專利名稱：用于玻璃纖維的涂敷組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于纖維的浸漬劑或涂敷組合物，本發(fā)明所提供的涂敷組合物特別適合于用來涂敷連續(xù)的玻璃纖維絞合體，而后者則用于作為纖維光纜的覆蓋層。
在纖維上施加涂敷組合物是公知的技術(shù)。之所以在纖維的表面上施加涂敷組合物有若干原因這樣做通常是為了在其成形之后的處理過程中保護(hù)纖維;在這樣的組合物中也可以加入一些成份，這些成份能夠給纖維帶來一些有利于其使用的性質(zhì)。能夠被改善的性質(zhì)包括耐沖擊強(qiáng)度、耐壓強(qiáng)度、絞合整體性、柔軟性、韌性、以及改進(jìn)纖維和基體樹脂之間的粘合性。
這種經(jīng)過涂敷的纖維可以用于覆蓋或包裹諸如光纜之類的纖維纜或電纜。具有代表性的作法是采用玻璃纖維作為電纜或纖維纜的覆蓋層，并且通過擠壓涂敷工藝在玻璃纖維上固化一層熱塑性樹脂。在擠壓形成的套層和通過紡織、螺線式纏繞或其他方式形成的覆蓋層之間沒有粘連。然而在敷設(shè)電纜時，需要在電纜的端頭處使用夾具，由于編織而成的玻璃纖維覆蓋層和擠壓而成的套層之間的粘連性很差，上述夾具就會將擠壓而成的套層從電纜上拉走。采用本發(fā)明所述的經(jīng)過熱塑性浸漬處理后的絞合股線層由于能夠和擠壓套層相粘連，從而克服了上述缺點。
本發(fā)明的一個目的是給用作電纜或纖維纜的覆蓋層的玻璃纖維提供一種粘合劑或涂敷組合物，其另一個目的是提供一種涂敷組合物，它能夠克服現(xiàn)有被涂纖維所存在的缺點。在現(xiàn)有的電纜上，需要采用特殊的部件來防止皺縮，而這些部件既昂貴，又難于使用。本發(fā)明所述的經(jīng)熱塑浸漬形成的覆蓋層在它熔化之后就形成了這種防皺縮部件。本發(fā)明的再一個目的是提供一種涂敷組合物，它能夠和通常由擠壓工藝形成的圍繞電纜或纖維纜的保護(hù)涂層完全粘連在一起。
本發(fā)明提供了一種用于玻璃纖維絞合股線的含水涂敷組合物，它由包含成膜聚合物的熱塑性樹脂懸浮液構(gòu)成。
如本發(fā)明所述的涂敷組合物包括熱塑性樹脂(最好是聚乙烯聚合物粉末)、表面活化劑、成膜聚合物(最好為聚氨酯膠乳聚合物)、凝膠體或稠化劑、其余的成分為水。
按照本發(fā)明的一種最佳使用方法，當(dāng)涂敷組合物是用于纖維或細(xì)絲束或者纖維絞合線上時，上述熱塑性樹脂聚合物是以粉末形式懸浮于含水涂敷組合物之中。將經(jīng)過涂敷的絞合線纏繞在電纜或芯子上，在電纜或芯子纏繞上該絞合線之后，再以擠壓方式在電纜或芯子上形成一層熱塑性套層。熔化的聚合物的熱量使覆蓋層中所包含的熱塑性聚合物粉末也熔化流動。也可以在以擠壓方式形成熱塑性套層之前對絞合線進(jìn)行預(yù)熱，以便使覆蓋層中的粉末狀聚合物能夠更加完全地熔化。待冷卻之后，涂了覆蓋層的電纜便硬化，從而在不需要增加另外的硬化部件的情況下就使電纜具有了防皺縮和硬化的性質(zhì)。
本發(fā)明在不需要使用自交聯(lián)樹脂物質(zhì)以提供部分固化或減小涂敷物粘度的情況下，即可獲得理想的電纜。此外，本發(fā)明也不需要使用任何潤滑劑。
本發(fā)明所述的含水涂敷組合物特別適合于在常規(guī)的在線或脫線涂敷工藝過程中對連續(xù)的玻璃纖維絞合線進(jìn)行浸漬。
通過下面的詳細(xì)說明，本發(fā)明的上述優(yōu)點以及一些其他優(yōu)點將會更加清楚地顯示出來。
本發(fā)明適用于任何用來增強(qiáng)聚合性樹脂的玻璃纖維。這里所說的“玻璃纖維”，是指由一個或多個熔融玻璃流體拉制而成的線狀體在編合過程中聚集在一起經(jīng)絞合而成的絞合物。該術(shù)語也包括將多股絞合物放在一起和/或擰在一起所形成的玻璃繩股和索纜，以及由這樣的玻璃纖維絞合體，繩股或索纜通過編織或非編織方法形成的編織物。本發(fā)明所述的涂敷組合物配方最好是用于通常在市面上可以獲得的玻璃纖維。
送入脫線處理過程的玻璃纖維可以采用任何常規(guī)的壓平裝置予以壓平，這對于本領(lǐng)域中的技術(shù)人員來說是已知技術(shù)。
本發(fā)明中所采用的單個的成份都是市面上可以買到的，因此可以簡單地將它們混合在一起以制備體現(xiàn)出本發(fā)明特點的組合物。
本發(fā)明所述的含水涂敷組合物的重量百分比成份大致如下熱塑性聚合物粉末 5-50%表面活化劑 0.5-1.5%成膜聚合物 0.5-5%稠化劑 0-0.1%水 其余總的固體成份的重量百分比在6-56%的范圍之內(nèi)。涂敷組合物的施加應(yīng)能在纖維上形成一層其重量為纖維重量的5-50%的干燥沉積物(LOI)。
上述含水涂敷組合物的重量百分比成份含量最好為
熱塑性聚合物粉末 18-24%表面活化劑 0.75-1.0%成膜聚合物 1-3%稠化劑 0-0.05%水 其余總的固體成份的重量百分比為20-28%。此時，涂敷組合物的施加應(yīng)能在纖維上形成一層其重量為纖維重量的24-30%的干燥沉積物(LOI)。
上述含水涂敷組合物中所用的熱塑性樹脂可以從常用的熱塑性樹脂粉末中選擇，例如聚酯，聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、以及其他種類的呈粉末狀的常用聚合物。這些粉末狀聚合物的顆粒直徑應(yīng)小于100微米。其中一種這樣的材料就是USI化學(xué)公司銷售的名稱為Micro-thene 510R的聚乙烯聚合物。在本發(fā)明的最佳實施方案中，熱塑性材料粉末的平均顆粒直徑在大約20微米或更小的范圍之內(nèi)。用于涂敷電纜(特別是光導(dǎo)纖維纜)的樹脂最好應(yīng)具有良好的耐沖擊強(qiáng)度，高的彈性模數(shù)，良好的柔軟性，以及對聚乙烯或聚氯乙烯套層材料的良好的粘連性。
在含水涂敷組合物中使用的表面活化劑可以是常規(guī)的聚醚多元醇，例如由Rohm & Haas公司出售的商業(yè)名稱為TRITON X 100 R烷基堿金屬聚醚乙醇。
含水涂敷組合物中使用的可懸浮或可浮化的成膜聚合物可以是常規(guī)的彈膠性聚氨酯聚合物，例如由RUCO聚合物公司出售的RUCO2010L。
含水涂敷組合物中使用的凝膠體或稠化劑可以在許多常規(guī)的稠化劑中選取，Drew化學(xué)公司出售的其商品名稱為Drewfloc 270的聚酰胺特別適合于本發(fā)明的用途。
含水涂敷組合物中所包含的水量應(yīng)能夠使總的固體(非水性的)成份得以充分地涂在纖維上。建議使總的固體成分的重量百分比保持在5-50%的范圍之內(nèi)，最好是在20-28%的范圍之內(nèi)。
按照含水涂敷組合物的最佳配制方法，將表面活化劑溶解在大約3/4的水中以獲得一種主混合液，讓熱塑性樹脂粉末懸浮在主混合液中，然后再將成膜劑直接加入到經(jīng)上述制備的主混合液中;將稠化劑溶解在其余的水中，然后再將它加到主混合液之中。這樣配制而成的含水涂敷組合物具有良好的均勻性，低的粘度以及良好的穩(wěn)定性。
上述含水涂敷組合物能夠在常規(guī)的在線或脫線工藝過程中施加于連續(xù)的玻璃纖維絞合體上。在在線工藝過程中，涂敷物是在纖維成型操作過程中作為壓平工序而施加的;而在脫線工藝過程中，則是將一束玻璃纖維絞合體拉過裝有含水涂敷組合物的浸漬槽。采用一個剝離模具來去除多余的涂敷組合物，然后以常規(guī)的方式對經(jīng)過浸漬或涂敷的纖維束進(jìn)行干燥?？梢圆捎帽绢I(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的任何種類的爐子以升高溫度來干燥經(jīng)過涂敷的玻璃纖維絞合體，以便除去水份;也可以采用高頻干燥爐來進(jìn)行干燥。在升高的溫度下對經(jīng)過涂敷的玻璃纖維絞合體進(jìn)行干燥不應(yīng)使熱塑性樹脂熔化，該熱塑性樹脂是在成膜聚合物的作用下附在玻璃纖維上的。
在一種工藝過程中，通過在一個纏繞機(jī)上卷取干燥的或近似于干燥的絞合體以形成集合體，它一般具有5-20%重量百分比的殘余水份，超過上述含量的水份則通過對集合體進(jìn)行干燥來予以去除。爐子的溫度必須低于粉末狀聚合物的熔化溫度點。這樣獲得的經(jīng)涂敷的絞合體是可以疊合的，并具有優(yōu)良的粉末保持能力。
經(jīng)過涂敷的玻璃纖維可以用于作為任何類型的電纜或光纜的覆蓋層，也可以用于許多增強(qiáng)產(chǎn)品中的任何一種。將經(jīng)過涂敷的玻璃纖維纏繞在電纜或光纜上的工藝是采用本領(lǐng)域中已知的技術(shù)。
這種涂敷了本發(fā)明所述的含水涂敷組合物的玻璃纖維優(yōu)于目前市面上出售的經(jīng)常規(guī)涂敷或以其它方式壓平的玻璃纖維，因為前者具有所期望的較高含量的熱塑性樹脂粉末。經(jīng)涂敷的玻璃纖維絞合體是柔軟的，它象經(jīng)過常規(guī)壓平的玻璃纖維一樣容易接受加工處理。
本發(fā)明的內(nèi)容還包括使經(jīng)過纏繞覆蓋的電纜具有第二覆蓋層或者通過擠壓工藝涂敷另外的某種類型的熱塑性樹脂，這樣就使玻璃纖維上的熱塑性樹脂不但自己相互熔結(jié)在一起，而且和第二熱塑性覆蓋層緊密地粘連在一起。這樣，經(jīng)過涂敷的玻璃纖維不僅起到了抗拉部件的作用，還起到了抗壓部件的作用。作為抗壓部件，電纜上的玻璃纖維覆蓋層能夠起到防止皺縮的作用，從而避免在加工，敷設(shè)或?qū)嵱脺囟茸兓^程中，尤其是在低溫環(huán)境(-40℃)下對電纜或光纜的損害。
實施例1一種如本發(fā)明所述的涂敷組合物由下列成份(重量百分比)配制而成熱塑性聚合物粉末(USI化學(xué)公司出售的Microthene FN 510) 25%烷基堿金屬聚醚乙醇表面活化劑(Rohm & Haas公司出售的TRITON X100) 0.89%彈膠性聚氨酯成膜聚合物
(RUCO聚合物公司出售的RUCO 2010L) 2.0%聚丙烯酰胺稠化劑(Drew化學(xué)公司出售的Drewfloc 270) 0.048%水 其余總的固體成份的重量百分比大約為27%。將上述涂敷組合物施加在經(jīng)常規(guī)的壓平工藝而獲得的玻璃纖維上，在此實施例中采用的是Owens-Corning玻璃纖維公司出售的H-15762型經(jīng)壓平的玻璃纖維，涂敷的結(jié)果應(yīng)使玻璃纖維上沉積一層其重量約為纖維重量(LOI)的26%的干燥涂敷層。
將經(jīng)過涂敷的纖維加熱到大約150℃，使所附著的熱塑性樹脂熔化，從而獲得了一種玻璃纖維增強(qiáng)材料，它特別適合于用來作為電纜或光纜的覆蓋層或纏繞層。將這種經(jīng)過涂敷和烤熱的玻璃纖維增強(qiáng)材料纏繞在電纜上，就使電纜具有了為其隨后的加工處理所需的柔軟性和適當(dāng)?shù)挠捕取?br> 在上述經(jīng)玻璃纖維增強(qiáng)的電纜或光纜上還可以再包上由諸如熱塑性樹脂材料構(gòu)成的第二覆蓋層，它能夠進(jìn)一步起到保護(hù)光纜的作用。第二覆蓋層中所用的熱塑性樹脂材料最好和含水涂敷組合物中所用的熱塑性樹脂材料基本相同。
盡管對本發(fā)明的詳細(xì)說明是結(jié)合最佳實施方案來進(jìn)行的，但是在本發(fā)明的實質(zhì)性內(nèi)容范圍內(nèi)還可以對其作出各種變化和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種含水涂敷浸漬組合物，其成份的重量百分比含量為熱塑性聚合物粉末 5-50%表面活化劑0.5-1.5%成膜聚合物0.5-5%稠化劑0-0.1%水其余
2.如權(quán)利要求1所述的含水涂敷組合物，其總的固體成份的重量百分比含量為6-56%。
3.一種含水涂敷浸漬組合物，其成份的重量百分比含量為熱塑性聚合物粉末 18-24%表面活化劑 0.75-1.0%成膜聚合物 1-3%稠化劑 0-0.05%水 其余
4.如權(quán)利要求3所述的含水涂敷組合物，其總的固體成份的重量百分比含量為20-28%。
5.一種含水涂敷浸漬組合物，其成份的重量百分比含量大致為熱塑性聚合物粉末 25%表面活化劑 0.89%成膜聚合物 2.0%稠化劑 0.048%水 其余
6.如權(quán)利要求5所述的含水涂敷組合物，其總的固體成份的重量百分比含量為27%。
7.多股柔軟的絲狀物，在絲狀物的至少一部分表面上涂敷了一層將權(quán)利要求1中所述的含水涂敷組合物中的水份蒸發(fā)了之后所產(chǎn)生的殘留物。
8.如權(quán)利要求7所述的絲狀物由玻璃制成。
9.被纏繞的光導(dǎo)玻璃纖維纜，它包括一層覆蓋光導(dǎo)玻璃纖維纜的增強(qiáng)材料，而增強(qiáng)材料由連續(xù)的絲狀體構(gòu)成，在絲狀體上涂敷了一層將權(quán)利要求1中所述的含水涂敷組合物中的水份蒸發(fā)掉之后所產(chǎn)生的殘留物。
10.如權(quán)利要求9所述的光導(dǎo)玻璃纖維纜，其中在被纏繞的纖維纜上覆蓋一層經(jīng)擠壓而成的熱塑性樹脂層。
11.如權(quán)利要求10所述的光導(dǎo)玻璃纖維纜，其中經(jīng)擠壓而成的覆蓋層所包含的熱塑性樹脂材料與含水涂敷組合物中所用的熱塑性聚合物粉末為基本上相同的材料。
12.如權(quán)利要求1所述的含水涂敷組合物，其中的熱塑性聚合物為粉末狀的聚乙烯聚合物。
13.如權(quán)利要求1所述的含水涂敷組合物，其中的表面活化劑為烷基堿金屬聚醚乙醇。
14.如權(quán)利要求1所述的含水涂敷組合物，其中的成膜聚合物為彈膠性聚氨酯聚合物。
15.如權(quán)利要求1所述的含水涂敷組合物，其中的稠化劑為聚丙烯酰胺。
全文摘要
一種用于纖維的含水涂敷組合物，其成分為熱塑性聚合物粉末，表面活化劑、成膜聚合物，稠化劑，其余為水。當(dāng)上述組合物涂敷到玻璃纖維束或絞合體之上時，被涂敷的玻璃纖維上具有重量百分比為25-30％的總的固體成分，并具有良好的柔軟性和抗壓強(qiáng)度。
文檔編號D06M15/227GK1056093SQ9110268
公開日1991年11月13日 申請日期1991年3月29日 優(yōu)先權(quán)日1990年3月30日
發(fā)明者勒納德·約瑟?！ぐ⑵濕R, 托馬斯·包爾·哈戈, 馬丁·查爾斯·夫勞特 申請人:歐文斯-科爾寧格費伯格拉斯公司