Изделия, содержащие волокна и/или фибриды, волокна и фибриды и способ их получения
Настоящее изобретение относится к технологии получения волокон, фибридов и изделий из них, в частности нетканых изделий, бумаги, и может быть использовано, например, при производстве электрической изоляции. Изделия усилены волокнами и/или фибридами, сформованными из смеси термостойких полимеров - ароматических полиамидов, ароматических полиамидоимидов или полиимидов и термопластичных полимеров - полисульфидов, полисульфонов. Усиление достигают термическим прессованием при температуре, превышающей температуру стеклования термопластичного полимера. Полученные изделия обладают повышенными механическими свойствами, воздухопроницаемостью. Обеспечивается высокая технологичность процесса. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 2 ил., 7 табл.
Настоящее изобретение относится, в частности, к новым изделиям, в частности к нетканым изделиям, содержащим волокна и/или фибриды. Оно также относится к новым волокнам и фибридам, а также к способу получения указанных волокон и фибрид.
В частности, при производстве электрической изоляции стремятся получить изделия, обладающие высокой стойкостью к колебаниям температуры и хорошими механическими и/или диэлектрическими свойствами. Указанные изделия могут, например, являться неткаными изделиями, полученными из термостойких волокон. Для получения хороших механических свойств изделия необходимо хорошее сцепление термостойких волокон; кроме того, для получения хороших диэлектрических свойств изделие должно иметь однородную и плотную структуру. С этой целью стремятся получить хорошее сцепление термостойких волокон в изделии. Кроме того, в изделии стремятся получить однородную и плотную структуру. Указанные изделия в зависимости от их структуры (в частности, их плотности) и/или их состава могут применяться для упрочнения механических свойств и/или в качестве диэлектрика.
В патенте США 2999788 предлагается, например, получить частицы синтетических полимеров или "фибриды", имеющие особую структуру, которые применяют совместно с волокнами на основе синтетических полимеров, с целью получения волокнистых сплетенных структур по способу получения бумаги. На указанные структуры можно оказывать давление при высокой температуре, что приводит к текучести фибридов. Однако получение подобных фибридов путем осаждения в условиях деформации сдвига является сложным и дорогостоящим. Тем не менее, для непосредственного использования указанные фибриды должны оставаться в водной среде. В связи с этим они не могут быть выделены, а также их нелегко транспортировать, что ограничивает их использование.
В патенте Франции 2163383 предлагается получить нетканые изделия, состоящие из слоя волокон на основе огнеупорного материала или имеющие температуру плавления более 180°С, при этом волокна связаны между собой с помощью полиамид-имидного связующего, которое применяют в пропорции от 5 до 150% от массы используемых сухих волокон. Однако пропитывание смолы осуществляют в растворе в растворителе, что приводит к неблагоприятным последствиям, влияющим на свойства нетканых изделий.
Для улучшения технологичности нетканых слоев в патенте Франции предлагается получить мокрым способом нетканые слои волокон, состоящие из огнеупорного материала или имеющие температуру плавления более 180°С, связанные между собой порошкообразным термопластичным полимером.
Если получение указанных слоев теоретически может быть осуществлено способом, используемым для получения бумаги, то на практике их промышленное получение отличается сложностью: действительно смесь синтетические волокна - связующее на основе смолы имеет слишком низкое слипание при обработке и, в частности, подобная смесь не имеет достаточного слипания для того, чтобы ее можно было получить динамичным способом, например, на установке для коммерческого получения бумаги; подобные слои можно получить, главным образом, на лабораторных установках типа "Formette Franck", т.е. статическим способом и отдельными партиями, как подчеркивается в примерах.
В патенте Франции 2685363 предлагается получить мокрым способом бумагу, состоящую из волокон, имеющих термическую устойчивость, большую или равную 180°С, которые связаны между собой с помощью волокнистого связующего и химического связующего.
Использование связующих для обеспечения слипания волокон, например, в нетканых изделиях приводит, в частности, к трудностям и затратам при применении указанных связующих.
В настоящем изобретении предлагаются новые изделия, в частности, нетканые изделия, не имеющие вышеуказанных недостатков, которые содержат волокна и/или фибриды. В настоящем изобретении также предлагаются новые волокна и фибриды и способ получения указанных волокон и фибридов, а также изделия, полученные из указанных волокон и фибридов, например нетканые изделия. Термопластичная часть волокна или фибриды по настоящему изобретению играет, в частности, роль химического связующего, описанного ранее. Она, в частности, имеет свойство "впитываться" без воздействия давления и температуры. Таким образом, получается сцепление термостойких волокон в указанных изделиях, с обеспечением хороших термических и механических свойств. Указанные изделия могут иметь однородную и плотную структуру, и, следовательно, обладать хорошими диэлектрическими свойствами.
С этой целью первый объект настоящего изобретения относится к изделию, содержащему, по меньшей мере, волокна и/или фибриды, отличающиеся тем, что волокна или фибриды формируют из смеси полимеров, содержащей, по меньшей мере, один термостойкий полимер и один термопластичный полимер, который выбирают из группы полисульфидов и полисульфонов.
Второй объект настоящего изобретения относится к вышеупомянутым волокну и фибриду и к способу их получения.
В качестве третьего объекта настоящего изобретения предлагается использование вышеупомянутых изделий для изготовления электрической изоляции.
Термостойкий полимер по настоящему изобретению является, предпочтительно, огнеупорным или имеет температуру стеклования превышающую 180°С, предпочтительно, большую или равную 230°С или более. Термостойкий полимер по настоящему изобретению обладает термической стойкостью (т.е., в частности, способен сохранять свои физические свойства) в течение длительного времени при температуре более 180°С. Указанный термостойкий полимер выбирают, предпочтительно, из полиарамидов и полиимидов. В качестве примера полиарамидов можно привести ароматические полиамиды, такие как полимер, имеющий фирменное наименование Nomex®, или имидные полиамиды, такие как полимер, известный под фирменным наименованием Kermel®. В качестве примера полиимидов можно привести полиимиды, полученные в соответствии с европейской заявкой 0119185, известные под фирменным наименованием Р84®. Ароматические полиамиды могут являться полиамидами, описанными в европейской заявке 0360707. Они могут быть получены в соответствии со способом, описанным в европейской заявке 0360707.
Термопластичный полимер выбирают из группы полисульфидов и полисульфонов. В качестве примера полисульфида можно привести полифениленсульфид, обозначаемый далее по тексту как PPS. В качестве примера полисульфонов, обозначаемых далее как PSU, можно привести простой полиэфирсульфон, обозначаемый далее как PESU или полифениленсульфон, обозначаемый далее как PPSU.
Указанные термопластичные полимеры имеют температуру стеклования, меньшую или равную 250°С, что позволяет им, в частности, играть роль химического связующего в изделиях по настоящему изобретению и "впитываться" без воздействия давления и температуры. Указанные полимеры обладают также хорошей теплостойкостью, так как принадлежат к термическому классу (термический индекс) свыше 130°С. Это обеспечивает преимущества при получении изделий, обладающих хорошей теплостойкостью.
В соответствии с предпочтительным способом осуществления настоящего изобретения термопластичный полимер и теплостойкий полимер растворимы в одном и том же растворителе. Предпочтительно, растворитель является полярным апротонным растворителем. Его, предпочтительно, выбирают из DMEU, DMAC, NMP (N-метилпирролидон), DMF (ДМФА).
Предпочтительно, волокно или фибрид по настоящему изобретению содержит, по меньшей мере, 10 мас.% термопластичного полимера.
Фибриды представляют собой мелкие негранулированные волокнистые частицы или имеют форму тонких пленок, которые не являются жесткими. Два из их трех пространственных размеров составляют порядка нескольких микрон. Их малый размер и их гибкость позволяют помещать их в физически переплетенные конфигурации, подобные тем, которые имеются в настоящее время в бумаге, сформованной из пульпы.
Волокно по настоящему изобретению имеет, предпочтительно, титр в интервале от 0,5 дтекс и 13,2 дтекс. Волокно по настоящему изобретению имеет, предпочтительно, длину в интервале от 1 до 100 мм.
Волокно по настоящему изобретению может иметь различные формы сечения, например, круглую, трехлопастную, "плоскую". Под волокном с плоской формой сечения понимают волокно, отношение длина/ширина которого больше или равно 2.
Волокно или фибрид по настоящему изобретению могут быть обработаны связующей композицией.
В соответствии с предпочтительным способом осуществления изделия по настоящему изобретению волокна получают смешиванием термостойкого полимера и термопластичного полимера с дальнейшим формованием нити из смеси.
Для смешивания двух полимеров можно применять любой способ, известный специалисту. Предпочтительно, смесь полимеров получают растворением полимеров, по меньшей мере, в одном и том же растворителе. Термопластичный полимер и термостойкий полимер могут быть растворены вместе, одновременно или последовательно в растворителе или в смеси растворителей, которые могут смешиваться друг с другом, например, в одном реакторе. Полимеры могут быть также растворены по отдельности в одном и том же растворителе или в разных растворителях, которые могут смешиваться друг с другом, например, в двух различных контейнерах, а затем растворы полимеров объединяют.
Условия растворения, такие как температура, определяет специалист в зависимости от типа полимеров и используемого(ых) растворителя(ей). Для того чтобы облегчить растворение, его можно, например, осуществить при высокой температуре и при перемешивании.
Растворение можно осуществить при комнатной температуре. Предпочтительно, температура растворения составляет от 50 до 150°С.
Растворителем(ями) при растворении является, предпочтительно, полярный апротонный растворитель. Можно использовать диметилалкиленмочевину, например, диметилэтиленмочевину (DMEU) или диметилпропиленмочевину. Растворитель, предпочтительно, выбирают из DMEU, диметилацетамида (DMAC), N-метилпирролидона (NMP), диметилформамида (ДМФА). Растворитель при растворении может являться смесью полярных апротонных растворителей, например смесью диметилэтиленмочевины и безводного полярного апротонного растворителя, такого как NMP, DMAC, ДМФА, тетраметилмочевина или γ-бутиролактон.
Раствор полимеров, полученный после растворения, называют коллодием. Полученный раствор является, предпочтительно, прозрачным.
Общая массовая концентрация полимеров по отношению к раствору, предпочтительно, находится в интервале от 5 до 40%.
Раствор может также содержать добавки, такие как пигменты, усилители структуры, стабилизаторы, матирующие составы.
Раствор должен, кроме того, иметь вязкость, позволяющую формовать из него нити, составляющую обычно от 100 до 1000 П. Для мокрого прядения вязкость, предпочтительно, составляющую в интервале от 400 до 800 П, измеряют с помощью вискозиметра, с фирменным наименованием EPPRECHT RHEOMAT 15. Для сухого прядения вязкость, предпочтительно, составляет в интервале от 1500 до 3000 П.
Смешивание полимеров можно также осуществить последовательно один за другим на стадии прядения, например, последовательным впрыскиванием каждого полимера - растворимого или нерастворимого в растворителе - во время процесса прядения.
В рамках настоящего изобретения можно использовать любой известный специалисту способ прядения из смеси полимеров, в частности, из раствора полимеров.
В качестве примера можно привести сухое прядение, в соответствии с которым раствор полимеров (волокнистое вещество в виде раствора) экструдируют через капилляры в среде, способствующей удалению растворителя, например, в выпарной среде, температуру которой поддерживают близкой или более высокой, чем температура кипения растворителя, давая возможность осуществить отвердение филаментных волокон. На выходе из выпарной камеры филаментные волокна освобождают от остаточного растворителя. Для этого их можно промыть водой, возможно, при температуре кипения и под давлением, и сушить обычным способом, предпочтительно, при температуре более 80°С. Их можно также обработать термически при температуре, большей или равной 160°С при пониженном давлении и/или в инертной атмосфере. После освобождения от остатков растворителя филаментные волокна вытягивают, например, при температуре более 250°С, предпочтительно, более 300°С, предпочтительно, в отсутствие кислорода.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения в качестве способа прядения применяют мокрое прядение, в соответствии с которым раствор полимеров (раствор волокнистого вещества) экструдируют в коагуляционную ванну.
Температура раствора при прядении может изменяться в широких пределах в зависимости от вязкости раствора для прядения. Например, раствор, имеющий низкую вязкость, можно легко экструдировать при обычной температуре, в то время как раствор с повышенной вязкостью желательно экструдировать при высокой температуре, например, при 120°С или даже выше, для того, чтобы избежать использования высокого давления в фильере. Раствор для прядения предпочтительно поддерживают при температуре в интервале от 15 до 40°С, предпочтительно, от 15 до 25°С.
Коагуляционной ванной, используемой в способе по настоящему изобретению, предпочтительно является водный раствор, содержащий от 30 до 80 мас.%, предпочтительно, от 40 до 70 мас.% растворителя или смеси растворителей, предпочтительно, диметилалкиленмочевины (DMAU) или ДМФА или их смеси, хотя часто предпочтительнее использовать ванну, содержащую более 50 мас.% растворителя, с целью получения филаментных волокон с лучшей вытягиваемостью, а следовательно, с лучшими результирующими свойствами.
Предпочтительно, чтобы полимеры в растворе для прядения имели близкие скорости коагуляции.
Скорость прядения в коагуляционной ванне может изменяться в широких пределах в зависимости от концентрации растворителя и расстояния при перемещении филаментных волокон в указанной ванне. Указанная скорость прядения в коагуляционной ванне может быть легко выбрана, например, в интервале от 10 до 60 м/мин, хотя могут быть достигнуты более высокие скорости. Прядение при более низких скоростях не дает преимущества с учетом рентабельности процесса. Кроме того, слишком высокие скорости прядения в коагуляционной ванне снижают вытягиваемость филаментных волокон в воздухе. Таким образом, скорость прядения в коагуляционной ванне выбирают, принимая во внимание одновременно рентабельность и требуемое качество целевого филаментного волокна.
Затем филаментные волокна, выходящие из коагуляционной ванны в состоянии геля, вытягивают, например, на воздухе, в процентном содержании, определенном отношением (V2/V1)·100, при этом V2 является скоростью цилиндров вытягивания, V1 является скоростью выпускных цилиндров. Степень растягивания нитей в состоянии геля превышает 100%, предпочтительно, является большей или равной 110% или даже выше, например, большей или равной 200%.
После вытягивания, предпочтительно, на воздухе, которое обычно осуществляют пропусканием между двумя сериями цилиндров, из филаментных волокон удаляют остаточный растворитель известными способами, обычно с помощью промывания водой, которая циркулирует противотоком, или на промывных цилиндрах, предпочтительно, при комнатной температуре.
В соответствии с другим предпочтительным способом осуществления настоящего изобретения методом прядения является сухое прядение.
В двух способах прядения, описанных ранее (сухое прядение и мокрое прядение) промытые филаментные волокна затем сушат известными способами, например, в сушилке или на цилиндрах. Температура указанной сушки может варьироваться в широких пределах, так же как и скорость, которая тем выше, чем выше температура. Обычно преимущество обеспечивает сушка с постепенным увеличением температуры, при этом указанная температура может достигать и даже превышать 200°С.
В дальнейшем филаментные волокна могут быть подвергнуты усиленному вытягиванию при высокой температуре, с целью улучшения их механических качеств и, в частности, их прочности на разрыв, что может явиться важным фактором для некоторых применений.
Указанное усиленное вытягивание при высокой температуре можно осуществить любым известным способом: в печи, на пластине, на цилиндре, на цилиндре и пластине, предпочтительно, в закрытой камере. Его осуществляют при температуре, равной, по меньшей мере, 150°С, которая может достигать от 200 до 300°С и даже выше. Степень вытягивания составляет обычно, по меньшей мере, 150%, но она может варьироваться в широких пределах в зависимости от требуемых качеств целевой нити. Таким образом, общая степень вытягивания составляет, по меньшей мере, 250%, предпочтительно, по меньшей мере, 260%.
Совокупность способов вытягивания и, возможно, усиленного вытягивания можно осуществить в одну или несколько стадий, непрерывным способом или отдельными партиями в сочетании с предыдущими операциями. Кроме того, усиленное вытягивание можно сочетать с сушкой. Для этого достаточно в конце сушки предусмотреть зону с повышенной температурой, которая дает возможность осуществить усиленное вытягивание.
Далее полученные филаментные волокна разрезают в форме волокон в соответствии с известным специалисту способом.
В соответствии с другим способом осуществления изделия по настоящему изобретению фибриды получают смешиванием термостойкого полимера и термопластичного полимера, с последующим осаждением смеси под воздействием напряжения сдвига.
Смешивание термостойкого полимера и термопластичного полимера можно осуществить способом, аналогичным способу, который описан ранее для волокон.
Фибриды по настоящему изобретению могут быть получены, в частности, осаждением раствора полимеров в устройстве для фибридизации, которое описано в патенте США 3018091, где полимеры разрезают в процессе осаждения.
В соответствии с предпочтительным способом осуществления настоящего изобретения, изделия являются неткаными изделиями. Нетканые изделия имеют форму листов, пленок, войлока, и обычно они подразумевают любую переплетенную волокнистую структуру, полученную без применения каких-либо операций текстильного производства, таких как прядение, вязание, ткачество.
Изделие можно получить из одного типа волокон или, наоборот, из смеси волокон. Нетканое изделие по настоящему изобретению содержит, по меньшей мере, частично волокна и/или фибриды по настоящему изобретению. Изделие по настоящему изобретению может содержать волокна различного типа и/или фибриды различного типа. Помимо волокон и/или фибридов по настоящему изобретению нетканое изделие может содержать, например, волокна и/или термостойкие фибриды или упрочняющие фибриды пара-арамидного, мета-арамидного, полиамид-имидного типа и т.д.
Нетканое изделие может содержать, например, волокна по настоящему изобретению и термостойкие волокна. В случае, когда изделие содержит фибриды, изделие может, например, содержать волокна по настоящему изобретению и фибриды термостойкого полимера в соответствии с первым способом осуществления изобретения; или изделие может, например, содержать термостойкие волокна и фибриды по настоящему изобретению, в соответствии с другим способом осуществления изобретения.
Нетканое изделие по настоящему изобретению может быть получено способом и с использованием установки для получения нетканого изделия, известного специалисту. Изделие по настоящему изобретению обычно получают, применяя стадию "наслоения", т.е. стадию распределения волокон и/или фибридов на поверхности, далее стадию "консолидации" полученной структуры.
В соответствии с предпочтительным способом осуществления настоящего изобретения стадию "наслоения" осуществляют "сухим путем" ("drylaid"), например, в частности, из волокон по настоящему изобретению, длина которых находится в интервале от 40 до 80 мм. Волокна могут быть, например, обработаны с помощью обычной машины для чесания шерсти.
В соответствии с предпочтительным способом по настоящему изобретению стадию "наслоения" осуществляют "мокрым путем" или "по способу получения бумаги" ("wetlaid"). Волокна, используемые в указанном способе осуществления, обычно имеют длину в интервале от 2 до 12 мм, предпочтительно, от 3 до 7 мм, а их титр, выраженный в децитекс, обычно находится в интервале от 0,5 до 20. Теоретически возможно использовать волокна длиной более 12 мм, но на практике более длинные волокна запутываются, требуя большее количество воды, что усложняет процесс.
В соответствии с указанным способом осуществления нетканое изделие получают введением в воду различных составляющих изделия: волокон и волокнистого связующего, состоящего из пульпы на основе синтетического полимера, обладающего термической стойкостью, равной 180°С или более (такой как пара-арамидная пульпа) и/или фибридов на основе синтетического полимера, обладающего термической стойкостью, большей или равной 180°С, и/или фибридов по настоящему изобретению и возможно других требуемых диспергаторов, добавок или наполнителей.
Пульпу на основе синтетического полимера, обладающего термической стойкостью, равной 180°С или более, обычно получают из волокон обычной длины, в частности, фибрилл, известным образом, для придания ей большего количества точек сцепления и увеличения ее специфической поверхности. Среди синтетических волокон фибрилляции могут быть подвергнуты только волокна с высокой степенью кристалличности. Этот вариант соответствует полностью ароматическим полиамидам сложных полиэфиров, а другие полимеры с высокой степенью кристалличности разделены в соответствии с осью волокон или фибриллированы.
С целью улучшения определенных качеств вспомогательные вещества, добавки или наполнители можно также использовать в различных пропорциях в зависимости от желаемых свойств; например, можно ввести слюду для улучшения диэлектрических свойств изделия.
Получение нетканых изделий "способом получения бумаги" известно специалистам в данной области техники.
Стадию "консолидации" структуры, полученной наслоением, которая описана ранее, можно осуществить в соответствии со способом, известным специалистам. Предпочтительно, "консолидацию" осуществляют термически, например термическим прессованием изделия. Температура термического прессования обычно превышает температуру стеклования волокон и/или фибридов термопластичного полимера по настоящему изобретению, содержащихся в изделии. Предпочтительно, температура термического прессования находится в интервале между температурой стеклования и температурой размягчения термопластичного полимера.
В соответствии с предпочтительным способом осуществления настоящего изобретения температура термического прессования находится в интервале от 200 до 350°С. Предпочтительно, давление больше или равно 5 бар.
Указанное прессование обеспечивает уплотнение и консолидацию изделия по настоящему изобретению. Обычно оно сопровождается текучестью волокон термопластичного полимера и/или фибридов по настоящему изобретению, содержащихся и распределенных по всей структуре изделия.
Использование термического прессования не является единственным вариантом осуществления изобретения. Может использоваться любой способ термического прессования нетканого изделия.
Прессование можно, например, осуществить с помощью пресса или каландра с нагретыми цилиндрами. Можно осуществить несколько проходов через установку для прессования таким образом, чтобы придать продукту требуемую плотность.
Предпочтительным способом термического прессования является каландрирование.
В соответствии с предпочтительным способом осуществления настоящего изобретения термическое прессование осуществляют с помощью непрерывного пресса.
Изделия, полученные указанным прессованием, разнообразны и отличаются друг от друга в зависимости от используемых условий термического прессования, в частности, температуры, давления и времени прессования, и в зависимости от состава изделия, в частности, количества волокон и/или фибридов по настоящему изобретению, содержащихся в изделии, и от количества термопластичного полимера, имеющегося в указанных волокнах и/или фибридах.
Выбор указанных параметров осуществляют в зависимости от типа изделий и свойств, требуемых для указанного изделия.
Изделия по настоящему изобретению можно использовать, в частности, в области электрической изоляции.
Назначение изделий изменяется в зависимости от их плотности и, следовательно, в зависимости от такого их свойства как жесткость и диэлектрических свойств. Их можно, например, использовать в качестве изоляционного материала, в котором основным изолятором является масло или смола, такого как механический "разделитель" или "усилитель" при размещении его между двумя объектами с целью их электрической изоляции. Изделия можно также использовать непосредственно в качестве изолятора в системах изоляции типа "сухих" изоляторов.
Настоящее изобретение также относится к волокну, отличающемуся тем, что оно образовано из смеси полимеров, содержащей, по меньшей мере один термостойкий полимер и один термопластичный полимер, который выбирают из группы полисульфидов и полисульфонов, причем волокно имеет титр, меньший или равный 13,2 дтекс.
Настоящее изобретение также относится к фибриду, отличающемуся тем, что он образован из смеси полимеров, содержащей, по меньшей мере один термостойкий полимер и один термопластичный полимер, который выбирают из группы полисульфидов и полисульфонов.
Вышеприведенные сведения, относящиеся к термостойкому полимеру, термопластичному полимеру, волокнам и фибридам по настоящему изобретению, к способу получения волокон и к способу получения фибридов, применимы в данном случае по аналогии к волокнам и фибридам по настоящему изобретению.
В соответствии с третьим объектом, настоящее изобретение относится к использованию изделий по настоящему изобретению, описанных выше, в области электрической изоляции.
Другие элементы и преимущества настоящего изобретения станут более очевидны при рассмотрении приведенных примеров.
ПРИМЕРЫ
Примеры с 1-3: Получение смеси термопластичный полимер/термостойкий полимер
Пример 1:
В нагретый реактор при перемешивании помещают 180 кг растворителя DMEU. Вначале указанный растворитель нагревают до температуры в интервале от 60°С до 120°С. Полимер PESU (молекулярная масса, MW, от 80000 до 90000 г/моль) в форме чешуйчатых гранул помещают в нагретый растворитель 10 равными фракциями. Необходимое время между загрузками каждой фракции зависит от интенсивности перемешивания и температуры. Полимер вводят до тех пор, пока его количество не составит от 20 до 40 мас.% смеси.
Процентное содержание полимера в смеси влияет на ее вязкость. В качестве примера, при 21% вязкость при 25°С составляет 350 П; при 28% вязкость составляет 460 П.
Смесь термопластичного полимера PESU с полиамид-имидом Kermel® готовят при высокой температуре, в интервале от 60 до 120°С, как описано ранее, из смеси, содержащей PESU и раствор с 21 мас.% полиамид-имида Kermel® в растворителе DMEU (MW 150000 г/моль эквив. Полистирол, вязкость: 600 пуаз при 25°С). Пропорция двух растворов в смеси выражена в пропорции полимера PESU в сухом веществе и составляет от 40 до 60%.
Пример 2:
Смесь полиамид-имид Kermel®/PESU получают непосредственно растворением полимера PESU в растворе с 13 мас.% полиамид-имида Kermel® в растворителе DMEU в установке для смешивания с высоким градиентом сдвига и высокой степенью рециклирования.
Пример 3:
Смесь, содержащую PESU, получают в соответствии с рабочим способом примера 1. Смесь с полиамид-имидом Kermel® (в форме раствора с 21 мас.% полиамид-имида Kermel® в растворителе DMEU) получают в процессе прядения совместным впрыскиванием двух растворов в общий трубопровод, в верхней части статических смешивателей, размещенных в указанном трубопроводе, который запитывает прядильную машину. Контролирование пропорций двух растворов в смеси обеспечивают регулированием скоростей вращения объемных насосов.
Пример 4 и 5: Прядение смесей термопластичный полимер/термостойкий полимер
Пример 4:
Смеси PESU/полиамид-имид Kermel® примеров с 1 по 3 прядут в соответствии со способом мокрого прядения. Доля полимера PESU составляет 40 мас.%. Приводимые ниже условия представляют в качестве примера используемые параметры прядения:
Фильеры с 10000 отверстиями размером 50 мкм
Коагуляционная ванна с 55% растворителя, 19°С
Скорость прядения 14 м/мин
Степень вытягивания: 2X
Конечный полученный титр; 4,4 дтекс
Волокно сушат, завивают (придают ворсистость) и разрезают в обычных условиях (длина волокон =60 мм).
Пример 5:
Смеси PESU/полиамид-имид Kermel® примеров с 1 по 3 прядут в соответствии со способом мокрого прядения. Доля полимера PESU составляет 50 мас.%. Приводимые ниже условия представляют в качестве примера используемые параметры прядения:
Фильеры с 10000 отверстиями размером 40 мкм
Коагуляционная ванна с 60% растворителя, 19°С
Скорость прядения 14 м/мин
Степень вытягивания: 2X
Конечный полученный титр; 2,2 дтекс
Волокно сушат в обычных условиях. Придание ворсистости и разрезание происходит в обычных условиях.
Примеры с 6 по 8: изделия
Нетканые изделия различных форматов получают из волокон по примеру 4 "сухим способом" и "консолидацией" (чесание, наслоение, каландрирование) в соответствии с известным специалистам способом.
Используют следующий материал:
Карда типа Garnett® с параллельным выходом
Наслаиватель Asselin®
Каландр КТМ®
В таблице 1 приведены используемые рабочие условия и характеристики полученных изделий.
Механические свойства, такие как усилие на разрыв и удлинение при разрыве, измеряют в соответствии со стандартом NF-EN 29073-3, декабрь 1992. Толщину изделий измеряют с помощью микрометра типа Palmer®.
| Таблица 1 | |||
| Примеры | Пример 6 | Пример 7(*) | Пример 8 |
| Скорость каландрования (м/мин) | 5 | 5 | 5 |
| Температура каландрования (°С) | 250 | 250 | 270 |
| Давление каландрования (бар) | 6 | 6 | 6 |
| Формат (г/м2) | 42 | 60 | 65 |
| Толщина (мкм) | 50 | 65 | 70 |
| Плотность (г/см3) | 0,84 | 0,92 | 0,93 |
| Усилие на разрыв, измеряемое на машине (Н/5 см) | 20,2 | 41 | 60,9 |
| Удлинение при разрыве, измеряемое на машине (%) | 1,4 | 2,1 | 2,9 |
| (*) изделие по примеру 7 подвергают двухстадийному каландрированию. |
После каландрования определяют величину текучести и плотность.
На фиг.1 представлена фотография поверхности изделия по примеру 8 после каландрирования.
На фиг.2 представлена фотография поперечного разреза изделия по примеру 8 после каландрирования.
Примеры с 9 по 12: Получение фибридов из смеси термопластичный полимер/термостойкий полимер
Смесь PESU/полиамид-имид Kermel® по примеру 1, разбавленную DMEU для получения требуемой концентрации полимеров PESU/полиамид-имид Kermel®, осаждают при сильном сдвиге в соответствии с методом, который описан в патентах Франции №1214126 или США №4187143, в коагуляционной водной ванне, содержащей указанную концентрацию растворителя DMEU. В таблице 2 приведены условия получения фибридов.
| Таблица 2 | ||
| Примеры | Пропорция PESU/полиамид-имид Kermel® (мас.%) перед осаждением | Пропорция растворителя в коагуляционной ванне (мас.%) |
| 9 | 9,5 | 25 |
| 10 | 15 | 50 |
| 11 | 9,5 | 0 |
| 12 | 9,5 | 50 |
Характеристики фибридов измеряют на аппарате MORFI (обычный аппарат для измерения бумажных целлюлозных волокон). В таблице 3 приведены указанные характеристики.
| Таблица 3 | ||||
| Примеры | 9 | 10 | 11 | 12 |
| Длина (мм) | 0,315 | 0,431 | 0,351 | 0,289 |
| Ширина (мкм) | 40,2 | 44,6 | 49,7 | 30,3 |
| Тонкие элементы (% длины) | 19,5 | 11,0 | 14,7 | 24,9 |
| Процентное содержание тонких элементов (% поверхности) | 1,6 | 0,4 | 0,6 | 3,6 |
Примеры с 13 по 16: Изделия, полученные из фибридов
Фибриды по примерам с 9 по 12 смешивают в равном количестве с волокнами полиамид-имид Kermel® длиной 6 мм. Указанные четыре примера используют для получения бумаг на формовочном аппарате типа FRANK мокрым способом и в соответствии с классическим способом получения бумаги. Расчетная плотность образцов составляет 80 г/м2. Характеристики бумаг приведены в таблице 4.
Степень удерживания определяют следующим образом:
Степень удерживания (%)=(1-[(помещаемая масса (г) - масса после прохождения (г))/помещаемая масса (г)]·100
| Таблица 4 | |||||||
| Примеры | Фибриды | Толщина в мкм | Масса, помещаемая в установку | Масса после прохождения в установке (г) | Степень удерживания (%) | Масса единицы площади бумаги (г/м2) | Щупс (см3/г) |
| 13 | Пр.9 | 199,6 | 2,506 | 2,448 | 98 | 77 | 2,6 |
| 14 | Пр.10 | 238,8 | 2,516 | 2,478 | 98 | 81 | 2,9 |
| 15 | Пр.11 | 199,5 | 2,517 | 2,342 | 93 | 74 | 2,7 |
| 16 | Пр.12 | 191,3 | 2,525 | 2,500 | 99 | 77 | 2,5 |
Полученные образцы бумаги после сушки отличаются своими механическими свойствами (таблица 5) воздухопроницаемостью на аппарате BENDTSEN под давлением 1,47 кПа (таблица 6) в соответствии с традиционными способами, применяемыми в бумажной промышленности.
| Таблица 5 Механическая стойкость бумаг | ||||
| Примеры | 13 | 14 | 15 | 16 |
| Сила разрыва (Н) | 1,78 | 2,37 | 1,05 | 3,23 |
| Сопротивление растяжению (Н/м) | 119 | 158 | 70 | 216 |
| Индекс сопротивления растяжению (Нм/г) | 1,55 | 1,95 | 0,94 | 2,84 |
| Удлинение при разрыве (%) | 1,89 | 2,61 | 1,16 | 2,09 |
| Модуль упругости (МПа) | 558 | 370 | 638 | 632 |
| Разрыв (мН) | 820 | 1600 | 560 | 1400 |
| Индекс разрыва (Нм/г) | 3,27 | 6,07 | 2,32 | 5,6 |
| Таблица 6 Воздухопроницаемость | ||||
| Примеры | 13 | 14 | 15 | 16 |
| Среднее значение | 50,5 | 58,7 | 876,8 | 1,4 |
| Стандартное отклонение | 4,9 | 124,9 | 0,2 |
Примеры с 17 по 24: Изделия, полученные из фибридов прессованием при высокой температуре
Образцы бумаги по примерам с 13 по 16 прессуют при высокой температуре на лабораторном прессе с дисками при температуре 280°С:
- либо 10 мин при давлении 100 бар
- либо 5 мин при давлении 200 бар
| Таблица 7 Толщина прессованных образцов бумаги | |||||
| Давление 100 бар | Примеры | 17 | 18 | 19 | 20 |
| Изделие | Пр.13 | Пр.14 | Пр.15 | Пр.16 | |
| Средняя толщина (мкм) | 125,8 | 137,3 | 125,7 | 121,5 | |
| Щупс (см3/г) | 1,63 | 1,69 | 1,69 | 1,57 | |
| Давление 200 бар | Примеры | 21 | 22 | 23 | 24 |
| Изделие | Пр.13 | Пр.14 | Пр.15 | Пр.16 | |
| Средняя толщина (мкм) | 123,1 | 122 | 116,4 | 121,4 | |
| Щупс в см3/г | 1,59 | 1,50 | 1,57 | 1,58 |
1. Способ получения изделия, усиленного с помощью волокон, в котором изделие содержит, по меньшей мере, волокна и/или фибриды, сформованные из смеси полимеров, которая включает в себя, по меньшей мере, один термостойкий полимер, выбранный из ароматических полиамидов, ароматических полиамидимидов или полиимидов, и один термопластичный полимер, выбранный из группы полисульфидов и полисульфонов, причем укрепление указанного изделия достигают термическим прессованием при температуре, превышающей температуру стеклования указанного термопластичного полимера.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что термопластичный полимер выбирают из простого полиэфирсульфона или полифениленсульфона.
3. Способ по любому из п.1 или 2, отличающийся тем, что термопластичный полимер и термостойкий полимер растворимы в одном и том же растворителе.
4. Способ по любому из п.1 или 2, отличающийся тем, что смесь полимеров содержит, по меньшей мере, 10 мас.% термопластичного полимера.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что волокна получают смешиванием термостойкого полимера и термопластичного полимера, а затем прядением смеси.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что смесь получают растворением полимеров в растворителе.
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что в качестве растворителя используют полярный апротонный растворитель.
8. Способ по п.7, отличающийся тем, что растворитель выбирают из диметилэтиленмочевины - DMEU, диметилацетамида - DMAC, N-метилпирролидона - NMP, диметилформамида - DMF.
9. Способ по любому из пп.5-7, отличающийся тем, что методом прядения является мокрое прядение.
10. Способ по любому из пп.5-7, отличающийся тем, что методом прядения является сухое прядение.
11. Способ по п.1, отличающийся тем, что фибриды получают смешиванием термостойкого полимера и термопластичного полимера с последующим осаждением смеси под воздействием напряжения сдвига.
12. Способ по любому из пп.1, 5 или 11, отличающийся тем, что изделие является нетканым изделием или бумагой.
13. Способ по любому из пп.1, 5 или 11, отличающийся тем, что термическое прессование осуществляют при давлении и температуре, вызывающих термическую текучесть, по меньшей мере, термопластичного полимера.
14. Способ по п.13, отличающийся тем, что в процессе термического прессования температура находится в интервале между температурой стеклования и температурой размягчения термопластичного полимера.
15. Способ по п.13, отличающийся тем, что в процессе термического прессования температура находится в интервале от 200 до 350°С, а давление больше или равно 5 бар.
16. Способ по п.15, отличающийся тем, что изделие является нетканым изделием, причем термическое прессование осуществляют, по меньшей мере, одним проходом через каландр с давлением 6 бар и температурой в интервале от 250 до 280°С.
17. Способ по п.15, отличающийся тем, что изделие является бумагой, причем термическое прессование осуществляют, по меньшей мере, одним проходом через каландр с давлением в интервале от 100 до 200 бар и температурой 280°С.
18. Способ по п.1, отличающийся тем, что доля термопластичного полимера в волокнах или фибридах находится в интервале от 40 до 60%.
19. Способ по п.1, отличающийся тем, что изделие дополнительно содержит волокна и/или термостойкие фибриды, в частности параарамидные, метаарамидные или полиамидимидные волокна.
20. Способ по п.1, отличающийся тем, что волокна имеют титр, меньший или равный 13,2 дтекс.
21. Фибрид, используемый в способе по одному из пп.1-20, образованный из смеси полимеров, содержащей, по меньшей мере, один термостойкий полимер, выбранный из ароматических полиамидов, ароматических полиамидимидов или полиимидов и один термопластичный полимер, который выбирают из группы полисульфидов и полисульфонов.
22. Применение изделия, полученного способом по любому из пп.1-20, в качестве электрической изоляции.
23. Применение по п.22, отличающееся тем, что изделие дополнительно содержит слюду.
