DE966247C - Verfahren zur Behandlung von Geweben aus Glasfasern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung von Geweben aus Glasfasern.

Es ist bereits bekannt, Glasfasergewebe einer Wärmebehandlung zur Entspannung des Gewebes zu unterziehen. Es ist ferner nicht mehr neu, Überzugsmaterialien, wie Kunstharze oder andere organische Verbindungen, auf die Oberfläche von Glasfasern zur Verbesserung ihrer Eigenschaften aufzubringen.

Ziel der Erfindung ist ein Verfahren, durch das Gewebe aus Glasfasern hergestellt werden können, die gewisse Eigenschaften der feinsten Seiden, Satins und Wollen aufweisen und die sich, wenn sie als Wandbehänge, Vorhänge od. dgl. verwendet werden, bereitwillig in sanfte und gewellte Falten legen sowie eine gute Griffigkeit und Abriebfestigkeit aufweisen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich diese Eigenschaften bei Glasfasergeweben erzielen, ohne daß in ungünstiger Weise die Durchsichtigkeit oder Feuersicherheit des Gewebes beeinträchtigt oder sein Widerstand gegen entsprechende Einwirkung, Vermodern, Ungeziefer, Wettereinwirkungen, Feuchtigkeit u. dgl., d. h. die Eigenschaften, welche Glasfasern in idealer Weise als Textilwerkstoff, faserartige Verstärkungen und für andere zahlreiche Zwecke machen, verringert werden. Ferner weisen Glasfasergewebe gegenüber Textilgeweben den Vorteil auf, daß sie nicht einlaufen und nicht so schnell verschmutzen, wobei sie bei wirklicher Verschmutzung ohne Schwierigkeiten durch

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einfaches Abspülen mit Wasser gereinigt werden können.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich die Fasern im Glasfasergewebe ferner so weit erschlaffen bzw. entspannen, daß keine fr.eien Faserenden, einschließlich deren, die beim Faserbruch entstehen, aus der Fläche des Gewebes herausstehen und dadurch das Aussehen des Gewebes beeinträchtigen. Statt dessen verbleiben die Enden in ihrer normalen Lage innerhalb ίο des Gewebes, so daß gebrochene oder lose Enden nicht zu sehen sind.

Die erfindungsgemäßen Glasfasergewebe lassen sich mit vorbestimmten erhobenen oder vertieften Mustern versehen, die im Zuge der Herstellung gebildet werden, ohne daß sich dadurch andere vorteilhafte, obenerwähnte Eigenschaften des Gewebes nachteilig ändern. Schließlich lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Textilgewebe aus Glasfasern herstellen, bei dem die Fasern über ihre Länge gekräuselt oder gewellt sind und sich derart stärker miteinander verketten. Insbesondere lassen sich gemäß der Erfindung gekräuselte oder gewellte Fasern in Gestalt von einzelnen Stapelfasern herstellen, die sich verfilzen und derart das Aussehen und die Eigenschaft von Wolle erhalten, so daß man durch Streichen bzw. Karden ein Textilgewebe herstellen kann. Darüber hinaus lassen sich gemäß der Erfindung die Gewebe aus Glasfasern in beliebiger, vorteilhafter Weise einfärben.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfasergewebe zunächst unter oxydierenden Bedingungen einer Wärmebehandlung bei Temperaturen ausgesetzt werden, bei denen die auf den Glasoberflächen vorhandene Schlichte abbrennt und die Fäden des Gewebes entspannt bzw. erschlafft werden, worauf auf die Faseroberflächen ein Überzugsmaterial aufgebracht und auf den Oberflächen der Fasern fixiert wird. Bei der Wärmebehandlung erfolgt ein Richten des Gewebes, während das Fixieren des Faserüberzugsmaterials, beispielsweise einer organischen Verbindung, auf der Oberfläche der Fasern durch eine zweite Wärmebehandlung erfolgt. Letztere soll im folgenden als »Konservierung durch Wärme« bezeichnet werden.

Das »Richten des^Gewebes^wird am vorteilhaftesten bei einer Temperatur von oberhalb 480⁰ C, jedoch unterhalb der Schmelztemperatur der Fasern durchgeführt, welche in erster Linie von der besonderen Zusammensetzung des Glases abhängt. Am sichersten ist es, eine um ungefähr 25 bis 50⁰ C unterhalb der Schmelztemperatur der Fasern der besonderen Glaszusammensetzung liegende Höchsttemperatur einzustellen. Beispielsweise liegt der vorzugsweise Temperaturbereich für das Richten des Gewebes bei Glasfasern aus Borsilikatglas oberhalb von 540⁰ C und üblicherweise unterhalb von 700⁰ C. Innerhalb dieses Temperaturbereichs erfolgt das Erschlaffen der Fasern und das Richten des Gewebes in dem erwünschten Maße dadurch, daß dieses 2 bis 3 Sekunden, jedoch oft sogar bis zu 30 Sekunden lang, je nach dem Gewicht des Gewebes, der entsprechenden Temperatur ausgesetzt wird, wobeifschwerere Gewebe normalerweise mehr Wärme erfordern. Eine Temperatureinwirkung von bis zu 10 oder 30 Minuten ist von Nachteil nur hinsichtlich ihrer Einwirkung auf eine in technischem Umfang durchgeführte Massenproduktion im Sinne der Leistungsverminderung, jedoch werden sehr oft Temperatureinwirkungen von dieser Länge auch in normalen Fällen notwendig, beispielsweise zum Miteinanderverspleißen bzw. Verbinden von Geweben aus Glasfasern in kontinuierlicher Arbeitsweise.

Falls die Temperaturbedingungen während des Geweberichtens so eingesteht werden, daß ein Schmelzen der Fasern möglich ist, so ergibt die demzufolgende Verankerung der Fasern miteinander an ihren Verbindungsstellen Ausgangspunkte für die Zerstörung der Fasern und demgemäß eine Schwächung des Textilgeweb es. Gewisse, wenn auch nicht den ausgezeichneten Ergebnissen, die in den Glasfasern durch ein Richten des Gewebes bei Temperaturen von oberhalb von 480⁰ C erzielt werden, gleichwertige Verbesserungen der Eigenschaften von Glasfasern und Geweben gegenüber den bisher gegebenen Möglichkeiten können auch bereits durch eine Wärmebehandlung bei Temperaturen innerhalb des Bereichs von 200 und 480° C erzielt werden, falls die Einwirkungsdauer der Temperatur entsprechend verlängert wird. Beispielsweise ergeben Temperatureinwirkungen von 70 oder mehr Stunden Dauer in der Höhe von 200⁰ C, die einer solchen von 5 bis 10 Minuten bei etwa 480⁰ C wirkungsmäßig entsprechen, eine gut erschlaffte und gerichtete Faser.

In ihrem Ausgangszustand werden die meisten Textil-Glasfasern mit einem Schmier- und Bindemittel überzogen, welches üblicherweise während der Verarbeitung der Fasern zu Strähnen oder Garnen aufgebracht wird. Ein Zweck dieses Beleimens oder Überziehens besteht darin, die Fasern gegen gegenseitiges Abscheuern zu schützen und gleichzeitig ihre Relativbewegung gegeneinander während der Herstellung des Gewebes und beim Biegen desselben zu ermöglichen.

Als Schmier- und Bindemittel werden im wesentlichen Stoffe von organischem Charakter verwendet, die, wenn sie den Temperaturen für das Richten des Gewebes bei dem betreffenden Vorgang ausgesetzt werden, schnell verbrannt oder von den Faseroberflächen verflüchtigt bzw. destilliert werden. Um zu sichern, daß diese Stoffe ohne Verfärbung der Fasern durch Verkohlungsprodukte entfernt werden, erfolgt das Richten des Gewebes vorzugsweise in einer oxydierenden Atmosphäre. Geeignete Bedingungen hierfür sind geschaffen, wenn die betreffenden Stoffe mit einer bläulichen Flamme abbrennen, während eine gelbliche Flamme das Vorliegen von reduzierenden Bedingungen und damit einer Verkohlung mit diese begleitendem Niederschlagen von verfärbenden Stoffen auf den Fasern anzeigt, die später schwierig zu entfernen sind. Geeignete oxydierende Bedingungen werden dadurch gesichert, daß ein freies Strömen der Luft durch die Wärmebehandlungszone ermöglicht oder Sauerstoff bzw. mit Sauerstoff angereicherte Gase in die Kammer oder den Ofen, in welchem das Richten des Gewebes erfolgt, eingeblasen werden.

Das Überziehen und die konservierende Behandlung kann dem Richten des Gewebes zu einem nach dem Belieben des Herstellers zu wählenden Zeitpunkt folgen. Am vorteilhaftesten ist es jedoch, die gerichte-

ten Fasern im wesentlichen unmittelbar nach dem Richten des Gewebes mit dem Überzug zu versehen, und es ist zweckmäßig, den Vorgang des Überziehens und der "Konservierung« im fortlaufenden Betriebe anschließend an das Richten des Gewebes durchzuführen. Am zweckmäßigsten wird hierbei eine Temperatur von oberhalb von 125⁰ C, jedoch nicht höher als 180 bis 205⁰ C, angewendet, um das Lösungsmittel abzutreiben und das Material auf den Oberflächen der Glasfasern in Reaktion zu bringen. Die Temperatur kann bis zu 450⁰ C gesteigert werden, falls gewisse Überzugsmaterialien, wie organische Siliziumverbindungen, verwendet werden. Bei diesen Temperaturen ist eine Zeitdauer der Behandlung von 1 bis 30 Minuten ausreichend, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen, selbstverständlich abhängig von dem Gewicht des Gewebes, der Menge an Überzugsstoffen auf den Glasfaseroberflächen und der angewendeten Temperatur. Wenn kontinuierlich gearbeitet wird, so ist es am besten, die Zeitdauer der Temperatureinwirkung auf ι bis 3 Minuten bei Temperaturen innerhalb des Bereichs von 150 bis i8o° C zu bemessen. Die Zeitdauer und die Temperatur, die angewendet werden müssen, werden ferner auch durch den Grad an Weichheit oder Steifigkeit bestimmt, den das Fertigerzeugnis besitzen soll, wie dies im einzelnen nachstehend erläutert werden wird.

Geeignete Stoffe für das Überziehen von gerichteten Fasern sind die in der Wärme abbindenden Harzstoffe, die in einem Zwischenstadium ihres polymeren Wachstums aufgebracht werden. Beispiele solcher in der Wärme abbindenden Harzstoffe sind die Phenol-Aldehyde, in welchen Phenol, Resorcinol, Kresolsäure, Xylenole u. dgl. die Phenolgruppe und Formaldehyd, Furfuryl-Aldehyd, Acetaldehyde, Hexamethylen-Tetramin, Paraldehyde u. dgl. die Aldehydgruppe bilden, ferner stickstoffhaltige Aldehydharze bildende Stoffe, wie Harnstoff-Formaldehyd, Melaminformaldehyd, Guanidin-Aldehyde u. dgl., außerdem gesättigte und ungesättigte Polyester unter Einschluß der Reaktionsprodukte von gesättigten oder ungesättigten mehrhydrierten Alkoholen mit gesättigten oder ungesättigten mehrbasischen Säuren und Kopolymere derselben mit Monomeren des Styrentyps, azyklische Säurederivate u. dgl.

Andere geeignete organische Materialien sind die thermoplastischen Harze vom Typ der Polyvinylderivate, wie Polyvinylacetat, Polyvinylchlorid, PoIyvinylacetal, Polyvinyledenchlorid, Vinylacetat-Vinylchlorid-Kopolymere, Polyvinyledenchlorid mit Vinylchlorid oder Vinylacetat kopolymerisiert, Polyakrylate, Polyalkylakrylate, wie Polymethyl-Methakrylat, PoIyethylakrylat, Polybutylakrylat, Polyethylbutakrylat, Polymethakrylat u. dgl., ferner Cellulose-Äther und Ester vom Typ der Äthylcellulose, Celluloseacetat, Cellulosepropionat, Cellulosebutyrat und Nitrocellulose, schließlich Polybutylen- und Polyethylenverbindungen u. dgl. Zu diesen Stoffen gehören ferner die Elastomere des Typs der Butadien-Akrylonitril-Kopolymere, Butadien-Styren-Kopolymere, natürlicher Kautschuk, Chloropren, Kautschukhydrochlorid, chlorierter Kautschuk u. dgl. Schließlich können natürliche Harze, wie Schellack, Dammarharz u. dgl., ebenso wie Proteine, wie Gelatine, Kasein, Zein u. dgl., verwendet werden.

Geeignete organische Siliziumverbindungen können auf die Oberflächen der Glasfasern aufgebracht werden, nämlich Stoffe der Art, die durch Kondensation und Polymerisation der Hydrolyse-Produkte von Organosilanen mit der allgemeinen Formel: R_nSiX₄__n hergestellt werden, in welcher R Wasserstoff oder vorzugsweise ein einwertiges organisches Radikal des aliphatischen, alicyclischen, aromatischen, gemischt aliphatisch-aromatischen und heterocyclischen Typs ist. Vertreter von geeigneten R-Gruppen sind aliphatische Gruppen des Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Isopropyl-, Butyl-, Amyl-, Hexyl-, Heptyl-, Octadecylu. dgl. Typs, ferner alicyclische Gruppen des Cyclopentyl- und Cyclohexyltyps, aromatische und gemischte aliphatisch-aromatische Gruppen des Phenyltyps, Mono- und Polyalkyl-Phenyl unter Einschluß von Tolyl, Xylyl und Mesityl, Monodi- und -triäthylphenyle, Naphthyle, Diäthylnaphthyle, Tri-propylnaphthyle, Tetra-hydronaphthyle, Anthrazyl, Benzyl, Phenyl-Äthyl u. dgl. sowie heterocyclische Gruppen, wie Furfuryl. Wenn es sich um eine aliphatische oder gemischte aliphatisch-aromatische Gruppe handelt, so kann die aliphatische Gruppe in verzweigter oder gerader Kettenbildung stehen und gesättigt oder ungesättigt sein, wie dies bei Allyl, Methallyl, Vinyl, Styryl u. dgl. der Fall ist. Die organischen Gruppen können halogenisierte Derivate sein, und wenn die organische Gruppe hinreichend umfangreich ist, um eine Hydrolyse zu verhindern, so können die R-Gruppen aus einer Alkoxy- oder Aroxygruppe bestehen, welche an das Sihziumatom über Sauerstoff gebunden ist, statt durch die übliche Bindung über das End-Kohlenstoffatom. X ist eine leicht hydrolysierbare Gruppe des Halogino-, Amino-, Alkoxy-, Aroxy-, Acyloxy- u. dgl. Typs, η kann entweder 1, 2 oder 3 sein.

Es können auch Stoffe mit in erster Linie schmierendem Charakter für sich oder in Kombination mit den beschriebenen polymeren Stoffen verwendet werden. Unter diesen sind zu nennen Öle, Wachse, kationaktive Aminverbindungen der Art, wie sie in der USA.-Patentschrift 2 356 542 beschrieben sind, ferner Verbindungen des sogenannten »Wernerkomplexes χ gemäß der USA.-Patentschrift 2 273 040, in welchem die Acidogruppe sogar weniger als 10 Kohlenstoffatome aufweist und gesättigt oder mit anderen funktionellen Gruppen gebildet sein kann, wobei für die Koordinierung der Acidogruppen Metallatome mit Ausnahme von Chrom verwendet werden können.

Bei der Herstellung von Textilien ist es erwünscht, auf die Oberflächen der gerichteten Fasern ein Überzugsmaterial von geringer Konzentration aufzubringen. Die untere Grenze dieser Konzentration entspricht der Menge, welche ausreicht, um die Oberflächen mit wenigstens einer molekularen Schicht zu überziehen, und kann aus Bruchteilen eines Prozents, wie 0,05 °/₀ des Gewichts des Gewebes, bestehen. Die obere Grenze der Konzentration ist durch eine Menge des Überzugsmaterials gegeben, welche die Fasern des Gewebes noch nicht in unerwünschter Weise versteift oder sie miteinander in Art eines Klebstoffes verbindet. Gewohnlich liegt die obere Konzentrationsgrenze bei

ungefähr 2°/₀, jedoch können auch Mengen von bis zu io°/₀ des Überzugsmaterials verwendet werden, insbesondere, wenn dieses seinem Charakter nach vorherrschend schmierend oder plastifizierend wirkt. Um diese niedrige Konzentration in gleichmäßiger Verteilung zu sichern, werden üblicherweise die Überzugsmaterialien im verdünnten Zustand verwendet.

Die Verdünnung von Stoffen des Phenol- und Amidtyps, die sich in einem Reaktionszustand befinden, ίο welcher einem Zwischenstadium ihres polymeren Wachstums entspricht, und der organischen Siliziumverbindungen kann in jeder üblichen Weise erfolgen, wie durch Auflösen in Wasser, Überführung in eine wäßrige Emulsion oder Lösung in einem anderen Lösungsmittel, wie in Alkoholen. Die Verdünnung der thermoplastischen Harze erfolgt durch eines der üblichen Mittel, wie durch geeignete Lösungsmittel, Überführung in wäßrige Emulsionen oder Dispersionen oder Kombinationen dieser Maßnahmen. Die Verdünnung von schmierend wirkenden Zusammensetzungen bzw. Verbindungen kann durch Lösung in einem Lösungsmittel bzw. Bildung einer wäßrigen Dispersion oder, falls sie in Wasser unlöslich sind, Emulsion erfolgen; die kationischen aktiven Amine und ihre Salze sowie die Verbindungen des Wernerkomplexes können jedoch in wäßriger Lösung verwendet werden, da sie erst beim Trocknen unlöslich werden.

Das Aufbringen der verdünnten Überzugsmittel kann in vielfach verschiedener Art unter Benutzung der üblichen Methoden z. B. durch Aufsprühen, Auffließenlassen, Aufbürsten, Auftragen mittels Walzen oder durch Tauchen mit nachfolgendem Ausdrücken und Abstreichen erfolgen. Diesem Vorgang folgt die konservierende Behandlung bei erhöhter Temperatur zum Zwecke der Entfernung des Lösungsmittelsund Überführung des den Überzug bildenden Stoffes in gehärtetem oder verfestigtem Zustand. Falls die konservierende Behandlung dem Aufbringen des Überzugs erst im zeitlichen Abstande oder an einem entfernten Ort folgt, so kann vorher das Lösungsmittel durch Lufttrocknung oder Wärmebehandlung bei erhöhter Temperatur entfernt werden.

Wenn auch die Aufbringung des Überzugsstoffes und die folgende Wärmebehandlung in jedem beliebigen Zeitpunkt nach dem Richten des Gewebes erfolgen kann, ist es doch am vorteilhaftesten, wenigstens den Überzug unmittelbar nach dem Richten des Gewebes auf die Fasern aufzubringen, und zwar, weil im Zuge dieses Richtens die Fasern in einen knochentrockenen Zustand übergeführt werden und dann frei von jedem sie schützenden Überzug sind. Jede relative Bewegung der Fasern, während sie sich in diesem Zustand befinden, verursacht mikroskopische Risse und Brüche, welche eine außerordentlich ungünstige Wirkung auf die Festigkeit der Fasern und der aus ihnen hergestellten Gewebe haben.

Es ist schwierig, die Ursachen für die völlig neuartigen und ungewöhnlichen Merkmale, die ein gemäß der Erfindung behandeltes Glasfasergewebe aufweist, genau klarzustellen. Früher wurden Glasfasern und daraus hergestellte Gewebe bereits Temperaturen von bis 430⁰ C, üblicherweise von ungefähr 350° C, ausgesetzt, um den Leim bzw. das Bindemittel abzubrennen. Irgendeine Art von Richtwirkung oder Erschlaffung der Faser, die sich bei diesem bekannten Verfahren ergab, führte aber nicht zu den durch die Erfindung erreichten Merkmalen. Tatsächlich zeigte sich vielmehr bei einer Wärmebehandlung zum Abbrennen der brennbaren Stoffe, wie sie früher ausgeführt wurde, gerade das entgegengesetzte Ergebnis, indem nämlich ein gemäß der früher üblichen Weise behandeltes Gewebe eine geringere Festigkeit und schlechtere Anfühlbarkeit aufwies als das Ausgangsprodukt vor dem Abbrennen der brennbaren Stoffe.

Glasfasern und Gewebe aus solchen wurden auch bereits nach dem Abbrennen des Klebemittels mit ähnlichen überziehenden Verbindungen bzw. Stoffen behandelt. Jedoch besitzt keins der so hergestellten Erzeugnisse Eigenschaften, die vergleichbar mit denen der Gewebe sind, welche nach dem Verfahren gemäß der Erfindung behandelt wurden. Die Fasern und die aus diesen hergestellten Gewebe besaßen immer den Nachteil der Zerbrechlichkeit und besaßen nicht die Anfühleigenschaften, welche ein charakteristisches Merkmal von Seide, Nylon- und Wollgeweben sind. Glasfasergewebe der bisher hergestellten Art waren verhältnismäßig steif und wirkten unbelebt. Sie legten sich nicht wie solche in Falten bzw. ließen sich nicht in der gleichen Weise drapieren, sondern neigten dazu, runzlig zu werden und zu knittern. Wenn Wandbehänge, Drapieren und Vorhänge aus ihnen in Unordnung gebracht wurden, so verblieben sie in ungeordneter Lage.

Es besteht Grund dafür, anzunehmen, daß die verbesserten, für Glasfasern neuen Eigenschaften in erster Linie auf einer Schlaffmachung bzw. einer Entspannung der Fasern infolge des Richtvorganges beruhen, ferner vielleicht auf der folgenden Behandlung der Glasfaseroberflächen mit dem Überzugsstoff. Augenscheinlich erfolgt eine molekulare Entspannung aus der durch die Spannung orientierten Lage, welche die Moleküle während des Ausziehens zu Fasern einnehmen. Dies läßt sich durch die Vergrößerung der Dichte erklären, die sich durch die Wiederherstellung der Anordnung der Glasmoleküle in ihrer normalen entspannten Lage ergibt, die durch eine Erhöhung des spezifischen Gewichts während der Wärmebehandlung auf einen im wesentlichen konstanten Wert erkennbar wird. Zum Beispiel steigt die Dichte vcn Glasfasern mit einer Ausgangsdichte von etwa 2,54 g/ccm während des Richtens des Gewebes um etwa 0,025 g/ ecm an, hierauf jedoch, wenn überhaupt, nur noch sehr wenig.

Der größte Teil des Erschlaffungsvorganges der Fasern und des Richtens des Gewebes vollzieht sich in einem frühen Stadium der Richtbehandlung, und es ist deshalb notwendig, Vorsorge dafür zu treffen, daß die Fasern und das Gewebe, wenn sie durch den Richtofen hindurchlaufen, in der richtigen Weise geordnet sind, weil sonst vorhandene Falten bzw. Kniffe oder andere zeitweise Unregelmäßigkeiten ständig im Gewebe verbleiben. Diese Erscheinung ergibt andererseits die Möglichkeit der Herstellung gänzlich unüblicher und neuer Muster im Zuge des neuen Verfahrens dadurch, daß das Gewebe zwischen Walzen

oder miteinander zusammenwirkenden Formen, deren eine entsprechende Erhabenheiten und deren andere entsprechende Vertiefungen aufweist, gepreßt wird. Auf diese Weise verbleibt das Muster dauernd in dem entspannten, dem Richtvorgang unterworfenen Gewebe.

Durch zweckmäßige Auswahl der Überzugsmasse und der Reaktionsbedingungen ist es möglich, Glasfasern von unterschiedlicher Schmiegsamkeit oder ίο Steifigkeit oder Krausheit herzustellen. Eine größere Steifigkeit zusätzlich zu dem Schutz der Fasern kann durch geeignete Auswahl eines seiner Natur nach vorzugsweise organischen Überzugsmaterials erzielt werden. Insbesondere ergeben sich in der Wärme verfestigende, Aldehydharze bildende Stoffe sowie solche vom Harnstofftyp in einem löslicheren Zwischenstadium ihres polymeren Wachstums eine Erhöhung der Steifigkeit, da sie während der konservierenden Wärmebehandlung in einen gehärteten Zustand, d. h. ein weiteres Stadium ihres polymeren Wachstums, übergeführt werden. Gewisse thermoplastische Harze können ausgewählt werden, die beim Trocknen und der Überführung in verfestigten Zustand versteifende und härtende Eigenschaften ergeben und deren Eigenschäften wieder durch Zusatz anderer Harze oder Plastifizierungsmittel verändert werden, mit dem Ziele, biegsamere und schmiegsamere Überzüge zu ergeben. Um seidenartige Schmiegsamkeit zu erzielen, können elastomerische Stoffe aufgebracht werden. Die Anwendung des neuen Verfahrens und das Erzeugnis desselben setzt nicht die Verwendung einer besonderen Art von Glasfasern voraus, sondern das Verfahren ist anwendbar auf Gewebe aus kontinuierlichen Glasfasern wie aus Stapelglasfasern und Kombinationen beliebiger Art. Es kann auch auf Kombinationen von Glasfasern mit anderen Faserstoffen, die den Arbeitsbedingungen des Verfahrens gegenüber widerstandsfähig sind, wie z. B. Asbest, angewendet werden.

Wenn das Überzugsmaterial in Form einer Emulsion aufgebracht wird, so ist es erwünscht, ihm eine kleine Menge eines emulgierenden Stoffes, wie eine durch Reaktion von Ölsäure oder einer anderen Fettsäure mit Morpholin gebildete Seife oder eine Seife, die Amine bildet, bzw. Metallbasen, welche mit den Säuren die bekannten Metallseifen bilden, zuzusetzen. In ähnlicher Weise können zahlreiche andere übliche Netzmittel und Emulgiermittel verwendet werden, wie beispielsweise Natrium-Lauryl-Sulfonat, Diacetylester von Natrium-Sulfo-Succinat, Tri-Äthanolamine, sulfonierte Äther, vierwertige Ammoniumsalze u. dgl. Es genügt, wenn das Netz- oder Emulgiermittel in einer Menge von V₂ bis 5 % des insgesamt für die Behandlung verwendeten Materials vorhanden ist, wobei jedoch in der Mehrzahl der Fälle weniger als 2% verwendet werden.

Es hat sich gezeigt, daß gemäß der Erfindung behandelte Gewebe durch eine nachträgliche Behandlung mit einem Farbstoff, der einer haftenden harzartigen oder elastomeren Grundmasse, wie Butadien-Acrylonitrin-Kopolymer unter Zusatz eines färbenden Pigments oder einer organischen Farbe, einverleibt ist, farbecht gefärbt werden können. Der Farbstoff kann durch ein beliebiges der üblichen Färbe- oder Druckverfahren aufgebracht werden. Gewöhnlich werden erhöhte Temperaturen von ungefähr 90° C, jedoch nicht mehr, angewendet, um das Lösungsmittel zu entfernen und den Überzug auf den Fasern zu verfestigen.

Nachstehend werden zur besseren Veranschaulichung der Erfindung, jedoch ohne Beschränkung auf die dargestellten Möglichkeiten, Ausführungsformen des neuen Verfahrens im einzelnen an Hand der Zeichnung beschrieben, die schematisch seine Arbeitsweise veranschaulicht. In der Zeichnung ist

Fig. ι eine schematische Darstellung einer Anordnung zur kontinuierlichen Durchführung des Verfahrens,

Fig. 2 eine teilweise schematische Darstellung, die die Verfahrensstufe des Aufbringens einer organischen Siliziumverbindung zeigt, und

Fig. 3 veranschaulicht eine andere Ausführungsform der Anordnung gemäß Fig. 1.

Wie aus den Figuren ersichtlich, wird ein Textilgewebe 10 aus Glasfasern, welches aus kontinuierlichen oder Stapelfasern gewirkt oder gewebt ist, auf deren Oberflächen ein Schmier- und Bindemittel aufgebracht ist, von einem Ballenabwickler 11 aus zugeführt. Das Gewebe wird durch geeignete übliche Spann-, Streck- und Führungselemente 13 vorwärts bewegt, um Kniffe bzw. Unebenheiten und Falten auszuschalten, eine gleichmäßige Spannung hervorzurufen und das Gewebe in gerade Linie zu bringen, bevor es in den horizontalen Richtofen 14 eintritt.

Die Temperatur in dem Geweberichtofen wird bei ungefähr 700⁰ C gehalten. Die Länge des Ofens ist so bemessen, daß das Gewebe diesen Temperaturen für eine Zeitdauer von 3 bis 15 Sekunden ausgesetzt wird. Es ist zu bemerken, daß bei dieser Temperatur das organische Material an den Oberflächen der Glasfasern aus dem Gewebe herausbrennt, kurz nachdem dieses in den Geweberichtofen eingetreten ist. Wie oben erläutert, ist es wichtig, daß die organischen Stoffe völlig von den Glasoberflächen abdestilliert bzw. abgetrieben werden und ohne Verkohlung unter oxydierenden Bedingungen verbrennen.

Durch Öffnungen 15 und 16 am Eintritts- und Austrittsende des Ofens, die größer sind, als es für den Durchtritt des Gewebes an sich notwendig wäre, kann Luft in der für die Aufrechterhaltung oxydierender Bedingungen notwendigen Menge eintreten. Der Ofen kann durch elektrische Widerstandsspiralen, strahlend wirkende Gasbrenner oder in anderer geeigneter Weise beheizt werden. Es ist erwünscht, durch den ganzen Ofen hindurch eine gleichmäßige Temperaturverteilung aufrechtzuerhalten, damit die Geschwindigkeit des Abbrennens und des Richtens über das ganze Gewebe im wesentlichen gleichmäßig ist und derart eine gleichmäßige Spannungsverteilung und gleichmäßige Richtwirkung erzielt wird. Wenn statt eines horinzontalen Ofens ein vertikaler Ofen verwendet wird, so wird das Gewebe, während es der Richtbehandlung unterworfen wird, geringeren Spannungen ausgesetzt, was von Vorteil ist.

Aus dem Richtofen 14 gelangt das Gewebe 10 unmittelbar über die lose Rolle 18 in einen Imprägnie-

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rungsbehälter 19, der mit der Überzugs- und Behandlungsmasse 20 gefüllt ist. Die überzogenen Fasern werden dann zwischen Quetschwalzen einer Ausdrückvorrichtung 21 hindurchgeführt, um eine gleichmäßige Verteilung der beispielsweise aus einer organischen Siliziumverbindung bestehenden Masse und die Entfernung von überschüssiger Masse aus dem Gewebe zu bewirken.

Nach Verlassen der Quetschwalzen 21 tritt das mit dem Überzug versehene Gewebe 22 in den Konservierungsofen 23 ein, dessen Temperatur auf einer entsprechend auszuwählenden von zwischen 150 und4oo° C gehalten wird. In diesem Ofen wird das Verdünnungsmittel entfernt und die organische Siliziumverbindung in dem vorbestimmten Grade getrocknet bzw. gereift, um dem Gewebe die gewünschte Beschaffenheit und gegebenenfalls Kräuselung zu erteilen. Um die Behandlungsdauer in dem Trocken- bzw. Konservierungsofen 23 zu verlängern, können in diesem Losao rollen 24 angeordnet sein, die das Gewebe auf seinem Wege durch den Ofen abwechselnd in der einen oder anderen Richtung leiten. Auf diese Weise ist es möglich, ohne untunHche Vergrößerung des Trockenofens die verschiedenen Zeitdauern für die Behandlung des hindurchlaufenden Gewebes zu sichern, welche einerseits für die Behandlung in dem Trockenofen, andererseits die in dem Geweberichtofen bei Aufrechterhaltung einer kontinuierlichen Arbeitsweise erforderlich sind.

Nachdem das Gewebe den Trockenofen passiert hat, wird es dadurch, daß es der Einwirkung der Außenatmosphäre ausgesetzt wird, auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Kühlung kann jedoch auch dadurch erfolgen, daß man das Gewebe um wassergekühlte Walzen 25 laufen läßt, bevor es als Fertigprodukt auf die Trommel 27 aufgewickelt wird.

Um die gegenseitige Reibung zwischen den Fasern, während diese sich nach dem Richten des Gewebes in ihrem knochentrocknen oder ungeschützten Zustande befinden, möglichst zu verringern, ist es am zweckmäßigsten, das Überzugsmaterial so schnell wie möglich und unter möglichster Vermeidung von Biegungen des Gewebes in der Zwischenzeit aufzubringen. Zu diesem Zwecke läuft das Gewebe in einer Ebene durch den Richtofen, und die Uberzugsbehandlung erfolgt bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführunsgforrn, während das gerichtete Gewebe in gerader Linie aus dem Richtofen 14 ausläuft. Hierfür werden gemäß dem Ausführungsbeispiel Sprühdüsen 30 verwendet, welche die zweckmäßige Menge an Überzugsstoffen auf die Oberflächen der Glasfasern niederschlagen. Diese Menge kann von 0,5 bis 10 % Gewichtsprozent der Masse oder 0,05 bis 2 Gewichtsprozent an Feststoffen der beschriebenen Art schwanken. Üblicherweise ist die durch die Sprühdüsen aufgebrachte Menge ausreichend, um die Fasern des Gewebes zu befeuchten, welches dann zwischen Druckrollen 31 hindurchgeführt wird, um die Verteilung des Überzugsstoffes zu verbessern und einen Überschuß davon zu entfernen. Die überschüssige Überzugsmasse, welche entfernt wird, fällt zusammen mit den bei dem Aufsprühvorgang versprühten Tropfen in eine Tropfwanne 32.

Fig. 3 veranschaulicht eine weitere in gerader Linie durchgeführte Arbeitsweise, bei welcher der Überzug auf die Faseroberflächen durch Niederschlagen aus Dampf aufgebracht wird. Für diesen Zweck wird ein Bad 40, welches ein Organo-Silan der oben beschriebenen Art enthält, wie beispielsweise Dimethyl-Dichlorsilan, Tetraphenylsilan, Methyl-Trichlorsilan u. dgl., durch Brenner 41 in einem Schmelzbehälter 42 auf die Temperatur erhitzt, bei welcher Dämpfe frei werden, die sich auf den Glasfasern des Gewebes 12 nieder- ' schlagen, wenn sich dieses in unmittelbarer Nachbarschaft der verdampfenden Stoffe vorbeibewegt.

Die folgenden Beispiele veranschaulichen lediglich einige der Behandlungsmassen bzw. Zusammensetzungen, die in diesem Stadium aufgebracht werden können. Selbstverständlich können andere aus der großen Zahl von obenerwähnten Stoffen ganz oder teilweise an Stelle der nachstehend genannten Stoffe treten, soweit sie ein harzartiges, ein polymeres, ein elastomeres Material, ein Öl, Wachs oder einen Kohlenwasserstoff oder Mischungen davon bilden bzw. ergeben.

Beispiel I

Polystyren (95000 M.W.) 2 %

Wasser 96 %

Kasein, in Gestalt einer wäßrigen

Emulsion 2 %

Beispiel II

Methyl-Methacrylat 0,5 %

Dibutyl-Phthalat 2 %

Wasser 96,0 %

Dioctyl-Natriumsulfo-Succinat

(als Netzmittel) 1,5 %

Beispiel III

Gelatine 2 %

Wasser 97 °/₀

Alkylierter Aryl-Polyäther-Alkohol

(als Netzmittel) 1 %

Beispiel IV

Butadien-Acrylonitril-Kopolymer

(Buna N) 3 «/„

Wasser 95 °/₀

Ein Emulgierstoff, als Latex zubereitet 2 %

Beispiel V

»Atf-Phenol-Formaldehydharz 1,5 %

Wasser 98,5 %

Beispiel VI

Melamin-Formaldehyd-Zwischen-

reaktionsprodukt 2,5 %

Butylalkohol ■. 22,0 %

Wasser 77.5%

Beispiel VII

»A«-stufiges Phenol-Formaldehydharz 2,0 %

Butadien-Acrylonitril-Kopolymer .... 1,0%

Wasser 95,0 %

Ein Emulgiermittel 2 %

Beispiel VIII

Octadecyl-Ammonium-Chlorid 5.0%

Wasser 95,0 %

Beispiel IX

Eine Verbindung des Wernerkomplexes,
in welchem die Acidogruppe der
Stearinsäure einem dreiwertigen

Chromatom koordiniert ist 4,0 %

Äthylalkohol 95,o%

Wasser 91,0 %

Beispiel X

Vinylacetat-Vinylchlorid-Kopolymer .. 2,5 %

Färbender Bestandteil 6,0 %

Stearinsäure 4,0 %

Morpholin 4,0 %

Wasser 83,5 %

Beispiel XI

Teil ι

Dimethyl-Polysiloxan 450 g

Stoddard-Lösungsmittel H53 g

Ölsäure 180 g

Teil 2

Morpholin 90 g

Wasser 9090 g

Bei dieser Zusammensetzung muß das Wasser vor dem Zusatz des Morpholins auf etwa 8o° C erwärmt werden. Dann wird langsam unter Rühren Teil 1 zu Teil 2 zugesetzt, um derart eine stabile Emulsion zu bilden, die in den Tauchbehälter 19 eingegossen werden kann. Selbstverständlich können an Stelle der Morpholinseife auch andere emulgierende Agenzien der oben beschriebenen Art verwendet werden.

Wenn die Zusammensetzung des Behandlungsstoffes einen hauptsächlich organischen schützenden Bestandteil enthält, so wird in dem Ofen eine Temperatur in der Größenordnung von 150 bis 250⁰ C aufrechterhalten, um das Lösungsmittel schnell zu entfernen und das Material in einen verfestigten Zustand zu überführen, wenn es ein solches von durch Wärmeeinwirkung härtbarer Art ist, wie gemäß den Beispielen VI, VII und IX. Es kann sich als erforderlich erweisen, mit einer längeren Einwirkungsdauer zu arbeiten, um ein vollständiges Verfestigen des Harzstoffes und derart die gewünschte krause Beschaffenheit der Fasern zu entwickeln. Andererseits kann diese auch dadurch erzielt werden, daß härtere Modifikationen oder höhere Konzentrationen von polymeren Stoffen verwendet werden. Es ist erwünscht, über das ganze in dem Ofen befindliche Gewebe eine gleichmäßige Temperatur aufrechtzuerhalten, um eine entsprechende Gleichmäßigkeit der Eigenschaften des Fertigerzeugnisses zu erzielen. Da gewisse der Eigenschaften des Gewebes auf die Art des auf die Fasern aufgebrachten Schutzstoffes zurückzuführen sind, ist es erwünscht, daß das Gewebe in solcher Weise durch den Ofen hindurchläuft, daß Ungleichmäßigkeiten der Behandlungsbedingungen,

80	JJ	Wasser,
4		Ölsäure,
4	j j	Morpholin,
6		organischer Farbstoff oder färbendes
		Pigment.

welche zur Bildung von Falten oder Kniffen führen könnten, vermieden werden.

Nachdem das Gewebe durch den Ofen hindurchgelaufen ist, wird es auf Raumtemperatur abgekühlt, indem es der Einwirkung der Außenluft ausgesetzt oder um wassergekühlte Walzen 25 herumgeführt wird, bevor es als Fertigprodukt 26 auf die Rolle 27 aufgewickelt wird.

Falls die Gewebe nach der Behandlung gefärbt werden sollen, kann durch übliche Druck- oder Färbeverfahren eine Zusammensetzung der im folgenden angegebenen Art auf dasselbe aufgebracht werden:

25 Teile Butadien-Acrylonitril-Copolymer,

In dieser Zusammensetzung wirken die Ölsäure und das Morpholin als Netzmittel, welches ganz oder teilweise durch andere bekannte Netzmittel vom Typ der kationaktiven Amine mit mehr als 10 Kohlenstoffatomen, vierwertige Ammoniumsalze, organische Siliziumverbindungen u. dgl. ersetzt werden kann. Die Menge des färbenden Bestandteils kann gegenüber der angegebenen von 6 °/₀ je nach der gewünschten Wirkung geändert werden.

Falls ein überzogenes Gewebe oder ein verstärkter Kunststoff hergestellt werden soll, so kann die gesamte zusätzliche Menge von harz- oder kautschukartigem Material im Zuge der Überziehstufe des Verfahrens, wenn das Gewebe den Richtofen verläßt, aufgebracht werden. Wahlweise können die überziehenden oder plastischen Kunstharze auch auf das Gewebe aufgebracht werden, nachdem es in der beschriebenen Weise behandelt worden ist, jedoch ist es in solchen Fällen vorzuziehen, wenn das nach dem Richten zum Zwecke des Schutzes der Faseroberflächen aufgebrachte Überzugsmaterial ein solches ist, welches gegenüber dem später aufzubringenden Kunstharz oder kautschukartigen Material hoch aufnahmefähig ist. Das Aufbringen kann durch geeignete Imprägnierverfahren erfolgen, wobei sich das harz- oder kautschukartige Material in Lösung, Emulsion oder Dispersion in einem Lösemittel oder wäßrigen Medium befindet. Ferner kann das Aufbringen auch durch andere Überziehverfahren, wie Aufstreichen mit dem Messer, durch Aufwalzen, Auffließenlassen oder Aufsprühen des Überzugsmaterials u. dgl., durchgeführt werden.

Um lose gewellte Glasfasern herzustellen, die wie Wolle gekrempelt und gesponnen werden können, kann ein aus Stapelfasern gewebtes oder gewirktes Textilgewebe nach dem Richten oder der anschließenden Aufbringung des Organo-Silikons und seiner Reifungsbehandlung durch eine Batterie von Schneidvorrichtungen, Hackvorrichtungen, Treibvorrichtungen u. dgl. hindurchgeführt werden, um das Gewebe auseinanderzureißen und die Fasern zum großen Teil voneinander zu trennen, wobei die voneinander getrennten Fasern die Kräuselungen und Wellungen aufweisen, die in ihnen durch den Richtvorgang hervorgerufen worden sind. Wahlweise kann auch

ein Gewebe aus durcMochtenen oder durchwirkten kontinuierlichen Glasfasern in ähnlicher Weise behandelt werden, obwohl in diesem Falle in die Behandlung die Arbeitsstufe des Zerhackens oder Schneidens des Gewebes in Stücke von 2,5 bis 5 cm Länge nach ihren größten Abmessungen eingeschaltet werden muß, um derart die üblicherweise erwünschten weichen Fasern herzustellen.

Durch das Verfahren nach der Erfindung ist es möglich, Glasfasergewebe herzustellen, welche bei gegebenen Faserdurchmessern außerordentlich weich und biegsam sind. Diese für Glasfasern neuen Eigenschaften ermöglichen es, das Gewebe leicht in nachgiebige Falten und Plissees zu legen und entsprechen den meisten der erwünschten Eigenschaften der feinsten Seiden. Im Vergleich hierzu liegen unbehandelte Glasfasern tot, steif und geknittert, während nach der Erfindung behandelte Fasern dem Zerknitternwiderstehen und auch aussehensmäßig belebte Eigenschaften aufweisen.

Die Erfindung ist vorstehend im Zusammenhang mit Geweben beschrieben worden, die völlig aus Glasfasern bestehen. Sie ist jedoch in gleicher Weise zweckmäßig und anwendbar für die Herstellung von Textilerzeugnissen, die aus Glas- und Asbestgarnen bestehen.

Selbstverständlich können zahlreiche Änderungen der Behandlungsmethoden, der Arbeitsbedingngen und der Zusammensetzungen der verwendeten Überzugsstoffe vorgenommen werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims (8)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Verfahren zur Behandlung von Geweben aus Glasfasern, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfasergewebe zunächst unter oxydierenden Bedingungen einer Wärmebehandlung bei Temperaturen ausgesetzt werden, bei denen die auf den Glasoberflächen vorhandene Schlichte abbrennt und die Fäden des Gewebes entspannt bzw. erschlafft werden, worauf auf die Faseroberflächen ein Überzugsmaterial aufgebracht und auf den Oberflächen der Fasern fixiert wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Stufe die Fasern auf Temperaturen in der Größenordnung von zwischen 200 und 700⁰ C so lange Zeit erhitzt werden, daß die Schlichte völlig entfernt wird und eine vollkommene Erschlaffung der Fasern eintritt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung auf Temperaturen im Bereich von 200 bis 700⁰ C je nach der angewendeten Temperatur für eine Zeitdauer erfolgt, die sich von etwa 50 Stunden im Bereich der unteren Temperaturgrenze auf wenige Sekunden im Bereich der oberen Temperaturgrenze verringert.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fixieren des Überzugsmaterials auf den Oberflächen der Fasern durch eine zweite Wärmebehandlung erfolgt.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Überzugsmaterial ein Butadien-Acrylonitril-Kopolymer ist.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Überzugsmaterial eine organische Siliziumverbindung ist.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Überzugsmaterial einen Farbstoff enthält.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das in Form eines Gewebes aus Glasfasern vorhegende Ausgangsmaterial in gerader Linie durch einen Ofen hindurchgeführt wird, in welchem es der Wärmebehandlung unterzogen wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Patentschriften Nr. 734 291, 739 708, 749179, 730199, 805396; schweizerische Patentschrift Nr. 227 764 ; USA.-Patentschrift Nr. 2263217;

   Prospekt der Owens Corning Fiberglas Corp., Toledo, Ohio, vom 1. Februar 1951.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 709· 592/45 7.57