專利名稱：濕法制造的切斷紗氈片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由濕法制造切斷紗(fils)氈片(mat)的方法。這樣的氈片一般是借助于生產(chǎn)率低的方法(低速度和低機器產(chǎn)量)，通過干法制造的，另外這種方法會得到克數(shù)比較低，以及克數(shù)規(guī)則性低的氈片。
在按照本發(fā)明的氈片中，我們謀求使單根的絲盡可能以紗的形式處于集合的狀態(tài)。因此就是謀求使單根絲的含量最小。
US 6,291,552提出了一種濕法，在此方法中，首先將切斷紗分散為絲，然后借助于工藝水(英文稱之為“白水”)中含的絮凝劑將得到的絲再附聚。因此，此方法需要工藝水的特定配方，而且再附聚是不均勻的。
WO 01/75,204提出了一種通過濕法制備紗層(voile)(英文稱之為“紗層氈片”(tissue mat))的方法，在該方法中，使用環(huán)氧樹脂或PVOH給纖維施膠，在將施膠料涂布在纖維上和將所述纖維用在制造紗層這兩個步驟之間，施膠料是沒有干燥的。此方法得到增強性能比較差的織物，特別是對于聚酯樹脂。另外，在工藝水中，小部分切斷紗仍呈切斷紗的形式，在此方法的過程中，大部分被分散為單絲。最后，對于在工藝水中的纖維含量超過0.05wt％時，此濕法就不能操作。
如在先有技術(shù)的文獻中所述，還可以舉出WO 98/11,299、US4,118,272、US 4,242404、US 4,112,174、WO 99/45,198和US6,054022。
本發(fā)明解決了如上所述的問題。按照本發(fā)明的方法包括—將用含有有機硅烷和膠料(agent collant)(英語稱之為“成膜劑”)的施膠液施膠以后，經(jīng)切斷和干燥的紗分散在工藝水(英語稱之為“白水”)中的步驟，然后—將此分散液通過成形絲網(wǎng)(toile)，使工藝水瀝去，紗被保留在所述絲網(wǎng)上形成紗層(nappe)的步驟，然后—涂布膠粘劑的步驟，然后—熱處理的步驟。
因此，在本發(fā)明方法的范圍內(nèi)使用的干燥切斷紗要經(jīng)受如下的加工步驟—借助于含有有機硅烷和膠料的液體給紗進行施膠的步驟，然后
—將施膠的紗進行干燥的步驟，然后—切斷干燥的施膠紗的步驟。
此有機硅烷優(yōu)選包括至少一個碳-碳雙鍵。
在施膠時使用的有機硅烷一般是烷氧基硅烷的水解產(chǎn)物，該烷氧基硅烷一般包括三烷氧基硅烷基，即-Si(OR)3，R表示烴基，比如甲基或乙基或丙基或丁基。因此，該有機硅烷可以是如下化合物之一的水解產(chǎn)物—甲基丙烯酸烷氧基硅烷酯；—3-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷；—乙烯基烷氧基硅烷；—乙烯基三乙氧基硅烷；—三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷；—芳基氨基烷氧基硅烷；—烷氧基氨基硅烷；—3-氨基丙基三乙氧基硅烷；—N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷；—2-(3，4-環(huán)氧基環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷；—3-縮水甘油氧丙基三甲氧基硅烷；—環(huán)氧基烷氧基硅烷；—三乙酰氧基乙烯基烷氧基硅烷硅烷。
在施膠液中存在的有機硅烷一般為0.05～1wt％，優(yōu)選為0.2～0.6wt％。
膠料(英語稱之為“成膜劑”)可選自如下的物質(zhì)—醋酸乙烯酯均聚物；—醋酸乙烯酯-硅烷共聚物；—聚醋酸乙烯酯-環(huán)氧樹脂共聚物；—聚醋酸乙烯酯-N-羥甲基丙烯酰胺共聚物；—環(huán)氧聚酯；—聚酯；—聚氨酯；—環(huán)氧聚合物；—環(huán)氧-聚氨酯共聚物；
—醋酸乙烯酯-乙烯共聚物；—苯乙烯和至少一種丙烯酸酯的共聚物；還可以使用在K.Loewenstein的《連續(xù)玻璃纖維制造技術(shù)，玻璃科學(xué)和技術(shù)6》(The Manufacturing technology of continuous glass fibers，Glass Science and technology 6，)Elsevier，1983年版中所列舉的膠料。
膠料的分子量優(yōu)選為10,000～100,000。優(yōu)選在105℃下干燥2h以后，膠料在20℃下在丙酮中的溶解度為50～95％。
施膠液中膠料的含量一般為2～10wt％，優(yōu)選為3～6wt％。如果膠料是聚醋酸乙烯酯，施膠液優(yōu)選還含有增塑劑，比如鄰苯二甲酸二丁酯或二苯甲酸二乙二醇酯。
施膠液優(yōu)選還含有潤滑劑，它可以例如選自如下的物質(zhì)—具有脂肪鏈的季銨鹽；—烷基醚；—礦物油。
施膠液中潤滑劑的含量可以為0.05～1wt％，優(yōu)選為0.2～0.6wt％。如果使用具有脂肪鏈的季銨鹽作為潤滑劑，此化合物還起著抗靜電劑的作用。
施膠液中還可以含有抗靜電劑，它可以是帶脂肪鏈的季銨鹽。施膠液中抗靜電劑的含量為0～1％。
在施膠以后，一般將紗纏繞到卷軸上，以形成餅，其可以在濕態(tài)下儲存。然后可以將濕的紗從卷軸上取下進行干燥，然后切斷。
在施膠以后，也可以將紗連續(xù)地進行干燥，然后將其卷起形成干的餅，也可以將其儲存起來。然后可以將干燥的紗從卷軸上取下進行切斷。
還可以相繼連續(xù)進行施膠、干燥和切斷，而不用中間的儲存。
為了進行施膠紗的干燥步驟，將紗加熱，使其含水量小于0.2wt％，優(yōu)選小于0.1wt％。此熱處理一般在90～140℃下進行。如果施膠紗呈濕餅的形式，可以將此施膠紗的濕餅放在加熱到130℃的容器中進行該熱處理，一般進行至少10h，比如12～24h。紗中水的殘留率可以通過重量法測量10g的施膠紗在105℃下的失重而得到。
在干燥以后，用各種適當?shù)那袛鄼C將紗切斷，其長度一般為20～110mm，優(yōu)選為25～60mm。
就在將切斷和干燥的施膠紗分散在工藝水中時，一般含有至少99wt％的玻璃。
然后將切斷紗分散在比如打漿器中的水中。在其中分散有切斷紗的水溶液被稱為工藝水。
為了使分散液通過成形絲網(wǎng)，在工藝水中分散的切斷紗的含量可以為紗與工藝水重量之和的0.06～1wt％，比如0.1～1wt％。
可以先將切斷紗分散在工藝水中，使其在打漿器中的含量為0.5～10wt％，然后稀釋比如10倍。但是，也能夠由打漿器得到0.05～1wt％的切斷紗濃度，不進行任何稀釋接著就在成形絲網(wǎng)上分散紗層(envoie)。
工藝水可含有稠化劑以增加工藝水的粘度。此稠化劑在工藝水中的含量可以為0～0.5wt％。此稠化劑可以是比如羥乙基纖維素。
稠化劑的優(yōu)選加入量，使得工藝水在20℃下的粘度為1～20mP·s，優(yōu)選為5～12mP·s。
工藝水可以含有陽離子分散劑。此陽離子分散劑在工藝水中的含量為0～0.1wt％。此陽離子分散劑可以是比如胍或帶脂肪鏈的胺。特別可以使用CYTEC公司的商品氣溶膠C61。
將工藝水/切斷紗的分散液攪拌，然后送到可滲透的成形絲網(wǎng)上，讓工藝水通過它流掉，將切斷紗保留在其表面上?？梢詫⒐に囁撸愿纳破涮崛?évacuation)。工藝水可以循環(huán)重新和切斷紗混合。如此，切斷紗就在成形絲網(wǎng)的表面上形成紗層(nappe)。從將纖維懸浮通過成形絲網(wǎng)開始，就無須將工藝水/纖維的混合物加熱，因此它總是基本上在環(huán)境溫度下，即在10～50℃，甚至是18～30℃。因此，切斷紗/工藝水的分散液通常就恒定在10～50℃的溫度，甚至于18～30℃的溫度。
在通過成形絲網(wǎng)以后，就進行涂布膠粘劑的步驟，膠粘劑一般是水分散液的狀態(tài)?？梢酝ㄟ^在兩個成形絲網(wǎng)之間浸漬來涂布此膠粘劑，在此情況下，借助于一對輥子將保持在兩個絲網(wǎng)之間的產(chǎn)品浸入浴中，或者通過傾倒(cascade)將膠粘劑放置在切斷紗的紗層(nappe)上，這意味著，按照垂直于所述紗層和垂直于所述紗層行進的方向?qū)⑺稚⒁簝A倒到切斷紗的紗層上。膠粘劑就是在此類制造過程中通常使用的那些。特別可涉及添加了增塑劑的聚醋酸乙烯酯(PVAc)或苯乙烯-丙烯酸類共聚物(styrène acrylique)，或者自交聯(lián)的丙烯酸類膠粘劑。通過成形絲網(wǎng)可吸走過量的膠粘劑。膠粘劑的涂布量，使得在熱處理步驟以后，在最終氈片中的含量為2～20wt％，優(yōu)選為3～6wt％。
熱處理步驟的目的是使水分蒸發(fā)，以及在不同組分之間進行可能的化學(xué)反應(yīng)，比如進行羥基(-OH)的縮合?？梢酝ㄟ^在140～250℃下加熱進行熱處理。熱處理的時間一般從2sec至3min。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以使用的紗一般含有玻璃，特別是玻璃紗。所謂“紗”，指的是連續(xù)絲的集合，特別包括10～300根絲。
在將切斷紗分散在工藝水中之前，可將其儲存起來。


圖1示意性地表示在制備了切斷紗以后連續(xù)制備氈片的方法。在工藝水存在下和在攪拌下，將切斷紗加入到打漿器1中，切斷紗在紗/工藝水混合物中的含量為0.5～10wt％，更一般為1～5wt％。然后經(jīng)過管線3任選將此混合物倒入一個儲罐2中，此儲罐的作用是延長紗和工藝水之間的混合時間。此儲罐是非強制性的。然后混合物經(jīng)過管線4進入管線5，這將來自管線4含有循環(huán)工藝水流和來自頂部箱6經(jīng)過管線7的水流形成混和水流。在此處，在紗/工藝水混合物中玻璃紗的含量大為降低，比如大約10倍。在14處排出工藝水，任選地在15處經(jīng)過成形絲網(wǎng)8被吸走，經(jīng)過管線17被循環(huán)使用。然后此循環(huán)水被分配到16中，例如大約10％經(jīng)過管線10返回到打漿器中，90％經(jīng)過管線9、7和5返回到頂部6的箱中。通過泵11，12和13保證了在管道中的循環(huán)。泵11稱為主泵(英語稱之為“扇式泵”)。后面的更為傳統(tǒng)的涂布膠粘劑和熱處理的步驟，在圖1中都沒有表示出來。氈片可以在具有流經(jīng)傳送帶的循環(huán)熱風的烘箱中進行干燥和熱處理。
本發(fā)明能夠以工業(yè)規(guī)模制造表面質(zhì)量均勻，一般在50～1,100g/m2，特別是大約225或300或375或450或600或900g/m2的切斷紗氈片。本發(fā)明能夠得到特別在克數(shù)比較小時，即在70～150g/m2時很均勻的氈片。按照本發(fā)明制造的氈片是很均勻的，這意味著在其表面上，表面質(zhì)量的變化小于20％，比如小于10％，甚至于小于5％。在按照本發(fā)明的氈片中，至少80wt％，甚至于90wt％的絲是呈紗(連續(xù)絲的集合)的形式的，這些紗含有至少10根絲，甚至于至少25根絲。
在所謂的開模方法中，比如在所謂的接觸法中，按照本發(fā)明的氈片可以被浸漬，目的是制造復(fù)合材料，即包括包圍著纖維的樹脂基質(zhì)的材料。按照本發(fā)明的氈片更特別用于浸漬有熱固性樹脂，特別是浸漬聚酯樹脂。按照本發(fā)明的氈片得到在以下方面具有優(yōu)越性的材料—很高的半透明性；—很高的耐彎曲性能，抗拉伸和抗沖擊性能(特別是無缺口Charpy沖擊)。
實施例1使用由Vetrotex公司的商品12μ 30tex P243玻璃紗，所述玻璃紗被含有有機硅烷和用對苯二甲酸二丁酯增塑化的聚醋酸乙烯酯類膠料的施膠液涂布，所述玻璃紗被剪成5cm，將其干燥到含水量小于0.2％。將此紗用于圖1的方法中。打漿器中的濃度是5g/L。到達成形絲網(wǎng)上玻璃紗的濃度是0.075wt％。成形絲網(wǎng)以80m/min的速度前進，傾倒到絲網(wǎng)上紗/工藝水混合物的流量是80m3/h。工藝水含有0.1wt％的羥乙基纖維素和0.025wt％陽離子分散劑。在排放和吸掉過量的水以后，含水量大約35wt％的濕紗層(nappe)被送到膠粘劑涂布裝置。膠粘劑是用40％聚酯，聚己二酸四乙二醇酯(PATEG)增塑的PVAc乳液，沉積使得PVAc與增塑劑的總和占最終氈片重量的4％。然后在180℃熱空氣烘箱中將紗層干燥20sec。得到的氈片很均勻，因為在切下的30cm×30cm試樣上測量的其表面上表面質(zhì)量的變化至多5％(相對于平均表面質(zhì)量為±2.5％)。在最終的氈片中，至少80wt％的絲構(gòu)成紗的組成部分，這些紗含有至少25根絲。
實施例2如實施例1進行操作，只是使用一種粉末在水中的粉末懸浮液作為膠粘劑。此懸浮液是通過在水中混合氧乙烯化的壬基酚(nonylphenoloxyéthyléné)和丙氧基化雙酚和富馬酸的縮聚聚酯聚合物的粉末而得到的，該粉末的顆粒度為25～500μm。在最終氈片上保留的膠粘劑粉末的含量也是4wt％。得到的氈片很均勻，因為在切下的30cm×30cm試樣上測量的其表面上表面質(zhì)量的變化至多5％(相對于平均表面質(zhì)量為±2.5％)。在最終的氈片中，至少80wt％的絲構(gòu)成紗的組成部分，這些紗含有至少25根絲。
權(quán)利要求
1.具有切斷紗的氈片的制造方法，該方法包括—將用含有有機硅烷和膠料的施膠液施膠以后，經(jīng)切斷和干燥的紗分散在工藝水中的步驟，然后—將此分散液通過成形絲網(wǎng)，使工藝水瀝去，紗被保留在所述絲網(wǎng)上形成紗層的步驟，然后—涂布膠粘劑的步驟，然后—熱處理的步驟。
2.如前面權(quán)利要求的方法，其特征在于，干燥過的切斷紗的含水量小于0.2wt％。
3.如前面權(quán)利要求的方法，其特征在于，干燥過的切斷紗的含水量小于0.1wt％。
4.如前面各項權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于，膠料的分子量為10,000～100,000，在105℃下干燥2h以后，在20℃下在丙酮中的溶解度為50～95％。
5.如前面各項權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于，該紗的長度為20～110mm。
6.如前面各項權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于，當通過成形絲網(wǎng)時，在工藝水中分散的紗占紗和工藝水總重量的0.06～1wt％。
7.如前面權(quán)利要求的方法，其特征在于，當通過成形絲網(wǎng)時，在工藝水中分散的紗占紗和工藝水總重量的0.1～1wt％。
8.如前面各項權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于，該工藝水中含有增稠劑，其含量使得在20℃下工藝水的粘度為1～20mPa·s。
9.如前面權(quán)利要求的方法，其特征在于，該工藝水中含有增稠劑，其含量使得在20℃下工藝水的粘度為5～12mPa·s。
10.如前面各項權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于，膠粘劑的涂布量使得該氈片含有2～20wt％的膠粘劑。
11.如前面各項權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于，膠粘劑的涂布量使得該氈片含有3～6wt％的膠粘劑。
12.如前面各項權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于，通過在140～250℃的溫度下加熱來進行熱處理。
13.如前面各項權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于，該氈片的表面質(zhì)量為50～1100g/m2。
14.如前面權(quán)利要求的方法，其特征在于，該氈片的表面質(zhì)量為70～150g/m2。
15.如前面各項權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于，該紗含有玻璃。
16.如前面權(quán)利要求的方法，其特征在于，在將切斷和施膠的紗分散在工藝水中時，該紗含有99wt％的玻璃。
17.如前面各項權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于，該紗包括10～300根絲。
18.如前面各項權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于，切斷紗/工藝水的分散液一直保持在10～50℃的溫度下。
19.切斷玻璃紗的氈片，其中，在其表面上表面質(zhì)量的變化小于20％，并且其中至少80wt％的絲呈紗的形式，該紗包括至少10根絲。
20.如前面的權(quán)利要求的氈片，其特征在于，在其表面上表面質(zhì)量的變化小于10％。
21.如前面的權(quán)利要求的氈片，其特征在于，在其表面上表面質(zhì)量的變化小于5％。
22.如前面有關(guān)氈片的各項權(quán)利要求中之一的氈片，其特征在于，至少90wt％的絲呈紗的形式，該紗包括至少10根絲。
23.如前面有關(guān)氈片的各項權(quán)利要求中之一的氈片，其特征在于，至少90wt％的絲呈紗的形式，該紗包括至少25根絲。
24.如前面有關(guān)氈片的各項權(quán)利要求中之一的氈片，其特征在于，其表面質(zhì)量為50～1,100g/m2。
25.如前面權(quán)利要求的氈片，其特征在于，其表面質(zhì)量為70～150g/m2。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于增強熱固性樹脂的切斷紗氈片的制造方法。此方法包括將用含有有機硅烷和膠料的施膠液施膠以后，經(jīng)切斷和干燥的切斷紗分散在工藝水中的步驟，然后是將此分散液通過成形絲網(wǎng)，使工藝水瀝去，紗被保留在所述絲網(wǎng)上形成紗層的步驟，然后是涂布膠粘劑的步驟，然后是熱處理的步驟。得到的氈片切斷紗具有均勻的表面質(zhì)量，一般為50～1,100g/m
文檔編號D21H17/13GK1639418SQ03805227
公開日2005年7月13日 申請日期2003年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月6日
發(fā)明者M·德魯克斯 申請人:法國圣戈班韋特羅特斯有限公司