经改进的cvr(玻璃树脂复合材料)单丝的制作方法_3

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[0087] 本发明的方法的所有上述步骤(排列、脱气、浸溃、整形、聚合和最后卷绕)是本领 域技术人员已知的步骤,同样地,所用材料(复丝纤维和树脂组合物)也是已知的;它们例 如描述于上述两个申请EP-A-I074 369和EP-A-I174 250的任意一个中。
[0088] 特别地提醒在纤维的任何浸溃之前,必须进行通过真空作用对纤维排列脱气的主 要步骤,特别地是为了增加随后浸溃的有效性,并尤其是保证在最终复合材料单丝内没有 任何气泡。
[0089] 在通过真空室后,玻璃长丝进入完全充满浸溃树脂的浸溃室,并由此排除空气:运 是此浸溃步骤可W定义为"在真空下浸溃"的原因。
[0090] 浸溃树脂(树脂组合物)优选地包括光引发剂,所述光引发剂对300nmW上,优选 在300皿和450皿之间的UV敏感(有反应性)此光引发剂W优选0. 5%至3%,更优选地 1%至2. 5%的量使用。树脂还可W包含交联剂,所述交联剂的量例如在5%和15% (%W 浸溃组合物的重量计)之间。
[0091] 优选地,此光引发剂来自于麟化合物的族,更优选地为二(酷基)麟氧化物,例如 二化4, 6-S甲基苯甲酯)苯麟氧化物(来自BASF的"Irgacure819"),或单(酷基)麟 氧化物(例如来自Lamberti的"EsacureTP0"),运种麟化合物可W与其他光引发剂混合 使用,例如Q-径基酬类的光引发剂,例如二甲基径基苯乙酬(来自Lamberti的"Esacure KL200")或1-径基环己基二苯酬(例如来自Lamberti的"EsacureKS300");二苯甲酬, 例如2, 4, 6-S甲基二苯甲酬(例如来自Lamberti的"EsacureTZT");和/或嚷吨酬衍生 物,例如异丙基嚷吨酬(例如来自Lamberti的"Esacure口X")。
[0092] 被称为"整形"模的模具通过具有确定尺寸的横截面(通常并优选地为圆形或长 方形)从而可W调节树脂相对于玻璃纤维的比例,同时赋予预浸溃材料单丝所需的形状和 厚度。
[0093] 然后聚合室或UV福照室具有在UV射线的作用下聚合和交联树脂的作用。其包括 一个或优选地数个UV福照器,每个UV福照器包括例如波长为200皿至600皿的UV灯。
[0094] 然后,由此通过UV福照室形成的最终的CVR单丝(其中树脂现在是固体状态)例 如在接收线轴上回收,在接收线轴上CVR单丝可W卷绕极长的长度。
[0095] 在整形模和最终接收支架之间,优选将玻璃纤维所经受的张力保持在中等水平, 优选地在0. 2和2.OcN/tex之间,更优选地在0. 3和1. 5cN/tex之间;为了控制运种水平, 可W例如通过本领域技术人员公知的适合的张力仪在福照室的出口处直接测量运些张力。
[0096] 除了上述已知的步骤W外,用于制造本发明的CVR单丝的方法包括如下主要步 骤:
[0097] -单丝通过福照室的通过速度(SijO大于50m/min;
[0098] -单丝通过福照室的通过时长值U)等于或大于1. 5s;
[0099] -福照室包括被称为福照管的可被UV射线福射透过的管(如石英管或优选的玻璃 管),单丝在成型的过程中移动通过福照管,此管具有流动通过该管的惰性气体流,优选为 氮气。
[0100] 如果运些主要步骤没有组合,则不能实现本发明的CVR单丝的改进的性质,即改 进的Tg、伸长Ar和模量巧和E')性质。 阳101] 具体地,在没有用诸如氮气的惰性气体在福照管中吹扫的情况下,观察到CVR单 丝的上述性质在制造的过程很快地劣化并因此不再保证工业性能。 阳102] 此外,如果单丝在福照室中的福照时长Dir过短(小于1.5s),多个测试显示(参 见在下表中的W大于50m/min的不同速度Su进行的测试的结果),或者Tg值不足,低于 190°C,或者Ar值过低,低于4.0%。 阳1〇引表 阳 104]
[01化]还观察到高福照速度(大于50m/min,优选地在50和150m/min之间)一方面 对CVR单丝内部的玻璃长丝的优良的对齐度是有利的,另一方面对更好地保留真空室内部 的真空是有利的,运显著地减少了使一部分的浸溃树脂从浸溃室流向真空室的风险,并因 此有利于更好质量的浸溃。
[0106] 福照管(优选地由玻璃制得)的直径优选地在10和80mm之间,优选地在20和 60mm之间。 阳107] 优选地,速度Sif在50和150m/min之间,更优选地在60至120m/min的范围内。
[0108] 优选地,福照时长Du在1. 5和IOs之间,更优选地在2至5s的范围内。 阳109] 根据另一优选的实施方案,福照室包括多个UV福照器(或福射器),亦即围绕福照 管排成一排的至少两个(两个或多于两个)的UV福照器(或福射器)。每个UV福照器通 常包括一个(至少一个)UV灯(优选地在200至600nm光谱内放射)和在福照管中屯、的焦 点处的抛物面反射器;每个UV福照器传输优选地在2000和14000瓦特/米的线性功率密 度。更优选地,福照室包括至少S个,特别是至少四个排成一排的UV福照器。
[0110] 还更优选地,由每个UV福照器传输的线性功率密度在250和12000瓦特/米之间, 特别地在3000至10000瓦特/米的范围内。
[0111] 适用于本发明的方法的UV福照器是本领域技术人员公知的,例如,由公司 Dr.HGnIeAG(德国)W"105化CPAMUK"型号销售并安装有"UVAPRINT"灯(渗和铁的 高压隶灯)的那些。此类型的每个福照器的额定(最大)功率等于约13000瓦特,功率输 出实际上可W通过电位器调节在额定功率的30%和100%之间。
[0112] 优选地,在浸溃室中树脂的(树脂组合物)的溫度在50°C和95°C之间,更优选地 在60°C和90°C之间。
[0113] 根据另一优选的实施方案,调节福照条件使得浸溃室出口处的CVR单丝的溫度大 于经交联树脂的Tg;更优选地,此溫度大于经交联树脂的Tg,且小于270°C。 阳114] 5.本发巧的连施例
[0115] 根据本发明的CVR单丝的制造及其作为充气轮胎中的加强件的实例将在下文描 述。
[0116] 附图1W极简略的方式示意地显示可W生产根据本发明的CVR单丝的设备10。
[0117] 在此图中,可W看到线轴Ila在所示的实施例中含有玻璃纤维1化(W复丝的形 式)。线轴通过传送而连续地解开卷绕,从而产生运些纤维Ilb的直线排列12。通常,增强 纤维W"线股"传输,亦即W平行缠绕在线轴上的纤维的组的形式传输;例如,使用由Owens CorningW名称"Advantex"纤维销售的纤维,其具有等于1200tex的支数(作为提醒,Itex =Ig/lOOOm的纤维)。例如通过转动接收器26施加拉伸,所述转动接收器26使得纤维能 够平行前进并使得CVR单丝沿着装置1的长度移动。
[0118] 然后此排列12经过在入口管道13a和对浸溃室14打开的出口管道13b之间真空 室13 (其连接至真空累,未示出),两个管道优选地具有刚性壁,该刚性壁具有例如大于纤 维总截面的最小截面(通常为纤维截面的两倍大)和远大于所述最小截面的长度(通常比 最小截面长50倍)。
[0119] 如上述申请EP-A-I174 250所教导,对于真空室的入口和真空室的出口和从真 空室至浸溃室的输送使用具有刚性壁的管道证明了同时与纤维W高通过率经过孔而没有 断裂纤维是相容的,并还可W确保充分的密封。如果需要进行实验,所有需要的是找到最大 通过截面,已知仍然允许实现充分密封的待处理的纤维的总截面,并已知纤维的前进速度 和管道的长度。通常,在室13内部的真空为例如约0. 1己,真空室的长度为约1米。
[0120] 在离开真空室13和出口管道13b时,纤维Ub的排列12经过浸溃室14,浸溃室 14包括进料罐15 (其连接至计量累,未示出)和完全充满浸溃组合物17的密封的浸溃罐 16,浸溃组合物17基于乙締基醋类型的可固化树脂(例如DSM的"E-NovaFW2045")。 举例而言,组合物17进一步包含(重量含量为1至2%)随后处理组合物的适用于UV和 /或UV-可见光的光引发剂,例如二化4, 6-S甲基苯甲酯)苯麟氧化物(来自BASF的 "Irgacure819")。还可W包括(例如约5%至15%的)交联剂,例如,S(2-径乙基)异 氯脈酸醋S丙締酸醋(来自Sartomer的"SR368")。当然,浸溃组合物17为液态。 阳12U 优选地,浸溃室为数米长,例如在2和IOm之间,特别地在3和5m之间。 阳122] 因此,预浸溃材料包含例如(%W重量计)65%至75%的固体纤维1化,其余(25% 至35% )由液体浸溃基体17形成,所述预浸溃材料离开浸溃室14进入密封的出口管道 18 (仍处于低真空下)。
[0123] 然后预浸溃材料经过整形装置19,整形装置19包括至少一个整形模20,其通道 (在此处未示出)例如为圆形、矩形或圆锥形,W适合特定的实施条件。举例而言,此通道具 有圆形的最小横截面,其下游孔具有略大于目标单丝的直径。所述模具具有通常至少大于 最小截面的最小尺寸100倍的长度。其目的在于赋予最终产品良好的尺寸精度,还可W用 于纤维相对于树脂的含量的配量。根据实施方案的一个可能的替代形式,模具20可W直接 地加入浸溃室14中,由此例如避免使用出口管道18的需要。
[0124] 优选地,整形区为数厘米长,例如在5和50cm之间,特别地在5和20cm之间。
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