DE3702815C2 - - Google Patents

Description

Das Hauptpatent DE-PS 36 03 909, betrifft Glasfasern mit verbesserter Temperaturbeständigkeit, wobei die zu 10 bis 30 Gew.-% von säurelöslichen Bestandteilen befreite Faser neben ggfs. einem färbenden Überzug einen beständigen, feuchtigkeits- und wasserdampfdichten dünnen, elastischen Überzug sowie einen Restwassergehalt von 5 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 7 Gew.-% aufweist, nach Patent 36 03 909, wobei die Faser auf einen Auswaschgrad von 1 bis 10 Gew.-%, insbesondere 2 bis 10 Gew.-% extrahiert ist.

Das Verfahren zur Herstellung dieser Glasfaser besteht darin, daß eine Faser-Säuremischung langsam innerhalb einer Zeitspanne von 1/2 bis 3 Stunden auf Temperaturen im Bereich von 50°C bis dicht unterhalb des Siedepunktes der Säure erhitzt, bei dieser Temperatur gehalten und anschließend langsam auf Umgebungstemperatur abgekühlt wird, wobei Temperatursprünge im Bereich über 50°C sowohl beim Aufheizen wie beim Abkühlen vermieden werden und zur Erzielung eines Auslaugungsgrades von mindestens 10 Gew.-% bis höchstens 30 Gew.-% des ursprünglichen Fasergewichtes die Behandlung ggfs. unter Druck durchgeführt wird und die so extrahierte Glasfaser nach dem Auswaschen der Säurereste, ggfs. unter Zusatz von Basen und ggfs. nach Aufbringen einer Kennfärbung, mit einer zu einem wasserdampfdichten Film trocknenden Schicht versehen wird, nach Patent 36 03 909, wobei auf einen Auswaschgrad von 1 bis 10 Gew.-%, insbesondere 2 bis 10 Gew.-% extrahiert wird.

Bei dieser Glasfaser ist die Temperaturbeständigkeit von E-Glas von ca. 600°C bei einem Auswaschgrad von 10 bis 12% auf ca. 750°C gesteigert und kann bei 30% Auswaschgrad über 1000°C liegen, wobei die Fasern trotzdem noch auf den in der Glastechnik üblichen Textilmaschinnen verarbeitet werden können, wenn auch wegen der herabgesetzten Festigkeit der Fasern häufig langsamer gearbeitet werden muß.

Es wäre daher wünschenswert, eine Glasfaser hinreichender Temperaturfestigkeit zu haben, die fast die Festigkeit einer unbehandelten Glasfaser zeigt und somit noch leichter als die Fasern gemäß Hauptpatent auf Textilmaschinen verarbeitbar ist.

Aufgabe der Erfindung ist daher eine Glasfaser hinreichender Temperaturbeständigkeit, die fast wie eine unbehandelte Faser auf den auf diesem Gebiet üblichen Textilmaschinen verarbeitet werden kann.

Es wurde überraschenderweise gefunden, daß schon bei geringen Auswaschgraden eine fast sprunghafte Erhöhung der Temperaturbeständigkeit eintritt. So bewirkt eine Auswaschung von 1 Gew.-% eine Erhöhung der Temperaturbeständigkeit auf ca. 700 und von 2% auf etwa 750°C.

Somit betrifft die vorliegende Erfindung eine weitere Ausgestaltung des Hauptpatentes und besteht darin, daß man einen Auswaschgrad der Faser von 1 bis 10 Gew.-%, insbesondere 2 bis 10 Gew.-% einstellt, indem man weniger scharfe Behandlungsbedingungen wählt.

Vorzugsweise wird die Säurekonzentration schwächer gehalten. Während Auswaschgrade von 10 bis 30 % bei Salpetersäure 52/53% mit 100 bis 200 g/l dieser Salpetersäure eingestellt werden, ergeben sich bei 10 bis 100 g dieser Salpetersäure pro Liter Bad Auswaschgrade von 1 bis 10 Gew.-%.

Eine weitere Möglichkeit ist die Verringerung des Flotten­ verhältnisses. Während bei Auswaschgraden von 10 bis 30% ein Flottenverhältnis von 1: 5 (Gew.-Verhältnis Ware : Bad) bevorzugt ist, ist für die schwächeren Auswaschgrade ein Flottenverhältnis von 1: 4 bevorzugt. Wenn das Flot­ tenverhältnis erhöht wird, steigt bei gleicher Säurekon­ zentration im Bad der Auswaschgrad der Glasfaser.

Durch Zugabe von säurebeständigen Netzmitteln, wie nicht­ ionischen Netzmitteln, z.B. Alkylpolyglykoläthern (als Beispiel sei Perenin GNS genannt) kann der Säureeinsatz, bei gleichbleibendem Auswaschgrad um 10 bis 20% gesenkt werden, offenbar weil die Spulen beim Einlaufen des Säure­ bades schneller und besser entlüftet werden und die Säure besser an die Faser transportiert und das ausgewaschene Material besser abtransportiert wird.

Besonders interessant ist ein Auswaschgrad um 2%, z.B. 2 bis 2,5 Gew.-%, da hier schon eine Erhöhung der Temperaturfestigkeit auf ca. 750° feststellbar ist, während der durch das Auswaschen auf etwa die Hälfte der Ausgangsfestigkeit abgefallene Festigkeitswert der unbe­ handelten Faser nach dem Aufbringen des wasserdampfdichten Überzuges auf fast 90% der Ausgangsfestigkeit ansteigt. Dabei genügt bei einem Flottenverhältnis von 1: 4 eine Menge von 12 g/l Salpetersäure 52/53% und 1 g/l säurebe­ ständiges Netzmittel, während ohne dieses Netzmittel die Säuremenge 15 g/l bei dem unveränderten Zeit- und Tempera­ turprogramm der Auswaschung, wie es im Hauptpatent für Auswaschgrade von 10 bis 30% angegeben ist, ausreicht.

Die Erhöhung und Erniedrigung der Behandlungstemperatur gegenüber der bevorzugten Temperatur von ca. 80°C zeigt ebenfalls eine Erhöhung bzw. Erniedrigung des Auswaschgrades, ebenso die Verlängerung oder Verkürzung der Behandlungsdauer, jedoch werden diese Maßnahmen nicht bevorzugt, da es im Betrieb einfacher ist, mit einem einmal eingestellten Temperatur- und Zeitprogramm zu arbeiten, und die Effekte der Temperaturveränderung und Zeitveränderung weniger ausgeprägt sind als die Erhöhung oder Erniedrigung der Säurekonzentration und/oder die Veränderung des Flottenverhältnisses. Da man andererseits bemüht ist, die Apparatur immer ganz zu füllen, wird im Betrieb bei Einsatz der gleichen Glasfaserware auch das Flottenverhältnis möglichst nicht sehr verändert, sondern bei geringen gewünschten Änderungen der Zusatz an säurebeständigem Netzmittel, aber insbesondere und vor­ zugsweise die Säurekonzentration variiert.

Die Glasfasern mit einem Auswaschgrad von 1 bis 10 Gew.-% sind natürlich nicht so temperaturbeständig wie bei höheren Auswaschgraden, zeigen jedoch eine für viele Zwecke hinreichende Temperaturbeständigkeit, die für viele Anwendungszwecke ausreicht, da schon eine Auswaschung von 1 Gew.-% eine Erhöhung der Temperaturbeständigkeit von ca. 600°C auf ca. 700°C bewirkt.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung:

Beispiel 1

Es wurde eine HT-Färbeapparatur mit 2000 l Fassungs­ vermögen (netto) verwendet. Das Flottenverhältnis betrug 1: 5, die Säurekonzentration betrug 12 g HNO₃ 52/53% pro 1 Bad und als Glasseide wurde EC-Glas­ seite 9/720 tex x 2 eingesetzt. Außerdem enthielt das Bad 1 g/l eines nicht-ionogenen Alkylpolyglykoläthers. Die Zirkulation der Behandlungssäure erfolgte von innen nach außen bei geöffnetem Bypass. Es wurde innerhalb von 30 min von Raumtemperatur auf 80°C aufgeheizt, die Ware 30 min auf 80°C gehalten und dann wurde innerhalb von 15 min durch indirekte Kühlung auf 50°C abgekühlt und dann durch langsamen Kaltwasserzulauf über das Ansatzgefäß innerhalb weiterer 15 min auf 30°C. Das erste Spülbad enthielt 2 g/l 25%ige Ammoniaklösung und es wurde 10 min mit dem kalten Ammoniakwasser behandelt und anschießend gespült. Dann wurde mit Basic Blue 5, C.I 42140 zur Erzielung einer Kennfärbung 10 min lang kalt behandelt Anschließend wurde das Bad abgelassen und die Ware durch Wiederauffüllung mit Wasser einmal gewaschen. Dann wurde mit 10 g/l eines hitzereaktiven, selbstvernetzenden copolymeren Kunststoffderivats (in Form einer anionenaktiven weißen dünnflüssigen Dispersion mit 27% Aktivsubstanz von pH 4, die in kaltem Wasser in jedem Verhältnis unter Rühren löslich ist und die bei Temperaturen ab 130°C vernetzt) und 1 g/l eines handelsüblichen Waschmittels 30 min lang bei 25°C nachbehandelt und die Glasseidenspulen dann aus dem Nachbehandlungsbad gezogen und im Schnelltrockner 45 min bei 130°C getrocknet, wobei die Schlichte vernetzte. Der Luftverlauf war von innen nach außen. Diese Behandlung ergab einen Gewichtsverlust der Glasfaser von 2,1 %. Die Ausgangsfestigkeit betrug 294 N und die Festigkeit nach Nachbehandlung 263 N.

Die Wiederholung des Versuches ohne Zugabe des nichtionogenen Alkylpolyglykoläther erforderte 15 g der gleichen Säure pro l/Bad.

Beispiel 2

Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch eine Säurekonzentration von 26 g HNO₃ 52/53% pro 1 Bad und ebenfalls 1 g/l Bad des nichtionogenen Polyglykoläthers angewandt wurden. Es ergab sich ein Auswaschgrad von 5,2% und eine Endfestigkeit nach Nachbehandlung von 90 N.

Ohne Zusatz des nichtionogenen Polyglykoläthers war zur Erzielung eines Auswaschgrades von 5% eine Säurekonzentration von 31 g/l erforderlich.

Wenn auch bei Auswaschgraden von 1 bis etwa 3% die Festigkeiten nicht so radikal abfallen wie bei höheren Auswaschgraden, ist doch der Festigkeitsabfall ohne Nachbehandlung gemäß Hauptpatent und vor allem der Staubanfall bei der Verarbeitung auf z.B. der Bandwebmaschine derart hoch, daß auch hier das Aufbringen eines wasserdampfdichten Überzuges wesentlich für die gute technische Weiterverarbeitbarkeit auf Textilmaschinen ohne Gesundheitsgefährdung durch Staub­ bildung.

Während bei ca. 2% Auswaschgrad ein Festigkeitsabfall auf ca. 50% eintritt, der durch das Aufbringen des wasser­ dampfdichten Überzuges auf ca. 90% verbessert wird, fällt die Festigkeit bei 5% Auswaschung auf ca. 15% und bei 10% Auswaschung auf ca. 10% der Ausgangsfestigkeit, und diese Festigkeiten werden durch die Nachbehandlung gemäß Hauptpatent, also das Aufbringen des wasserdampfdichten Überzuges, auf das doppelte bis dreifache erhöht, was das technisch sichere und staubfreie Verarbeiten solcher Fasern auf den hierfür üblichen Textilmaschinen gestattet, während sonst der Feinstaubanfall bei der Verarbeitung im unbehandelten Zustand mit zunehmendem Auswaschgrad ansteigt und auch schon bei 1% Auswaschgrad zur Gefährdung am Arbeitsplatz führen kann.

Claims (7)

1. Glasfaser mit verbesserter Temperaturbeständigkeit, wobei die zu 10 bis 30 Gew.-% von säurelöslichen Bestandteilen befreite Faser neben ggf. einem färbenden Überzug einen beständigen, feuchtigkeits- und wasserdampfdichten dünnen, elastischen Überzug sowie einen Restwassergehalt von 5 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 7 Gew.-% aufweist nach Patent 36 03 909, dadurch gekennzeichnet, daß die Faser auf einen Auswaschgrad von 1 bis 10 Gew.-%, insbesondere 2 bis 10% extrahiert ist.

2. Verfahren zur Herstellung der Glasfaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Faser-Säuremischung langsam innerhalb einer Zeitspanne von 1/2 bis 3 Stunden auf Temperaturen im Bereich von 50°C bis dicht unterhalb des Siedepunktes der Säure erhitzt, bei dieser Temperatur gehalten und anschließend langsam auf Umgebungstemperatur abgekühlt wird, wobei Temperatursprünge im Bereich über 50°C sowohl beim Aufheizen wie beim Abkühlen vermieden werden und zur Erzielung eines Auslaugungsgrades von 1 bis 10 Gew.-%, insbesondere 2 bis 10 Gew.-% des ursprünglichen Fasergewichtes die Behandlung ggfs. unter Druck durchgeführt wird und die so extrahierte Glasfaser nach dem Auswaschen der Säurereste, ggf. unter Zusatz von Basen und ggfs. nach Aufbringen einer Kennfärbung mit einer zu einem wasserdampfdichten Film trocknenden Schicht versehen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß pro Liter Bad eine Säuremenge entsprechend 10 bis 100 g HNO₃ 52/53%ig angewandt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flottenverhältnis von 1: 4 bis 1: 5 angewandt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Säurebad 1 bis 3 g/l säurebeständige Netzmittel zugesetzt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Netzmitteln die eingesetzte Säuremenge um 10 bis 20% verringert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Säure Salpetersäure verwendet wird.