CN1333734A - 用于玻璃纤维和可注塑的聚合物的非水上浆体系 - Google Patents

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Abstract

增强聚合物的玻璃纤维所用的非水上浆剂。该上浆组合物包含一种或多种与所要增强的聚合物易混合的成膜剂、一种或多种偶合剂和一种或多种粉料。本发明的上浆组合物提供具有改进可加工性和缺口艾佐德强度的玻璃纤维,而没有损失玻璃粒料的可分散性。

Description

用于玻璃纤维和可注塑的聚合物的非水上浆体系
本发明的技术领域和工业实用性
本发明涉及用于增强聚合物的注塑加工中的短切玻璃粒料的制造方法。尤其，本发明提供上浆组合物和用于制造具有增强的可加工性的玻璃纤维粒料的方法，而没有损失玻璃粒料的可分散性特性。
本发明的背景
上浆组合物为大家所熟知并广泛用于玻璃或碳纤维的制造中以改进它们的加工性能，如：纤维束内聚力、成束、铺展性、抗绒毛形成、纤维光滑度和柔软性、抗磨性以及沿筒管缠绕的纤维束的容易和非破坏性的退卷能力。上浆组合物还影响含有被处理纤维的复合材料的物理性能。
增强塑料工业已经使用各种形式的玻璃纤维来增强聚合物基质，生产多种产品。该玻璃纤维已经以连续或短切细丝、线材和粗纱、以及机织和无纺织物、网状物和纱布的形式用于增强聚合物。热塑性聚合物基质已经用各种不同形式的玻璃纤维增强，生产出一些产品如：片状成型料，整体模塑料，拉挤成型产品，板产品，喷射模制品等等。
聚合物增强市场中使用的玻璃纤维的生产包括，来自与含有熔化的可纤维化的玻璃材料的炉子相连的套管或类似器件的可纤维化的玻璃材料的熔体流的玻璃纤维的拉细。该玻璃纤维通过传统方法如绕线器或高压气流喷射来拉细。在生产玻璃纤维的过程中，在玻璃纤维作为玻璃的熔体流被拉细之后不久将化学组合物施涂于它们之上。在本发明以前，该化学组合物在传统上是含有成膜用聚合物材料、偶联剂或增粘剂、润滑剂和有时还有加工助剂的一种水溶液、泡沫组合物或凝胶组合物。这一化学组合物或上浆剂对减少玻璃纤维的单纤维之间磨损是必要的(当它们聚集成玻璃纤维束或线材时)。这也是为了让玻璃纤维与用它们增强的聚合物基质之间相容的需要。在上浆后，该纤维然后以卷装形式或以短切纤维形式加以干燥，然后将它们用于增强。
在本发明以前，在使用玻璃纤维作为模塑聚合物的增强材料的下一步骤涉及短纤维复合材料或长纤维复合材料的生产。一般而言，短纤维复合材料的生产涉及将纯聚合物粒料与短切玻璃纤维混合，以使得在挤出时使玻璃纤维分散在整个聚合物中。拉挤成型方法用于生产长纤维复合材料，其中热的热塑性聚合物被挤压通过玻璃粗纱，从而制造出该复合材料。制造玻璃聚合物复合材料的方法需要高成本并且非常缓慢，这主要归因于热塑性聚合物的高粘度。
正如以上的讨论，短切玻璃纤维一般被用作热塑性塑料制品中的增强材料。典型地，通过套管或孔板将熔化玻璃拉成细丝，将含有润滑剂、偶合剂和成膜用的粘结剂树脂的上浆组合物施涂到细丝上，将细丝聚集成丝束，将纤维丝束切成所需长度的段，然后干燥该上浆组合物，最终形成了该纤维。这些短切丝束段其后与可聚合的树脂混合，将混合物提供给压塑或注塑机以形成玻璃纤维增强塑料制品。典型地，该短切玻璃丝束与可聚合的热塑性树脂的粒料混合，将混合物提供给挤出机，在挤出机中该树脂熔化并与短切玻璃丝束混合，因此，玻璃纤维丝束的完整性被破坏，纤维分散在熔化树脂中，纤维长度减少，纤维/树脂分散体形成了粒料。然后将该粒料供给到模塑机中，形成了玻璃纤维基本上均质分散在其中的模制品。
然而，不幸的是，经过该方法制造的短切玻璃纤维典型地是松散的，不会很好地流动。因此，此类纤维有时候很难处理且偶尔在自动加工设备中遇到问题。
改进该工艺的主要尝试在于压缩该短切玻璃丝束。尝试的目的在于改进短切玻璃丝束的流动性，这大概能够利用自动化设备来称取和输送玻璃纤维以与热塑性树脂混合。
此类方法公开于US专利No.4,840,755中，其中湿的短切玻璃丝束优选被卷绕在振动载体上，来缠绕丝束并将其压缩成致密圆柱形粒料。然而，尽管所公开的方法往往提供可显示出更佳流动性的更致密、更显圆柱形的粒料，但是所公开的方法和装置在某些方面受限制。例如，粒料尺寸和纤维含量通常受短切丝束的尺寸和纤维数量的限制。虽然根据报道，分离的丝束或松散的细丝在卷绕过程中粘附于其它丝束，但是，该方法被设计来避免多个短切丝束段粘附在一起形成含有比单根短切丝束更多的纤维的粒料。因此，为了获得具有合适的堆积密度和足够的直径与长度之比率以显示出良好的流动性的粒料，丝束(从它切成段)通常必须由许多细丝形成。然而，增加成形和结合成单根丝束所需要的丝的数目将使成型操作变复杂。
虽然所公开的粒料可通过此类各种混合方法制造，现已发现，许多这类方法由于效率太低而无法在工业上使用，或不能足够地受控制以生产出均匀粒料产品，后者可获得强度特性与从非粒状的短切丝束纤维制得的那些相当的复合材料制品。例如，描述在US专利No.4,840,755中的改进盘式造粒机的使用总是导致在混合机中所形成粒料有过多的停留时间，导致由于玻璃纤维粒料彼此之间摩擦的磨损性质而使粒料发生碎裂。该粒料碎裂最终降低用它制得的模制品的强度特性。
为了克服这些缺点，US专利No.5,578,535公开了一种玻璃纤维粒料，它比一根根的这些玻璃丝束致密约20-30％，直径大约5-15倍。通过将切断丝束段水合到足以防止成丝但不足以引起丝束段聚集成团块的程度，然后将水合的丝束段混合足以形成粒料的时间来制备这些粒料。合适的混合包括保持纤维上下和周围运动的任何过程，并包括表述为翻转、搅动、掺混、搀和、搅拌和混合的加工。虽然，所公开的粒料可通过此类各种混合方法制造，但是现已发现，许多这类方法由于效率太低而无法在工业上使用，或不能足够地受控制以生产出均匀粒料产品，后者可获得强度特性与从非粒状的短切丝束纤维制得的那些相当的复合材料制品。例如，描述在该专利中的改进盘式造粒机的使用总是导致在混合机中所形成粒料有过多的停留时间，导致由于玻璃纤维粒料彼此之间摩擦的磨损性质而使粒料发生碎裂。该粒料碎裂最终降低用它制得的模制品的强度特性。
总之，过去为了改进短切玻璃纤维丝束技术的尝试主要针对短纤维长度(大约6mm)和低的玻璃含量(大约30％)；企图保持玻璃纤维在注塑制品中的分散状态。这导致可加工性的下降。与加工和分散要求一道，工业上还尝试着通过寻找最大程度减少VOC水平而同时保持纤维的物理性能的方法来减轻环境问题。这促使人们使用“NEAT”(非水高施用温度)上浆剂。用NEAT上浆剂，该树脂不被乳化或不与溶剂混合，所以，VOC显著减少。另外，在本发明的偶合剂中，或更特别地，硅烷不混合在水中；这在一些情况下会减少水解，减少VOC释放到生产环境中。这在US专利申请序列号No.08/885,882(转让给Owens-CorningFiberglas Technology，Inc)中得到说明。
因此，仍然需要用上浆组合物处理纤维的方法，该组合物为NEAT上浆的玻璃纤维增加可加工性而同时保持在模制品中优异的可分散性。不仅由下面的本发明方法和组合物满足了该要求，而且本发明具有提高模制品的缺口艾佐德(Izod)强度而同时允许有较高玻璃含量的附加方面。
本发明的概述
本发明提供非水上浆组合物和以可控方式得到高度可加工的短切玻璃纤维的方法，该纤维能够提高用该粒料增强的注塑制品的缺口艾佐德值。所获得的玻璃粒料可用于制造要求高性能的任何长纤维产品。例如，本发明的产品可用于在汽车工业中使用的注塑和压塑制品如汽车内部件中，没有物理性能的任何损失而同时有更高的可加工性。
在本发明的上浆组合物被发现之前，需要保持上浆剂的分子量在低的水平以减少流挂。这导致了保持粒料完整性的问题。然而，本发明考虑了允许使用较高温度的较高分子量物质的添加。这得到了物理特性和可加工性与仅在包线涂敷的(wirecoated)粒料中通常观察到的那些性能相当或比它们更好的短切玻璃纤维粒料。
本发明的非水上浆剂的一个实施方案含有与需要增强的聚合物易混合的一种或多种成膜剂和一种或多种偶合剂以及一种或多种高分子量粉料。上浆剂不含水并在高温下施涂。
附图的简述
图1和图2说明了添加5％粉料显示出对粘度的影响可以忽略，添加20％仅仅将影响翻倍而已。
本发明的详细说明和优选实施方案
在本发明的方法中，通过传统技术，如熔化玻璃通过加热套管被抽出形成了多根基本上连续的玻璃纤维并将纤维收集成丝束的技术，形成了基本上连续玻璃纤维的丝束。现有技术中已知用于生产此类纤维和将它们收集成丝束的任何装置能够合适地在本发明中使用。合适的纤维是直径为大约10-30微米的纤维，合适的丝束含有大约50-45,000根纤维。优选地，在本发明的方法中形成的丝束含有直径为大约17-25微米的约4,000-5,000根纤维。
本发明的非水上浆组合物包含一种或多种成膜剂、一种或多种偶合剂，并含有一种或多种高分子量粉料。
优选的高分子量粉料是极性的并在烘箱固结步骤中偶合到玻璃纤维上。合适的粉料为上浆剂增加分子量和韧度，而非水上浆组合物的粘度没有显著增长。合适的极性高分子量粉料包括尼龙粉料，如Orgasol 2001 EXD NAT1聚酰胺；Orgasol 2001 UD NAT1聚酰胺；和Orgasol 2001 UD NAT2聚酰胺，具有大约12,000到大约65,000的分子量。在一个优选实施方案中，该分子量在大约18,000到大约50,000范围内。优选的粉料是5微米的orgasol聚酰胺12(从Elf AtochemNorth America获得)。优选地，该粉料以大约1％到大约20％的量添加，5％到大约15％是最优选的。优选的成膜剂在室温下应该是固体，在100℃下粘度为50-400cps，并具有足够的分子量使得基本上不挥发。
优选地，在成型中施涂时该涂敷剂粘度低于500cps，以避免在纤维上过多的流挂和张力。在一个实施方案中，这可通过选择低分子量(典型地在8,000以下)的成膜剂和可接受的成型温度(通常300°F或更低，出于安全和制造方面的理由)而实现。另外，粉料不能在施涂器中熔化或溶解，为的是避免粉料形成团聚的球和增大上浆剂粘度。
优选的偶合剂在室温下应该是液体。合适的偶合剂包括有机官能化硅烷，3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷和3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。在本发明中使用的优选偶合剂是可从OSi Specialties ofWitco以商品名A-1100购买的3-氨基丙基三乙氧基硅烷。优选，该有机官能化硅烷以上浆组合物的大约0.5％到大约4％的量使用，2％是最优选的。
用于本发明中的成膜剂包括与需要增强的聚合物易混合的成膜剂。在一个优选实施方案中，成膜剂具有低于8000的分子量。例如，对于尼龙，合适的成膜剂包括聚己酸内酯，如从Union Carbide获得的Tone 0310和0260。为了增强聚丙烯，合适的成膜剂包括无定形蜡，如从Petrolite获得的Vybar 260和825。
除了制备本发明所需要的必要组分外，通常加入到玻璃或碳纤维上浆组合物中的其它组分也能够存在。例如，本发明的上浆组合物可含有抗静电剂，交联剂或硬化剂，抗氧化剂，用于减少起毛或破损细丝的阳离子润滑剂，非离子润滑剂，成核剂，或少量的颜料等等。交联剂的一个例子是双硅烷(bis-silane)。
在本发明的方法中，通过传统技术，如熔化玻璃通过加热套管被抽出以形成多根基本上连续的玻璃纤维并将纤维收集成丝束的技术，形成了基本上连续玻璃纤维的丝束。现有技术中已知用于生产此类纤维和将它们收集成丝束的任何装置能够合适地在本发明中使用。合适的纤维是直径为大约10-30微米的纤维，合适的丝束含有大约50-45,000根纤维。优选地，在本发明的方法中形成的丝束含有直径为大约17-25微米的约4000-5000根纤维。在特别优选的实施方案中，该丝束具有大约20到大约23微米的直径。
该非水上浆组合物能够通过本领域中那些技术人员已知的任何方法施涂到玻璃或碳纤维上，如在玻璃纤维的形成过程中或在玻璃纤维冷却至足以允许非水上浆组合物被施涂的温度之后。该非水上浆组合物能够利用具有传动带、辊涂器、喷涂器的施涂器和热熔施涂器被施涂到玻璃纤维上。
优选上浆组合物通过加热的施涂器被施涂，该施涂器能够将少量的上浆剂均匀地施涂或计量到连续玻璃丝束上。静态和双辊施涂器可以使用，然而，优选的施涂器是0.75英寸(19.05毫米(mm))辊-槽缝式上浆器，0.375英寸(9.5mm)辊-槽缝式上浆器，双辊上浆器和多槽缝式上浆器。最优选的是0.75英寸(19.05mm)辊-槽缝式上浆器。
该0.75英寸(19.05mm)辊-槽缝式上浆器典型地具有0.75英寸(19.05mm)直径，有石墨或钢辊；底座被加热。这一施涂器提供了单股胶料流，与标准施涂器(如在现有技术中典型使用的那些)相比减少了流挂。使用该施涂器还有一个优点，利用齿轮系和反向驱动可调节辊速。另外，粘度适宜在50-400cps范围内，处理的添增率(add-on rate)适宜在0.5％-8％范围内或更高。
0.375英寸(9.5mm)辊-槽缝式施涂器的区别在于辊直径是0.375英寸(9.5mm)，底座被加热。这一施涂器也提供单股胶料流，与0.75英寸(19.05mm)辊-槽缝式相比有稍低的流挂。与0.75英寸(19.05mm)施涂器相似，利用齿轮系和反向驱动可调节辊速。另外，这一施涂器已经被证明可用于50-400cps范围内的粘度，同时处理的添增率为大约0.3％-3％或更高。
提供了一种装置来生产上浆的玻璃纤维。该装置包括：用于供应熔化玻璃的料流以拉伸成连续纤维的加热套管；用于将料流拉伸成纤维的装置；和上浆器。上浆器包括箱体和与箱体通过旋转方式配合的辊施涂器。该箱体具有用于接受来自胶料供应源的加压的上浆组合物的供料口、出料槽缝和从供料口延伸至出料槽缝的通路。该通路接受来自供料口的上浆组合物并将上浆组合物送至出料槽缝，以使上浆组合物离开箱体，被接受到辊施涂器的外表面上。该辊施涂器与箱体是分隔开的，以使箱体基本上不接触因而不改变辊施涂器上接受的上浆组合物的上浆组合物厚度。
辊施涂器优选绕着位于通常水平面的中心轴旋转。出料槽缝可处在水平面的上方，以使上浆组合物离开箱体，被水平面之上方的辊施涂器的外表面接受。
该辊施涂器进一步包括第一和第二端部。在一个实施方案中，第一端部具有第一螺旋形线或线条，第二端部具有第二螺旋形线或线条。第一和第二螺旋形线旋向相反，以使辊施涂器旋转时在向内方向上接触第一和第二端部的上浆组合物转向。优选，该通路具有从供料口至出料槽缝一般保持恒定的横截面积。
该装置进一步包括驱动装置以旋转该辊施涂器。该驱动装置包括动力装置和离合器组。该动力装置包括马达，后者具有输出轴和配合到该输出轴上的主动皮带轮以便与输出轴一起旋转。该离合器组包括：离合器箱；安装在箱体内并包括内孔的可旋转的第一轴；位于孔内并包括圆环形肩部和用于咬合该辊施涂器的远端部分的第二轴，以使第二轴的旋转带动辊施涂器的旋转；位于孔内并咬合第二轴的圆环形肩部的弹簧；固定于第一轴以便与第一轴一起旋转并将弹簧咬合和保持在孔内的弹簧限位器；和位于主动皮带轮和第一轴的一部分周围的传动带，以使主动皮带轮的旋转带动第一轴的旋转。弹簧利用第一轴的旋转带动第二轴的旋转。第一轴的这部分可包括安装在第一轴上的主动皮带轮。
第二轴的远端部分优选包括销，它一般横向延伸至第二轴的中心轴。该销用于配合在辊施涂器中设置的销-接受槽口。
根据优选装置的第二方面，提供上浆器将上浆组合物的涂层施涂于玻璃纤维上。上浆器包括箱体和与箱体通过旋转方式配合的辊施涂器。该箱体具有用于接受来自胶料供应源的上浆组合物的供料口、出料槽缝和从供料口延伸至出料槽缝的通路。该通路接受来自供料口的上浆组合物并将上浆组合物送至出料槽缝，以使上浆组合物离开箱体，被辊施涂器的外表面接受。该辊施涂器与箱体是分隔开的，以使箱体基本上不改变被辊施涂器接受的上浆组合物的上浆组合物厚度。
根据优选的装置的第三方面，提供上浆器将上浆组合物的涂层施涂于玻璃纤维上。上浆器包括箱体和与箱体通过旋转方式配合的辊施涂器。该箱体具有用于接受来自胶料供应源的上浆组合物的供料口、出料槽缝和从供料口延伸至出料槽缝的通路。该通路接受来自供料口的上浆组合物并将上浆组合物送至出料槽缝，以使上浆组合物离开箱体，被接受到辊施涂器的外表面上。该辊施涂器与箱体分隔开，以使一旦上浆组合物被接受在辊施涂器上，箱体基本上不接触上浆组合物。
当处理粘度在1-200cps范围内的胶料而同时需要在1％-15％范围内的添增率时，可使用双辊施涂器。这一类型的施涂器允许膜厚度的精确控制。
使用能够施涂或计量少量3-225gm/min的上浆剂均匀分布到玻璃丝束上的加热施涂器来施涂该上浆剂。优选地，该施涂系统具有0.25英寸(6.35mm)至1英寸(25.4mm)的直径，并通过H系列Zenith泵进料。
本发明的非水上浆剂可在86°F到302°F的温度下施涂。优选，上浆剂在不低于300°F的温度下施涂。在特别优选的实施方案中，上浆剂在212°F下施涂。
该上浆剂可在75～500cps的粘度下施涂。优选，上浆剂在100～250cps范围施涂。在特别优选的实施方案中，非水上浆剂在大约200cps的粘度下施涂。
另一重要的变量是施涂到玻璃纤维上的上浆剂的量。在传统短切玻璃丝束中，玻璃或碳纤维上上浆剂的LOI重量％是1％或更小，而短纤维配混物通常为约0.5％-1％上浆剂。因此，上浆剂对基质的影响是相对小的。相反，本发明的上浆剂具有在2％-10％范围的胶量。结果，上浆剂的功能拓宽，它不仅提供良好的粘合作用、保护作用和良好的加工性能，而且变成基质的重要组分。尤其，对于本发明，在玻璃纤维上较大量的上浆剂允许在模塑过程中包线涂敷的(wirecoated)玻璃纤维均匀分散在热塑性聚合物中。
测定LOI的一种方法是以足以基本上填充玻璃丝束的空隙的量施涂上浆剂。这要求测定和测量空隙。该计算使用玻璃细丝的密度和上浆剂的密度。该公式如下：
界限半径r的圆的六角形的面积＝n*r*r*tan(pi/6)
假设r＝1cm
六角形的面积(玻璃加上上浆剂)＝3.4641cm2
圆的面积(玻璃)＝pi cm2
上浆剂的面积＝3.4641＝pi＝0.3225cm2
各自的体积(假设高度＝1cm)
上浆剂＝0.3225cm3
玻璃＝pi cm3
上浆剂的重量＝(1gm/cm3)(0.3225cm3)＝0.3225gm
玻璃的重量＝(2.53gm/cm3)(pi cm3)＝7.948gm
上浆剂和玻璃的总重量＝8.2707gm
上浆剂的wt％＝3.9％
上浆剂能够以2％-10％的量施涂。优选地，上浆剂以2-5％的量施涂。在特别优选的实施方案中，上浆剂以3.0％-4.0％的LOI被施涂于用于尼龙增强的玻璃纤维上，其中最优选的LOI是3.5％。在特别优选的实施方案中，上浆剂以2-5％的LOI被施涂于用于偶合聚丙烯增强的玻璃纤维上，其中最优选的LOI是3.5％。然而，从以上的讨论和公式能够看出，优选的LOI将随玻璃细丝密度和上浆剂密度变化而变化。例如，23微米细丝具有大约3.5％的优选LOI；而20微米细丝具有大约4.1％的优选LOI；16微米细丝具有大约5.0％的优选LOI；13微米细丝具有大约6.2％的优选LOI。因此，每克玻璃的表面越多，需要的上浆剂越多。
因此，在一个实施方案中，提供了用于处理玻璃纤维的上浆组合物，它包括：与需要增强的聚合物易混合的一种或多种成膜剂；一种或多种偶合剂；和一种或多种高分子量粉料。该成膜剂可以是具有足够的分子量以便基本上无挥发性、在212°F下具有50-400cps的粘度并与热塑性基质相容的任何成膜剂。例如，可使用成膜剂如聚己酸内酯，以便与模塑化合物如尼龙66易混合。偶合剂可以是与所选择的成膜剂相容的任何偶合剂。例如，与聚己酸内酯成膜剂相容的偶合剂将是各种胺官能化硅烷。另外，该成膜剂可以是正如以上讨论的具有附加特性的任何成膜剂，该附加特性是它具有足够低的分子量以使得在施涂时组合物的涂敷粘度低于500cps，从而避免在纤维上的过多流挂和张力。合适的成膜剂与需要增强的聚合物易混合，优选的成膜剂具有等于或低于8,000的分子量。
合适的高分子量粉料具有在12,000到65,000范围内的分子量，优选的粉料具有18,000到50,000的分子量。另外，优选的粉料是极性的，在施涂器上不会熔化或溶解。此外，粉料颗粒的直径必须足够小，以便能够通过用来施涂上浆剂的计量泵。选择的颗粒直径应该小于纤维直径。在一个优选实施方案中，颗粒直径是大约0.25英寸(6.35mm)到大约0.75英寸(19.05mm)该纤维直径。特别优选的粉料是分子量在18,000左右和粒径为5微米的Orgasol 2001 NAT UD。其它合适的粉料包括由导致获得非常细的尼龙颗粒的任何方法获得的那些，这些尼龙颗粒往往具有粘附于酸性纤维表面所必需的足够碱性基。
适合于该非水上浆组合物的偶合剂一般具有乙氧基可水解基团或硅，因为具有甲氧基的那些在水解时常常释放出更有危害性的物质。另外，应该选择偶合剂，以避免任何显著的化学副反应。
本发明的方法要求：(a)用包含一种或多种与需要增强的聚合物易混合的成膜剂、一种或多种偶合剂和一种或多种高分子量粉料的上浆组合物涂敷该玻璃细丝；(b)裁切玻璃纤维丝束以形成短切丝束段；和(c)在流化床或振动烘箱如Cratec烘箱中固化该丝束粒料。该粒料被加热到恰好在粉料的熔化温度以上，以使丝束之间发生流动。这典型地得到固体圆柱形粒料。
一旦形成，该丝束被短切成大约1/8英寸到1-1/4英寸的长度。在现有技术中已知将玻璃纤维聚合物丝束短切成该长度的任何合适的方法都能够用于本发明的方法中。合适的纤维短切装置包括Conair-Jetro型号#204T 90060，Bay City，Michigan。
干燥可按照现有技术中已知的任何方式来完成。然而，为了将干燥时间减少到工业规模生产中可接受的水平，优选的是在流化床烘箱如Cratec烘箱中在大约250°F到560°F的高温下干燥纤维。
实施例I
含有高分子量粉料的非水上浆剂
这一实施例所用的上浆剂配方表示为“A”，“B”和“C”，并如下所示：AC1702和Trilene 4038液体共聚物从Uniroyal获得，成膜剂或蜡，Vybar 260，从Petrolite获得。
A              ％重量
AC 1702         73.5
Vybar 825       24.5
A1100           2.0
B              ％重量
Trilene 4038    53.9
Vybar 260       44.1
A1100           2.0
C              ％重量聚酯醇酸树脂(polyester alkyd)“C”49.0
Tone 0260       49.0
A1100           2.0
该聚酯醇酸树脂，“C”，制备如下：
                          表1
“C”-聚酯醇酸树脂表征
起始原料：
1.丙氧基化双酚A
2.马来酸酐
“C”聚酯的组成
聚酯中的单体
1.马来酸           0.4wt％
2.富马酸           0.04wt％
3.丙氧基化双酚A    34.3wt％
            RI检测仪    UV检测仪数均分子量，Mn    550        510重均分子量，Mw    620        600Z均分子量，Mz     750        710多分散性，d          1.13    1.17
VOC，％          0.74
酸#              60.3
Visc，ICI，cp    140
该TONE 0260(聚己酸内酯)是从Union Carbide获得并具有以下结构式：
H{O(CH2)5C(＝O)}m-O-R-O-{C(＝O)(CH2)5O}mH
TONE 0260，化学式
表2给出它的特性。
                         表2
TONE 0260分子量          3000   酸值mg KOH/g    0.09熔点C           50-60  粘度，55C，cps  1500羟值，mg KOH/g  37     VOC，％         0.29
该A-1100硅烷是从OSi Specialties获得，具有以下结构式和特性：
γ-氨基丙基三乙氧基硅烷
H2NCH2CH2CH2Si(OEt)3
分子量    221.4
比重      0.946
          透明液体
在成型的当天，将上浆剂配方混合并制备。每个配方总计大约2,800g。除硅烷A1100(从OSi Specialties of Witco获得)以外的所有成分在275°F-325°F的温度下熔化并彻底掺混。该混合物然后被冷却到低于250°F，添加A1100硅烷并彻底掺混。
由成型操作制备T-细丝，其中对于A和C配方来说施涂器温度是255°F-270°F，对于B配方来说是290°F～305°F。在第一卷装料制成之后，将粉料添加至所需量，混合，然后进行成型过程。所添加的粉料是Orgasol 2001 UD NAT2(从Elf Atochem获得)(5微米直径；pa 12尼龙；366°F熔点)。配方A和C用0％，5％，10％和15％粉料量来进行。配方B仅仅用0％，5％和10％来进行。
用各种配方处理过的卷装料然后通过烘箱一次。没有粉料的配方通过380°F的烘箱，而含有粉料的配方通过450°F的烘箱。
制备干混物样品，它具有30wt％玻璃和70wt％聚合物。然后玻璃的0.5英寸(12.7mm)长纤维丝在“10-Second Littleford Blend”试验中进行测试，以确定该玻璃是否保持它的束；该试验还考察低绒毛度(fuzz)。
                         10-Second Iittleford掺混物评判
   Cratec烘箱 掺混物评判结果
 C  0％     -     4.5
 C  0％     380°F     4.0
 C  5％   380°F＋450°F     3.5
 C  15％   380°F＋450°F     3.5
Cratec烘箱 掺混物评判结果
 B  0％      -     3.5
 B  0％     380°F     4.0
 B  5％   380°F＋450°F     4.0
 B  15％   380°F＋450°F     4.5
标准1＝最坏
5＝最好
-3最低要求
                                          表3成型条件：NEAT干混配方
 A0A5A15 B0 B5 B15 B15-2 B16-3 C0 C5 C10 C15
施涂器温度°F  250  256  255  250  250-＞270  270
贮胶罐，°F  225  255  235  244  265  279
模套温度，°F  251  257  260  257  280  275
胶管温度，°F  264  264  265  258  274  286
泵，Hz  82  82  82  40  82  82  82
辊，Hz  27  16  14  9  24  247  17
卷装料LOI，％                               7.50％       7.61％          6.61％                                    5.43％         5.25％           5.33％短切丝束LOI，％                             7.40％       6.40％          5.76％                                    5.55％         5.35％           5.26％评价                                         (a)                         (h)          (c)              (d)          (b)            (e)             (f)          (g)0，5，15％粉料(a)在辊上覆盖非常良好；没有“分裂”迹象；每一纤维似乎很好地被涂敷(b)涂敷剂流到辊的侧边；中等“分裂”丝束结构；涂层有一定程度的不均匀(c)12”侧气刀距离操作器侧的风扇8～12”；比套管低～36”(d)低LOI条件(e)加入到2150g 0％混合物中的113g粉料(f)加入到1650g 5％混合物中的97g粉料(g)加入到1150g 10％混合物中的75g粉料(h)加入到1500g 5％混合物中的186g粉料
                                         表4
                                     机械性能数据
细丝直径(微米) 说明 拉伸干燥ksi 拉伸模量(psi×106) 拉伸24小时煮沸ksi ％Ret. 挠曲强度ksi 挠曲模量(psi×106) 缺口艾佐德强度(ft-lb/in) 无缺口艾佐德值(ft-lb) 玻璃含量(％)
16 商购，在420°F模制 16.4 1.14 13.8 84 23.4 0.81 4.2 15.3 30.5
23 测试，在460°F模制 14.5 1.03 10.6 73 20.5 0.78 5.2 14.0 29.4
20 测试，在460°F模制 14.9 1.05 10.3 69 21.8 0.78 5.0 15.1 28.7
16 测试，在460°F模制 14.9 1.01 10.2 68 22.5 0.77 4.9 14.6 29.9

Claims (17)

1.一种施涂到玻璃增强纤维上的非水上浆组合物，它包含：
(a)一种或多种成膜剂；
(b)一种或多种偶合剂；和
(c)一种或多种聚酰胺粉料。
2.权利要求1的非水上浆组合物，其中偶合剂选自3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和3-氨基丙基三乙氧基硅烷。
3.权利要求1的非水上浆组合物，其中成膜剂与选自以下的聚合物易混合：尼龙，聚丙烯，聚对苯二甲酸丁二醇酯(polybutyl，terathalate)，尼龙6，尼龙66，化学偶合的聚丙烯，聚碳酸酯，聚苯硫醚(polyphenalene sulfide)，热塑性聚氨酯，缩醛，HDPE。
4.权利要求1的非水上浆组合物，其中成膜剂选自高分子量蜡、低分子量蜡、低分子量聚酯醇酸树脂、聚己酸内酯、低分子量马来酸化聚丙烯。
5.权利要求1的上浆组合物，其中粉料是高分子量粉料。
6.权利要求1的组合物，其中粉料具有大约12,000～大约65,000的分子量。
7.权利要求1的上浆组合物，其中粉料是尼龙粉料。
8.一种施涂到用于增强尼龙的玻璃纤维上的非水上浆组合物，它包含：
(a)与尼龙易混合的一种或多种成膜剂；
(b)一种或多种偶合剂；和
(c)一种或多种尼龙粉料。
9.权利要求8的非水上浆剂，其中所述成膜剂选自低分子量聚氨酯、聚己酸内酯、聚酯、不饱和聚酯。
10.权利要求8的非水上浆剂，其中所述成膜剂是聚己酸内酯；所述偶合剂是氨基硅烷；所述粉料是聚酰胺。
11.一种施涂到用于增强聚丙烯的玻璃纤维上的非水上浆组合物，它包含：
(a)与聚丙烯易混合的一种或多种成膜剂；
(b)一种或多种偶合剂；和
(c)一种或多种粉料。
12.权利要求11的非水上浆剂，其中所述成膜剂选自无定形蜡、微晶蜡、马来酸化低分子量聚丙烯、烃树脂。
13.权利要求11的非水上浆剂，其中所述成膜剂是无定形蜡；所述偶合剂是氨基硅烷；所述粉料包括尼龙。
14.至少一部分表面被含有权利要求1的组合物的非水上浆组合物的干燥残留物覆盖的玻璃纤维。
15.权利要求11的玻璃纤维，其中非水上浆组合物是权利要求10中所定义的组合物。
16.权利要求14的玻璃纤维，其中非水上浆组合物是权利要求13中所定义的组合物。
17.一种生产可加工性和缺口艾佐德强度改进的玻璃纤维的方法，包括以下步骤：
(a)形成玻璃纤维丝束；和
(b)用权利要求1的非水上浆组合物涂敷该玻璃纤维丝束。
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