專利名稱：精制纖維的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種精制纖維，其具有大的平均長度、高的濕強度和良好的填料保持值。
背景技術：
漿料——例如聚對苯二甲酰對苯二胺(PPTA)漿料——可通過所謂的精制過程制 備，其包括切割纖維以獲得期望的纖維長度，還伴隨有對纖維的原纖化而賦予其粗糙的或 毛狀的外觀。當前，精制纖維需要對纖維進行預處理，其中，預先切割(半)連續纖維以獲得具 有合適的較短尺寸的單獨纖維段，由此可制備液態懸浮物。用于漿料精制的過程例如可從 US 5，687，917獲知，其中描述了一種通過在漿料纖維上施加機械力以制備精制漿料的精制 裝置和方法。該裝置包括具有多個排出管道的構件，每個排出管道分別具有入口和出口開本發明的發明人較早在WO 2007/121956中描述了一種通過將紗線或梳條和液體 供給到精制機以精制紗線和梳條的方法。在此專利申請中，描述了長至1.61mm的濕紗線和 長至1.84mm的濕梳條。沒有測量這些剛剛精制的纖維的濕強度。濕強度值僅僅在經歷了 其中這些纖維被進一步粉碎的第二常規精制步驟之后才確定。在精制過程中，纖維被原纖化以獲得漿料或漿狀材料。原纖化在短纖維上進行得 最好。纖維越長，原纖化就越不可能。這在其中濕強度(也稱為沖擊強度)為重要的、以及 同時保持填料材料的能力也為重要的應用中使用原纖化的纖維時將是不利的。纖維的原纖 化程度越高，其保持填料材料的能力越好，而纖維越長，則濕(沖擊)強度越高。不幸地是， 不能在獲得具有最優濕強度值的長纖維的同時獲得具有最優填料保持的高的原纖化。
發明內容
本發明提供了長纖維以及用于獲得這種長纖維的方法，其中雖然原纖化相對較 低，但仍具有高的濕強度值和商業上可接受的填料保持值。為此目的，本發明采取了一種制備原纖化的纖維的新方法。通常，來自纖維紡紗工 藝的纖維是濕的。切割預處理要求纖維是干燥的，因為切割濕(未被干燥)的纖維是不可行 的，原因在于刀片將容易斷裂。這是現有技術的另一不利之處，這不僅僅是出于經濟原因， 還因為如眾所周知地，產品(漿料)性能通過使用“未被干燥”的纖維作為基礎材料而得以 提高。根據已知的精制過程，在干燥和切割后，預切割的纖維懸浮在液體中并且獲得的懸浮 物在中心處供給到精制機。為了滿足對具有高的濕強度和可接受的填料保持能力的長纖維的需要，本發明 公開了一種精制纖維，其具有2至4毫米的平均長度、至少18%的填料保持值以及至少 1. 8mJ/mm2的濕強度值。該纖維的原纖化是低的，但仍然具有較好的填料保持值和極高的濕強度值，并通過精制長度至少為1米的紗線或梳條的工藝獲得，該精制工藝包括如下步驟將優選地未 被干燥的紗線或梳條和液體供給到精制機中，該精制機包括一個精制機裝料裝置，所述精 制機裝料裝置具有圍繞一中心孔的本體、以及至少一個用于紗線或梳條的入口。紗線或梳 條由此不以短的紗線或梳條段的懸浮物的形式供給到精制機。根據本發明使用的紗線或梳條包括呈長聚合物絲束形式的紗線或梳條，其中聚合 物絲具有相同的長度。優選地，紗線是長度至少1米的連續紗線，但優選地其長度要長得 多，例如至少10米，更優選至少100米。紗線可以是加捻的或未加捻的紗線。在根據本發 明的另一實施方式中，梳條呈重疊絲束形式，這些重疊絲具有相同或不同的長度，例如在大 約30至大約IOOOmm之間變動。這種纖維被稱為梳條。盡管各根絲可以是非常短的，但梳 條的長度至少為1米，優選至少10米，更優選至少100米。紗線或梳條原則上可為任何紗線或梳條，例如天然紗線或梳條一包括纖維素、 大麻、棉或羊毛，或者可為人造紗線或梳條一例如芳香族纖維、聚酰胺、聚酯或聚丙烯腈 (PAN)。優選地，所述紗線或梳條是芳香族紗線或梳條，更優選地是聚對苯二甲酰對苯二胺 (PPTA)紗線或梳條。紗線或梳條和液體一起以下述方式供給到精制機其保證紗線或梳條作為絲線被 引導進精制機中，并且被引導到精制機裝料裝置的表面上，而紗線或梳條段的懸浮物在精 制機的外側離開精制機，所述懸浮物包括合適地切割和原纖化的紗線或梳條段。紗線或梳 條供給到精制機的速度通常將取決于紗線或梳條的粗度，并且可由技術人員容易地調節以 獲得所需的漿料材料。速度可通過調節精制機的旋轉副盤(轉子)的速度和/或可選地通 過使用例如加壓的雙輥傳輸系統等供給設備來調節。紗線或梳條可在中心處供給到精制機。應當注意，紗線或梳條供給到精制機的速 度使得輸送足夠的紗線或梳條并且在精制機內部沒有未精制紗線或梳條的積聚。在一個優選實施方式中，紗線或梳條以偏心方式供給到精制機。術語“偏心”是指 入口不位于圓形精制機的中心處，而是與其相距一定距離。偏心供給例如可通過位于精制 機裝料裝置中的入口實現。紗線或梳條入口位于精制機裝料裝置中有利地保證了紗線或梳 條可更容易地輸送到精制機內并輸送到精制機裝料裝置的表面上，并且減少了紗線或梳條 在精制機內積聚的風險。在一個特別優選的實施方式中，紗線或梳條通過一個位于精制機裝料裝置中的入 口供給到精制機，該入口如在本發明方法的另一方面中所提供的具有一在入口的流出側上 的斜坡，該斜坡用于將紗線或梳條從入口孔引導到精制機裝料裝置的表面上。供給到精制機的液體可以是利于促進紗線或梳條的傳輸并且/或者用作冷卻液 體的任何液體。供給到精制機的液體量取決于所使用的設備的尺寸。通常，供給到精制機 的液體量使得可生產0. 1-10% (w/w)的紗線或梳條懸浮物。如果用于紗線或梳條的入口孔 沒有位于精制機的中心處，則可使部分液體通過入口孔供給到精制機、部分液體在中心處 供給到精制機。優選地，供給到精制機的液體是水。在另一個優選實施方式中，使用一個或 多個水噴射器將水供給到精制機。這些水噴射器構造成沿精制機的方向提供水流，并且噴 射的水的速度使得在壓力下水將紗線或梳條送入精制機的入口。這導致紗線或梳條平穩地 輸送到精制機。在供給方向上的水流速度因此至少與紗線或梳條的供給速度一樣大，但通 吊更尚。
本發明有利地允許向供給到精制機的液體中自由地添加某些添加劑。因此在根據 根發明的一個實施方式中，供給到精制機的液體包括整理劑。整理劑通常是油性材料，其可 作為加工助劑施加并且/或者用來改善精制漿料的功能特性。用作整理劑的合適的化合物 例如為乙氧基脂肪酸酯、以及乙氧基化醇、丙氧基醇(例如丁醇等醇)和乙氧基脂肪酸酯或 丙氧基脂肪酸酯的混合物。例如，整理劑改善了漿料的滑爽性并且/或者改善了其絕緣和/ 或抗靜電性能。然而，對于其中整理劑的含量應當為低或者其中整理劑應當優選不存在的 場合，本發明有利地允許在不添加任何整理劑的情況下精制紗線或梳條。例如，對于藥品、 食品和紙類應用，低水平或者甚至零水平的整理劑是有利的。在另一實施方式中，中和劑可作為添加劑添加，以例如中和存在于芳香族紗線或 梳條中的作為來自制造工藝的遺留物的酸性殘留物。液體也可包含添加劑的混合物。本發明提供了由上述漿料制備過程獲得的纖維。由該過程獲得的懸浮物可進一步 加工以獲得用于多種場合的漿料或漿料狀的材料。進一步的加工可包括現有技術已知的除 水和/或干燥步驟。優選地，纖維未被干燥，但是在由未被干燥的紗線或梳條制得之后，其可在進一步 的應用之前進行干燥。上述方法允許制備平均長度為2至4mm、優選2至3mm的纖維，濕強度值至少為 1. 8、優選為1. 8至3. 5mJ/mm2。短的強原纖化的纖維從未獲得過如此高的強度。同時，本發 明的纖維的填料保持值高于18%。僅在短的原纖化纖維中知道有如此高的值。在另一實施例中，從由精制工藝獲得的紗線或梳條懸浮物獲得纖維，纖維被供給 到另一精制機，即經受一常規的精制步驟——包括將紗線或梳條供給到該另一(常規)精 制機。在另一方面，本發明的纖維通過使用精制機裝料裝置的方法獲得，其中精制機裝 料裝置包括一環繞中心孔的本體，本體包括工作/起作用的精制表面和用于將精制機裝料 裝置安裝在精制機中的螺栓孔，其特征在于，所述本體還包括至少一個用于將紗線或梳條 供給到精制機中的入口。中心孔可用于使漿料進入精制機。在一些裝置中，還可使漿料通 過中心孔離開精制機。用于供給紗線或梳條的入口的直徑、形式及在精制機裝料裝置中的 位置優選地適于將紗線或梳條引導進精制機并且引導到精制機裝料裝置的工作表面、并且 保證離開精制機的漿料被合適地切割和原纖化。精制機裝料裝置可包括一個或多個紗線或梳條入口，例如1至5個入口或更多。入口可位于精制機裝料裝置本體上的能夠保證將紗線或梳條合適地加工成漿料 的任何位置。紗線或梳條入口的定位可取決于漿料出口的定位。例如，如果漿料在下側離 開精制機，則紗線或梳條入口的位置可更靠近精制機裝料裝置的內邊緣而不是外邊緣，以 允許紗線或梳條合適地接觸精制機裝料裝置的位于表面處的刀片。具有紗線或梳條入口的裝料裝置可包括一個入口孔和一個在精制機裝料裝置的 工作表面處位于入口的流出側上的斜坡。所述斜坡制造成用來將紗線或梳條從入口孔引導 到精制機裝料裝置的位于表面處的刀片。上述精制過程導致相對低的原纖化并且具有改善性能的漿料，并且在多種應用場 合中——特別是在其中高的濕強度和良好的填料保持值為重要的場合中——具有改善的 性能。例如，纖維可合適地用于制造摩擦材料、襯墊、制動襯塊和襯片，其中以傳統方式應用本發明的漿料狀纖維來制造這些產品。
具體實施例方式通過下列非限制性示例來進一步闡釋本發明。設備12” Sprout Waldron單盤實驗室用精制機動力50kW工作動力5_25kW1500RPM填料樣式Andritz D2A504 等定子盤上的入口孔直徑11mm入口孔長度25mm，寬度11 (孔處縫隙的起始點)至22mm(縫隙的終點)，角度大約 15°。總體加工條件中心水流100L/min偏心水流(與紗線或梳條一起進到入口孔)0· 1-1. OL/min水溫20°C。測試方法紗線或梳條長度測量使用Pulp Expert FS測量紗線或梳條長度。至于長度，使用了長度加權的長度 (LL)。下標0.25意味著長度> 250微米的碎料的相應值。該儀器利用具有已知長度的紗 線或梳條的樣本進行校準。SR(EN ISO 5267-1 2000)2g (干重)未被干燥的漿料紗線或梳條在Lorentz and Wettre粉碎機中于250次 擊打期間分散在IL的水中。獲得充分散開的樣本。測量肖伯爾-瑞格勒(SR)值。(EN ISO 5267-1 2000)比表面積(SSA)確定通過BET比表面積法使用氮氣吸附確定比表面積(m2/g)，使用由Micromeretics 制造的Tristar 3000。干燥的漿料紗線或梳條樣本在200°C下干燥30分鐘，同時經受氮氣 沖刷。填料保持在高速立式混合器中制備97% Kaolin (Laude SP 20)和3%Twaron 的混合物 漿料。在粗篩設備中使用250目篩來篩分20g混合物。確定篩網上的剩余材料，以初始量 的百分比給出。濕強度在高速立式混合器中制備97% Kaolin (Laude SP 20)禾Π 3%Twaron 的混合物 漿料。IOg的混合物在70bar下模制成一厚度在7. 5至11. Omm之間、寬度為15mm的桿。該 桿在擺錘式沖擊測試設備中被垂直于其主軸線地擊斷。濕強度以mj/mm2給出。該示例描述了以不同的精制機裝料裝置以及不同的紗線含水量進行的試驗。根據本發明的精制的條件和結果在表1中示出。表 1 示例1是根據本發明的示例。其示出了良好的填料保持值和高的濕強度值。請注 意，低的SR和SSA值表示這些樣本的低程度的原纖化。示例A-C是對比例。示例A是從商業渠道可得到的Twaron 3091。這些是高度原纖化的短纖維，具 有非常好的填料保持值，但是濕強度相對較差。示例B是從商業渠道可得到的Twaron 1095。這些是中度原纖化的短纖維，具 有良好的填料保持值，但是濕強度差。示例C是切割的長度為3. Omm的非原纖化紗線。該樣本與示例A和B的短纖維相 比具有改善的濕強度，但是填料保持值是低的。
權利要求
一種精制纖維，其長度加權的長度LL0.25為2至4毫米，填料保持值至少為18％，濕強度值至少為1.8mJ/mm2。
2.根據權利要求1所述的纖維，能夠通過精制長度至少為1米、未被干燥的紗線或梳條 的過程獲得，該精制過程至少包括如下步驟將所述紗線或梳條和液體供給到精制機，所述 精制機包括精制機裝料裝置，所述精制機裝料裝置具有一圍繞中心孔的本體、以及至少一 個用于紗線或梳條的入口。
3.根據權利要求1或2所述的纖維，其中所述纖維未被干燥。
4.根據權利要求1或2所述的纖維，其中濕強度值為1.8至3. 5mJ/mm2。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的纖維，其中所述纖維是PPTA纖維。
6.權利要求1至5中任一項所述的纖維在摩擦材料、襯墊、制動襯塊或制動襯片中的應用。
7.包括權利要求1至5中任一項所述的纖維的摩擦盤、制動襯塊或制動襯片。
全文摘要
本發明公開了一種精制纖維，其平均長度為2至4毫米，填料保持值至少為18％，濕強度值至少為1.8mJ/mm2。該纖維能夠通過精制長度至少為1米、未被干燥的紗線或梳條的過程獲得，該精制過程至少包括如下步驟將所述紗線或梳條和液體供給到精制機，所述精制機包括精制機裝料裝置，所述精制機裝料裝置具有一圍繞中心孔的本體、以及至少一個用于紗線或梳條的入口。由此獲得的原纖化纖維可用于制造摩擦材料、襯墊、制動襯塊或制動襯片。
文檔編號F16D69/02GK101910479SQ200880122412
公開日2010年12月8日 申請日期2008年10月20日 優先權日2007年10月23日
發明者J-C·蒂肯, M·H·施密特, S·J·博芬申 申請人:帝人芳綸有限公司