DE1469181A1

DE1469181A1 - Verfahren zur Herstellung von Glasfasern

Info

Publication number: DE1469181A1
Application number: DE19621469181
Authority: DE
Inventors: Lovelace Joe Baxter; Paterson William Eugene
Original assignee: Pittsburgh Plate Glass Co
Current assignee: PPG Industries Inc
Priority date: 1961-05-25
Filing date: 1962-05-24
Publication date: 1968-11-14
Also published as: NL278607A; BE618146A; GB997051A; US3167468A

Description

Pittsburgh Plate Glass Company, Pittsburgh, Pennsylvania,

V.St.A.

Verfahren zur Herstellung von Glasfasern

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Glasfasern und insbesondere das Aufbringen eines Überzugs auf Glasfaserlitze aus endlosen Fäden während der Herstellung der Litze,

Bei der Herstellung von Glasfaserlitze aus endlosen Fäden wird eine Anzahl einzelner Glasfaden aus einer elektrisch beheizten Schale aus Platinlegierung gezogen, die einen Vorrat an geschmolzenem Glas enthält« Das Glas läuft durch Spitzen, die Öffnungen im Boden der Schale begrenzen und am Ende der Spitzen umgekehrte Glaskegel bilden· Einzelne Fäden werden aus den Glaskegeln mit großer Geschwindigkeit, d.h., 1500 bis 6000 m je Minute, gezogen und durch Leiten über eine geeignete Führung zu einer Litze vereinigt. Die Litze wird anschließend auf ein rasch gedrehtes Formrohr gewickelt· Die Litze wird bei dieser Herstellung nicht verzwirnt,

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und eine wäßrige Schlichtemasse aus einer wäßrigen Dispersion eines Bindemittels und eines Schmiermittels, z.B. von dextrinierter Maisstärke und einem pflanzlichen öl, wird auf die einzelnen Fäden aufgebracht, ehe sie zu der Litze ver- ^/ einigt und auf das Rohr gewickelt werden, um sie miteinander zu verbinden und den Zusammenhalt der Litze zu gewährleisten. Die Litze wird auf das Rohr mit geringer Schrägstellung aufgewickelt, so daß aufeinanderfolgende Lagen einander unter einem Winkel kreuzen und nicht parallel liegen, damit sich die Litze leichter von dem Rohr abwickeln läßt.

Ein Problem, das bei dieser Herstellung von Litze aus endlosen Fäden auftritt, ist die "Schlichtewanderung". Schlichtewanderung ist eine Erscheinung, die in der Litze auftritt, wenn sie auf das Formrohr gewickelt wird. Wie oben angegeben ist die Schlichtemasse eine wäßrige Dispersion von dextrinierter Maisstärke und pflanzlichem öl. Der Feststoffgehalt der Schlichtemasse beträgt etwa 12 Gew.-$, der Re3t ist Wasser. Ein Teil dieses Wassers muß aus der Litze entfernt werden, ehe sie zu einem Garn verzwirnt wird. Dieses Wasser wird aus der Litze entfernt, indem diese getrocknet wird, während sie auf das Formrohr aufgewickelt ist. Wenn die Litzenrolle auf dem Formrohr trocknet, wandert das Wasser aus dem Inneren der Rolle (engl.: forming package) in der Nähe des Rohrs in die äußeren Teile der Rolle. Bei dieser Bewegung des Wassers wird ein TeLl der Starke und des

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öls der Schlichtemasse mitgenommen, so daß die Litze in den äußeren Schichten der Rolle einen bedeutend höheren Gehalt an Schlichtefeststoffen hat als in den Schichten unterhalb der Oberfläche.

Durch die Schlichtewanderung treten eine Reihe von Problemen bei der anschließenden Verarbeitung der Litze auf. Beim Yerzwirnen, Fachen, Anscheren, Aufspulen und Weben von Glasfasergarn treten eine Anzahl von Auf- und Abwickelvorgängen auf, bei denen die auf das Garn ausgeübte Spannung wesentlich ist. Die während dieser Vorgänge auf das Garn ausgeübte Spannung muß verhältnismäßig konstant sein. Wenn die Spannung an dem Garn während dieser Maßnahmen ungleichmäßig ist, können die das Garn bildenden Einzelfäden leicht brechen und ein faseriges Garn bilden. Faseriges Garn verstopft die Verarbeitungsvorrichtung und führt zum Reißen. Ungleichmäßige Spannung an dem Garn kann durch ungleichmäßigen Schlichtegehalt des Garns über seine Länge entstehen. Es ist also erwünscht, daß der Schlichtegehalt des Garns auf der ganzen Länge gleichmäßig ist.

Ein weiterer Verarbeitungsvorgang, bei dem ein ungleichmäßiger Schlichtegehalt des Garns schädlich ist, ist das Zerfasern bzw. Texturieren. Zerfaserte Garne sind Garne aus endloeen Fäden, die durch eine Luftdüse aufgelockert worden sind. Der Schlichtegehalt des Garns, das zerfasert wird, bestimmt den Widerstand des Garns beim Zerfasern oder

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Auflockern durch den Luftstrahl. Eine Veränderung der Schlichtemasse auf der Länge des Garne führt zu einer Schwankung des Auflockerungsgrades· Jede Schwankung des Auflockerungsgrads des Garns zeigt sich in dem Gewebe und kann so stark sein, daß das Endprodukt fehlerhaft ist.

Ein weiteres Problem tritt durch die Schlichtewanderung bei der Wärmebehandlung von gewebten Geweben, auf· Litze mit höherem Schlichtefeststoffgehalt sieht anders aus als Litze mit geringerem Schlichtefestetoffgehalt, wenn die rerzwirate Litze zu einem Gewebe verwebt und dieses zur Entfernung der Schliohtemaese und zur Fixierung der Fasern in dem Gewebe erwärmt wird« Die Wärmebehandlung erfolgt 30 bis 40 Sekunden lang bei 650 - 76O⁰C und reicht aus, um die Festsubstanz zu verflüchtigen und aus dem Gewebe zu entfernen und die Fasern in dem Gewebe zu erweichen, um sie in ihrer neuen Lage festzulegen.Nach der Wärmebehandlung ist die Litze aus den äußeren Lagen der Rolle, die ursprünglich den höheren Schlichtefeststoffgehalt hatte, als ein Band in dem Gewebe zu erkennen, das das Licht unterschiedlich gegenüber dem Best des Gewebes reflektiert. Bisweilen zeigt dieses Band eine Wasserglanzwirkung· Dies führt zu einem fehlerhaften Gewebe, das so ausgeprägt sein kann, daß das Endprodukt unbrauchbar wird· Es ist nicht genau bekannt,wodurch der unterschied des Garns in dem Gewebe entsteht; wahrscheinlich wird er aber durch eine unvollständige Entfernung der Schlich-

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temasse oder durch eine unterschiedliche Orientierung der Einzelfäden in dem Garn wegen der erhöhten HeizaktiTität entstehen» die an Stellen Bit erhöhtem Schlicht ef es t st of fgehalt auftritt, wenn das Gewebe ausreichend erwärmt worden ist, um die gesamte Sohlichtemasse aus dem Gewebe su entfernen· In jedem Falle ist dieser Unterschied deutlich zu erkennen und AnIaB su ernstlichen Bemühungen bei der Garn» und Gewebeherstellung gewesen· Die genannten Nachteile treten auch bei Geweben auf, die mit zerfaserten Glasgarnen aus endlosen Einzelfäden gewebt worden sind·

Wie aus der Beschreibung der Fehler, die in Geweben durch Schlichtewänderung auftreten, zu erkennen ist, führen diese zu erheblichen Schwierigkeiten und erfordern energische Maßnahmen zu deren Beseitigung· Biese Haßnahmen bestanden unter anderem im Abwickeln der äußeren Litze τοη der Rolle, um den Teil der Rolle zu entfernen, der Litze mit einem höheren Schlichtegehalt als im übrigen Teil der Rolle enthält· Dies bedeutet einen wesentlichen Verlust bei der Herstellung von Litze und erfordert ferner eine kostspielige und unerwünschte Zwisohenmaßnahme zwischen der Herstellung und Verzwirnung der Litze*

Außer den Schwierigkeiten, die durch die Schlioht·- wanderung entstehen, lassen sich übliohe Stärke-Öl-Sohliohtemittel schwierig nach dem oben erwähnten Luftstrahlrerfahren zerfasern· Bas Stärkebindemittel zerstäubt und wird von dem

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behandelten Garn fortgeblasen· Hierdurch wird die Luft verunreinigt, und die Arbeiter werden belästigt. Ferner wird di· Luftdüse verstopft und das Garn ungleichmäßig zerfasert· Stärkeabscheidüngen sammeln sich in der Düse und vermindern Ib Laufe der Zeit die Zerfaserungswirkung· Der Druck in der Düse steigt an, bis er schließlich ausreicht, um alle angesammelte Stärke mit einem Haie auszustoßen, und es beginnt wieder die vollständige Zerfaserungswirkunge Dies führt xu einer Streuwirkung in der Düse und einer ungleichmäßigen Zerfaserung des Garns, das die Düse passiert·

Gegenstand der Erfindung ist eine wäßrige Schlichtemasse, die sich leicht auf Glasfaserlitze während ihrer Herstellung in gleichmäßigen, regelbaren Mengen aufbringen läßt und deren nichtwäßrige Bestandteile beim Trocknen der Holle auf dem Formrohr nicht in der Holle wandern· Ein weiterer Gegenstand ist eine Schlichtemasse, die es erlaubt, die Litze su verzwirnen, gegebenenfalls gleichmäßig zu zerfasern, aufzuspulen oder anzusoberen und zu einem Gewebe mit gleichmäßiger Span mang zu verweben, wobei die Anzahl der gebrochenen Fäden bei diesen verschiedenen Yerarbeitungsmaßnahmen auf ein Mindestmaß beschränkt wird. Ein weiterer Gegenstand ist eine wäßrige Schlichtemasse, deren feste Bestandteile leicht und vollständig aus einem Gewebe durch die übliche Wärmebehandlung entfernt werden können, die angewendet wird, um die Schlichte bestandteil'e zu entfernen und die Fasern in dem Gewebe zu

fixieren·

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Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung Ton Glasfasern vorgesohlagen, das darin besteht, daß man Glasfäden aus einem Vorrat von geschmolzenem Glas mit großer Geschwindigkeit zieht, die Fäden aufnimmt und zu einer Litze vereinigt_t eine wäßrige Schlichtemasse bei erhöhter Temperatur auf die Fäden während des Ziehens aufbringt, die geschlichtete Litze auf ein rasch laufendes Formrohr aufwickelt und die auf das Formrohr aufgewickelte Litze konditioniert, um ihren Feuchtigkeitsgehalt soweit herabzusetzen, daß sie auf einer übliohen Textilzwirnvorriohtung zu einem Garn verzwirnt werden kann, wobei die Sohlichtemasse im wesentlichen aus einer wäßrigen Dispersion von etwa 4 bis 7 Gew.- 4 4'ines im Folgenden beschriebenen Stärke-Amin-Beaktions-Produktes, etwa 25 bis 70 Gew,-# eines Schmiermittels, bezogen auf das Gewicht des Stärke-Amin-Beaktionsproduktes, und einem Fungizid besteht, und eine Viskosität von etwa 1 bis 20 Centipoise bei 20⁰C hat.

Die Schlichtemasse kann ferner andere Bestandteile, z.B. ein Erweiohungemittel und ein Netzmittel enthalten· Kleine Mengen zusätzlicher filmbildender Bestandteile, die nicht aus Stärke bestehen, können zugesetzt werden, z.B. Gelatine oder Polyvinylalkohol, um eine haltbarere Litze zu erhalten. Mit "Stärke" ist hier jede stärkeartige Substanz gemeint, wie unbehandelte Stärke, sowie Stärkederivate', z.B. dextrinierte, hydrolysierte, oxydierte, veresterte und ver-

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ätherte Stärken, die noch stärkeartige Substanz haben. Die Stärke kann jeden beliebigen Ursprung haben, z.B. Mais-, Weizen-, Kartoffel-, Tapioka-, türkische Weizen-, Sago- oder Reisstärke sein.

Die erfindungsgemäß verwendeten Stärke-Amin-Reaktionsprodukte werden durch Umsetzen von Stärke mit einem Veresterungs- oder Verätherungsmittel hergestellt, das zur Einführung einer Aminogruppe in die Stärke dient. Das Mittel kann eine Stickstoff enthaltende Verbindung sein, z.B. ein Aminoalkylanhydrid, Alkylimin, Alkylepoxyd und Alkylaminohalogenid, sowie eine entsprechende Verbindung, die außer den Alkylgruppen Arylgruppen enthält« Alle diese Substanzen haben die Eigenschaft, mit Hydroxylgruppen der Stärke unter Bildung einer Ester- oder Ätherbindung zu reagieren und dabei eine Aminogruppe in die Stärke einzuführen.

Beispiele für zur Herstellung solcher Stärkederivate geeignete Substanzen sind Äthylenimin; Propyleniminj Isatosäureanhydrid j Chinolinsäureanhydridj ß-Diäthylaminoäthylehloridf ß-Methylaminoisopropylchlorid} ß-Dimethylaminoäthylchloridj 3-Diäthylamino-1,2-epoxypropanj 3-Dibutylamino-1,2-epoxypropan j 2-Brom-5-diäthylaminopentan-hydrobromid; N-(2,3-Epoxypropyl)-piperidinj N-(2,3-Epoxypropyl)-methylanilin und N,N-(2,3-Epoxypropyl)-methylanilin. Die verschiedenen Halogenide (z.B. Chloride, Bromide usw.) können in jedem Falle verwendet werden. Statt der angegebenen freien Amine (z.B. ß-Diäthylaminoäthylchlorid) kann man auch die

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Hydrochloride oder andere Salze (z.B. ß-Diäthylaminoäthylchlorid-Hydrochlorid) verwenden. Normalerweise werden bevorzugt die Salze verwendet, weil diese oft weniger giftig sind lind eich bequemer handhaben lassen· Der Hydrochloridanteil nimmt nicht an der Reaktion teil. Außer den Alkyl-, Aryl- und Aralkylverbindungen können auch Substanzen mit cyclischen Substituenten verwendet werden. Wenn also Alkyl-, Aryl- und Aralkylgruppen erwähnt werden, sind selbstverständlich die Verbindungen mit cyclischen Substituenten diesen gleichwertig· Das Stärke-Amin-Reaktionsprodukt kann auch derart behandelt werden, daß das quaternäre Ammoniumsalz gebildet wird.

Die Stärke-Amin-Reaktionsprodukte können nach bekannten Verfahren, z.B. den in den USA-Patentschriften 2 813 und 2 946 705 beschriebenen, hergestellt werden. Bei der Herstellung der Stärke-Amin-Reaktionsprodukte wird die Stärke bevorzugt mit einer der oben beschriebenen Substanzen in Gegenwart eines alkalischen Mediums behandelt. Dies erfolgt durch Suspendieren der Stärke in Wasser, dem man (entweder vor oder nach dem Stärkezusatz) eine ausreichende Menge Base, z.B. Alkalihydroxyd, Er dalkalihydr oxy d, quaternär es AmMoniumhydroxyd, oder dgl·, zugesetzt hat, um das Gemisch während der Reaktion alkalisch zu halten· Dann wird die erforderliche Menge Aminverbindung zugesetzt und es wird gerührt, bis die gewünschte Umsetzung beendet ist. Gegebenenfalls kann erwärmt werden, um die Umsetzung zu beschleunigen, da die übliche Beziehung von Zeit und Temperatur gilt. Die Menge des Ver-

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ätherungs- oder Veresterungsmittels schwankt mit der jeweils gewählten Substanz (weil diese unterschiedliche Reaktionsfähigkeit und Reaktionswirksamkeit haben) und dem gewünschten Substitutionsgrade Das Amin-Stärke-Reaktionsprodukt kann 0,5 bis 30 Gew.-#, auf das Gewicht der Stärke bezogen, an Aminogruppen enthaltender Verbindung enthalten·

Das Stärke-Amin-Reaktionsprodukt kann entweder in gelatinierter oder in ungelatinierter Form hergestellt werden· Um die Gelatinierung der Stärke während der Umsetzung mit dem Amin in solchen Fällen zu verhindern, wo der Grad der Alkalitat oder der Wärme so hoch ist, daß eine Gelatinierung stattfinden würde, wird eine die Gelatinierung hemmende Substanz, z.B. Natriumsulfat, dem Gemisch von Stärke, Alkali, Wasser und Reaktionsteilnehmer zugesetzt.

Das in dieser Weise hergestellte Stärke-Amin-Reaktionsprodukt, das erfindungsgemäß verwendet wird, hat die folgende allgemeine Strukturformel:

X-O-R-N-R₂

worin X eine Stärke, R ein zweiwertiger Alkyl-, Hydroxyalkyl-, Acyl- oder Aroylrest ist und R₁ und R₂ Wasserstoff, Alkyl-, Aryl- oder Aralkylreste sind. Menu das Derivat in der Salzform vorliegt oder in der Form des quaternären Saixes, hat es die folgende Formel:

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X-O-H-N-R₀ II

R₃Y

worin X, R- und R₂ die oben angegebene Bedeutung haben und R, Wasserstoff oder ein Alkylrest und Y ein Chlor-, Bromoder Jodatom ist, Beispiele für die obigen Gruppen gehen aus den entsprechenden zur Herstellung der Stärke-Amin-Reaktions« produkte verwendeten oben angegebenen Substanzen hervor·

Es folgen Beispiele für die Schlichtemasse für Glasfaserlitze·

Beispiel I

In der folgenden Tabelle sind verschiedene Schlichtemassen angegeben, die erfindungsgemäß verwendet werden können, wobei das Stärke-Amin-Reaktionsprodukt ein Alkylaminohalogenidsalz ist, das durch Umsetzung von Maisstärke mit ß-Diäthylaminoäthylchlorid-Hydrochlorid erhalten wird.

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Gewichtsteile (g)

uuouuu/ υ υ «3 H Bestandteil	1	2	3	4	5	5	6	7	8	5	-12
Stärke-Amin-Reaktionsprοdukt	1000	1000	800	600	780	7	600	600	910	11	I
Pureco-Öl	308	308	410,5	410,5	322	17ccm	410	308	210	-
Tween 81	40,9	40,9	40,9	40,9	32	4,5	40,9	40,9	21	5,0
Cation Σ	44,3	44,3	44,3	44,3	68	6,0	88,6	44,3	44	6,07
Glycerin	-	200	80	60	-	1,0	100	60	-	1,04
Gelatine	-	-	-	-	' -	-
Elvanol	MM	-	-	-	-	-
Formaldehyd	17ccm	17ccm	17ccm	17ccb	17 cent	17ccm
pH	4,0	4,0	4,0	3,9	3,5	3,3
io Festsubstani	6,41	7,17	6,27	5,47	5,15	4,59
$> Zueatz	0,97	1,02	1,16	1,03	0,84	0,82

CD CO -a,

Die obigen Mischungen sind in den Mengen angegeben, die zur Herstellung von 18,75 1 Schlfehtemasse erforderlich sind. Alle Mengen sind - wie aus de» Kopf der Tabelle hervorgeht in g angegeben, nur Formaldehyd in ecm. Das Stärke-Amin-Reaktionsprodukt wird durch Umsetzen von Maisstärke mit ß-Diäthylaminoäthylchlorid-Hydrochlorid in der folgenden Weise hergestellt. 1,81 kg Natriumhydroxyd werden in 68 kg Wasser gelöst und 22,7 kg Natriumsulfat werden zugesetzt· Es wird gerührt, bis sich die Substanzen gelöst haben, und dann werden 45,3 kg Maisstärke unter ständigem Rühren zugesetzt. Wenn die Suspension gleichmäßig ist, wird eine Lösu^ng von 1,81 kg ß-Diäthylaminoäthylchlorid-Hydrochlorid in 11,3 kg Wasser zugesetzt. Es wird 24 Stunden gerührt, worauf ausreichend verdünnte Salzsäure zugesetzt wird, um den pH-Wert auf etwa 3 zu bringen» Das Stärkeprodukt wird dann filtriert, gründlich mit Wasser gewaschen und zu einem Pulver getrocknet. Das Pureco-Öl in den Mischungen ist ein teilweise hydriertes pflanzliches Öl von ier Capital City Products Company. Tween 81 ist ein Netzmittel und zwar ein Äthylenoxydderivat eines Sorbitalesters von der Atlas Powder Company. Cation X ist ein Textilweichmacher und zwar ein Alkylimidazolinreaktionsprodukt von Tetraäthylenpentamin und Stearinsäure, hergestellt von der Onyx Oil and Chemical Company.

Die Schlichtemasse wird hergestellt, indem zunächst 9,37 1 Wasser in einen Mischkessel gegeben werden. Das

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-H-

Stärke-Amin-Reaktionsprodukt wird dann dem Wasser' zugesetzt, wobei eine Aufschlämmung gebildet wird, und der pH-Wert der Aufschlämmung wird auf 3,5 + 0,2 mit Essigsäure eingestellt» Die Aufschlämmung wird auf 93⁰C erwärmt und etwa 15 Minuten bei dieser Temperatur gehalten, um das Stärke-Amin-Reaktionsprodukt zu gelatinieren. Das gelatinierte Stärke-Amin-Reaktionsprodukt in dem wäßrigen Verdünnungsmittel wird dann auf 71⁰C abgekühlt· Dann wird das Pureco-Öl zugesetzt. Das Purecoöl ist eine feste Substanz mit der Konsistenz von Schweineschmalz und wird zuerst geschmolzen und dann mit Wasser, Tween 81 und einer kleinen Menge (200 bis 400 ecm) des gelatinierten Stärke-Amin-Reaktionsproduktes emulgiert, ehe es der Hauptmenge des gelatinierten Stärke-Amin-Reaktionsproduktes zugesetzt wird. Dann wird Cation X, in etwa 950 ecm Wasser dispergiert, und schließlich der Formaldehyd der Schlichtemasβe zugesetzt· Die so erhaltene Schlichtemasse wird durch Zusatz von Essig- oder Salzsäure auf etwa pH 3,3 bis 5 gebracht. Die Schlichtemasse hat eine Viskosität von etwa 1 bis 20 Centipoise bei 20⁰C und einen Peststoffgehalt von etwa 4 bis 7,5 Gew,-#, wie die Beispiele zeigen.

Wenn der Schlichtemasse Glycerin zugesetzt wird, geschieht dies vor dem Zusatz des Pureco-uls.Es wird einfach in das gekochte Stärke-Amin-Reaktionsprodukt gegossen und damit vermischt. Die Gelatine wird in Wasser bei 60⁰C unter kräftigem Rühren diepergiert und auch vor dem Zusatz des Pureoo-Öls mit dem gelatinierten Stärke-Amin-Reaktionsprodukt

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vermischt. Elvanol (Polyvinylalkohol von der duPont) wird in Wasser bei 6O⁰C gelöst und der Schlichteinasse nach dem Pureco-Öl zugesetzt·

Beispiel II

Es folgt ein Beispiel für eine Schlichtemasse mit einem Reaktionsprodukt von Stärke und einem Alkylenimine
Der Hydroxyäthyläther von Maisstärke wird in der in Beispiel I angegebenen Weise mit 30 Gew,-# Äthylenimin, "bezogen auf das Gewicht des Hydroxyäthyläthers von Maisstärke, umgesetzt· Eine Schlichtemasse wird in der gleichen Weise wie in Beispiel I aus den folgenden Bestandteilen hergestellt:

Bestandteil Gewichtsteile

Stärke-Äthylenimin-Reaktionsprodukt 800 Hydriertes pflanzliches Öl 410,5

Netzmittel (Tween 81) 40,9

Weichmacher (Cation X) 44,3

Glycerin 80,0

Formaldehyd 17 ecm je 18,75

Schlichtemasse

Beispiel III

Eine Schlichtemasse aus dem Reaktionsprodukt von
Maisstärke mit 5 Gew_#-# Propylenimin, auf das Gewicht der Maisstärke bezogen, wird in der gleichen Weise wie in Beispiel II hergestellt·

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Beispiel IY

Eb folgt ein Beispiel für eine Schlichtemasse mit einem Reaktionsprodukt von Stärke und einem Alkylaminoepoxyd. Sagostärke wird in der gleichen Weise wie in Beispiel I mit 10 Gew.-^ 3-Dibutylamino-1,2-epoxypropan, auf das Gewicht der Sagostärke bezogen, umgesetzt« Sie Schlichtemasse wird in der gleichen Weise wie in Beispiel I aus den folgenden Bestandteilen hergestellt:

Bestandteil Gewichtsteile

Sagostärke-Epoxyd-Reaktionsprodukt	Beispiel V	780
Pureco-Öl	322
Twee« 81	32
Cation X	68
Gelatine	VJl
Polyvinylalkohol	7
Formaldehyd	17 ecm je 18,75 : Schlichtemasse

Es folgt ein Beispiel fftr eine Schlichtemasse aus einem Reaktionsprodukt von Stärke und einem Aminoalkylanhydrid· Kartoffelstärke wird in der gleichen Weise, wie in Beispiel I angegeben, mit 20 Gew,-# Isatosäureanhydrid, auf das Gewicht der Kartoffelstärke bezogen, umgesetzt. Die Schlichtemasse wird in der gleichen Weise wie in Beispiel I aus den folgenden Bestandteilen hergestellt:

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600	9
410	6
40,
88,

-17-

Beat^ndteil Sewiohtsteile

Kartoffelstärke-Isatinsäureanhydrid-Reaktionsprodukt Schalermittel (Pureco-Öl) Netzmittel (Tween 81)
Weichmacher (Kation X)

Fungizid (Formaldehyd) 17 ecm je 18,75 1

Schlichtemasse

Beispiel YI

Eine Schlichtemasse aus dem Reaktionsprodukt von Maisstärke und 10 Gew.-# Chinolinsäureanhydrid, auf das Gewicht der Maisstärke bezogen, wird in der gleichen Weise wie in Beispiel V hergestellt·

Beispiel YII

Es folgt ein Beispiel für eine Schlichtemasse mit dem Reaktionsprodukt von Stärke und einem Alkylaminoanhydrid. Tapiocastärke wird in der gleichen Weise wie in Beispiel I angegeben mit 3 Gew_#-# ß-Dimethylaminoisopropylchlorid, auf das Gewicht der Tapiocastärke bezogen, umgesetzt· Die Schlichtemasse wird in der gleichen Weise wie in Beispiel I aus den folgenden Bestandteilen hergestellt:

Bestandteil Gewichtsteile

Stärke-Alkylaminohalogenid-Reaktionsprodukt 1000

Pureco-Öl · 308

Tween 81 40,9

Cation X 44,3

Formaldehyd 17 ecm je 18,75 3

Schlichtemasse

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Beispiel VIII

Es folgt ein Beispiel für eine Schlichtemasse mit einem Reaktionsprodukt von Stärke und einem Alkylaminohalogenid, das von dem in Beispiel V angegebenen verschieden ist. Maisstärke, die in einem als Fließfähigkeit 60 (engl.: 60 fluidity) bekannten HaBe durch Säure umgesetzt worden ist, wird in der gleichen Weise wie in Beispiel I mit 0,5 Gew.-^ ß-Dimethylaminoäthylchlorid, auf das Gewicht der Maisstärke bezogen, umgesetzt. Die Schlichtemasse wird in der gleichen Welse wie in Beispiel I aus den folgenden Bestandteilen hergestellt.

Bestandteil Gewfchtsteile

Maisstärke Püreeo-Öl Tween 81 Cation X Gelatine Polyvinylalkohol Formaldehyd

780

322

17 ecm je 18,75 1 S chiientemas s e

Beispiel IX

Kartoffelstärke wird mit 1 Gew.-# 2-Brom-5-diäthylaminopentan-Hydrobromid, auf das Gewicht der Kartoffelstärke bezogen, umgesetzt. Die Schlichtemasse wird in der gleichen Weise wie in Beispiel I aus den folgenden Bestandteilen hergestellt:

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Bestandtell Gewichteteile

Kartoffeletärke-Amin-

Reaktlonsprodukt 600

Pureco-Öl 410

Tween 81 40,9

Cation X 88,6

Glycerin 100

Beispiel X

Ein Stärke-Amin-Reaktionsprodukt, das zur erfindungsgemäßen Verwendung geeignet ist, wird in der in Beispiel I angegebenen Weise durch umsetzen von Stärke aus türkischem Weizen mit 25 Gew.-# N-(2,3-Epoxypropyl)-piperidin, auf das Gewicht der Stärke bezogen, hergestellt. Die Schlichtemasse wird in der gleichen Weise wie in Beispiel I aus den folgenden Bestandteilen hergestellt:

Bestandteil Gewichtstelle

Stärke 910

Pureco-Öl 210

Tween 81 21

Cation X 44

Gelatine 5

Polyvinylalkohol _ 11

Formaldehyd 17 ecm je 18,75 1

Schlichtemasse

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Beispiel XI

Eine Schlichtemasse aus dem Reaktionsprodukt von Reisstärke und 30 Gew.-# N,N-(2,3-Epoxypropylmethylanilin), auf das Gewicht der Reisstärke bezogen, wird in der gleichen Weise wie in Beispiel X hergestellt.

Die Schlichtemasse wird den Fasern während ihrer Herstellung bei erhöhter Temperatur, d.h. 52-57⁰C, z.B. bei etwa 54⁰G, zugesetzt. Dies ist notwendig, um alle Bestandteile der Schlichtemasse, insbesondere das hydrierte pflanzliche Öl und das Stärke-Amin-Reaktionsprodukt, gleichmäßig dispergiert zu halten.. Wenn die Schlfchtemasse, z.B. auf Raumtemperatur, abkühlen gelassen wird, können sich diese Bestandteile ausscheiden. Das Verfahren zum Zusetzen der Schlichtemasse zu den Litzen und eine Untersuchung der Menge der Schlichtemasse auf der Litze nach der Herstellung und dem Konditionieren wird im Folgenden in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen beschrieben:

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht der Herstellung von Glasfaserlitze mit endlosen Fäden}

Fig. 2 ist eine graphische Darstellung, die den Fortschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber dem Stande der Technik im Hinblick auf die Schlichtewanderung in der Rolle demonstriert.

In Figur 1 wird ein Glasschmelzofen bzw. ein Vorherd desselben 10 gezeigt, der einen Vorrat an geschmolzenem Glas

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enthält und eine elektrisch beheizte Schale 13 aus Platinlegierung am Boden des Ofens hat. Die Schale ist mit einer Reihe von Öffnungen in Form von Spitzen 14 versehen, durch die das Glas fließt und sich zu kleinen umgekehrten Kegeln 15, die am unteren Ende der Spitzen 14 hängen, formt. Die Spitzen sind gewöhnlich in einer Anzahl von Reihen angeordnet, z.B. 4 bis 20 Reihen oder mehr mit sehr vielen Spitzen in jeder Reihe, so daß ihre Gesamtzahl etwa 200 bis 400 oder mehr beträgt.

Glasfäden 16 werden aus den Glaskegeln 15 mit sehr großer Geschwindigkeit. d.h_o 1500 bis 6000 m je Minute gezogen und auf das rasch umlaufende Formrohr 18 aufgewickelt« Die . Glasfaden werden zu einer Litze 22 vereinigt, wenn sie die Führung 24 passieren, ehe sie auf das Rohr 18 aufgewickelt werden· Wenn die Litze 22 auf das Rohr 18 aufgewickelt wird, wird sie rasch von der Querführung 26 hin- und herbewegt· Die Schlichtemasse wird auf die einzelnen Fäden der Litze aufgebracht, ehe sie über die Führung laufen. Die Schlichtemasse wird aus einem Reservoir 28 entnommen, das eine Drehwalze oder ein Band 30 so angebracht enthält, daß es in die Schlichtemasse in dem Reservoir eintaucht· Die Schlichtemasse wird von der laufenden Walze bzw· dem Band auf die Fäden übertragen, wenn diese dessen Oberfläche passieren· Eine geeignete Vorrichtung zum Aufbringen von Schlichtemassen zeigt die USA-Patentschrift 2 873 718.

Die erfindungsgemäßen Schlichtemassen lassen sich leicht auf die Litze während ihrer Herstellung aufbringen, und

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die Bildung der Litze verläuft glatt· Nachdem eine Rolle mit etwa 1,59 kg 150-Litze gewickelt ist (204- Fäden mit solchem Durchmesser, daß 13700 m auf 453 g Litze kommen), werden das Formrohr und die Rolle von der Drehachse genommen, und das Ende der Litze auf der Rolle gesucht. Die Rolle, die etwa 9 Gew.-$ Feuchtigkeit enthält, wird dann in einer Atmosphäre von etwa 24 bis 29⁰C und 45 bis 55 # relativer Feuchtigkeit etwa 21 Stunden belassen, um den Feuchtigkeitsgehalt der Litze auf etwa 5 bis 7 Gew.-^ herabzusetzen. Dann wird die Litze von der Rolle abgenommen und zu Garn verzwirnt_β Glasfaserlitze mit Glycerin in der Schlichtemasse läßt ihr Ende leichter erkennen als solche ohne Glycerin in der Masse, Das Verzwirnen erfolgt auf einer üblichen Textilmaschine, wobei sehr wenig Fäden brechen. Das verzwirnte Garn wird angeschert oder zum Weben auf Spulen übergeführt, und das Garn läßt sich sehr gut verweben, wobei nur sehr wenige Fäden brechen· Das gewebte Produkt läßt sich befriedigend in der Wärme behandeln. Die in der Wärme behandelten Gewebe, die aus Garn mit Glycerin in der Schlichtemasse gewebt worden sind, sind etwas weniger spröde und etwas knitterfester als die in der Wärme behandelten Gewebe, die mit Garn gewebt worden sind, das mit einer kein Glycerin enthaltenden Schlichtemasse überzogen worden ist.

Die graphische Darstellung in Figur 2 zeigt den Gehalt der Litze an Schlichtefeststoffen in der Rolle, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist, im Ver-

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gteich zu der in bekannter Weise hergestellten· Die Ordinate gibt den Schlichtefeststoffgehalt der Litze in Prozent nach 21 Stunden Konditionieren bei 45 bis 55 # relativer Feuchtigkeit und 24 bis 29°C an. Die Abszisse gibt die Länge der Litze in m beim Abwickeln der Rolle von außen nach innen an· Die gestrichelte Linie bedeutet den Peststoffgehalt an einer üblichen Schlichtemasse aus dextrinierter Maisstärke und pflanzlichem öl, und die ausgezogene Linie bedeutet den Peststoffgehalt an einer erfindungsgemäßen Schlichtemasse aus einem Stärke-Amin-Reaktionsprodukt, z.B. Schlichtemasse Νγ·5 der Tabelle von Beispiel I entlang der Litze in der Rolle nach der angegebenen Konditionierung.

Es ist ersichtlich, daß bei der Stärke-Amin-Schliehtemasse anscheinend keine Schlichtewanderung eingetreten ist, während eine beträchtliche Wanderung der üblichen dextrinierten Maisstärke-Schlichtemasse in den äußeren 3600 m Litze erfolgt· Eine gleichwertige Schlichtung und Bindung kann mit kleineren Mengen an Stärke-Amin-Schlichtemasse gegenüber der üblichen Stärkeschliohtemasse erreicht werden· Durch die gleichmäßige Menge an Schlichtefeststoffen auf der Litze bei Anwendung der Stärke-Amin-Schlichtemasse wird eine gleichmäßige niedrige Spannung der Litze beim Auf- und Abwickeln bis zur Überführung in ein Garn und ein gewebtes Produkt bewirkt. Während dieser verschiedenen Verarbeitungsmaßnahmen läßt sich die Litze oder das Garn gut handhaben, wobei nur sehr wenige Päden brechen. Das nach dem oben beschriebenen

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Verfahren geschlichtete Garn läßt sich außerordentlich gut zum Auflockern mittels der in der oben genannten Patentschrift beschriebenen Zerfaeerungs-Luftdüse verwenden. Die Gleichmäßigkeit des Schlichtegehalts auf dem Garn ermöglicht die Einhaltung gleichmäßiger Bedingungen bei dem Zerfasern und die Herstellung von brauchbarem zerfasertem Garn· Die Schlichtemasse wird während des Zerfaserns nicht von dem Garn fortgebasen wie die übliche Schlichtemasse aus dextrinierter Maisstärke und Öl. In der Wärme behandelte Gewebe, die aus gezwirnter Litze gewebt worden sind, die erfindungsgemäß hergestellt worden ist, haben kein fehlerhaftes Auesehen, wie es in der oben beschriebenen Weise durch die Schlichtewanderung in der Litzerolle auftritt.

Bei verschiedenen erfindungsgemäßen Versuchen wurden verschiedene Mengen der verschiedenen Bestandteile in der Schlichtemasse verwendet. Die Wassermenge beträgt etwa 91-96 Gew.-# der Schlichtemasse. Das Stärke-Amin-Reaktionsprodukt macht etwa 4-7 Gew,-# der Masse, bevorzugt etwa 5 Gew.-# aus. Das Schmiermittel wird in einer Menge von 25-70 Gew.-#, bevorzugt etwa 45 Gew.-#, bezogen auf das Stärke-Amin-Reaktionsprodukt angewendet.

Verschiedene Textilweichmacher, die Cation X gleichwertig sind, können in ausreichender Menge zugesetzt werden, daß die geschlichtete Litze weichgemacht wird, z.B. 4 bis 15 Gew.-# des Stärke-Amin-Reaktionsproduktes, bevorzugt etwa 10 Gew.-^. Geeignete Textilweichmacher sind Alkylimidazolin-

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derivate· Cation X ist ein Beispiel für eine solche Substanz, worin das Alkylimidazolinderivat das Reaktionsprodukt von Stearinsäure, Tetraäthylenpentamin und Essigsäure ist. Ein Stearinsäure-Chromchlorid-Komplex, von der du Pont unter der Handelsbezeichnung "Quillon" angeboten, kann als Weichmacher dienen· Ein in Säure löslich gemachtes, in Wasser dispergierbares Stearinsäureamid, ein wasserfreies in Säure löslich gemachtes, in Wasser dispergierbares niedermolekulares Fettsäureamid oder ein wasserfreies in Säure löslich gemachtes, mehrfach ungesättigtes niedermolekulares Fettsäureamid kann als Weichmacher verwendet werden« Einige dieser Weichmacher wirken auch als Netzmittel, z.B. die Alkylimidazolinderivate· Auch können verschiedene dem Tween 81 ähnliche Netzmittel der Schlichtemasse in ausreichender Menge zugesetzt werden, um eine ausreichende Benetzung der Glasoberfläche durch die Schlichtebestandteile zu ermöglichen; geeignete Kengen liegen zwischen 8 und 13 Gew*-# des Schmiermittels, bevorzugt bei etwa 10 Gew,-#· Geebnete Netzmittel sind Cetyl- oder Stearylmonoamin-Hydrochlorid oder -Acetat, Dodecylamin, Hexadecylamin und sekundäre und tertiäre Derivate derselben, ζ»Β« Dodecylmethylamin und deren Salze, Quaternäre Ammoniumverbindungen, wie Trimethylstearyl- oder -cetylammoniumbromid und -chlorid und allgemein alle Aminverbindüngen, die in wäßriger Lösung zu einem positiven Rest dissoziieren, der eine Gruppe von mehr als 8 und bevorzugt 12 oder mehr Kohlenstoffatome enthält, können verwendet werden· Diese Substanzen sind

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kationenaktive Stoffe, Nichtjiionische Netzmittel können auch verwendet werden. Sie sind nicht so aktiv wie kationische Netzmittel und müssen daher in größerer Menge angewendet werden, um die gleiche Wirkung zu erzielen. Beispiele für geeignete nichtionische Netzmittel sind Polyalkylenoxydderivate von Estern, Fettsäuren, Fettalkoholen, Fettamiden, Alkylphenyläthern und andere Derivate,

Ein Fungizid, wie Formaldehyd, wird gewöhnlich in auereichender Menge zugesetzt, um ein Schimmeln des Stärke-Amin-Reaktionsproduktes zu verhindern. Geeignete wirksame Mengen des Fungizids sind etwa 3 ecm je 3,75 1 Schlichtemasse.

Glycerin wirkt wahrscheinlich als Weichmacher für das Stärke-Amin-Reaktionsprodukte Das Glycerin wird bevorzugt in einer Menge von etwa 5 bis 20 Gew„-%, bezogen auf das Stärke-Amin-Reaktionsprodukt, am besten von etwa 10 Gew.-^, zugesetzt· Ein Glycerinzusatz hat sich als brauchbar erwiesen, um das Aufsuchen des Endes der Litze zu erleichtern und die Sprödigkeit der Litze herabzusetzen.

Die Kombination von Gelatine und Polyvinylalkohol in der Schlichtemasse ist zweckmäßig, weil diese Substanzen dem Film zusätzliche Festigkeit verleihen· Wenn beide kombiniert verwendet werden, liegt das Verhältnis von Polyvinylalkohol zu Gelatine zwischen etwa 1 : 1 und 2:1. Die Gesamtmenge von Gelatine und Polyvinylalkohol in der Schlichtemaese beträgt etwa 0,1 bis 0,2 Gew.-# des Stärke-Amin-Reaktionsproduktes.

- Patentansprüche 809808/0594

Claims

Patentansprüche:

1, Verfahren zur Herstellung von Glasfasern, bei dem man Glasfäden aus einem Vorrat von geschmolzenem Glas mit hoher Geschwindigkeit zieht, die Fäden aufnimmt und zu einer Litze vereinigt, eine wäßrige Schlichtemasse auf die Fäden während des Ziehens aufbringt, die geschlichtete Litze auf ein rasch gedrehtes Formrohr wickelt und die aufgewickelte Litze konditioniert, um ihren Feuchtigkeitsgehalt so weit herabzusetzen, daß sie auf einer üblichen Textilverzwirnungsvorrichtung zu Garn verzwirnt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlichtemasse im wesentlichen aus einer wäßrigen Dispersion besteht, die etwa 4 bis 7 Gew.-^ eines Stärke-Amin-Reaktionsproduktes der Strukturformel I oder II, worin X Stärke, R ein zweiwertiger Alkyl-, Hydroxyalkyl-, Acyl- oder Aroylrest ist, R₁ und R« Wasserstoff, Alkyl-, Aryl- oder Aralkylreste sind, R, Wasserstoff oder ein Alkylrest und Y ein Chlor-, Brom- oder Jodatom ist, etwa 25 bis 70 Gew.-# eines Schmiermittels, auf das Gewicht des Stärke-Amin-Reaktionsproduktes bezogen, und ein Fungizid enthält, wobei die Schlichtemasse eine Viskosität von etwa 1 bis 20 Centipoise bei 20⁰C hat.

2· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlichtemasse 8 bis 13 Gew,-# eines Netzmittels, auf das Gewicht des Schmiermittels bezogen, und 4 bis 15 Gew.-^ eines Textilweichmachers enthält, auf das Gewicht des Stärke-Amin-Reaktionsproduktes bezogen.

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3, Verfahren Mach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schliohtemasse 5 bis 20 Gew,-# eines Weichmaohers für das Stärke-Amin-Reaktionsprodukt, auf dessen Gewicht bezogen, enthält·

4. Verfahren nach eine* der Torhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlichtemasse etwa 0,1 bis 0,2 Gew.-# Gelatine und Polyvinylalkohol, auf das Gewicht des Stärke-Amin-Reaktionsproduktee bezogen, enthält, wobei das Gewiohtsverhältnis τοη Polyvinylalkohol zu Gelatine zwischen etwa 1 : 1 und 2 : 1 liegt·

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