabilisator wird in einer Menge benutzt, die zu einer guten Bindung zwischen dem filmbildenden Material und dem Glasseidenspinnfaden führt In der Regel verwendet man etwa 1 bis etwa 15Gew.-%, vorzugsweise 2,5 bis 6 Gew.-% des Stabilisators, bezogen auf die Feststoffe der Schlichtezubereitung. Eine ganz besonders bevorzugte Menge des Stabilisators liegt bei etwa der Hälfte der Merge des Kupplungsmittels. Dadurch erhält man eine besonders gute Haftung des Filmbildners an dem Kupplungsmittel.

Das unvernetzbare filmbildende Polymere wird in

einer solchen Menge verwendet, daß der geschlichtete Spinnfaden die gewünschte Handhabbarkeit besitzt. Das unvernetzbare Polymere verleiht dem Spinnfaden die gewünschte Plastizität. Der Filmbildner gibt dem Spinnfaden außerdem die erforderliche Integrität so daß er während der Verarbeitungs- und Schneidvorgän-

ge nicht auseinanderfällt. Üblicherweise wird der gut vernetzbare Filmbildner in einer Menge zwischen etwa 20 und etwa 60Gew.-% der Feststoffe der Schlichte benutzt. Eine bevorzugte Menge des unvernetzbaren . Polymeren liegt zwischen etwa 35 und etwa 40 Gew.-% der Feststoffe der Schlichte.

Als Weichmacher kann ein beliebiges Material dienen, das den Spinnfaden weichmacht, das Kratzen des Fadens herabsetzt und seine Glattheit verbessert, so daß er als Matte gut genadelt werden kann und keinen übermäßigen Fadenbruch zeigt Die bevorzugten Weichmacher sind die in der US-PS 35 97 265 beschriebenen Polyäthyleniminderivate, die in Mengen von 0,2 bis 1 Gew.-°/o, bezogen auf Feststoffe, in der Schlichte enthalten sind.

Das oberflächenaktive Mittel wirkt als Netzmittel, Emulgator oder Detergens, um die in der Regel wäßrige Schlichte im Emulsionszustand zu halten und um einen Aufbau von Feststoffen auf der Auftragsvorrichtung zu verhindern. Geeignete oberflächenaktive Mittel sind insbesondere Kondensationsprodukte aus Propylenoxid und Propylenglykol, wie sie zum Beispiel in der US-PS 26 74 619 beschrieben sind. Besonders bevorzugte oberflächenaktive Mittel sind Kondensate mit einem Molekulargewicht von etwa 1500 und 2000 und mit 70 bis 80Gew.-% Poly(oxyäthylen)-Einheiten im Molekül. Durch die Verwendung der oberflächenaktiven Mittel gelingt es, das unerwünschte Aufschäumen der Schlichte zu kontrollieren; außerdem tragen sie zur Stabilität der

Schlichteemulsion bei. Das oberflächenaktive Mittel wird in Mengen verwendet, die wirksam sind, um die Emulsion aufrechtzuerhalten und einen Aufbau von Feststoffen auf der Auftragsvorrichtung zu verhindern. In der Regel liegen die geeigneten Mengen bei etwa 0,1 bis etwa 5 Gew.-% der Feststoffe der Schlichte.

Der Weichmacher wird in solchen Mengen benutzt, daß er die Faser für eine gute Nadelbarkeit ausreichend weich macht. In der Regel liegen geeignete Mengen zwischen etwa 0,2 und etwa 1 Gew.-% der Feststoffe der Schlichte.

Die Schlichte liegt in der Regel in Emulsionsform vor und enthält im allgemeinen etwa 80 bis 99 Gew.-% Wasser. Bei Verwendung einer Rakelauftragsvorrichtung enthält die Schlichte bevorzugt 92 bis 96 Gew.-Tei-Ie Wasser. Der Feststoffgehait der Schlichte hängt infolgedessen von der Art der verwendeten Auftragsvorrichtung ab.

Die Formpackungen und die Matten aus den geschlichteten Glasseidenspinnfäden nach der Erfindung können zur Verstärkung von Gegenständen aus beliebigen Polymeren verwendet werden. Sie eignen sich jedoch besonders zur Verstärkung von Gegenständen aus Olefinpolymeren, wie Polyäthylen, Polypropylen, 5-Methylpenten und 2-MethyIpenten. Besonders

geeignet sind sie aber für die Verstärkung von Polypropylen, da die geschichteten Spinnfäden nach der Erfindung mit diesem Polymeren eine besonders feste Bindung eingehen und die so hergestellten Verbundkör^r) per sich durch gute Festigkeitseigenschaften auszeichnen. Das Verhältnis des Olefinpolymeren zu Glas kann in Abhängigkeit von den gewünschten Eigenschaften des Verbundkörpers geändert werden. Im allgemeinen ist ein Anteil von etwa 10 bis etwa 50Gew.-% Glas

ίο geeignet. Eine bevorzugte Glasmenge liegt bei etwa 30 bis etwa 45 Gew.-% des Verbundkörpers.

Die Menge der auf den Glasseidenspinnfaden aufgebrachten Schlichte sollte so abgestimmt werden, daß der Spinnfaden eine gute Integrität und Handhab-

r> barkeit besitzt und daß er Verbundkörper mit Oiefinpolymeren mit befriedigenden Eigenschaften bildet. In der Regel liegt die Menge der Schlichte bei etwa 0,02 bis etwa 1 Gew.-% Schlichtefeststoffe, bezogen auf das Gesamtgewicht des geschlichteten Glasseidenspinnfadens. Eine bevorzugte Größenordnung liegt bei etwa 0,6 Gew.-%.

In den folgenden Beispielen wird die Erfindung noch näher erläutert. Die Angaben über Teile und Prozentsätze sind Gewichtsangaben, falls nichts anderes

2j festgestellt wird.

Beispiel 1

Zusammensetzung der Schlichte

Funktionelle Identifizierung

Chemische Identifizierung Aktiver
Bestandteil

Gewichtsteile

Kupplungsmittel

Stabilisator

Gleitmittel

Unvernetzbarer Filmbildner

Weichmacher
Oberflächenaktives Mittel

gamma-Aminopropyltriäthoxysilan Maleinsäure

Emulsion von maleinisiertem amorphem Polypropylen

(22% aktiv)

10% oberflächenaktives Mittel und KOH

68% Wasser

oberflächenaktives Mittel = alkoxyliertes Phenol

Emulsion von Vinylacetathomopolymerem

54% Feststoffe

Polyäthylenimin

Kondensat von Propylenoxid und Propylenglykol

11
11
32

43

3
0,5

Diese Mischung wird mit entionisiertem Wasser in einem derartigen Verhältnis gemischt, daß eine Emulsion entsteht, die etwa 4,5% Feststoffe enthält.

Die Schlichte für die Behandlung des Glasseidenspinnfadens wird hergestellt, indem der größte Teil des erforderlichen entionisierten Wassers in den Mischtank gegeben wird und dann langsam das Gleitmittel und das oberflächenaktive Mittel zugegeben werden. Es wird dann unter weiterem Rühren zuerst das Kupplungsmittel und dann die Maleinsäure zugegeben. Nach der Zugabe der Maleinsäure wird noch weitere etwa 20 Minuten gerührt, um die Säure aufzulösen. Dann wird das unverletzbare filmbildende Material und der Weichmacher in den Tank eingebracht. Schließlich wird zur Ergänzung der Rest des Wassers zugegeben und der Ansatz wird geprüft, ob sein pH bei 6 und sein Feststoffgehalt bei etwa 4,5% liegt.

In einer Arbeitsweise wird die Schlichtezubereitung auf Glasfaden aufgebracht, die aus einer Spinndüse mit 400 öffnungen ausgezogen werden. Die Fäden werden mit einer Rakelauftragsvorrichtung so beschichtet, daß sie etwa 0,6% Schlichtefeststoffe aufnehmen. Die Fäden werden in 4 Spinnfäden aufgeteilt und werden direkt zur Herstellung einer kontinuierlichen Glasfasermatte gemäß der US-PS 38 83 333 abgelegt und dann genadelt Die genadelte Matte wird dann mit Hilfe von Infraroterhitzern erwärmt, um die restliche Feuchtigkeit abzutreiben. Die getrocknete und genadelte Matte wird mit Polypropylen laminiert, wobei 60 Gew.-Teile Polypropylen auf 40 Gew.-Teile der genadelten Matte verwendet werden. Das Polypropylen und die Matte werden bei einer Temperatur von 204⁰C und einem Druck von 6,2 bar etwa 5 Minuten verpreßt, um die verstärkenden Glasfasern mit dem Polypropylen zu verbinden. Die Erwärmung erfolgt zwischen Edelstahlbändern. Das Laminat aus der geschlichteten Glasfasermatte und Polypropylen wird dann zur Prüfung der Strukturfestigkeit und des Strukturmoduls nach den Angaben in der US-PS 38 49 148, Spalten 6 bis 7 in Testkörper verarbeitet Die Biegefestigkeit des Ver-

ίο

bundkörpers liegt bei 161 N/mm² und der Biegemodul bei 7000 N/mm². Dies Beispiel zeigt, daß durch die Verstärkung von Polypropylen mit den geschlichteten Glasseidenspinnfäden nach der Erfindung eine gute Bindung erreicht wird, obwohl die Schlichte kein Peroxid oder vernetzendes Harz enthält.

Beispiel 2

Es wird nach der Arbeitsweise von Beispiel 1 vorgegangen, mit der Ausnahme, daß die Glasseidenspinnfäden zu Formpackungen aufgewickelt werden, die 11 Stunden bei 132°C getrocknet werden. Die Formpackungen werden nach einer Lagerung von drei Monaten zur Herstellung einer Matte benutzt, die genadelt und mit Polypropylen, wie in Beispiel 1, kombiniert wird. Die Biegefestigkeit ist etwa die gleiche, wie in Beispiel 1. Hieraus geht hervor, daß die

Zusammensetzung der Schlichte

geschlichteten Glasseidenspinnfäden nach der Erfindung eine gute Lagerbeständigkeit und eine gute Haftung zu Polypropylen haben.

Beispiel 3

Es wird nach der Arbeitsweise von Beispiel 1 vorgegangen, mit der Ausnahme, daß 15 Gew.-Teile N-beta(Aminoäthyl)-gamma-aminopropyltrimethoxysilan als Silan anstelle des Silans von Beispiel 1 verwendet werden. Der geschlichtete Spinnfaden hat gute physikalische Eigenschaften und läßt sich mit guten Erfolg zur Verstärkung von Polypropylen verwenden.

Beispiel 4

Die Arbeitsweise von Beispiel 1 wird mit folgender SchlichtezusammensetzunE wiederholt:

Funktionell Identifizierung

Chemische Identifizierung Aktiver
Bestandteil

Gewichtsteile

Kupplungsmittel

Stabilisator

Gleitmittel

Unverneizbarer Filmbildner

Weichmacher
Oberflächenaktives Mittel

gamma-Aminop^ropyltriäthoxysilan Maleinsäure

Emulsion von maleinisiertem amorphem Polypropylen

(22% aktiv)

10% oberflächenaktives Mittel und KOH

68% Wasser

oberflächenaktives Mittel = alkoxyliertes Phenol

Emulsion von Vinylacetathomopolymerem

54% Feststoffe

Polyäthylenimin

Kondensat von Propylenoxid und Propylenglykol

2,5
38

50

4
0,6

Diese Mischung wird mit so viel entionisiertem Wasser kondensiert, daß eine Emulsion mit etwa 4,5% Feststoffen entsteht.
Die so geschlichteten Spinnfäden werden zur Herstellung von Verbundkörpern mit Polypropylen verwendet.

Beispiel 5

Es wird die Arbeitsweise von Beispiel 1 mit folgender Schlichte wiederholt: Zusammensetzung der Schlichte

Funktionelle Identifizierung

Chemische Identifizierung Aktiver
Bestandteil

Gewichtsteile

Kupplungsmittel

Stabilisator
Gleitmittel

Unvernetzbarer Filmbildner

Weichmacher
Oberflächenaktives Mittel

aminofunktionelles Silan H H

I I

H₂N(CH₂)₂N(CH₂)₂N(CH₂)₃Si(OCH₃)3 Maleinsäure

Emulsion von maleinisiertem amorphem Polypropylen

(22% aktiv)

10% oberflächenaktives Mittel und KOH

68% Wasser

oberflächenaktives Mittel = alkoxyliertes Phenol

Emulsion von Vinylacetathomopolymerem

54% Feststoffe

Polyäthylenimin

Kondensat von Propylenoxid und Propylenglykol 24

12
32

34 2

Diese Mischung wird mit entionisiertem Wasser in einer derartigen Menge kombiniert, daß eine wäßrige Emulsion mit etwa 4,5% Feststoffen entsteht. Diese Emulsion wird, wie in Beispiel 1, geprüft, wobei gute Ergebnisse erhalten werden.

Für den Fachmann ist klar, daß zahlreiche Abwandlungen der Erfindung möglich sind. So kann man zum Beispiel der Schlichtezubereitung ein Pigment oder einen Farbstoff zugeben. Für das Auftragen der Schlichte kann man auch Einrichtungen verwenden, bei denen man nicht derartig verdünnte Schlichtezuberei-

tungen benötigt. Außerdem können die geschlichteten Glasseidenspinnfäden nach der Erfindung oder ihre Formpackungen auch zur Verstärkung von anderen polymeren Materialien als Olefinpolymeren verwendet ι werden. Schließlich können die geschlichteten Glasseidenspinnfäden nach der Erfindung oder ihre Formpakkungen in !Combination mit ungeschlichteten Spinnfäden, mit andersartig geschlichteten Spinnfäden oder mit Stapelfasern, die die gleiche Schlichte tragen, wie die in erfindungsgemäßen Spinnfäden, verwendet werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Schlichte für Glasseidenspinnfäden, enthaltend ein Kupplungsmittel, ein Gleitmittel, ein unvernetzbares Polymeres und ein oberflächenaktives Mittel, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlichte als Gleitmittel chemisch modifiziertes Polypropylen, als unvernetzbares Polymeres ein Vinylacetathomopolymeres und zusätzlich Maleinsäure als Stabilisator und einen Weichmacher enthält

2. Schlichte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das chemisch modifizierte Polypropylen maleinisiertes oder mit Acrylverbindungen modifiziertes Polypropylen ist

3. Schlichte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Weichmacher ein Polyäthyleniminderivat ist.

4. Geschlichteter Glasseidenspinnfaden, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einer Schlichte nach den Ansprüchen 1 bis 3 behandelt worden ist

5. Verwendung des geschlichteten Glasseidenspinnfadens nach Anspruch 4 zum Verstärken von Olefinpolymeren.