DE3151968A1

DE3151968A1 - Faeden und andere erzeugnisse auf der grundlage von glasfasern und verfahren zu ihrer herstellung"

Info

Publication number: DE3151968A1
Application number: DE19813151968
Authority: DE
Inventors: Louis Delphin Chem. 14100 Conde sur Noireau Darrichard; Jacques Chem. 61100 Flers Plaisant
Original assignee: Valeo SE
Current assignee: Valeo SE
Priority date: 1980-12-31
Filing date: 1981-12-30
Publication date: 1982-08-12
Also published as: SE8107633L; US4433535A; BE891640A; MX157886A; NL8105933A; ES270944Y; NO814499L; FR2497239B1; IT8168693A0; GB2090882A; GB2090882B; ES270944U; DK581881A; FR2497239A1; SE449624B; BR8108544A; CA1174916A; IT1145628B; FI814146L

Description

FÄDEN UND ANDERE ERZEUGNISSE AUF DER GRUNDLAGE VON GLASFASERN UND VERFAHREN ZU IHRER HERSTELLUNG

Die Erfindung betrifft Fäden auf der Basis von Glasfasern und ihre Herstellungsweise sowie Erzeugnisse, die ausgehend von. diesen Fäden hergestellt werden.

Man weiß, daß Asbestfasern, die auf der Grundlage von sehr verschiedenen Herstellungsweisen gefertigt werden, insbesondere für viele Menschen schädlich sind, die an den Produktionsstraßen arbeiten. Daher hat man versucht, diese durch weniger schädliche Materialien, wie Keramikfasern, Steinfasern, Kohlenstoffasern, Glasfasern, synthetische Fasern etc. zu ersetzen.

Hierbei hat man sich insbesondere den Endlosglasfäden zugewandt, die aus Elementarfilamenten bestehen, die eine Feinheit zwischen 4 und 20 μπι und eine sehr große Länge haben. Solche Endlosglasfäden braucht man nur unter Torsion anzuordnen, um einen Einfachfaden oder ge zwirnten Faden zu erhalten, der zur Herstellung von Erzeugnissen, Geweben, Geflechten, Seilwaren etc. verwendbar ist. Die hierbei erhaltenen Erzeugnisse sind jedoch von schlechterer Qualität als Erzeugnisse auf der Grundlage von Asbestfasern und können daher nicht ernsthaft mit diesen in Konkurrenz treten.

Man hat sich auch den Keramikfasern und den Kohlen- ^® stof-fasern zugewandt. Ihre Anwendung führt aber zu einer extremen Vergrößerung der Herstellungskosten.

Man hat bisher kein Material gefunden, das weniger gefährlich ist, das mechanische und physikalische Eigenschäften hat, die mit jenen von Asbest vergleichbar oder sogar besser als dieselben sind, und deren Anwendung nicht zu einer Vergrößerung der Herstellungskosten führt. . -

• ·

Die Erfindung zielt.darauf ab, ein derartiges Material vorzuschlagen. ■

Hierzu schlägt die Erfindung-einen Textilfaden vor, der sich dadurch auszeichnet, daß er im wesentlichen aus kurzen Glasfasern besteht, die gekrempelt und dann gesponnen sind.

Man hat überraschenderweise tatsächlich hierbei festgestellt, daß die mechanischen und physikalischen Eigenschaften von Erzeugnissen auf der Grundlage von Glasfäden oder Glasfasern' wesentlich verbessert werden, wenn man die Endlosglasfäden durch Fäden ersetzt/ die man durch Krempeln und Spinnen, ausgehend von kurzen Glasfasern erhält. Diese kurzen Fasern sind bisher auf dem Markt nicht erhältlich und sie lassen sich aus Endlosglasfäden gewinnen, die man in Längsrichtung bricht' oder durchtrennt.

Zweckmäßigerweise sind die Glasfasern im Faden nach der Erfindung mit Stützfasern, wie Acrylfasern, Modacrylfasern, Polyamidpolyesterfasern, Acrylnitrilfasern, Baumwollfasern, Wollfasern etc. vermischt. .

Man erhält hierbei einen Faden aus einem Material, das eine große Biegsamkeit bzw. Elastizität und eine . starke mechanische Widerstandsfähigkeit hat, wobei diese Eigenschaften mit jenen von Asbestfäden vergleichbar oder sogar besser als dieselben sind.

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Das Verfahren zur Herstellung solcher Fasern nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß man kurze Glasfasern und Stützfasern, die zweckmäßig weich sind, vermischt, das Gemisch krempelt, dann . ³^ dasselbe spinnt und gegebenenfalls die erhaltenen Fäden verzwirnt, um eine widerstandsfähige Mitteleinlage (Seele) durch Spinnen oder Zwirnen einzulagern.

-s-

Die Erfindung befaßt sich auch mit Gegenständen oder Erzeugnissen aus Glasfasern, die man durch Weben, Flechten oder Zwirnen der Fäden nach der Erfindung erhält.

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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung sind die verwendeten, Glasfasern aus Glas E, C, A, R oder S oder man hat sie nach den Verfahren "SILIONE" oder "VERRANE" erhalten. Sie haben im allgemeinen eine Feinheit zwischen 4 und 20 μπι im Mittel und im allgemeinen eine Länge zwischen 10 und 100 mm im.Mittel. Diese Glasfasern erhält man durch Brechen., Reißen oder Durchtrennen der endlosen Glasfasern in Längsrichtung, die von den Glasherstellern auf übliche Weise erzeugt

15 werden.

Vorzugsweise werden diese Fasern während ihrer-Herstellung geschmälzt, entweder mit einer Textilschmälze (die ein Bindemittel, wie Stärkederivate und ein Schmiermittel, wie ein pflanzliches öl aufweist) oder mit einer plastischen Schmälze, die aus einem Bindemittel, einem Schmiermittel und einem chemischen Brückenbildungsmittel besteht. Antistatikmittel und Netzmittel können ebenfalls in den Schmälzmitteln

25 enthalten sein.

Diese Glasfasern werden mit Stützfasern vermischt, die vorzugsweise weich sind, eine Feinheit im allgemeinen zwischen 1,4 und 15 Decitex und eine Länge zwischen 10 und 100 mm im Mittel haben. Diese Stützfasern können aus verschiedenen Materialien bestehen: Viskosefasern bzw. Zellwolle, Acrylfasern oder Modacrylfasern, Polyamidfasern, Polyesterfasern, feuerfeste Viskosefasern, feuerfeste Acrylnitrilfasern, Baum-

35 wolle, Wolle, etc.

In diesem Gemisch liegt der Anteil der Stützfasern

vorzugsweise zwischen 5 und 50 Gew.% und der Gewichtsanteil der Glasfasern zwischen 95 und 50 Gew.%.

Das Herstellungsverfahren nach der Erfindung umfaßt im wesentlichen mehrere Schritte in der folgenden Weise:

eine Behandlung/ die als "öffnen bzw. Auflösen" bezeichnet wird, bei der die Ausgangsmaterialballen (Glasfaserballen und Stützfaserballen) entkonditioniert und entspannt werden, um die Fasern voneinander zu trennen;

- einen Vermischungsvorgang der verschiedenen Be- · standteile (Glasfasern und Stützfasern);

15 · ' '

- ein Krempeln des Gemisches auf einem "Vorspinnkrempel", d.h. einer Krempelmaschine am Ausgang des. Vorgarns aus dem Spinnkuchen oder des Vorgarns aus dem Spinnbaum (das Krempelvlies wird durch eine Gruppe von Brennzylindern und Schlagriemen in Bändchen unterteilt, wobei jedes Bändchen mittels einer Reibeinrichtung agglomeriert wird);

eine Spinn- und Zwirnbehandlung mittels üblicher ringförmiger Einrichtungen, die zum Spinnen von Endlosmaterialien dienen.

Die so erhaltenen Fäden werden anschließend verwebt, geflochten oder verzwirnt·, was von der Art des gewünschten Erzeugnisses (Gewebe, Geflecht, Seilware) abhängig ist.

Während der Spinn- oder Zwirnbehandlung kann ein Mittelschichtfaden in die gekrempelten Faserfäden.eingelagert werden, was für spezielle Anwendungsgebiete erforderlich ist. Der Mittelschichtfaden oder die Verstärkungsarmierung kann beispielsweise ein Faden

aus einer Legierung, die unter der Bezeichnung INCONEL bekannt ist, ein Faden aus Kupfer, aus Messing, Stahl, ein Aramidfaden, ein Faden aus Kohlenstoff, ein synthetischer Faden etc. sein, der vollständig von den Glas-

5 fasern und den Stützfasern während der Spinn- oder Zwirnbehandlung umgeben und bedeckt wird.

Bei der üblichen Behandlungsweise von Endlosfäden kann man eine Umspinnung eines Mittelschichtfadens vornehmen. Im Rahmen der. Erfindung jedoch ist der Mittelschichtfaden während dem Spinnen in die Fasern eingebettet.

Die Glasfaden nach der Erfindung und die aus diesen Fäden hergestellten Gegenstände bzw. Erzeugnisse haben im Vergleich zu ähnlichen Fäden oder Gegenständen auf der Grundlage von Asbestfasern oder auf der Grundlage von anderen Fasern, wie Keramikfasern oder Steinfasern zahlreiche Vorteile:

- ihre Herstellungskosten sind beträchtlich geringer;

- sie haben ein ausgezeichnetes. Temperaturverhalten bzw. eine ausgezeichnete Temperaturfestigkeit;

- die zur. Herstellung dieser Fäden dienenden Glasfasern haben eine Feinheit, vorzugsweise zwischen 4 und 20 ρ im Mittel und ermöglichen daher eine bessere Sicherheit für jene Personen, die an den Fertigungsstraßen arbeiten (diese Sicherheit läßt sich noch verbessern, wenn man an den Fertigungsstraßen BenetZungseinrichtungen und Entstaubungseinrichtungen verwendet, die üblicherweise bei Fertigungsstraßen für Erzeugnisse auf der

Grundlage von Asbestfasern verwendet werden); 35

sie weisen eine Weichheit bzw. Elastizität und ein Bausehvermögen auf, die wesentlich besser

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als die entsprechenden Werte bei anderen Erzeugnissen (auf der Grundlage von Asbestfasern, von Endlosglasfaden oder Keramikfasern) sind;

- sie haben mechanische Eigenschaften (Reißwiderstand und Widerstand gegen mechanische Wechselbeanspruchungen) , die wesentlich besser als bei vergleichbaren Erzeugnissen sind;

- sie haben ein wesentlich besseres Isolationsvermögen als· Erzeugnisse auf der Grundlage von Asbest, das vergleichbar mit Erzeugnissen auf der Grundlage von Endlosglasfäden oder Keramikfasern ist.

Diese Vorteile ergeben sich aus der nachstehenden Tabelle, die Vergleichsversuche enthält, die mit Erzeugnissen 1) auf der Grundlage von Asbest, 2) auf der Grundlage von Fäden nach der Erfindung, 3) auf der Grundlage von Keramikfasern und 4) auf der Grundlage von Endlosglasfäden durchgeführt wurden.

Das Erzeugnis 1 weist 85% Chrysotil (Asbest) in Fasern mit einem Durchmesser von kleiner als 3 μπι und 15% Stützfasern auf .·
25

Das Erzeugnis 2 nach der Erfindung weist 75% Glasfasern E mit einem Durchmesser zwischen 10 und 15 pm und 25% nichtentflammbare Stützfasern auf.

Das Erzeugnis 3 weist 70% Keramikfasern mit einem Durchmesser in der Größenordnung von 3 μΐη und 30% Stützfasern auf.

Das Erzeugnis 4 weist nur Endlosglasfasern mit einem Durchmesser in der Größenordnung von 10 bis 15 pm auf

Das thermische Verhalten ist durch den mechanischen Widerstand des Erzeugnisses angegeben, den es nach einer zweistündigen Erwärmung auf der angegebenen Temperatur hat.

Die Abriebfestigkeit ist in Stunden angegeben und stellt die Zeitdauer eines von der französischen Verwaltungsbehörde amtlich anerkannten Versuchs dar.

10 15 20 25 30 35

Thermische Festigkeit

annehmbar bis 450-500⁰C

annehmbar bis
400-450⁰C

annehmbar bis 800⁰C (mit einer Armierung aus Inconel)

annehmbar bis 400-450⁰C

Abriebfestigkeit (h)

Gewebe 1200g/m^z = 8 h Gewebe 1200 g/m Gewebe unbe- = 26 h deutend

Gewebe lOOOg/m' = 6 h

Mechanische Widerstandsfähigkeit (kgf) (Gewebe 1200g/m² mit einer Breite von 50 mm)

Kette = 120 kgf Kette =167 kgf Kette = 70 kgf

Schuß = 69 kgf Schuß = 96 kgf Schuß =30 kgf

Wärmeleitfähigkeit (kcal/ml/ °e/h

Gewebe 1200/m = 0,075 Gewebe 6 50/m = 0,084 Gewebe 1200/m Gewebe 1200/m Gewebe 1000/m = 0,042

= 0,061

= 0,039

Säurefestigkeit	schlecht	1	gut	0,60	schlecht	gut
Basenfestigkeit	gut	gut	schlecht bei starker Basi- zität	gut
relative Dichte (bezogen auf Erzeugnis 1)	0,70

Claims

FÄDEN UND ANDERE ERZEUGNISSE AUF DER GRUNDLAGE VON tr GLASFASERN UND VERFAHREN ZU IHRER HERSTELLUNG PATENTANSPRÜCHE

1. Textilfaden, dadurch gekennzeichnet , daß er kurze Glasfasern aufweist, die gekrempelt und
dann gesponnen sind.

2. Faden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Glasfasern eine Länge zwischen 10 und 100 mm im

Mittel haben.

3. Faden nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfasern einen Durchmesser zwischen 4 und

15 20 μα im Mittel haben.

4. Faden nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfasern mit sogenannten Stütz-

• fasern vermischt sind.

5. Faden nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das .Gemisch 50 bis 95 Gew.% Glasfasern und 50 bis 5 Gew.% Stützfasern enthält.

6. Faden nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich-• net, daß die Stützfasern weiche Fasern, wie Viskosefasern, die gegebenenfalls nicht entflammbar sind, Acrylfasern, Mödacrylfasern, Polyamidpolyesterfasern, nichtentflammbare Acrylnitrilfasern, Baumwöllfasern oder Wollfasern sind. .

7. Faden nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützfasern eine Länge zwischen 10 und 100 mm im Mittel und eine Feinheit zwischen

15 1,4 und 15 Decitex haben.

8. Faden nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Mittelschicht, wie einen Metallfaden, einen Kohlenstoffaden, einen synthetischen Faden aufweist, der durch Spinnen oder Zwirnen eingelagert ist.

9. Gegenstand auf der Grundlage von Glasfasern, dadurch gekennzeichnet, daß er durch Weben, Flechten oder Zwirnen von Fäden nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist.

10. Verfahren zur Herstellung von Fäden nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß kurze Glasfasern und Stützfasern vermischt, das Gemisch gekrempelt, dann gesponnen und gegebenenfalls unter Einlagerung einer Widerstandsmittelschicht oder eines Armierungsfadens gezwirnt wird.

π. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man Endlosglasfäden verwendet, die auf eine solche Länge gebrochen oder durchgetrennt sind, die zur Bildung von kurzen Glasfasern geeignet ist.