DE1939243C - Verfahren zur Herstellung von Glas faserstrangen, bei dem eine hauptsächlich aus Wasser und Bindemittel bestehende Schlichte aufgebracht und getrocknet wird - Google Patents

Description

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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur gungen einer Reihe von Strängen und Aufwickeln der Herstellung von Glasfasersträngen, das dadurch ge- Stränge auf einem rohrförmigen Träger in solcher kennzeichnet ist, daß die gepackten, z, B. aufgewickel- Weise, daß die vereinigten Stränge abgerollt und zur ten Glasfaserstränge bei subatmosphärischem Druck Bildung von Geweben oder Stapelglasseide verwendet in einer erhitzten Kammer getrocknet werden, um 5 werden können. Gezwirnter Strang (ein Ende auf einer den Glasfasersträngen die für ihre nachfolgende Ver- Spindel) wird in üblicher Weise dadurch hergestellt, arbeitung zu Vorgespinsten und Garnen erforderlichen daß man den Strang von der Packung auf eine Zwirn-Eigenschaften zu verleihen. Die angewandte Tempe- spindel aufwickelt. Es ist daher notwendig, daß der ratur liegt über der Erstarrungstemperatur, aber Strang gut zusammenhalt und während seiner Uberunter der Temperatur, bei der nachteilige Verände- io führung zu gezwirntem Strang oder Vorgespinst und rungen des Schlichtmittels auf dem Strang eintreten. der Weiterverarbeitung dieser Materialien in geeignete Die für die Konditionierung erforderliche Zeit wird Textilien oder Materialien für die Kunststoffverstärwesentlich verringert und die Neigung des Schlicht- kung ss'rh nicht spaltet und damit gegen Flusenbildung mittels zu wandern wesentlich herabgesetzt. Der widerstandsfähig ist.

Feucntigkeitsgehalt einer Vielzahl gepackter Stränge 15 Der Feststoffgehalt des Schlichtmittels beträgt etwa wird von Packung zu Packung sowie innerhalb jeder 6 bis 7 Gewichtsprozent, während der Rest aus Wasser einzelnen Packung auf einen gleichmäßigen niedrigen besteht. Die Menge des auf den Strang aufgebrachten Prozentsat/ verringert. Schlichtmittels beträgt etwa 12 bis 14 Gewichtsprozent, Erfindungsgemäß wird also aus gepackten Glas- bezogen auf Strang und Schlichtmittel. Für die Weiterfasersträngen vor ihrer Verarbeitung zu Vorgespinsten 20 verarbeitung in Vorgespinste, Stapelglasseide und oder vor dem Zwirnen und Fachen unter Bildung von Gewebe für die Kunststoffverstärkung muß aus dem Glas-Textilgarnen Feuchtigkeit entfernt. Die Ent- gepackten Strang im wesentlichen die gesamte Feuchfernung der Feuchtigkeit erfolgt insbesondere aus tigkeit entfernt werden. Man hat dies durch Trocknen großen Packungen schwerer Stränge, d..';. von Strän- in Heißluftöfen bei 127 bis 138 C innerhalb von 6 bis gen aus 4CO und mehr Fasern mit einem Durchmesser 25 8 Stunden erreicht. Dieses Erhitzen dient auch dazu, von O,CO5O8 mm und mehr. jegliches härtbare Harzbindemittel in der Schlichte zu Bei der Herstellung von kontinuierlichen Glasfaser- härten oder das Kupplungsmittel an die Glasfaser zu strängen wird aus einer elektrisch beheizten Tülle aus binden. Diese Bindung an die Glasfaser erfolgt, nacheiner Platinlegicrung eine Reihe von Glasfasern ge- dem im wesentlichen die gesamte Feuchtigkeit aus dem zogen. Der Tülle wird das ' jlas in {.»-'schmol/cner 30 Strang entfernt ist, so daß das Kupplungsmittel mit Form zugeführt, das Öffnungen im Boden der Tülle. dem gebundenen Wasser auf der Oberfläche der Glasdie umgekehrte Glaskoni formen, passiert. Aus den fasern im Gegensatz zum ungebundenen Wasser, Glaskoni werden die einzelnen Fasern mit hoher Ge- reagiert. Ein Teil des Wassers (Feuchtigkeit) muß vor schwindigkcit von 25 bis 100 m/Sek. gezogen und dem Zwirnen des Strangs zur Herstellung von Garn beim Passieren einer Führung zu einem Strang ver- 35 aus dem gepackten Strang entfernt werden. Es ist einigt. Der Strang wird dann auf einem rasch rotieren- üblich, den Feuchtigkeitsgehalt auf etv 1 5 bis 7 Geden Papierrohr aufgewickelt. wichtsprozent, bezogen auf Strang und Schlichte, zu Der so gebildete Strang weist keine Zwirnung auf. verringern. Feuchtigkeit wird beim Zwirnen aus dem Ein wäßriges Schlichtmittel aus einer wäßrigen Dis- Strang entfernt, wenn dieser von der Packung auf die persion oder Emulsion eines Bindemittels und eines 4o Zwirnspule läuft. Dies reicht jedoch gewöhnlich nicht Gleitmittels werden während der Bildung der Fasern zur Herstellung eines guten gezwirnten Garnes aus. auf die einzelnen Fasern aufgetragen. Häufig werden Die Packungen werden daher gewöhnlich vor dem Stärke oder Polyvinylacetat als Bindemittel und ein Zwirnen konditioniert, indem man sie im Betrieb kurze tierisches oder pflanzliches Öl als Gleitmittel ver- Zeit. d. h. mehrere Stunden, in einem Raum mit relativ wendet. Das Bindemittel hält die Fasern im Strang 45 hoher Feuchtigkeit beläßt.

zusammen, und d-is Gleitmittel ermöglicht, daß die Bei der Herstellung von Glasfasersträngen geht der

Fasern gegeneinander sowie gegen Führungen reiben Trend in Richtung der Bildung größerer Packungen,

können, ohne daß die Fasern durch den Abrieb um die Handhabungskosten zu verringern und den

brechen. Ausstoß der Vorrichtung zu erhöhen Größere Spulen

Fs ist üblich, zur Verstärkung von Harzen Glas- 5° mit einer Länge und einem Durchmesser von 30,5 cm

faserstränyc und Glasfasergewebe /u verwenden. werden zum Aufwickeln von 96000 bis I097OO m Glns-

llicrfür werden die Glasfasern mit einem Kupplungs- faser mit einem Gewicht von 6,35 bis 7,26 kg ver-

mittel oder einem finish überzogen, das die Ober- wendet. Die Dicke des Stranges auf den größeren

fläche der Glasfasern Substantiv und mit den beson- Spulen beträgt 1,5SS bis 1,905 cm. Es besteht auch

deren llarzci. mit denen sie verwendet werden sollen, 55 Bedarf an Strängen mit einer größeren Anzahl von

verträglich macht. Diese Kupplungsmittel erhöhen Fasern als 204, wie sie bisher viele Jahre lang herge-

stark die physikalische Trocken- und Naßfestigkeit stellt wurden. Stränge aus 400,600,800 und 1200 Fasern

der Glasfaser-! larz-Sclikhtstoffe. stellen daher jetzt reguläre handelsübliche Produkte

Wenn die Glasfasern zur Hurzvcrstärkung in Form dar. Das Trocknen der größeren Packungen schwererer

von Strängen, d. h. gezwirnten Strängen, Vorgespin- 60 Stränge ist mit einem beträchtlichen Zeitaufwand ver·

stcn und Stiipelglasseide verwendet werden, wird das hunden, wenn es in herkömmlicher Weise durchge-

Kupplungsmitlcl gewöhnlich mit dem Schlichtmittel führt wird. Zum Heispiel kann das Trocknen eines

vereinigt und zusammen mit dein Schlichtmittel G-75*Stranges mit einem Gewicht von 7,26 kg und

während der I ascrherstelliing auf diese aufgetragen. einer Dicke von l,9O5cm bei Ruumtemperatur

Das Schlichtmittel besteht gewöhnlich aus einer wäl.l- 65 60 Stunden in Anspruch nehmen. Dies ist absolut zu

figcn Dispersion eines filmbildenden synthetischen lang, da zum Trocknen einer großen Anzahl dieser

lltmlcmittvls und einem Gleitmittel für die Glasfaser. Packungen /u viel wertvoller Fabrikntionsraum in

Das Verspinnen erfolgt durch parallele Vereini- Anspruch genommen wird.

Ein weiteres Problem bei der Trocknung der gepackten Glasfaserstränge besteht in eier Wanderung des Schlichtmittels. Die »Scblichtniittelwanderung« ist ein Phänomen, das beim Trocknen des aufgewickelten Stranges auftritt. Während des Trocknungsvorganges bewegt sich das Wasser von der Innenseite der Packung nahe dem Aufspulrohr zur Außenseite der Packung. Diese Bewegung des Wassers nimmt etwas Bindemittel und Gleitmittel der Schlichte mit, so daß der Strang an der Außenseite der Packung einen viel höheren Gehalt an Schlichtmittel-Feststoffen aufweist als in den Schichten unter der Oberfläche.

Die Wanderung des Schlichtmittels verursacht bei der nachfolgenden Verarbeitung des Stranges eine Reihe von Problemen. Bei der Herstellung von Vorgespinsten und beim Zwirnen, Fachen, Ketten, Aufspulen und Weben von Glasfasergarnen tritt eine Reihe von Aufwickel- und Abwickelvorgängen auf, bei denen ein bedeutender Zug auf das Garn ausgeübt wird. Die während dieser Vorgänge auf d;«s Garn ausgeübte Spannung muß verhältnismäßig konstant sein. Wenn der auf das Garn vährend dieser Vorgänge ausgeübte Zug bzw. die Spannung ungleichmäßig ist, ist es wahrscheinlich, daß die einzelnen das Garn ausmachenden Fasern brechen und ein flusiges Garn erhalten wird. Flusiges Garn ballt sich in der Verarbcilungsvorrichtung zusammen und verursacht ein Ausbrechen des Garnes. Ein ungleichmäßiger Zug auf das Garn kann durch einen ungleichmäßigen Gehalt des Garns an Schlichtmittel über seine Länge verursacht werden. Es ist deshalb erwünscht, daß der Schlichtmittelgehalt über die gesamte Länge des Garns gleichmäßig ist.

Ein anderer Fabrikationsvorgang, bei dem sich ein ungleichmäßiger Gehalt des Garns an Schlichte sehr unangenehm auswirkt, ist der, bei dem Garne aus kontinuierlichen Fäden mit einem Luftstrom zusammengeführt werden, wie in der USA-Patentschrift 2 783 609 beschrieben ist. Der Schlichtmittclgehalt c'es in dieser Weise zu behandelnden Garns bestimmt den Widerstand des Garns gegen die Behandlung mit dem Luftstrom. Eine Schwankung im Schlichtmittelgehalt über die Länge des Garns führt zu einer Änderung im Zusnmmcnfiihrungsgrad. die sich wiederum in dem nus diesen Garnen hergestellten Gewebe äußert, io daß tich dieses unter Umstanden nicht absetzen läl.'t.

Ein weiteres Problem, das durch die Schlichtmittelwandcruiij verursacht wird, tritt auf, wenn gewebte Materialien hitzcbehandelt werden. Der Strang mit einem höheren Gehalt an Schlichtmittclfeststoffen hat ein anderes Aussehen als der Strang mit geringcrem Gehalt an Schlichtmittelfeststoffen. wenn der gezwirnte Strang verwebt und das erhaltene Gewebe zur Entfernung der Schlichte und zur Fixierung der Fasern im Gewebe erhitzt wird. Dieses F.rhitzcn wird bei einer Temperatur von etwa 650 bis 760 C 30 bis 40 Sekunden lang durchgeführt und reicht aus, um die Feststoffe zu verflüchtigen, sie aus dem Gewebe zu entfernen und die Fasern zu erweichen, so daß sie in ihrer neuen Position fixiert werden. Dieses Verfahren ist in der USA.-Patentschrift 2 845 364 näher erläutert. Nach der Hit/ebchan:llung hat der Strang von der Außenseite der Packung mit dein ursprünglich höheren Schliclümittclfeststoffgehalt das Aussehen eines Bandes im Gewebe, welches da. Licht anders reflektiert als der Rest des Gewehes. Manchmal äußert sich dieses Hand •ils Moire-Effekt. Dies führt zu einem nicht zufriedenstellenden Gewebe, dessen Mängel unter Umständen so stark sind, daß es sich nicht absetzen Rißt. Es ist nicht genau bekannt, was den Unterschied im Garn des Gewebes verursacht. Man nimmt jedoch an, daß er auf eine unvollständige Entfernung der Schlichte ziirückzuführen ist oder auf einem Unterschied in der Orientierung der einzelnen Fäden des Garns auf Grund der erhöhten Hitzeeinwirkung beruht, die in den Bereichen mit höherem Schlichtmittelfeststoffgehalt auftritt, wenn das Gewebe ausreichend erhitzt wurde,

ίο um das gesamte Schlichtmittel aus dem Gewebe zu entfernen. Auf jeden Fall wurde der Unterschied definitiv festgestellt und war Ursache für Reklamationen bei den Garnherstellern und Webern. Die obigen Nachteile wurden auch bei Geweben festgestellt, die mit Garnen aus im Luftstrom zusammengeführten Glasfasern hergestellt wurden.

Ähnliche Nachteile weist das verfahren gemäß USA.-Patentschrift 3 253 8')7 a Γ, bei dem ein Strang von anorganischem Fasermaterial mit einem Schutzüberzug von Schlichte zur Verflüchtigung derselben mit trockener vorgeheizter Luft behandelt wird.

Wie aus der vorstehenden Erläuterung der Nachteile herv rgeht, die bei Geweben auf Grund der Wanderung der Schlichte auftreten, ist dieses Problem schwerwiegend und erfordert zu seiner Überwindung dnistischc Maßnahmen. Diese Maßnahmen umfaßten bisher das Abwickeln des Stranges von der Außenseite des gepackten Stranges, um denjenigen Teil zu entfernen, der einen höheren Gehall an Schlichtmittel aufweist als der Rest der Packung. Dies stellt jedoch nicht nur einen wesentlichen Verlust dar, sondern auch eine kostspielige und unerwünschte Maßnahme zwischen dem Zwirnen des Strangs und der vorhergehenden Herstellung des Strangs.

Es ist daher Ziel der Technik, gepackte, ' B. aufgewickelte Glasfaserstränge in annehmbar kurzer Zeit so zu behandeln, daß der Strang nach dem Abwickeln \on der Spule weiterverarbeitet werden kann, ohne daß während dieser Behandlung eine Wanderung des Schlichtmittels eintritt. Es ist ferner notwendig, daß der Feuchtigkeitsgehalt in jedem Strang im wesentlichen gleich ist, so daß beim Zwirnen und anderen Fabrikationsvorgängen gleichmäßige Bedingungen herrschen und so ein Produkt einheitlicher Qtuilität erhalten werden kann.

Ein Weg zur Lösung der oben beschriebenen Probleme beim Zwirnen von Garn ist in der USA.-Palentschrift 3 206 924 erläutert. Diesem Patent beschreibt ein Verfahren, wonach ein gleichmäßiger Feuc!.^figkeitsgehalt in den gepackten Glasfasersträngen dadurch erreicht wird, daß man die I•eu.-litigkcitsmcngc. die aus dem gepackten Strang entfernt wird, begrenzt und dann dci Strang in einer unter dem Süttigkeitsgrad liegenden Atmosphäre zwirnt Die Beschränkung der Feuchtigkcilsenlfernung bewirM man dadurch, daß man den gepackten Strang bi.s zum Zwirnen in speziellen Lagerräumen mit hoher Feuchtigkeit hält. Der empfohlene Feuchtigkeitsgehalt des auf dem Zwirnrahmen angeordneten Stranges beträgt bei dem beschriebenen Vurfahren <)",'„. Dieser Gehalt ist dort erwünscht, um ein vor/eiliges Absetzen des Schlichtmittels auf dem Strang zu verhindern, das, wie man annimmt, zu einem schlechten Zusammenhalt des Stranges, einer Bindemittel wanderung, wildem Garn.

einem Brechen der lasern (Musen) und Abstoßen von Garn aus den Packungen führt.

Gemäß der Erfindung wird ein gepackter Glasfaserstrang durch fri'eknei' bei iinleratniosphärischeni

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gleichmäßige Gehalt ermöglicht eine leichte Handhabung, da Abweichungen in der Spannung des Strangs und des daraus erhaltenen Garnes nicht auftreten. Er ermöglicht auch eine bessere zeitliche und mengenmäßige Kontrolle der Schlichte hinsichtlich ihrer Filmbildung und Bindungswirksamkeit und vermeidet all die Probleme, die von einer fehlenden, einer zu strakcn oder einer ungleichmäßigen Bindung herrühren. Diese Gleichmäßigkeit ist von Packung zu

Druck und erhöhter Temperatur, d. h. oberhalb der
Erstarrungslempcnilur des Schlichtmitfels, viel rascher
als bisher für die nachfolgende Verarbeitung konditioniert. Die Temperatur des gepackten Stranges wird
ausreichend hoch gehalten, um zu verhindern, daß die
in ihm enthaltene Feuchtigkeit bei dem angewandten
unteratmosphärischen Druck gefriert, ist aber nicht
so hoch, daß die nichlwäßrigen Bestandteile der
Schlichte chemisch abgebaut werden.

Diese Konditionierung wird vorzugsweise in einer io Packung der gleichen Strang- oder Garnart sowie

Vakuumkammer unter einem Vakuum von mindestens innerhalb jeder einzelnen Packung erwünscht.

50.S und vorzugsweise 61,0 bis 71,1cm Hg (bei Die Erfindung eignet sich für die Konditionierung

Mccreshöhe) durchgeführt. Unter diesen Vakuumbe- aller Schlichten für Stränge und Fasern der Stränge,

dingiingcn sollte die Temperatur des gepackten Stran- insbesondere für die Konditionierung von Strängen

ges mindestens 38 C und vorzugsweise 43 bis 149 C 15 aus mindestens 400 Fasern mit einem Durchmesser

betragen. von mehr als 0,00508 mm, z. B. von D (0,00533 mm).

Die für die Konditionierung erforderliche Zeit DL·(0,00635 mm), E (0,00737 mm), G (0,00914 mm), hängt vom Feuchtigkeitsgehalt der Packungen zu Be- H (0,0107 mm), A (0,0107 mm) und P (0,0178 mm), ginn der Konditionierung und vom gewünschten F.nd- Die Wahl von 400 Fasern oder mehr je Strang als Beigehalt an Feuchtigkeit in den Packungen ab. Für die 20 spiel für die beste Anwendbarkeit des erfindungsge-Hcrstellung von Gespinsten sollte der Feuchtigkeits- mäßen Verfahrens stellt eine willkürliche Auswahl im gehalt sehr niedrig sein, d. h. unter 1 Gewichtsprozent, Hinblick auf die üblicherweise hergestellten Stränge vorzugsweise unter 0,2 Gewichtsprozent des geschlich- aus 200, 400, 600, 800 und 1200 Fasern je Strang dar. tetcn Stranges. Für einige wäßrige Stärke- und Öl- Es ist klar, daß die Erfindung auch auf Stränge mit schlichten wird ein Gehalt von 3 bis 5 Gewichtspro- 45 375 oder 350 Fasern je Strang anwendbar ist und /ent, ^u;/.ogcr, auf Jas Gewicht der Packung, bevorzugt. irgendwelche Begrenzungen hinsichtlich der Anzahl für andere Stärkeschlichtcn kann jedoch ein viel der Fasern je Strang keine scharfe Abgrenzung bezügmedrigerer Gehall erwünscht sein. Zum Beispiel lieh der Brauchbarkeit der Erfindung bedeuten, sonkönnen wegen der Eigenschaft einiger Schlichten, die dem lediglich bevorzugte Ausführungsformen der Feuchtigkeit zurückzuhalten, niedrige Gehalte von 30 Erfindung wiedergeben.

nur 0.5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnungen

der Packung, erwünscht sein. Für solche Schlichten ist an einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben,

es besonders vorteilhaft, wenn das auf einem Rohr auf- In den Zeichnungen stellt

gevMckclte Garn nicht zu naß ist. In einem solchen Fall F i g. 1 schematisch einen Schnitt durch eine Glas-

bildet sich der Film auf den Fasern und verursacht, 35 faserstrang-Ziehvorrichtung,

daß das Garn auf der Spule haftet. Wenn das Garn F i g. 2 einen Schnitt durch eine beheizte Vakuumentfernt wird, neigen die Fasern dazu zu brechen,
und es entstehen unerwünschte Flusen und Ringe. Auf
jeden Fall ist es erwünscht, die gepackten Stränge so zu

konditionieren, daß auf den Spulen kein nasses Garn 40 F i g. 2 dar,

vorliegt. Nasses Garn auf einer Zwirnspule kann ver- F i g. 4 perspektivisch eine übliche Vorrichtung zum

schiedene Probleme verursachen, je nachdem ob es Zwirnen von Garn von den aufgewickelten Strängen,

sofort verwendet wird oder nach dem Trocknen. F i g. 5 graphisch den Feuchtigkeitsgehalt der

Wenn es sofort verwendet wird, hat nasses Garn je wie bisher und erfindungsgemäß konditionierten

nach seinem Feuchtigkeitsgrad beim Abwickeln für 45 Stränge,

die weitere Verwendung eine verschiedene Spannung, F i g. 6 graphisch die Änderung des Druckes in der

was zu schwachen oder festen Enden und damit zu Vakuumkammer während der letzten 4 Stunden des

gebrochenen Fasern und eventuell einem Brechen des Konditionierens.

Garnes führt. Wenn das nasse Garn nicht sofort ver- F i g. 1 der Zeichnung zeigt einen Glasschmelz-

wendct wird und der Bindemittelbestandteil der 50 ofen 9 mit einem Vorrat an geschmolzenem Glas 10

Schlichte härtet oder anhaftet, während das Garn auf und einer elektrisch beheizten Tülle 12 aus Platin-

der Spule ist, haftet das Garn aneinander, und es ist legierung am Boden des Ofens. Die Auskleidung ist

schwer, es von der Spule abzuwickeln. Die Fasern mit einer Reihe vorspringender öffnungen 11 ver-

können brechen, und es können Flusen entstehen. sehen, durch die das Glas fließt und zu kleinen um-

Der gleichmäßige Feuchtigkeitsgehalt des gepackten 55 gekehrten Koni geformt wird, die vom Boden der vorStranges nach der eriindungsgemäßen Konditionierung springenden öffnungen 11 freigegeben werden, ist das hervorragendste Ergebnis dieser Behandlung. Die öffnungen sind gewöhnlich in mehreren Reihen Er wird erreicht, ob der endgültige Feuchtigkeitsgehalt angeordnet, z. B. in 4 bis 20 oder mehr Reihen, wobei verhältnismäßig hoch, d. h. 5 bis 9 Gewichtsprozent jede Reihe eine Vielzahl von öffnungen umfaßt, so der Packung beträgt, oder verhältnismäßig niedrig ist, 60 daß die Gesamtzahl der öffnungen etwa 400 bis 800 d.h. 3 bis 0,5 Gewichtsprozent oder weniger der oder sogar mehr ausmacht.

Packung ausmacht. Gleichmäßige Feuchtigkeitsge- Glasfasern 20 werden aus den Glaskoni mit sehr halte von 3 bis 5 Gewichtsprozent werden für einige hoher Geschwindigkeit, d. h. einer Geschwindigkeit Stärke- und ölschlichtcn bevorzugt. Unter »gleich- von 25 bis 100 m/Sek. gezogen und auf ein rasch rotiemäßigem Gehalt« ist eine Schwankung von weniger 65 rendes Rohr 23 aus für Feuchtigkeit durchlässigem ais · 1 % eines gegebenen Feuchtigkeitsgehaltes und Papier gewickelt. Die Glasfasern werden beim Pasvorzugsweise von weniger als { ¹Z₂"/„ eines gegebenen sicrcn der Führung 22, bevor sie auf dem Rohr 23, gewünschten Feuchtijikcilsgehal'.cs gemeint. Dieser das auf dem rotierenden Ring 24 befestigt ist, auf-

kammer dar, in der sich die gepackten Stränge befinden,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie IJl-III der

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gewickelt werden, zu einem Strang 21 vereinigt. Beim Aufwickeln auf das Rohr 23 wird der Strang rasch gegen die Querführung 25 gedrückt. Es entsteht ein zylindrisch gepackter Strang 26 mit einer Dicke des aufgewickelten Stranges von 1.588 bis 1,905 cm.

Bevor die einzelnen Fäden des Stranges die Führung 22 passieren, wird Schlichtmittel auf sie aufgebracht. Das Schlichtmittel wird eintin Reservoir 28 iugeführt, das mit einem rotierenden Band 29 in lolcher Weise verschen ist, daß os in ein Elad 30 des Schlichtmittels im Reservoir eintaucht. Das Schlichtmittel wird von dem rotierenden Band auf ('ie Fäden übertragen, wenn diese über die Oberfläche des benetzten Bandes gleiten. Eine geeignete Vorrichtung tür das Aufbringen des Schlichtmittel ist in der USA.-Patentschrift 2 873 718 beschrieben. Geeignete Schlichtmittel umfassen dcxtrinicrte Stärke-Pflanzenfcl-Schlichtmittel, wie sie in den USA.-Patentschriften 5167 468 und 3 277 192 beschrieben sind. Etwa 12 bis 14 Gewichtsprozent Schlichtmittel v/erden auf dem Strang abgelagert.

Nach Herstellung einer Packung von z. B. 6,35 bis 7,26 kg G-75-Strang (400 Fäden mit einem Durchmesser von je 0,00914 mm) wird sie von der Aufwickelspule entfernt und das Ende des Stranges festgestellt. Die Packungen werden dann auf einem Gestell 31 angeordnet, und das Gestellt wird, wie in den F i g. 2 und 3 gezeigt, in die Vakuumkammer Λ gestellt. Das Gestell 31 vermag genügend Packungen fiuf einem einzigen Zwirnrahmen aufzunehmen, z. B. etwa 88. Die Packungen enthalten etwa 10 bis 12 Gewichtsprozent Feuchtigkeit, bezogen auf Strang und Schlichte, wenn sie bereit zur Kontitionierung auf das Gestell 31 gebracht werden. Das Gestell 31 läuft auf Luftkissen, die den Reibungswiderstand zwischen dem schweren Gestell 31 und dem Boden des Fabrikationsraunies sowie der Vakuumkammer stark verringern. Das Gestell kann somit von einem Arbeiter In die Kammer geschoben werden, ohne daß er hierzu eine mechanische Hebevorrichtung benötigt. Das Gestell ist näher in der USA.-Patentschrift 3 468 434 beschrieben. An Stelle des Gestells 31 können auch bewegliche Wagen 34 auf Rollen in und aus der Vakuumkammer gezogen werden.

Die Vakuumkammer ist am oberen Ende mit einer Vakuumpumpe 38 versehen. Die Luft in der Kammer wird an einer Stelle nahe dem Boden der Kammer durch die Leitung 39 mittels der Pumpe 38 abgesaugt. Eine gleichmäßigere Temperatur innerhalb der Kammer wird aufrechterhalten, wenn das offene Ende der Leitung 39 nahe dem Boden der Kammer liegt. Die Pumpe ist über die Kondensationsvorrich+ung 40 und die Leitung 41 mit der Außer.atmosphäre verbunden. Eine geeignete Kondensationsleitung 42 führt Wasser ab, das in der Kondensationsvorrichtung kondensiert. Die Vakuumkammer 32 ist auch mit einer Luftrückführleitung 43 versehen, die über das Ventil 45 gesteuert wird.

Das Innere der Kammer 32 wird mit Radiatoren, d.h.*mit durch Dampf erhitzten Rohren 46 beheizt, die Wände und Decke der Kammer auskleiden und die auch in der Mitte der Kammer senkrecht herunter angeordnet sind, um Wärme an die Oberfläche der Packungen zu strahlen und ein Gefrieren des Wassers in Packungen zu verhindern, wenn der Druck in der Kammer verringert wird. Der Dampf wird durch die Leitung 47 und das Ventil 48 eingeführt. Geeignete (nicht gezeigte^ Kondensafionsleitungcn sind vorgesehen, die das Wasser, das in den Dampfleitungen kondensiert, entfernen.

Wenn das Gestell mit den Packungen in die Vaku umkammer gebracht wird, «erden die Tore 35 ge· S schlossen, und die Temperatur der Packungen in der Kammer wird innerhalb von 20 bis 30 Minuten durch die Wärmeübertragung der Rohre 46 auf 66 bis 9.VC erhöht. Der Druck in der Kammer wird dann durch die Vakuumpumpe 38 innerhalb von 20 bi<

ίο 30 Minuten um etwa 68,6 cm Hg verringert. Da die Luft aus der Kammer entfernt wurde, tritt das Problem der nichtgleichmäßigen Trocknung innerhalb dei einzelnen Packungen und von Packung zu Packung, wie es häufig beim üblichen Trocknen mit heißer Luft beobachtet wird, nicht auf.

Der Strang wird verschieden lang konditioniert, je nach den Dimensionen de« einzelnen Stranges und der Packung. Hierdurch wird der Feuchtigkeitsgehall auf mindestens 3 bis 5 Gewichtsprozent verringert

ao bezogen auf Strag und Schlichte, bis herunter auf 0 bis 1 Gewichtsprozent vorzugsweise 0,2 Gewichtsprozent bei Strängen, die 7\i Vorgespinsten verarbeitet werden sollen. Die erfindungsgemäße Art der Feuchtigkeitsentfernung führt zur einheitlicheren Verringerung der

»5 Feuchtigkeit auf im wesentlichen den gleichen niedriger Feuchtigkeitsgehalt in jedem einzelnen Strang und ir allen Packungen. Die Temperatur und der Druck werden automatisch mit geeigneten herkömmlichen Kontrollvorrichtungen 49 programmiert. Eine empfind· liehe Vakuummeßvorrichtung 50, die geringe Druckänderungen im Bereich von 23 bis 60 mm Hg abs anzeigt, ist ebenfalls vorgesehen.

Der Strang wird dann, wie in F i g. 4 gezeigt, aul üblichen Zwirnrahmen 51 gezwirnt. Die Zwirnpackungen 52 sind an senkrechten Trägern 54 befestigt. Die Stränge werden von ihren Packungen abwärts uin Zugwalzen 56 durch Führungen 57 geführt und dann auf rotierenden Zwirnspulen 58 aufgewickelt. Transportvorrichtungen, die sich um die Packungen 52 bewegen, tragen zur Zwirnung des Stranges bei. Die Packungen 52 sind auf senkrechten Spindeln angeordnet, die mittels Riemen 64 rotierl werden, welche über Riemenscheiben auf der Antriebswelle 67 laufen.

Etwas Wasser verdampft vom Strang, während sich dieser abwärts um die Zagwalzen 56 und durch die Führungen 57 bewegt. Ein größerer Teil dei Feuchtigkeit geht verloren, wenn sich der Strang aufbläht und um die Zwirnpackung 52 der Transportso vorrichtung 60 folgend schwingt. Die restlichen 2"', Feuchtigkeit oder weniger reichen aus, um das zeitlich richtige Absetzen der Schlichte und die Bildung eines integrierten gezwirnten Garnes mit gleichmäßigem Schlichtmittelfeststoffgehalt von etwa 1.5 Gewichtsprozent, bezogen auf Strang und Schlichte, über die gesamte Länge des gezwirnten Garnes aul der Spule zu begünstigen. Das Garn befindet sich fest in der gezwirnten Packung. Gewebe lassen sicli leicht aus solchen gezwirnten Garnen herstellen, und durch Hitzebehandlung von der Schlichte befreite Gewebe sind frei von Streifen und gebrochenen Fasern.

Die folgenden Beispiele erläutern das erfindungsgemäße Verfahren:

Beispiel 1

Nach einer typischen Ausführungsform der Frfindung wird eine Vielzahl von Packungen aus Ci-Ii

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in der Vakuumkammer 32 getrocknet. Die Stränge werden mit einer Stärke geschlichtet, wie sie im Beispiel 1 der USA.-PatentschriFt 3 227 192 beschrieben ist. Die Temperatur ir. der Kammer 32 wird auf 82°C erhöht und der Druck in der Kammer um etwa 71,7 cm Hg verringert. Die Packungen werden unter diesen Bedingungen etwa 6 bis 7 Stunden in der Kammer belassen. Dies reicht aus, um den Feuchtigkeitsgehalt der gepackten Stränge gleichmäßig auf η Gewichtsprozent zu verringern, be/ogen auf Strang und Schlichte.

Die konditionierten Packungen werden dann aus der Kammer entnommen, auf einen Zwirnrahmen 50 gebracht und in herkömmlicher Weise in einem Zwirnraum unter den üblichen Bedingungen gezwirnt, d.h. bei 24,4 bis 25,6 C, atmosphärischem Druck und 50 bis 65°/₀ relativer Feuchtigkeit. Das Garn ist nicht wild, frei von gebrochenen Fasern, hinsichtlich der Schlichtmittelverteilung zufriedenstellend (keine Wanderung), schiebt sich nicht von der Packung und kann mit anderen Garnen weiter ge/wirnt (gefacht) und oder verwebt werden, ohne daß Flusenbildung auftritt.

Beispiel 2

Typische erfmdimgsgemäß erzielte Ergebnisse sind in der Tabelle unten zusammengestellt. Sie wurden durch Vergleich von G-37 und G-75-Packungen auf einem für Feuchtigkeit durchlässigen Papierrohr erhalten. Die Packung ist 30,5 cm lang und hat einen Innendurchmesser von etwa 30,5 cm und einen Außendurchmcs.xr -.on etv.a 34,3 cm. Die mit dem erfindungsgemäüen Verfahren bis /ur Erreichung eines durchschnittlichen Feuchtigkeitsgehalts von 4% erforderliche Zeit wird mit der Zeit verglichen, die für die gleiche Konditionierung unter Anwendung bekannter Maßnahmen, d. h. bei atmosphärischem Druck mit zirkulierender Luft (71 C. 60% relativer Feuchtigkeit) notwendig war. Die Packungen enthielten zu Beginn des Tests etwa 12¹V₀ Feuchtigkeit, be/ogen auf das Gewicht für Packungen aus G-37, und 11¹V_n für Packungen aus G-75. Die erfindungsgemäß erzielten Werte sind unter A und die in bekannter Weise erzielten Werte unter B zusammengefaßt.

	Tabelle	Λ	Zeit/Stunden B
		18	mehr als 120
G-37		8	60
G-75

Darüber hinaus ist der Feuchtigkeitsgehalt in den Packungen A und B sehr verschieden, wie aus der graphischen Darstellung der F i g. 5 hervorgeht. Der Feuchtigkeitsgehalt der in der Vakuumkammer konditionierten Packung ist durch die Kurve A wiedergegeben. Er ist in der gesamten Packung verhältnismäßig konstant mit einer geringen Neigung zu einem höheren Feuchtigkeitsgehalt in der Mitte der Packung. Im Ciegensatz hierzu hat die in bekannter Weise konditionierte Packung außen einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 1% ^und innen von etwa 7°/₀· Dies beruht darauf, daß die unter Vakuum konditionierte Packung sowohl von der Innen- als auch von der Außenseite trocknet, während die in bekannter V/eise konditionierte Packung nur von der Außenseite her trocknet.

Der leicht höhere Feuchtigkeitsgehalt im Innern der im Vakuum konditionierten Packung ist nicht bedenklich, insbesondere wenn eine einzige Packung zur Herstellung von zwei Rollen gezwirnten Garns verwendet wird. Dies ist eines der Ziele bei der Herstellung größerer Packungen. Der leicht höhere Feuchtigkeitsgehalt tritt am Fnde des ersten und zu

ip Beginn des zweiten Abspulvorgangs auf. So hat die Außenseite der ersten Garnpackung einen leicht höheren Feuchtigkeitsgehalt, der sich durch den normalen Feuchtigkeitsverlust aus den Außenschichten des Garns ausgleicht. Der Feuchtigkeitsgehalt in de·· Außenseite der Packung nach dem ersten Abspul Vorgang (vorher der innere Feil) gleicht sich aus, während die Packung /wischen den Abspulvorgängen auf dem Zwirnrahmen steht (2 Stunden oder mehr).

Die Tendenz zur Wanderung des Schlichtmittels

ac während der Konditionierung wird erfindungsgemäß stark verringert. Da die zylindrische Packung sowohl von der Innenseite als auch von der Außenseite trocknet, ist die Tendenz zur Wanderung viel geringer, als wenn die Trocknung nur auf der Außenseite

a5 erfolgt. Dies gewährleistet, daß eine Wanderung der speziellen Stärke-Öl-Schlichten, die zur Überwindung dieses Problems entwickelt wurden, ausgeschaltet wird und ermöglicht auch die Anwendung einfacherer Stärkeschlichten und von Schlichten für Vorgespinste.

die Neigung zur Wanderung besitzen, wenn die Konditionierung in üblicher Weise erfolgt.

Beispiel 3

Eine Vielzahl von Packungen aus K-37 (400 Fasern je Strang) mit einem Schlichtemittel für Vorgespinste, wie es in der USA.-Patentschrift 3 249 412 beschrieben ist, wird in die Vakuumkammer 32 gegeben. Die Temperatur der Kammer wird innerhalb von 30 Minuten auf 132^ C erhöht, dann wird die Kammer aul einen Druck von 5,08 cm abs. innerhalb von 30 Minuten evakuiert. Dieser Druck wird von der Vorrichtung 50 angezeigt. Zuvor wird der Vakuumdrucl in der Kammer bei 132 C ohne Packungen von dei Vakuumanzeigevorrichtung mit 3,81 cm Hg abs. angegeben. Dies ist das Vakuum in der Kammer, wem in ihr praktisch keine Feuchtigkeit enthalten ist. Die: ist auch das Vakuum, wenn die Packungen im wesent liehen trocken sind, z. B. wenn sie 0,5 Gewichtsprozen Feuchtigkeit oder weniger, d. h. vorzugsweise 0,1 Ge wichtsprozent Feuchtigkeit, enthalten.

Während des gesamten Trocknungsvorganges laß man die Vakuumpumpe in gleicher Weise arbeiter und hält die Temperatur auf 132⁰C. An Stelle de Durchführung der Konditionierung über einen be stimmten Zeitraum wie im Beispiel 1 kann die Daue des Versuchs auch durch Feststellung der allmäh liehen Druckänderung in der Vakuumkammer mittel der Meßvorrichtung 50 festgestellt werden. Wenn dii Vorrichtung einen Druck nahe oder beim vorbe sti/nmien Minimum für trockene Bedingungen an zeigt, wird die Packung im wesentlichen als trockei erachtet.

Beispiel 4

Das Verfahren des Beispiels 3 wird mit der Ab weichung wiederholt, daß, sobald die Feuchtigkei aus der Packung entfernt ist, Luft zurück in die Va kuumkammer geführt wird, bis der Druck Atme

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»phärendruck erreicht hat. Die Packungen werden dann in der Kammer 32 oder in einem anderen flsiß- -uftofen auf 134°C erhitzt, um das Schlichtmittel zu entfernen oder zu härten und/oder das Kupplungsmittel auf der Oberfläche der Glasfasern zu fixieren. Die Kombination aus (1) Vakuumtrocknung und (2) Härtung bei Atmosphärtndruck schaltet jegliche Neigung zur Wanderung der Schlichte aus und verringert die Gesamtzeit zur Trocknung und Härtung von Strangpackungen, die zur Kunststoffverstärkung verwendet werden sollen.

F i g. 6 zeigt graphisch, wie sich der Vakuumdruck und der Feuchtigkeitsgehalt während der Konditionierung ändert. Der Druck ist zu Beginn des Versuchs, wenn der Feuchtigkeitsgehalt in der Atmosphäre der Kammer am höchsten ist, am höchsten. Mit fortschreitender Trocknung der Packungen wird der Feuchtigkeitsgehalt geringer und der Vakuumdruck ebenfalls geringer. Die Vakuumtrocknung des im Beispiel 3 und 4 beschriebenen Versuchs ist beendet, wenn der Vakuumdruck den Wert erreicht hat, der keine Feuchtigkeit in der Vakuumkammer anzeigt. Der Vakuumdruck gibt den Cirad der Konditionierung und das Ende des Versuchs präziser an als der Ablauf eines vorbestimmten Zeitraums. Er schließt jede zu- as sätzliche Konditionierung aus. die bisher zur Gewährleistung einer vollständigen Trocknung angewandt wurde.

Die Vakuumvorrichtung kann auch da/u verwendet werden, um festzustellen, wann die Konditionierung nach Beispiel 1 und 2 beendet ist. Durch vorhergehende Messungen werden für jede Kammer und jede Packungsart (Durchmesser der Faser, Schlichtemittel. Form und Gewicht der Packung) Kurven aufgenommen. Diese Kurven geben den Feuchtigkeitsgehalt der Packung bei einem gegebenen Vakuum an. Die Konditionierung wird dementsprechend fortgeführt, bis der Vakuumdruck auf einen Punkt gefallen ist, der dem gewünschten Feuchtigkeitsgehalt des Stranges der Packung entspricht. Bei dieser Arbeitsweise wird die jeweilige Stelle der Kurve, an der sich das Verfahren befindet, dadurch ermittelt, daß man die Vakuumpumpe abstellt, den Druck von der Vakuummeßvorrichtung anzeigen und gleichmäßig werden läßt. Die Vakuumpumpe wird dann wieder angeworfen, und der Vakuumdruck kehrt auf einen Wert zurück, der zwischen der Trockenkurve (leere Kammer) und der Kurve der tatsächlichen Feuchtigkeit liegt. So zeigt die Aufzeichnung der (nicht gezeigten) Registriervorrichtung eine Vakuumdruckkurve mit einer Reihe von Zacken, deren hohe Punkte auf der Kurve der tatsächlichen Feuchtigkeit liegen.

Das erfindungsgemäße Verfahren verbessert die Wirtschaftlichkeit der Glasfaserherstellung wesentlich. Es verringert die für die Konditionierung erforderliche Zeit, wodurch wiederum Fabrikationsraum frei wird, der bisher für die Konditionierung benötigt wurde.

Außerdem werden Wagen und Gestelle frei, die bisher zur Aufnahme der größeren Anzahl von Packungen notwendig waren, weil die Konditionierung längere Zeit beanspruchte.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Glasfaseisträngen aus einzelnen kontinuierlichen Glasfasern aus geschmolzenem Glas unter Aufbringung einer wäßrigen Schlichte auf die einzelnen Fasern, wobei die Schlichte hauptsächlich aus Wasser Und einem Bindemittel besteht, die Fasern zu einem Strang vereinigt, der Strang auf einem Rohr aufgewickelt und iLr Strang durch Verringerung seines Feuchtigkeitsgehaltes für die Weiterverarbeitung konditioniert, anschließend >om Rohr entfernt und darauf in andere Formen, wie Stapelglasseide, Vorgespinst, Garn, Cord und Gewebe, umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, dal.» die Konditionierung des aufgewickelten Stranges bei unteratmosphiirischem Druck und einer Temperatur durchgeführt wird, die oberhalb der Erstarrungstemperatur der Schlichte, jedoch unterhalb der Temperatur liegt, bei der die nichtwäßrigen Bestandteile der Schlichte chemisch abgebaut werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konditionierung in einer beheizten Vakuumkammer durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vakuumkammer ein Vakuum von mindestens 50.8 cm Hg aufrechterhalten wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Strangpackungen wahrend der Konditionierung unter V. kuum mit Radiatoren erhitzt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche L bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strang mit mindestens 400 einzelnen Fasern verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüc:.; 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Fasern mit einem Mindestdurchmesser von 0,00508 mm verwendet werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strang verwendet wird, dessen Dicke mindestens in einem Teil 1,588 cm beträgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß der Strang auf einem für Feuchtigkeit durchlässigen Papierrohr aufgewickelt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Trocknung durch periodisches Messen des Druckes in der Vakuumkammer ermittelt wird und die Trocknung beendet wird, wenn der Druck auf einen zuvor ermittelten Wert gefallen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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