专利名称：用于玻璃纤维的涂敷组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于纤维的浸渍剂或涂敷组合物，本发明所提供的涂敷组合物特别适合于用来涂敷连续的玻璃纤维绞合体，而后者则用于作为纤维光缆的覆盖层。
在纤维上施加涂敷组合物是公知的技术。之所以在纤维的表面上施加涂敷组合物有若干原因这样做通常是为了在其成形之后的处理过程中保护纤维;在这样的组合物中也可以加入一些成份，这些成份能够给纤维带来一些有利于其使用的性质。能够被改善的性质包括耐冲击强度、耐压强度、绞合整体性、柔软性、韧性、以及改进纤维和基体树脂之间的粘合性。
这种经过涂敷的纤维可以用于覆盖或包裹诸如光缆之类的纤维缆或电缆。具有代表性的作法是采用玻璃纤维作为电缆或纤维缆的覆盖层，并且通过挤压涂敷工艺在玻璃纤维上固化一层热塑性树脂。在挤压形成的套层和通过纺织、螺线式缠绕或其他方式形成的覆盖层之间没有粘连。然而在敷设电缆时，需要在电缆的端头处使用夹具，由于编织而成的玻璃纤维覆盖层和挤压而成的套层之间的粘连性很差，上述夹具就会将挤压而成的套层从电缆上拉走。采用本发明所述的经过热塑性浸渍处理后的绞合股线层由于能够和挤压套层相粘连，从而克服了上述缺点。
本发明的一个目的是给用作电缆或纤维缆的覆盖层的玻璃纤维提供一种粘合剂或涂敷组合物，其另一个目的是提供一种涂敷组合物，它能够克服现有被涂纤维所存在的缺点。在现有的电缆上，需要采用特殊的部件来防止皱缩，而这些部件既昂贵，又难于使用。本发明所述的经热塑浸渍形成的覆盖层在它熔化之后就形成了这种防皱缩部件。本发明的再一个目的是提供一种涂敷组合物，它能够和通常由挤压工艺形成的围绕电缆或纤维缆的保护涂层完全粘连在一起。
本发明提供了一种用于玻璃纤维绞合股线的含水涂敷组合物，它由包含成膜聚合物的热塑性树脂悬浮液构成。
如本发明所述的涂敷组合物包括热塑性树脂(最好是聚乙烯聚合物粉末)、表面活化剂、成膜聚合物(最好为聚氨酯胶乳聚合物)、凝胶体或稠化剂、其余的成分为水。
按照本发明的一种最佳使用方法，当涂敷组合物是用于纤维或细丝束或者纤维绞合线上时，上述热塑性树脂聚合物是以粉末形式悬浮于含水涂敷组合物之中。将经过涂敷的绞合线缠绕在电缆或芯子上，在电缆或芯子缠绕上该绞合线之后，再以挤压方式在电缆或芯子上形成一层热塑性套层。熔化的聚合物的热量使覆盖层中所包含的热塑性聚合物粉末也熔化流动。也可以在以挤压方式形成热塑性套层之前对绞合线进行预热，以便使覆盖层中的粉末状聚合物能够更加完全地熔化。待冷却之后，涂了覆盖层的电缆便硬化，从而在不需要增加另外的硬化部件的情况下就使电缆具有了防皱缩和硬化的性质。
本发明在不需要使用自交联树脂物质以提供部分固化或减小涂敷物粘度的情况下，即可获得理想的电缆。此外，本发明也不需要使用任何润滑剂。
本发明所述的含水涂敷组合物特别适合于在常规的在线或脱线涂敷工艺过程中对连续的玻璃纤维绞合线进行浸渍。
通过下面的详细说明，本发明的上述优点以及一些其他优点将会更加清楚地显示出来。
本发明适用于任何用来增强聚合性树脂的玻璃纤维。这里所说的“玻璃纤维”，是指由一个或多个熔融玻璃流体拉制而成的线状体在编合过程中聚集在一起经绞合而成的绞合物。该术语也包括将多股绞合物放在一起和/或拧在一起所形成的玻璃绳股和索缆，以及由这样的玻璃纤维绞合体，绳股或索缆通过编织或非编织方法形成的编织物。本发明所述的涂敷组合物配方最好是用于通常在市面上可以获得的玻璃纤维。
送入脱线处理过程的玻璃纤维可以采用任何常规的压平装置予以压平，这对于本领域中的技术人员来说是已知技术。
本发明中所采用的单个的成份都是市面上可以买到的，因此可以简单地将它们混合在一起以制备体现出本发明特点的组合物。
本发明所述的含水涂敷组合物的重量百分比成份大致如下热塑性聚合物粉末 5-50%表面活化剂 0.5-1.5%成膜聚合物 0.5-5%稠化剂 0-0.1%水 其余总的固体成份的重量百分比在6-56%的范围之内。涂敷组合物的施加应能在纤维上形成一层其重量为纤维重量的5-50%的干燥沉积物(LOI)。
上述含水涂敷组合物的重量百分比成份含量最好为
热塑性聚合物粉末 18-24%表面活化剂 0.75-1.0%成膜聚合物 1-3%稠化剂 0-0.05%水 其余总的固体成份的重量百分比为20-28%。此时，涂敷组合物的施加应能在纤维上形成一层其重量为纤维重量的24-30%的干燥沉积物(LOI)。
上述含水涂敷组合物中所用的热塑性树脂可以从常用的热塑性树脂粉末中选择，例如聚酯，聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、以及其他种类的呈粉末状的常用聚合物。这些粉末状聚合物的颗粒直径应小于100微米。其中一种这样的材料就是USI化学公司销售的名称为Micro-thene 510R的聚乙烯聚合物。在本发明的最佳实施方案中，热塑性材料粉末的平均颗粒直径在大约20微米或更小的范围之内。用于涂敷电缆(特别是光导纤维缆)的树脂最好应具有良好的耐冲击强度，高的弹性模数，良好的柔软性，以及对聚乙烯或聚氯乙烯套层材料的良好的粘连性。
在含水涂敷组合物中使用的表面活化剂可以是常规的聚醚多元醇，例如由Rohm & Haas公司出售的商业名称为TRITON X 100 R烷基碱金属聚醚乙醇。
含水涂敷组合物中使用的可悬浮或可浮化的成膜聚合物可以是常规的弹胶性聚氨酯聚合物，例如由RUCO聚合物公司出售的RUCO2010L。
含水涂敷组合物中使用的凝胶体或稠化剂可以在许多常规的稠化剂中选取，Drew化学公司出售的其商品名称为Drewfloc 270的聚酰胺特别适合于本发明的用途。
含水涂敷组合物中所包含的水量应能够使总的固体(非水性的)成份得以充分地涂在纤维上。建议使总的固体成分的重量百分比保持在5-50%的范围之内，最好是在20-28%的范围之内。
按照含水涂敷组合物的最佳配制方法，将表面活化剂溶解在大约3/4的水中以获得一种主混合液，让热塑性树脂粉末悬浮在主混合液中，然后再将成膜剂直接加入到经上述制备的主混合液中;将稠化剂溶解在其余的水中，然后再将它加到主混合液之中。这样配制而成的含水涂敷组合物具有良好的均匀性，低的粘度以及良好的稳定性。
上述含水涂敷组合物能够在常规的在线或脱线工艺过程中施加于连续的玻璃纤维绞合体上。在在线工艺过程中，涂敷物是在纤维成型操作过程中作为压平工序而施加的;而在脱线工艺过程中，则是将一束玻璃纤维绞合体拉过装有含水涂敷组合物的浸渍槽。采用一个剥离模具来去除多余的涂敷组合物，然后以常规的方式对经过浸渍或涂敷的纤维束进行干燥。可以采用本领域技术人员所熟知的任何种类的炉子以升高温度来干燥经过涂敷的玻璃纤维绞合体，以便除去水份;也可以采用高频干燥炉来进行干燥。在升高的温度下对经过涂敷的玻璃纤维绞合体进行干燥不应使热塑性树脂熔化，该热塑性树脂是在成膜聚合物的作用下附在玻璃纤维上的。
在一种工艺过程中，通过在一个缠绕机上卷取干燥的或近似于干燥的绞合体以形成集合体，它一般具有5-20%重量百分比的残余水份，超过上述含量的水份则通过对集合体进行干燥来予以去除。炉子的温度必须低于粉末状聚合物的熔化温度点。这样获得的经涂敷的绞合体是可以叠合的，并具有优良的粉末保持能力。
经过涂敷的玻璃纤维可以用于作为任何类型的电缆或光缆的覆盖层，也可以用于许多增强产品中的任何一种。将经过涂敷的玻璃纤维缠绕在电缆或光缆上的工艺是采用本领域中已知的技术。
这种涂敷了本发明所述的含水涂敷组合物的玻璃纤维优于目前市面上出售的经常规涂敷或以其它方式压平的玻璃纤维，因为前者具有所期望的较高含量的热塑性树脂粉末。经涂敷的玻璃纤维绞合体是柔软的，它象经过常规压平的玻璃纤维一样容易接受加工处理。
本发明的内容还包括使经过缠绕覆盖的电缆具有第二覆盖层或者通过挤压工艺涂敷另外的某种类型的热塑性树脂，这样就使玻璃纤维上的热塑性树脂不但自己相互熔结在一起，而且和第二热塑性覆盖层紧密地粘连在一起。这样，经过涂敷的玻璃纤维不仅起到了抗拉部件的作用，还起到了抗压部件的作用。作为抗压部件，电缆上的玻璃纤维覆盖层能够起到防止皱缩的作用，从而避免在加工，敷设或实用温度变化过程中，尤其是在低温环境(-40℃)下对电缆或光缆的损害。
实施例1一种如本发明所述的涂敷组合物由下列成份(重量百分比)配制而成热塑性聚合物粉末(USI化学公司出售的Microthene FN 510) 25%烷基碱金属聚醚乙醇表面活化剂(Rohm & Haas公司出售的TRITON X100) 0.89%弹胶性聚氨酯成膜聚合物
(RUCO聚合物公司出售的RUCO 2010L) 2.0%聚丙烯酰胺稠化剂(Drew化学公司出售的Drewfloc 270) 0.048%水 其余总的固体成份的重量百分比大约为27%。将上述涂敷组合物施加在经常规的压平工艺而获得的玻璃纤维上，在此实施例中采用的是Owens-Corning玻璃纤维公司出售的H-15762型经压平的玻璃纤维，涂敷的结果应使玻璃纤维上沉积一层其重量约为纤维重量(LOI)的26%的干燥涂敷层。
将经过涂敷的纤维加热到大约150℃，使所附着的热塑性树脂熔化，从而获得了一种玻璃纤维增强材料，它特别适合于用来作为电缆或光缆的覆盖层或缠绕层。将这种经过涂敷和烤热的玻璃纤维增强材料缠绕在电缆上，就使电缆具有了为其随后的加工处理所需的柔软性和适当的硬度。
在上述经玻璃纤维增强的电缆或光缆上还可以再包上由诸如热塑性树脂材料构成的第二覆盖层，它能够进一步起到保护光缆的作用。第二覆盖层中所用的热塑性树脂材料最好和含水涂敷组合物中所用的热塑性树脂材料基本相同。
尽管对本发明的详细说明是结合最佳实施方案来进行的，但是在本发明的实质性内容范围内还可以对其作出各种变化和改进。
权利要求
1.一种含水涂敷浸渍组合物，其成份的重量百分比含量为热塑性聚合物粉末 5-50%表面活化剂0.5-1.5%成膜聚合物0.5-5%稠化剂0-0.1%水其余
2.如权利要求1所述的含水涂敷组合物，其总的固体成份的重量百分比含量为6-56%。
3.一种含水涂敷浸渍组合物，其成份的重量百分比含量为热塑性聚合物粉末 18-24%表面活化剂 0.75-1.0%成膜聚合物 1-3%稠化剂 0-0.05%水 其余
4.如权利要求3所述的含水涂敷组合物，其总的固体成份的重量百分比含量为20-28%。
5.一种含水涂敷浸渍组合物，其成份的重量百分比含量大致为热塑性聚合物粉末 25%表面活化剂 0.89%成膜聚合物 2.0%稠化剂 0.048%水 其余
6.如权利要求5所述的含水涂敷组合物，其总的固体成份的重量百分比含量为27%。
7.多股柔软的丝状物，在丝状物的至少一部分表面上涂敷了一层将权利要求1中所述的含水涂敷组合物中的水份蒸发了之后所产生的残留物。
8.如权利要求7所述的丝状物由玻璃制成。
9.被缠绕的光导玻璃纤维缆，它包括一层覆盖光导玻璃纤维缆的增强材料，而增强材料由连续的丝状体构成，在丝状体上涂敷了一层将权利要求1中所述的含水涂敷组合物中的水份蒸发掉之后所产生的残留物。
10.如权利要求9所述的光导玻璃纤维缆，其中在被缠绕的纤维缆上覆盖一层经挤压而成的热塑性树脂层。
11.如权利要求10所述的光导玻璃纤维缆，其中经挤压而成的覆盖层所包含的热塑性树脂材料与含水涂敷组合物中所用的热塑性聚合物粉末为基本上相同的材料。
12.如权利要求1所述的含水涂敷组合物，其中的热塑性聚合物为粉末状的聚乙烯聚合物。
13.如权利要求1所述的含水涂敷组合物，其中的表面活化剂为烷基碱金属聚醚乙醇。
14.如权利要求1所述的含水涂敷组合物，其中的成膜聚合物为弹胶性聚氨酯聚合物。
15.如权利要求1所述的含水涂敷组合物，其中的稠化剂为聚丙烯酰胺。
全文摘要
一种用于纤维的含水涂敷组合物，其成分为热塑性聚合物粉末，表面活化剂、成膜聚合物，稠化剂，其余为水。当上述组合物涂敷到玻璃纤维束或绞合体之上时，被涂敷的玻璃纤维上具有重量百分比为25-30％的总的固体成分，并具有良好的柔软性和抗压强度。
文档编号D06M15/227GK1056093SQ9110268
公开日1991年11月13日 申请日期1991年3月29日 优先权日1990年3月30日
发明者勒纳德·约瑟福·阿兹马, 托马斯·包尔·哈戈, 马丁·查尔斯·夫劳特 申请人:欧文斯-科尔宁格费伯格拉斯公司