-
TECHNISCHES GEBIET UND
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT DER ERFINDUNG
-
Die
Erfindung betrifft die Herstellung kontinuierlicher Glasfasern mittels
einer Faserherstelldüse.
Genauer gesagt, betrifft sie die Verwendung erhitzter Luft um die
Faserherstelldüse
herum, um das Trocknen der auf die Fasern aufgetragenen Schlichtezusammensetzung
zu unterstützen,
um verbesserte Glasfaser-Wickelkörper
zu schaffen, die migrationsfrei sind, während die Strömung der
erhitzten Luft reguliert wird, um ein im Wesentlichen gleichmäßiges Auftragen
der Schlichtezusammensetzung auf die Fasern zu erzielen.
-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
Glasfaser-Wickelkörper werden üblicherweise
dadurch hergestellt, dass eine Anzahl geschmolzener Glasströme aus einer
erhitzten Düse
ausgelassen wird, die mehreren Glasströme zu mehreren Fasern verfeinert
oder ausgezogen werden, die Fasern durch einen Auftrager geschickt
werden, um eine wässrige
Schlichtezusammensetzung auf die Fasern aufzutragen, die mit Schlichte
versehenen Fasern an einem Sammelschuh zu einem Strang gesammelt
werden und der Strang auf eine Haspel gewickelt wird, um einen Glasfaser-Wickelkörper herzustellen.
Dieser Wickelkörper
wird dann getrocknet, um das Wasser aus der wässrigen Schlichte zu verdampfen.
-
Jedoch
ist es sowohl den Herstellern als auch den Verwendern von auf solche
Weise hergestellten Glasfaser-Wickelkörpern bekannt, dass bei derartigen
Wickelkörpern
ein Problem existiert, das in der Technik allgemein als "Migration" bezeichnet wird.
Migration ist visuell als Verfärbung
der Fasern im Wickelkörper
erkennbar. Sie ergibt sich während
des Trocknungsprozesses, wenn das im Wickelkörper nach außen wandernde
Wasser einen Teil der Schlichte mit sich nimmt und dadurch zum Außenumfang
des Wickelkörpers
und an verschiedenen Zufallsstellen entlang dem Weg mehr Schlichte
als normal abgeschieden wird. Eine Art, gemäß der das Migrationsproblem
behandelt wur de, besteht im einfachen Abziehen der Außenschichten
vom Wickelkörper,
um die verfärbte
Faser zu entfernen. Dies vergeudet selbstverständlich einen ziemlichen Anteil
des Materials und ist unwirtschaftlich. Ferner können auch die Ränder der
Wickelkörper,
wie beim Herstellen eines rechteckigen Wickelkörpers vom Typ 30(R) dieses
Migrationsproblem zeigen, und sie können selbstverständlich nicht
immer abgezogen werden. Im Ergebnis existieren, wenn derartige Wickelkörper verwendet
werden, periodische "Schwachstellen" verfärbten Materials,
die sich aus dem Auftreten dieser Migration am Rand ergeben. Da
Benutzer derartiger Wickelkörper
das Auftreten dieser "Schwachstellen" im Allgemeinen als
unzufriedenstellend empfinden, erfolgten Versuche zum Trocknen der
Schlichte auf den Fasern vor dem Aufwickeln derselben zu einem Wickelkörper.
-
Ein
derartiges Verfahren zum Beseitigen des Migrationsproblems ist im
US-Patent Nr. 5,055,119
offenbart, gemäß dem ein
migrationsfreier Wickelkörper
dadurch hergestellt wird, dass Umgebungsluft vom Umfang um die Düse her in
eine Wärmeübertragungskammer
gezogen wird, durch die die Fasern zwischen der Düse und der
Wickeleinrichtung laufen. Das offene Ende der Kammer liegt unter
der erhitzten Düse
und ausreichend nahe bei dieser, so dass die in die Kammer gesaugte
Luft durch die erhitzte Düse
erwärmt
wird. Die erwärmte
Luft bewegt sich im Wärmeübertragungskontakt
mit den Fasern durch die Kammer, um das Trocknen der aufgetragenen
Schlichte zu unterstützen,
und sie wird an einer Stelle benachbart zum Boden der Kammer aus
dieser entfernt. Die Kammer erstreckt sich unter dem Schlichteauftrager,
und sie ist im Wesentlichen umfangsmäßig um die Fasern herum so
angeordnet, dass die erwärmte
Luft jegliches Fluid, d.h. Wasser oder Lösungsmittel, von der Schlichte
verdampfen kann.
-
Jedoch
wurden, während
das obige Verfahren für
einen energieeffizienten Prozess zum Trocknen der Schlichte auf
der Faser vor dem Herstellen der Fasern zu einem Wickelkörper sorgt
und so das Problem der Schlichtemigration deutlich verringert, wenn
nicht gar beseitigt, unter bestimmten Umständen einige Nachteile hinsichtlich
der Gleichmäßigkeit
des auf die Fasern aufgetragenen Schlichteüberzugs bemerkt. Insbesondere wurde
für größere Düsen, wie
sie heutzutage zum gleichzeitigen Herstellen einer großen Anzahl
von Fasern üblicherweise
verwendet werden, ermittelt, dass aufgrund der durch derartige Düsen übertragenen
immensen Wärme
eine uneingeschränkte
Luftströmung
in die Wärmeübertragungskammer
zu einer unzureichenden und ungleichmäßigen Abkühlung über den Faserfächer zwischen
der Düse
und der Schlichteauftragwalze führt. Insbesondere
sind die Fasern an den Außenrän dern des
Fächers
typischerweise kühler
als diejenigen in der Mitte des Fächers. Im Ergebnis werden auf
die Fasern an den Außenrändern des
Fächers
größere Mengen der
Schlichtezusammensetzung aufgetragen als sie auf die Fasern im Innenbereich
des Fächers
aufgetragen werden. Ferner können
die im Innenabschnitt des Fächers
liegenden Fasern so heiß bleiben,
dass sie keine ausreichenden Mengen an Schlichtezusammensetzung
erhalten oder festhalten. Demgemäß existiert
Bedarf an einer Maßnahme
zum Steuern der Luftströmung
durch die Kammer, um eine gleichmäßige und angemessene Abkühlung der
Fasern über
die Breite des Faserfächers
zu erzielen, so dass sie ausreichende und im Wesentlichen gleichmäßige Mengen
an Schlichtezusammensetzung von der Schlichteauftragwalze aufnehmen.
Diesem Erfordernis wird durch die hier beschriebene Erfindung genügt.
-
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Durch
die Erfindung ist eine Modifizierung der Vorrichtung und des Prozesses
erzielt, wie sie im US-Patent Nr. 5,055,119 offenbart sind, um für das gleichmäßige Auftragen
ausreichender Mengen von Schlichtematerialien auf die Glasfasern
zu sorgen. Insbesondere ist durch die Erfindung eine Maßnahme zum Steuern
der Luftströmung
benachbart zu den Fasern gesorgt, um die Relativkühlung der
Fasern zu kontrollieren, um zu gewährleisten, dass alle Fasern über den
Fächer
hinweg im Wesentlichen dieselbe Temperatur einnehmen, wenn sie über die
Schlichteauftragwalze laufen. Diesbezüglich sorgt die erfindungsgemäße Vorrichtung
für eine
Umhüllung,
durch die die Fasern laufen, wenn sie aus der Düse austreten, bis sie zum Aufwickeln zu
einem Wickelkörper
zusammengefasst werden.
-
Gemäß der Erfindung
ist die Umhüllung
in zwei in der Längsrichtung
ausgerichtete Kammern unter der Schlichteauftragwalze unterteilt,
wobei in der einen die Fasern zur Trocknung laufen und die andere
dazu dient, überschüssige erwärmte Luft
von den Fasern wegzulenken. Ferner ist in der Umhüllung über dem
Trenner ein Drosselelement so platziert, dass durch die Umhüllung vor
dem Faserfächer
laufende erwärmte
Luft von den Fasern in die Heißluft-Ableitkammer abgelenkt
werden kann, um die Luftmenge zu kontrollieren, die tatsächlich mit
den Fasern durch die Trocknungskammer läuft. Demgemäß laufen, nach dem Lauf über die Schlichteauftragwalze,
die Fasern und eine regulierte Menge erwärmter Luft durch eine Trocknungskammer bevor
sie durch den Sammelschuh gesammelt werden und zum Erzeugen eines
Wickelkörpers
aufgewickelt werden.
-
Außerdem ist
an der Rückseite
der Umhüllung über der
Schlichteauftragwalze (d.h. in der Randabschirmung) eine Belüftungsöffnung vorhanden,
um in ähnlicher
Weise die Menge erwärmter
Luft zu steuern, die von hinter dem Faserfächer her in die Umhüllung eintritt.
Durch Variieren der Größe der Belüftungsöffnung über die
Breite des Faserfächers
hinweg, damit mehr Luft aus dem Zentrum des Fächers als von den Außenrändern her
entweichen kann, kann über
den Faserfächer
am Schlichteauftrager für
eine gleichmäßigere Fasertemperatur
gesorgt werden. Durch kombinierte Verwendung des Drosselelements
und der Belüftungsöffnung ist
es möglich,
die Menge erwärmter
Luft zu kontrollieren, die mit den Fasern in Kontakt tritt, wenn
sie durch die Umhüllung
zwischen der Düse
und der Wickelvorrichtung laufen, um die Temperatur der Fasern zu kontrollieren
und die Gleichmäßigkeit
der Schlichteauftragung zu erhöhen.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGFN
-
Nun
wird auf die Zeichnungen Bezug genommen.
-
1 ist eine schematische,
teilgeschnittene Ansicht zum Veranschaulichen einer Vorrichtung,
wie sie zur Verwendung beim Ausüben
der Erfindung in Betracht gezogen wird;
-
2 ist eine schematische,
vereinfachte, rechte Seitenansicht der Vorrichtung der 1.
-
DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG UND BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN
DER ERFINDUNG
-
Es
wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen eine Vorrichtung
zum Herstellen migrationsfreier Glasfaser-Wickelkörper, die
aus Fasern bestehen, die im Wesentlichen gleichmäßige Schlichteüberzüge tragen,
dargestellt ist. Die dargestellte Vorrichtung repräsentiert
die bevorzugte Technik sowie eine Vorrichtung zum Ausüben der
Erfindung unter Verwendung von Wärme
von der Düse
und der Fasern als einzige Energiequelle zum Trocknen der auf die
Glasfasern aufgetragenen Schlichte.
-
Es
wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen allgemein ein
Düsenelement 12 dargestellt ist,
aus dessen Bodenplatte 14 geschmolzenes Glas ausgelassen
und zu mehreren Fasern 16 ausgebildet wird. Die Bodenplatte 14 der
Düse kann "spitzenfrei" sein, oder sie kann über die
eher herkömmlichen
Faserherstellspitzen angrenzend an ihren Boden (nicht dargestellt)
verfü gen.
Außerdem
ist es zu beachten, dass dann, wenn Spitzen verwendet werden, die
Düse 12 auch über herkömmliche
Rippenabschirmungen (nicht dargestellt) verfügen kann, um das aus dem Düsenboden 14 emittierte
Glas zu kühlen.
Speziell ist es zu beachten, dass in den Zeichnungen keine herkömmlichen
Prepadsprays dargestellt sind. Wenn die Erfindung zum Stoppen der
Migration einer wässrigen
Schlichte ausgeführt
wird, sind Prepadsprays allgemein unerwünscht.
-
Gemäß der herkömmlichen
Vorgehensweise zieht eine Wickeleinrichtung 20 die aus
dem Düsenboden 14 austretenden
Glasfasern aus, um Fasern 16 herzustellen. Die Fasern 16 werden
zu einem Bündel
oder Strang 18 gesammelt. Dieser Strang wird, unter Unterstützung durch
einen Durchlaufmechanismus 22, auf eine Haspel 24 aufgewickelt,
um einen abschließenden
Faser-Wickelkörper
herzustellen. Es kann jeder herkömmliche
Sammelschuh 26 zum Sammeln des Fächers von Fasern 16 zu
einem Strang verwendet werden. Auch werden die Fasern 16 auf
herkömmliche
Weise mit einem rotierenden, zylindrischen Schlichteauftrager 28 in
Kontakt gebracht. Der Schlichteauftrager 28 dreht sich
in einem Trog (nicht dargestellt), der die Schlichte enthält. Der
Auftrager wird durch einen geeigneten Antriebsmechanismus 30,
der an einem geeigneten Träger 32 gehalten
wird, drehend angetrieben. Der Auftrager 28 ist im Wesentlichen
in einem Gehäuse 34 eingeschlossen
und wird von diesem drehend gehalten.
-
Um
für ein
Trocknen der Schlichte auf den Fasern vor ihrem Aufwickeln zu einem
Wickelkörper
zu sorgen, ist eine allgemein mit 36 bezeichnete Wärmeübertragungs-
oder Trocknungsumhüllung
vorhanden. Die Umhüllung 36 erhält an einem
Punkt über
dem Auftrager 28 erwärmte
Luft, und sie hält
einen umschlossenen Wärmeübertragungskontakt
zwischen der erwärmten
Luft und den Fasern für
eine Zeitperiode aufrecht, die dazu ausreicht, dass die Fasern des
aufgewickelten Wickelkörpers
trocken und migrationsfrei sind. Daher erstreckt sich die Umhüllung 36 bis
zu einem Punkt ausreichend unter dem Auftrager 28, um es
zu ermöglichen, dass
ein derartiges Trocknen erfolgt. Typischerweise ist eine Erstreckung
von mehreren Fuß,
z.B. mindestens 3 Fuß (0,9144
m) unter dem Auftrager 28 erforderlich. Die Wärmeübertragungsumhüllung kann
durch jede geeignete Haltekonstruktion, die allgemein mit 38 gekennzeichnet
ist, an ihrem Ort gehalten werden. Die Umhüllung 36 kann so angesehen
werden, dass sie über
drei Abschnitte verfügt,
nämlich
einen oberen Abschnitt 40, einen unteren Abschnitt 47 und
einen mittleren Abschnitt 44, die alle auf solche Weise
konzipiert und gehalten sind, dass ein Öffnen und einfacher Zugriff
auf die Fasern 16 und den Auftrager 28 möglich sind.
-
Der
obere Abschnitt 40 verfügt über ein
ganz oben offenes, vorzugsweise im Wesentlichen rechteckiges Ende 42,
das unter der erwärmten
Düse 12 angeordnet
ist. Im Allgemeinen ist es bevorzugt, dass der oberste offene Endabschnitt 42 der
Umhüllung 36 ungefähr 9 (22,86)
bis ungefähr
16 (40,64) Zoll (cm) und dem Düsenboden 14,
d.h. der Unterseite einer "spitzenfreien" Düse oder
den Unterseiten der Spitzen, wenn eine derartige Düse verwendet
wird, angeordnet ist. Der obere Abschnitt 40 verläuft im Wesentlichen
nach vorne und unten ausgehend vom Ende 42, und er verfügt über eine
Vorderseite 41 und sich nach hinten erstreckende Seitenplatten 46.
Der hinterste Teil des oberen Abschnitts 40 wird vorzugsweise
durch eine Randabschirmung 48 gebildet. Die Randabschirmung 48 verfügt über eine
ebene, geneigte Hinterseite 50 und sich nach vorne erstreckende
Seiten 52. Die Hinterseite 50 und die Vorderseite 41 konvergieren
leicht zueinander. Die Randabschirmung 48 verfügt über herkömmliche
Einrichtungen 54 zu ihrem Verstellen nach vorne und hinten.
Wie es in der Zeichnung dargestellt ist, befindet sich die Randabschirmung 48 in
ihrer hinteren Betriebsposition.
-
Außerdem verfügt die Hinterseite 50 der
Randabschirmung 48 über
eine Belüftungsöffnung 51,
um etwas erwärmte
Luft in den oberen Abschnitt hinter den Fasern saugen zu können, um
aus der Umhüllung
auszutreten statt mit den Fasern durch diese zu laufen. Vorzugsweise
ist die Öffnung 51 mit
einer einstellbaren Abdeckung, nicht dargestellt, versehen, die
es ermöglicht,
die Größe und/oder
die Form der Belüftungsöffnung zu
kontrollieren. Ferner ist es allgemein bevorzugt, dass die Belüftungsöffnung und
die Abdeckung so wechselwirken, dass ein Durchlass mit einer geometrischen
Konfiguration gebildet ist, die es ermöglicht, dass aus dem zentralen
Bereich des Faserfächers
mehr Luft als an den Seitenrändern
des Fächers
austritt. Z.B. können zu
geeigneten Durchlasskonfigurationen rautenförmige, dreieckige und elliptische Öffnungen
gehören.
-
Der
Mittelabschnitt oder der Zwischenabschnitt 4 der Umhüllung 36 verläuft im Wesentlichen
nach hinten und unten ausgehend vom oberen Abschnitt 42.
Die Vorderseite und die Seitenplatten des mittleren Abschnitts 44 bilden
im Wesentlichen eine Verlängerung
der Vorderseite und der Seitenplatten des oberen Abschnitts 40.
Das Auftragergehäuse 34 wirkt
im Wesentlichen als Teil der Hinterwand sowohl des oberen Abschnitts 40 als
auch des mittleren Abschnitts 44, und es ist so angeordnet
und aufgebaut, dass der Auftrager mit dem Fächer konvergierender Fasern 16 in
Kontakt gebracht wird. Im Allgemeinen ist der Auftrager 28 vorzugsweise
von ungefähr
20 (50,8) bis unge fähr
30 (76,2) Zoll (cm) vom Düsenboden 14 weg
positioniert.
-
Der
untere Umhüllungsabschnitt 47 weist,
wie der obere Abschnitt 40 und der mittlere Abschnitt 44, vorzugsweise
rechteckigen Querschnitt auf. Der untere Abschnitt 47 ist
in der Längsrichtung,
d.h. vertikal, durch eine Wand 45 in zwei Längskammern
unterteilt, nämlich
eine Durchbrechungsbereich 56, durch die die Fasern laufen,
und eine Luftableitkammer 58. Die Wand 45 ist
im unteren Abschnitt 47 so ausgerichtet, dass ihre ebene
Fläche
im Wesentlichen parallel zur Weite des Faserfächers verläuft, und sie ist entlang ihrer
Seitenränder
durch Verschweißen
oder eine andere geeignete Maßnahme
an den Seiten der Umhüllung
befestigt.
-
Demgemäß ist die
Durchbrechungsbereich 56 in der Umfangsrichtung um Glasfasern 16 herum
angebracht. Die Rückwand 60 der
Durchbrechungsbereich 56 enthält nahe ihrem Boden einen Luftauslassweg 62. Es
sind Einrichtungen zum Entfernen von Luft aus der Kammer vorhanden,
zu denen ein Kanal 64 gehört, der an der Unterdruckseite
einer geeigneten Luftpumpe oder eines Luftgebläses (nicht dargestellt) angebracht
ist. Der Kanal 64 steht in Fluidverbindung mit einem Adapterabschnitt 66,
der dazu dient, für
Fluidverbindung zwischen dem Kanal 64 und den internen
Abschnitten der Kammer 56 zu sorgen. Falls erwünscht, kann
entweder mit dem Kanal oder dem Adapter ein geeigneter Schieber
(nicht dargestellt) verwendet werden, um die Luftströmung zu
kontrollieren. Der untere Abschnitt der Durchbrechungsbereich 56 kann
ebenfalls einen beweglichen Schieber 68 enthalten, der
die Größe der Öffnung kontrolliert,
durch die die Fasern auf dem Weg zum Sammelschuh 26 laufen.
Dieser Schieber kann auch zur Unterstützung beim Kontrollieren der
in das obere Ende 42 gesaugten Luftmenge verwendet werden.
-
Am
oberen Ende der Wand 45 befindet sich, an ihr befestigt,
ein Drosselelement 43, das die Menge erwärmter Luft
steuert, die mit den Fasern durch die Durchbrechungsbereich 56 strömt, oder
die durch die Luftableitkammer 58 gelenkt wird. Das Drosselelement 43 ist
verschwenkbar entlang dem oberen Rand an der Wand 45 befestigt,
so dass es zum Faserfächer
verschwenkt werden kann, um mehr erwärmte Luft von den Fasern weg
und in die Ableitkammer zu lenken, oder es kann von den Fasern weggeschwenkt
werden, um es zu ermöglichen,
dass mehr erwärmte
Luft durch die Durchbrechungsbereich mit den Fasern strömt. Das
Drosselelement 43 verfügt
vorzugsweise über
eine sich zur Außenseite
der Wände
der Umhüllung 36 erstreckende Einrichtung,
um eine Einstellung ihrer Verschwenkposition zu ermöglichen.
Vorzugsweise ist die Einstelleinrichtung mit einem festen Anschlag
versehen, der es verhindert, dass das Drosselelement mit dem Faserfächer in
Kontakt gelangt. Ferner verfügt
das Drosselelement vorzugsweise über
eine solche Größe und Positionierung,
dass dann, wenn es am dichtesten am Faserfächer positioniert ist, sein
Oberrand benachbart zur Schlichteauftragwalze liegt, so dass es,
in Kombination mit der Belüftungsöffnung über der
Schlichteauftragwalze, auf effektive Weise die Menge erwärmter Luft
kontrolliert, die durch die Durchbrechungsbereich 56 strömt.
-
Die
Vorderseite 57 der Luftableitkammer 58 ist vorzugsweise
mit Sprühdüsen oder
-strahlrohren 49 in Strömungsverbindung
mit einer Wasserversorgung (nicht dargestellt) versehen, um Wasser
in die Kammer zu sprühen,
um die durch sie strömende
Luft zu kühlen.
Außerdem
ist der Boden der Ableitkammer 58 vorzugsweise offen, um
es zu ermöglichen,
dass die durch sie laufende Luft in die Faserbildungsumgebung austritt.
-
Es
ist allgemein empfohlen, dass die Einheit über die Fähigkeit verfügt, 50 bis
200 cfm Luft bei einem Glasdurchsatz von 60 Pfund (27,2 kg) und
ungefähr
100 bis 500 cfm bei einem Durchsatz von 200 Pfund pro Stunde (25,18
g/s) zu bewegen. Jedoch wurde es für große Düsen mit Durchsätzen von
200 (25,18) bis über 300
(37,77) Pfund pro Stunde (g/s) herausgefunden, dass hohe Luftflussraten
wegen der immensen Wärme, wie
sie unter derartigen Düsen
durch die Luft transportiert wird, einen negativen Einfluss auf
das Auftragen der Schlichte haben können. Demgemäß erlauben
es die Belüftungsöffnung und
das Drosselelement in der erfindungsgemäßen Vorrichtung, den Luftfluss
um den Schlichteauftrager und durch die Durchbrechungsbereich zu
kontrollieren, um das Auftragen von Schlichte auf die Fasern zu
verbessern.
-
So
ist es, gemäß der Erfindung,
ersichtlich, dass Umgebungsluft in der Anlage im Umfang um die Düse herum
unter der Bodenwand 14 in das obere, offene Ende 42 der
Umhüllung 36 strömt. Überschüssige erwärmte Luft,
die in die Umhüllung 36 eingelassen
wurde, kann durch die Belüftungsöffnung 51 ausgelassen werden
und/oder durch das Drosselelement 43 von den Fasern weggelenkt
werden. Die verbliebene Luft läuft mit
den Fasern durch die Durchbrechungsbereich 56 nach unten,
und sie wird durch den Kanal 64 benachbart zum Boden der
Durchbrechungsbereich entfernt. Auf diese Weise wird das Fluid,
sei es das Lösungsmittel oder
Wasser von einer, wässrigen
Schlichte, bei der bevorzugten Ausführungsform, von den Fasern
verdampft und durch den Kanal 64 entfernt. Der durch das
Aufwickeln des Strangs 18 auf die Haspel 64 erzeugte
Wickelkörper
ist vollständig
trocken und frei von Migrationsproblemen.
-
Das
Fluid der gemäß der Erfindung
auf die Fasern aufgetragenen Schlichte kann entweder ein organisches
Lösungsmittel
oder Wasser enthalten. Wie angegeben, wird der maximale Nutzen der
Erfindung dann erzielt, wenn eine Schlichte auf Wasserbasis verwendet
wird. Derartige Schlichtezusammensetzungen sind in der Technik gut
bekannt. Schlichten auf Wasserbasis enthalten typischerweise ungefähr 93 bis
ungefähr
96 oder 97 % Wasser mit der Schlichte als Rest, die verschiedene
Schlichtebestandteile enthalten kann, die abhängig von der Anwendung variieren.
Im Allgemeinen können
zu den Schlichtebestandteilen ein oder mehrere Filmbildner, wie
z.B. ein Epoxid, Schmierstoffe, oberflächenaktive Stoffe, z.B. nichtionische,
kationische und anionische oberflächenaktive Stoffe, Verdickungsmittel
und Haftvermittler gehören.
Typischerweise zeigt die Schlichte, die aufgetragen wird, einen
Wassergehalt von näherungsweise
mindestens ungefähr
6 % bis zu ungefähr
in der Größenordnung
von ungefähr
12 oder 13 %. Beste Ergebnisse wurden unter Verwendung eines Wassergehalts
in der Größenordnung
von ungefähr
10 % mit vollständigem
Trocknen der Fasern erzielt, d.h. mit einem Trocknen derselben bis
zu einem Feuchtigkeitsgehalt von weniger als ungefähr 0,02
% Wasser. Dadurch wird Migration beseitigt.
-
Eine
bevorzugte wässrige
Schlichtezusammensetzung zur Verwendung bei der Vorrichtung und
beim Verfahren gemäß der Erfindung
enthält
ein oder mehrere heteropolysaccharide, zusätzlich zu den standardmäßigen Haftvermittlern,
Schmiermitteln und Filmbildnern herkömmlicher wässriger Schlichten. Das Einschließen eines
Heteropolysaccharids in der Schlichte sorgt für bessere Auftragegleichmäßigkeit
bei Hochtemperaturbedingungen. Eine derartige Schlichtezusammensetzung
ist detaillierter in einer gleichzeitig hiermit eingereichten, ebenfalls
anhängigen
US-Patentanmeldung beschrieben.
-
Das
bevorzugte Heteropolysaccharid ist für Wärme über einen großen Temperaturbereich
unempfindlich, und es ist in kaltem Wasser löslich. Außerdem sollte das bevorzugte
Heterosaccharid so ausgewählt
werden, dass es keinen negativen Einfluss auf Eigenschaften wie
die Bürstfestigkeit,
die Zyklusermüdung
oder die Zugfestigkeit hat. Es sollte auch eine Viskosität von ungefähr 200 bis
ungefähr
500 mPa·s
innerhalb des Temperaturbereichs von ungefähr 60°F (16°C) bis ungefähr 160°F (71°C) aufweisen. Ein bevorzugtes
Heteropolysaccharid ist ein Polysaccharidkautschuk. Ein besonders
bevorzugter Polysaccharidkautschuk ist Rhamsankautschuk wie Kelco
K1 A112, der von The NutraSweet Kelco Company, San Diego, CA erhältlich ist.
Stärken können im
Bereich von ungefähr
0,001 % bis ungefähr
3,0 %, bevorzugter im Bereich von ungefähr 0,05 bis ungefähr 0,5 %
zugesetzt werden. Vorzugsweise werden die Stärken in einer Menge von ungefähr 0,05
% bis ungefähr
0,25 % zugesetzt, wobei 0,25 % am bevorzugtesten sind.
-
Der
bevorzugte Haftvermittler sollte bei Raumtemperatur eine Flüssigkeit
sein. Zu geeigneten Haftvermittlern gehören organofunktionelle Silane
wie 3-Glycidoxypropyltrimethoxiesilan. Die bevorzugten Haftvermittler
zur Verwendung bei der Erfindung sind 3-Aminopropyltriethoxysilan
und 3-Methacryloxypropyltrimethoxiesilan, die kommerziell von OSi
Specialties, Witco erhältlich
sind und die unter den Handelsbezeichnungen A-1100 bzw. A174 vertrieben
werden. Vorzugsweise werden die organofunktionellen Silane mit einer
Menge von ungefähr
0,10 % bis ungefähr
2,00 % der Schlichtezusammensetzung verwendet.
-
Zu
bei der Erfindung nützlichen
Filmbildnern gehören
solche, die Expoxidemulsionen mit niedrigem Molekulargewicht auf
Wasserbasis sind. Z.B. ist ein geeigneter Filmbildner eine Epoxidemulsion
wie das von Owens-Corning erhältliche
AD502.
-
Bei
der Erfindung können
auch ein oder mehrere Schmiermittel verwendet werden. Zu nützlichen Schmiermitteln
gehören
diejenigen, die kationische oder nichtionisch sind. Zu geeigneten
Schmiermitteln gehören
z.B. das von Henkel Corp. erhältliche
MS-8, das von Henkel Corp. erhältliche
Trylube 7607 und das von GAF erhältliche
PVP-K-90.
-
Die
Schlichte gemäß der Erfindung
kann bei Temperaturen im Bereich von ungefähr 60°F (16°C) bis ungefähr 160°F (71°C) aufgetragen werden. Vorzugsweise
wird sie im Bereich von 70°F
(21°C) bis
100°F (38°C) aufgetragen,
und bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Schlichte
bei 80°F
(27°C) aufgetragen.
Die bevorzugteste Schlichte wird bei einer Temperatur unter 180°F (82°C) aufgetragen.
-
Die
Schlichte kann bei Viskositäten
im Bereich von 500 bis 1000 mPa·s aufgetragen werden. Vorzugsweise
wird die Schlichte im Bereich von 200 bis 500 mPa·s aufgetragen.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Schlichte
mit einer Viskosität
von ungefähr
380 mPa·s
bei 27°C
aufgetragen. Die angegebene Viskosität gilt in cps, wie durch ein
Brookfield-Viskosimeter unter Verwendung einer Spindel Nr. 31 gemessen.
-
Zusätzlich zu
den o.g. Komponenten derartiger Schlichtezusammensetzungen können auch
andere Komponenten vorhanden sein, wie sie normalerweise zu Glasfaser-Schlichtezusammensetzungen
hinzugefügt
werden. Z.B. können
derartige Schlichtezusammensetzungen an die Statikmittel, Vernetzungsmittel
oder härter,
an die Oxidationsmittel, kationische Schmiermittel zum Verringern
fusselnder oder zerbrochener Faserstücke, nichtionische Schmiermittel,
Keimbildungsmittel oder kleine Pigmentmengen usw. enthalten. Ein
Beispiel eines nützlichen
Vernetzungsmittels wäre
ein Bis-Silan.
-
Nachfolgend
wird eine beispielhafte Heteropolysaccharid-Schlichtezusammensetzung
angegeben, wie sie in Kombination mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
verwendet werden kann, um die Gleichmäßigkeit einer bei hoher Temperatur
aufgetragenen Schlichte zu verbessern.
-
Beispiel I
-
Die
folgende Schlichte wurde für
dieses Beispiel hergestellt, und sie wird mit "A" gekennzeichnet.
| A | %
[Gewicht % oder Relativmenge?] |
| AD502
(Epoxidemulsion) | 5,0
% |
| Acetoc
Acod | 0,85 |
| A174
(Silan) | 1,00 |
| A1100
(Silan) | 0,25 |
| MS-8
(Schmiermittel) | 1,00 |
| Trylube
7607 (Schmiermittel) | 0,25 |
| PVP-K-90
(Schmiermittel) | 0,25 |
| Entionisiertes
Wasser | 91,40 |
-
Um
eine Zubereitung "B" herzustellen, wurden
zur obigen Zusammensetzung 0,25 % des Heteropolysaccharids Kelco
K1 A112 zugesetzt.
-
Dann
wurde jede Zubereitung hinsichtlich der Viskosität bei verschiedenen Temperaturen
getestet. Die Viskositätsmessung
erfolgte nachdem sich die Probe für 30 Minuten auf der Temperatur
befunden hatte. Die Ergebnisse sind unten in der Tabelle I angegeben.
-
