DE69937003T2

DE69937003T2 - Mit wasserabweisendem material beschichtete faser

Info

Publication number: DE69937003T2
Application number: DE69937003T
Authority: DE
Inventors: Serge Rebouillat; Friedrich V. Pfister
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1998-11-24
Filing date: 1999-11-22
Publication date: 2008-05-29
Anticipated expiration: 2019-11-23
Also published as: CN1554679A; US6586094B1; EP1133774B9; WO2000031752A3; KR20010089842A; CA2345318C; DE69937003T4; WO2000031752A2; EP1133774B1; KR100585926B1; JP4388702B2; CA2345318A1; US20030124350A1; BR9916867A; RU2236056C2; WO2000031752A9; EP1133774A2; CN1276933C; CN1196141C; AU1917700A

Description

TECHNISCHER HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Technisches Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft die Verwendung eines wasserabweisenden Materials in Form einer Oberflächenbeschichtung auf einer Faser. Das Substrat kann in einem Lichtleiterkabel eingesetzt werden, um das Eindringen von Wasser in das Kabel zu verhindern.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Es sind viele Verfahren zur Behandlung von Substraten mit wasserabweisenden Materialien bekannt. Bei bestimmten Fasern werden faserförmige Materialien oder Garne in bestimmten Anwendungen, wo Wasser unerwünscht ist, mit wasserabweisenden Materialien imprägniert.
Zum Beispiel werden wasserabweisende Materialien bei Lichtleiterkabeln verwendet, um das Eindringen und die Ausbreitung von Wasser in dem Kabel zu verhindern. Lichtleiterkabel werden normalerweise hergestellt, indem Wellenleiter mit Verstärkungsfasern umgeben werden, die eine Dehnung des Kabels verhindern, und diese Verstärkungsfasern werden dann in Kunststoff eingeschlossen. Wenn Wasser in das Lichtleiterkabel eintritt, wandert es innerhalb des Kabels, gewöhnlich durch Kapillarwirkung in Längsrichtung, bis das Wasser mit den empfindlichen Wellenleitern und schließlich mit den Anschlussdosen des optischen Netzes in Kontakt kommt. Die Wellenleiter bestehen aus Glas und werden trübe, wenn sie mit Wasser in Kontakt kommen. Der Wirkungsgrad der Signalübertragung durch den Wellenleiter fällt ab, bis die Wellenleiter kein Signal mehr übertragen können. Wenn dies geschieht, muss der beschädigte Abschnitt des Kabels lokalisiert und dann ausgetauscht werden. Da diese Lichtleiterkabel unterirdisch oder am Grund großer Gewässer verlegt werden können, können die Lokalisierung und der Austausch beschädigter Abschnitte des Kabels zeitraubend und kostspielig sein.
Als Ergebnis dieser Probleme sind zahlreiche Verfahren zum Schutz des Lichtleiterkabels gegen Eindringen von Wasser entwickelt worden. Ein Verfahren bestand darin, die umgebenden Verstärkungsfasern mit einem wasserabweisenden Material zu beschichten, so daß beim Durchsickern von Wasser durch den Kunststoffmantel dieses Wasser durch das wasserabweisende Material auf den Verstärkungsfasern absorbiert wird, um eine Beschädigung der Wellenleiter zu verhindern.
Es gibt Verfahren, bei denen die Behandlung von Fasern mit wasserabweisendem Material in Form einer wässrigen Dispersion ausgeführt wird, wie z. B. in EP-A-0351100 . Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, daß die Viskosität dieser wässrigen Dispersionen sehr hoch ist.
In EP-A-0666243 wird ein Verfahren offenbart, bei dem Glasfaserbündel mit einer Dispersion eines wasserabsorbierenden Materials in einem Öl behandelt werden, wobei Poly(natriumacrylat) das wasserabsorbierende Material ist. Auf die gleiche Weise werden in WO93/18223 Derivate von Polyacrylsäure als superabsorbierende Materialien offenbart. In beiden Fällen werden wasserabweisende Materialien in Wasser-in-Öl-Emulsionen für die Behandlung von Substraten verwendet, wobei die superabsorbierenden Materialien in der wässrigen Phase enthalten sind. Diese Emulsionen sind jedoch kompliziert herzustellen und erfordern die Verwendung von Emulgatoren.
Im allgemeinen basieren herkömmliche wasserabweisende Materialien auf vernetzten Polyacrylharzen und/oder vernetzten Polyacrylaten, wie z. B. Wasser-in-Öl-Emulsionen. Diese Arten wasserabweisender Materialien enthalten alle Wasser und Öl, und wenn das Material auf eine Faser oder ein Garn aufgebracht wird, muss ein Teil des Wassers und Öls entfernt werden. Das Entfernen von Wasser und Öl ist ein zusätzlicher Verarbeitungsschritt, der energieintensiv ist, die Produktivität beschränkt und eine Umweltbelastung darstellt.
Was daher benötigt wird, ist ein wasserabweisendes Mittel, das wirksam ist und sich leicht auf Fasern aufbringen lässt.
Keines der bekannten wasserabweisenden Materialien erfüllt, wenn es auf ein Substrat aufgebracht wird, vollständig die folgenden Kriterien, die als ideale Industriestandards und damit zusammenhängende Fertigungsanforderungen definiert sind:
Erstens muss das mit dem superabsorbierenden Polymer beschichtete Substrat leicht verarbeitbar sein, wenn es beispielsweise bei der Herstellung von Lichtleiterkabeln eingesetzt wird. Dies bedeutet, daß das verstärkende, mit superabsorbierendem Polymer beschichtete Substrat gute Reibungseigenschaften und eine geringe Neigung zur Bildung von Ablagerungen aufweisen muss, wenn es spiralförmig oder als Geflecht um einen Kernlichtleiter herum aufgebracht wird. Von herkömmlichen superabsorbierenden Polymeren ist die Neigung zur Bildung von Ablagerungen bekannt, die größtenteils auf die hohe Steifigkeit des gebildeten Films oder auf ihre relativ großen Teilchengrößen, d. h. von mehr als 40 μm, zurückzuführen ist.
Zweitens führt das Restwasser, das in Substraten vorhanden ist, die mit herkömmlichen superabsorbierenden Polymeren beschichtet sind, zur Blasenbildung, beispielsweise bei der Extrusion des äußeren Schichtmantels eines Lichtleiterkabels. Daher müssen derartige beschichtete Substrate so trocken wie möglich sein, um dieses Blasenbildungsproblem zu vermeiden. Zum Beispiel enthalten Wasser-in-Öl-Emulsionen einen beträchtlichen Wasseranteil (bis zu 1/3), der zur Blasenbildung führen kann, wenn Substrate mit hohen Beladungen der superabsorbierenden Polymere oberhalb bestimmter Temperaturen extrudiert werden, und daher schädlich für die Gesamtqualität des Kabels sein kann.
Drittens muss das mit dem superabsorbierenden Polymer beschichtete Substrat Temperaturen widerstehen, die während der thermischen Behandlung auftreten, wie z. B. bei dem oben erwähnten Extrusionsprozess. Dem Fachmann ist bekannt, daß die meisten superabsorbierenden Polymere keine Temperaturwechselbeanspruchung vertragen und daher ihre Wasserabsorptionsfähigkeit verlieren. Der schädliche chemische Mechanismus hängt im allgemeinen mit der Bildung von Brückenanhydriden zusammen, die kein gutes Einfangnetzwerk für das "eindringende" Wasser bilden.
Viertens sind die meisten Luft- oder Verbindungskabel (manchmal als Steigleitungen bezeichnet), die Luft-/Erdkabel mit Gebäudenetzen verbinden, in den meisten Einsatzregionen Frostbedingungen ausgesetzt. Daher wasserfrei und temperaturverträglich, d. h. beständig gegen Frost und Temperaturwechselbeanspruchung.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Faser, die mit einem wasserabweisenden Material mit einem Wassergehalt von weniger als zwei Gew.-% beschichtet ist, das eine Dispersion mit einem Wassergehalt von weniger als zwei Gew.-% enthält, wobei die Dispersion ein superabsorbierendes Polymer und ein Dispersionsmittel aufweist, das ein Gemisch aus einem Öl und einem Supernetzmittel aufweist, in dem das superabsorbierende Polymer in einem Anteil von 0,05 bis 10 Gew.-% enthalten ist, bezogen auf das Gewicht der unbeschichteten Faser, wobei das superabsorbierende Polymer in Form von Teilchen mit einer Teilchengröße unter 100 μm vorliegt, das Supernetzmittel eine Oberflächenspannung unter 30 Millinewton pro Meter aufweist und das Öl eine kinematische Viskosität von 50 bis 350 mm²/s bei 20°C aufweist. Die erfindungsgemäß hergestellten Fasern können zum Beispiel als Faserverstärkungsmaterial bei der Herstellung von Kabeln und insbesondere in Garnen für Lichtleiterkabel eingesetzt werden, die Lichtwellenleiter zur Nachrichtenübertragung nutzen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Faser, die mit einem wasserabweisenden Material mit einem Wassergehalt von weniger als zwei Gew.-% beschichtet ist, das eine Dispersion mit einem Wassergehalt von weniger als zwei Gew.-% enthält, wobei die Dispersion ein superabsorbierendes Polymer und ein Dispersionsmittel aufweist, das ein Gemisch aus einem Öl und einem Supernetzmittel aufweist, in dem das superabsorbierende Polymer in einem Anteil von 0,05 bis 10 Gew.-% enthalten ist, bezogen auf das Gewicht der unbeschichteten Faser, wobei das superabsorbierende Polymer in Form von Teilchen mit einer Teilchengröße unter 100 μm vorliegt, das Supernetzmittel eine Oberflächenspannung unter 30 Millinewton pro Meter aufweist und das Öl eine kinematische Viskosität von 50 bis 350 mm²/s bei 20°C aufweist. Das erfindungsgemäße wasserabweisende Material lässt sich leicht auf die Oberfläche von Fasern aufbringen, weist eine gute wasserabweisende Wirkung auf und beeinträchtigt nicht die mechanischen Eigenschaften der Faser. Die Fasern werden gewöhnlich in Form von Multifilgarnen oder Faserstoffen eingesetzt, wie z. B. als Faservliese oder andere Textilstrukturen.
Der Begriff "im wesentlichen wasserfrei", wie er hier gebraucht wird, bedeutet, daß in der Dispersion kein freies Wasser vorhanden ist, mit Ausnahme von Wasser in einer gebundenen Form, die natürlicherweise in dem superabsorbierenden Polymer oder im Dispersionsmittel auftritt. Praktisch ausgedrückt, ist derartiges Wasser in einem Anteil von weniger als zwei Gew.-% des Gesamtgewichts der Dispersion anwesend.
Bei der Erfindung verwendbare superabsorbierende Polymere können eine vernetzte, teilweise neutralisierte Polyacrylsäure (siehe US-Patent Nr. 4654039 ), ein vernetztes, teilweise neutralisiertes Stärke-Acrylsäure-Pfropfpolymer ( US-Patent Nr. 4076663 ), ein vernetztes, teilweise neutralisiertes Copolymer von Isobutylen und Maleinsäureanhydrid ( US-Patent Nr. 4389513 , ein superabsorbierendes Polymerverseifungsprodukt von Vinylacetat-Acrylsäure-Copolymer ( US-Patent Nr. 4324748 ), ein Hydrolysat von Acrylamid-Polymer oder Acrylamid-Copolymer ( US-Patent Nr. 3959569 ), ein Hydrolysat eines Acrylnitril-Copolymers ( US-Patent Nr. 3935099 ), Gemische davon oder Copolymere davon sein.
Genauer gesagt, Beispiele eines superabsorbierenden Polymers, das sich zur Verwendung in der erfindungsgemäßen Dispersion eignet, sind unter anderem ein teilweise oder vollständig neutralisiertes, teilweise oder vollständig vernetztes Poly(acrylsäure)-Derivat (PACA); ein teilweise oder vollständig vernetztes Poly(natrium- oder -kaliumacrylamid-2-methylpropansulfonat)-Derivat (PAMPS); ein teilweise oder vollständig vernetztes Poly(chlortrimethylaminoethylacrylat)-Derivat (PCTA); ein teilweise oder vollständig vernetztes Poly(acrylamid)-Derivat (PAAD); Gemische davon oder Copolymere davon.
Beispiele von PACA sind unter anderem Sanwet^® IM 3900, beziehbar von Hoechst AG, Aqua Keep^®, beziehbar von Atochem, und Dry Tech^®, beziehbar von Dow Chemical.
Das superabsorbierende Polymer ist auf der beschichteten Faser in einem Anteil von 0,05 bis 10,0 Gew.-% vorhanden, bezogen auf das Gewicht der unbeschichteten Faser. Ein Bereich von 0,1 bis 5,0 Gew.-% wird bevorzugt, da unterhalb 0,1 Gew.-% die wasserabweisende Wirkung bei bestimmten Anwendungen ungenügend sein kann und oberhalb 5,0 Gew.-% die Verarbeitbarkeit des Garns schwieriger werden kann, z. B. wegen der Bildung von Ablagerungen. Die Verwendung höherer Beladungen des superabsorbierenden Polymers ist zwar möglich, aber solche höheren Beladungen sind nicht praktisch. Wenn die Faser ein Schlichtmittel enthält, das vor der Behandlung der Faser mit der Dispersion aus dem superabsorbierenden Polymer zugesetzt wird, dann beziehen sich die Gewichtsprozent-Werte auf die Trockenmasse der unbehandelten Faser ohne das Schlichtmittel.
Das superabsorbierende Polymer hat eine Teilchengröße von weniger als 100 μm, vorzugsweise von weniger als 20 μm, und stärker bevorzugt weniger als 5 μm.
Superabsorbierende Polymere mit Teilchengrößen von 100 μm oder mehr können verwendet werden, weisen aber Probleme der Klumpen- oder Aggregatbildung auf. Diese Probleme können überwunden werden, indem die Teilchengröße verringert werden.
Das superabsorbierende Polymer sollte auf der beschichteten Faser in einem Anteil von 0,05 bis 10,0 Gew.-% vorhanden sein, bezogen auf das Gewicht der unbeschichteten Faser. Ein Bereich von 0,1 bis 5,0 Gew.-% wird bevorzugt, da unterhalb 0,1 Gew.-% die wasserabweisende Wirkung bei bestimmten Anwendungen ungenügend sein kann und oberhalb 5,0 Gew.-% die Verarbeitbarkeit des Garns schwieriger werden kann, z. B. wegen der Bildung von Ablagerungen. Die Verwendung höherer Beladungen des superabsorbierenden Polymers ist zwar möglich, aber solche höheren Beladungen sind nicht praktisch.
Wenn die Faser ein Schlichtmittel enthält, das vor der Behandlung der Faser mit der Dispersion aus dem superabsorbierenden Polymer zugesetzt wird, dann beziehen sich die Gewichtsprozent-Werte auf die Trockenmasse der unbehandelten Faser ohne das Schlichtmittel.
Das superabsorbierende Polymer hat eine Teilchengröße von weniger als 100 μm, vorzugsweise von weniger als 20 μm, und starker bevorzugt weniger als 5 μm.
Superabsorbierende Polymere mit Teilchengrößen von 100 μm oder mehr können verwendet werden, weisen aber Probleme der Klumpen- oder Aggregatbildung auf. Diese Probleme können überwunden werden, indem die Teilchengröße des superabsorbierenden Polymers verringert und das superabsorbierende Polymer in einem Dispersionsmittel dispergiert wird.
Die typische Teilchengröße eines handelsüblichen PACA, wie z. B. von AquaKeep^® SHP10, ist nachstehend angegeben:

500 bis 800 μm 15-25%

225 bis 500 μm 25-35%

100 bis 225 μm 30-40%

Unter 100 μm 8-15%
Diese Tabelle zeigt, daß handelsübliches PACA Polymerteilchen mit einer viel größeren Teilchengröße enthält, als für die Verwendung bei der vorliegenden Erfindung bevorzugt wird. Normalerweise werden solche superabsorbierenden Polymere zur Beschichtung von Hygieneprodukten eingesetzt, die Polymere mit einer vergleichsweise großen Teilchengröße erfordern.
Daher besteht ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung darin, superabsorbierende Polymere so zu modifizieren, daß solche Polymere eine Teilchengröße unter 100 μm, vorzugsweise unter 20 μm und starker bevorzugt unter 5 μm aufweisen.
Es gibt vier allgemeine Verfahren zur Gewinnung eines superabsorbierenden Polymers mit einer Teilchengröße von weniger als 100 μm.
Erstens kann man superabsorbierende Polymere nehmen, wie z. B. die oben erwähnten, im Handel erhältlichen Polymere, und die unerwünschten großen Teilchen durch Sieben abtrennen. Der Hauptnachteil bei der Anwendung dieses Verfahrens ist, daß es eine sehr niedrige und veränderliche Ausbeute hat.
Daher werden die anderen drei Verfahren bevorzugt, um ein superabsorbierendes Polymer mit einer optimalen Teilchengröße unter 100 μm, vorzugsweise unter 20 μm, und starker bevorzugt unter 5 μm herzustellen oder zu gewinnen. Vorzugsweise ist die Teilchengröße des superabsorbierenden Polymers kleiner oder gleich dem Durchmesser der zu beschichtenden Faser.
Ein Verfahren ist das Trockenmahlen des superabsorbierenden Polymers vor dem Dispergieren des superabsorbierenden Polymers in dem Dispersionsmittel. Unter Verwendung der Condux^® CGS-Luftstrahlmühle von Condux^® Maschinenbau GmbH & Co. können Teilchengrößen von nur 5 μm erzeugt werden.
Ein weiteres Verfahren ist das Nassmahlen des superabsorbierenden Polymers, das mit hoher Intensität durchgeführt wird, d. h. ein Mahlvorgang, der bei mehr als 12000 U/min stattfindet, wie z. B. unter Verwendung der Megatron^®MT 5000-Feinstmahleinrichtung von Kinematica AG, nachdem das superabsorbierende Polymer in dem Dispersionsmittel dispergiert worden ist.
Ein weiteres Verfahren besteht darin, während der Polymerisation des superabsorbierenden Polymers aus seinen Monomerbestandteilen dafür zu sorgen, daß das superabsorbierende Polymer eine Teilchengröße von weniger als 100 μm aufweist. Bei diesem Verfahren wird das superabsorbierende Polymer hergestellt, indem ein Monomer des oben beschriebenen superabsorbierenden Polymers bereitgestellt wird, das Monomer teilweise oder vollständig neutralisiert wird, ein Katalysator und ein Vernetzungsmittel zugesetzt werden, die Temperatur des Monomers erhöht wird, um die Polymerisation des Polymers einzuleiten, die Temperatur während der Polymerisation gehalten wird und das Wasser verdampft wird, um ein Polymerpulver zu erzeugen, wobei die ganze Zeit während des gesamten Prozesses für eine Scherrate von mindestens 10000 U/min gesorgt wird, um ein Polymer mit einer Teilchengröße unter 100 μm zu erzeugen.
In einer anderen Ausführungsform kann vor dem Polymerisationsschritt das Gemisch am dem vollständig oder teilweise neutralisierten Monomer, Vernetzungsmittel und Katalysator in einen Reaktor gegeben werden, der ein Kohlenwasserstofflösungsmittel enthält, um eine inverse Suspensionspolymerisation vorzubereiten. Das Kohlenwasserstofflösungsmittel sollte in einem Anteil vom 2- oder 3-fachen Gewicht des Monomers, Vernetzungsmittels und Katalysators anwesend sein. Das Kohlenwasserstofflösungsmittel kann ein C6-, C7- oder C8-Alkan oder ein aromatisches Material sein. Ein bevorzugtes aromatisches Lösungsmittel ist Toluol. In dem Verdampfungsschritt ist das Lösungsmittel ebenso wie das Wasser zu entfernen.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann während des Polymerisationsschritts ein Supernetzmittel (SWA) zugesetzt werden, indem das Supernetzmittel in dem Lösungsmittel in einem Anteil von 0,05 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 Gew.-% vermischt wird, bezogen auf das Gewicht des Lösungsmittels und des Supernetzmittels allein. Supernetzmittel und Lösungsmittel werden der Monomerlösung zugesetzt, vorzugsweise in einem Gewichtsverhältnis von Supernetzmittel und Lösungsmittel zu der wässrigen Monomerlösung von 1:1 bis 3:1. Das Lösungsmittel und Wasser werden am Ende der Polymerisation durch Destillation entfernt. Die Destillationstemperatur wird in Abhängigkeit von dem verwendeten Lösungsmittel und in Abhängigkeit davon eingestellt, ob Vakuum verfügbar ist und ob eine azeotrope Destillation durchgeführt werden kann. Typischerweise kann ein Wasser-Cyclohexan-Gemisch bei 80 bis 90°C unter Vakuum entfernt werden. Es ist auch möglich, das Supernetzmittel ohne Lösungsmittel direkt in die Monomerlösung zu geben, da die Tensidwirkung des Supernetzmittels auch in einem wässrigen Medium beobachtet wird.
Der Begriff "SWA", wie er hier gebraucht wird, bedeutet ein Supernetzmittel mit einer Oberflächenspannung unter 30 Millinewton pro Meter (mN/m). Vorzugsweise hat das Supernetzmittel (SWA) eine Oberflächenspannung unter 25 mN/m. Derartige Supernetzmittel werden zum Beispiel in Polymeric Materials Encyclopedia, Bd. 10, Silicone Polymers, CRC Press 1996, offenbart. Diese Oberflächenspannung ist niedriger als bei gewöhnlichen Tensiden.
Das Dispersionsmittel ist ein Gemisch aus einem Öl und einem Supernetzmittel.
Zu den Ölen, die in einer Öldispersion eines superabsorbierenden Polymers verwendbar sind, gehören Mineralöle, Pflanzenöle und vollsynthetische Öle. Derartige Öle sollten eine niedrige Viskosität aufweisen, d. h. eine kinematische Viskosität von 50 bis 350 mm²/s bei 20°C, vorzugsweise von 80 bis 200 mm²/s bei 20°C. Ferner sollten derartige Öle hitzebeständig sein, d. h. entweder weniger als 5 Gew.-% verlieren, wenn sie zwei Stunden auf 150°C erhitzt werden, oder weniger als 15 Gew.-% verlieren, wenn sie zwei Stunden auf 230°C erhitzt werden.
Beispiele von verwendbaren Ölen sind diejenigen, die in US 5139873 und US 5270113 offenbart werden. Zum Beispiel offenbart US 5270113 eine Appreturöl-Zusammensetzung, die 30-70 Gew.-% eines aus einem Alkohol und einer Carbonsäure bestehenden Esteröl-Gleitmittels, 20-50 Gew.-% eines aus ungesättigten ethoxylierten Fettsäuren oder Alkoholen oder ethoxylierten Alkylaminen bestehenden Emulgiersystems, 5-15 Gew.-% eines Antistatikmittels, 0,2-2 Gew.-% eines Korrosionshemmers und wahlweise weitere Zusatzstoffe enthält. Damit das Öl die oben beschriebene Hitzebeständigkeit aufweist, ist das Esteröl vorzugsweise ein aromatisches Derivat, und das Antistatikmittel enthält ein Derivat eines Sulfonats und/oder eines Phosphats. Diese Öle können außerdem hydrophobe Wirkstoffe enthalten, wie z. B. Ketendimere, wie in US 5275625 offenbart.
Für Öle, die ein Emulgiersystem enthalten, kann dieses Emulgiersystem durch ein Supernetzmittel (SWA) ausgetauscht werden, wie oben beschrieben. In diesem Fall ist das Supernetzmittel, das kein Lösungsmittel oder Wasser enthält, in einem Anteil von 0,05 bis 50 Gew.-% der Ölzusammensetzung anwesend.
Diese Öle tragen vorteilhaft zu der wasserabweisenden Wirkung des superabsorbierenden Polymers bei, indem sie Wasser leichter zwischen und unter den superabsorbierenden Polymerteilchen diffundieren lassen. Weitere Vorteile dieser Öle sind, daß sie die Verarbeitbarkeit der beschichteten Faser verbessern und der Faser antistatischen Schutz bieten.
Wenn das Dispersionsmittel ein Öl ist, das nicht bereits ein Supernetzmittel (SWA) enthält, dann enthält das Öldispersionsmittel ein Supernetzmittel. Das Supernetzmittel kann eines der oben beschriebenen sein und wird typischerweise in Anteilen von 0,05 bis 95, vorzugsweise von 10 bis 50, besonders bevorzugt von 30 Gew.-% eingesetzt, bezogen auf das Gesamtgewicht des Supernetzmittels und des Öls allein.
Das Supernetzmittel in einem supernetzmittelhaltigen Dispersionsmittel bringt dem erfindungsgemäßen wasserabweisenden Material gewisse Vorteile. Das Supernetzmittel verbessert das hydrophil-lipophile Gleichgewicht des superabsorbierenden Polymers, des Dispersionsmittels und der Faser, um eine homogenere und schnellere dynamische Benetzung der Multifilfaser-Oberfläche zu erzielen, die zu einer homogenen Beschichtung führt, die zum Erreichen einer gewünschten wasserabweisenden Wirkung eine niedrigere Beladung mit dem superabsorbierenden Polymer ermöglicht. Ferner ermöglichen diese Homogenität und schnellere dynamische Benetzung das prozessgekoppelte Aufbringen des wasserabweisenden Materials auf eine Faser.
Wenn das Dispersionsmittel Glycol enthält, dann kann das Glycol Ethylenglycol oder Propylenglycol oder irgendein anderes Glycolderivat sein. Ferner kann das Glycol einen Ethylen-/Propylenoxid-Emulgator enthalten. Das Glycol kann vorteilhaft zum Schutz des Lichtleiterkabels gegen Einfrieren beitragen.
Das Dispersionsmittel kann außerdem weitere Gefrierschutzzusammensetzungen enthalten, wie z. B. Dimethylsulfoxid, Kalium- oder Natriumsalze oder Gemische davon. Der Anteil der Gefrierschutzzusammensetzung kann leicht eingeschätzt werden, wenn man weiß, daß 1,5 Gramm Glycol erforderlich sind, um den Gefrierpunkt von 1 Gramm Wasser auf –40°C zu erniedrigen.
Nach dem Auftragen der Dispersion des superabsorbierenden Polymers auf die Faser bleibt das Dispersionsmittel auf der Faser. Wie oben angegeben, ist das erfindungsgemäße wasserabweisende Material im wesentlichen wasserfrei, wodurch sich das Material einfacher aufbringen und einfacher verwenden lässt als wasserabweisende Materialien auf Wasser-in-Öl-Basis, die beim Aufbringen des wasserabweisenden Acrylmaterials auf eine Faser erfordern, daß Wasser und Öl in einem Schritt entfernt werden.
Der Begriff "Faser", wie er hier gebraucht wird, schließt Fasern ein, die aus organischen und anorganischen Stoffen zusammengesetzt sind. Als organische Fasern kann man Natur- und Kunstfasern verwenden. Beispiele für organische Naturfasern sind Cellulosefasern, Wollefasern, Seidefasern. Beispiele für organische Kunstfasern sind Kunstseidefasern, Fasern aus Regeneratcellulose, aliphatischen und aromatischen Polyamiden, Polyester, Polyolefinen, Polyacrylnitrilen, Polyvinylchloriden, Polyvinylalkoholen und dergleichen. Beispiele für anorganische Fasern sind Glasfasern, Kohlefasern, Metallfasern.
Das Supernetzmittel in einem supernetzmittelhaltigen Dispersionsmittel bringt dem erfindungsgemäßen wasserabweisenden Material gewisse Vorteile. Das Supernetzmittel verbessert das hydrophil-lipophile Gleichgewicht des superabsorbierenden Polymers, des Dispersionsmittels und der Faser, um eine homogenere und schnellere dynamische Benetzung der Multifilfaser-Oberfläche zu erzielen, die zu einer homogenen Beschichtung führt, die zum Erreichen einer gewünschten wasserabweisenden Wirkung eine niedrigere Beladung mit dem superabsorbierenden Polymer ermöglicht. Ferner ermöglichen diese Homogenität und schnellere dynamische Benetzung das prozessgekoppelte Aufbringen des wasserabweisenden Materials auf eine Faser.
Alternativ kann das Dispersionsmittel auch nur ein wasserfreies Supernetzmittel sein.
Wenn das Dispersionsmittel Glycol enthält, dann kann das Glycol Ethylenglycol oder Propylenglycol oder irgendein anderes Glycolderivat sein. Ferner kann das Glycol einen Ethylen-/Propylenoxid-Emulgator enthalten. Das Glycol kann vorteilhaft zum Schutz des Lichtleiterkabels gegen Einfrieren beitragen.
Das Dispersionsmittel kann außerdem weitere Gefrierschutzzusammensetzungen enthalten, wie z. B. Dimethylsulfoxid, Kalium- oder Natriumsalze oder Gemische davon. Der Anteil der Gefrierschutzzusammensetzung kann leicht eingeschätzt werden, wenn man weiß, daß 1,5 Gramm Glycol erforderlich sind, um den Gefrierpunkt von 1 Gramm Wasser auf –40°C zu erniedrigen.
Nach dem Auftragen der Dispersion des superabsorbierenden Polymers auf die Faser bleibt das Dispersionsmittel auf der Faser. Wie oben angegeben, ist das erfindungsgemäße wasserabweisende Material im wesentlichen wasserfrei, wodurch sich das Material einfacher aufbringen und einfacher verwenden lässt als wasserabweisende Materialien auf Wasser-in-Öl-Basis, die beim Aufbringen des wasserabweisenden Acrylmaterials auf eine Faser erfordern, daß Wasser und Öl in einem Schritt entfernt werden.
Der Begriff "Faser", wie er hier gebraucht wird, schließt Fasern ein, die aus organischen und anorganischen Stoffen zusammengesetzt sind. Als organische Fasern kann man Natur- und Kunstfasern verwenden. Beispiele für organische Naturfasern sind Cellulosefasern, Wollefasern, Seidefasern. Beispiele für organische Kunstfasern sind Kunstseidefasern, Fasern aus Regeneratcellulose, aliphatischen und aromatischen Polyamiden, Polyestern, Polyolefinen, Polyacrylnitrilen, Polyvinylchloriden, Polyvinylalkoholen und dergleichen. Beispiele für anorganische Fasern sind Glasfasern, Kohlefasern, Metallfasern, Keramikfasern, Mineralfasern, Borfasern und dergleichen. Bevorzugte Fasern sind unter anderem Glasfasern, Aramidfasern, Nylonfasern, Polyesterfasern, wie z. B. Fasern aus Poly(ethylenterephthalat) und Polymethacrylate, sowie Cellulosefasern, die Fasern aus Regeneratcellulose enthalten.
Vor der Beschichtung mit der Dispersion wird die Faser vorzugsweise so getrocknet, daß die absolut trocken ist, um sie gegen Blasenbildung während der Extrusion der äußeren Kabelhülle und gegen Einfrieren zu schützen, wenn das Kabel tiefen Temperaturen ausgesetzt wird. Aus dem gleichen Grunde ist das superabsorbierende Polymer vor dem Dispergieren im Dispersionsmittel vorzugsweise absolut trocken.
Für die Verwendung in Lichtleiterkabeln sollten die Fasern eine spezifische Reißfestigkeit von 2,65 bis 33,5 cN/dtex (3 bis 38 g/den) und einen spezifischen Modul von 8,83 bis 2297 cN/dtex (10 bis 2500 g/den) aufweisen.
Aramidfasern sind Polymerfasern, die teilweise, überwiegend oder ausschließlich aus aromatischen Ringen zusammengesetzt sind, die über Carbamid-Brücken oder wahlweise zusätzlich auch über andere Brückenstrukturen verbunden sind. Die Struktur derartiger Aramide kann durch die folgende allgemeine Formel von Struktureinheiten erläutert werden: (-NH-A1-NH-CO-A2-CO)_n wobei A1 und A2 gleich oder unterschiedlich sind und aromatische und/oder polyaromatische und/oder heteroaromatische Ringe bedeuten, die auch substituiert sein können. Typischerweise können A1 und A2 unabhängig voneinander unter 1,4-Phenylen, 1,3-Phenylen, 1,2-Phenylen, 4,4'-Biphenylen, 2,6-Naphthylen, 1,5-Naphthylen, 1,4-Naphthylen, Phenoxyphenyl-4,4'-diylen, Phenoxyphenyl-3,4'-diylen, 2,5-Pyridylen, 2,6-Chinolylen ausgewählt werden, die durch einen oder mehrere Substituenten substituiert sein können oder nicht, die ein Halogen, C₁-C₄-Alkyl, Phenyl, Carboalkoxyl, C₁-C₄-Alkoxyl, Acyloxy, Nitro, Dialkylamino, Thioalkyl, Carboxyl und Sulfonyl aufweisen können. Die (-CONH-)-Gruppe kann auch durch eine Carbonyl-Hydrazid-Gruppe (-CONHNH-), Azo- oder Azooxygruppe ausgetauscht werden.
Weitere verwendbare Polyamide werden im US-Patent Nr. 4670343 offenbart, wobei das Aramid ein Copolyamid ist, in dem vorzugsweise mindestens 80 Mol-% der gesamten A1- und A2-Komponenten 1,4-Phenylen und Phenoxyphenyl-3,4'-diylen sind, die substituiert sein können oder nicht, und wobei der Gehalt an Phenoxyphenyl-3,4'-diylen 10 bis 40 Mol-% beträgt.
Fasern, die aus voll aromatischen Polyamiden abgeleitet sind, werden bevorzugt.
Beispiele von Aramiden sind Poly-m-phenylenisophthalamid und Poly-p-phenylenterephthalamid.
Weitere geeignete aromatische Polyamide haben die folgende Struktur: (-NH-Ar1-Ar2-NH-CO-Ar1-X-Ar2-CO-)_n wobei X für O, S, SO₂, NR, N₂, CR₂, CO steht.
R bedeutet H, ein C₁-C₄-Alkyl, und Ar1 und Ar2, die gleich oder verschieden sein können, sind unter 1,2-Phenylen, 1,3-Phenylen und 1,4-Phenylen ausgewählt, in denen mindestens ein Wasserstoffatom durch Halogen und/oder ein C₁-C₄-Alkyl substituiert sein kann.
Zusammen mit dem Aramid können Zusatzstoffe eingesetzt werden, und tatsächlich hat sich gezeigt, daß bis zu 10 Gew.-% andere Polymermaterialien mit dem Aramid vermischt werden können, oder daß Copolymere verwendet werden können, die bis zu 10% anderes Diamin aufweisen, das für das Diamin des Aramids substituiert ist, oder bis zu 10% anderes Dihydrogenchlorid, das für das Dihydrogenchlorid des Aramids substituiert ist.
Es ist auch möglich, Fasern zu verwenden, die Gemische der obigen Materialien aufweisen, einschließlich Hybridfasern. Ferner können auch Zweikomponentenfasern erfindungsgemäß eingesetzt werden, in denen der Kern aus einem anderen Material als die Haut besteht.
Die erfindungsgemäßen Fasern können rund oder flach sein oder eine andere Querschnittsform aufweisen, oder sie können Hohlfasern sein. Ferner schließt der Begriff "Faser" endlose Fasern (Filamente) und Kurzfaserstrukturen, Mikrofasern und Multifilamente ein. Ferner können die Fasern zu Garnen aus Kurzfaserstrukturen verarbeitet werden, die ebenso wie Garne aus endlosen Fasern gesponnen werden. Die Fasern können zur Herstellung von Faserstoffen in Gewebe-, Gewirk- oder Faservliesform verwendet werden, zu denen beispielsweise Vliese, Watte und Filz gehören.
Die mit dem erfindungsgemäßen wasserabweisenden Material beschichteten Fasern weisen eine hervorragende wasserabweisende Wirkung auf, da das auf die Fasern aufgebrachte superabsorbierende Polymer quillt, wenn es mit Wasser in Kontakt gebracht wird, und auf diese Weise ein weiteres Eindringen des Wassers entlang den Fasern verhindert. Die mechanischen Eigenschaften der Faser werden durch das darauf aufgebrachte superabsorbierende Polymer nicht beeinträchtigt. Da eine gute wasserabweisende Wirkung bereits mit kleinen Mengen des superabsorbierenden Polymers auf der Faseroberfläche erzielt wird, nehmen Gewicht und Volumen der Faser nicht wesentlich zu, so daß die beschichteten Fasern in den gleichen Anwendungen wie unbeschichtete Fasern mit ähnlichen Verarbeitbarkeitseigenschaften eingesetzt werden können.
Die erfindungsgemäß hergestellten Fasern können z. B. als Faserverstärkungsmaterial verwendet werden, das bei der Herstellung von Kabeln eingesetzt wird, und insbesondere von Lichtleiterkabeln, die Lichtwellenleiter für optische Nachrichtenübertragungen nutzen. In Lichtleiterkabeln werden Multifilamente aus Glas, Aramiden oder anderen Zugelementen als Zugentlastungsfasern oder Verstärkungsfasern verwendet. Die erfindungsgemäßen Fasern sind jedoch nicht auf diese Anwendungen beschränkt und können in jeder Anwendung eingesetzt werden, wo die Absorption von Wasser erwünscht ist, um die Ausbreitung von Wasser zu hemmen.
Die Dispersion des superabsorbierenden Polymers in dem Dispersionsmittel enthält 0,1 bis 70 Gew.-% superabsorbierendes Polymer, vorzugsweise 20 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht von Dispersionsmittel und superabsorbierenden Polymer allein. Wenn das Dispersionsmittel ein Supernetzmittel (SWA) enthält, dann werden relativ niedrigere Anteile des superabsorbierenden Polymers benötigt, um eine gewünschte wasserabweisende Wirkung zu erzielen. Höhere Beladungen mit dem superabsorbierenden Polymer können verwendet werden, werden aber unzweckmäßig, da die Beständigkeit der Dispersion abnimmt. Die Menge des superabsorbierenden Polymers, die in der Dispersion zum Beschichten der Faser eingesetzt wird, wird aus dem oben angegebenen Bereich auf der Basis der Viskosität des Dispersionsmittels so gewählt, daß für einen gleichmäßigen Auftrag der Dispersion auf die Oberfläche der Faser gesorgt wird. Dies ist besonders wichtig, wenn die Faser in Form eines Garns, Multifilaments oder Faserstoffs vorliegt, da man beim Aufbringen des wasserabweisenden Materials auf diese Materialien das beste Eindringen in das Garn oder die Garnbündel erzielen möchte, um so viele Fasern wie möglich zu beschichten.
Die Dispersion kann hergestellt werden, indem man einfach das superabsorbierende Polymer in Pulverform in das Dispersionsmittel gibt und dabei das Dispersionsmittel mit einer Geschwindigkeit umrührt, die eine gleichmäßige Verteilung des superabsorbierenden Polymers in dem Dispersionsmittel sicherstellt. Wenn ein Tränkbad zum Beschichten der Faser benutzt wird, indem man die Faser durch das Bad laufen lasst, dann wird die Dispersion ständig in Bewegung gehalten, z. B. durch Rühren.
Die Stärke der Fasern für viele Anwendungen, wie z. B. für die Verwendung in Lichtleiterkabeln, liegt im Bereich von 10 bis 15 μm, und daher sollten die superabsorbierenden Polymerteilchen eine Teilchengröße unter 100 μm, vorzugsweise unter 20 μm, und stärker bevorzugt unter 5 μm aufweisen.
Die Dispersion kann durch irgendeinen herkömmlichen Beschichtungsprozess auf die Faser aufgebracht werden, zum Beispiel durch Walzenbeschichten mit oder ohne Rakel, Sprühbeschichten, Tauchbeschichten, ein Mäanderbeschichtungssystem, oder durch Aufbringen einer Appretur (z. B. durch ein Dosiersystem), oder durch Verwendung irgendwelcher anderer bekannter Beschichtungsvorrichtungen. Wenn dies gewünscht wird, kann die Dispersion in einem mehrstufigen Verfahren aufgebracht werden, in dem die Faser mehrmals mit der Dispersion beschichtet wird. Es können auch Ultraschallsysteme eingesetzt werden, um die Gleichmäßigkeit oder das Eindringen der Dispersion zu verbessern. Bei Fasern wird die Anwendung eines Tauchbeschichtungsverfahrens bevorzugt, bei dem die Öldispersion in einem Tränkbad enthalten ist und man die zu behandelnden Fasern durch das Bad laufen lasst. Bei höheren Beschichtungsgeschwindigkeiten wurde jedoch eine Dosierstabilisierungszeit von 15 Minuten eingefügt, während der Stickstoff durch den Reaktor gespült wurde.
Nach dieser Zeit von 15 Minuten wurde die Temperatur der Flüssigkeit im Reaktor auf 70°C erhöht, um die Polymerisation beginnen zu lassen. Der Inhalt des Reaktors wurde etwa 30 Minuten sorgfältig auf dieser Temperatur gehalten, was ausreicht, um eine quantitative Polymerisation der neutralisierten Acrylsäure zu erzielen. Die Drehzahl der Feinstmahleinrichtung von 16000 U/min wurde während der gesamten Polymerisation gehalten. Die Temperatur wurde dann auf 125°C erhöht, um die Wasserphase durch Verdampfen zu entfernen. Diese Trennung kann auch durch mechanische Mittel erfolgen, wie z. B. Ultrafiltration oder Zentrifugieren. Nach vollständiger Verdampfung des Wassers erhielt man ein superabsorbierendes Polymer mit einer sehr kleinen, gut verteilten Teilchengröße unter 20 μm.
Nach geeigneter Reinigung kann das superabsorbierende Polymerpulver zur Herstellung der erfindungsgemäßen Dispersion verwendet werden. Das hier beschriebene Verfahren lässt sich leicht anpassen, um Teilchen anderer erfindungsgemäßer superabsorbierender Polymere auf Größen unter 100 μm zu polymerisieren. Die typische Teilchengrößenverteilung war die folgende:
50% der Teilchen waren kleiner als 8 μm
10% der Teilchen waren kleiner als 3 μm
90% der Teilchen waren kleiner als 12 μm
Die Teilchengröße wurde mit einem Mastersizer^® Micron von Malvern Instruments Ltd. U.K. gemessen, der sich für die Analyse der Teilchengröße im Bereich von 0,3 bis 300 μm in entweder trockenen oder nassen Medien eignet.
BEISPIEL 2 (BEZUGSBEISPIEL)
Ein appreturfreies Garn aus Para-Aramidfasern (Kevlar^® Typ 49, 1580 dtex) mit Polyparaphenylendiaminterephthalamid wurde mit einer Dispersion von 35 Gew.-% superabsorbierendem Polymer, hergestellt gemäß Beispiel 1, in einem in US 5270113 offenbarten Appreturöl behandelt, das 30-70 Gew.-% eines aus einem Alkohol und Carbonsäure bestehenden Esteröl-Gleitmittels, 20-50 Gew.-% eines Emulgiersystems, das aus ungesättigten ethoxylierten Fettsäuren oder Alkoholen oder ethoxylierten Alkylaminen bestand, 5-15 Gew.-% eines Antistatikmittels und 0,2-
Drehung mit 16000 U/min, ein System zum Spülen mit Inertgas, eine Reihe von Temperaturfühlern und eine Erhitzungs- und Abkühlungsvorrichtung, bestehend aus einem Gehäuse, in dem ein Wärmeübertragungsmittel mit einer präzisen Zieltemperatur umgewälzt wird. Dieser Reaktor wurde zur Polymerisation eines Monomers verwendet, die ein superabsorbierendes Polymer mit einer Teilchengröße unter 100 μm ergab.
Die Feinstmahleinrichtung wurde auf eine Drehzahl von 16000 U/min eingestellt, und eine vorgegebene Menge wässriger Lösung, die etwa 80 Gew.-% hydrochinon-stabilisierter Acrylsäure enthielt, wurde mit einer 20%-igen Natrium- oder Kaliumhydroxidlösung neutralisiert. Dies wurde so ausgeführt, daß die Temperatur in der Feinstmahleinrichtung nicht über 35°C anstieg.
Nach Stabilisierung der Temperatur wurden, bezogen auf die Acrylsäuremenge, 2,8 Gew.-% einer 2%-igen wässrigen Natriumpersulfatlösung in den Reaktor gegeben. Die Natriumpersulfatlösung wirkte als Katalysator bei der Polymerisation. Diese Lösung kann durch irgendeinen ähnlichen, dem Fachmann bekannten Katalysator zur Verwendung in verwandten Reaktionen ausgetauscht werden. Während die Temperatur sorgfältig auf 30°C gehalten wurde, wurden, bezogen auf die Acrylsäuremenge, 0,5 Gew.-% Ethylenglycoldiglycidylether in den Reaktor gegeben. Der Ethylenglycoldiglycidylether wirkte als Vernetzungsmittel bei der Polymerisation der Acrylsäure, kann aber durch irgendein ähnliches, dem Fachmann bekanntes Vernetzungsmittel ausgetauscht werden, das zumindest ein bifunktionelles kovalentes Vernetzungsmittel oder ein ionisches Vernetzungsmittel ist, wie z. B. Natriumaluminiumsulfat. Die Temperatur wurde auf 40°C erhöht und während einer Stabilisierungszeit von 15 Minuten gehalten, während der Reaktor mit Stickstoff gespült wurde.

Nach dieser Zeit von 15 Minuten wurde die Temperatur der Flüssigkeit im Reaktor auf 70°C erhöht, um die Polymerisation beginnen zu lassen. Der Inhalt des Reaktors wurde etwa 30 Minuten sorgfältig auf dieser Temperatur gehalten, was ausreicht, um eine quantitative Polymerisation der neutralisierten Acrylsäure zu erzielen. Die Drehzahl der Feinstmahleinrichtung von 16000 U/min wurde während der gesamten Polymerisation gehalten. Die Temperatur wurde dann auf 125°C erhöht, um die Wasserphase durch Verdampfen zu entfernen. Diese Trennung kann auch durch

Typ des Prüfröhrchens	Glas
Prüfröhrchen, Innendurchmesser	5 mm
Prüfröhrchen, Außendurchmesser	7 mm
Länge des Prüfröhrchens	50 mm
Anzahl der Garne im Prüfröhrchen	100
Anzahl der Messungen	1 pro Prüfröhrchen
Höhe der Flüssigkeitssäule	100 cm
Testflüssigkeit	entmineralisiertes Wasser

Die Anzahl der Garne im Prüfröhrchen wurde so gewählt, daß das daraus geformte Bündel den zylinderförmigen Innenraum des Prüfröhrchens voll ausfüllt. Für einen Titer des Garns von 1580 dtex wurde diese Zahl zu 100 ermittelt und ergab einen Gesamttiter für das Garnbündel von 158000 dtex. Ein gemäß diesem Beispiel beschichtetes Garn bestand den Säulentest. Die effektive wasserabweisende Wirkung blieb noch nach 3 Wochen erhalten, als der Test beendet wurde.
BEISPIELE 3-5 (BEZUGSBEISPIELE)
Aqua Keep^® SHP10-Polymer wurde in einer Condux^® CGS-Luftstrahlmüle von Condux^® Maschinenbau GmbH & Co. zweimal trocken gemahlen, und das Polymer hatte die folgende Teilchengröße:
50% der Teilchen waren kleiner als 9 μm
10% der Teilchen waren kleiner als 4 μm
90% der Teilchen waren kleiner als 15 μm
Dieses gemahlene Polymer wurde zur Herstellung von Dispersionen wie in Beispiel 2 mit unterschiedlichen Anteilen von superabsorbierendem Polymer und dem Appreturöl von Beispiel 2 verwendet. Garne von 1580 dtex wurden gemäß Beispiel 2 mit den nachstehend angegebenen Beladungen beschichtet.

Gew.-% Öl Gew.-% SAP* Säulentestdauer

Beispiel 3 2,3 1,2 > 3 Wochen

Beispiel 4 2,6 1,4 > 3 Wochen

Beispiel 5 4,5 2,5 > 3 Wochen

* superabsorbierendes Polymer

Wie oben angedeutet, bestanden die Garne gemäß jedem der Beispiele 3, 4 und 5 den Säulentest, und die effektive wasserabweisende Wirkung blieb noch nach 3 Wochen erhalten, als der Test beendet wurde.
BEISPIELE 6-8 (VERGLEICHSBEISPIELE)
Eine Dispersion wurde ebenso wie in Beispiel 2 mit Aqua Keep^® SHP10-Polymer (nicht gemahlen) und dem Appreturöl gemäß diesem Beispiel hergestellt. Die Dispersion wurde mit der Megafron^® MT 5000-Feinstmahleinrichtung von Kinematica AG 30 Minuten mit 12000 U/min nass vermahlen. Die Temperatur in der Feinstmahleinrichtung wurde auf 15°C gehalten.
Das Polymer in der Dispersion hatte die folgende Teilchengröße:
50% der Teilchen waren kleiner als 12 μm;
10% der Teilchen waren kleiner als 5 μm;
90 der Teilchen waren kleiner als 19,5 μm.
Garne wurden wie in Beispiel 2 unter Verwendung von Dispersionen mit unterschiedlichen Anteilen superabsorbierendem Polymer und Appreturöl beschichtet, wie nachstehend angegeben.

Gew.-% Öl Gew.-% SAP* Säulentestdauer

Beispiel 6 2,3 1,2 > 3 Wochen

Beispiel 7 2,6 1,4 > 3 Wochen

Beispiel 8 4,5 2,5 > 3 Wochen

* superabsorbierendes Polymer

Wie oben angedeutet, bestanden die Garne gemäß jedem der Beispiele 6, 7 und 8 den Säulentest, und die effektive wasserabweisende Wirkung blieb noch nach 3 Wochen erhalten, als der Test beendet wurde. VERGLEICHSBEISPIEL 9

Die Anzahl der Garne im Prüfröhrchen wurde so gewählt, daß das daraus geformte Bündel den zylinderförmigen Innenraum des Prüfröhrchens voll ausfüllt. Für einen Titer des Garns von 1580 dtex wurde diese Zahl zu 100 ermittelt und ergab einen Gesamttiter für das Garnbündel von 158000 dtex. Ein gemäß diesem Beispiel beschichtetes Garn bestand den Säulentest. Die effektive wasserabweisende Wirkung blieb noch nach 3 Wochen erhalten, als der Test beendet wurde.
BEISPIELE 3-5 (BEZUGSBEISPIELE)
Aqua Keep^® SHP10-Polymer wurde in einer Condux^® CGS-Luftstrahlmüle von Condux^® Maschinenbau GmbH & Co. zweimal trocken gemahlen, und das Polymer hatte die folgende Teilchengröße:
50% der Teilchen waren kleiner als 9 μm
10% der Teilchen waren kleiner als 4 μm
90% der Teilchen waren kleiner als 15 μm
Dieses gemahlene Polymer wurde zur Herstellung von Dispersionen wie in Beispiel 2 mit unterschiedlichen Anteilen von superabsorbierendem Polymer und dem Appreturöl von Beispiel 2 verwendet.
Die Teilchengröße wurde mit einem Mastersizer^® Micron von Malvern Instruments Ltd. U.K. gemessen, der sich für die Analyse der Teilchengröße im Bereich von 0,3 bis 300 μm in entweder trockenen oder nassen Medien eignet.
BEISPIEL 12 (VERGLEICHSBEISPIEL)
Ein appreturfreies Garn aus absolut trockenen Para-Aramidfasern (Kevlar^® Typ 49, 1580 dtex) wurde ebenso wie in Beispiel 2 behandelt, mit der Ausnahme, daß das verwendete superabsorbierende Polymer das in Beispiel 11 hergestellte Polymer war. Ein gemäß diesem Beispiel beschichtetes Garn bestand den Säulentest. Die effektive wasserabweisende Wirkung blieb noch nach 3 Wochen erhalten, als der Test beendet wurde.
BEISPIELE 13-14
Garne wurden mit einem superabsorbierenden Polymer wie folgt behandelt. Ein superabsorbierendes Polymer wurde entsprechend den Beispielen 3-5 hergestellt. Das gemahlene superabsorbierende Polymer wurde einem Dispersionsmittel aus einem wasserfreien Appreturöl wie in Beispiel 2 und unterschiedlichen Anteilen eines Supernetzmittels aus Tegopren^® 5845 zugesetzt. In den Beispielen 13 und 14 betrugen die Anteile der Komponenten 30 Gew.-% superabsorbierendes Polymer, 50 Gew.-% wasserfreies Appreturöl und 20 Gew.-% Tegopren^® 5845.
Garne wurden gemäß Beispiel 2 mit den nachstehend angegebenen Beladungen beschichtet.

Gew.-% Öl Gew.-% SAP Säulentestdauer

Beispiel 13 1,2 0,6 > 3 Wochen

Beispiel 14 2,4 1,2 > 3 Wochen
Wie oben angedeutet, bestanden die Garne gemäß den Beispielen 13 und 14 den Säulentest, und die effektive wasserabweisende Wirkung blieb noch nach 3 Wochen erhalten, als der Test beendet wurde.

Claims

Faser, die mit einem wasserabweisenden Material mit einem Wassergehalt von weniger als zwei Gew.-% beschichtet ist, das eine Dispersion mit einem Wassergehalt von weniger als 2 Gew.-% enthält, wobei die Dispersion ein superabsorbierendes Polymer und ein Dispersionsmittel aufweist, das ein Gemisch aus einem Öl und einem Supernetzmittel aufweist, in dem das superabsorbierende Polymer in einem Anteil von 0,05 bis 10 Gew.-% enthalten ist, bezogen auf das Gewicht der unbeschichteten Faser, wobei das superabsorbierende Polymer in Form von Teilchen mit einer Teilchengröße unter 100 μm vorliegt, das Supernetzmittel eine Oberflächenspannung unter 30 Millinewton pro Meter aufweist und das Öl eine kinematische Viskosität von 50 bis 350 mm²/s bei 20°C aufweist.
Faser nach Anspruch 1, wobei das superabsorbierende Polymer ein teilweise oder vollständig neutralisiertes, teilweise oder vollständig vernetztes Poly(acrylsäure)-Derivat; ein teilweise oder vollständig vernetztes Poly(natrium- oder -kaliumacrylamid-2-methylpropansulfonat)-Derivat; ein teilweise oder vollständig vernetztes Poly(chlortrimethylaminoethylacrylat)-Derivat; ein teilweise oder vollständig vernetztes Poly(acrylamid)-Derivat; ein Gemisch davon oder Copolymer davon ist.
Faser nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das superabsorbierende Polymer in einem Anteil von 0,1 bis 5 Gew.-% vorhanden ist, bezogen auf das Gewicht der unbeschichteten Faser.
Faser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das superabsorbierende Polymer in Form von Teilchen mit einer Teilchengröße von weniger als 20 μm vorliegt.
Faser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das superabsorbierende Polymer in Form von Teilchen mit einer Teilchengröße von weniger als 5 μm vorliegt.
Faser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Dispersionsmittel ferner ein Glycol aufweist.
Faser nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Supernetzmittel aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Trimethylsilan, einem polyethylenoxidmodifizierten Trimethylsilan, Trisiloxan, einem polyethylenoxidmodifizierten Trisiloxan, Polydimethylsiloxan, einem polyethylenoxidmodifizierten Polydimethylsiloxan und polyethermodifiziertem Siloxan besteht.
Faser nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Faser eine Glasfaser, eine Aramidfaser oder ein Gemisch daraus ist.
Faser nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Faser Poly(p-phenylenterephthalamid) enthält.
Garn, das eine Vielzahl von Fasern nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist.
Fasermaterial, das eine Vielzahl von Fasern nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist.
Lichtleiterkabel, das Glasfaserwellenleiter aufweist, wobei die Leiter von einem Garn umgeben sind, das eine Faser nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist.
Verfahren zum Beschichten einer Faser mit einem wasserabweisenden Material mit einem Wassergehalt von weniger als zwei Gew.-%, mit den folgenden Schritten: Bereitstellen einer Faser und Aufbringen einer Dispersion mit einem Wassergehalt von weniger als zwei Gew.-% auf die Oberfläche der Faser, wobei die Dispersion ein superabsorbierendes Polymer sowie ein Dispersionsmittel aufweist, das ein Gemisch aus einem Öl und einem Supernetzmittel aufweist. wobei das superabsorbierende Polymer in einem Anteil von 0,05 bis 10 Gew.-% enthalten ist, bezogen auf das Gewicht der unbeschichteten Faser, wobei das superabsorbierende Polymer in Form von Teilchen mit einer Teilchengröße unter 100 μm vorliegt, das Supernetzmittel eine Oberflächenspannung unter 30 Millinewton pro Meter aufweist und das Öl eine kinematische Viskosität von 50 bis 350 mm²/s bei 20°C aufweist.
Verfahren nach Anspruch 13, das die Bereitstellung einer Dispersion aufweist, die 0,5 bis 70 Gew.-% superabsorbierendes Polymer enthält.
Verwendung einer Dispersion, die weniger als zwei Gew.-% Wasser enthält und ein superabsorbierendes Polymer sowie ein Dispersionsmittel aufweist, zum Beschichten einer Faser, wobei das Dispersionsmittel ein Öl und ein Supernetzmittel aufweist und das superabsorbierende Polymer in Form von Teilchen mit einer Teilchengröße von weniger als 100 μm vorliegt, wobei das superabsorbierende Polymer eine Oberflächenspannung von weniger als 30 Millinewton pro Meter aufweist und das Öl eine kinematische Viskosität von 50 bis 350 mm²/s bei 20°C aufweist.