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      復(fù)合紗用上漿組合物及其應(yīng)用的制作方法

      文檔序號:1767046閱讀:289來源:國知局

      專利名稱::復(fù)合紗用上漿組合物及其應(yīng)用的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      :本發(fā)明涉及復(fù)合紗用上漿組合物,以及涂敷了該組合物的復(fù)合紗。復(fù)合紗(亦稱作混合紗)是由有機(jī)長絲和玻璃長絲組成的紗線,并用于制備復(fù)合制品。這些紗線主要通過直接在口模后將玻璃長絲與熱塑性長絲相結(jié)合而獲得,以使玻璃長絲與熱塑性長絲混合良好(“緊密”混合)。以下專利中特別描述了直接在口模后獲得復(fù)合紗的方法EP-A-0367661(US5,011,523)、EP-A-0505275(US5,328,493)、EP-A-0505274(US5,316,561)、WO93/15893、EP-A-0599695及EP-A-0616055。在口模后結(jié)合玻璃長絲與熱塑性長絲之前,玻璃長絲被用上漿組合物涂敷,其目的特別在于防止紗線磨損。該上漿組合物通常是含水組合物(它通常含超過90%(重量)的水),該含水組合物易于處理而且通常適于處理玻璃長絲(此類組合物特別對玻璃長絲具有相當(dāng)強(qiáng)的潤濕能力)。但是,熱塑性長絲對水具有很小或者沒有親和力,其疏水特性導(dǎo)致了經(jīng)上漿處理的玻璃長絲與熱塑性長絲間相互排斥的現(xiàn)象。在使用含水上漿組合物時(shí)通常要對復(fù)合紗進(jìn)行干燥(具體而言,干燥使復(fù)合紗在轉(zhuǎn)化過程例如擠壓過程中更易于使用),干燥時(shí)這一現(xiàn)象更為明顯。隨著水分的逐漸蒸發(fā),玻璃長絲傾向于結(jié)束在一起,而熱塑性長絲被排斥到復(fù)合紗的外面。這樣不僅不能在復(fù)合紗內(nèi)部獲得玻璃長絲與熱塑性長絲的理想緊密混合,反而因此觀察到熱塑性長絲的分離,使混合紗部分或完全失去了抱合力,該熱塑性長絲最后沒有受到防止磨損和靜電現(xiàn)象的保護(hù)。熱塑性長絲的分離以及其缺乏防止磨損的保護(hù)產(chǎn)生了問題。尤其在復(fù)合紗用于紡織應(yīng)用,例如織造時(shí),紗線在喂料輥上摩擦,在這種情形下,涂敷了含水上漿料的復(fù)合紗傾向于斷裂并且中斷紡織機(jī)械的運(yùn)行。使用傳統(tǒng)含水上漿組合物使得玻璃長絲與熱塑性長絲之間混合不良以及與之相關(guān)的分離,在用含所述玻璃長絲以及熱塑性長絲的復(fù)合紗制得的復(fù)合制品中表現(xiàn)更為明顯,這些復(fù)合制品不具有令人滿意的表面外觀。本發(fā)明的目的在于補(bǔ)救前述問題。這一目的通過下述方法實(shí)現(xiàn),即使用合適的上漿組合物,以在玻璃長絲與熱塑性長絲結(jié)合到一起之前涂敷該玻璃長絲,這一用于復(fù)合紗的組合物含有一種基料混合物和至少一種脂肪酸酯形式的添加劑?!盎匣旌衔铩痹诒景l(fā)明中意指任何通常用于在口模后涂敷玻璃長絲的含水上漿組合物,這一組合物通常呈水溶液、水乳液或水懸浮液的形式?!盎匣旌衔铩钡膶?shí)例將給出于后。本發(fā)明還涉及復(fù)合紗,它被根據(jù)本發(fā)明的上漿組合物涂敷,并直接在口模后獲得。比之在口模后使用傳統(tǒng)上漿料獲得的復(fù)合紗,這些(本發(fā)明的)復(fù)合紗具有改進(jìn)的性能。根據(jù)本發(fā)明的上漿組合物滿足涂敷從口模拉伸的玻璃長絲的上漿組合物的要求;它均一且穩(wěn)定,尤其在口模下;并且它能耐受長絲高速通過時(shí)引起的剪切力。再者,根據(jù)本發(fā)明的組合物在高速拉伸時(shí)對玻璃長絲表面潤濕良好,并且允許玻璃長絲潤滑良好,從而防止其磨損。根據(jù)本發(fā)明的組合物不僅對玻璃長絲而且對熱塑性長絲還具有非常好的潤濕能力。故而在兩種長絲接觸以后,該涂敷在玻璃長絲上的上漿組合物可以部分遷移到熱塑性長絲上,從而使上漿料在所得復(fù)合紗整體上均勻分布,該玻璃長絲和熱塑性長絲被組合物極好地潤濕。涂敷了根據(jù)本發(fā)明的組合物的復(fù)合紗內(nèi)的熱塑性長絲被潤滑,被保護(hù)以防止磨損,并表現(xiàn)了很低的帶靜電性能,類似于玻璃長絲。并且在復(fù)合紗中還可觀察到玻璃長絲與熱塑性長絲的良好混合及抱合力。根據(jù)本發(fā)明的涂敷了組合物的復(fù)合紗具有多重優(yōu)點(diǎn)此類紗線特別適于織造,而無斷裂之虞,且有機(jī)物對此類紗線的滲透力提高。從(本發(fā)明的)復(fù)合紗任選結(jié)合其它有機(jī)材料制得的復(fù)合制品,具有令人高度滿意的表面外觀,比按相同方法但使用涂敷常規(guī)上漿料的復(fù)合紗制得的復(fù)合制品要好。使用本發(fā)明的紗線制得的復(fù)合制品的力學(xué)性能和使用常規(guī)復(fù)合紗制得的復(fù)合制品的力學(xué)性能一樣好。根據(jù)本發(fā)明的組合物可以含有作為基料混合物的任何常規(guī)含水上漿組合物,所述基料組合物特別依如下因素,即與玻璃長絲結(jié)合的熱塑性長絲的種類、涂敷組合物的復(fù)合紗的應(yīng)用場合以及將與所述紗線結(jié)合使用的有機(jī)材料的不同,通常由本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員從已知組合物中選擇。通常而言,根據(jù)本發(fā)明的基料組合物含有至少85%,優(yōu)選至少90%重量的水,并含有至少一種作為偶聯(lián)劑的化合物。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案,該基料混合物即含有至少一種偶聯(lián)劑,例如硅烷、鈦酸鹽等,以使該上漿組合物鍵結(jié)到玻璃上。該基料混合物還可含有其它偶聯(lián)劑,它們使得在干燥涂敷所述上漿組合物的紗線之后,改善玻璃與結(jié)合的有機(jī)材料之間的鍵接成為可能。該基料混合物還特別含有一種或多種對前述偶聯(lián)劑起輔助作用的“偶聯(lián)助劑”,它(們)并允許例如在偶聯(lián)劑與結(jié)合的有機(jī)材料之間產(chǎn)生相互作用。具體而言,在根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合紗由玻璃長絲和聚烯烴類熱塑性長絲組成時(shí),以及當(dāng)它們被設(shè)想用于增強(qiáng)聚烯烴材料時(shí),所述基料混合物可以呈乳液形式,含有一種或多種聚烯烴,它(們)類似于該熱塑性長絲和/或?qū)⒁鰪?qiáng)的材料所含有的聚烯烴,乳液中的聚烯烴起偶聯(lián)玻璃與將要增強(qiáng)的材料之功用。根據(jù)本發(fā)明的基料混合物還可以含有一種或多種中和劑和/或穩(wěn)定劑,和用于復(fù)合紗的上漿組合物中通常應(yīng)用的任何其它類型的試劑。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案,當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合紗含有聚烯烴(更具體而言為聚丙烯)長絲以及當(dāng)它們被用于增強(qiáng)聚烯烴(更具體而言為聚丙烯)材料時(shí),根據(jù)本發(fā)明涂敷所述紗線的組合物中的基料混合物含有至少一種硅烷類,優(yōu)選氨基硅烷類的偶聯(lián)劑,以使所述組合物與玻璃鍵接;至少一種聚烯烴(相應(yīng)是聚丙烯)偶聯(lián)助劑,它被至少一種酸或酸酐,且優(yōu)選至少一種馬來酸酐接枝,對所述硅烷類偶聯(lián)劑起輔助作用,并使玻璃與聚烯烴(相應(yīng)是聚丙烯)間的鍵接改善;以及至少一種中和劑或穩(wěn)定劑,它(們)使聚烯烴(相應(yīng)是聚丙烯)偶聯(lián)劑上接枝的功能基暫時(shí)地,直至干燥時(shí),中和成為可能,或者使基料混合物穩(wěn)定化成為可能。舉例言之,上述硅烷可為γ-氨基丙基三乙氧基硅烷或N-2-氨基乙基-γ-氨基丙基三乙氧基硅烷,且該中和劑或穩(wěn)定劑可以為無機(jī)或有機(jī)堿(氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水或者伯、仲或叔胺,等)。根據(jù)本發(fā)明的上漿組合物含有除所述基料組合物而外,至少一種脂肪酸酯形式的添加劑。這些添加劑優(yōu)選烷氧基化脂肪酸酯,且它優(yōu)選地含有一個(gè)或更多羥基官能團(tuán)。舉例言之,這種添加劑可以是帶羥基官能團(tuán)的乙氧基化脂肪酸酯。按基料混合物的重量計(jì),脂肪酸酯形式的添加劑的用量一般為1-15%,優(yōu)選1-10%。按基料混合物的重量計(jì),它優(yōu)選為1-8%,特別優(yōu)選為1-6%。這(些)添加劑可以在基料混合物混合過程中加入,或者更簡單地,它(們)可以加入到已混合好的基料混合物中。應(yīng)該注意的是,前述中和劑(或穩(wěn)定劑)還可以起中和所加入的脂肪酸酯的醇官能基的作用,特別是當(dāng)所用的硅烷是氨基硅烷時(shí),它還可以起防止酯中的醇官能基與硅烷中的氨基反應(yīng)的作用。這種情況下,當(dāng)所用的基料混合物含有中和劑(或穩(wěn)定劑)時(shí),根據(jù)本發(fā)明的組合物中的中和劑的重量相對于基料中的起始中和劑的用量任選地增加了,以允許同時(shí)完成基料混合物內(nèi)部的中和(例如前述實(shí)施方案中的聚烯烴偶聯(lián)劑)以及對脂肪酸酯的中和。脂肪酸酯亦可用不同于在基料混合物情形下所用的中和劑(或穩(wěn)定劑)中和。根據(jù)本發(fā)明,這一另外的中和劑在組合物混合時(shí)加入。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案,其中的復(fù)合紗含有聚丙烯(以及更一般的聚烯烴)長絲或者其中的復(fù)合紗被用于增強(qiáng)聚丙烯(相應(yīng)的聚烯烴)材料時(shí),根據(jù)本發(fā)明涂敷所述復(fù)合紗的組合物含有一種基料混合物,它由0.05-3%(重量),優(yōu)選0.1-1.5%(重量)的硅烷類偶聯(lián)劑,1-10%(重量)的被至少一種酸或酸酐接枝的聚丙烯(相應(yīng)聚烯烴)偶聯(lián)劑,以及0.1-5%,優(yōu)選0.2-1.5%(重量)的中和劑或穩(wěn)定劑組成;所述組合物除該基料混合物之外,還含有按基料混合物的重量計(jì),其量為1-10%,優(yōu)選1-6%的脂肪酸酯;以及任選的輔助中和劑,它可與基料混合物中已有的中和劑相同或不同,其量足以中和脂肪酸酯。根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合紗特別地按下述方法獲得從一個(gè)或多個(gè)口模的小孔中,熔融玻璃流被拉成扇形的連續(xù)長絲,長絲用本發(fā)明的上漿組合物涂敷(這即是說,含基料混合物的組合物中已加入脂肪酸酯),涂敷用一個(gè)或更多涂敷裝置例如上漿輥輔助實(shí)現(xiàn),同時(shí)一種熱塑性有機(jī)材料被擠壓和拉走,在玻璃長絲與熱塑性長絲結(jié)束在一起形成被機(jī)械拉走的復(fù)合紗之前,玻璃長絲與熱塑性長絲運(yùn)行的路線彼此會(huì)聚在一起。根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合紗還可按如下專利敘述的任何一種或多種方法制得EP-A-0367661、EP-A-0505275、EP-A-0505274、WO93/15893、EP-A-0599695以及EP-A-0616055。經(jīng)擴(kuò)展,“涂敷了上漿組合物的復(fù)合紗”意指“由被涂敷上漿組合物的有機(jī)長絲及玻璃長絲組成的紗線”,即不僅包括由結(jié)合有機(jī)長絲和涂敷的玻璃長絲得到的涂敷組合物的紗線,而且包括經(jīng)干燥或其它處理后的相同紗線,所述干燥及其它處理用于從組合物中除去某些成分(特別是水)和/或使組合物中的某些成分聚合。根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合紗可以如下形式收集連續(xù)紗或帶的形式,或者可以在口模后被用來將它們機(jī)械拖走的裝置直接切斷,或者在得到筒裝連續(xù)紗后切斷,等等。故此,復(fù)合紗的表現(xiàn)形式依其應(yīng)用而變化。根據(jù)本發(fā)明,相對于紗線的重量,涂敷到復(fù)合紗上的上漿料的量為約0.2-5%(重量),優(yōu)選0.2-3%(重量)。在與其將要增強(qiáng)的有機(jī)材料結(jié)合在一起之前,這些紗線經(jīng)干燥處理。如前所述,無論其是否與其它有機(jī)材料結(jié)合在一起,根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合紗特別適合于織造以及生產(chǎn)復(fù)合制品。如專利申請EP-A-0541441所述。該類復(fù)合制品可具體通過使用復(fù)合紗進(jìn)料到擠壓機(jī)而獲得。根據(jù)本發(fā)明的用于復(fù)合紗的上漿組合物以及復(fù)合紗可通過的如下實(shí)施例而得到更清楚的理解。即圖1a是常規(guī)復(fù)合紗橫斷面的電子顯微照片,圖1b是所述照片略加簡化后的圖;圖2a是根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合紗橫斷面的電子顯微照片,圖2b是所述照片略加簡化后的圖。參考實(shí)施例17μm直徑的玻璃長絲800根(通過從口模拉伸熔融E-玻璃得到,在石墨上漿輥上上漿,所用上漿組合物是通常用于由聚丙烯長絲和玻璃長絲組成的復(fù)合紗的上漿組合物),與800根23μm直徑的聚丙烯長絲相結(jié)合。這兩種長絲結(jié)束在一起形成一條復(fù)合紗(或“粗紗”),它繞成直邊式筒裝的形式。聚丙烯長絲是通過擠壓Shell的商品名“VM6100K”的產(chǎn)品形成,向其中加入了商品名“Polybond3002”的UniroyalChemical的偶聯(lián)劑,其用量占聚丙烯重量的4%。涂敷玻璃長絲的上漿組合物含有約1%(重量)的氨基硅烷、約0.5%(重量)的胺類中和劑、約13%(重量)被馬來酸酐接枝的聚丙烯乳液,這一乳液含有約55%的水。在這一上漿料中的總含水量為約93%。在組成復(fù)合紗的玻璃長絲或聚丙烯長絲上,該所用上漿料的接觸角用一臺(tái)Khan天平在一根單絲上測定,結(jié)果給出于附表I。以100米/分的速度和120cN的輸入張力F1使紗線在3根8毫米直徑的鋼條上通過,以此在所得混合紗上進(jìn)行摩擦試驗(yàn)。測量紗線的輸出張力F2,由公式F2=F1e(μα)計(jì)算摩擦系數(shù)μ,α是紗線在鋼條上的接觸角的總和(此處約370°)。結(jié)果給出于附表II。為測定紗線靜電充電能力,在60%相對濕度和20℃下,用RotschildR4021靜電電壓計(jì)對紗線進(jìn)行Rotschild試驗(yàn)。紗線在兩個(gè)電極(150V)間充電,所測得的半放電時(shí)間結(jié)果給出于附表II。對復(fù)合制品的力學(xué)性能也進(jìn)行了測量。所述復(fù)合制品由注射模塑?;?2毫米長的纖維制得。拉伸斷裂應(yīng)力、彎曲斷裂應(yīng)力、無切口查貝(Charpynonentaillé)抗沖強(qiáng)度及有切口伊佐德(Izodentaillé)抗沖強(qiáng)度分別按如下標(biāo)準(zhǔn)確定的條件進(jìn)行測量ISOR527、ISOR178、ISOR179及ISOR180,其結(jié)果給出于附表III。得到的復(fù)合紗還通過一個(gè)加罩嘴(busedegainage),以便維持紗線的切面視圖。該加罩紗然后浸入熱固性樹脂中,再置于真空以在切割及拋光操作之前除去氣泡。所述切割及拋光操作是為了獲得紗線橫斷面的電子顯微照片。圖1a是所得到的照片,它表明了本實(shí)施例中的復(fù)合紗內(nèi)部各種長絲的分布。圖1b是示于圖1a中的橫斷面的簡化圖,并帶有參考數(shù)字(為清晰起見,圖1a不帶參考數(shù)字)。根據(jù)圖1b,復(fù)合紗含有玻璃長絲1及聚丙烯長絲2,紗線被外罩3包圍,以及在某些部位有少量滲透的熱固性樹脂4(外罩及樹脂僅為滿足照相之需)。從照像以及其表示圖,可見參考復(fù)合紗內(nèi)的熱塑性長絲主要是分離開的。實(shí)施例1采取了參考實(shí)施例中的相同步驟,但向上漿組合物中加入了3%(重量)的帶羥基的乙氧基化脂肪酸酯,這一產(chǎn)品由SidobreSinova以“EnsitalPRF416”商品名出售。各種試驗(yàn)的結(jié)果分別給出于附表I、II及III。圖2a是如參考實(shí)施例拍取的、所得到的紗線的橫斷面照片??梢杂^察到紗線內(nèi)玻璃長絲11(相應(yīng)于圖2a及2b中的白色部分)及熱塑性長絲12(黑色部分)混合相當(dāng)均勻(“緊密”混合)。如同參考實(shí)施例,這一紗線也被外罩13所包圍,以滿足照相之需。實(shí)施例2采取如同實(shí)施例1中的相同步驟,但向上漿組合物中加入6%(重量)EnsitalPRF416。各種試驗(yàn)的結(jié)果分別給出于附表II及III。從表I可見,參考實(shí)施例中所用的常規(guī)上漿組合物對玻璃潤濕良好,而對聚丙烯潤濕相當(dāng)差。所以上漿組合物傾向于保留在玻璃長絲上。至于實(shí)施例1及2中所用的根據(jù)本發(fā)明的上漿組合物,它們對玻璃及聚丙烯均潤濕良好。故此涂敷在玻璃長絲上的組合物有部分轉(zhuǎn)移到聚丙烯長絲上。當(dāng)玻璃長絲與聚丙烯長絲接觸時(shí)發(fā)生這種轉(zhuǎn)移。從表II也可見,依組合物中乙氧基化脂肪酸酯濃度的不同,使用根據(jù)本發(fā)明的上漿組合物導(dǎo)致摩擦系數(shù)減小。另外,當(dāng)在織機(jī)上使用根據(jù)參考實(shí)施例的紗線作為經(jīng)線以生產(chǎn)織造織物時(shí),將在織機(jī)的綜片上造成毛羽沉積和集結(jié),導(dǎo)致每織20至50米織造紗時(shí)織機(jī)停機(jī)。相反,根據(jù)實(shí)施例1及2的紗線不導(dǎo)致沉積,且可使用全長達(dá)幾千至幾萬米的經(jīng)線而不致停機(jī)。還可以觀察到,比之根據(jù)參考實(shí)施例的紗線,根據(jù)實(shí)施例1及2的紗線靜電充電能力顯著降低。最后,可以觀察到從根據(jù)實(shí)施例1及2的紗線制得的復(fù)合制品,比之從根據(jù)參考實(shí)施例的紗線制得的復(fù)合制品,其力學(xué)性能同樣好。無論采取何種方法從復(fù)合紗制備復(fù)合制品,都可觀察到相同結(jié)果。即,對從用復(fù)合紗織造織物片材制備的復(fù)合制品而言,從根據(jù)本發(fā)明紗線制備的復(fù)合制品,比之從常規(guī)復(fù)合紗制備的復(fù)合制品,其力學(xué)性能至少是同樣好。根據(jù)本發(fā)明的上漿組合物適用于任何類型的復(fù)合紗玻璃/聚酰胺;玻璃/聚酯,等等。且用根據(jù)本發(fā)明上漿料涂敷的復(fù)合紗可應(yīng)用于紡織或直接應(yīng)用,以通過模塑、注射模塑等生產(chǎn)復(fù)合制品。表II</tables>表III</tables>權(quán)利要求1.含有玻璃長絲以及熱塑性長絲的復(fù)合紗,其特征在于它涂敷有一種上漿組合物(compositiond’ensimage),所述上漿組合物含有一種基料混合物以及至少一種呈脂肪酸酯形式的添加劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合紗,其特征在于按占基料混合物的重量計(jì),上漿組合物中脂肪酸酯形式的添加劑的比例為1-15%。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2之一的復(fù)合紗,其特征在于上漿組合物中的基料混合物含有至少85%(重量)的水以及至少一種偶聯(lián)劑。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一的復(fù)合紗,其特征在于上漿組合物中的基料混合物含有至少一種聚烯烴。5.根據(jù)權(quán)利要求4的復(fù)合紗,其特征在于上漿組合物中的基料混合物含有至少一種被至少一種酸或酸酐接枝的聚丙烯。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一的復(fù)合紗,其特征在于上漿組合物中的基料混合物含有至少一種中和劑或穩(wěn)定劑。7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一的復(fù)合紗,其特征在于所述脂肪酸酯是一種含有一個(gè)或更多羥官能基的烷氧基化的脂肪酸酯。8.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一的復(fù)合紗,其特征在于它具有0.2-5%(重量)的灼燒損失(perteaufeu)。9.用于復(fù)合紗的上漿組合物,它含有一種基料混合物以及至少一種呈脂肪酸酯形式的添加劑。10.基于有機(jī)材料及玻璃的復(fù)合制品(composite),其特征在于它含有至少部分的根據(jù)權(quán)利要求1至8之一的復(fù)合紗。全文摘要本發(fā)明涉及用于復(fù)合紗的上漿組合物。根據(jù)本發(fā)明的組合物含有一種基料混合物以及至少一種呈脂肪酸酯形式的添加劑。該組合物使復(fù)合紗內(nèi)部的玻璃長絲與熱塑性長絲混合良好,并對它們提供良好保護(hù)。本發(fā)明還涉及涂敷有該組合物的復(fù)合紗。文檔編號D02G3/04GK1159217SQ9619080公開日1997年9月10日申請日期1996年6月6日優(yōu)先權(quán)日1995年6月9日發(fā)明者P·布瓦索納,D·羅賓諾斯申請人:法國韋特羅特克斯有限公司
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