TWI352146B - Method for improving filament cohesiveness of chop - Google Patents
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Description
1352146 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明關於一種改良切斷芳香族醯胺纖維之絲內聚性 的方法。 【先前技術】 充塡芳香族醯胺纖維(通常至多2 0% )且爲顆粒形式 之熱塑性預化合物,經常作爲用於例如藉注射模塑法製造 具改良耐磨性之複合物品(例如齒輪 '軸承)的基本材料 。這些預化合物係藉由經熔化擠壓法混合熱塑性基質材料 (如片)與切斷芳香族醯胺纖維而製造。關於此點,熱塑 片及切斷芳香族醯胺纖維係分別地分配至擠壓器喉部中》 將纖維進料至擠壓器中之嚴重問題爲纖維形成橋與塊而妨 礙順利及快速引入擠壓器中。未黏合切斷纖維片之單絲似 乎黏聚成毛球,其導致結塊、聯結、及運輸系統阻塞。 【發明內容】 因此本發明之目的爲提供一種得到無這些缺點之切斷 纖維的方法。因此,本發明提供粒狀切斷纖維,即其中纖 維絲之內聚性改良的纖維,其造成如同纖維爲單一大型單 絲之行爲。然而,藉由應用改良黏合劑等無法舒解上述缺 點,因爲其不導致絲束內聚性之實質上改良° 關於此點,本發明提供一種改良切斷芳香族醯胺纖維 之絲內聚性之方法,其包括以下步驟:將形成薄膜黏合劑 浸入纖維中,將纖維乾燥,視情況地將清漆塗佈至纖維, 及將纖維切成長1至16毫米之片段,其特徵爲:在塗佈黏 1352146 合劑之前’使纖維接受捻絲程序而得到捻絲程度爲10至 150 tpm之纖維,及切斷纖維係在轉動式切碎機中實行。 令人驚奇地已發現,此製備切斷纖維用轉動式切碎前 之捻絲步驟實質上增加絲內聚性,如此可完全地或幾乎完 全地防止黏聚成毛球之自由絲產生。因此,此方法之效果 爲實質上增加絲材料之體密度。增加體密度相當於增加將 材料進料至擠壓器中之容易性。 本發明之方法對芳香族醯胺纖維爲未知的。依照美國 專利第5,22 7,23 8號,已將碳纖維切斷且最佳爲具有每米 1〇至20之捻度,而得集束程度較佳之切斷碳纖維。然而 ,其未揭示使用轉動式切碎機增加體密度。 【實施方式】 依照本發明之芳香族醯胺纖維係捻絲(其爲在纖維技 術中非常普通之程序,對熟悉此技藝者不必進一步解釋) 成至少10 tpm (每米之圏數)且不超過150 tpm之捻絲程 序。在捻絲程序爲2 0至1 0 0 tp m時得到較佳之結果,而且 最佳爲3 0至8 0 tpm。這些捻絲纖維大致上爲圓形,此幾何 係藉由篩選纖維而固定,其在切割後導致圓形或橢圓形( 橫切面)切斷纖維’而非在應用先行技藝時之扁平形狀。 據信這些圓形或橢圓形切斷纖維進一步促成其處理之容易 性。 在捻絲步驟(其爲最後得到改良切斷纖維之重要步驟 )後,將纖維以形成薄膜黏合劑及視情況之表層清漆處理 。黏合劑進一步改良絲間內聚性且應爲在擠壓器中熔化之 1352146 形成薄膜聚合物。較佳爲黏合劑爲水溶性或水分散性,如 聚胺基甲酸酯及/或磺酸化聚酯樹脂》 - 適當聚酯之實例爲衍生自磺酸化二羧酸、二羧酸與二 醇之聚合物。較佳爲衍生自硫異酞酸二甲基鈉、異酞酸與 乙二醇之聚酯。此產品係得自商標名Eastman® LB-100。 - 適當聚胺基甲酸酯之實例爲聚醚-聚胺基甲酸酯或聚酯-聚
. 胺基甲酸酯分散液,其各得自商標名 Alberdingk® U400N 及Impranil® DLF。適量之黏合劑爲1.5至12重量%,較 # 佳爲2.0至9重量%,而且甚至更佳爲2.5至6重量%。在 將黏合劑以水溶液或分散液塗佈時,纖維在塗佈黏合劑後 應乾燥,例如藉圓筒乾燥器、空氣乾燥器等。 在使用時,表層清漆爲低絕對黏度油,其各降低經處 理紗及切斷纖維與切割單元之引導輥及擠壓器運輸系統之 金屬零件間之摩擦。較佳爲,表層清漆爲以0.05至3重量 %,更佳爲0 _ 1至1重量%之量使用的酯油。適當油之實例 爲硬脂酸2 -乙基己酯、棕櫚酸2 -乙基己酯、月桂酸正丁酯 ® 、癸酸正辛酯、硬脂酸丁酯、或其混合物。較佳之酯油爲 硬脂酸2-乙基己酯與棕櫚酸2-乙基己酯之混合物,其係得 自商標名L W® 245。 在將纖維以黏合劑處理,乾燥,及視情況地進一步提 供漆時’其係切成1至16毫米之片,較佳爲2至12毫米 ’而且更佳爲3至10毫米之片。切斷係以轉動式切碎機實 行。轉動式切碎機具有其更有效率之額外優點,使得此程 序更具經濟性且產生極少或無廢料。適合切斷芳香族醯胺 1352146 纖維之任何其他常用切碎機,如閘刀切碎機,雖然亦使體 密度增加,其不導致本發明方法之極高體密度。 * 進一步發現,捻絲及轉動式切碎機之效果可因使用低 線性密度纖維而更佳地增加。在將纖維切成短片時,較佳 爲4毫米以下,此額外效果特別明顯。因此較佳爲使用線 - 性密度小於2000 dtex之纖維,而且纖維較佳爲切成長度小 , 於4毫米。 依照本方法可處理之纖維包括任何芳香族醯胺纖維, φ 特別是連續紡絲纖維及經拉伸破裂紗。紗纖度對本發明並 不重要,但是通常爲800至8050 dtex,更佳爲1200至4830 dtex。適合之芳香族醯胺纖維包括間-及對-芳香族醯胺纖維 ,如Teijinconex®纖維[聚(間伸苯基異酞醯胺);MPIA] ;Twaron®纖維[聚(對伸苯基對酞醯胺);PPTA]、及 Technora®纖維[共聚(對伸苯基/3,4’-氧二伸苯基對酞醯胺 )]。最常用爲Twaron®纖維。 依照本發明方法處理之纖維顯示強大之絲間內聚性質 ® ,即切成小片之纖維具有低分離成個別絲之趨勢。本發明 之切斷纖維因此具有高體密度,而且在擠壓器中易於分配 及分散而製造具熱塑性材料(如聚醯胺、聚氧亞甲基、聚 碳酸酯、聚丁烯對酞酸酯等)之化合物。 本發明在以下非限制描述性實例中進一步解釋及顯示 優點。 實例1 將芳香族醯胺纖維(PPTA,Twaron®) 3 3 60 dtex浸以黏 1352146 合劑(Eastman LB-100, Eastman Chemical Company, Kingsport,USA),乾燥,及以表層清漆(LW 245,Cognis, Dtisseldorf,Germany)處理。然後將纖維在Neumag轉動式 切碎機中以100 mpm (每分鐘之米數)處理成6毫米之片 ,而且測定體密度(切斷纖維A爲幾乎扁平;依照先行技 藝)。 體密度係如下測定: 所需裝置: 含量爲1000毫升之圓形鋁燒杯(內徑10公分,高度12.7 公分) 天平(準確度〇.〇1克) 量尺 將鋁燒杯稱重(a克)且將其置於桌上。將鋁燒杯自 約10公分之高度裝塡切短纖維。儘量添加纖維直到形成纖 維堆。以量尺擦過燒杯頂部而去除堆。再度將經裝塡鋁燒 杯稱重(b克)。 在測定期間,應避免搖動燒杯或壓到切短纖維。切短 纖維之體密度爲b-a克。測試係複製進行且取平均値作爲 纖維樣品之體密度。 在實例中,使用「體密度比例」之量。在實例1中, 其爲(切短纖維樣品之體密度X 1 0 0 )/(無未捻絲紗而製造 之切短纖維之體密度)間之比例。在實例2中,其爲(切 短纖維樣品之體密度X 1 〇〇 )/(無藉閘刀切割之紗而製造之 切短纖維之體密度)間之比例。結果,無未捻絲紗而製造 之切短纖維之體密度比例(實例1 )與無藉閘刀切割之紗 1352146 而製造之切短纖維之體密度比例(實例2)均爲”100”。 重複此程序,但是在浸漬前將纖維捻絲(切斷纖維j 爲橢圓形或幾乎圓形;依照本發明)。結果示於表1。 表1 A I 捻絲程度(tpm) 0 50 黏合劑(%) 4.5 4.5 乾燥方法 空氣烤箱 空氣烤箱 清漆(%) 0.7 0.7 切斷(絲數) 2 2 體密度比例 100 117 經捻絲切斷纖維之體密度高於未捻絲纖維。捻絲材料 因此可更容易地’更快地,及無阻塞風險而用於進料擠壓 器。 實例2 將經捻絲芳香族醯胺纖維(PPTA,Twaron®) 3 3 60 dtex 浸以黏合劑Eastman LB-100,乾燥,及以LW 245作爲表 層清漆而處理。將纖維切成6毫米之切短纖維。將一部份 之纖維使用Pierret閘刀切碎機以1.2mpm切割(切斷纖維 B:比較性),及將另一部份使用Neumag轉動式切碎機以 12〇 mpm切斷(切斷纖維II;本發明)。切斷纖維b及π 均爲橢圓形或幾乎圓形。結果示於表2,而且描述在使用 轉動式切碎機時可製造體密度及產率較高之切短纖維。 -10- 1352146 表2 B II 擒絲程度(tpm) 60 60 黏合劑(%) 4.0 4.0 乾燥方法 空氣烤箱 空氣烤箱 清漆(%) 0.6 0.6 切斷(絲束,ktex) 806 17 產率(公斤/小時) 58 122 體密度比例 100 116 實例3 將經捨絲芳香族醯胺纖維(PPTA,Twaron®) 3 3 60 dtex (III)與 1680 dtex (IV)浸以黏合劑 Eastman LB-100,乾燥, 及以LW 245作爲表層清漆而處理。將纖維切成切短纖維。 使用Neumag NMC 290H轉動式切割機得到長度爲u毫米 及3.3毫米之切短纖維。使用Fleissner轉動式切割機得到 長度爲6毫米之切短纖維。結果描述在使用線性密度較低 之經捻絲進料紗時可製造體密度較高之切短纖維。 表3
Ilia Illb IIIc IVa IVb IVc 線性密度進料紗 3360 dtex 1680 dtex 捨絲程度(tpm) 50 50 黏合劑(%) 4.3 6.0 乾燥方法 空氣烤箱 空氣烤箱 清漆(%) 0.8 2.5 轉動式切割機 Neumag Neumag Fleissner Neumag Neumag Fleissner 纖維長度 1.5 mm 3.3mm 6 mm 1.5 mm 3.3mm 6 mm 切割速度(m/min) 100 200 150 200 200 150 體密度(克) 92 114 245 118 166 233
Claims (1)
1352146
95 1 23 1 4 1號「切斷芳香族醯胺纖維之絲內聚性之改良方 第 法j專利案 (2009年6月修正) 1 十、申請專利範圍: 1-一種改良切斷芳香族醯胺纖維之絲內聚性之方法,其包 • 括以下步驟:將形成薄膜黏合劑浸入纖維中,將纖維乾 燥’視情況地將清漆塗布至纖維,及將纖維切成長1至 16毫米之片段,其特徵爲:在塗布黏合劑之前,使纖維 φ 接受捻絲程序以得到捻絲程度爲1 0至1 5 0 tpm之纖維, 及切斷纖維係在轉動式切碎機中實行。 2 ·如申請專利範圍第1項之方法,其中捻絲程度爲20至 1 0 0 tp m。 3 ·如申請專利範圍第1項之方法,其中捻絲程度爲3 0至 8 0 tpm。 4.如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法,其中形成 薄膜黏合劑爲水溶性或水分散性形成薄膜黏合劑。 φ .5.如申請專利範圍第4項之方法,其中形成薄膜黏合劑爲 聚胺基甲酸酯或聚酯,或其混合物。 6. 如申請專利範圍第1項之方法,其中纖維爲聚(對伸苯 基對酞醯胺)纖維。 7. 如申請專利範圍第1項之方法,其中纖維爲共聚(對伸 苯基/3,4’-氧二伸苯基對酞醯胺)。 8. 如申請專利範圍第1項之方法,其中纖維具有小於2000 dtex之線性密度,而且纖維較佳爲切成小於4毫米之長 度。
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