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Verfahren und Einrichtung zum Behandeln von Fäden oder Fasern aus
Glas Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Behandlung von Fäden
oder Fasern, insbesondere solcher aus Glas oder einem ähnlichen nichtmetallischen
Material. Das neue Verfahren besteht darin, daß die Fäden oder Fasern der Einwir'kung
eines Bades von einer Flüssigkeit, die die bJ äden oder Fasern chemisch angreift,
ausgesetzt werden, und daß gleichzeitig ein Strom von Gasblasen den Fäden oder Fasern
zugeführt wird.
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Das Maß der f?inwirkung der die Fäden oder Fasern chemisch angreifenden
Badflüssigkeit auf die Fäden oder Fasern kann in erster Linie durch die richtige
Bemessung der Einwirkungsdauer geregelt werden. Wenn man beispielsweise die Fäden
oder Fasern durch das Bad kontinuierlich hindurchführt, hemißt man die Länge des
Weges. der Fäden oder Fasern durch das Bad und die Bewegungsgeschwindigkeit je nach
dem Ausmaß der erwünschten Einwirkung.
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Durch die der Einwirkung der Badflüssigkeit ausgesetzten Fäden oder
Fasern zugeführten Gasblasen ist es möglich, die Einwirkung der Badflü.ssigkeit
auf die Fäden oder Fasern zu modifizieren. Ohne die Zufuhr von Gasblasen würde es
kaum möglich sein, feine Fäden oder Fasern von nur wenigen io-3 mm auf die angegebene
Weise zu behandeln, da die Fäden oder Fasern durch die Badflüssigkeit zerstört würden.
Die Gasblasen lagern sich an der Oberfläche der Fäden oder Fasern an und bilden
auf diese Weise eine gewisse
Schutzurnhiillung. Die Gasblasen 'haften
aber nie fest an den Fädeti'öder Fasern, sondern der ständige Strom der Gasblasen
bewirkt, daß diese immer wieder von den Fäden oder Fasern verdrängt werden. Um aber
diesen ungeregelten Vorgang kontrollieren zu können, ist es zweckmäßig, für eine
in regelmäßigen Intervallen stattfindende Loslösung der Gasblasen vom den Fäden
oder Fasern Sorge zti tragen. Dies geschieht durch eine intermittierende oder periodische
Einwirkung, %vobei Schwingungen, wie Schall- oder Ultraschallwellen, Anwendung finden
können.
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Eine andere Möglichkeit besteht bei einem elektrolytisch erzeugten
Wasserstoffgasstrom darin, claß man den für die Wasserstoffgaserzeugung verwandten
Gleichstrom mit einem Wechselstrom höher Periodenzahl überlagert. Verwendet man
z. B. einen Wechselstrom mit 3,50 Perioden in der NTinute, so erhält man
359mal in der \NIinute die Loslösung der an den Fäden oder Fasern anhaftenden Gasblasen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erhält man Fäden oder Fasern,
die sich dadurch auszeichnen, daß sie besonders leicht mit Überzügen, insbesondere
solchen metallischer Art, versehen werden können. An den erfindungsgemäß behandelten
Fäden oder Fasern haften sowdhl elektrolytisch aufgebrachte Metallüberzüge, als
auch aufgedampfte Überzüge besonders gleichmäßig urid fest.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß man
in genau 'kontrollierbarer Weise eine Durchmesserverringerung der behandelten Fäden
oder Fasern herbeiführen kann. Beispielsweise sei erwähnt, daß man mit Hilfe des
erfindungsgemäßen Verfahrens aus Glasfasern mit einem Durchmesser von 5-1o-3 mm
Dicke, solche mit einer Dicke von 0,5- r9-3 mm 'herstellen kann.
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Die Gasblasen können von außen dem Behandlungsbad zugeführt werden,
doch 'hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, die Gasblasen in dem Bade auf
chemischem oder elektrochemischem \\'ege zu erzeugen. Auf diese Weise ist es besonders
einfach, einen kontinuierlichen Gasstrom auf die Fäden oder Fasern zur Einwirkung
zu bringen.
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Eine praktisch leicht und vorteilhaft durchführbare Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfa'hrerls besteht darin, daß man in dem Bellandlung.shad
elektrolytisch Wasserstoff erzeugt, und zwar an einer solchen Stelle, die unterhalb
des Transportweges der Fäden oder Fasern liegt. Dann steigen die Wasserstoffblasen
durch die Badflüssigkeit auf und durchströmen das aus den Fäden oder Fasern gebildete
Bad. Sie 'haften 'hierbei an den Fäden oder Fasern an. Die Wasserstofferzeugung
geschieht durch Gleichstrom. Überlagert man aber diesen Gleichstrom mit einem Wechselstrom,
so tritt eine periodische Loslösung der Gasblasen von den Fäden und Fasern auf.
Die Impulse, die diese Loslösung bewirken, entsprechen ' in ihren Perioden denen
des überlagerten Wechselstromes.
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Wichtig ist auch die Regulierung der Größe der Gasblasen. In den meisten
Fällen erzielt man die beste Wirkung mit sehr feineli Gasblasen. Diese kamt man
hei der elektro1vtisclietil\'asserstofferzeiigung dadurch gew innett, dal) inan
eine feinporige Kathode ariw-en<Iet. Ferner ist es zweckmäßig, so zu arbeiten,
daß die (@lterfläc'he der Anode kleiner als diejenige der hatliode ist, wodurch
man eine Verringerung der hat'hodenstrotrldichte erzielt, w-as ebenfalls eitle \-erlaeinerung
der Größe der Gasblasen herbeiführt.
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Besondere Bedeutumg liat das erfindungsgemäße Verfahren für die Behandlung
von Glasfäden und Glasfasern. In diesem Fall verwendet man vorzugsweise als die
F<idett oder Fasern angreifende Badflüssigkeit eine verdiitttite Flußsäurelösung.
Je nach dem Ausmaß der gewiitiscliteti Einwirkung, insltesotidere der Durchmesserverringerung,
ist die Konzentration der Badfliissigkeit zti hemessen. Bei Fäden oder Fasern aus
von :\lkali angreifbarem Glas kalin man als Radflüssigkeit auch verdünnte Afkahlösung
verwenden. I)as erfindungsgemäße Verfahren ist aber auch auf andere Fäden oder Fasern
anwendbar. z. 13. auf Zelltilosefäden, in welchem Fall man als Badfliissigkeit z.
13. eine Kupferoxydammoniaklösung benutzen kann. Auch Kunstfasern, wie z.
B. Celluloseacetatfasern, können nach dem erfitidungsgentäßetl \ -.erfahren behandelt
werden, in welchem lall matt ein 1-ösungsmittelgemisch an wenden mtiß, dessen Lösungsgeschwindigkeit
auf die Celluloseacetatfaser nicht allzu groß ist. Zum Beispiel kommest solche Lösungsmittelgetnische
in ßetraclit, die nur verhältnismäßig geringe yleligen eine; schnell wirkenden Lösungsmittels
wie Aceton und daneben größere Mengen schNvach %\-irketider 1.(isungsmittel, w-ie
Methyl-oder Ätlivlalkohol enthalten. \\'11l tnan auch in diesem Fall den Gasstrom
elektrolytisch erzeugen, so enthält das Lösungsmittelgetnisch z\vec'kmäßigerweise
geringe Mengen Wasser.
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Die I#.rfindutig unifaßt auch eitle 1?inrichtung zur :\usführung des
netten Verfahrens. Diese Einrichtung besteht aus eitieni Behälter für die Badflüssigkeit,
Mittel zum Führen der Fäden und Fasern durch diesen Behälter und eine E=inrichtung
zur Erzeugung der Gasblasen in dem Bade.
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Die 7eichnung zeigt ill Fig. t eine Perspektivalisicht eitles :'£usfülirungsheispieles
der erfindungsgemäßen Einrichtung; F i9. 2 zeigt dieselbe 1?inrichtung von
oben gesehen, wobei die obere I#.le'1<trode weggenommen ist; Fig. 3 zeigt eine
schematische I?inrichtung einer elektrischen Schaltung hei einer modifizierten Ausführung.
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Die in Fig. i und 2 gezeigte Finriclitung besteht in einem Behälter
i, in dein zwei Elektroden 2 und 3 in horizontaler 1Ziclitiltig angeordnet sind,
von denen die untere 1?lektrode 3 die Kathode, die obere Elektrode 2 die Anode ist.
Wie schon gesagt, ist es hierbei z-,veckmäßig, die Kathode 3 großflächiger als die
.\ti0de 2 auszubilden und ein feinporiges Material hzw. eilt solches mit grober
Struktur für sie zu verwenden. Die Anoden müssen widerstandsfähig gegen das Behandlungsbad
sein und können z. 13. aus platinierten oder mit Platinschwamm
überzogenen
Blechen bestehen. Die Steuerrollenpaare 5 und 6 dienen zum Transport der Fäden oder
Fasern 9 durch das Behandlungsbad. Die Fäden oder Fasern werden von derRolle7 abgespult,
passieren das Bad und werden von der Rolle H aufgespult. Die Rolle 8 wird von einer
nicht gezeigten Antriebsordnung angetrieben, aber auch die andern Rollen 7. 5 und
6 ,können angetrieben sein. @%'enn man ein lockeres Stapelfaserband nach (lern erfilidurigsgemäßen
Verfahren behandelt, kann man oben und unten \-on diesem weitmaschige, in der Zeichnung
nicht gezeigte Schutzbänder anordnen. die verliinclern. (laß Fasern, die sich aus
dein Stapelfaserband loslösen, in der Badflüssigkeit lierunischwimmen.
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Zwischen den l,.lf@ktroden 2 und 3 sind besondere Stützorgane I für
die Faserbahn vorgesehen. Den l?lektroden wird über in der Figur nicht gezeigte
"Zuführungsorgane (;leiclispannutig zugeführt, wodurch die \1'asserstr>ttlri1dung
in der Kathode 3 herbeigeführt wird. Zumindest die Anode 2 ist zweckmäßig als Gitter,
Netz oder perforiertes Mech ausgeführt. so daß die Ansammlung von Gas unterhalb
der Anode \,erliin(lert wird.
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1)ie I?lektrodell 2 und 3 können evtl. mit Pulsierendem (31eichstrom
gespeist werden. Besonders \,orteilliaft hat sich aber die L`herlagerung eines \b'eclis-elstrc>rnes
über den Gleichstrom gezeigt. Die für dieseAusführungsforin der Erfindung benötigte
elektrische Schaltung ist in der Fig.3 veranschaulicht.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist außer den beiden Elektroden
2 und 3, die an die (Ileichstrorncluell.e io angeschlossen sind, eine besondere
gitterförmige 7?lektrode i i vorgesehen, die an die eine klemme eines Wechselstromgenerators
12 angeschlossen ist, dessen andere Klemme an die Kathode 3 arlgesc'liloss-ert ist.
Die letzterwähnte Elektrode wir (1 somit \-on einem Gleichstrom und einem diesem
übergelagerten Wechselstrom durchflossen. Uni zu \-erllin(lerri, daß ein wesentlicher
Teil des \-on der (@leichstromquelle io gelieferten (ileic'listromes durch die in
Serienschaltung befind-1 iclie l#.lektrodc 2. l:lektro(ie i t und Wechselstrom-(itlelle
12 fließt, kann man z. 13. die Elektrode i i aus einem Material mit 'höherer
Polarisationsspannung als die E1el<tro(ie 3 ausführen, oder.man kann die l:lektrocle
i i mit einer äußerst dünnen, evtl. durch Formierung irn Bade gebildeten, als Dielektrikum
w irkenden isolierenden Schicht versehen, wodurch die Elektrode r i zusammen mit
der Badflüssigkeit einen Kondensator bildet.
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l?s ist möglich. den Wechselstrom und den Gleichstrom in das Bad durch
zwei ganz getrennte, d. h. keine gemeinsame Elektrode besitzende Elek-. trodensvsteme
zuzuführen.
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Uni eine gleichmäßige Stromverteilung über die Fläche der l:lektro(len
zu erzielen, kann es evtl. erforderlich sein, in dem Bade auf bekannte Weise nicht
leitende Schirme oder sonstige, die Stromverteilung hewir'kende Organe anzuordnen.