DE3780935T2

DE3780935T2 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines glasgarnes, erhalten unmittelbar unter der spinnduese.

Info

Publication number: DE3780935T2
Application number: DE8787402744T
Authority: DE
Inventors: Robert Fedorowsky; Jacques Mahler; Barbara Soszka
Original assignee: Saint Gobain Vetrotex France SA
Current assignee: Saint Gobain Adfors SAS
Priority date: 1986-12-04
Filing date: 1987-12-03
Publication date: 1993-03-25
Anticipated expiration: 2007-12-04
Also published as: EP0273812B1; DE3780935D1; KR880007384A; ES2033909T3; EP0273812A1; JPS63159236A; BR8706546A; CA1312203C; US4853021A; US4927445A; FR2607801A1; FR2607801B1; KR950006198B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Endlosfadens aus Glas durch mechanisches Ausziehen, dem man während des Ziehens eine einfache Drehung verleiht. In der Textilindustrie nennt sich ein solcher Faden Einfachfaden.
Die Erfindung betrifft weiterhin Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens und nach diesem Verfahren erhaltene Produkte.
Endlosfäden aus Glas bedürfen einer Zwirnung, damit sie verschiedene textile Operationen besser fördern können: Umhüllen, Verflechten, Verweben. Um einen solchen Faden mit aktueller Technik zu erhalten, ist es notwendig, in drei Stufen vorzugehen. Die erste besteht in der Erzeugung einer aus wenigstens einem Faden gebildeten Wicklung, welcher selbst aus einer groben Anzahl von Fasern besteht, die mechanisch ausgehend von feinen Strahlen geschmolzenen Glases gezogen wurden. Im allgemeinen sind diese Fasern mit einer Schmälze in wäßriger Lösung beschichtet; es ist daher notwendig, in einem zweiten Schritt einen Teil des Wassers der Wicklung durch Trocknung oder durch Lagerung zu entfernen. Der dritte besteht in der Einbringung der Wicklung in eine Spinnmaschine, in der Abwicklung des Fadens und danach in der Verleihung einer Zwirnung, bevor er in diesem Zustand auf einen geeigneten Träger aufgespult wird.
Diese Operationen verlangen Zeit, Energie, verschiedene Ausrüstungsarten und Platz, um sie aufzustellen. Die Investitionen, die eine solche Fabrikation erfordert, sind besonders hoch und die Kosten eines so hergestellten Fadens sind stark erhöht. Die Vereinfachung dieses Verfahrens durch Verminderung von beispielsweise der Zahl der Schritte zur Erzielung des erwünschten Produkts, stellt daher ein unmittelbares ökonomisches Interesse dar.
Allein unter dem Gesichtspunkt der textilen Anwendung würde ein Verfahren, das die Realisierung sowohl der Herstellung des Fadens wie seiner Zwirnung in einem einzigen Schritt erlauben würde, bereits einen beträchtlichen Fortschritt darstellen. Ferner verleiht die Maßnahme, den Faden mit einer Zwirnung zu versehen, diesem eine größere Integrität und eine bessere Kohäsion der Fasern, die ihn bilden, als bei einem gewöhnlichen Faden. Diese Qualität erlaubt es, andere Anwendungen in Betracht zu ziehen, für die der einfache Faden sich anders darstellt; beispielsweise in Form von Matten aus Endlosfäden oder im Zustand von Stapelfasern.
Die in US-A-3 250 602 beschriebene Erfindung kann als möglicherweise interessant auf diesem Gebiet angesehen werden. Das in diesem Patent beschriebene Verfahren besteht in der mechanischen Ausziehung einer Vielzahl von Glasfasern ausgehend von feinen Strahlen aus geschmolzenem Glas, die sich aus einer Vielzahl von perforierten Düsen an der Basis oder an der Peripherie einer Rotationsspinndüse ergießen. Unter der Wirkung der Zentrifugalkraft breiten sich die Fasern, von ihrer Bildung an, von der Rotationsachse der Spinndüse aus; sie werden danach unterhalb der Spinndüse in einer Sammelschleife gesammelt. Genau an diesem Ort werden die Fasern durch eine durch die Rotation der Spinndüse hervorgerufene Zwirnung vereinigt und bilden direkt einen Einfachfaden.
Glasfasern werden im allgemeinen ausgehend von festen Spinndüsen gebildet, die mit kaltem Glas in Form von beispielsweise Kugeln oder mit geschmolzenem Glas direkt aus einem Schmelzofen beschickt werden.
Die Durchführung des vorgenannten Verfahrens erfordert eine Einrichtung, die sehr besondere Eigenschaften aufweisen muß; dies ist insbesondere bei der Spinndüse der Fall, die stark erhöhten Rotationsgeschwindigkeiten standhalten muß, ohne sich aber zu schnell zu verformen. Weiterhin kann diese Einrichtung nur zur Herstellung von Einfachfäden dienen.
Ziel der Erfindung ist die Verwirklichung der Herstellung eines Glasfadens und seiner Zwirnung in einem einzigen Schritt, ausgehend von merklich zylindrischen Fasern, die allein durch mechanisches Ausziehen gebildet wurden.
Ziel der Erfindung ist weiterhin eine Vorrichtung, die die Durchführung dieses Herstellungsverfahrens ausgehend von einer festen Spinndüse erlaubt.
Das erste dieser Ziele wird mit einem Verfahren erreicht, das in der mechanischen Ausziehung einer Vielzahl von Fasern aus dünnen Strahlen geschmolzenen Glases, die aus einer Vielzahl von Öffnungen im Boden einer feststehenden Spinndüse strömen, in der wenigsten teilweisen Beschichtung dieser Fasern mit einer thermoplastischen, wärme- oder photohärtbaren, in geschmolzenem Zustand oder in Form einer Emulsion, Suspension oder Lösung in geeigneten Lösungsmitteln vorliegenden Appretur, in der Vereinigung dieser Fasern zu mindestens einem Faden, danach in der Aufprägung einer kontinuierlichen Drehbewegung auf diesen Faden und in der Aushärtung der Appretur auf dem so erhaltenen Einzelfaden besteht.
Die dem Faden im Verlauf des Ziehens mitgeteilte Rotationsbewegung, um ihm eine vorbestimmte Zwirnung zu verleihen, kann ihm mit jedem Mittel verliehen werden, das für diesen Zweck in der Textilindustrie verwandt wird.
Danach kann die Zwirnung des Fadens mit Hilfe von Vorrichtungen erzielt werden, die über Friktion arbeiten, jedoch gleichermaßen mit solchen, die Gebrauch von einem Gasstrom machen, etwa einem turbulenten Luftjet.
In Abhängigkeit von der Rotationsgeschwindigkeit, die dem Faden aufgezwungen wird, und seiner Abzugsgeschwindigkeit, tritt die Zwirnung dieses Fadens in einer mehr oder weniger groben Entfernung vom Entstehungsort auf, das heißt dort, wo die Fasern zusammengeführt werden. Unter bestimmten Umständen kann die Drehspannung die noch getrennten Fasern erreichen. Aus nachstehend dargestellten Gründen kann es selbst interessant sein, daß diese Drehspannung an den getrennten Fasern wenig oberhalb der Stelle, wo sie mit der Appretur beschichtet werden, aufzutreten beginnt.
Die im Rahmen der Erfindung verwandte Appretur kann von sehr unterschiedlicher Natur sein, je nach Einsatzzweck der erhaltenen Einfachfäden. Wenn der Faden beispielsweise zur Verstärkung einer organischen Matrix bestimmt ist, ist die zu seiner Beschichtung vorgesehene Appretur vorzugsweise mit dieser Matrix chemisch kompatibel. Die Appretur kann einfach in Abhängigkeit von der Fähigkeit ausgewählt werden, vom Faden während des Schmälzvorgangs aufgenommen zu werden. Die Appretur kann weiterhin wegen ihrer chemischen Beständigkeit in bezug auf die Umgebung, in die der Faden eingebracht wird, beispielsweise eine Matrix auf Zementbasis, ausgewählt sein.
Außer den Hauptbestandteilen kann die Appreturzusammensetzung Pigmente, Plastifizierer, Emulgatoren, Netzmittel, Überbrückungsmittel etc. enthalten.
Folglich kann die aufgebrachte Appretur eine thermoplastische Zusammensetzung aufweisen, beispielsweise eine nicht wäßrige Zusammensetzung auf Basis von mikrokristallinen oder amorphen, natürlichen oder synthetischen Wachsen. Zu dieser Basiszusammensetzung können verschiedene Verbindungen vom Polyethylen-, Polyacrylat-, Polyamid- und Polyvinylacetattyp, etc. zugesetzt werden. Zusammensetzungen dieses Typs sind insbesondere in den Patenten US-A-2 723 215, US-A-4 567 102 und US-A-4 581 392 beschrieben.
Die aufgebrachte Appretur kann eine wärmehärtbare Zusammensetzung aufweisen (darunter wird jede Mischung verstanden, die allein unter der Einwirkung einer Temperaturerhöhung aushärtet). Danach kann die Appretur beispielsweise eine wäßrige wärmehärtbare Zusammensetzung auf der Basis von Emulsionen eines oder mehrerer Unsättigungen aufweisender Polyesterharze und von Emulsionen organischer Peroxide, beispielsweise α,α'- Bis-tert-butylperoxydiisopropylbenzol, sein.
Die aufgebrachte Appretur kann weiterhin eine solche Zusammensetzung aufweisen, daß die Aushärtung als Folge einer photochemischen Reaktion erhalten wird: Es handelt sich um eine photohärtbare Appretur. Ihre Zusammensetzung enthält wenigstens einen Bestandteil, der unter dem Einfluß aktinischer Strahlung reagiert.
Unter aktinischer Strahlung werden alle Strahlungen verstanden, die zur Erzeugung von chemischen Reaktionen geeignet sind, beispielsweise ultraviolette Strahlung, von einem Laser ausgesandte Strahlung oder Elektronenstrahlen.
Ein Typ einer photohärtbaren Appretur, die im Rahmen der Erfindung einsetzbar ist, umfaßt insbesondere wenigstens ein einfach ungesättigtes oder mehrfach ungesättigtes Oligomer, wenigstens einen Photoinitiator und gegebenenfalls wenigstens ein organisches Lösungsmittel und/oder wenigstens ein einfach oder mehrfach ungesättigtes Monomer.
Die Oligomere sind beispielsweise Polyesteracrylate, modifizierte Stärken und Zellulose, Epoxyacrylate, silikonierte Verbindungen oder Urethanacrylate. Die Photoinitiatoren werden vorzugsweise unter den folgenden Verbindungen ausgewählt: Benzoin, Acetophenon, Benzophenon, Sulfonylacetophenon und ihre entsprechenden Derivate wie auch Thioxanthone.
Beispiele von Appreturzusammensetzungen dieses Typs sind insbesondere in der in Frankreich unter der Nummer 86 05938 hinterlegten Patentanmeldung beschrieben.
Ein weiterer Typ einer photohärtbaren Appreturzusammensetzung, die gleichermaßen im Rahmen der Erfindung einsetzbar ist, kann wenigstens ein einfach oder mehrfach ungesättigtes Monomer, wenigstens einen Photoinitiator und gegebenenfalls wenigstens ein organisches Lösungsmittel enthalten. Die eingesetzten Monomere sind vorzugsweise Acrylmonomere, wie Hexandioldiacrylat oder Trimethylolpropantriacrylat. Die Photoinitiatoren werden vorzugsweise unter denen ausgewählt, die bereits bei den wenigstens ein Oligomer enthaltenden Appreturzusammensetzungen erwähnt wurden.
Der gleiche Zusammensetzungstyp, wie der zuvor beschriebene, jedoch ohne die Photoinitiatoren, kann eine Beschichtung ausbilden, deren Härtung mit Hilfe eines Elektronenstrahls erzielt wird.
Die Härtung der Appretur auf dem Einfachfaden vor seiner Aufspulung bietet den Vorteil, daß seine Zwirnung tadellos beibehalten wird und ihm damit eine ausgezeichnete Integrität verliehen wird.
Wie schon die Natur der Appretur wird auch die auf den Faden aufgebrachte Menge in Abhängigkeit von der vorgesehenen Anwendung ausgewählt; sie kann zwischen wenigen Prozent bis hin zu 80 bis 90 Gew% des mit der Appretur beschichteten Fadens schwanken. Die Menge wird über verschiedene Faktoren gesteuert, insbesondere die Viskosität der Appretur, die Art der zur Aufbringung verwandten Vorrichtung oder die Geschwindigkeit des Fadenabzugs. Sie kann aber ebenfalls durch die dem Faden verliehene Zwirnung gesteuert werden. Dies ist insbesondere der Fall, wenn die Fasern in Form von wenigstens einem Faserband vorliegen, das durch einen Appreturfilm geführt wird, welcher eine rotierende Walze bedeckt. Es ist tatsächlich unter bestimmten Bedingungen möglich, die Drehspannung bis zur Stufe der Fasern hinauf, oberhalb der Zone, in der sie mit der Appretur beschichtet werden, zu verlagern. Unter dem Einfluß dieser Drehspannung wird das Faserband leicht verwunden, was zur Folge hat, daß die Position der Fasern im Bezug auf die Oberfläche der die Appretur abgebenden Walze verändert wird. Aufgrund dessen wird die Kontaktzone zwischen dem Appreturfilm und einer großen Zahl von Fasern vermindert. Es kann selbst vorkommen, daß eine bestimmte Zahl von Fasern von der Appretur ausgenommen bleibt. Wenn im übrigen alle Bedingungen gleichbleiben, ist dies ein Mittel, die Menge an aufgebrachter Appretur zu vermindern.
Wenn die Appretur eine thermoplastische Zusammensetzung ist, wird sie erhitzt, um im geschmolzenen Zustand auf die Fasern aufgebracht zu werden. Ihre Härtung tritt durch einfaches Erkalten ein.
Der Kontakt der Appretur mit der umgebenden Atmosphäre, gleich nach ihrer Aufbringung auf die Fasern, ist bisweilen ausreichend, um die erwünschte Härtung vor dem Aufspulen des Einfachfadens zu erreichen, insbesondere wenn die aufgebrachte Appreturmenge gering ist.
Wenn die auf dem Faden aufgebrachte Appreturmenge von Bedeutung ist, beispielsweise oberhalb 30% liegt, dann ist es im allgemeinen notwendig, die Erkaltungsgeschwindigkeit der Appretur zu erhöhen. Das kann leicht dadurch erreicht werden, daß der Faden der Einwirkung eines Kühlfluids unterworfen wird, etwa Luft oder versprühtem Wasser.
Wenn die Appretur eine wärmehärtbare Zusammensetzung enthält, wird ihre Aushärtung dadurch erhalten, daß man den Einfachfaden auf wenigstens einem Teil seiner Strecke der Einwirkung einer Wärmequelle unterwirft.
Die zur Erzielung der vor dem Aufspulen des Fadens erwünschten Härtung erforderliche Zeit ist dabei noch von mehreren Faktoren abhängig: Der auf den Faden aufgebrachten Appreturmenge, der Natur der Appreturzusammensetzung, der Abzugsgeschwindigkeit etc. Die Maßnahmen zur Durchführung (Zahl der Wärmequellen, Länge der Strecke, auf der der Faden thermisch behandelt wird) sind daher von diesen Faktoren abhängig.
Die aufgebrachte Appretur kann auch eine photohärtbare Zusammensetzung haben, die im wesentlichen unter dem Einfluß von wenigstens einer aktinischen Bestrahlung aushärtet.
Wie bei den anderen Appreturen ist die zur Erzielung des geforderten Aushärtungsgrades notwendige Zeit von Fall zu Fall verschieden. Die Maßnahmen zur Durchführung der Aushärtung für diesen Appreturtyp sind beispielsweise in der in Frankreich unter der Nummer FR-A-2 597 856 hinterlegten Patentanmeldung beschrieben.
Es ist möglich, die Wirkung aktinischer Strahlung und die von Wärme miteinander simultan oder aufeinanderfolgend zu kombinieren.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung einer besonderen Ausführungsform der Erfindung besser verstanden. Diese Beschreibung wird durch mehrere Abbildungen erläutert, von denen:
Fig. 1 eine schematische Frontalansicht einer vollständigen Einrichtung darstellt, die die Durchführung der Erfindung erlaubt,
Fig. 2 eine schematische seitliche Ansicht der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung ist,
Fig. 3 ein schematischer Querschnitt einer Vorrichtung ist, die die Polymerisation der auf dem Faden niedergeschlagenen Appretur erlaubt,
Fig. 4 ein schematischer Längsschnitt der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung ist und
-Fig. 5 eine schematische Teilansicht ist, die einen Schnitt durch den unteren Teil der in Fig. 2 gezeigten Spinndüse ist.
Nach Fig. 1 und 2 umfaßt die die Durchführung der Erfindung erlaubende Einrichtung eine durch den Joule-Effekt beheizte Spinndüse 10, im allgemeinen aus einer Metallegierung. Diese Spinndüse dient dazu, das aus einer nicht dargestellten Quelle hervorgehende Glas erneut zu erhitzen oder in geschmolzenem Zustand zu halten.
Der Boden der Spinndüse 10 ist mit einer großen Zahl Öffnungen durchbrochen, die durch sehr kleine Röhren 11, "Zitzen" genannt, verlängert sind oder auch nicht, durch die sich die Strahlen aus geschmolzenem Glas ergießen. Diese Strahlen werden mechanisch ausgezogen, um Endlosfasern 12 zu erzeugen.
Die Fasern 12, die wenigstens ein fächerförmiges Band erzeugen, laufen durch eine Vorrichtung 13, wo sie mit der Appretur beschichtet werden. Diese Vorrichtung 13 kann von einer Walze 14 gebildet sein, deren unterer Teil in ein Appreturbad 15 eintaucht. Die Walze 14 kann mit einer nicht dargestellten Kalibrierlamelle auf eine Weise verbunden sein, daß sich eine regelmäßige Appreturschicht auf der Walzenoberfläche bildet. Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise im Patent EP-0 002 006 beschrieben. Es liegt auf der Hand, daß die Appretur mit jedem anderen dem Fachmann bekannten Mittel auf die Fasern 12 aufgebracht werden kann, etwa durch Versprühen, Zerstäuben mit Hilfe einer Dosierpumpe, einer Schäumvorrichtung, was ihm in Abhängigkeit von der Viskosität der Appretur und/oder der erwünschten Appreturmenge auf den Fasern am besten geeignet erscheint.
Es ist weiterhin möglich, auf die Fasern 12 einen oder mehrere Appreturbestandteile getrennt aufzutragen. So kann mit Hilfe der Vorrichtung 13 ein Silan aufgebracht werden, danach andere Bestandteile mit Hilfe einer zweiten Vorrichtung, identisch mit der ersten und unterhalb von dieser angeordnet.
In der zur Erläuterung der Erfindung ausgewählten Ausführungsform werden die Fasern 12 mit einer photohärtbaren Appretur beschichtet, deren Zusammensetzung unter der Einwirkung aktinischer Strahlung reagiert.
Nach der Beschichtung werden die Fasern 12 mit Hilfe einer Einrichtung, wie einem Sammelrad 17, zu wenigstens einem Faden 16 vereinigt. Der Faden 16 gelangt dann ins Innere der Vorrichtung 18, wo er der Einwirkung aktinischer Strahlung unterworfen wird. Am Ausgang der Vorrichtung 18 gelangt der Faden 16 in eine Führung, beispielsweise ein Rad 19, bevor er auf eine rotierende Spindel 20 aufgespult wird. Diese Spindel wird von einem nicht gezeigten, in einer Halterung festgelegten Motor bewegt. Der Faden 16 wird mit Hilfe eines Verteilers 22 für den Faden 16 in Form einer Wicklung 21 aufgespult.
Anstatt von einer rotierenden Spule ausgezogen zu werden, kann dies bei dem Faden durch eine Abzugsrolle erfolgen und die Verteilung durch einen Förderer, entsprechend den beispielsweise in den Patenten US-A-3 467 739 und US-A-3 676 095 beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen.
Der Faden kann weiterhin mit einer Schneidemaschine ausgezogen werden, wie es beispielsweise in US-A-4 406 196 vorgesehen ist. In diesem letzten Fall wird, im Gegensatz zu einem gewöhnlichen Faden, der Einfachfaden aufgrund seiner Struktur zwischen den Rädern der Schneidemaschine nicht gestaucht.
Die dem Faden 16 die Zwirnung verleihende Vorrichtung 23 ist zwischen der Bestrahlungseinrichtung 18 und dem Führorgan 18 angeordnet. Es handelt sich um eine in der Textilindustrie unter der Bezeichnung Riemenspindel wohlbekannte Vorrichtung.
Diese Vorrichtung besteht aus zwei Endlosbändern 24 und 26, die jeweils durch zwei Rollen 25, 25' und 27, 27' gespannt sind. Der Faden 16 wird zwischen diese Bänder geklemmt. Die Rollen werden von einem nicht dargestellten Motor betrieben. Wenn der Motor läuft, übertragen die Rollen die durch die Pfeile angezeigte Bewegung auf die Bänder 24 und 26.
Es ist unter bestimmten Bedingungen möglich, die beiden Bänder gegeneinander anzuordnen, wobei ihre Versatzbewegung merklich senkrecht zum Faden 16 verläuft. In dieser Stellung hat die Vorrichtung 23 die Tendenz, den Abzug des Fadens übermäßig zu bremsen. Das kann durch Erhöhung der Abzugsgeschwindigkeit vermieden werden. Wenn die Geschwindigkeit der Bänder konstant gehalten wird, übersetzt sich die Erhöhung der Abzugsgeschwindigkeit in eine geringere Zwirnung.
Um diese Nachteile zu vermeiden, ist es bevorzugt, die Bänder diagonal anzuordnen, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt. In Figur 2 wird die Vorrichtung 23 allein durch die Bänder 24 und 26 symbolisiert, deren Teile vor der Blattebene ausgezogen und die Teile hinter dieser Ebene gestrichelt dargestellt sind. In dieser Position erzeugen die durch die Pfeile angedeuteten Bewegungen der Bänder natürlich die Zwirnung des Fadens 16, erzeugen aber gleichzeitig eine resultierende Kraft, die zum Abzug des Fadens 16 beiträgt. Diese resultierende Kraft kann verstärkt oder vermindert werden, in dem die Anordnung der Bänder 24 und 26 im Winkel verändert wird.
Die Stärke der dem Faden 16 verliehenen Zwirnung kann gesteuert werden, indem die Rotationsgeschwindigkeit der Vorrichtung 23, die Abzugsgeschwindigkeit oder das Verhältnis zwischen diesen beiden Faktoren verändert wird.
In der beschriebenen Ausführungsform soll die Zwirnung des Fadens 16 am Faden vor seinem Eintritt in die Vorrichtung 18 beginnen. Die Einhaltung dieser Bedingung ist zwingend, wenn man die Zwirnung mit Hilfe der Polymerisation der Appretur zu fixieren wünscht. Die Zwirnung kann bis zur Stufe der Sammelrolle 17 zurückreichen, sogar bis zur Stufe der Fasern 12 etwas vor der Beschichtungsvorrichtung 13.
Unter bestimmten Umständen, insbesondere wenn die Abzugsgeschwindigkeit des Fadens gering ist, ist es möglich, ein Verfahren zu verwenden, das auf der Anwendung einer falschen Drehung auf den Faden mit Hilfe eines Luftjets unter starkem Druck gegründet ist. Es handelt sich beispielsweise um das TORAY-Verfahren, das in dem Artikel "L'Industrie Textile - No. 1166, 5/86, 485-492" beschrieben ist. Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, die mit einer einzigen Düse ausgerüstet ist, kann unterhalb der Vorrichtung 18 angeordnet sein, wie zuvor angedeutet, sie kann aber gleichermaßen zwischen der Sammelrolle 17 und der Vorrichtung 18 zur Behandlung des Fadens angeordnet sein.
Die Struktur der Bestrahlungsvorrichtung für den Faden wird durch die Fig. 3 und 4 erläutert. Diese Vorrichtung setzt sich aus einem belüfteten Gehäuse, mehreren Quellen zur Erzeugung ultravioletter Strahlung und einem nicht dargestellten elektrischen Steuerschrank zusammen.
Nach Fig. 3 wird das Gehäuse von einem sechseckigen Kasten 28 gebildet, der drei Strahlungsquellen 29 einschließt, die in einem Winkel von 120º zueinander angeordnet sind.
Jede dieser Quellen wird aus einer strahlenden Röhre 30 gebildet. Letztere kann eine Hoch-, Mittel- oder Niederdruckröhre sein, die mit Hilfe von Elektroden oder Mikrowellen angeregt wird. Die Strahlungsröhre wird im wesentlichen in Abhängigkeit von ihrem Emissionsspektrum ausgewählt. Sie kann daher mit Edelgasen oder Metallen dotiert sein, je nach vorgesehenem Fabrikationstyp.
Ein halbelliptischer Reflektor 31 ist an der Rückseite der Röhre 30 angeordnet. Diese Einheit ist in einem mit der Wand des Kastens 28 durch zwischenliegende verschiebbare Gestänge 33 festverbundenen Kasten 32 angeordnet. Die Gestänge 33 erlauben die Einstellung der Distanz, die die emittierenden Röhren 30 vom Faden 35 trennt. Die Regelung wird dadurch bewirkt, daß die Brennpunkte der halbelliptischen Reflektoren 31 mit dem Weg des Fadens 35 zusammenfallen.
Eine Quarzröhre 34 ist senkrecht in der Achse des Kastens 28 über die gesamte Höhe angeordnet. Der von den Organen 17 und 19 geführte Faden 35 verläuft in der Achse der Röhre 34. Diese Röhre soll die Strahler 30 gegen eventuell fortgeschleuderte Appretur schützen. Es ist gleichfalls möglich, die Strahler mit Hilfe von Quarzfenstern direkt zu schützen; in diesem Fall ist die Röhre 34 verzichtbar.
Der Kasten 28 ist mit Leitungen 36 und 37 in seinem oberen und unteren Teil ausgestattet. Diese Leitungen erlauben das Einblasen von Luft, die zur Belüftung des Kasteninneren dient; diese Luft wird dann mittels Leitung 38 abgezogen. Eine weitere Leitung 39, die am oberen Ende der Röhre 35 einmündet, erlaubt gegebenenfalls die Abgabe eines Inertgasstroms, beispielsweise Stickstoff. Der Faden kann daher in der gesamten Zone, in der er der ultravioletten Strahlung ausgesetzt wird, mit einer inerten Atmosphäre umgeben werden, was die Beschleunigung der Polymerisationsreaktion erlaubt.
Die von den Fig. 1 und 2 erläuterte Einrichtung kann durch die schematisch in Fig. 5 dargestellte Vorrichtung vervollständigt werden. Letztere zeigt in vertikalem, transversalem Schnitt den unteren Teil einer Spinndüse 40, die mit Zitzen 41 ausgestattet ist, von wo die Fasern 42 ausgezogen werden. Der Boden der Spinndüse ist mit einer Serie kleiner Kühllamellen 43 ausgestattet, die regelmäßig zwischen den Zitzenreihen angeordnet sind. Unmittelbar unterhalb der Lamellen sind zwei Röhren 44 angeordnet. Diese Röhren sind zu beiden Seiten der Spinndüse 40 parallel zu den großen Seiten dieser Spinndüse angeordnet. Die Wand der Röhren 44 ist von einer oder mehreren Reihen von Öffnungen oder Spalten 45 durchbrochen, die auf die Zone der Faserbildung gerichtet sind.
Im Verlauf der Faserbildung werden die Röhren 44 mit einem trockenen Gas versorgt, beispielsweise Stickstoff. Das Gas wird durch die Öffnungen 45 in Richtung auf die Fasern 42 geblasen und umgibt sie von ihrer Bildung an. Als Folge der durch die Reibung der Faser 42 auf die umgebende Atmosphäre induzierten Luftströmung begleitet die Fasern die um sie herumgebildete Lufthülle bei ihrer Weiterbewegung. Dieses Phänomen erlaubt es, den Kontakt zwischen den Faseroberflächen und der Luftfeuchtigkeit zu vermeiden oder beträchtlich zu vermindern und von daher auch die Degradierung der mechanischen Eigenschaften des Fadens. Es ist daher möglich, einen Einfachfaden zu erhalten, dessen Zugbeständigkeit besonders erhöht ist, eine Eigenschaft, die insbesondere bei textilen Anwendungen gefragt ist.
Eine Anzahl Versuche wurde mit einer Vorrichtung durchgeführt, die eine Bestrahlungseinrichtung für den Faden aufweist, die ähnlich zu der vorstehend beschriebenen ist. Die Leistung der abgegebenen Strahlung ist variabel; sie liegt im allgemeinen zwischen 50 und 200 Watt pro linearem Zentimeter der Strahlungsröhre. Die Wellenlänge der ausgesandten Strahlung liegt zwischen 200 und 420 nm.
Unter den Versuchsbedingungen und für Appreturmengen zwischen 15 und 30 Gew% des Fadens 16 liegt die Menge an polymerisierter Appretur im Bezug auf die gesamte aufgebrachte Menge oft über 75%, wie die folgenden Beispiele erläutern.

Beispiel 1

Abzugsgeschwindigkeit des Fadens 15 m/s
Gewichtszusammensetzung der Appretur
- Oligomer: Epoxyacrylat (unter der Bezeichnung "Ebecryl 600" von der Societ Union Chimique Belge vertrieben) 55,8%
- Monomer: Hexandioldiacrylat 18,6%
- Photoinitiatoren: Benzyldimetylketal 10,6%
- Lösungsmittel: Methylethylketon 15,0%
- Auf den Faden aufgebrachte Appreturmenge 15,6%
- Menge an polymerisierter Appretur, bezogen auf die vorstehende Menge 100%

Beispiel 2

Abzugsgeschwindigkeit des Fadens 30 m/s
Gewichtszusammensetzung der Appretur
- Oligomer: Polyestertetracrylat (Ebecryl 810) 77,27%
- Photoinitiator: 1-Hydroxycyclohexylphenylketon 7,73%
- Lösungsmittel: Methylethylketon 15,00%
- Benetzungsmittel: Diethylpolyacrylat (unter der Bezeichnung "Modaflow" von der Fa. Monsanto vertrieben) 0,20%
Auf den Faden aufgebrachte Appreturmenge 30%
Menge an polymerisierter Appretur, bezogen auf die vorstehende Menge 79%
Wenn die aufgebrachte Appreturmenge nur einige Prozent ausmacht, ist die Polymerisation der Appretur im allgemeinen vollständig, selbst bei Abzugsgeschwindigkeiten von deutlich über 30 Meter pro Sekunde.
Im Fall von allein durch Einwirkung von Wärme polymerisierbaren Appreturen kann die Erwärmung des Fadens auf jede bekannte Weise vorgenommen werden, beispielsweise mit Hilfe von Mikrowellen oder von Infrarotstrahlung. Vorteilhafterweise werden Reflektoren auf der Rückseite dieser Strahlungsquellen angeordnet, um die Strahlung auf den Faden zu konzentrieren. Wie bei den unter dem Einfluß aktinischer Strahlung polymerisierenden Appreturen muß die Drehung vor der thermischen Behandlung des Fadens beginnen.
Im Fall von ausschließlich unter dem Einfluß ihrer Erkaltung aushärtenden thermoplastischen Appreturen ist es möglich, letztere durch Einwirkenlassen eines flüssigen oder gasförmigen Fluids zu beschleunigen.
Diese Erkaltung kann durch Anordnen einer oder mehrerer auf den Faden gerichteter Düsen oberhalb der Vorrichtung, die ihm die Zwirnung verleihen, erhalten werden. Mit diesen Düsen ist es möglich, beispielsweise gekühlte Luft aufzublasen und/oder Wasser zu versprühen.
Ein besonders wirksames Mittel besteht im Durchlaufenlassen des Einfachfadens durch ein Rohr, etwa das Rohr 34. Dieses Rohr kann aus einem Stück bestehen, wie das Quarzrohr 34, oder zur Öffnung entlang einer Erzeugenden fähig sein, was das Einsetzen des Fadens zum Zeitpunkt des Anfahrens der Spinndüse erleichtert. Eine oder mehrere Düsen können an der oberen Öffnung des Rohrs angeordnet sein, so wie die in Fig. 3 dargestellte Leitung 39. Mit diesem Mittel wird die Kontaktzeit zwischen Faden und dem Kühlfluid merklich erhöht, was die Geschwindigkeit der Abkühlung zunehmen läßt.
Es kann vorkommen, daß die Appretur nach dem Durchgang durch die Vorrichtung 18, die die Aushärtung erlaubt, unzureichend ausgehärtet ist. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn die auf den Faden 16 aufgebrachte Appreturmenge bedeutend ist und/oder wenn die Ausziehgeschwindigkeit erhöht ist. Es ist möglich, die Aushärtung der Appretur durch Einbringung einer zweiten Vorrichtung 18 zwischen dem Führungsorgan 19 und dem mechanischen Ausziehorgan 20 zu vervollständigen. In diesem Fall ist es bevorzugt, daß der Weg der Fadens 16 zwischen den Organen 19 und 20 im wesentlichen horizontal verläuft. Mit dieser Maßnahme ist es tatsächlich einfach, mehrere Fäden 16, die aus mehreren den in den Fig. 1 und 2 dargestellten ähnlichen Einrichtungen hervorgehen, durch die gleiche Vorrichtung zu führen, um die Aushärtung der sie bedeckenden Appretur zu erzielen.
Durch Verwendung des einen oder anderen vorstehenden Mittels oder durch Kombination mehrerer davon, erlauben es das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens nach Wunsch, Einfachfäden zu erhalten, die für so verschiedene Anwendungen, wie reine textile Anwendungen, die Verstärkung von organischen Matrices oder von Matrices auf Zementbasis geeignet sind.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Endlosfadens (16, 35) durch Zusammenfügen einer Anzahl von Glasfasern (12, 42), die mechanisch aus dünnen Strählen geschmolzenen Glases gezogen werden, die aus einer Anzahl von Öffnungen (11, 41) im Boden einer feststehenden Ziehdüse (10, 40) strömen, wobei die Fasern zumindest teilweise mit einer thermoplastischen, warmaushärtenden oder photoaushärtenden, in geschmolzenem Zustand oder als Lösung, Emulsion oder Suspension in geeigneten Lösungsmitteln vorliegenden Appretur überzogen und anschließend zu mindestens einem Faden zusammengefügt werden, dadurch gekennzeichnet, daß während des Ziehens dem Faden (16, 35) eine kontinuierliche Drehbewegung aufgeprägt und das teilweise oder vollständige Aushärten der Appretur auf dem so erhaltenen Einfachfaden durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfasern von ihrer Bildung bis zum Überzug mit der Appretur von einem wasserfreien Gasstrom umgeben sind.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Fasern (12, 42) eine Appretur aus thermoplastischem, nicht wasserhaltigem Material im geschmolzenen Zustand aufgebracht wird und daß das Aushärten der Appretur durch einfaches Abkühlen erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abkühlen der Appretur und damit ihr Aushärten beschleunigt wird, indem man den Faden (16, 35) der Einwirkung eines gasförmigen Fluids, wie z. B. Luft, und/oder der Einwirkung eines flüssigen Fluids, wie z. B. Wasser, aussetzt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Fasern (12, 42) eine Appretur mit warmaushärtender Zusammensetzung aufgebracht und danach der Faden (16, 35) zumindest auf einem Teil seines Weges wärmebehandelt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Fasern (12, 42) eine Appretur mit photoaushärtbarer Zusammensetzung aufgebracht und danach der Faden (16, 35) der Einwirkung von mindestens einer aktinischen Strahlung auf mindestens einem Teil seines Weges ausgesetzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung der Appretur mindestens ein einfach oder mehrfach ungesättigtes Oligomer, mindestens einen Photoinitiator und eventuell mindestens ein organisches Lösungsmittel und/oder mindestens ein einfach oder mehrfach ungesättigtes Monomer enthält.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung der Appretur mindestens ein einfach oder mehrfach ungesättigtes Monomer, mindestens einen Photoinitiator und eventuell mindestens ein organisches Lösungsmittel enthält.

9. Vorrichtung zur Herstellung eines Endlosfadens (16, 35) durch Zusammenfügen einer Anzahl von Glasfasern (12, 42), mit insbesondere

- einer Quelle zur schwerkraftbedingten Zuführung von Glas, die mit einer durch Widerstandserwärmung erwärmten feststehenden Ziehdüse (10, 40) verbunden ist, deren Boden mit einer Anzahl von Öffnungen (11, 41) versehen ist,

- einer Beschichtungsvorrichtung (13),

- Einrichtungen zum Fachen (17), Führen (19) und Verteilen (22) des Fadens, sowie

- einer Einrichtung zum mechanischen Ziehen (20) der Fasern (12, 42), dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ferner eine zwischen der/den Einrichtung(en) zum Fachen (17) der Fasern und der/den Einrichtung(en) zum Führen (19) angebrachte Vorrichtung zum Drehen (23) enthält.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Drehen (23) eine Friktionsvorrichtung wie z. B. ein Riemchendrallgeber ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere ein gashaltiges oder flüssiges Kühlmittel abgebende Düsen zwischen der Einrichtung zum Fachen (17) der Fasern und der Vorrichtung zum Drehen (23) angebracht sind, wobei die Düsen zum Faden (16, 35) gerichtet sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hülse zwischen der Einrichtung zum Fachen (17) der Fasern und der Vorrichtung zum Drehen (23) so angebracht ist, daß der Faden (16, 35) sich im Inneren der Hülse bewegt und daß mindestens eine ein Kühlmittel abgebende Düse zur oberen Öffnung der Hülse gerichtet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Vorrichtung (18), versehen mit mindestens einer Emissionsquelle (30) einer aktinischen Strahlung, zwischen der Einrichtung zum Fachen (17) der Fasern und der Vorrichtung zum Drehen (23) so angeordnet ist, daß der Faden (16, 35) während seines Wegs im Inneren der Vorrichtung (18) der Einwirkung der Strahlung ausgesetzt ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Vorrichtung, versehen mit mindestens einer Wärmequelle, zwischen der Einrichtung zum Fachen (17) der Fasern und der Vorrichtung zum Drehen (23) so angeordnet ist, daß der Faden (16, 35) während seines Wegs im Inneren der Vorrichtung der Einwirkung einer Wärmestrahlung ausgesetzt ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Drehen (23) von einer Vorrichtung gebildet ist, die die Wirkung eines Schutzgases wie z. B. eines wirbelnden Luftstrahls nutzt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Drehen (23) vor der/den Vorrichtung(en) angebracht ist, die zum Härten der Appretur auf photochemischem Weg oder unter Einwirkung einer Temperaturschwankung der Appretur dient/dienen.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Vorrichtung zum Härten der Appretur auf photochemischem Weg oder unter Einwirkung einer Temperaturschwankung der Appretur zwischen der Führungseinrichtung (19) und der Einrichtung zum mechanischen Ziehen (20) angebracht ist.

18. Durch das durch einen der Ansprüche 1 bis 8 gekennzeichnete Herstellungsverfahren erhaltener Einfachfaden, dadurch gekennzeichnet, daß der Faden aus einem aus einer Anzahl von Glasfasern zusammengesetzten Strang mit Drehung besteht, der mit einer zumindest teilweise gehärteten Appreturschicht, die die dem Strang verliehene Drehung fixiert, überzogen ist.