專利名稱：用于制造具有原纖維的高性能短切纖維的方法、具有原纖維的高性能短切纖維及包括高 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造具有原纖維的高性能短切纖維的方法、具有原纖維的高性能短切纖維及包括高性能短切纖維的制品。
背景技術(shù)：
高性能纖維、即具有高斷裂強(qiáng)度和高拉伸彈性模量的纖維一例如由芳族聚酰胺、 聚烯烴、聚苯并噁唑或聚苯并噻唑制成的纖維一眾所周知作為增強(qiáng)纖維用于大量制品中， 例如用于摩擦襯片中。特別地，當(dāng)高性能纖維作為增強(qiáng)纖維在摩擦襯片中使用時(shí)，高性能纖 維要求高的填料留著量。高填料留著量的要求通過漿化的高性能纖維、例如通過芳族聚酰胺漿粕來滿足， 其填料留著量通過高嶺土測量為約80%。然而高性能纖維的制漿是一種費(fèi)力、費(fèi)能且成本相當(dāng)昂貴的方法。所述制漿包括 如下步驟-切割纖維，-由切得的纖維制造懸浮液，-必要時(shí)多次對切得的纖維實(shí)施勻漿，-使勻漿的纖維干燥，和_擠壓被干燥的纖維。US 2003/0022961A1描述了一種其中含混合物的摩擦材料，混合物由干燥的芳族 聚酰胺漿粕與從包括濕芳族聚酰胺漿粕、木漿和丙烯酸漿的組中選出的至少一種成分組 成。為了制造干燥的芳族聚酰胺漿粕，準(zhǔn)備芳族聚酰胺纖維，將其切成長度為13mm、研磨 和篩分。研磨通過在旋轉(zhuǎn)的切割裝置和固定的切割裝置之間剪切短切纖維來進(jìn)行，從而短 切纖維不僅通過研磨被漿化而且被多次切割，由此實(shí)際上所有形成的制漿纖維的備料長度 (stock length)比短切纖維在研磨前的切割長度更短。然而所述篩網(wǎng)在工作期間易于堵 塞，從而，在US 2003/0022961A1中描述的準(zhǔn)備、切割、研磨和篩分方法在一定的時(shí)間后中 斷，然后必須更換被堵塞的篩網(wǎng)或重新使其暢通。因此在US 2003/0022961A1中描述的準(zhǔn) 備、切割、研磨和篩分方法不適于持續(xù)操作。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種較不費(fèi)力且能量耗費(fèi)少的方法，此外所述方法 適于持續(xù)操作，除此之外仍提供能作為增強(qiáng)纖維使用的產(chǎn)品，所述產(chǎn)品可以加工成其質(zhì)量 與以相同方式但利用漿粕制得的制品的質(zhì)量相比至少不差的制品。所述目的通過一種用于制造具有原纖維的高性能短切纖維的方法來實(shí)現(xiàn)，所述方 法包括以下步驟a)準(zhǔn)備斷裂強(qiáng)度至少為lOg/dtex和拉伸彈性模量至少為150g/dteX的有機(jī)高性能長絲紗，b)使高性能長絲紗在干燥紗線狀態(tài)下原纖化，由此形成具有原纖維的高性能長絲 紗，和c)將步驟b)中形成的具有原纖維的高性能長絲紗切割成具有原纖維的長度基本 相同的高性能短切纖維。本發(fā)明方法與開頭所述的制漿方法的比較示出本發(fā)明方法包括較少數(shù)量的、可 以簡單實(shí)施的步驟。此外，本發(fā)明方法耗費(fèi)的能量明顯較少。特別地，這是因?yàn)槭÷粤嗽陂_ 頭所述的制漿方法中需要的步驟一(必要時(shí)多次實(shí)施的)勻漿和干燥。因此，本發(fā)明方法 與開頭所述的制漿方法相比成本明顯更為經(jīng)濟(jì)。此外，本發(fā)明方法適于持續(xù)操作。因此，本發(fā)明方法提供了一種具有原纖維的長度基本相同的高性能短切纖維，由 此能夠以本身已知的方式制造制品，這種制品與以相同方式但在應(yīng)用相應(yīng)漿粕的情況下制 得的制品相比在不僅質(zhì)量方面相同一至少在磨損方面質(zhì)量相同，而且實(shí)際上甚至更好。例如，可以利用由本發(fā)明方法獲得的具有原纖維的長度基本相同的高性能短切纖 維根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)配方制成制動(dòng)襯片，所述制動(dòng)襯片不僅在襯片上而且在盤上令人吃驚地展示出 與根據(jù)相同標(biāo)準(zhǔn)配方制得的制動(dòng)襯片的磨損相比更小的磨損，該根據(jù)相同標(biāo)準(zhǔn)配方制得的 制動(dòng)襯片包含芳族聚酰胺漿粕，而不是由本發(fā)明方法獲得的具有原纖維的長度基本相同的 高性能短切纖維。這個(gè)結(jié)果是無法預(yù)料的，因?yàn)橛杀景l(fā)明方法獲得的具有原纖維的長度基 本相同的高性能短切纖維示出利用高嶺土測量的填料留著量在約10%至約40%的范圍 內(nèi)，該填料留著量雖然高于在芳族聚酰胺短切纖維時(shí)的填料留著量(約4% )，但是明顯地 低于芳族聚酰胺漿粕的填料留著量(約80% )。鑒于比芳族聚酰胺漿粕更小的填料留著量，包含由本發(fā)明方法獲得的具有原纖維 的長度基本相同的高性能短切纖維的制動(dòng)襯片的磨損僅略高于具有芳族聚酰胺漿粕的相 應(yīng)制動(dòng)襯片的磨損是令人吃驚的。令人更為吃驚的是包含由本發(fā)明方法獲得的具有原纖 維的長度基本相同的高性能短切纖維的制動(dòng)襯片的磨損與具有芳族聚酰胺漿粕的相應(yīng)制 動(dòng)襯片的磨損同樣地低。因此特別令人吃驚的是包含由本發(fā)明方法獲得的具有原纖維的 長度基本相同的高性能短切纖維的制動(dòng)襯片的磨損甚至低于具有芳族聚酰胺漿粕的相應(yīng) 制動(dòng)襯片的磨損。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，術(shù)語“原纖化”意味著在摩擦面上進(jìn)給在本發(fā)明方法的步驟a) 中提供的有機(jī)高性能長絲紗，使得優(yōu)選形成縱向摩擦。此外，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，術(shù)語“原纖維”意味著與高性能長絲紗的單絲不同的、且 直徑僅為單絲直徑的幾分之一 一例如僅為二分之一至二十分之一、優(yōu)選僅為單絲直徑的 三分之一至十分之一的纖維。如前所述，因?yàn)楦咝阅荛L絲紗在摩擦面上方進(jìn)給、由此優(yōu)選地 形成縱向摩擦，且縱向摩擦發(fā)生在高性能長絲紗的整個(gè)長度上，所以在步驟b)中獲得的具 有原纖維的高性能長絲紗的原纖維的長度處于高性能長絲紗長度的數(shù)量級。然而，通過在 本發(fā)明方法的步驟c)中進(jìn)行的切割，原纖維的長度被相應(yīng)地縮短，由此形成具有原纖維的 長度基本相同的高性能短切纖維，原纖維從該高性能短切纖維分叉，由此還形成與長度基 本相同的高性能短切纖維分離的原纖維。高性能長絲紗在本發(fā)明方法的步驟b)中的原纖化在干燥紗線狀態(tài)下進(jìn)行。在本 發(fā)明的范圍內(nèi)，這意味著紗線的含水量為當(dāng)紗線暴露于相對濕度為至多90%、優(yōu)選至多
560%且特別優(yōu)選至多50%的大氣時(shí)的含水量。對于在本發(fā)明方法的步驟a)中準(zhǔn)備的高性能長絲紗，具有至少lOg/dtex的斷裂強(qiáng)度和至少150g/dteX的拉伸彈性模量的所有有機(jī)長絲紗都是適合的。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，“高性能長絲紗”意味著具有前述特性的紗線，其中紗線的長 絲垂直于其長度優(yōu)選具有圓形橫截面。然而還可以使用具有其它橫截面形狀一例如橢圓 形或三葉形、四葉形或多葉形橫截面形狀一的紗線。優(yōu)選地，在本發(fā)明方法的步驟a)中準(zhǔn)備的高性能長絲紗從包括芳族聚酰胺長絲 紗、聚烯烴長絲紗、聚苯并噁唑長絲紗和聚苯并噻唑長絲紗的組的一個(gè)或多個(gè)成分中選出。這意味著在本發(fā)明方法的步驟a)中準(zhǔn)備的高性能長絲紗包括例如所述長絲紗 中的僅僅一種。然而，在本發(fā)明方法的步驟a)中準(zhǔn)備的長絲紗還可以由所述長絲紗中的兩 種或多種形成。此外，在本發(fā)明方法的步驟a)中可準(zhǔn)備由芳族聚酰胺單絲和/或聚烯烴單 絲和/或聚苯并噁唑單絲和/或聚苯并噻唑單絲的混合物形成的高性能長絲紗。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，“芳族聚酰胺長絲紗”意味著由芳族聚酰胺制成的長絲紗，其 中至少85%的酰胺鍵(-C0-NH-)直接連接到兩個(gè)芳環(huán)上。特別優(yōu)選用于本發(fā)明的芳族聚酰 胺是聚對苯二甲酰對苯二胺，由對苯二胺和對苯二甲酰二氯以摩爾比為1聚合產(chǎn)生的均聚 物。此外，適用于本發(fā)明芳族聚酰胺的共聚物除了對苯二胺和對苯二甲酰二氯以外還含有 少量嵌入聚合物鏈中的其他二胺和/或其他二羧酸氯。原則上可以理解為，相應(yīng)于對苯二 胺和對苯二甲酰二氯，其他二胺和/或其他二羧酸氯可以至多10%摩爾百分比的量結(jié)合入 聚合物鏈中。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，“聚烯烴長絲紗”意味著長絲紗由聚乙烯或聚丙烯制成。在此， “聚乙烯”可以理解成基本為線性的聚乙烯材料，所述聚乙烯材料的分子量優(yōu)選大于一百萬 并且可以包括少量的鏈分支或少量的共聚單體，在此，“少量”理解為主鏈上每100個(gè)碳原 子不超過5個(gè)鏈分支或共聚單體。線性聚乙烯材料另外可包含高達(dá)50%重量比的一種或多 種聚合物添加物，如烯烴-1聚合物，特別是低壓聚乙烯、低壓聚丙烯等等；或低分子量添加 物，如抗氧化劑、UV吸收劑、染料等等，它們通常是并入的。這種類型的聚乙烯材料已知稱 為“伸長鏈聚乙烯”(ECPE)。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，“聚丙烯”理解為基本上線性的聚丙烯，分 子量優(yōu)選超過一百萬。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，“聚苯并噁唑”和“聚苯并噻唑”理解成具有下列結(jié)構(gòu)單元的聚 合物，在此，鏈接到氮上的芳基優(yōu)選是碳環(huán)型的，如在結(jié)構(gòu)單元中所示的。然而，所述基團(tuán)也 可以是雜環(huán)型的。此外，鏈接到氮上的芳基優(yōu)選是六元環(huán)，如在結(jié)構(gòu)單元中所示。然而，所 述基團(tuán)也可以形成稠合或未稠合的多環(huán)系統(tǒng)。<formula>formula see original document page 7</formula>在本發(fā)明方法的步驟a)中準(zhǔn)備的高性能長絲紗的紗線支數(shù)優(yōu)選在200dtex至 7000dtex的范圍內(nèi)、特別優(yōu)選在400dtex至4000dtex的范圍內(nèi)。在本發(fā)明方法的步驟a)中準(zhǔn)備的高性能長絲紗優(yōu)選具有在0. 2dtex至6. Odtex 的范圍內(nèi)、特別優(yōu)選在0. 5dtex至2. 5dtex的范圍內(nèi)的單絲纖度。高性能長絲紗在本發(fā)明方法的步驟a)中的準(zhǔn)備能夠以多種方式實(shí)現(xiàn)。特別簡單 進(jìn)而特別優(yōu)選地，高性能長絲紗在本發(fā)明方法的步驟a)中的準(zhǔn)備通過由卷筒或由筒子架 退繞高性能長絲紗實(shí)現(xiàn)。在本發(fā)明方法的另一種實(shí)施形式中，在步驟a)中于紡絲過程的適合位置(Point) 處準(zhǔn)備高性能長絲紗，當(dāng)前的高性能長絲紗在所述紡絲過程中制造。通常當(dāng)前紡絲過程中 的每個(gè)位置都是適合的，在這些位置處，高性能長絲紗-已經(jīng)具有在本發(fā)明方法中要求的、至少lOg/dtex的斷裂強(qiáng)度和至少150g/dtex 的拉伸彈性模量的值，和-處于干燥紗線狀態(tài)，所述干燥紗線狀態(tài)對于在隨后的本發(fā)明方法的步驟b)中進(jìn) 行的原纖化來說是必要的。在熔融紡絲過程中，例如在紡制聚烯烴長絲紗時(shí)，所述位置可以位于紗線離開拉 伸單元的位置。在濕法紡絲過程中，例如在紡制芳族聚酰胺長絲紗時(shí)，所述位置可以位于紗 線處于干燥紗線狀態(tài)的位置中。然后，紗線在干燥紗線狀態(tài)下在本發(fā)明方法的步驟b)中在 線地原纖化，并在本發(fā)明方法的步驟c)中切割成具有原纖維的長度基本相同的高性能短 切纖維。在每種情況下，即無論是干法紡絲過程或濕法紡絲過程，當(dāng)本發(fā)明方法結(jié)合/集 成到紡絲過程時(shí)一當(dāng)前的高性能長絲紗在該紡絲過程中制造，則獲得具有原纖維的長度 基本相同的高性能短切纖維。由此省略了否則在紡絲方法結(jié)束時(shí)必要的卷繞。因此本發(fā)明方法結(jié)合到紡絲過程使得不僅可以通過可更為簡單地實(shí)施、且能量耗 費(fèi)較少的本發(fā)明方法替代如開頭所述的耗費(fèi)能量且費(fèi)力的制漿方法，而且還可以省略否則 是必要的卷繞。由于后者，完全省略了否則是必需的-卷筒的質(zhì)量控制，-卷筒的儲(chǔ)存或運(yùn)送，和
-用于否則是通常的制漿過程的卷筒的設(shè)置。實(shí)際上，作為結(jié)合到常規(guī)的紡絲過程中的本發(fā)明方法的最終產(chǎn)品，可以獲得具有原纖維的長度基本相同的高性能短切纖維，所述高性能短切纖維可以立即被再加工成依賴 于摩擦特性的制品一例如制動(dòng)襯片。在本發(fā)明方法的步驟b)中，高性能長絲紗被原纖化。紗線的原纖化以下述方式實(shí) 現(xiàn)紗線一優(yōu)選地沿縱向方向一經(jīng)受摩擦。所述摩擦以下述方式實(shí)現(xiàn)紗線在任意類型的 摩擦表面上方一例如在平的、彎曲的或環(huán)狀的摩擦表面上方一進(jìn)給，其中同時(shí)在紗線和摩 擦表面之間設(shè)置良好的接觸。在簡單的實(shí)施形式中，例如考慮紗線制動(dòng)器作為平的摩擦表面。在簡單的實(shí)施形式中，例如考慮滾筒作為彎曲的摩擦表面。通過在張力下在摩擦表面上方進(jìn)給高性能長絲紗引起的原纖化的程度通過每單 位紗線長度的原纖維的頻率和長度表示，并與摩擦表面的摩擦系數(shù)和施加的張力相關(guān)。為 了實(shí)現(xiàn)高度的原纖化，這是特別有利地是高性能長絲紗具有高的紗線支數(shù)且由非常多的 單絲組成，使得紗線各單絲在原纖化前形成一種構(gòu)型，其中例如通過展開紗線使得盡可能 多的單絲位于紗線表面上。這通過在彎曲的摩擦表面上方引導(dǎo)高性能長絲紗而以簡單的方 式實(shí)現(xiàn)。在每種情況下，在本發(fā)明方法的步驟b)中發(fā)生的高性能長絲紗的原纖化原則上 可通過任何致使高性能長絲紗具有原纖維的裝置實(shí)施。就考慮用于原纖化的裝置而言，在 本發(fā)明方法的步驟b)中優(yōu)選使用這種裝置其將足夠程度的原纖化與簡單的可實(shí)施性統(tǒng) 一在一起。因此，在本發(fā)明方法的一種優(yōu)選實(shí)施形式中，在步驟b)中的原纖化利用常規(guī)的 具有摩擦盤的盤式摩擦設(shè)備實(shí)施一所述盤式摩擦設(shè)備諸如用于紗線的假捻變形，但是在 本發(fā)明方法中，摩擦盤的轉(zhuǎn)速為< 2000rmp、優(yōu)選< lOOOrmp、更為優(yōu)選地< 500rmp、特別優(yōu) 選地為l-200rmp或Ormp，其中摩擦盤優(yōu)選地配備有一由鎳-碳化物或鎳-金剛石制成的表 面。特別優(yōu)選地，盤式摩擦設(shè)備的摩擦盤在原纖化期間不被驅(qū)動(dòng)。在這種情況下，取決 于設(shè)備、速度和抽絲張力，摩擦盤的轉(zhuǎn)速自動(dòng)地調(diào)節(jié)為一落在上述段落中所述的范圍內(nèi)的值。在本發(fā)明方法的另一種優(yōu)選實(shí)施形式中，在步驟b)中高性能長絲紗以lOm/min至 2000m/min的速度在摩擦表面的上方拉伸。在本發(fā)明方法的另一種優(yōu)選實(shí)施形式中，在步驟b)中的高性能長絲紗的原纖化 在兩個(gè)或多個(gè)順序的原纖化步驟bl)，b2)，. . .，bn-Ι)和bn)中進(jìn)行，其中所述步驟bl)， b2)，. . .，bn-1)使高性能長絲紗預(yù)原纖化，步驟bn)為紗線提供所希望的最終原纖化。根據(jù) 當(dāng)前的高性能長絲紗原纖化的難度以及所希望的最終原纖化來選擇原纖化步驟的數(shù)量η。 因此，本發(fā)明方法的下述實(shí)施方式是特別有利的在步驟a)中準(zhǔn)備的高性能長絲紗僅可以 困難地原纖化和/或希望高的原纖化程度。在此，每個(gè)原纖化步驟bl)，b2)，. . .，bn-Ι)和 bn)的原纖化效果可設(shè)置成相同的或不同的(后者例如通過在不同的原纖化步驟中使摩擦 盤的摩擦表面配備有不同的摩擦表面粗糙度、或通過摩擦盤數(shù)量和布置方面的差別、或通 過在進(jìn)入原纖化設(shè)備時(shí)選擇不同的纖維張力而引起不同的接觸力來實(shí)現(xiàn))，從而可以非常 精確地設(shè)定所希望的最終原纖化。
在本發(fā)明方法的步驟c)中，由步驟b)獲得的具有原纖維的高性能長絲紗被切割 成具有原纖維的長度基本相同的高性能短切纖維。原則上，任何能將具有原纖維的高性能 長絲紗切割成基本相同長度的裝置都適用于此。為此能夠是例如機(jī)械或熱裝置，從而在本 發(fā)明方法的步驟c)中的切割能以機(jī)械的方式(例如利用一個(gè)或多個(gè)刀片/切割刀片)或 以熱的方式(例如利用激光束)進(jìn)行。在本發(fā)明方法的步驟c)中的切割相對于單絲的軸以不為0°的角、優(yōu)選以90°的 角來進(jìn)行。在本發(fā)明方法的步驟c)中，由步驟b)形成的具有原纖維的高性能長絲紗被切割 成具有原纖維的長度基本相同的高性能短切纖維，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，這意味著在選擇用 于切割的裝置上以毫米為單位設(shè)定切割長度L，所述裝置能夠產(chǎn)生具有長度L的短切纖維， 其中所述長度落在0. 5至60mm的切割長度范圍內(nèi)，優(yōu)選地其最大的百分比波動(dòng)由公式(1) 給出，ALmax[% ] = 士(40—0. 6 L) (1)其中L表示在切割裝置上設(shè)定的以毫米為單位的切割長度。在本發(fā)明方法的另一種優(yōu)選實(shí)施形式中，在步驟c)中形成的高性能短切纖維的 基本相同的長度處于0. 5mm至60mm范圍內(nèi)、優(yōu)選在1mm至20mm范圍內(nèi)、更為優(yōu)選在1mm至 12mm范圍內(nèi)、特別優(yōu)選在1mm至6mm范圍內(nèi)。在本發(fā)明方法的另一種優(yōu)選實(shí)施形式中，在步驟c)中形成的具有原纖維的長度 基本相同的高性能短切纖維的利用高嶺土測得的填料留著量為8%至40%、特別優(yōu)選為 10%至 30%。此外，本發(fā)明的目的通過具有原纖維的高性能短切纖維來實(shí)現(xiàn)，所述高性能短切 纖維根據(jù)本發(fā)明方法獲得且特征在于具有原纖維的高性能短切纖維的長度通過在切割裝 置中設(shè)定的切割長度L預(yù)設(shè)，從而所有具有原纖維的高性能短切纖維都具有基本相同的長 度。在此，“具有原纖維”、“高性能短切纖維”和“基本相同的長度”的含義上與上述本發(fā)明 方法中相同。在一種優(yōu)選的實(shí)施形式中，根據(jù)本發(fā)明的具有原纖維的高性能短切纖維具有基本 相等的長度，所述長度落在o. 5mm至60mm的范圍內(nèi)、優(yōu)選地落在1mm至20mm的范圍內(nèi)、更 為優(yōu)選地落在1mm至12mm的范圍內(nèi)、特別優(yōu)選地落在1mm至6mm的范圍內(nèi)。在另一種優(yōu)選的實(shí)施形式中，根據(jù)本發(fā)明的具有原纖維的高性能短切纖維的利用 高嶺土測得的填料留著量落在8%至40%的范圍內(nèi)、特別優(yōu)選地在10%至30%的范圍內(nèi)。由本發(fā)明方法獲得的具有原纖維的長度基本相同的高性能短切纖維的特征還可 在包含所述纖維的制品中進(jìn)行補(bǔ)充說明。因此，本發(fā)明的目的還通過下述方法實(shí)現(xiàn)-一種用于制造制品的方法，其中所述方法包括如前所述的本發(fā)明方法的步驟a) 至c)并且還包括步驟d)，所述步驟d)包括由步驟c)獲得的具有原纖維的長度基本相同 的高性能短切纖維在添加一種或多種填料的情況下以本身已知的方式加工成包含所述纖 維的制品。在用于制造制品的本發(fā)明方法的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，在步驟d)中除了所述一 種填料或多種填料之外還添加一種或多種由高性能長絲紗制成的漿粕。此外，本發(fā)明的目的通過一種制品來實(shí)現(xiàn)，所述制品包含具有原纖維的長度基本相同的高性能短切纖維以及一種或多種填料?！熬哂性w維”、“高性能短切纖維”和“基本 相同的長度”的含義也相應(yīng)地與上述本發(fā)明方法中相同。在本發(fā)明制品的一種優(yōu)選實(shí)施形式中，所述制品還包括一種或多種由高性能短切 纖維制成的漿粕。可選擇地，由本發(fā)明方法獲得的制品或本發(fā)明的制品除了具有原纖維的長度基本 相同的高性能短切纖維之外還可以包含一種或多種由高性能長絲紗制成的漿粕，其在本發(fā) 明的范圍內(nèi)意味著在上述制品中可以附加地存在例如由一種或多種相同類型(例如對 位_芳族聚酰胺漿粕)或由不同類型(例如對位_芳族聚酰胺漿粕和間位_芳族聚酰胺漿 粕或聚丙烯腈漿粕)的高性能長 絲紗制成的漿粕。此外，由本發(fā)明方法獲得的制品或本發(fā)明的制品還可以包含一種或多種不是由高 性能長絲紗制成、即是由斷裂強(qiáng)度小于lOg/dtex和拉伸彈性模量小于150g/dteX的紗線制 成的漿粕，如果這不會(huì)影響所述制品的期望特性。在本發(fā)明的制品和由本發(fā)明方法獲得的制品的優(yōu)選實(shí)施形式中，纖維的基本相同 的長度落在0. 5mm至60mm的范圍內(nèi)、優(yōu)選地落在Imm至20mm的范圍內(nèi)，更為優(yōu)選地落在 Imm至12mm范的圍內(nèi)、特別優(yōu)選地落在Imm至6mm的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的制品和由本發(fā)明方法獲得的制品的另一種優(yōu)選實(shí)施形式中，纖維在制 品總重量中的重量百分比為0. 至25%、特別優(yōu)選地為0.5%至10%。另外地，在本發(fā)明的制品和由本發(fā)明方法獲得的制品的再一優(yōu)選實(shí)施形式中，制 品是摩擦襯片、離合器襯片或這種類型的依賴于摩擦特性的制品。
具體實(shí)施例方式下面借助實(shí)施例詳細(xì)地闡述本發(fā)明。實(shí)施例1i)制造原纖化的相同長度的對位_芳族聚酰胺短切纖維Teijin Twaron的10003360dtex型的對位-芳族聚酰胺長絲紗(2000單絲；紗線 支數(shù)=3360dtex)從卷筒退繞、展開，并在70cN/tex的預(yù)張力下以600m/min速度且以ION 的拉力兩次牽引通過一常規(guī)的、具有8個(gè)Π(6-32-255型的摩擦盤的盤式摩擦設(shè)備(制造 商BARMAG AG ；類型代號H(6-32S-556Z，型號8Ε，具有彈性導(dǎo)紗器)，其中未受驅(qū)動(dòng)的摩擦 盤的轉(zhuǎn)速由牽引通過盤式摩擦機(jī)的纖維設(shè)定為lOOrmp。在前述盤式摩擦設(shè)備中，8個(gè)摩擦 盤設(shè)置在3個(gè)軸上，其中在前兩個(gè)軸上分別設(shè)置3個(gè)摩擦盤，并且在第三個(gè)軸上設(shè)置2個(gè)摩 擦盤。摩擦盤彼此在軸上的距離約為2cm。所述摩擦盤的軸彼此設(shè)置成使得摩擦盤的布置 彼此錯(cuò)開。摩擦盤配備有由鎳-碳化物(Ni-Carbid)制成的摩擦表面。在離開盤式摩擦設(shè) 備后，具有原纖維的對位-芳族聚酰胺長絲紗利用PierreT G28L1閘刀式切割機(jī)一其配備 有一硬質(zhì)合金的閘刀刀刃和一位于齒輪軸A上的45齒鏈輪及一位于齒輪軸B上的9齒鏈 輪一切割成3. 4mm的長度，由此獲得相同長度3. 4mm的具有原纖維的對位_芳族聚酰胺短 切纖維。ii)確定高嶺土留著量為了制造均勻混合物一該均勻混合物由3%重量百分比的根據(jù)i)制得的具有 原纖維的短切纖維和97%重量百分比的填料高嶺土組成，90g根據(jù)i)制得的具有原纖維的纖維與2910g的MKl型高嶺土(商品名稱高嶺土 Laude SP20，制造商Heller GmbH, Wuppertal,德國)在 MTI-混合器(制造商MIT_Mischtechnik International GmbH, Detmold，德國)中以2300rmp混合達(dá)5分鐘之久。從獲得的均勻混合物中，在網(wǎng)眼寬度為 0. 25mm的篩網(wǎng)上稱出20士0. Ig的混合物。具有均勻混合物的篩網(wǎng)在JEL200/80型振動(dòng)篩 (制造商Fa. Engelsmann，Ludwigshafen，德國)中沿水平方向振動(dòng)達(dá)3分鐘之久。此時(shí)混 合物的一部分穿過篩網(wǎng)掉落，混合物的另一部分、即篩分剩余物留在篩網(wǎng)上。通過篩分剩余 物SR的重量，基于稱出的20g前述均勻的高嶺土 /纖維混合物，根據(jù)(SR/20g) · 100(%) 來計(jì)算出高嶺土留著量。原纖化的3. 4mm長的對位-芳族聚酰胺短切纖維的高嶺土留著量 為14. 9%。所述值大于非原纖化的6. Omm長的對位-芳族聚酰胺短切Twaron 1080型纖維 的以相同方式確定的約4%的高嶺土留著量，并且與非原纖化的3. 4mm長的對位-芳族聚酰 胺短切Twaron 10003360型纖維(制造商Teijin Twaron)的15. 7%的高嶺土留著量大致 相同，但是明顯小于1095型(制造商=Teijin Twaron)對位-芳族聚酰胺漿粕以相同方式 確定的約80%的高嶺土留著量。iii)確定松裝體積30g根據(jù)ii)制得的均勻的高嶺土 /纖維混合物被倒到量筒中，由填充體積V根據(jù) V(ml)/30g計(jì)算出松裝體積。由3%重量百分比的根據(jù)i)制得的具有原纖維的短切纖維和 97%重量百分比的填料高嶺土組成的均勻混合物的松裝體積為3. 99ml/g。由3%重量百分 比的1095型對位-芳族聚酰胺漿粕(制造商=Teijin Twaron)和97%重量百分比的填料 高嶺土組成的均勻混合物的松裝體積為3. 37士0. 3ml/g，其中士0. 3ml/g是最大偏差。iv) 確定冷壓件的沖擊強(qiáng)度(“濕強(qiáng)度”)為了制造冷壓件，由3%重量百分比的根據(jù)i)制得的具有原纖維的、長度為3. 4mm 的對位-芳族聚酰胺短切纖維和97%重量百分比高嶺土組成的、20士0. Ig的根據(jù)ii)制得 的均勻混合物裝入壓模內(nèi)，并通過3次壓制循環(huán)一每次壓制循環(huán)包括在70bar壓力下壓 制30秒、脫氣10秒并在70bar壓力下最后壓制5分鐘一轉(zhuǎn)變成冷壓件，所述冷壓件具有 91mm的長度和在中間處的寬度b) = 15mm并具有厚度d)，該厚度d)在壓制后測量并具有 不小于7. 5mm且不大于11. OOmm的值。所述冷壓件居中豎起地放到擺錘沖擊儀的砧臺中， 例如在 A.M. Wittfoht ^ "Kunsttofftechnisches Worterbuch ,Teil 1” (Carl Hanser VerlagMunchen, 1981)，249 頁，欄目 “1. Charpy-Methode”中所介紹的，并測量沖擊能量 An。 由沖擊能量An根據(jù)下述公式計(jì)算沖擊強(qiáng)度an an = (An · 98. l)/(b · d) [mj/mm2]以相同方式確定冷壓件一該冷壓件包含1095型對位-芳族聚酰胺漿粕(制造商 Teijin Twaron)而不是根據(jù)i)制得的具有原纖維的短切纖維一的沖擊強(qiáng)度。包含根據(jù) i)制得的具有原纖維的短切纖維的冷壓件的沖擊強(qiáng)度為1.75mJ/mm2，與以相同方式但由非 原纖化的6mm長的對位-芳族聚酰胺短切纖維制得的冷壓件的沖擊強(qiáng)度大小相同。以相同 方式但以1095型對位-芳族聚酰胺漿粕制得的冷壓件的沖擊強(qiáng)度為1. 09士0. 35mJ/mm2。ν)制造摩擦襯片利用根據(jù)i)制得的具有原纖維的、長度為3. 4mm的對位-芳族聚酰胺短切纖維， 根據(jù)制動(dòng)襯片制造商在商業(yè)上使用的Fa. Produco GmbH標(biāo)準(zhǔn)配方來制造制動(dòng)襯片Bi。vi)測量磨損和平均摩擦值(“friction value，，)
根據(jù)2003 年 6 月出版的 SAE ("Society of Automotive Engineers，，，汽車工程師 協(xié)會(huì))J2522標(biāo)準(zhǔn)來確定根據(jù)ν)制得的摩擦襯片的磨損和平均摩擦值。其結(jié)果概括于下面 的表中。實(shí)施例2實(shí)施例2利用實(shí)施例1中的步驟i)至vi)實(shí)施，然而區(qū)別在于在實(shí)施例2的步 驟i)中使用型號為10001680dteX(1000單絲；紗線支數(shù)=1680dtex)的對位-芳族聚酰胺 長絲紗線。在實(shí)施例2中獲得的制動(dòng)襯片B2的磨損和平均摩擦值同樣在下面的表示出。比較實(shí)施例為了進(jìn)行比較，測量如在實(shí)施例1或2中ν)的情形下制得的比較制動(dòng)襯片V的磨 損和平均摩擦值，區(qū)別在于使用Teijin Twaron的1095型對位-芳族聚酰胺漿粕來代替 具有原纖維的、長度為3. 4mm的對位-芳族聚酰胺短切纖維。
制動(dòng)襯片 襯片上的磨損[g] 盤上的磨損[g] 平均摩擦值 實(shí)施例 1BlITo8Λ043
實(shí)施例 2B2 3Γθ8Λ043
~比較實(shí)施例 V147 9Γθ044表格示出利用本發(fā)明的具有原纖維的、長度為3. 4mm的對位-芳族聚酰胺短切纖 維制得的制動(dòng)襯片Bl和B2具有13. Og的襯片磨損值，其與比較制動(dòng)襯片的14. Ig的磨損 值相比低約8%。此外表格還示出利用本發(fā)明具有原纖維的、長度為3. 4mm的對位-芳族聚酰胺短 切纖維制得的制動(dòng)襯片Bl和B2具有8. Ig的盤磨損值，其與比較制動(dòng)襯片的9. Og的磨損 值相比低約10%。最后表格還示出利用本發(fā)明具有原纖維的、長度為3. 4mm的對位-芳族聚酰胺短 切纖維制得的制動(dòng)襯片Bl和B2的平均摩擦值為0. 43，落在制動(dòng)器制造商認(rèn)可的范圍0. 42 至0. 45內(nèi)，并且與利用對位-芳族聚酰胺漿粕制造的制動(dòng)襯片V的平均摩擦值大致相等。
權(quán)利要求
一種用于制造具有原纖維的高性能短切纖維的方法，所述方法包括以下步驟a)準(zhǔn)備斷裂強(qiáng)度為至少10g/dtex和拉伸彈性模量為至少150g/dtex的有機(jī)高性能長絲紗，b)使高性能長絲紗在干燥紗線狀態(tài)下原纖化，由此形成具有原纖維的高性能長絲紗，和c)將步驟b)中形成的具有原纖維的高性能長絲紗切割成具有原纖維的長度基本相同的高性能短切纖維。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟a)中準(zhǔn)備的高性能長絲紗從包括 芳族聚酰胺長絲紗、聚烯烴長絲紗、聚苯并噁唑長絲紗和聚苯并噻唑長絲紗的組的一個(gè)或 多個(gè)成分中選出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，高性能長絲紗在步驟a)中的準(zhǔn)備通 過從卷筒或筒子架退繞高性能長絲紗實(shí)現(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在步驟b)中原纖化通 過盤式摩擦設(shè)備實(shí)現(xiàn)，所述盤式摩擦設(shè)備的摩擦盤的轉(zhuǎn)速小于2000rmp。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述盤式摩擦設(shè)備的摩擦盤不被驅(qū)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述摩擦盤配備有由鎳_碳化物或 鎳-金剛石制成的摩擦表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，高性能長絲紗以lOm/min至2000m/min的 速度在摩擦表面的上方拉伸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在步驟c)中，對由步驟 b)獲得的具有原纖維的高性能長絲紗進(jìn)行機(jī)械切割。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在步驟c)中，對由步驟 b)獲得的具有原纖維的高性能長絲紗進(jìn)行熱切割。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在步驟C)中進(jìn)行切 害I]，使得形成具有原纖維的長度基本相同的高性能短切纖維，所述長度為0. 5mm至60mm。
11.一種根據(jù)權(quán)利要求1至10中一項(xiàng)或多項(xiàng)獲得的具有原纖維的高性能短切纖維，其 特征在于，所述具有原纖維的高性能短切纖維的長度通過在切割裝置中設(shè)定的切割長度L 預(yù)設(shè)，從而使得所有所述具有原纖維的高性能短切纖維都具有基本相同的長度。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的具有原纖維的高性能短切纖維，其特征在于，所述基本相 同的長度落在0. 5mm至60mm的范圍內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的具有原纖維的高性能短切纖維，其特征在于，所述纖 維的利用高嶺土測得的填料留著量落在8%至40%的范圍內(nèi)。
14.一種用于制造制品的方法，所述方法包括根據(jù)權(quán)利要求1至10中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述 的步驟a至c)，此外還包括步驟d)由步驟c)獲得的具有原纖維的長度基本相同的高性能 短切纖維在添加一種或多種填料的情況下以本身已知的方式加工成包含所述纖維的制品。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，在步驟d)中除了所述一種填料或多種 填料之外還添加一種或多種由高性能長絲紗制成的漿粕。
16.一種制品，所述制品包括根據(jù)權(quán)利要求11至13中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的具有原纖維的 長度基本相同的高性能短切纖維以及一種或多種填料。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的制品，其中，所述制品還包括一種或多種由高性能短切纖 維制成的漿粕。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的制品，其特征在于，纖維的所述基本相同的長度落在 0. 5mm至60mm的范圍內(nèi)。
19.根據(jù)權(quán)利要求16至18中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的制品，其特征在于，纖維在所述制品的 總重量中的重量含量為0. 至25%。
20.根據(jù)權(quán)利要求16至19中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的制品，其特征在于，所述制品是摩擦襯 片或離合器襯片。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造具有原纖維的高性能短切纖維的方法，所述方法包括以下步驟a)準(zhǔn)備斷裂強(qiáng)度為至少10g/dtex和拉伸彈性模量為至少150g/dtex的有機(jī)高性能長絲紗，b)使高性能長絲紗在干燥紗線狀態(tài)下原纖化，由此形成具有原纖維的高性能長絲紗，和c)將步驟b)中形成的具有原纖維的高性能長絲紗切割成具有原纖維的長度基本相同的高性能短切纖維。本發(fā)明還涉及一種長度基本相同的高性能短切纖維、包括所述纖維及一種或多種填料的制品、以及用于制造這種制品的方法。
文檔編號D02J3/02GK101827965SQ200880112200
公開日2010年9月8日 申請日期2008年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月17日
發(fā)明者G·沃特勒普, M·施密特 申請人:帝人芳綸有限公司