CN1212670A - 由回转法制造玻璃和聚合物的双组分纤维 - Google Patents

由回转法制造玻璃和聚合物的双组分纤维 Download PDF

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Abstract

在一制造双组分的玻璃和聚合物的纤维方法中,将熔融玻璃(A,90,99)和熔融聚合物(B,92,97,98)提供给具有针孔周壁(32,66,74)的回转喷丝装置(10,72)。熔融玻璃和熔融聚合物作为熔融的双组分的玻璃和聚合物液流经针孔(56,70,84)离心。然后将液流冷却制得双组分的玻璃和聚合物纤维。

Description

由回转法制造玻璃和聚合物的双组分纤维
本发明一般涉及用改进的回转法制造纤维，特别是涉及制造玻璃和聚合物双组分纤维的方法。
过去已用纺织法制成聚合物双组分纤维以用于织物和针织品等产品。在此方法中，将两种熔融的聚合物提供到固定的喷丝头上，喷丝头上有可将纤维拉出或拉伸的孔。这两种聚合物一般结合形成具有一种聚合物芯和另一种聚合物壳的纤维。
纺织法制成的双组分纤维一般直径较大。对某些应用来说，使用较小直径的纤维为好。另外，纺织法限于使用具有熔点相似的成分，以使在遇到高熔点成分时，低熔点成分不会热降解。
用改进的回转法已制得双组分玻璃纤维。将两种不同类型的熔融玻璃提供给有针孔周壁的回转喷丝装置。这两种熔融玻璃经针孔离心形成双成分玻璃纤维。这种纤维特别适用于绝缘产品。
玻璃纤维的制造和聚合物纤维的制造属于不同的领域。这两种材料具有不同的物理性质，如粘度不同，而且，玻璃的软化点一般不同于聚合物的熔点。所以制造这两种纤维的方法是不同的。
过去不知道将玻璃和聚合物结合起来制造双组分纤维。这种纤维会具有双组分玻璃纤维和双组分聚合物纤维两者的优点，并会具有每种纤维所没有的性能和用途。因此，希望提供一种制造双组分的玻璃和聚合物纤维的方法。
本发明涉及一种制造多组分纤维，特别是双组分纤维的方法。此种双组分纤维是由玻璃和热塑性材料，优选为聚合物形成的。在此方法中，将熔融的玻璃和熔融的热塑性材料提供给具有针孔周壁(orificed peripheralwall)的回转喷丝装置。玻璃粘度为1000泊的温度优选约是200℃-495℃，热塑性材料的熔点约为200℃-345℃。热塑性材料的热膨胀系数优选高于玻璃的热膨胀系数约10ppm/℃以上。熔融的玻璃和熔融的聚合物作为熔融的玻璃和热塑性材料的双组分液流经针孔离心。然后将熔融液流冷却以制造玻璃和热塑性材料的双组分纤维。
由本发明方法制造的玻璃和热塑性材料的双组分纤维是新颖的，它具有双组分玻璃纤维和双组分聚合物纤维两者的优点，并具有每种已知纤维所没有的性能和用途。
图1是用本发明的回转法制造玻璃和聚合物的双组分纤维设备的正视简图。
图2是用本发明方法制造玻璃和聚合物双组分纤维的喷丝装置的正视截面图。
图3是图2的喷丝装置的一部分的透视简图。
图4是取图2喷丝装置4-4线的正视简图。
图5是制造玻璃和聚合物双组分纤维的喷丝装置的第二具体实施方案一部分的平面图。
图6是制造玻璃和聚合物双组分纤维的喷丝装置的第三具体实施方案正视截面图。
图7是图6喷丝装置的针孔正视截面图。
图8是用本发明方法制造的玻璃和聚合物双组分纤维的截面简图。
图9是玻璃和聚合物双组分纤维的截面简图，其中玻璃和聚合物的不同粘度可使较低粘度的聚合物部分地绕较高粘度玻璃流动。
图10是玻璃和聚合物双组分纤维的截面简图，其中不同的粘度可使较低粘度的聚合物几乎包围较高粘度的玻璃。
图11是玻璃和聚合物双组分纤维的截面简图，其中较低粘度的聚合物始终绕较高粘度的玻璃流动以包围玻璃和形成包层。
图12是由玻璃和两种聚合物形成的三组分纤维的截面简图。
图1说明由本发明的玻璃和聚合物的双组分纤维制造绝缘产品的回转纤维形成法。然而，应理解的是，可以用纤维通过不同的加工方法制成纺织品、过滤产品以及其它产品。这些方法包括缝合、针缝、水-编织和包胶。还应理解的是，在本发明中包括除了双组分纤维外的多组分纤维，以及除了聚合物外其它热塑性材料，如沥青也可形成纤维。
在此用来说明的方法中，将熔融的玻璃和熔融聚合物提供给喷丝装置10。熔融的玻璃可由任何适宜的来源提供，如炉11和预热室13。熔融聚合物可由任何适宜的来源提供。例如，装有聚合物颗粒的料斗12可连接到挤压机14，在此将聚合物熔化后送到喷丝装置。如在下面讨论的，喷丝装置产生玻璃和聚合物的双组分纤维液雾16。用任何的工具，如环状的鼓风机18将纤维向下吹。当纤维向下吹时，将纤维拉细和冷却。将纤维作为毛束(20)收集于任何适宜的表面，如输送机22的表面。为促进纤维的收集在输送机的下面部分抽真空(未示出)。
然后玻璃和聚合物的双组分纤维毛束可以任选地通过一加工站如炉24进一步加工。当经过此炉时，优选通过上面的输送机26和下面的输送机28以及边缘导向装置(未示出)使毛束成形。从此炉出来的毛束就是绝缘产品30。
如图2所示，每一喷丝装置10包括周壁32和底壁34。喷丝装置在任一适宜的工具(如转轴36)上回转，这在技术上是众所周知的。喷丝装置的回转将熔融玻璃和熔融聚合物经周壁的针孔离心，形成玻璃和聚合物双组分纤维38，下面将更详细地讨论。喷丝装置优选以约1200-3000转/分钟的速度转动。可以使用各种直径的喷丝装置，可将转动速度调节以在周壁的内表面得到所希望的径向加速度。喷丝装置的直径优选约为20-100厘米。周壁内表面的径向加速度(速度2/半径)优选约为4,500米/秒2-14,000米/秒2，更优选的约为6,000米/秒2-9,000米/秒2。
环状鼓风机18的位置可使纤维向下以收集在输送机上，如图1所示。环形鼓风机可任选使用引风40将纤维进一步拉细。
喷丝装置的内部优选使用任何加热方法(未示出)加热，如吹入热空气或其它气体。喷丝装置的温度优选约为150℃-450℃，但可根据玻璃和聚合物的类型而变化。
诸如环状热空气供应装置42等加热装置可任选位于喷丝装置的外部供加热喷丝装置或纤维，以有利于纤维拉细和保持喷丝装置的温度在玻璃和聚合物最适宜离心的范围。
在喷丝装置的内部，分别提供熔融的玻璃液流和熔融聚合物液流，第一种液流含玻璃，第二种液流含聚合物。如果需要，可以通过在压力下注入的办法提供熔融玻璃液流和熔融聚合物液流。在第一种液流中的熔融玻璃从第一个输送管(44)直接滴到底壁并由于离心力而向外流向周壁形成如在图2中以“A”指出的玻璃头。由第二个输送管46输送的熔融聚合物的位置比第一个流更接近周壁，在熔融聚合物到达底壁前受到环状水平法兰48的阻挡。这样，在水平法兰上形成在图2中以“B”指出的熔融聚合物的聚集或头。当然，也可以这样提供熔融玻璃和熔融聚合物，即使得熔融玻璃受到环状水平法兰的阻挡，熔融聚合物滴落到底壁上。
如图3所示，喷丝装置装有垂直内壁50，它一般是环状的，位于周壁32径向之内。在周壁和垂直内壁之间的一系列垂直隔板52将空间分成一系列一般为垂直排列的小室54，这些小室基本上和周壁的整个高度相同。可以看到，水平法兰、垂直内壁和垂直隔板一起组成分隔器，将熔融的玻璃“A”和熔融的聚合物“B”引向交替相邻的小室，使得每隔一个小室含熔融的玻璃“A”，而其余的小室含熔融聚合物“B”。
周壁装有针孔56，这些针孔位于垂直隔板的径向外端附近。每个针孔的宽度大于垂直隔板的宽度，这样可使熔融玻璃“A“和熔融聚合物“B”的液流作为玻璃和聚合物的单一的双组分纤维从针孔流出。从图3可以看出，每个小室54运行在沿将小室分隔的整个垂直隔板和具有针孔的周壁32的整个高度下。周壁优选具有约200-5000个针孔，这取决于喷丝装置的直径和其它过程参数。
如图4所示，针孔56呈槽状，当然其它形状的针孔也可使用。在周壁的温度下，熔融玻璃“A”的粘度一般高于熔融聚合物“B”的粘度。结果，精确以垂直隔板为中心的针孔预期会排放的较低粘度聚合物多于较高粘度的玻璃。为克服这一趋向和平衡熔融玻璃和熔融聚合物排出量的一个方法是增加熔融玻璃“A“头相对于熔融聚合物”B“头的高度。另一平衡熔融玻璃和熔融聚合物的排出量的方法是调整槽孔的位置，使得其偏离于垂直隔板52的中心线。如图4所示，针孔将有一较小端58限制较低粘度聚合物”B“流动，较大端(60)将使相当多的高粘度玻璃”A“的流动或通过。另一平衡熔融玻璃和熔融聚合物排出量的方法是限制聚合物流进含低粘度聚合物的交替小室，由此部分地使流出减少，使得熔融玻璃和熔融聚合物的排出量大致相等。当熔融玻璃和熔融聚合物具有相同的粘度时，或当要求不同的排出量时，针孔也可以垂直隔板为中心。
图5说明喷丝装置的第二具体实施方案的一部分。如在图4中所示的第一具体实施方案一样，喷丝装置装有在垂直内壁64和周壁66之间延伸的垂直隔板62，这些垂直隔板形成小室68。周壁装有多行针孔70，它们位于垂直隔板的径向向外端附近。这些针孔呈“V”形，一端或腿导向含熔融玻璃“A”的小室，一腿导向含熔融聚合物“B”的小室。熔融玻璃“A”和熔融聚合物“B”液流会合，作为玻璃和聚合物的单一双组分纤维从针孔流出。
图6说明喷丝装置的第三具体实施方案。喷丝装置72包括周壁74和底壁76。底壁在接近周壁时向外倾斜。向喷丝装置内部分别提供熔融玻璃液流和熔融聚合物液流。在第一种液流中的熔融玻璃由于离心力从第一个输送管78直接滴在底壁上并向上向外流向周壁形成在图6中以“A”标志的熔融玻璃头。由第二输送管80输送的熔融聚合物位置比第一种液流更接近周壁，在其到达底壁前受到环形水平法兰82的阻挡。在所示的水平法兰上形成在图6中用“B”标示的熔融聚合物聚集或头。
周壁周围装有一行针孔84，这些针孔临近水平法兰的径向向外端。如在图7看到的，每一针孔呈“Y”形，一臂导向熔融玻璃“A”，另一臂导向熔融聚合物“B”，底座导向周壁外部，熔融玻璃和熔融聚合物两液流会合并作为玻璃和聚合物的单一双组分纤维86从针孔流出。
其它构型的喷丝装置也可用来向喷丝装置针孔提供熔融玻璃和熔融聚合物液流。
本发明的双组分纤维可以由许多不同种类的玻璃和热塑性材料形成。玻璃的软化点一般明显高于热塑性材料的熔点。在一般情况下，如果将熔融的热塑性材料置于较高的熔融的玻璃温度，常会发生热塑性材料热降解问题。可以认为，由本发明的回转法形成的双组分纤维明显避免了热塑性材料的热降解。熔融的双组分液流的形成、离心和冷却如此之快，使得熔融的热塑性材料置于较高的熔融玻璃温度下的时间只有几分之一秒。在熔融玻璃和熔融热塑性材料之间喷丝装置供有惰性气体或绝缘材料以进一步避免任何明显的热降解。
然而，一般地说，本发明的双组分纤维是由低软化点玻璃和高熔化温度的热塑性材料形成，以使这两成分具有类似的成纤维温度。为本发明的目的，玻璃的表征是由ASTM C965测定的其粘度为1000泊的温度。热塑性材料的表征是用DSC(差示扫描量热法)测定的熔点。应该理解，“熔点”一词不严格地用于某些热塑性材料，特别是无定形材料。在这种情况下，“熔点”一词是指该材料软化和易流动的温度，从而可以制成纤维，熟悉此技术的专业人员是都通晓的。
玻璃粘度为1000泊的温度优选为在热塑性材料熔点200℃以内，更优选为约150℃以内，最优选的约为100℃以内。玻璃粘度为1000泊的温度约低于600℃，优选低于约550℃，更优选为约低于500℃，更优选为约200-495℃，最优选为约260℃-445℃。热塑性材料的熔点约高于140℃，优选为约200℃-约345℃，更优选为约260℃-345℃。玻璃和热塑性材料可以改性以调节这些温度。
优选的低软化点玻璃是高硼酸盐玻璃和高磷酸盐玻璃。“高硼酸盐玻璃”一词是指玻璃组合物中B2O3含量占玻璃组合物总重量的约8％以上。一种特别优选高硼酸盐玻璃的重量百分比组成约为0％-10％的SiO2、0％-8％的Al2O3、70％-92％的PbO2和8％-25％的B2O3。高硼酸盐玻璃的粘度为1000泊的温度一般约为300℃-500℃。某些适宜的高硼酸盐玻璃的重量百分比组成和其粘度为1000泊的温度的实例示于表1：表1B2O3    9.7    19.6    9.6    18.6    10     9.9SiO2      0.8    0.6     10.4           5      5PbO        89.5   79.8    80     74.6    82     80.2Al2O3                                 6.8    3AlF3                                          4.9T(℃)     427     494    538     497     431    399
“高磷酸盐玻璃”一词是指玻璃组合物中P2O5含量占玻璃组合物总重量的约20％以上。一种特别优选的高硼酸盐玻璃的重量百分比组成约为50％-80％的P2O5、10％-30％的Na2O和K2O、0％-30％的PbO、0％-7％的Al2O3和0％-15％的其它氧化物，如ZnO、MgO、CaO、SnO和BaO。高磷酸盐玻璃的粘度为1000泊的温度一般约为200℃-500℃。适宜的高磷酸盐的重量百分比组成和其粘度为1000泊的温度某些实例示于表2：
                  表2P2O5    61.2    71.8   59.2     27.4   26   19Na2O     6.5K2O      9.8     19.6   19ZnO       4.3     2.1    4.1PbO       11.6           11.3     10.7   7.2   9.3AlF3     6.6     6.5    6.4SnO       37.8    30.8   25.8SnF2     24      35.9   45.9T(℃)     530     499    492      289    247   179
如果希望或必要，可以在玻璃中加入如氟化物或其它卤化物、氧化铊、碱金属氧化物等添加剂以降低粘度为1000泊的温度。在Fick的U.S.No.4,379,070和Phys.&Chem.Glasses,Vol.70,pp.49-55,1988中公开了一种优选的含氟的低软化点的玻璃。也可以使用其它的低软化点玻璃或玻璃的混合物。
用于形成多组分纤维的热塑性材料可以选自众多用于制造纤维的适宜的热塑性材料。优选的高熔点热塑性材料选自下列聚合物：聚亚苯基硫(“PPS”)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(“PET”)、聚对苯甲酸丁二醇酯(“PBT”)、聚碳酸酯、聚酰胺、以及它们的混合物。聚烯烃和沥青也可用，但由于它们熔点或软化点稍低，所以不是优选的。其它高熔点热塑性材料、无定形热塑性材料以及热塑性材料的混合物也可使用。
本发明的回转法的优点是，不要求熔融玻璃和熔融热塑性材料的粘度相互接近。两者的粘度可以大不相同，但此法仍能形成适宜的多组分纤维。熔融玻璃的粘度一般高于熔融热塑性材料的粘度。在本发明一个专门的具体实施方案中，喷丝装置的周壁温度下的玻璃粘度高于热塑性材料粘度约5-1000倍，一般约为50-500倍。
由于玻璃和热塑性材料的热膨胀系数不同，所以，本发明的双组分纤维具有非常不规则的曲面特性。当用于绝缘材料或纺织品时，这种曲线特性特别有利于使纤维具有优秀的绝缘性。当纤维冷却时，热塑性材料收缩比玻璃快。结果是，使纤维经受应力，并缓解应力，纤维必然弯曲。热塑性材料的热膨胀系数优选比玻璃的热膨胀系数高10ppm/℃，更优选的约高30ppm/℃，更优选的约高50ppm/℃，最优选的约高70ppm/℃。玻璃的热膨胀系数一般约为5ppm/℃-30ppm/℃，而热塑性材料的热膨胀系数约为80ppm/℃-120ppm/℃的聚合物。
由本发明回转法制得的双组分纤维的直径比由纺织法制得的纤维直径要小。此优点是由于回转法使用离心力将纤维拉细，而纺织法是依靠机械拉细。双组分纤维的平均外径优选约为2微米-50微米。更优选的约为5微米-40微米。
本发明的每一双组分纤维都由玻璃和热塑性材料组成。如果要制备双组分纤维.的理想截面，则纤维的一半是玻璃，一半是热塑性材料。但在实际上，在纤维中可以有各种比例的玻璃和热塑性材料存在，甚至在单支纤维的整个长度上也如此。玻璃的百分比可占纤维总体积的约5％-95％，其余是热塑性材料。总之，一组纤维如毛束可由不同百分比的玻璃和热塑性材料组成，包括少量是单一成分的纤维。双组分纤维的优选组成将随用途不同而异。对某些用途，双组分纤维优选约含40％-60％体积的玻璃和40％-60％体积的热塑性材料。
将尽可能平行取向的纤维的在环氧树脂中使纤维束固定可以制得纤维的截面照片。将环氧树脂栓塞横切并抛光。然后在抛光的试样表面涂以薄碳层得到导电试样供给扫描电子显微镜(SEM)分析。将试样用反向散射电子检测仪在SEM上进行试验，灰度的变化表明平均原子序数的变化。例如，这种分析可由纤维截面上的明区和暗区说明聚合物和玻璃的存在，以及示出玻璃和聚合物的界面。
如图8所示，如果玻璃/聚合物的比值是50∶50，则玻璃90和聚合物92之间的界面88经过纤维截面的中心94。如在图9中所示，如果熔融聚合物的粘度比熔融玻璃低，则聚合物92可稍弯曲或包绕玻璃90，从而使界面88成为曲面。这要求由喷丝装置出来的双组分的玻璃和聚合物纤维液流保持的温度应足以使低粘度熔融聚合物绕较高粘度的熔融玻璃流动。必须调节喷丝装置的操作参数，如热空气流速、鼓风机压力以及聚合物和玻璃的温度才能得到所希望的低粘度聚合物的包绕。
如在图10中所示的，较低粘度聚合物92总是绕较高粘度玻璃90流动。定量测定较低粘度聚合物绕较高粘度玻璃流动的程度的一个方法是测定包封角，如在图10中的α角。在某些情况下，较低粘度聚合物绕较高粘度玻璃流动形成至少270度的α角，即较低粘度聚合物绕较高粘度玻璃流动直到双组分玻璃和聚合物纤维的周表面96的至少270度由聚合物生成。
如在图11中所示，在某些条件下，聚合物92可始终绕玻璃90流动，从而聚合物包围玻璃形成包层。在此情况下，双组分玻璃和聚合物纤维的整个周表面96(360度)是聚合物。
本发明方法不限于双组分纤维，而还包括玻璃和热塑性材料的其它多组分纤维，如在图12中所示的三组分纤维。为形成这种三组分纤维，分别将第一种和第二种熔融聚合物97和98以及熔融玻璃99供给具有针孔周壁的回转喷丝装置。将第一种和第二种熔融聚合物以及熔融玻璃保持分离直到在针孔会合。一个方法是使用具有如在图6中的单行针孔的喷丝装置，但在此将环状水平法兰82上的区域分成交替的小室，如在图5中所示。这样，从法兰上面两种液流送到每一针孔，而从法兰下面将第三种液流送到每一针孔。其它结构的喷丝装置也可以使用。第一和第二种熔融聚合物和熔融玻璃作为三组分液流经针孔离心，将三元液流保持在足以使较低粘度聚合物之一97至少可绕熔融玻璃99流动的温度。将三元液流冷却后，形成三组分纤维。形成三组分纤维的另一方法是形成玻璃和两种聚合物混合物的熔融双组分液流，其中这些聚合物具有不同的物理性质，所以在冷却形成纤维后它们相互分离。多组分纤维还包括多于三种成分的纤维。以上叙述和玻璃和热塑性材料的物理性能的比较可适用于多组分纤维的每种材料。
本发明的双组分纤维包括玻璃和热塑性材料相互呈平行排列关系的纤维。上面讨论的回转设备一般生成这样的平行排列的双组分纤维。本发明的双组分纤维还包括玻璃和热塑性材料之一形成芯，而另一在芯周围形成壳的纤维。可以用已知的方法专门建造回转设备以制成壳和芯双组分纤维。总之，这种设备将一种熔融成分提供给针孔形成壳，将另一种熔融成分提供到壳内形成芯。还可以形成不同种类纤维的结合。本发明的多组分纤维还可以是异形纤维，将针孔制成各种形状，所以形成的纤维可具有非圆形截面。在Huey等的U.S.Patent Nos 4,636,234和4,666,485中公开了制造异形纤维的方法。
可以按照下面的实施例制造本发明的玻璃和聚合物双组分纤维。制造纤维所用的玻璃是高硼酸盐玻璃。此玻璃粘度为1000泊的温度约为399℃。此玻璃的热膨胀系数约为10ppm/℃，制造纤维所用的聚合物是聚亚苯基硫。此聚合物的熔点约为285℃，热膨胀系数约为100ppm/℃。将熔融玻璃液流和熔融聚合物液流分别提供到周壁温度约为360℃的在图2和3中列举的喷丝装置。在此温度下玻璃的粘度约为5600泊，聚合物的粘度约为3000泊。喷丝装置的直径约为38厘米，转动提供的径向加速度约为7600米/秒2。喷丝装置周壁装有350个针孔。经过针孔将熔融玻璃和熔融聚合物的双组分液流离心。液流冷却制得双组分玻璃和聚合物纤维并作为毛束收集。纤维的平均外径约为25微米。
在优选的具体实施方案中已经解释并说明了本发明的操作原理和方式。但是应该知道，除非专门说明或解释，本发明可在未偏离其实质和范围下实施。
本发明的多组分纤维可以用于许多用途，包括服装、隔热和隔音产品、过滤产品以及用作复合材料的粘合剂。

Claims (20)

1．制造玻璃和热塑性材料的多组分纤维的方法，此法包括：
将熔融玻璃和熔融热塑性材料提供到具有针孔周壁(32,66,74)的回转喷丝装置(10,72)；
将熔融玻璃(A,90,99)和熔融热塑性材料(B,92,97,98)作为玻璃和热塑性材料的熔融多组分液流经针孔(56,70,84)离心；以及
将液流冷却以制造玻璃和热塑性材料的多组分纤维。
2．权利要求1的方法，其中多组分纤维是双组分纤维(38,86)，热塑性材料的熔点约在温度200℃以内，在此温度下玻璃的粘度为1000泊。
3．权利要求1的方法，其中玻璃(A,90,99)粘度是1000泊的温度约低于600℃。
4．权利要求3的方法，其中玻璃(A,90,99)粘度是1000泊的温度约为200℃-495℃。
5．权利要求1的方法，其中玻璃(A,90,99)中B2O3含量占玻璃组合物总重量的约8％以上。
6．权利要求1的方法，其中玻璃(A,90,99)中P2O5含量占玻璃组合物总重量的约20％以上。
7．权利要求1的方法，其中热塑性材料(B,92,97,98)的熔点约高于140℃。
8．权利要求7的方法，其中热塑性材料(B,92,97,98)的熔点约为260℃-345℃。
9．权利要求1的方法，其中热塑性材料(B,92,97,98)选自聚亚苯基硫、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚烯烃、沥青以及它们的混合物。
10．权利要求9的方法，其中热塑性材料(B,92,97,98)是选自聚亚苯基硫、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯、聚酰胺以及它们的混合物的聚合物。
11．权利要求1的方法，其中多组分纤维是双组分纤维(38,86)，热塑性材料(B,92,97,98)的热膨胀系数比玻璃(A,90,99)的热膨胀系数高约10ppm/℃。
12．权利要求1的方法，其中多组分纤维是双组分纤维(38,86)，周壁温度下玻璃(A,90,99)的粘度比热塑性材料(B,92,97,98)的所说粘度高约5-1000倍。
13．权利要求1的方法，其中熔融多组分液流的形成、离心和冷却，避免了由于同熔融玻璃(A,90,99)的接触而发生的热塑性材料(B,92,97,98)的热降解。
14．在玻璃(A,90,99)和热塑性材料(B,92,97,98)的多组分纤维中约含5％-95％体积的玻璃和约5％-95％体积的热塑性材料。
15．权利要求14的方法，其中，热塑性材料(B,92,97,98)的熔点温度在150℃以内，在此温度下玻璃(A,90,99)的粘度是1000泊。
16．权利要求14的纤维，其中玻璃(A,90,99)粘度为1000泊的温度约低于500℃。
17．权利要求14的纤维，其中聚合物(B,92,97,98)的熔点约在140℃以上。
18．权利要求14的纤维，其中纤维是平均外径约为5微米-50微米的双组分纤维(38,86)。
19．权利要求14的纤维，其中纤维是并排的双组分纤维。
20．权利要求14的纤维，其中纤维是三组分纤维。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106435775A (zh) * 2016-11-11 2017-02-22 北京化工大学 一种有线与无线测温结合式离心熔体静电纺丝装置
CN112481718A (zh) * 2020-11-25 2021-03-12 浙江炜烨晶体纤维有限公司 一种多晶莫来石纤维甩丝机

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2828894B1 (fr) 2001-08-24 2004-01-02 Schappe Sa Fil resistant a la coupure, destine notamment a la realisation de vetements de protection
US20040161993A1 (en) * 2001-09-06 2004-08-19 Gary Tripp Inorganic fiber insulation made from glass fibers and polymer bonding fibers
US20040180598A1 (en) * 2001-09-06 2004-09-16 Alain Yang Liquid sorbent material
US6718100B2 (en) * 2002-03-28 2004-04-06 Milliken & Company Fire resistant conduit insert for optical fiber cable

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2998620A (en) * 1958-06-09 1961-09-05 Owens Corning Fiberglass Corp Method and means for centrifuging curly fibers
US4379070A (en) 1982-04-26 1983-04-05 Corning Glass Works Tin-phosphorus oxyfluoride glass containing aromatic organic compound
US4636234A (en) 1984-12-03 1987-01-13 Owens-Corning Fiberglas Corporation Method and apparatus for making non-circular mineral fibers
US4666485A (en) 1984-12-03 1987-05-19 Owens-Corning Fiberglas Corporation Method and apparatus for making tapered mineral and organic fibers
JPS63270812A (ja) * 1987-04-28 1988-11-08 Nippon Ester Co Ltd ホツトメルト型複合バインダ−繊維
DK245488D0 (da) * 1988-05-05 1988-05-05 Danaklon As Syntetisk fiber samt fremgangsmaade til fremstilling deraf
US5474590A (en) * 1993-11-05 1995-12-12 Owens-Corning Fiberglas Technology, Inc. Spinner for manufacturing dual-component fibers having an angled array of orifices

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106435775A (zh) * 2016-11-11 2017-02-22 北京化工大学 一种有线与无线测温结合式离心熔体静电纺丝装置
CN112481718A (zh) * 2020-11-25 2021-03-12 浙江炜烨晶体纤维有限公司 一种多晶莫来石纤维甩丝机
CN112481718B (zh) * 2020-11-25 2021-09-21 浙江炜烨晶体纤维有限公司 一种多晶莫来石纤维甩丝机

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