專利名稱：塑化聚酰胺的磨蝕性長絲的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明背景本發(fā)明涉及含磨蝕性顆粒的塑化聚酰胺單絲，其作為用于例如拋光各種材料的毛刷的鬃絲非常有用。
聚酰胺和其他熱塑性聚合物已被用于形成含磨蝕性填料的單絲，這種單絲已廣泛用作在拋光金屬和電子部件時使用的毛刷的鬃絲。1970年7月28日授權(quán)給Nungesser等的美國專利第3,522,342號公開了一種生產(chǎn)這種單絲的設(shè)備和方法。1985年3月26日授權(quán)給Twilley等的美國專利第4,507,361號公開了含磨蝕性填料的聚酰胺和聚酯共混物的具有低吸濕性的鬃絲。1986年4月29日授權(quán)給Haylock等的美國專利第4,585,464號公開了聚對苯二甲酸丁二醇酯的低吸濕性的磨蝕性鬃絲。
在保持鬃絲的勁度方面，在干燥條件下拋光部件時，耐溫性比吸濕性更為關(guān)鍵。當(dāng)將聚酰胺如尼龍6，12或尼龍6，10或聚酰胺和聚酯的共混物在220℃和以上的溫度下進(jìn)行操作時，它們將在升高的溫度下失去勁度和切割材料的能力，正如在干刷應(yīng)用中經(jīng)常發(fā)生的那樣。如果將具有更高耐溫性的聚酰胺，如尼龍6，6(聚己二酰己二胺)的單絲用作毛刷的鬃絲，那么僅在短期操作后鬃絲在毛刷基座上發(fā)生斷裂，這是由于這些聚酰胺相對較脆，柔韌性較低。
這就需要一種含磨蝕性材料的單絲，它可以用作在干刷和拋光條件下，在相對高溫下有效操作的毛刷的鬃絲。本發(fā)明的聚酰胺單絲能在這種條件下有效操作。
本發(fā)明概要本發(fā)明的單絲是一種取向伸長了其原長度的1.0-4.0倍的聚己二酰己二胺的聚酰胺，其直徑為400-1600微米，它包含2-20％(重量)(根據(jù)單絲的聚酰胺重量計算)的烷基芳基磺酰胺增塑劑和5.0-40.0％(重量)(根據(jù)單絲重量計算)粒度為10-400微米的磨蝕性顆粒。這些單絲作為在干燥條件下在相對高溫下操作的毛刷的鬃絲特別有用。
本發(fā)明詳述聚酰胺單絲為用烷基芳基磺酰胺增塑劑增塑的聚己二酰己二胺，單絲取向伸長其原長度的1.0-4.0倍，直徑為400-1600微米，其中分散有5-40％(重量)(根據(jù)單絲重量計算)的磨蝕性顆粒。這些單絲在作為在干燥條件下和在220-250℃溫度范圍內(nèi)操作的毛刷的鬃絲很有用。鬃絲在這樣的高溫下仍具有柔韌性，并保持刷涂和拋光物質(zhì)的能力。
這些單絲的疲勞壽命優(yōu)選為至少50分鐘，更優(yōu)選為50-500分鐘和更長，疲勞壽命按1998年1月14日杜邦測試方法PP-0071的尼龍長絲的沖擊疲勞試驗(yàn)測定。
這些單絲對作為在干燥條件下使用的毛刷的鬃絲特別有用，特別是作為那些用于刷涂和/或拋光金屬、電子部件和電子電路板的毛刷特別有用。
用于形成單絲的聚酰胺優(yōu)選是具有按ASTMD-789-62T測定的相對粘度為50-240，優(yōu)選為180-240的尼龍6，6(聚己二酰己二胺)。
由于向聚酰胺中加入了增塑劑，所以聚酰胺在使用條件下特別是在經(jīng)受高溫時仍保持其柔韌性。這些增塑劑的用量為單絲中聚酰胺重量的2-20％(重量)，優(yōu)選為5-15％(重量)。增塑劑為烷基芳基磺酰胺，優(yōu)選其中的烷基基團(tuán)含1-4個碳原子。典型的增塑劑為n-甲基苯磺酰胺、n-乙基苯磺酰胺、n-丙基苯磺酰胺、n-異丙基苯磺酰胺、n-異丁基苯磺酰胺和n-丁基苯磺酰胺。一種優(yōu)選的增塑劑為n-丁基苯磺酰胺，這是由于它易于得到并為單絲提供了最佳的柔韌性。
在單絲中所用的磨蝕性顆粒的粒度為10-400微米，優(yōu)選20-350微米。顆粒存在的量為單絲重量的5.0-40％(重量)，優(yōu)選為10.0-30.0％(重量)。所述顆粒是為單絲提供磨蝕性以幫助刷涂和拋光的物質(zhì)。
優(yōu)選的磨蝕性顆粒如下碳化硅、氧化鋁、鋁鋯、二氧化硅、硅酸鋁鈉、立方一氮化硼、石榴子石、浮石、金剛砂、云母、石英、金剛石、碳化硼、熔凝氧化鋁、燒結(jié)氧化鋁和它們的任意混合物。碳化硅和氧化鋁為優(yōu)選的磨料。
形成長絲的方法在制造長絲的過程中，一般使用雙螺桿擠塑機(jī)如W&P(Wernerand Pfleiderer)雙螺桿擠塑機(jī)，將顆粒形式的聚酰胺定容或計重由進(jìn)料裝置加入到擠塑機(jī)中。磨料同增塑劑一樣由一個單獨(dú)的進(jìn)料裝置加入擠塑機(jī)，在220-275℃溫度下，在擠塑機(jī)中與聚酰胺混合。然后將聚酰胺、增塑劑和磨料的摻合混合物計量加入一個帶有噴絲板的紡絲組件，產(chǎn)生各種形狀(不限于實(shí)心圓形)和尺寸的長絲。長絲截面的形狀由噴絲板上孔的形狀決定，可以是任何截面形狀，如圓、橢圓、矩形、三角形、任何規(guī)則的多邊形或不規(guī)則的非圓形，可以是實(shí)心、中空或截面上含多個縱向空隙。擠塑機(jī)的每次運(yùn)行都可以通過使用具有各種形狀孔的噴絲板，產(chǎn)生截面形狀的任意組合。通過改變噴絲板上孔的大小可以同時產(chǎn)生一種或多種直徑的絲條。
從噴絲板出來之后，使長絲條束在水驟冷浴中固化，然后將其通過一系列的拉伸輥傳送以伸長絲條。之后將絲條傳送通過熱定形爐以使長絲熱定形。然后將絲條卷繞在通常為滾筒或繞絲軸的卷繞機(jī)上。任選地，對長絲進(jìn)行表面處理以增強(qiáng)或改變表面性質(zhì)如摩擦系數(shù)。
下述實(shí)施例說明了本發(fā)明。除特別指出外所有份數(shù)和百分比均基于重量。
實(shí)施例實(shí)施例1用相對粘度為240的尼龍6，6聚酰胺(聚己二酰己二胺)、粒度為20-400微米的碳化硅磨料和n-甲基苯磺酰胺增塑劑制備單絲。使用具有六個區(qū)的30mm的W&P雙螺桿擠塑機(jī)，將其加熱到約270℃。分別將聚酰胺、磨料和增塑劑加入擠塑機(jī)中并進(jìn)行混合。產(chǎn)生的聚合物混合物經(jīng)計量進(jìn)入帶有噴絲板的紡絲組件，將1000微米的單絲擠入在室溫下的水驟冷浴，然后將其在一系列的拉伸輥上進(jìn)行傳送以伸長單絲，然后將單絲通過熱定形爐使其熱定形，并將其卷繞在繞絲軸上。單絲1-10中每一種的磨料含量都為30％(重量)。1號單絲作為對照，不含增塑劑。單絲2-10中每種都具有下列不同的增塑劑含量1號單絲0％增塑劑2號單絲1.5％增塑劑3號單絲3.0％增塑劑4號單絲3.2％增塑劑5號單絲4.6％增塑劑6號單絲6.4％增塑劑7號單絲6.8％增塑劑8號單絲8.0％增塑劑9號單絲10.2％增塑劑10號單絲 13.7％增塑劑(增塑劑的百分比基于長絲的聚酰胺重量。)按上述用于尼龍長絲的沖擊疲勞試驗(yàn)測定上述單絲1-10中每一種的疲勞壽命。在該試驗(yàn)中，將在約50％相對濕度和約23℃下貯存48小時的長度為6.35cm的單絲，固定于分布在旋轉(zhuǎn)頭上間隔90度的四個卡盤上。將單絲固定在每個卡盤上。旋轉(zhuǎn)頭連接到轉(zhuǎn)速調(diào)整到500rpm的電機(jī)上。將用于這種尺寸單絲的沖擊棒定位在距旋轉(zhuǎn)頭12.9mm的地方以便使在旋轉(zhuǎn)頭上卡盤中的每個單絲簇在相同點(diǎn)上沖擊該棒。周期性地對各單絲簇進(jìn)行測試，在這種情況下是每10分鐘一次，并且當(dāng)50％的單絲破壞時記錄下該時間。時間越長，單絲的疲勞壽命越長。該試驗(yàn)的結(jié)果如下所示疲勞壽命(50％)破壞時間(分)1號細(xì)絲452號細(xì)絲453號細(xì)絲604號細(xì)絲755號細(xì)絲606號細(xì)絲1207號細(xì)絲1488號細(xì)絲2409號細(xì)絲48810號細(xì)絲708作為商業(yè)上可接受的單絲，要求其疲勞壽命至少為50分鐘。以上結(jié)果表明不含增塑劑的1號單絲和僅含1.5％(重量)增塑劑的2號單絲在疲勞壽命試驗(yàn)中不合格。而分別含3.0、3.2、4.6、6.4、6.8、8.0、10.2和13.7％增塑劑的3-10號單絲每種都具有可接受的疲勞壽命。
權(quán)利要求
1.一種由取向伸長了其原長度的1.0-4.0倍的聚己二酰己二胺的聚酰胺組成的單絲，其直徑為400-1600微米，含根據(jù)單絲的聚酰胺重量計算2-20％重量的烷基芳基磺酰胺增塑劑，和根據(jù)單絲重量計算5.0-40.0％重量的粒度為10-400微米的磨蝕性顆粒。
2.權(quán)利要求1的單絲，其中所述增塑劑的烷基基團(tuán)具有1-4個碳原子。
3.權(quán)利要求1的單絲，其中所述增塑劑為n-丁基苯磺酰胺。
4.權(quán)利要求1的單絲，其中所述聚酰胺的相對粘度為50-240。
5.權(quán)利要求1的聚酰胺單絲，其中所述磨料選自顆粒狀的碳化硅、氧化鋁、鋁鋯、二氧化硅、硅酸鋁鈉、立方一氮化硼、石榴子石、浮石、金剛砂、云母、石英、金剛石、碳化硼、熔凝氧化鋁、燒結(jié)氧化鋁和它們的任意混合物。
6.權(quán)利要求1的聚酰胺單絲，其中所述增塑劑為n-丁基苯磺酰胺，所述聚酰胺的相對粘度為180-240，所述磨料選自顆粒狀的碳化硅、氧化鋁、鋁鋯、二氧化硅、硅酸鋁鈉、立方一氮化硼、石榴子石、浮石、金剛砂、云母、石英、金剛石、碳化硼、熔凝氧化鋁、燒結(jié)氧化鋁和它們的任意混合物。
7.一種毛刷，其刷頭部分具有權(quán)利要求1的聚酰胺單絲的鬃絲材料，且該鬃絲材料緊密連接在刷頭上。
全文摘要
本發(fā)明的單絲為取向伸長了其原長度的1.0－4.0倍的聚己二酰己二胺的聚酰胺,其直徑為400－1600微米,含根據(jù)單絲的聚酰胺重量計算2－20%(重量)的烷基芳基磺酰胺增塑劑和根據(jù)單絲重量計算5.0－40.0%(重量)、粒度為10－400微米的磨蝕性顆粒。這些單絲作為在干燥條件、在相對高溫下操作的毛刷的鬃絲特別有用。
文檔編號D01F1/10GK1340112SQ00803800
公開日2002年3月13日 申請日期2000年2月17日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月19日
發(fā)明者T·C·王 申請人:納幕爾杜邦公司