专利名称：增强纤维粒料的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及一种新型玻璃组合物，更进一步地说，涉及通过将水化玻璃纤维混合形成粒料并干燥由玻璃纤维产生的粒料。
切断的玻璃原丝常常用作热塑性制品的增强材料。将特定长度和直径的玻璃原丝加入到热塑性树脂中以形成诸如车辆分配器帽、动力手动工具壳、风扇罩和链锯罩的复合制品。
由于玻璃原丝可以用作增强材料，因此人们一直在寻找较大的较致密的玻璃材料。一种方法是将玻璃原丝压实。经过压实、切断的玻璃原丝以前被用来作为热塑性增强材料。现有技术中公开了一种制备致密的玻璃原丝的方法，它是将经过切断的玻璃原丝润湿并将它们振荡。但是该方法速度较慢并且产生一种纤维棒，该棒由切断的原丝固化而成。因而，现有技术中的玻璃纤维棒的直径没有明显地大于单根切断的原丝的直径。
因此，人们仍然需要经过改进的热塑性增强玻璃产品，它比单根切断的原丝明显致密并且直径较大而且它可以有效地生产。
这种需求通过本发明可以满足，本发明提供了一种经过改进的玻璃纤维产品，它比单根切断的原丝具有较高的密度和较大的直径。
根据本发明的第一个方面，它提供了一种增强组合物。该增强组合物由通过将玻璃纤维水化以使玻璃纤维上的水含量为约11-20％重量，将该玻璃纤维至少混合3分钟由此形成一种粒料并进行干燥的方法而制得的粒料组成。优选地，该玻璃纤维混合约3分钟-约15分钟。更优选地，该玻璃纤维混合约5分钟-约10分钟。最优选地，该玻璃纤维混合约8分钟-约9分钟。
另外，该玻璃纤维的含水量优选地为约12％-18％重量。更优选地，该玻璃纤维的含水量优选地为约14％-15％重量。
优选地，该玻璃纤维的长度为1/16英寸(1.59mm)-1/2英寸(12.7mm)。更优选地，该玻璃纤维的长度为1/8英寸(3.2mm)-1/4英寸(6.4mm)。最优选地，该玻璃纤维的长度为5/32英寸(4.0mm)-3/16英寸(4.8mm)。
另外，该粒料优选地在约150-315℃的温度下干燥。更优选地在约200-250℃的温度下干燥。
另外，也可以采用两种或多种不同直径的玻璃纤维。
根据本发明的第二个方面，它提供了制备一种新型玻璃纤维组合物的方法。该方法包括下列步骤通过用足量的水涂覆玻璃纤维以使玻璃纤维上的水含量为约11-20％重量的水化玻璃纤维的步骤，将该玻璃纤维至少混合3分钟由此形成一种粒料并进行干燥的步骤。优选地，将这些玻璃纤维混合约3分钟-约15分钟。更优选地，将玻璃纤维混合约5分钟-约10分钟。最优选地，将玻璃纤维混合约8分钟-约9分钟。
另外，玻璃纤维的含水量优选地为约12％-18％重量。更优选地，玻璃纤维的含水量优选地为约14％-15％重量。
优选地，玻璃纤维的长度为1/16英寸(1.59mm)-1/2英寸(12.7mm)。更优选地，玻璃纤维的长度为1/8英寸(3.2mm)-1/4英寸(6.4mm)。最优选地，玻璃纤维的长度为5/32英寸(4.0mm)3/16英寸(4.8mm)。
另外，粒料优选地在约150-315℃的温度下干燥。更优选地在约200-250℃的温度下干燥。
另外，也可以采用两种或多种不同直径的玻璃纤维。
本发明提供了一种经过改进的用于增强热塑性材料的玻璃组合物。该玻璃组合物不同于典型的切断的玻璃原丝。本发明的玻璃纤维组合物(可以记为增强纤维粒料，RFP)是一种由多种玻璃纤维层组成的致密粒形材料。
RFP由玻璃纤维组成。这些纤维可以选自多种直径和长度。优选地，该玻璃纤维具有约8.5-100微米的直径。更优选地，该玻璃纤维具有约8.5-34微米的直径。另外，可以使用一种以上直径的纤维。
该玻璃纤维优选地为切断的原丝。这些切断的原丝优选地长度约为1/16英寸(1.59mm)-1/2英寸(12.7mm)。更优选地，玻璃纤维的长度为1/8英寸(3.2mm)-1/4英寸(6.4mm)。最优选地，玻璃纤维的长度约为5/32英寸(4.0mm)。
该玻璃纤维被水化并混合足够长的时间以生产粒料。所说的玻璃纤维的水化应足以防止纤维细丝化。另外，不应使该纤维过分水化或者该纤维结块成无用的块状。优选地，玻璃纤维的含水量优选地为约11％-20％重量。更优选地，该水化玻璃纤维的含水量为约12％-18％重量。最优选地，玻璃纤维的含水量优选地为约14％-15％重量。水化溶液可以单独是水也可以将水与其它成分如偶合剂、成膜剂、润湿剂、增稠剂、粘结剂、润滑剂和抗静电剂结合使用。
优选地，将该水化玻璃纤维混合约3-15分钟的时间。更优选地，将玻璃纤维混合约5分钟-约10分钟。最优选地，将玻璃纤维混合约8分钟-约9分钟。术语“混合”用于本发明中时是指保持纤维彼此移动的任何一种过程。这种过程还可以描述为翻倒、搅拌、混合、掺合、搅动搀和。
该玻璃纤维可以以多种方法水化并混合。一种方法是将玻璃纤维放在塑料袋中。将该袋压平并将水或含水溶液直接喷洒在纤维上。然后将该袋旋转、压平并再次涂覆液体。继续喷洒直到达到所需的水化量。当在该袋中形成粒料时完成旋转。也可以采用其它的方法是使该玻璃纤维水化并混合。这些方法包括改进的圆盘粒化器、旋转鼓粒化器、振动床、犁式混合机和带式混合机。
优选地，将可以从市场上买到的圆盘式粒化器进行改进并用来水化和混合该玻璃纤维。通过旋转大型盘状圆盘操作该圆盘式粒化器。将该圆盘保持在25-30度角度。可以从市场上买到的圆盘式粒化器在圆盘中有刮刀，以防止粉末形成结块。用于本发明中时，可以从圆盘内部取走刮刀并用非润温涂层如TeflonTM涂覆圆盘内部从而对该粒化器进行改进。取走刮刀可以使玻璃纤维自由地混合。涂覆该非润湿涂层是为了防止玻璃纤维堆积在该圆盘的内部。
在本发明中，切断的玻璃原丝加入到经过改进的圆盘底部中。当它们在圆盘中旋转时，用水溶液处理该玻璃原丝。最后，通过在该圆盘上盖加压而将经过水化的粒化玻璃纤维从该粒化器中取出。在将纤维连续地加入到经过改进的圆盘底部中，而粒料从该圆盘中落下时，可以实现连续的过程。
将粒化的玻璃纤维干燥以形成本发明的玻璃纤维粒料。优选地，该玻璃纤维在约150-315℃的温度下干燥。更优选地，该玻璃纤维在约185-300℃的温度下干燥。最优选地，该玻璃纤维在约200-250℃的温度下干燥。
干燥可以以多种方式来完成。优选的方法是采用流态化床(在已知的Jeffry炉)炉。Jeffry炉是可以从市场上买到的干燥炉。但是也可以采用其它方法，如加热塔、在对流或微波炉中使用的加热板。
所得到的玻璃纤维产品是一种致密的粒形材料，它由多层玻璃纤维组成。由本发明制得的玻璃纤维粒料比单根玻璃原丝致密约20-30％。另外，由本发明制得的玻璃纤维粒料直径是单根玻璃原丝的5-15倍。该玻璃纤维粒料可以用作热塑性或其它材料的增强材料。另外，本发明的玻璃纤维粒料可以用于对于熟悉本领域的技术人员来说是显而易见的用途中。
下面给出实施例用为说明本发明的一些优选的细节，应当明白这些实施例中的细节对本发明不构成任何限定。
实施例将3400克温玻璃纤维放在24英寸(610mm)×42英寸(1067mm)聚氨酯袋中。由于在制造该玻璃纤维过程中获得的水分，该玻璃纤维是潮湿的。将该玻璃纤维散开成平薄层，该袋子平铺在桌面上。将含有958.5克水和41.5克TGIC(异氰脲酸三缩水甘油酯)的溶液放入喷雾瓶中并以下列方式施加到玻璃纤维上。用该溶液喷洒玻璃平薄层；将该袋子转180度，压平并再次喷洒。将袋子转90度，压平并再喷洒。持续进行旋转、压平和喷洒。将该袋子交替转动180度和90度。当将200克溶液施加到纤维上时，测定纤维中的含水量为15％，此时停止喷洒。当在该袋中形成玻璃粒料时，完成该过程。然后将该袋子系紧。
将装在袋子中的玻璃纤维干燥。将装成袋的玻璃纤维慢慢用手送入温度设定在205℃的Jeffrey炉中、对其进行筛选并装盒。所得到的玻璃组合物是粒料形状的。该玻璃原丝粒料其长度与送入时的切断的原丝的长度相同。该粒料在混合较长的一段时间时不会结块形成较大的粒料。
本发明导致了几个优点。RFP比典型的切断的原丝产品具有更好的流动性更少的细料。可以在玻璃成型环境以外将浸润剂和粘结剂施加到玻璃粒料上。因此在该产品上可以使用一些在成型过程中由于其毒性、清洁度而不适宜使用的化学品。
此外，本发明的粒化工艺产生与送入的切断的原丝长度相同的经过改进的玻璃原丝粒料。另外，该粒料在混合较度时间时不会结块成较大的粒料。这就简化了工艺并降低了不均匀产品的形成机会。
本发明的详细描述并参考其优选的实施方案，很显然，在不脱离本发明由其权利要求书所限定的范围的基础上仍可以对其作出改进和变化。
权利要求
1.一种增强组合物，该增强组合物包括通过将玻璃纤维水化以使所说的玻璃纤维上的水含量为约11-20％重量，将该玻璃纤维至少混合3分钟由此形成一种粒料并进行干燥的方法而制得的粒料。
2.权利要求1所说的增强组合物，其中所说的玻璃纤维混合约3分钟约15分钟。
3.权利要求2所说的增强组合物，其中所说的玻璃纤维混合约5分钟约10分钟。
4.权利要求3所说的增强组合物，其中所说的玻璃纤维混合约8分钟-约9分钟。
5.权利要求1所说的增强组合物，其中所说的玻璃纤维的含水量为约12％-18％重量。
6.权利要求5所说的增强组合物，其中所说的玻璃纤维的含水量优选地为约14％-15％重量。
7.权利要求1所说的增强组合物，其中所说的玻璃纤维的长度为1/8英寸(3.2mm)-1/4英寸(6.4mm)。
8.权利要求1所说的增强组合物，其中所说的粒料在约150-315℃的温度下干燥。
9.权利要求8所说的增强组合物，其中所说的粒料在约200-250℃的温度下干燥。
10.权利要求1所说的增强组合物，其中采用两种或多种不同直径的玻璃纤维。
11.用于制备新型玻璃纤维组合物的方法，该方法包括下列步骤通过用足量的水涂覆玻璃纤维以使玻璃纤维上的水含量为约11-20％重量，将该玻璃纤维至少混合3分钟由此形成一种粒料并进行干燥。
12.权利要求11所说的方法，其中所说的玻璃纤维混合约3分钟-约15分钟。
13.权利要求12所说的方法，其中所说的玻璃纤维混合约5分钟-约10分钟。
14.权利要求13所说的方法，其中所说的玻璃纤维混合约8分钟-约9分钟。
15.权利要求11所说的方法，其中所说的玻璃纤维的含水量为约12％-18％重量。
16.权利要求15所说的方法，其中所说的水化后玻璃纤维的含水量优选地为约14％-15％重量。
17.权利要求11所说的方法，其中所说的玻璃纤维的长度为1/8英寸(3.2mm)-1/4英寸(6.4mm)。
18.权利要求11所说的方法，其中所说的粒料在约185-300℃的温度下干燥。
19.权利要求18所说的方法，其中所说的粒料在约200-250℃的温度下干燥。
20.权利要求11所说的方法，其中采用两种或多种不同直径的玻璃纤维。
全文摘要
本发明提供了一种增强组合物,该增强组合物由通过将玻璃纤维水化以使所说的玻璃纤维上的水含量为约11—20%重量,将该玻璃纤维至少混合3分钟由此形成一种粒料并进行干燥的方法而制得的粒料组成。
文档编号C03C25/00GK1187177SQ96194510
公开日1998年7月8日 申请日期1996年6月3日 优先权日1995年6月7日
发明者H·G·希尔, L·J·阿齐玛, R·A·施韦茨, D·E·布赖克 申请人:欧文斯科尔宁格公司