NO332885B1

NO332885B1 - Ikke-vandig limpreparat for glassfibre, glassfiber og fremgangsmate for fremstilling derav.

Info

Publication number: NO332885B1
Application number: NO20013137A
Authority: NO
Inventors: Leonard Joseph Adzima; David G Miller; David J Wamer
Original assignee: Owens Corning Fiberglass Corp
Priority date: 1998-12-23
Filing date: 2001-06-22
Publication date: 2013-01-28
Also published as: NZ512538A; NO20013137L; EP1152991A1; WO2000039042A1; JP4739528B2; EP1152991B1; CZ299979B6; DE69911068T2; ZA200105123B; AU2177600A; CZ20012347A3; BR9916487A; DE69911068D1; US20020054985A1; ES2207331T3; CA2354127C; CA2354127A1; HUP0202933A2; ATE248784T1; US6399198B1

Abstract

Et ikke-vandig lim for glassfibre for anvendelse for armering av polymerer. Limpreparatet omfatter en eller flere filmdannere som er blandbare med polymeren som skal armeres, et eller flere koblingsmidler og et eller flere pulvere. Limpreparater ifølge oppfinnelsen tilveiebringer en glassfiber som har forbedret bearbeidbarhet og Izod skår-slagstyrke uten noen tap av dispergerbarhetsegenskaperfor de angjeldende glasspellets.

Description

Teknisk område og industriell anvendelse

Foreliggende oppfinnelse angår generelt fremstilling av hakkede glasspellets for sprøy-testøping av armerte polymerer. Nærmere bestemt tilveiebringer oppfinnelsen limpreparater, glassfiber og en fremgangsmåte for fremstilling av glassfiber med forbedret bearbeidbarhet uten tap av dispergerbarhetskarakteristika for de angjeldende glasspellets.

O ppfinnelsens bakgrunn

Limpreparater er velkjente og hyppig anvendt ved fremstilling av glass- eller karbon-fibre for å forbedre bearbeidingsegenskapene, for eksempel: fiberbuntkohesjon, bunting, utspredbarhet, motstandsevne mot sammenfiltring, fiberglatthet og mykhet, abrasjons-motstandsevne og lett og ikke-destruktiv awikkelbarhet av oppspolede fiberbunter. Limpreparater påvirker også de fysikalske egenskaper for kompositten inneholdende de behandlede fibre.

Industrien som fremstiller armert plast har lenge benyttet glassfibre i forskjellige former for å armere polymere matriser for å fremstille en varietet av produkter. Glassfibre blir benyttet i form av kontinuerlige eller hakkede filamenter, strenger og lunter så vel som vevede og ikke-vevede tekstiler, duker og lignende for å armere polymerer. Termoplastiske polymermatriser blir armert med en rekke forskjellige former av glassfibre og har resultert i fremstilling av produkter som: arkstøpeforbindelser, massestøpeforbindelser, pultrusjonsprodukter, plateprodukter, oppsprayede støpte produkter og så videre.

Fremstilling av glassfibre for polymerarmeirngsmarkedet omfatter trekking av glassfibre fra smeltede strømmer av fibrerbart glassmateriale fra en bøssing eller en lignende innretning forbundet med en ovn inneholdende smeltet, fibrerbart glassmateriale. Glassfibre trekkes ved konvensjonelle midler som oppviklere eller høytrykksluftstråler. I prosessen for fremstilling av glassfibre legges et kjemisk preparat på fibrene kort etter at de er trukket som smeltede strømmer av glass. Før foreliggende oppfinnelse har de kjemiske preparater tradisjonelt vært en vandig oppløsning, et skum- eller gelpreparat inneholdende filmdannende polymermaterialer, koblings- eller nøkkelmidler, smøremidler og enkelte ganger prosesseringshjelpemidler. Denne kjemiske blandingen eller dette limet er nødvendig for å forsinke interfilamentabrasjonen av glassfibre når de samles til en bunt av glassfibre eller strenger. Den er også nødvendig for å gjøre glassfibrene kompatible med de polymermatriser de skal armere. Etter påføring av limet blir fibrene tørket enten i pakkeform eller i hakket strengform før de benyttes for armering.

Før foreliggende oppfinnelse involverte det neste trinn ved bruk av glassfibre som armering for støpte polymerer fremstilling av enten en kortfiberkompositt eller en langfi-berkompositt. Generelt omfattet fremstillingen av kortfiberkompositter blanding av rene polymerpellets med de hakkede glassfibre slik at glassfibrene ble dispergert i polymeren ved ekstrudering. Pultrudering benyttes for å fremstille langfiberkompositter der varm, termoplastisk polymer tvinges gjennom glasslunten for å fremstille kompositten. Denne fremstillingsprosess for fremstilling av glasspolymerkompositter er meget kostbar og meget langsom, hovedsakelig på grunn av den høye viskositet av den termoplastiske polymeren.

Som diskutert ovenfor blir de hakkede glassfibre vanligvis benyttet som armeringsmate-rialer i termoplastiske gjenstander. Karakteristisk dannes slike fibre ved trekking av smeltet glass til filamenter gjennom en bøssing eller en munningsplate, pålegging av et limpreparat inneholdende smøringsmidler, koblingsmidler og filmdannende bindemid-delharpikser på filamentene, samling av filamentene til strenger, hakking av fiberstreng-ene til segmenter av ønsket lengde og tørking av limpreparatet. Disse hakkede strenge-segmenter blandes deretter med en polymeriserbar harpiks og blandingen avgis til en kompresjons- eller sprøytestøpemaskin for omdanning til glassfiberarmerte plastgjen-stander. Karakteristisk blir de hakkede strenger blandet med pellets av en polymeriserbar, termoplastisk harpiks hvoretter blandingen mates til en ekstruder der harpiksen smeltes, og blandes med de hakkede strenger idet glassfiberstrengenes integritet destru-eres og fibrene dispergeres i den smeltede harpiks, fiberlengden reduseres og fi-ber/harpiksdispersjonene omgjøres til pellets. Disse pellets mates så til støpemaskin og omgjøres til støpte gjenstander med en i det vesentlige homogen dispersjon av glassfibrene gjennom massen.

Uheldigvis er imidlertid hakkede glassfibre som er fremstilt ved slike prosesser typisk voluminøse og har lav risleevne. Som en konsekvens er slike fibre enkelte ganger vans-kelige å håndtere og har i noen tilfeller vært problematiske ved bruk av automatisert prosessutstyr.

De fleste forsøk på å forbedre prosessen har vært rettet mot kompaktering av de hakkede strenger. Arbeidet har vært rettet mot å forbedre risleevnen for de hakkede strengene, noe som ble antatt å muliggjøre bruken av automatisert utstyr for å veie og transportere glassfibrene for blanding med termoplastiske harpikser.

En slik fremgangsmåte er beskrevet i US 4 840 755 der våthakkede strenger rulles, fortrinnsvis på en vibrerende bærer, for å avrunde strengene og å kompaktere det til tettere, sylindriskformede pellets. Mens de beskrevne fremgangsmåter har en tendens til å gi tettere, mer sylindrisk formede pellets som viser bedre risleevne er imidlertid de beskrevne fremgangsmåter og apparaturer uønsket begrensende i visse henseende. For eksempel blir pelletsstørrelsen og fiberinnholdet generelt begrenset av størrelsen og antallet av fibre i den hakkede streng. Selv om separerte strenger eller løse filamenter gjentatte ganger adherer til andre strenger under denne rulleprosessen er prosessen ut-formet for å unngå at flerhakkede strengsegmenter adherer sammen for å danne pellets som inneholder flere fibre enn det som er til stede i en enkelt, hakket streng. For således å oppnå pellets med en egnet massedensitet og et egnet forhold diameter: lengde for å gi god risleevne må strengen hvorfra segmentene hakkes, vanligvis først tildannes fra et stort antall filamenter. Imidlertid kompliserer en økning av antall filamenter som må formes og kombineres til en enkeltstreng formingsoperasjonen på uønsket måte.

Selv om de beskrevne pellets kan fremstilles ved slike forskjellige blandeprosesser er det funnet at mange av disse fremgangsmåtene enten er for ineffektive til å kunne benyttes kommersielt eller kan ikke kontrolleres tilstrekkelig til å gi et enhetlig pelletprodukt som gir den resulterende komposittgjenstand med styrkeegenskaper sammenlignbare med de som fremstilles fra ikke-pelletiserte, hakkede strengfibre. For eksempel resulterer bruken av en modifisert skivepelletisør som beskrevet i US 4 840 755 hyppig i en for høy oppholdstid av den dannede pelleten i blanderen, noe som resulterer i nedbrytning av pelletene på grunn av den abrasive naturen av glassfiberpellets som gnies mot hverandre. Slik pelletnedbrytning reduserer til slutt styrkeegenskapene for de støpte gjenstander som fremstilles.

I et forsøk på å overvinne disse mangler beskriver US 5 578 535 glassfiberpellets som har fra 20 til 30 prosent høyere densitet enn de individuelle glasstrenger hvorfra de fremstilles, og er fra 5 til 15 ganger større i diameter. Disse pellets fremstilles ved hyd-ratisering av kuttede strengsegmenter til et nivå tilstrekkelig til å forhindre filamente-ring, men utilstrekkelig til å forårsake at strengsegmentene agglomererer til en klump, og blanding av de hydratiserte strengsegmenter i et tidsrom tilstrekkelig til å danne pellets. Egnet blanding inkluderer en hvilken som helst fremgangsmåte som vil holde fibrene i bevegelse over og rundt hverandre og inkluderer fremgangsmåter beskrevet som trumling, agitering, blanding, sammenfiltring, omrøring og lignende. Selv om de beskrevne pellets kan fremstilles ved slike forskjellige blandefremgangsmåter er det imidlertid oppdaget at mange slike fremgangsmåter enten er for ineffektive til å kunne benyttes kommersielt eller de kan ikke kontrolleres tilstrekkelig til å gi et enhetlig pelletprodukt som gir den resulterende komposittgjenstanden med styrkeegenskaper sammenlignbare med de fremstilt fra ikke-pelletiserte, hakkede strengfibre. For eksempel resulterer bruken av en modifisert skivepelletisør som beskrevet i patentet hyppig i en for høy oppholdstid for den dannede pellet i blanderen, noe som resulterer i nedbrytning av pelleten på grunn av den abrasive naturen hos glassfiberpellets som gnies mot hverandre. Slik pelletnedbrytning reduserer til slutt styrkeegenskapene for den støpte gjen-stand som fremstilles.

Som en oppsummering har de tidligere forsøk på å forbedre teknologien med hakkede glassfiberstrenger hovedsakelig vært rettet mot korte fiberlengder (ca. 6 mm) og lavere glassinnhold (ca. 30 %), i et forsøk på å opprettholde dispersjonen av glassfibrene i den sprøytestøpte del. Dette har vært på bekostning av prosesserbarheten. Sammen med prosesserings- og dispersjonskravene har industrien også forsøkt å ta hensyn til miljøbe-traktninger ved å finne veier for å minimalisere nivåene av VOCer under opprettholdel-se av fibrenes fysikalske egenskaper. Dette har gitt opphav til bruken av NEAT (nona-queous elevated application temperature) lim. Med NEAT lim blir harpiksene ikke emulgert eller blandet med oppløsningsmidler og derfor blir VOCene redusert betyde-lig. I tillegg blir koblingsmidlene, mer spesielt silanene, ikke blandet i vann, dette reduserer i enkelte tilfelle hydrolysering og kan redusere frigivningen av VOCer til produk-sjonsomgivelsene. Dette er demonstrert i US patentsøknad 08/885 882 i navnet Owens-Corning Fiberglas Technology, Inc.

Følgelig foreligger det et behov for en fremgangsmåte for bearbeiding av fibre med et limpreparat som medvirker til prosesserbarhet til NEAT limte glassfibre under opprett-holdelse av den utmerkede dispergerbarheten for det støpte produktet. Ikke bare oppfyl-les et slikt behov ved fremgangsmåten og preparatet ifølge oppfinnelsen, men oppfinnelsen har det ytterligere aspekt at den øker Izod skårstyrken for de støpte deler mens det samtidig også oppnås høyere glassinnhold.

O ppsummering av oppfinnelsen

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer et ikke-vandig limpreparat, en glassfiber og en fremgangsmåte for fremstilling derav som kontrollerbart gir meget bearbeidbare hakkede glassfibre som øker Izod skårstyrkeverdien for sprøytestøpte produkter armert med pellets. De resulterende glasspellets kan brukes ved fremstilling av et hvilket som helst langfiberprodukt som krever gode egenskaper. For eksempel kan produktet ifølge oppfinnelsen benyttes ved sprøyte- og kompresjonsstøpte deler for bruk i bilindustrien, for eksempel bilinteriørdeler, uten tap av fysikalske egenskaper mens de samtidig er mer bearbeidbare.

Før oppdagelsen av det foreliggende limpreparat var det nødvendig å holde molekylvek-ten for limblandingen lav for å redusere drag. Dette resulterte i problemer med opprett-holdelse av pelletintegriteten. Imidlertid tillater foreliggende oppfinnelse tilsetning av materiale med høyere molekylvekt, noe som tillater bruk av høyere temperaturer. Dette resulterer i en hakket glasspellet med fysikalske egenskaper og en bearbeidbarhet som er sammenlignbar med, eller bedre enn, det som vanligvis sees kun i trådbelagte pellets.

Det ikke-vandige lim ifølge oppfinnelsen inneholder en eller flere filmdannere som er blandbar med polymeren som skal armeres og et eller flere koblingsmidler og et eller flere polyamidpulvere. Limet inneholder ikke vann og påføres ved høye temperaturer.

Kort beskrivelse av tegningene

Figur 1 og 2 viser at tilsetningen av 5 % pulver viste neglisjerbar virkning på viskositeten og at tilsettingen av 20 % kun doblet den.

Detaljert beskrivelse og foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen

I fremgangsmåten som er beskrevet blir en streng av i det vesentlige kontinuerlige glassfibre dannet ved konvensjonelle teknikker som trekking av smeltet glass gjennom en oppvarmet bøssing for å danne et stort antall i det vesentlige kontinuerlige glassfibre og så samling av fibrene til en streng. En hvilken som helst apparatur som er kjent i teknikken for fremstilling av slike fibre og samling av disse til en streng kan med fordel benyttes. Egnede fibre er fibre med en diameter fra rundt 10 til 30 mikrometer og egnede strenger inneholder fra 50 til 45 000 fibre. Fortrinnsvis inneholder strengene som dannes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen fra rundt 4 000 til rundt 5 000 fibre med en diameter fra rundt 17 til 25 mikrometer.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer følgelig et ikke-vandig limpreparat, kjennetegnet ved at det omfatter: a) en eller flere filmdannere;

b) et eller flere koblingsmidler; og

c) et eller flere polyamidpulvere.

De foretrukne polyamidpulverne er polare og kobler seg til glassfibrene i et ovnskonso-lideringstrinn. Egnede pulvere gir øket molekylvekt og seighet for limet uten vesentlig økning i viskositeten av det ikke-vandige limpreparat. Egnede polyamidpulvere omfatter nylonpulvere, så som Orgasol 2001 EXD NAT 1 polyamid, Orgasol 2001 DU NATI polyamid, og Orgasol 2001 DU NAT2 polyamid, og som har en molekylvekt varierende fra omkring 12000 til omkring 65000.1 en foretrukket utførelsesform varierer molekyl-vekten fra omkring 18000 til omkring 50000. Et foretrukket pulver er Orgasol polyamid 12 på 5 mikrometer (oppnådd fra Elf Atochem North America). Fortrinnsvis tilsettes pulverne i en mengde fra rundt 1 til rundt 20 vekt-%, mens 5 til rundt 15 % er mest foretrukket. Den foretrukne filmdanner bør være fast ved romtemperatur med en viskositet på 50-400 eps ved 100 °C og med en tilstrekkelig molekylvekt til å være i det vesentlige ikke-flyktig.

Fortrinnsvis er beleggsviskositeten mindre enn 500 eps når den påføres ved forming for å unngå for høyt drag og strekk på fibrene. I en utførelsesform oppnås dette ved å velge en filmdanner med lav molekylvekt (karakteristisk under 8 000) og en aksepterbar for-mingstemperatur (vanligvis 149 °C eller lavere av sikkerhets- og produksjonsgrunner). I tillegg må pulveret ikke smelte eller oppløses ved applikatoren for å unngå at pulveret danner agglomererte klumper og at limviskositeten øker.

Det foretrukne koblingsmiddel bør være flytende ved romtemperatur. Egnede koblingsmidler inkluderer organofunksjonelle silaner, 3-glycidoksypropyltrimetoksysilan og 3-metakryloksypropyltrimetoksysilan og 3-aminopropyltrietoksysilan. Det foretrukne koblingsmiddel for bruk ifølge oppfinnelsen er 3-aminopropyltrietoksysilan som er kommersielt tilgjengelig fra OSi Specialties av Witco under handelsbetegnelsen A-1100. Fortrinnsvis benyttes de organofunksjonelle silaner i en mengde fra rundt 0,5 % til rundt 4 % av limpreparatet mens 2 % er mest foretrukket.

Filmdannere som kan benyttes ifølge oppfinnelsen inkluderer filmdannere som er blandbare med polymeren som skal armeres. I en foretrukket utførelsesform har filmdanneren en molekylvekt som er under 8 000. Med nylon inkluderer for eksempel egnede filmdannere polykaprolaktoner som Tone 0310 og 0260 oppnådd fra Union Carbide. For armerende polypropylener vil egnede filmdannere omfatte amorfe vokser som Vybar 260 og 825, oppnådd fra Petrolite.

I tillegg til de krevde komponenter som er nødvendige for å utøve oppfinnelsen kan andre komponenter som vanligvis settes til glass- eller karbonfiberlimblandinger også være til stede. For eksempel kan limpreparatet ifølge oppfinnelsen inneholde antistatis-ke midler, kryssbindingsmidler eller herdere, antioksidanter, kationiske smøremidler for å redusere skrap- eller brukne filamenter, ikke-ioniske smøremidler, nukleeringsmidler, eller små mengder pigment og så videre. Et eksempel på et kryssbindingsmiddel vil være bis-silan.

I fremgangsmåten som beskrives blir en streng av i det vesentlige kontinuerlige glassfibre dannet ved konvensjonelle teknikker som trekking av smeltet glass gjennom en oppvarmet bøssing for å danne et stort antall i det vesentlige kontinuerlige glassfibre og samling av fibrene til en streng. En hvilken som helst apparatur som er kjent i teknikken for fremstilling av slike fibre og samling av disse til en streng, kan med hell benyttes. Egnede fibre er fibre med en diameter fra rundt 10 til 30 mikrometer og egnede strenger inneholder fra rundt 50 til 45 000 fibre. Fortrinnsvis inneholder strengene som dannes i fremgangsmåten fra rundt 4 000 til 5 000 fibre med en diameter fra rundt 17 til rundt 25 mikrometer. I en fordelaktig utførelsesform har strengene en diameter fra rundt 20 til rundt 23 mikrometer.

Dette ikke-vandige limpreparatet kan legges på glass- eller karbonfibrene ved en hvilken som helst metode som er kjent for fagmannen på området, for eksempel under dan-nelsen av glassfibrene eller etter at glassfibrene er avkjølt til en temperatur tilstrekkelig til påføring av det ikke-vandige limpreparatet. Det ikke-vandige limpreparatet kan påfø-res glassfibrene ved applikatorer med belter, valser, spray eller varmsmelteapplikatorer.

Foreliggende oppfinnelse omfatter følgelig en glassfiber som er kjennetegnet ved at minst en del av overflaten er dekket med den tørkede rest av et ikke-vandig limpreparat som beskrevet ovenfor.

Foreliggende oppfinnelse omfatter videre en fremgangsmåte for fremstilling av en glassfiber med forbedret bearbeidbarhet og Izod skårslagstyrke, kjennetegnet ved at den omfatter:

a) tildanning av en glassfiberstreng; og

b) belegning av glassfiberstrengen med det ikke-vandige limpreparatet omtalt

ovenfor.

Fortrinnsvis påføres limpreparatet ved hjelp av en oppvarmet applikator som er i stand til å legge på eller å dosere små mengder lim enhetlig på en kontinuerlig glasstreng. Stasjonære og dualvalseapplikatorer kan benyttes, imidlertid er de foretrukne applikatorer 19,05 mm valseslisslimapplikatorer, 9,5 mm valseslisslimapplikatorer, dualval seapplikatorer og multippel splittslissapplikatorer. Den mest foretrukne er en 19,05 mm valseslisslimapplikator.

Denne 19,05 mm valseslissapplikator har karakteristisk en diameter på 19,05 mm med en grafitt- eller stålvalse, bunnblokken er oppvarmet. Applikatoren gir en enkel passe-ringslimstrøm med redusert drag sammenlignet med en standardapplikator som de som karakteristisk benyttes i teknikken. Med denne applikator har man også fordelen av at valsehastigheten kan justeres via gearfølgen og inverterdrift. I tillegg er den velegnet for viskositeter i området 50 til 400 eps og behandler påføringsmengder i området 0,5 til 8 % eller derover.

En 9,5 mm valseslissapplikator skiller seg ved at valsediameteren er 9,5 mm og bunnblokken er oppvarmet. Denne applikator gir også en enkelpasseirngslimstrøm med noe lavere drag sammenlignet med en 19,05 mm valsesliss. På samme måte som med 19,05 mm applikator kan valsehastigheten justeres via gearfølgen og invertdriften. I tillegg er applikatoren vist brukbar for viskositeter i området 50 til 400 eps mens den kan håndtere påføringsmengder fra rundt 0,3 % til 3 % eller derover.

Det er tilveiebrakt en apparatur for fremstilling av limte glassfibre. Apparaturen omfatter: en oppvarmet bøssing for tilmatning av strømmer av smeltet glass som skal trekkes til kontinuerlige fibre; en innretning ment for trekking av strømmene til fibre; og en limapplikator. Limapplikatoren inkluderer et hus og en valseapplikator som roterbart er koblet til huset. Huset har en mateåpning for å motta limblanding under trykk fra en matekilde og en utløpssliss og en passasje som løper fra mateåpningen til utløpsslissen. Passasjen mottar limpreparat fra kilden og avgir limblanding til utløpsslissen slik at limpreparatet trer ut av huset og mottas på en ytre overflate av valseapplikatoren. Denne befinner seg i en avstand fra huset slik at huset ikke i det vesentlige kommer i kontakt med og endrer limpreparattykkelsen av limblanding som mottas på valseapplikatoren.

Valseapplikatoren dreier seg fortrinnsvis rundt en sentral akse som ligger i et generelt horisontalt plan. Utløpsslissen kan befinne seg over horisontalplanet slik at limpreparat trer ut av huset og mottas på den ytre overflate av valseapplikatoren over horisontalplanet.

Valseapplikatoren inkluderer videre første og andre endedeler. I en utførelsesform har den første endedel spiraler eller tråder og den andre endedel har spiraler eller tråder. De første og andre spiraler er av motsatt dreieretning for å avlede limpreparat som kommer i kontakt med de første og andre endedeler innover etter hvert som valseapplikatoren dreies. Fortrinnsvis har passasjen et tverrsnittsareal som er generelt konstant fra mateåpningen til utløpsslissen.

Apparaturen omfatter videre en drivapparatur for å oppnå rotasjon av valseapplikatoren. Drivapparaturen omfatter en motorenhet og en clutchenhet. Motorenheten inkluderer en motor med en utgangsaksel og remskive koblet til utgangsakslingen for dreining med akslingen. Clutchenheten omfatter et clutchhus, en første aksel dreibart montert i huset og med en indre boring, en andre aksling anordnet i boringen og inkludert en ringskul-der og en distal endedel tilpasset engasjement med valseapplikator slik at dreiningen av den andre aksling bevirker dreining av valseapplikatoren, en fjær anbrakt i boringen og i engasjement med ringskulderen på den andre aksling, en fjærholder festet til den første aksling for dreining med den første aksling og engasjement med og holding av fjæren i boringen, og en rem anbrakt rundt remskiven og en del av den første aksling slik at rotasjon av skiven bevirker rotasjon av den første aksling. Fjæren bevirker rotasjon av den andre aksling ved rotasjon av den første. Delen av den første aksling kan omfatte en remskive montert til den første aksling.

Den distale ende av den andre aksling inkluderer fortrinnsvis en pinne som forløper generelt på tvers til en sentral akse av den andre aksel. Pinnen er tilpasset engasjement med et pinnemottakende hakk anordnet i valseapplikatoren.

I henhold til et andre aspekt ved den fordelaktige apparatur tilveiebringes det en limapplikator for å legge på et belegg av limpreparat på glassfibrene. Applikatoren omfatter et hus og en valseapplikator som dreibart er koblet til huset. Huset har en tilfør-selsåpning for mottak av limpreparat fra en limkilde, en utløpssliss og en passasje som forløper fra mateåpningen til utløpsslissen. Passasjen mottar limpreparat fra kilden og mateåpningen og avgir limpreparat til utgangsslissen slik at limpreparatet trer ut av huset og mottas på en ytre overflate av valseapplikatoren. Valseapplikatoren befinner seg i en avstand fra huset slik at dette ikke i vesentlig grad hindrer limpreparattykkelsen for limpreparatet som er mottatt på valseapplikatoren.

I henhold til et tredje aspekt av den foretrukne apparatur tilveiebringes det en limapplikator for å legge på et belegg av limpreparat på glassfibrene. Applikatoren omfatter et hus og en valseapplikator som dreibart er koblet til huset. Huset har en tilførselsåpning for mottak av limpreparat fra en limkilde, en utløpssliss og en passasje som forløper fra mateåpningen til utløpsslissen. Passasjen mottar limpreparat fra kilden og mateåpningen og avgir limpreparat til utgangsslissen slik at limpreparatet trer ut av huset og mottas på en ytre overflate av valseapplikatoren. Valseapplikatoren befinner seg i en avstand fra huset slik at dette ikke i vesentlig grad kommer i kontakt med limpreparat når dette først er mottatt på valseapplikatoren.

En dualvalseapplikator er brukbar når det håndteres lim med viskositeter i området 1 - 200 eps mens det nødvendiggjøres påføringsmengder i området 1-15 %. Denne type applikator tillater nøyaktig kontroll av filmtykkelsen.

Limet påføres ved bruk av en oppvarmet applikator i stand til å legge på eller dosere små mengder på 3-225 gm/min lim enhetlig fordelt på en glasstreng. Fortrinnsvis har applikatorsystemet en diameter fra 6,35 mm til 25,4 mm og mates via en H serie Zenith pumpe.

Det ikke-vandige limpreparatet ifølge oppfinnelsen kan påføres ved temperaturer i området 30 til 150 °C. Fortrinnsvis legges limet på ved en temperatur ikke mindre enn 149 °C. I en spesiell foretrukket utførelsesform legges limet på ved 100 °C.

Limet kan legges på ved viskositeter i området 75 til 500 eps. Fortrinnsvis legges limet på i området 100 til 250 eps. I en spesielt foretrukket utførelsesform legges det ikke-vandige lim på ved en viskositet rundt 200 eps.

En annen viktig variabel er mengden lim som legges på glasset. I tradisjonelle, hakkede strenger er LOI vekt-%-verdien for lim på glass- eller karbonfiber 1 % eller mindre, med kortfiberforbindelser vanligvis rundt 0,5 til rundt 1 % lim. Således er innflytelsen av limet på matriksen relativt liten. I motsetning til dette har limpreparatet ifølge oppfinnelsen en limmengde som ligger i området 2 til 10 %. Som et resultat blir funksjonen for limet utvidet slik at det ikke bare tilveiebringes en god adhesjon mens man oppnår beskyttelse og gode bearbeidingsegenskaper, det blir også en signifikant komponent i matriksen. Særlig tillater, for foreliggende oppfinnelse, den store mengde lim på glasset at trådbelagte glassfibre dispergeres jevnt gjennom den termoplastiske polymeren under støpeprosessen.

En fremgangsmåte for bestemmelse av den LOI som skal benyttes er å legge på lim i en mengde tilstrekkelig til i det vesentlige å fylle mellomrommene i glasstrengen. Dette krever bestemmelse og måling av mellomrommene. Beregningen benytter densiteten for glassfilamentet og densiteten for limet. Formelen er som følger:

Arealet av et heksagon som omgir en sirkel med radius r = n<*>r<*>r<*>tan ( n/ 6)

r antas = 1 cm

Heksagonarealet (glass pluss lim) = 3,441 cm<2>

Areal for sirkel (glass) = itcm

Areal for lim = 3,4641 =n = 0,3225 cm<2>

Volum for hver (antatt høyde = 1 cm)

lim = 0,3225 cm<3>

glass n cm<3>

Vekt av lim = (1 g/cm<3>) (0,3225 cm<3>) = 0,3225 g

Vekt av glass = (2,53 g/cm<3>) (ti cm<3>) = 7,948 g

Totalvekt av lim og glass = 8,2707 g

Vekt-%lim = 3,9%

Limet kan påføres i mengder varierende fra 2-10 %. Fortrinnsvis legges limet på i området 2 til 5 %. I en spesielt foretrukket utførelsesform legges limet på en glassfiber for nylonarmering ved en LOI fra 3,0 til 4,0 % idet den mest foretrukne LOI er 3,5 %. I en spesielt foretrukket utførelsesform blir limet lagt på en glassfiber for koblet polypropy-lenarmering ved en LOI på fra 2 til 5 % der den mest foretrukne LOI er 3,5 %. Slik man imidlertid vil se fra diskusjonen og formelen ovenfor vil den foretrukne LOI variere med glassfilamentdensiteten og limdensiteten. For eksempel har et 23 mikrometer filament en foretrukket LOI på rundt 3,5 % mens et 20 mikrometer filament har en foretrukket LOI på rundt 4,1 %; et 16 mikrometer filament har en foretrukket LOI på rundt 5 %; og et 13 mikrometer filament har en foretrukket LOI på rundt 6,2 %. Desto større overflaten er per g glass, desto mer lim trenges.

I en utførelsesform tilveiebringes det således et limpreparat for påføring på glassfiber for armering av polypropylen som omfatter: en eller flere filmdannere som er blandbare med polypropylen; et eller flere koblingsmidler; og et flere polyamidpulvere. Filmdanneren kan være hvilken som helst filmdanner som har tilstrekkelig molekylvekt til å være i det vesentlige ikke-flyktig, har et viskositetsområde fra 50-400 eps ved 100 °C og som er kompatibel med den termoplastiske matriks. For eksempel kan en filmdanner som polykaprolakton benyttes for å være blandbar med en støpeforbindelse som nylon 66. Koblingsmidlet kan være et hvilket som helst som er kompatibelt med de valgte filmdannere. For eksempel vil koblingsmidler som er kompatible med polykaprolakton-filmdannere være forskjellige aminfunksjonelle silaner. I tillegg kan filmdanneren være en hvilken som helst filmdanner som diskutert ovenfor med de ytterligere egenskaper, det vil si tilstrekkelig lav molekylvekt til at beleggsviskositeten for preparater er under 500 eps ved påføring for å unngå for stort drag og strekk i fibrene. Egnede filmdannere er blandbare med polymeren som skal armeres der den foretrukket har en molekylvekt under 8 000.

Egnede polyamidpulvere har en molekylvekt i området 12 000 til 65 000 og foretrukne pulvere ligger i området 18 000 til 50 000.1 tillegg er det foretrukne pulveret polar og verken smelter eller oppløses i applikatoren. Videre må pulverpartikkeldiameteren være lav nok til å passere gjennom doseringspumpen som benyttes for å legge på limet. Partikkeldiameteren bør velges til å være mindre enn fiberdiameteren. I en foretrukket utfø-relsesform ligger partikkeldiameteren i området 6,35 mm til 19,05 mm. Et spesielt foretrukket pulver er Orgasol 2001 NAT DU med en molekylvekt rundt 18 000 og en par-tikkeldiameter på 5 mikrometer. Andre egnede pulvere inkluderer de som oppnås ved en hvilken som helst fremgangsmåte som resulterer i en meget fin nylonpartikkel som har tilstrekkelig basiske grupper som nødvendig for å adhere til den sure fiberoverflate.

Koblingsmidler som er egnede for det ikke-vandige limpreparatet vil generelt ha etok-syhydroliserbare grupper eller silisum fordi de som har en metoksygruppe generelt avgir mer farlig materiale ved hydrolysering. I tillegg velges koblingsmidler for å unngå en-hver kjemisk bireaksjon av betydning.

Etter fremstilling foretas herding av pellets i et virvelsjikt eller en vibrasjonsovn som en Cratec ovn. De angjeldende pellets oppvarmes til akkurat over smeltetemperaturen for pulvere for å tillate flyt mellom strengene. Dette gir karakteristisk en fast, sylindrisk pellet.

Når den først er dannet blir strengen hakket til lengder fra rundt 0,32 cm til 3,175 cm. En hvilken som helst egnet metode for hakking av glassfiberpolymerstrenger til slike lengder kan benyttes ved prosessen. Egnede fiberhakkeinnretninger er Conair-Jetro mo-dell #204T 90060, Bay City, Michigan.

Tørkingen kan gjennomføres på en hvilken som helst kjent måte. For imidlertid å redusere tørketiden til et nivå som er akseptabelt for kommersiell masseproduksjon er det foretrukket at fibrene tørkes ved forhøyede temperaturer fra rundt 121 til 293 °C i en virvelsjiktovn, for eksempel en Cratec ovn.

Eksempel 1

Ikke- vandig lim inneholdende pulvere med høy molekylvekt

Omformuleringer for dette eksempel er kalt A, B og C og er vist nedenfor: Flytende AC 1702 og Trilene 4038 kopolymerer ble oppnådd fra Uniroyal. Filmdannerne eller voks, Vybar 260, ble oppnådd fra Petrolite.

Polyesteralkyd ble fremstilt som følger:

TONE 0260 (polykaprolakton) ble oppnådd fra Union Carbide og har formelen:

Tabell 2 gir dens egenskaper.

Al 100 silanet ble oppnådd fra OSi Specialties og har følgende formel og egenskaper:

Molekylvekt 221,4

Spesifikk vekt 0,946

Klar væske

Omformuleringene ble blandet og fremstilt dagen for forsøket. Hver formulering ut-gjorde til sammen 2 800 g. Alle bestanddeler minus silan Al 100 (oppnådd fr OSi Specialties av Witco) ble smeltet og blandet grundig ved temperaturer fra 135 til 163 °C. Blandingen ble så avkjølt til under 121 °C og Al 100 silan ble tilsatt og blandet grundig.

Formingsoperasjonen var å fremstille et T-filament med en applikatortemperatur fra 124 °C til 132 °C for A- og C-formuleringene og 143 °C til 151,7 °C for B- formuleringen. Etter kjøring av den første pakke ble pulverne tilsatt til ønsket nivå, blandet og så kjørt i formingsprosessen. Det tilsatte pulveret var Orgasol 2001 DU NAT 2 (oppnådd fra Elf Atochem) (5 mikrometer diameter; pa 12 nylon; smeltepunkt 185,5 °C). Formuleringene A og C ble kjørt med pulvernivåer på 0, 5, 10 og 15 %. Formel B ble kjørt kun med 0, 5 og 10 %.

Pakkene som ble behandlet med de forskjellige formuleringer ble så kjørt gjennom en ovn for en gjennomføring. Formuleringene uten pulver ble kjørt gjennom ovnen ved

193 °C, mens formuleringene inneholdende pulver ble kjørt gjennom ovnen ved 232 °C.

Tørrblandingsprøver ble fremstilt med 30 vekt-% glass og 70 vekt-% polymer. Deretter ble 12,7 mm lange glassfiberstykker prøvet i en "10-sekunder Littleford blandings" test for å bestemme hvorvidt glasset holdt sin bunt; denne test var også rettet mot detekte-ring av støv eller lignende.

10- sekunders Littleford blandingsbedømmelse

Claims

1. Ikke-vandig limpreparat for påføring på glassarmeringsfibre,karakterisert vedat det omfatter: a) en eller flere filmdannere; b) et eller flere koblingsmidler; og c) et eller flere polyamidpulvere.

2. Limpreparat ifølge krav 1,karakterisert vedat koblingsmidlet er valgt fra gruppen omfattende 3-glycidoksypropyltrimetoksysilan, 3-metakryloksypropyltrimetoksysilan og 3-aminopropyltiretoksysilan.

3. Limpreparat ifølge krav 1,karakterisert vedat filmdannerne er blandbare med polymerer valgt fra gruppen omfattende nylon, polypropylen, polybutyl, tereftalat, nylon 6, nylon 66, kjemisk koblet polypropylen, polykarbonat, polyfenalensulfid, termoplastisk polyuretan, acetal, HDPE.

4. Limpreparat ifølge krav 1,karakterisert vedat filmdannerne er valgt fra gruppen omfattende høymolekylvektsvoks, lavmolekylvektsvoks, lavmolekylvektspolyesteralkyder, polykaprolaktoner, lavmolekylvektsmaleerte polypropylener.

5. Limpreparat ifølge krav 1,karakterisert vedat pulverne er høymolekylvektspulvere.

6. Limpreparat ifølge krav 5,karakterisert vedat pulverne har en molekylvekt fra rundt 12 000 til rundt 65 000.

7. Limpreparat ifølge krav 1,karakterisert vedat pulveret er et nylonpulver.

8. Ikke-vandig limpreparat ifølge krav 1, for påføring på glassfibre for armering av nylon,karakterisert vedat det omfatter: a) en eller flere filmdannere som er blandbare med nylon; b) et eller flere koblingsmidler; og c) et eller flere nylonpulvere.

9. Ikke-vandig limpreparat ifølge krav 8,karakterisertv e d at filmdanneren er valgt fra gruppen omfattende lavmolekylvektspolyuretaner, polykaprolaktoner, polyestere og umettede polyestere.

10. Ikke-vandig preparat ifølge krav 8,karakterisert vedat filmdannerne er polykaprolaktoner og koblingsmidlene er aminosilaner.

11. Ikke-vandig limpreparat ifølge krav 1, for påføring på glassfibre for armering av polypropylen,karakterisert vedat det omfatter: a) en eller flere filmdannere som er blandbare med polypropylen; b) et eller flere koblingsmidler; og c) et eller flere polyamidpulvere.

12. Limpreparat ifølge krav 11,karakterisert vedat filmdanneren er valgt fra gruppen omfattende amorf voks, mikrokrystallinsk voks, maleerte lavmolekylvektspolypropylener og hydrokarbonharpikser.

13. Limpreparat ifølge krav 11,karakterisert vedat filmdannerne er amorfe vokser; koblingsmidlet er aminosilan; og pulveret omfatter nylon.

14. Glassfibre,karakterisert vedat minst en del av overflaten er dekket med den tørkede rest av et ikke-vandig limpreparat ifølge krav 1.

15. Glassfiber ifølge krav 14,karakterisert vedat det ikke-vandige limpreparat har sammensetningen som angitt i krav 10.

16. Glassfiber ifølge krav 14,karakterisert vedat det ikke-vandige limpreparat har sammensetningen som angitt i krav 13.

17. Fremgangsmåte for fremstilling av en glassfiber med forbedret bearbeidbarhet og Izod skårslagstyrke,karakterisert vedat den omfatter: a) tildanning av en glassfiberstreng; og b) belegning av glassfiberstrengen med det ikke-vandige limpreparat ifølge krav 1.