DE734291C

DE734291C - Verfahren zur Erhoehung der Festigkeit, insbesondere der Feuchtfestigkeit von Glasfasern und aus Glasfasern hergestellten Garnen, Geweben oder Gewirken

Info

Publication number: DE734291C
Application number: DEA89766D
Authority: DE
Inventors: Howard Russell Lillie; Eric Helge Loytty
Original assignee: ALGEMEENE KUNSTVEZEL MIJ NV
Current assignee: ALGEMEENE KUNSTVEZEL MIJ NV
Priority date: 1938-06-24
Filing date: 1939-06-25
Publication date: 1943-04-13
Also published as: FR856853A; US2263217A

Description

BUf. Ind. iiigenüüiü ^g
2 9 JUNi 1943

AUSGEGEBEN AM 13. APRIL 1943

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Festigkeit, insbesondere der Feuchtfestigkeit von Glasfasern und aus Glasfasern hergestellten Garnen, Geweben oder Gewirken, und besteht im wesentlichen in einer besonderen Wärmebehandlung der Fasern und Fasererzeugnisse.

Bekanntlich haben feine Glasfasern eine sehr große Zugfestigkeit, beispielsweise von 8750 kg bis 10500 kg/cm² bei einem Faserdurchmesser von etwa 0,006 mm. Garne. Gewebe und Gewirke aus Glasfasern haben jedoch nicht eine Festigkeit, die der Summe der Festigkeiten der in ihnen enthaltenen Eiuzelfasern entspricht. Vermutlich beruht dies wenigstens zum Teil auf einer mangelnden Parallellage der Fasern, auf Spannungen, die bei der Erzeugung der Fasern sowie beim Verarbeiten durch das Über- und Untereinanderbiesren der Fasern oder Fäden entstehen, und auf dem Abrieb der Fasern an den Berührungspunkten, alles Umstände, welche auf oin-e Brüchigkeit der Fasern hinarbeiten und die Festigkeit der Halb- oder Fertigerzeugiiisse im Vergleich zu derjenigen der Einzelfasern herabsetzen. Wenn Garne und Weboder YVirkwaren aus Glasfasern in Flüssigkeiten, besonders in Wasser, eingetaucht oder in feuchter Atmosphäre verwendet werden, findet überdies eine bemerkenswerte Abnahme der entsprechenden Trockenfestigkeit statt. Dies rührt wahrscheinlich teilweise daher, daß das Wasser die Neigung hat. sich mit dem Alkaligehalt des Glases zu verbinden und das Alkali auszulaugen, welches dann das verbleibende Glas weiter angreift, so daß der Durchmesser der Fasern merklich vermindert wird und die Fasern sich gegebenenfalls an ihren Berührungspunkten miteinander verkleben. Hierbei nimmt die Fähigkeit der Fasern, anlinanderzugleiteu, ab, während der Abrieb an den Berührungspunkten zunimmt. Jedoch findet ein nahezu gleich hoher Verlust an Festigkeit statt, wenn Fasererzeugnisse aus Glas mit geringem oder ohne Alkaligehalt feucht werden. Dies kann wohl dadurch erklärt werden, daß die Feuchtigkeit die Wirksamkeit von für die Glasfasern angewendeten Schmiermitteln verringert oder dali die Feuchtigkeit in OberHächenrisse eindringt, wobei

sich die Anziehungskraft zwischen den Spiegelflächen an den Rissen ändert, was im Falle einer sehr feineu Glasfaser eine größere Änderung der Festigkeit der Faser an diesen Stelh-n verursacht.

Xun ist es in der Glasindustrie bekannt, einen Ausgleich der Spannungen im Gllas und damit eine Erhöhung der Festigkeit des Glases durch eine Wärmebehandlung vorzunehmen. Diese Behandlung ist vornehmlich für Glastafeln gedacht und erfolgt bei der Entspannungs- oder Ausgleichstemperatur, die oberhalb 450° C liegt. Derart hohe Temperaturen wurden für die Wärmebehandlung

¹S von Glasfasern wegen der Möglichkeit eines Zusammenschmelzens untunlich sein. Auch Temperaturen von 350° C, wie sie nach einem bekannten Vorschlag zur Herstellung von gewelltem Glasgespinst durch Formung von glattfädiger Glaswolle unter Hitzeeinwirkung zur Anwendung kommen, können nicht zu der erfindungsgemäß angestrebten Erhöhung der Festigkeit von Glasfasern und Glasfasererzeugnissen führen.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei Glasfasern durch die bei ihrer Erzeugung eintretende schnelle Abkühlung die Entspannungstemperatur des Glases der Fasern um mehrere hundert Grad bis auf etwa -joo° C gesenkt wird. Auf dieser Erkenntnis aufbauend, besteht das erfindungsgemäße Verfahren zur Erhöhung der Festigkeit von Glasfasern und Erzeugnissen aus diesen darin, daß für die Glasfasern ein Glas benutzt wird, das weniger als 3% Alkali enthält, und daß

. die nackten oder mit einem ölhaltigen Schmiermittel überzogenen Fasern oder Erzeugnisse (Garne, Gewebe, Gewirke) einer etwa 200⁰ C, jedenfalls aber weniger als 250⁰ C betragenden Temperatur, d. h. einer in der Xähe des Entspannungsbereiches der Glasfasern liegenden Temperatur, unterworfen werden.

Durch dieses Verfahren kann bei einer Anwendungsdauer von 5 bis 30 Minuten im besonderen eine Erhöhung der Feuchtfestigkeit der Glasfasern und Glasfasererzeugnisse bis zu I50⁰/o» abhängig von den Feuchtigkeitsbedingungen, erzielt werden. Die Behandlung kann zu irgendeiner Zeit nach Erzeugung der Fasern stattfinden, erfolgt aber vorzugsweise an aus den Fasern hergestellten Garnen, Geweben oder Gewirken. D>°>> Behandlung zeigt gute Ergebnisse, sowohl wenn die Fasern ihren ursprünglichen ölfreien Zustand

besitzen oder auch wenn sie mit öl ο. dgl. geschmiert worden sind. Die Erhitzung kann entweder durch Behandlung einer abgetrennten Menge der Erzeugnisse oder auch fortlaufend in der Weise erfolgen, daß die Ware, wie sie vom Webstuhl oder von der Wirkmaschine kommt, durch einen auf geeigneter Temperatur gehaltenen Heizofen geleitet wird. Wenn gewebte oder gewirkte Glasfasererzeugnisse in dieser Weise einer,Wärmebehandlung unterworfen werden, erlangt jeder Faden eine seiner Lage im Stoff entsprechende dauerhafte Wellung, während die Xeigung eines Fadens, sich aufzudrehen, im wesentlichen beseitigt wird. So ergibt sich als feststehende Wirkung der erfindungsgemäßen Wärmehchandlung von Glasfasererzeugnissen die Verringerung der bei der Erzeugung der Fasern in diese hineingebrachten Spannungen und eine größere Stärke der Ware dadurch, daß Fäden nicht mehr in dem Maße wie sonst das Bestreben haben, aneinanderzuglciten und sich aufzudrehen.

Es wurde gefunden, daß die Wärmebehandlung der Glasfasern und Glasfasertextilien bei der angegebenen Temperatur von 200 bis 250° C am günstigsten ist und bei Fasern mit weniger als 3% Alkaligehalt zu einer beträchtlichen Erhöhung der Festigkeit führt. Bei höheren Temperaturen nimmt die Festigkeit wieder allmählich ab und fällt nach einer Behandlung bei etwa 45 o° C auf die Hälfte ihres ursprünglichen Wertes.

Die durch die Wärmebehandlung bewirkte Erhöhung der Festigkeit ändert sich, wie festgestellt wurde, -mit der Feuchtigkeit, und zwar proportional mit dem Anwachsen der Feuchtigkeit, und ist um so größer, je leichter das Glasfasererzeugnis ist. Die folgende Tabelle zeigt beispielsweise die Festigkeit in Kilogramm von 0,089 g und 0,148 g Garnen aus geölten Fasern eines Musterglases mit einem Gehalt an Lithium von ungefähr 2 °;'_o bei einer Wärmebehandlung von V₂ Stunde bei 200⁰ C und ohne diese Wärmebehandlung.

Garn	Relative Feuchtigkeit	0	Wärme behandelt	Nicht- wärme- behandelt
	" fi	16	'"„	^r'V
	22	2,36	2,31
	47	2,13	2,00
	60	2,09	1,95
0,148 g	/O	1,91	1,50
	100	i,SS	1,04
	0	1,88	1,02
	17	i,77	0,70
	23	2,95	2,79
	₄S 65	2,63	2,30
	7«	2,3b	2,27
o,oSq g ■	SS	2,27 2,11	2,00 1,72
	100	—	1,23
	—	1,04
	1.93	o,95

Claims

Hieraus ist zu ersehen, daß in einer trockenen Atmosphäre, die Erhöhung der Festigkeit eines wärmebehandelten geölten Garnes gegenüber Garn im unbehandelten. also normalen Zustand nur ungefähr 2% beträgt, während das wärmebehandelte Garn bei 100% relativer Feuchtigkeit eine zweieinhalb mal so große Festigkeit als das normale Garn aufweist. Mit anderen Worten beträgt die ίο Feuchtfestigkeit eines wärmebehandelten Garnes 65 bis 75 % seiner Trockenfestigkeit, während die Feuchtfestigkeit eines normalen Garnes nur 30 bis 34% seiner Trockenfestigkeit ist. Ähnliche Wirkungen ergeben sich bei entig sprechend wärmebehandelten Geweben und Gewirken aus Garnen der angegebenen Gewichte. _ .

Es wird angenommen, daß die obige Wirkung außer auf der Beseitigung schädlicher Spannungen zum Teil auch darauf beruht, daß eine Erhöhung der Zähigkeit und ein Anbacken des Ölfilms hervorgerufen wird, welcher die Oberflächenrisse der Fasern verschließt und sie wasserbeständig macht. Eine ähnliche, allerdings weniger ausgeprägte Wirkung ergibt sich aber auch bei der Behandlung ölfreier Garne und Fasern. Beispielsweise wurde bei einem geölten, nicht wärmebehandelten Garn aus Glasfasern mit niedrigem Alge kaiigehalt ein Verlust von 30⁰Z₀ seiner Festigkeit beobachtet, wenn die relative Feuchtigkeit der umgebenden Atmosphäre von 47 ° „ auf 70% stieg. Unter denselben Bedingungen zeigte sich bei einem ölfreien Garn, welches vor seiner Wärmebehandlung 20 ⁰Z₀ seiner Festigkeit verlor, nur ein Verlust von 11% seiner Festigkeit nach der Wärmebehandlung. Das geölte Garn verlor nach der Wärmebehandlung nur ι % seiner Festigkeit bei derselben Änderung der Feuchtigkeit. In allen obenerwähnten Fällen wurde die Wärmebehandlung des Garnes bei 200³ C während ■"0 Stunde durchgeführt.

P.\ τ υ ν τ λ ν s γ r u c η :

Verfahren zur Erhöhung der Festigkeit, insbesondere der Feuchtfestigkeit von Glasfasern'und aus Glasfasern hergestellten Garnen, Geweben oder Gewirken, dadurch gekennzeichnet, daß für die Glasfasern ein Glas benutzt wird, das weniger als 3 % Alkali enthält, und daß die nackten oder mit einem ölhaltigen Schmiermittel überzogenen Fasern oder Erzeugnisse (Garne, Gewebe, Gewirke) einer etwa 2oo° C, jedenfalls aber weniger als 250⁰C betragenden Temperatur, d. h. einer in der ■ Nähe des Entspannungsbereiches der Glasfasern liegenden Temperatur, unterworfen werden.