專利名稱：：用于提高芳族聚酰胺短切纖維的長(zhǎng)絲粘結(jié)性的方法用于提高芳族聚酰胺短切纖維的長(zhǎng)絲粘結(jié)性的方法本發(fā)明涉及一種用于提高芳族聚酰胺短切纖維的長(zhǎng)絲粘結(jié)性的方法。填充有芳族聚酰胺纖維(通常高達(dá)20%)且為顆粒狀的熱塑性預(yù)復(fù)合物常用作例如通過(guò)注射成型工藝生產(chǎn)具有增強(qiáng)的抗磨損性能的復(fù)合制品(如齒輪、軸承)的原料。通過(guò)將熱塑性基質(zhì)材料切片與芳族聚酰胺短切纖維混合并經(jīng)由熔融擠出工藝制備所述預(yù)復(fù)合物。為此，分別將熱塑性切片和芳族聚酰胺短切纖維定量供入擠出機(jī)的進(jìn)料口。向擠出機(jī)中喂入纖維會(huì)嚴(yán)重問(wèn)題形成纖維橋結(jié)和纖維團(tuán)塊，從而妨礙向擠出機(jī)中平滑快速地引入?？雌饋?lái)像是不再粘著在短切纖維段中的那些單個(gè)長(zhǎng)絲聚結(jié)成絨球，從而產(chǎn)生團(tuán)塊、橋結(jié)并堵塞輸送系統(tǒng)。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種獲得不具有上述缺點(diǎn)的短切纖維的方法。因此本方法提供了顆粒狀短切纖維、即其中一長(zhǎng)絲粘結(jié)性增強(qiáng)從而表現(xiàn)出似乎該纖維是一大單絲的性能的纖維。但是，不能通過(guò)涂用經(jīng)改良的粘合劑或類似物來(lái)減少上述缺點(diǎn)，因?yàn)檫@并不能從本質(zhì)上增強(qiáng)絲束粘合性。為此，本發(fā)明提供了一種提高芳族聚酰胺短切纖維的長(zhǎng)絲粘結(jié)性的方法，包括如下步驟用膜形成粘合劑浸漬纖維；干燥纖維；可選地向纖維涂用整理劑；以及，將纖維短切成長(zhǎng)l-16mm的纖維段；其特征在于，在涂用粘合劑之前對(duì)纖維進(jìn)行加捻工序，以獲得掄度水平為10-150tpm的纖維；特征還在于，纖維的短切在旋轉(zhuǎn)式短切機(jī)中進(jìn)行。令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，在為制備短切纖維而進(jìn)行的旋轉(zhuǎn)式短切之前實(shí)施加搶步驟從本質(zhì)上增強(qiáng)了長(zhǎng)絲粘結(jié)性，從而能夠完全或幾乎完全防止自由長(zhǎng)絲聚結(jié)成絨球。因此，本方法的效果在于顯著增大了纖維材料的堆積密度。增大堆積密度相當(dāng)于使材料能更容易地喂入擠出機(jī)中。對(duì)于芳族聚酰胺纖維而言，本發(fā)明的方法尚不為人知。根據(jù)US5,227,238，碳纖維被短切并最優(yōu)選提供成10-20掄每米，以獲得集束度更佳的短切碳纖維。但是，US5，227，238并未公開使用旋轉(zhuǎn)式短切機(jī)來(lái)增加堆積密度。根據(jù)本發(fā)明將芳族聚酰胺纖維加捻成搶度水平為至少lOtpm(捻回每米)、但不超過(guò)150tpm，所述加掄是纖維領(lǐng)域中極為常見的工藝，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言無(wú)需進(jìn)一步說(shuō)明。搶度水平為20-100tpm、最優(yōu)選為30-80tpm時(shí)效果更好。這些經(jīng)加捻的纖維大致呈圓形，該幾何結(jié)構(gòu)通過(guò)纖維上的漿料進(jìn)行固定，切斷后將獲得圓形或橢圓形(橫截面)短切纖維，而不是^f吏用現(xiàn)有技術(shù)的情況下的扁平短切纖維。這些圓形或橢圓形短切纖維被認(rèn)為還有利于簡(jiǎn)化對(duì)這些纖維的操作。在作為最終獲得經(jīng)改良的短切纖維的主要步驟的加捻步驟之后，用膜形成粘合劑和可選的涂層整理劑處理纖維。所述粘合劑可進(jìn)一步增強(qiáng)絲間粘結(jié)，并且，所述粘合劑應(yīng)該是一種在擠出機(jī)中熔融的膜形成聚合物。優(yōu)選地，所述粘合劑是水可溶性的或水可分散性的，例如是聚氨基甲酸酯和/或磺化聚酯樹脂。適宜的聚酯的示例是磺化二羧酸、二羧酸和二元醇衍生的聚合物。優(yōu)選衍生自二曱基磺基間苯二甲酸鈉、間苯二甲酸和乙二醇的聚酯。這種產(chǎn)品可以商品名EastmanLB-100提供。適宜的聚氨基甲酸酯的示例是聚醚-聚氨基甲酸酯或聚酯-聚氨基曱酸酯分散體，可分別以商品名AlberdingkU400N和ImpranilDLF提供。粘合劑的適宜的量在1.5-12wt.%之間，優(yōu)選為2.0-9wt.%，更優(yōu)選為2.5-6wt.%。當(dāng)粘合劑作為水溶液或水分散體被涂用時(shí)，在涂用粘合劑之后，應(yīng)例如通過(guò)轉(zhuǎn)鼓式干燥器、空氣干燥器等對(duì)纖維進(jìn)行干燥。如果使用，涂層整理劑是減少被處理的紗和短切纖維分別對(duì)切斷裝置的引導(dǎo)輥和到擠出機(jī)的輸送系統(tǒng)的金屬部件的摩擦力的低特性粘度的油。優(yōu)選地，涂層整理劑是用量為0.05-3wt.%、更優(yōu)選為0.1-1wt.%的酯油。適宜的油的示例是硬脂酸2-乙基己S旨、棕櫚酸2-乙基己酯、月桂酸正丁酯、辛酸正辛酯、硬脂酸丁酯或其混合物。更優(yōu)選的酯油是可以商品名LW245提供的硬脂酸2-乙基己酯和棕櫚酸2-乙基己酯的混合物。將經(jīng)粘合劑處理、干燥并可選地還涂有整理劑的纖維短切成1-16mm、優(yōu)選為2-12mm、更優(yōu)選為3-10mm的纖維段。利用旋轉(zhuǎn)式短切機(jī)進(jìn)行所述短切。旋轉(zhuǎn)式短切機(jī)具有其它優(yōu)點(diǎn)，即更高效、過(guò)程更經(jīng)濟(jì)且產(chǎn)生更少?gòu)U料或不產(chǎn)生廢料。盡管適于短切芳族聚酰胺纖維的任何其它常見的短切機(jī)如鍘刀式短切機(jī)也能使堆積密度增大，卻不能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法的極高的堆積密度。還發(fā)現(xiàn)，通過(guò)使用低線密度的纖維可進(jìn)一步改善加捻和旋轉(zhuǎn)式短切的效果。在把纖維短切成短段、優(yōu)選為4mm或更小時(shí)，這種額外的效果特別顯著。因此，優(yōu)選使用線密度小于2000dtex的纖維，并且，優(yōu)選將纖維短切成長(zhǎng)度小于4mm。可根據(jù)本發(fā)明的方法處理的纖維包括任何芳族聚酰胺纖維、特別是連續(xù)的初生纖維(spunfiber)和牽切紗(stretchbrokenyarn)。紗纖度對(duì)于本發(fā)明并不重要，但通常在800-8050dtex之間、更優(yōu)選在1200-4830dtex之間。適宜的芳族聚酰胺纖維包括間和對(duì)芳族聚酰胺纖維，如Teijinconex纖維[聚-(間-亞苯基間苯二酰胺)；MPIAj、Twaron⑧纖維[聚(對(duì)-亞苯基對(duì)苯二酰胺)；PPTA和16(*110^@纖維[共聚-(對(duì)亞苯基/3，4，-氧二亞苯基對(duì)苯二酰胺)I。最通常使用Twaron⑧纖維。經(jīng)根據(jù)本發(fā)明的方法處理的纖維表現(xiàn)出強(qiáng)的絲間粘合性，即短切成小段的纖維不易于分成單獨(dú)的長(zhǎng)絲。因此，本發(fā)明的短切纖維具有高的堆積密度，并易于定量供給和分散在擠出機(jī)中，以便與熱塑性材料如聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯等一起制備復(fù)合物。本發(fā)明在下面的非限制性的說(shuō)明性示例中進(jìn)一步說(shuō)明并顯示出本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。示例1用粘合劑(EastmanLB國(guó)100,Eastman化工乂>司，Kingsport，美國(guó))浸漬芳族聚酰胺纖維(PPTA,Twaron)3360dtex、干燥、并用涂層整理劑(LW245，Cognis，Dtisseldorf，德國(guó))處理。然后，將纖維在Neumag旋轉(zhuǎn)式短切才幾中以100mpm(米每分鐘)短切成6mm的纖維段，測(cè)定堆積密度(短切纖維A大致扁平；根據(jù)現(xiàn)有技術(shù))。堆積密度測(cè)定如下所需儀器容量為1000ml的圓形鋁制量杯(內(nèi)徑10cm,高12.7cm);天平(精度0.01克)直尺稱量鋁制量杯(a克)并將其置于試驗(yàn)臺(tái)上。從約10cm的高度向鋁制量杯中填充短切纖維。加入盡可能多的纖維直到形成一纖維堆。用尺掠過(guò)量杯頂部而除去該纖維堆。稱量填充后的鋁制量杯(b克)。在測(cè)定期間應(yīng)避免搖動(dòng)量杯或擠壓短切纖維。短切纖維的堆積密度為(b-a)克。測(cè)試兩次，平均值即為纖維試樣的堆積密度。在示例中使用了參量"堆積密度比"。在示例1中，堆積密度比是指(短切纖維試樣的堆積密度x100)與(由未經(jīng)加捻的紗制得的短切纖維的堆積密度)之比。在示例2中，堆積密度比是指(短切纖維試樣的堆積密度x100)與(由鍘刀機(jī)短切的紗制得的短切纖維的堆積密度)之比。因此，由未經(jīng)加搶的紗制得的短切纖維的堆積密度比(示例1)和由鍘刀機(jī)短切的紗制得的短切纖維的堆積密度比(示例2)設(shè)定為"100"。重復(fù)所述過(guò)程，但是，纖維在浸漬之前經(jīng)過(guò)加捻(短切纖維I為橢圓形或大致圓形；根據(jù)本發(fā)明)。結(jié)果如表l所示。表lAI捻度水平(tpm)050粘合劑(。/。)4.54.5干燥方法烘箱烘箱<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>經(jīng)加掄的短切纖維的堆積密度高于未經(jīng)加掄的纖維的堆積密度。因此，經(jīng)加捻的材料能更容易、更快速且無(wú)堵塞危險(xiǎn)地被用于向擠出機(jī)進(jìn)料。示例2用粘合劑EastmanLB-100浸漬經(jīng)加掄的芳族聚酰胺纖維(PPTA,Twaron)3360dtex、干燥并使用LW245作為涂層整理劑進(jìn)行處理。將纖維短切成6mm的短切纖維。一部分纖維使用Pierret鍘刀式短切機(jī)以1.2mpm進(jìn)行短切(短切纖維B;比較例)，另一部分纖維^吏用Neumag旋轉(zhuǎn)式短切機(jī)以120mpm進(jìn)行短切(短切纖維II;本發(fā)明)。短切纖維B和II均為橢圓形或大致圓形。結(jié)果如表2所示，結(jié)果表明，使用旋轉(zhuǎn)式短切機(jī)可生產(chǎn)出堆積密度較高且產(chǎn)量較高的短切纖維。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>示例3用粘合劑EastmanLB-100浸漬經(jīng)加搶的芳族聚酰胺纖維(PPTA,Twaron)3360dtex(m)和1680dtex(IV)、干燥并使用LW245作為涂層整理劑進(jìn)行處理。將纖維短切成短切纖維。4吏用NeumagNMC290H旋轉(zhuǎn)式短切機(jī)得到長(zhǎng)度為1.5mm和3.3mm的短切纖維。使用Fleissner旋轉(zhuǎn)式短切機(jī)得到長(zhǎng)度為6mm的短切纖維。結(jié)果表明，使用具有較低線密度的經(jīng)加捻的進(jìn)料紗可制得堆積密度較高的短切纖維。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權(quán)利要求1.一種提高芳族聚酰胺短切纖維絲粘結(jié)性的方法，包括如下步驟用膜形成粘合劑浸漬纖維；干燥纖維；可選地向纖維涂用整理劑；以及，將纖維短切成長(zhǎng)1-16mm的纖維段；其特征在于，在涂用粘合劑之前對(duì)纖維進(jìn)行加捻工序，以獲得捻度水平為10-150tpm的纖維；特征還在于，纖維的短切在旋轉(zhuǎn)式短切機(jī)中進(jìn)行。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述掄度水平為20-100tpm。3.根據(jù)4又利要求1所述的方法，其特征在于，所述搶度水平為30-80tpm。4.根據(jù)權(quán)利要求l-3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述膜形成粘合劑是水可溶性或水可分散性膜形成粘合劑。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述膜形成粘合劑是聚氨基甲酸酯或聚酯、或它們的混合物。6.根椐權(quán)利要求l-5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述纖維是聚(對(duì)-亞苯基對(duì)苯二酰胺)纖維。7.根據(jù)權(quán)利要求l-5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述纖維是共聚-(對(duì)亞苯基/3,4，-氧二亞苯基對(duì)苯二酰胺)。8.根椐權(quán)利要求l-7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述纖維的線密度小于2000dtex,并且，所述纖維優(yōu)選短切成長(zhǎng)度小于4mm。全文摘要本發(fā)明涉及一種提高芳族聚酰胺短切纖維絲粘結(jié)性的方法，包括如下步驟用膜形成粘合劑浸漬纖維；干燥纖維；可選地向纖維涂用整理劑；以及，將纖維短切成長(zhǎng)1-16mm的纖維段；其特征在于，在涂用粘合劑之前對(duì)纖維進(jìn)行加捻工序，以獲得捻度水平為10-150tpm的纖維；特征還在于，纖維的短切在旋轉(zhuǎn)式短切機(jī)中進(jìn)行。文檔編號(hào)B29B9/14GK101218079SQ200680025005公開日2008年7月9日申請(qǐng)日期2006年7月1日優(yōu)先權(quán)日2005年7月8日發(fā)明者H·B·奧爾德,S·威廉森申請(qǐng)人:帝人芳綸有限公司