DE724034C

DE724034C - Verfahren zum Erzeugen farbiger Glasfasern

Info

Publication number: DE724034C
Application number: DEA89352D
Authority: DE
Inventors: Harrison P Hood
Original assignee: ALGEMEENE KUNSTVEZEL MIJ NV
Current assignee: ALGEMEENE KUNSTVEZEL MIJ NV
Priority date: 1938-11-04
Filing date: 1939-04-16
Publication date: 1942-08-17
Also published as: GB536236A; CH232080A; NL55017C; FR861326A

Description

Verfahren zum Erzeugen farbiger Glasfasern Für viele Verwendungszwecke der Glasfasern, insbesondere für Textilzwecke, ist es wünschenswert, die Fasern zu färben, damit sie auch in dieser Beziehung den übrigen Textilfasern gleichgestellt werden können. Bei einem so beständigen Werkstoff wie Glas ist es vorteilhaft, anorganische Färbemittel zu verwenden, damit auch die Färbung beständig bleibt, was bei Verwendung von organischen Färbemitteln meistens nicht der Fall ist. Mit den gebräuchlichen Färbemitteln kann man bei Glas nur eine beschränkte Anzahl von Farben erzielen, die außerdem immer verhältnismäßig hell sind. Dieses gilt besonders bei zum Erzeugen von Fasern bestimmtem Glas, weil hierbei eine so starke Farbsättigung der Ausgangsmasse nötig ist, daß sie nahezu undurchsichtig schwarz wird, um in den Fasern eine nennenswerte Färbung zu erzielen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von farbigen Glasfasern, bei welchem eine Schmelze verwendet wird, die eine leicht reduzierbare Metallverbindung, beispielsweise der Kupfer- und/oder Bleigruppe, enthält, und die erzeugten Fasern einer Wiedererhitzung in- Gegenwart eines Reduktionsgases, beispielsweise Wasserstoff, oder eines wasserstoffhaltigen Gases, wie Methan, unterworfen werden.
Durch dieses Verfahren läßt sich in den Fasern, obschon sie bei der Entstehung farblos sind, zufolge der Reduktion eine starke Färbung erzielen, die beständig ist. Die so erhaltenen Färbungen sind besonders gegen Hitze und Licht beständig und besitzen den Vorteil, daß sie waschecht und abriebfest sind, weil die Färbemittel einen festen Bestandteil des-Faserstoffes bilden.
Das Färben von Glasgegenständen ganz allgemein auf die beanspruchte Art ist bereits bekannt, es ist das bekannte Kupferrubin oder Selenrubin, doch hat man Glasfasern auf diese Weise noch nicht gefärbt, da man der Ansicht war, daß sie die zum Hervorbringen der Farbe erforderliche Reduktionstemperatur nicht aushalten. Es hat sich aber gezeigt, daß bei Glasfasern diese Reduktionstemperatur erheblich niedriger sein kann, daß eine Temperatur, die unter .I25° liegt, genügt, um den L mschlag nach Rot zu bewirken. Dies ist aber eine Temperatur, die jede Glasfaser gut aushalten kann, so daß es möglich ist, in der angegebenenArt Glasfäden oder Fasern zu färben.
Auf diese Weise lassen sich Glasfasern, welche 1/2 bis etwa io°/o Kupferoxyd enthalten, in verschiedenen braunen, roten und schwarzen Tönungen färben, wobei der Farbton, wie bekannt, sowohl von der Zusammensetzung des Glases als auch von der bei der Reduktion angewandten Temperatur abhängt. Glasfasern, welche beispielsweise mindestens 41/, Bleioxyd enthalten, mit dem man bei Bleiglas sogar bis 5o°/, gehen kann, erlangen bei der angegebenen Reduktion verschiedene Tönungen in grau und schwarz.
Wesentlich für die Erzielung zufriedenstellender Ergebnisse sind die Temperatur und die Dauer der Reduktionsbehandlung. Je höher die Temperatur ist, desto gesättigter wird, wie bekannt, im allgemeinen die Farbe sein, jedoch sah man in der Anwendung dieser hohen Temperaturen bei Glasfasern eine Gefahr, da befürchtet werden mußte, daß die Fasern zusammenkleben. Es hat sich aber überraschenderweise gezeigt, daß eine Behandlung von i Stunde bei einer Temperatur von etwa 325° C bis etwa 4.25° C bei Glasfasern völlig genügt, um die gewünschte Farbe hervorzubringen.
Die Zusammensetzung des Glases selbst, aus dem die Glasfasern hergestellt werden, spielt bei der erfindungsgemäß zu erlangenden Färbung eine sehr wichtige Rolle. So ergeben, wie bekannt. alle Glasmischungen, die wenigstens d.°/, Blei enthalten, eine graue bis schwarze Färbung, doch gestaltet sich die Reduktion leichter und intensiver, und es ergeben sich bessere Färbungsergebnisse, wenn sie einen Zusatz an Borsäure besitzen, als wenn dieser Zusatz fehlt.

Die Tönungen, welche man bei kupferhaltigen Glasfasern erzielen kann, sind hauptsächlich rot und braun. Der Farbton hängt zum großen Teil von Zusätzen, die man außer Kupfer dem Glas beigibt, ab. Enthält das Glas Borsäure oder Alkalifluorid und/oder Arsen oder Antimon, so lassen sich mit Kupfer eine Reihe besonders guter zufriedenstellender Färbungen erzielen. Borosilikate oder Gläser, welche einen namhaften Zusatz, beispielsweise wenigsten 5 °/o, Borsäure enthalten, unterliegen der Reduktion bei niedrigeren Temperaturen und ergeben Färbungen, die tiefer sind als in Nicht-Borosilicatgläsern. Wenn ein Teil des Alkalis durch Alkalifluorid ersetzt wird, ergibt sich ein leuchtenderes Rot. Durch die Verwendung von Pottasche als Alkali ergibt sich bei geringem Kupfergehalt eine Verbesserung der Intensität der roten Färbung. Bei einem Kupfergehalt von 9°%o oder mehr ergibt sich ein glasiges Schwarz. Arsen und Antimon bewirken eine Änderung des Farbtones, und es lassen sich mit ihnen bei gewissen Mischungen, beispielsweise bei Kupfer und Fluor enthaltendem Kalkglas, Färbungen erzielen, die ohne sie nicht möglich sind. Bei Bleiglas, welches Kupfer enthält, bewirkt das letztere die Erzielung der Färbung. Die folgenden Beispiele geben einige erfindungsgemäß benutzte Zusammensetzungen und die erzielten Ergebnisse.

I 1I IM Iv V

Sand ......................... 370 380 1 380 38o 380

Soda.........,................. 68 34 52 - 68

Borsäure ...................... 16o io6 io6 io6 io6

Kupferoxyd.................... io 10 io io 10

Natriumfluorid .................. - 40 - 40 -

Lithiumkarbonat ................ - ! - i - - 49

Kieselfluornatrium ............... - - 30 -

Arsen ......................... - - - 15 -

Farbe der Fasern ............... dunkel- ! tiefrot i karmesin- dunkel- rosa

rotbraun j braun braun

Reduktionstemperatüren ......... 3750 C 375> C 375 ° C 375 ° C 400' C

vI vII vIII IX X

Sand ......................... 36o 350 j 310 150 46o

Soda ......... ................... 85 - 6o - 24

Borsäure ...................... - 177 - - -

Kupferoxyd.................... 10 40 15 - -

Natriumfluorid .................. 40 - 35 - -

Caliumhydrat................... 72 - - - -

Kieselfluornatrium ............... 30 - - - -

Arsen .......................... 5 - - - 1-I/1

Pottasche...................... - 88 - - 170

Salpeter ...................... - 1I - 50 25

Kalisalpeter.................... - - - - -

Bleiglätte ..................... - - 115 258 245

Tonerdehydrat ................. - - 8 - -

Antimonoxyd ................... - - - 4,5 -

Borax......................... - - - -

Farbe der Fasern .............. henna schwarz dunkel ! schwarz grau

henna

Reduktionstemperaturen ......... 3750 C 3750 C 375 ° C 400' C 400' C

Die angeführten Glasgemenge wurden geschmolzen und aus ihnen Fasern mit einem Durchmesser von etwa 7 Mikron gezogen, worauf eine Menge Fasern jeder Art i Stunde lang bei den angegebenen Temperaturen in Anwesenheit von Wasserstoff erhitzt wurde.

Die unterschiedliche Wirkung der aus den Gemengen Il und III erzeugten Fasern gegenüber denen aus dem Gemenge I ergibt sich durch den Zusatz von Alkalifluorid.
Die Fasern aus dem Gemenge IV zeigen die Wirkung des Zusatzes von Arsen.
Die Fasern aus dem Gemenge V zeigen die Wirkung des Zusatzes von Lithiumoxyd. Die Fasern aus dem Gemenge VI, das ein Natronkalkglas ergibt, bei welchem die Färbung durch einen Zusatz eines Fluorides. und von Arsen herbeigeführt wurde, würden ohne das Arsen eine nennenswerte Färbung nicht haben.
Die Fasern aus dem Gemenge VII zeigen die Wirkung eines hohen Kupfergehaltes in einem Kaliborosflicat.
Das Gemenge VIII gibt ein Bleiglas, welches gleichzeitig Kupfer und Fluor enthält. Die Fasern aus den Gemengen IX und X veranschaulichen die Wirkung des beanspruchten Verfahrens bei reinen Bleigläsern.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Erzeugen farbiger Glasfasern, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden oder Fasern aus einer Schmelze erzeugt werden, die eine leicht reduzierbare Metallverbindung, beispielsweise der Kupfer- und/oder Bleigruppe, enthält, und die erzeugten Fasern einer Wiedererhitzung bei Temperaturen unter 425° C in Gegenwart eines gasförmigen Reduktionsmittels unterworfen werden.
2. Verfahren nach Anspruch i, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Borosilicatglases, welches Kupfer und wenigstens 501, Borsäure enthält.
3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gemenge Alkalifluorid zugesetzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas Arsen enthält.
5. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz an Kupferoxyd 1/2 bis io °/o beträgt.
6. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz an Bleioxyd 4 bis 50 °/a beträgt.