DE2751658A1

DE2751658A1 - Mit einem impraegniermittel beschichtete glasfaser

Info

Publication number: DE2751658A1
Application number: DE19772751658
Authority: DE
Inventors: Donald Jack Hammond; Kingso Chingtsung Lin
Original assignee: Owens Corning Fiberglas Corp
Current assignee: Owens Corning
Priority date: 1976-12-03
Filing date: 1977-11-18
Publication date: 1978-06-08
Also published as: NO773737L; JPS5370196A; JPS614782B2; BE860336R; US4107117A; NL7712325A; CA1073144A; FR2372778A2; FR2372778B2; GB1595200A; SE7712243L; IT1115534B

Description

OR.-ING- DIPL.-ING. M. SC. DIPL-PHVS, nw. DIPC-PHYS.

HÖGER - STELLRECHT - GRiESSBACH - HAECKER

PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

A 42 573 m Anmelder: Owens-Corning

u - 163 Fiberglas Corporation

17.November 1977 Toledo, Ohio, 43659, USA

Beschreibung Mit einem Imprägniermittel beschichtete Glasfaser

Die Erfindung betrifft eine mit einem Imprägniermittel beschichtete Glasfaser, ein Imprägniermittel, insbesondere zum Imprägnieren von Glasfasern sowie ein Verfahren zur Herstellung einer für die Verstärkung von Fahrzeugreifen geeigneten Kordeinlage, insbesondere nach Patent (Patentanmeldung P 27 47 Ο53.7).

Die Verwendung elastomerer, faserverstärkter, insbesondere glasfaserverstärkter Erzeugnisse ist bekannt. Derartige Erzeugnisse werden bei Fahrzeugreifen, Antriebsriemen, Förderbändern und ähnlichem verwendet»

Sofern als Einlage Glasfasern Verwendung finden, werden diese üblicherweise bei der Herstellung mit einer Schlichte versehen. Die einzelnen Fasern werden mit anderen Strängen verfacht und/oder zur Bildung von Fäden, Garnen und schnurähnlichen Kordeln verdrillt. Die Vielzahl von Strängen wird dann üblicherweise mit einer mit dem Elastomer verträglichen iatexverbindung imprägniert. Anschliessend werden die Stränge getrocknet., damit sich das Imprägniermittel auf der äusseren Oberfläche des Glasbündels setzt, und anschliessend gehärtet. Die getrockneten und gehärteten Fasern werden dann auf einer Spinnvorrichtung mechanisch gesponnen und auf Spulen aufgewickelt. Beim Spinnvorgang erfahren die gehärteten und

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getrockneten Fasern dadurch eine Reibung, dass sie mit den verschiedenen Teilen der Spinnvorrichtung in Berührung kommen. Diese Reibung führt zu einem staubartigen Trockenstaubabrieb.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung soll der Ausdruck "Trokkenstaubabrieb" bedeuten, dass Teilchen des getrockneten Imprägniermittels beim Spinnen durch die Reibung von den getrockneten Fasern abgerieben werden.

Zum Imprägnieren von Reifeneinlagen können Mittel verschiedener Art verwendet werden. Üblicherweise umfassen diese eine Mischung von Resorcinolformaldehydharzen in Kombination mit verschiedenen Latexen, wie z.B. Neoprengummilatex, Polybutadienlatex, Nitrilbutadienlatex, Styrolbutadiencopolymerlatex, Vinylpyridinterpoiymerlatex und dergleichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mit einem Imprägniermittel beschichtete Glasfaser zu schaffen, deren Abriebfestigkeit deutlich erhöht ist. Diese Aufgabe soll sich insbesondere auf mit einem Imprägniermittel beschichtete Glasfasern beziehen, wie sie im Patent ( Patentanmeldung P 27 47 053.7)derselben Anmelderin beschrieben sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Imprägniermittel aus einem Rückstand besteht, welcher aus einer ein Butadienhalbestermethacrylsäureterpolymer, ein Gemisch emulgierbarer Mineralöle, Silikaverbindungen und Ester enthaltenden Mischung durch Wasserentzug gebildet ist.

Der Erfindung liegt weiter die Aufgabe zugrunde, ein Imprägniermittel, insbesondere zum Imprägnieren von Glasfasern, zu

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schaffen, welches nach dem Auftragen eine erhöhte Trockenabriebsfestigkeit aufweist. Diese Aufgabe bezieht sich insbesondere auf Imprägniermittel der im Patent (Patentanmeldung P 27 47 053.7) derselben Anmelderin beschriebenen Art.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Imprägniermittel ein Butadienhalbestermethacrylsäureterpolymer sowie ein Gemisch emulgierbarer Mineralöle, Silikaverbindungen und Ester enthält.

Zur Erfindung gehört weiterhin die Verwendung der erfindungsgemäss beschichteten Glasfasern als Verstärkung von Elastomeren.

Ebenfalls zur Erfindung gehört ein Verfahren zur Herstellung einer für die Verstärkung von Fahrzeigreifen geeigneten Kordeinlage, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man eine Butadienhalbestermethacrylsäureterpolymer sowie ein Gemisch emulgierbarer Mineralöle, Silikaverbindungen und Ester enthaltende wässrige Lösung auf Glasfasern aufträgt und die wässrige Mischung trocknet.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und in diesen niedergelegt.

Während das erfindungsgemässe Imprägniermittel bei den unterschiedlichsten Verstärkungsmaterialien verv/endbar ist, wie z.B. bei natürlichen und synthetischen Fasern, Glasfasern und Stahl, wird seine Anwendung im folgenden bei Glasfasern beschrieben, ohne dass damit der Umfang der vorliegenden Erfindung beschränkt werden soll.

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Das erfindungsgemässe Imprägniermittel kann bei den unterschiedlichsten Glasfasern verwendet werden. Vorzugsweise wird es bei Glasfasern aus Ε-Glas mit einem Durchmesser im Bereich zv/ischen etwa 8,89 μ bis 12,7 fu verwendet. Das Glas kann mit einer bei der Elastomerverstärkung üblicherweise verwendeten konventionellen Schlichte versehen werden, es kann auch unbeschichtet sein.

Der im folgenden verwendete Ausdruck "Glasfasern" soll sich zunächst auf endlose Fasern beziehen, die durch schnelles Ausziehen oder Verdünnen aus einer Vielzahl von Schmelzglasströmen gebildet werden. Diese endlosen Fasern werden zu Strängen geformt, wenn sie bei der Bildung zusammengefasst werden. Der Ausdruck "Glasfasern" soll aber auch stehen für Fäden, Garne, Schnüre und Kordeln, die durch Verfachen und/oder Verdrillen einer Vielzahl von Strängen miteinander gebildet werden. Schliesslich soll dieser Ausdruck auch noch gewebte und nicht gewebte Flächenerzeugnisse umfassen, die aus solchen Glasfasersträngen, -fäden oder -kordein hergestellt sind.

Weiterhin soll man unter "Glasfasern" auch Fasern mit endlicher Länge verstehen, die auf die Weise hergestellt werden, dass unter hohem Druck stehende Medien auf einen oder mehrere der Schmelzglasströme gerichtet werden. Auch die Garne, die aus solchen Fasern endlicher Länge gebildet werden, sollen unter dem Begriff "Glasfasern" fallen. Zur Bildung derartiger Garne sammelt man diese Fasern auf einer Fläche, von der sie in Form einer Lunte zusammengefasst werden, die zu einem Garn ausgezogen wird. Der Begriff "Glasfasern" umfasst auch gewebte und nicht gewebte Flächengebilde aus derartigen Garnen, die

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aus Fasern endlicher Länge hergestellt sind. Schliesslich fallen unter diesen Begriff auch noch Kombinationen derartiger Endlosfasern und derartiger Fasern endlicher Länge, die in Strängen, Fäden, Garnen, Kordeln und Flächengebilden vorliegen.

Der Begriff "Elastomer" soll Naturgummi im gehärteten und ungehärteten, vulkanisierten und unvulkanisierten Zustand ebenso umfassen wie synthetische organische elastomere Materialien, wie z.B. Butadienstyrolcopolymer, Butadienacrylonitrilcopolymer, Chloropren, Isopren, Neopren, Isobutylgummi und dergleichen. Ferner fallen unter diesen Begriff auch elastomere Polymere und Copolymere im gehärteten und ungehärteten und vulkanisierten und unvulkanisierten Zustand.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden Glasfasern mit einem Rückstand beschichtet, den man durch Trocknung einer wässrigen Lösung erhält, welche Lösung ein Resorcinolformaldehydharz, ein Vinylpyridinterpolymer, einen Polybutadienlatex, eine Wachsemulsion, ein Butadienhalbestermethacrylsäureterpolymer sowie ein Gemisch emulgierbarer Mineralöle, Silikaverbindungen und Ester enthält.

Jedes geeignete Resorcinolformaldehydharz-Vorkondensat kann verwendet werden. Es wird vorzugsweise unter Verwendung von etwa 0,2 bis 0,8 Mol Formaldehyd pro Mol Resorcinol hergestellt und enthält einen Gesamtgehalt von Feststoffen in Höhe von etwa 73 Gew.-%. In der Mischung wird das Resorcinolformaldehydharz-Vorkondensat in einer Menge von ungefähr 3 bis ungefähr 4 Gew.-% des getrockneten Rückstandes verwendet.

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Ein geeignetes Vorkondensat kann in der im folgenden beschriebenen Weise hergestellt werden. Die geeigneten Materialien sind im Handel erhältlich, so z.B. Schenectady SRF 1524, welches von der Firma Schenectady Chemicals bezogen werden kann, dann Penacolite R217O und R22OO, die beide von der Firma Koppers Co., Inc., Pittsburgh, Pa., USA, bezogen werden können, und schliesslich Arofene 779 von der Firma Ashland Chemical Co, Columbus, Ohio, USA.

Jedes geeignete Vinylpyridinterpolymer kann verwendet werden. Vorzugsweise wird dabei ein Terpolymerlatex aus Butadien, Styrol und Vinylpyridin verwendet. Der Butadien-Gehalt liegt dabei bei etwa 70 Gew.-%, der Styrol-Gehalt und der Vinylpyridin-Gehalt bei je etwa 15 Gew.-%. Dieses Material macht etwa 10 bis etwa 60 Gew.-% der getrockneten Mischung aus.

Ein besonders geeignetes Vinylpyridin ist Firestone FRS-5997, das von der Firma Firestone Synthetic Rubber and Latex Co bezogen werden kann. Dieses Material ist ein Terpolymerlatex aus Butadien, Styrol und Vinylpyridin, in welchem 70 Gew.-% Butadien, 15 Gew.-% Styrol und 15 Gew.-% Vinylpyridin enthalten sind.

Jeder geeignete Polybutadienlatex kann verwendet werden. Vorzugsweise wird man einen Polybutadienlatex mit einem Molekulargewicht im Bereich zwischen etwa 10 000 bis etwa 2000000 verwenden. Dieser Latex wird in einer Menge zwischen etwa 30 und etwa 80 Gew.-% der getrockneten Mischung verwendet.

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Besonders geeignete Polybutadienlatexe sind SR-5841 und SR-272, die beide von der Firma Firestone Synthetic Rubber and Latex Co., Akron, Ohio, USA, bezogen werden können.

Jede geeignete Wachsemulsion kann in dem Imprägniermittel verwendet werden. Vorzugsweise enthält die Wachsemulsion etwa 75 Gew.-% Paraffinwachs und etwa 25 Gew.-% mikrokristallines Wachs. Die Wachsemulsion wird in der Mischung in einer Menge zwischen etwa 4 und etwa 6 Gew.-% der getrockneten Mischung vorliegen. Eine besonders geeignete Wachsemulsion ist Vultex Wachsemulsion Nr. 15, die von der Firma General Latex and Chemical Corp., Cambridge, Mass., USA, erhältlich ist.

Jedes geeignete Butadienhalbestermethacrylsäureterpolymer kann verwendet werden. Vorzugsweise wird es in einer Menge zwischen etwa 0,1 und etwa 1 Gev/.-% des getrockneten Rückstandes verwendet.

Ein besonders geeignetes Butadienhalbestermethacrylsäureterpolymer ist "Tychem 9509", das von der Firma Reichhold Polymers Inc., Dover, Delaware, USA, bezogen werden kann.

Jedes geeignete Gemisch emulgierbarer Mineralöle, Silikaverbindungen und Ester kann verwendet werden. Vorzugsweise wird dieses Gemisch in einer Menge zwischen etwa 0,1 und etwa 1,0 Gew.-% des getrockneten Rückstands der Mischung verwendet.

Ein besonders geeignetes Gemisch emulgierbarer Mineralöle, Silikaverbindungen und Ester mit der Bezeichnung "Drew Y-25O Defoamer" kann von der Firma Drew Chemical Corp., Parsippany,

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New Jersey, USA, bezogen werden. In diesem Zusammenhang wird auf das US-Patent 3 408 306 verwiesen, in dem ein Material beschrieben ist, das unter dem Handelsnamen "Drew Y-25O Defoamer" vertrieben wird.

Das getrocknete Imprägniermittel der Erfindung enthält vorzugsweise auch etwa 1 Gew.-% Formaldehyd, etwa 0,9 Gew.-% Ammoniumhydroxid und etwa 0,1 Gew.-% Kaliumhydroxid.

Im folgenden Beispiel ist ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemässen Imprägniermittels beschrieben. Die Mengenangaben sind auf 100 Gewichtsteile des wasserhaltigen Imprägniermittels bezogen.

BEISPIEL I

Eine Resorcinolformaldehydharz-Vormischungslösung wurde dadurch hergestellt, dass 3,5 Gewichtsteile entionisiertes V/asser in einen Vormischtank gefüllt wurden und 3,4 Gewichtsteile einer käuflich erwerblichen Resorcinolformaldehyd-Vormischung hinzugefügt wurden. Die Mischung wurde 5 Minuten lang bewegt, beispielsweise gerührt oder geschüttelt. Daraufhin wurden etwa 0,9 Gewichtsteile Formaldehyd zugefügt und die Mischung etwa 30 Minuten lang bewegt. Weiterhin wurden 3 Gewichtsteile entionisiertes Wasser sowie 0,2 Gewichtsteile darin enthaltenes Kalimhydroxid zugegeben; die entstehende Mischung wurde erneut 20 Minuten lang bewegt.

In einen Hauptmischtank wurden 27,5 Gewichtsteile eines im Handel erhältlichen Butadienstyrolvinylpyridinlatex und 0,9

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Gewichtsteile Ammoniumhydroxid eingeführt. Diese Mischung wurde 10 Minuten lang bewegt. Nach der Zugabe von 4,8 Gewichtsteilen Wachsemulsion wurde die Mischung erneut 10 Minuten lang bewegt. Unter Bewegung wurden daraufhin 54,9 Gewichtsteile eines käuflich erhältlichen Polybutadienlatex zugegeben. Die zuvor zubereitete Resorcinolformaldehydharz-Vormischung wurde dann während einer Zeitdauer zwischen 4 und 6 Minuten in den Hauptmischtank gegeben. Anschliessend wurde noch 10 Minuten lang gemischt. Anschliessend wurden 0,5 Gewichtsteile des Butadienhalbestermethacrylsäureterpolymers (Tychem 9509) in den Hauptmischtank zugegeben. Die Mischung wurde erneut 4 5 Minuten lang bewegt. Ein Gemisch emulgierbarer Mineralöle, Silikaverbindungen und Ester (Drew Y-250 Defoamer) wurde in einer Menge von 0,5 Gewichtsteilen zugegeben, und die Mischung wurde noch einmal 15 Minuten lang bewegt.

Nach einer zweistündigen Alterung war das Imprägniermittel fertig zum Gebrauch. Es hatte einen pH-Wert von etwa 10, eine Viskosität von etwa 900 cps und einen totalen Feststoffgehalt von etwa 45 Gew.-%.

Das erfindungsgemässe Imprägniermittel wird auf die Glasfasern in der üblichen Weise aufgebracht, beispielsweise unter Verwendung des Verfahrens und der Vorrichtung, die in dem Patent 3 424 608 (A.Marzocchi et al) beschrieben sind.

Nach dem Aufbringen des Imprägniermittels auf die Glasstränge wird der Überzug an der Luft getrocknet und in der üblichen Weise gehärtet, beispielsweise bei einer Temperatur zwischen 260 und 343°C während einer Zeitdauer von etwa 5 bis IG Sekunden.

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Die Glasfasern, oder allgemeiner die Fasern, die das Imprägniermittel dann wenigstens auf einem Teil ihrer Oberfläche tragen, können dann zu Fäden, Garnen, Vorgespinsten oder Flächengebilden in Form von Packungen oder dergleichen verarbeitet werden.

BEISPIEL II

Die folgenden Daten zeigen die ausgezeichneten Trockenabriebseigenschaften des erfindungsgemässen Imprägniermittels.

Eine Menge von 7570 Litern des erfindungsgemässen, wässrigen Imprägniermittels wurde mit dem in Beispiel I erläuterten Verfahren hergestellt, jedoch wurde weder "Tychem 95o9" noch "Drew Y-250 Defoamer" zugefügt. Die 7570-Liter-Menge wurde dann in drei gleichvolumige Teile (A, B und C) geteilt. Diesen Teilmengen wurde "Tychem 9509" und "Drew Y-250 Defoamer" in folgenden Mengen (Gew.-%) zugefügt:

A B C

Tychem 9509 0 0,5 0,5 Drew Y-250 Defoamer O 0 0,5

Drei Stränge aus E-Faserglas mit einem Durchmesser zwischen 8,89 μ und 12,7 /u wurden dann vorbereitet. Ein Strang wurde mit der Teilmenge A, einer mit der Teilmenge B und einer mit der Teilmenge C imprägniert. Nach dem Trocknen und Härten der jeweiligen Stränge wurden sie auf einer Spinnvorrichtung 25 Minuten lang mit einer Geschwindigkeit von 115 m/min mit einer Strangspannung zwischen 250 und 300 ρ versponnen. Der Trockenstaubabrieb, der sich beim Spinnen der imprägnierten Stränge

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ergab, wurde gesammelt und mit den folgenden Ergebnissen gewogen:

Gesammelter Trockenstaubabrieb (mg)

Strang mit Imprägniermittel A 632

Strang mit Imprägniermittel B 174

Strang mit Imprägniermittel C 3

Man erkennt aus den obigen Ergebnissen, dass das erfindungsgemässe Imprägniermittel den Trockenstaubabrieb von mit einem Imprägniermittel beschichteten Strukturen gegenüber bisher bekannten Imprägniermitteln wesentlich verringert.

Selbstverständlich können auch äquivalente Abwandlungen vorgenommen werden, ohne dass dabei der Schutzbereich der Erfindung verlassen wird.

Claims

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OS-ING. DIPL-ING. M. SC. OIPL.-»HYS. DR. OIP1..-PMVS.

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Patentansprüche :

Mit einem Imprägniermittel beschichtete Glasfaser, J insbesondere nach Patent

(Patentanmeldung P 27 47 053.7), dadurch gekennzeichnet, dass das Imprägniermittel aus einem Rückstand besteht, welcher aus einer ein Butadienhalbestermethacry1säureterpolymer, ein Gemisch emulgierbarer Mineralöle, Silikaverbindungen und Ester enthaltenden Mischung durch Wasserentzug gebildet ist.
2. Glasfaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an Butadienhalbestermethacrylsäureterpolymer zwischen etwa 0,1 und etwa 1,0 Gew.-% des Rückstandes liegt.
3. Glasfaser nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt des Gemisches emulgierbarer Mineralöle, Silikaverbindungen und Ester zwischen etwa 0,1 und etwa 1,0 Gew.-% des Rückstandes liegt.
4. Glasfaser nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückstand ferner ein Resorcinolformaldehydharz, ein Vinylpyridinterpolymer, ein Polybutadienlatex sowie eine Wachsemulsion enthält.
5. Glasfaser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Vinylpyridinterpolymer in dem Rückstand in einem Bereich zwischen etwa 10 und etwa 60 Gew.-% enthalten

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ist, der Polybutadienlatex in einem Bereich von etwa 30 bis etwa 80 Gew.-%, die Wachsemulsion in einem Bereich zwischen etwa 4 bis etwa 6 Gew.-% und das Resorcinolformaldehydharz im Bereich zv/ischen etwa 3 und etwa 4 Gew.-%.
6. Imprägniermittel, insbesondere zum Imprägnieren von Glasfasern, insbesondere nach Patent (Patentanmeldung P 27 47 053.7), dadurch gekennzeichnet, dass es ein Butadienhalbestermethacrylsäureterpolymer sowie ein Gemisch emulgierbarer Mineralöle, Silikaverbindungen und Ester enthält.
7. Imprägniermittel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an Butadienhalbestermethacrylsäureterpolymer zwischen etwa 0,1 und etwa 1,0 Gew.-% des Rückstandes liegt.
8. Imprägniermittel nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt des Gemisches emulgierbarer Mineralöle, Silikaverbindungen und Ester zwischen etwa 0,1 und etwa 1,0 Gew.-% des Rückstandes liegt.
9. Imprägniermittel nach einem der Ansprüche 6,7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner ein Resorcinolformaldehydharz, ein Vinylpyridinterpolymer, ein Polybutadienlatex sowie eine Wachsemulsion enthält.
10. Imprägniermittel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,

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dass das Vinylpyridinterpolymer in dem Imprägniermittel in einem Bereich zwischen etwa 10 und etwa 60 Gew.-% enthalten ist, der Polybutadienlatex in einem Bereich von etwa 30 bis etwa 80 Gew.-%, die Wachsemulsion in einem Bereich zwischen etwa 4 bis etwa 6 Gew.-% und das Resorcinolformaldehydharζ im Bereich zwischen etwa 3 und etwa 4 Gew.-%.
11. Verwendung der Glasfaser nach einem der Ansprüche 1 bis 5 als Verstärkung eines Elastomers.
12. Verfahren zur Herstellung einer für die Verstärkung von Fahrzeugreifen geeigneten Kordeinlage, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Butadienhalbestermethacrylsäureterpolymer und ein Gemisch emulgierbarer Mineralöle, Silikaverbindungen und Ester enthaltende wässrige Lösung auf Glasfasern aufträgt und die wässrige Mischung trocknet.

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