NO814202L - Fremgangsmaate for fremstilling av forsterkede materialer med forsterkningsmateriale deri - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse gjelder området forsterkede materialer og fremgangsmåter for fremstilling av dem, og gjelder spesielt fremgangsmåter for fremstilling av forsterkede materialer, der forbedringen spesielt gjelder naturen til selve forsterkningsmaterialet, og innblandingen av forsterkningsmaterialet i et materiallegeme som skal forsterkes. Det fysiske utseende til "blandingen" av partikler med et materiallegeme brukes for å bestemme de nødven-dige egenskapene til partiklene for et gitt forsterkningsmateriale. Mengden partikkelformet forsterkningsmateriale som kan innblandes i et materiallegeme er avhengig av de fysiske og kjemiske egenskapene til forsterkningsmaterialet og materiallegemet.

Det som ligger nærmest av det tidligere kjent er U.S. patenter 3.813.048, 2.631.668 og 3.102.063. De to første patentene gjelder kuttemaskiner, av hvilke den første er lik kuttemaskiner som brukes for å fremstille forsterkningsmaterialet i foreliggende oppfinnelse, og av hvilke den andre brukes for å fremstille korte stapler av jevn lengde. Selv om U.S. patent 3.813.048 beskriver oppdeling av materialer på i det vesentlige samme måte som i foreliggende oppfinnelse, beskriver det ikke egenskapene til det oppkuttede produktet eller den bruk det gjøres av dette produktet i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. U.S. patent 3.102.063 anses å ligge i et irrelevant område. U.S. patent 3.102.063 beskriver også en partikkelstørrelse som er avhengig av en fremgangsmåte for fremstilling av papirark. Partikkeltypen, opprinnelsen og funksjonen og størrelsesom-rådet som brukes i U.S. patent 3.102.063 anses imidlertid å være fullstendig fra egenskapene til de partiklene som brukes i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. De partikler som det refereres til U.S. patent 3.102.063 anvendes som "grunn"-bestanddeler, mens partiklene som det gjelder i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen anvendes som "forsterknings-" bestanddeler.

Foreliggende oppfinnelse gjelder fremgangsmåte for fremstilling av forsterkede materialer, og spesielt oppdel ing av et fast stoff for å fremstille et forsterkningsmateriale. Forsterkningsmaterialet blandes så med et grunnmateriale, og blandingen behandles så for å danne et forsterket materiale. Det er uventet funnet at et faststoff kan oppdeles i partikler med en meget liten størrelse og en partikkelstørrelsesfordeling for forbedrer blandingen av partiklene med et grunnmateriale. De oppdelte partiklene har et størrelsesområde som tillater både en høy grad av blanding og en høy grad av forsterkning når partiklene av forsterkningsmaterialet blandes med grunnmaterialet. Den høye grad av blanding og forsterkning opptrer i en grad som ikke er mulig når partiklene oppdeles til en enkel jevn stør-relse. Her beskrives de nødvendige egenskapene til forsterkningsmaterialet og grunnmaterialet, i forhold til hverandre uttrykt i partikkelstørrelsesområdet av forsterkningsmaterialet, de kjemiske egenskapene til både forsterknings-og grunnmaterialene, og de relative mengdene av forsterkningsmateriale og grunnmateriale som er nødvendig for å skape forsterkede materialer.

Mens foreliggende oppfinnelse kan utføres i mange forskjellige former, skal den primært beskrives uttrykt i flere foretrukne utførelsesformer for å belyse de prinsipper som er involvert ved utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen .

Alle utførelsesformer av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen omfatter oppdeling av et faststoff i partikler av variabel størrelse, idet et spesielt sett av oppkuttede partikler av variabel størrelse heretter betegnes som et "minifaststoff". Betegnelsen av partiklene som et "minifaststoff" brukes fordi partiklene generelt har liten størrelse. Valget av "minifaststoffet" er avhengig av grunnmaterialet som skal forsterkes og egenskapene av det materialet som skal oppdeles til minifaststoffet. Det er uventet funnet at et spesielt minifaststoff samtidig vil øke graden av blanding av minifaststoffet med grunnmaterialet som skal forsterkes med minifaststoffet, samtidig som det innblandes i grunnmaterialet nok av de større partiklene i minifaststoffet til å gi den resulterende blanding en høyere grad av forsterkning, enn det kunne oppnås ved fremgangsmåten dersom partikler med i det vesentlige jevn størrelse ble innblandet i grunnmaterialet. Fra den ovenstående oppdagelse er det fremkommet den teori at de mindre partikler innen et minifaststoff er generelt mere en hjelp til blandingen av ministoffet med et grunnmateriale, mens de større partiklene i et minifaststoff er antatt å være ansvarlige for å gi en høy grad av forsterkning til det resulterende forsterkede materialet. Denne teori understøtter det funnet at for et gitt faststoff som skal oppdeles i et minifaststoff som skal kombineres med et grunnmateriale, er oppdelingen av et faststoff i et spesielt ønsket minifaststoff fordelaktig overfor oppdeling av faststoffet i partikler av en jevn størrelse.

Selv om fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen bare er utført ved å oppdele fibrøse faststoffer i minifaststoffer, har oppfinnerne av fremgangsmåten kommet på at ethvert opp-deltbart faststoff som er sterkere enn et grunnmateriale kan brukes for å forsterke dette grunnmaterialet, så lenge som det er kjemisk og fysisk forenelighet mellom minifaststoffet og grunnmaterialet. Før undersøkelse av noen spesielle fremgangsmåter ved den foretrukne utførelsesform av foreliggende oppfinnelse, skal det foretas en diskusjon av oppdelingen av fibrøse faststoffer til et minifaststoff, blanding av minifaststoffet med et grunnmateriale, og forholdet mellom minifaststoffet og grunnmaterialet under blanding og etter-følgende behandling.

Som angitt ovenfor er ved utførelsen av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen bare fibrøse faststoffer oppdelt til minifaststoffer, selv om alle oppdelbare faststoffer kan oppdeles til minifaststoffer. De fibrøse faststoffene ble oppdelt i det vesentlige loddrett på lengden av fiberen, uten fremstilling av et fibrillert eller malt produkt, slik at utseendet av det oppdelte minifaststoffet var like stapelfiber, men vanligvis kortere enn tekstilstapler, avhengig av den spesielle oppdelingsprosessen. De korte og variable fiberlengdene som fibrøse faststoffer er oppdelt i, defineres heretter som "ministapel", idet ministapel er en art av minifaststoff.

Oppdeling av faststoffer for resyklering av avfall er utført ved hjelp av oppdelingsmaskiner, idet maskin-ene har blader montert langs, lengden av en trommelformet rotor, og disse rotorbladene justeres meget nært til stasjonære blader som er montert parallelt med rotorbladene.

Et eksempel på denne kuttemaskintypen er vist i fig. 1 i U.S. patent 3.813.048, ogfeksemplifiseres også ved Buss-Condux cutter CS 300/400-4. Den oppdelingsmaskin som brukes for resyklering av avfall brukes generelt til å oppdele materialer som f.eks. polymere materialer (eksempelvis er oppdeling av plast og fibre angitt i litteraturen om Buss-Condux CS 300/400-4-kuttemaskinen) og også for å dele opp papir og tre. Det oppdelte produkt foreligger i biter som er små nok til lett å gjenoppløses, smelte, resuspenderes, osv. avhengig av den type av etterfølgende behandling som kreves. Det er funnet at kuttemaskiner av denne type gir partikler med en signifikant partikkelstørrelsesfordeling, og det er uventet funnet at visse partikkelstørrelsesfor-delinger er spesielt egnet for fremstilling av forsterkede produkter.

Ved oppdeling av faststoffer i maskiner som beskrevet ovenfor, mates faststoffet ned på en horisontalt roterende trommel, idet trommelen har påmontert langsgående blader, slik at faststoffet først støter på bladene på den roterende trommelen. Faststoffet føres så med til et punkt ved hvilket det er i nærheten av det punktet ved hvilken de langsgående bladene på trommelen kommer nær de stasjonære bladene, ved hvilket punkt faststoffet oppdeles i minst to partikler om det kommer på tvers av spennet mellom de stasjonære bladene og bladene på trommelen. Den del av det oppdelte faststoffet som føres med de bevegelige bladene faller på grunn av tyngdekraften og luftstrømmen under trommelen og støter på en sikt som er installert under trommelen. Dersom partiklene er små nok og riktig orientert, trenger de gjennom sikten og transporteres til et produktoppsamlingsområde. Der som partiklene ikke kan trenge gjennom sikten, føres de eventuelt oppover og går gjennom oppdelingsprosessen minst to ganger før de møter på sikten igjen.

Akrylnitrilholdige fibre som er oppdelt til ministapel ble enten matet til innløpsrennen i Buss-Condux CS 300/400-4 i form av kontinuerlig tau eller som stapelfiber. Det ble funnet at tau på 15 denier pr. filament med en to-talbånddenier på mindre enn ca. 125.000 vil forårsake et problem på grunn av omvikling rundt rotoren, mens taubånd på totaldenier fra 500.000 - 1,3 millioner og over ikke vik-let seg rundt rotoren i oppdelingsprosessen. Det er også funnet at hastigheten for mating av fiber i maskinen kan påvirke den gjennomsnittlige fiberlengeden i den resulterende ministapel dersom alle andre faktorer (dvs. denier/filament, taubånddenier, fuktighet, finish, siktstørrelse, luftstrøm, osv.) er den samme. Jo høyere matehastigheten er, jo mindre er generelt den gjennomsnittlige fiberlengden som produseres. I eksemplene var tauet alltid mellom 400.000 og 800.000 og matehastigheten var ca. 2 kg/min. for CS 300/400-4-oppdel-ingsmaskinene. Det er å vente at maskiner med større kapa-sitet vil øke hastigheten tilsvarende. Hastigheten for hånd-mating av stapelfiberlengder (f.eks. 5 cm, 10 cm, 15 cm osv.) er ikke funnet å føre til problemer ved oppdelingen på grunn av en minimums matehastighetsterskel.

Forskjellige sikter kan installeres i kuttemaskinen for å regulere størrelsen på det oppdelte materialet som kommer fra kuttemaskinen idet alle andre faktorer er de samme. Bruk av en sikt med små åpninger resulterer i en relativt liten gjennomsnittlige fiberlengde mens bruken av en sikt med store åpninger resulterer i relativt store gjennomsnittlige fiberlengder. Sikter for Buss-Condux Cutter CS 300/400-4 ovenfor er brukt for oppdeling av akrylfiber. Sikter med kvadratiske, runde, og ruterformede åpninger er brukt for å regulere produktstørrelsen. Åpningene har varierert fra 3 mm x 3 mm kvadrater til 24 mm x 24 mm kvadrater, fra runde hull med diameter fra 3 mm - 5,5 mm, fra ruterformede hull (punkt til punkt) på 4m75 mm x 8 mm til 16 mm x 24 mm. Når akrylfiber mellom 3 og 66 denier pr. filament ble oppdelt i en ministapel, varierte de oppdelte partikler fra en maksi-mumslengde på 2,54 cm til en minimumslengde på 0,13 mm. Disse ministapler varierte fra en gjennomsnittlig fiberlengde så lang som 1,27 cm til så kort i gjennomsnittlig fiberlengde som 1,0 mm. Oppdeling av fiber med lavere denier gir lengre gjennomsnittlig fiberlengde idet alle andre opp-delingsparametre er konstante, (f.eks. siktåpningsstørrelse, fuktighetsinnhold, luftstrøm osv.).

Ved oppdeling av akrylfibre er det funnet å være nødvendig å fukte den tørre fiberen til mellom 1 og 8% vann, basert på vekt av fiberen, fortrinnsvis 3 - 4%, for å hindre fiberen fra å smelte under oppdelingsprosessen. Tekstil-stapel (dvs. 1,27 cm, 5 cm, 10 cm og 15 cm stapellengder) og kontinuerlige tau er oppdelt i ministapel ved å bruke Buss-Condux Cutter CS 300/400-4.

Det er meningen i denne beskrivelse at oppfinnelsen som beskrives her skal begrenses til en forbedret fremgangsmåte for fremstilling av forsterkede materialer, hvor forbedringen omfatter oppdeling av faste materialer til et faststoff med forskjellige størrelser som brukes for å fremstille et forsterket materiale. Det faste materialet må oppdeles, dvs. skjæres mellom to kontaktlinjer. Av flere grunner er det fordelaktig (overfor andre "ikke-oppdelte" tidligere kjente produkter, som beskrevet nedenfor) å fremstille et oppdelt produkt. Det er funnet at oppdeling øker valgene både av oppdelingen av materialet som brukes og valget av materiale som skal oppdeles, og det er også uventet funnet at et oppdelt produkt har fordeler overfor andre "ikke-oppdelte" faststoffer som er brukt tidligere.

Tidligere kjente partikler som er brukt for å forsterke materialer omfatter asbest, bomullslinter, tremasse og masseformet "Kevlar". I hvert av disse eksempler ble det oppnådd en partikkelstørrelsesfordeling idet partikler av varierende størrelse blandes med et grunnmateriale for å danne et forsterket materiale. Ikke i noen av disse tilfeller var imidlertid det forsterkende materialet oppdelt. Kevlar" og tremasse er masseprodukter, asbest er oppbrutt i partikler når det trekkes ut fra sine naturlige omgivelser, og bomullslinter skilles fra frø og siktes for å fjerne fine partikler. Fibrøse produkter som fibrilleres, f.eks. som tremasse og masseformet "Kevlar", anses ikke å være ekvivalenter for foreliggende oppfinnelse, idet fibrillerte materialer ikke oppviser den grad av "åpenhet" som vises av ministapelen ifølge oppfinnelsen. Denne mangel på åpenhet antas å hindre blandingen av de fibrillerte partikler med et grunnmateriale, og nødvendiggjør bruken av relativt mindre partikler, som i sin tur relativt minsker graden av forsterkning av et grunnmateriale. Sammenlignet med fibrillerte produkter kan relativt større partikler av minifaststoffer

(og ministapler) blandes i et grunnmateriale, idet de relativt større partiklene gir det resulterende ferdige materialet en større grad av forsterkning. Behandlingen av asbest og bomullslinter gir meget fine partikler som må fjernes ved sikting for å oppnå en partikkelstørrelsesfordeling lik ministapelen. Disse meget fine partikler er ikke ønsket i forsterkede materialer, idet disse fine stoffer ikke deltar i forsterkningen av grunnmaterialet som de blandes med, men videre er de ikke nødvendige for å forbedre blandingen (fine stoffer kan hindre blanding, idet meget fine partikler ikke antas å "åpne" så mye som større partikler, og kan derfor danne klumper).

Følgende beskrivelse av fremstilling av akrylnitrilholdige fibre menes ikke å begrense området for forbedringen som er beskrevet her. Forbedringen ved fremgangsmåten for fremstilling av forsterkede materialer antas å

i være anvendbar når det fremstilles ethvert forsterket materiale hvori et oppdelbart faststoff som er sterkere enn et grunnmateriale blandes med nevnte grunnmateriale. Følgende beskrivelse av akrylnitrilholdige fibre er illustrerende for eksemplene, men det antas at kunstige og naturlige fibre såvel som oppdelbare faststoffer vil være egnet for utførelse av den beskrevne forbedring ved fremgangsmåten for fremstilling av forsterkede materialer.

Den akrylnitrilholdige ministapelfiber som anvendes

i eksemplene fremstilles ved først å fremstille den ønskede akrylnitrilholdige polymer. Selv om den valgte monomer-eller komonomerblanding kan polymeriseres ved å anvende suspensjons-, emulsjons- eller løsnings-polymerisasjonsteknikker, er sus-pens jonsfremgangsmåter kommersielt mest brukt. I disse polymeriseres monomerene ved egnede temperaturer i form av små globuler som er dispergert ved omrøring i en vandig løsning av en katalysator. Vanlig anvendte katalysatorer er vann-løslige forbindelser som f.eks. hydrogenperoksyd, persalter som f.eks. ammonium- eller alkalimetallpersulfater, og redoks-katalysatorer som f.eks. et persulfat og et bisulfitt, i en konsentrasjon som varierer fra ca. 0,1 - 5% av de totale tilstedeværende monomerer. Monomersuspensjonen som inneholder katalysatoren holdes ved en temperatur mellom ca. 30 og 70°C for å danne polymeren, som er uløselig i det vandige medium der polymerisasjonen foregår. Den faste polymer filtreres fra det vandige reaksjonsmediet og vaskes for å fjerne even-tuelle tilstedeværende forurensninger. En praktisk fremgangsmåte for en slik polymerisasjon er funnet i U.S. patent 2.847.405.

Fremstilling av fibre fra den faste akrylnitrilholdige polymer gjennomføres ved hjelp av forskjellige me-toder som er kjent på fagområdet, av hvilke den mest vanlige anvender "våtspinnings-<11->eller "tørrspinnings"-teknikker. I våtspinning avgasses først en løsning av polymeren (i et egnet organisk eller uorganisk løsningsmiddel), hvoretter den "spinnes" eller presses i form av stråler gjennom mange hull inn i et koaguleringsbad, hvor polymeren utfelles. De på denne måte fremstilte filamenter vaskes (generelt i motstrøm med vann) for å fjerne spinneløsningsmidlet, og trekkes så

og tørkes til slutt. Eksempler på våtspinning av akrylnitrilholdige fibre fra løsninger av akrylnitrilholdige polymerer i uorganiske løsningsmidler finnes i U.S. patenter 2.916.348 og 2.558.730, anvendelse av organiske løsningsmidler er vist i Knudsen, Textile Research Journal 33, 13-20 (1963) .

Trekkingen som det er referert til ovenfor, som tjener til å forbedre de fysikalske egenskapene til fibrene ved å orientere molekylene som de er sammensatt av, utføres vanligvis ved temperaturer mellom ca. 40 og 100°C. Den aktuelle trekkegraden er avhengig av kjemisk sammensetning, tidligere behandling og endelige ønskede fysikalske egenskaper hos fibrene. Denne trekking kan gjennomføres i et enkelt trinn eller fordeles mellom flere trinn.

Det antas at mengden av trekking eller total strek-king påført på fibertauet (etter spinning) for å øke molekyl-orienteringen kan ha en effekt på fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse. Det er trolig at et produkt med en minsket elastisk gjenvinning fremstilt ved å redusere mengden av tre-king etter spinningen kan være fordelaktig ved blanding og/eller behandling av ministapel. Ved våtspinning av akrylfibre kan det totale trekkeforhold etter spinning variere fra så lavt som 2X (to ganger) til så høyt som 25X, avhengig av ønskede fiberegenskaper. Et trangere område fra 6X - 15X er mere vanlig anvendt i industrien. Valget av det totale trekkeforhold er sikkert avhengig av fiberdenier, sammensetning og anvendte temperaturer. Det antas at det mest foretrukne området for trekkeforhold er fra ca. 4X - ca. 12X for den akrylnitrilholdige ministapelfiber som er anvendbar i foreliggende oppfinnelse. Den resulterende fiber har et seighetsområde fra 1-6 g/denier,

et mere foretrukket område på fra 2 - 4,5 g/denier og en mest foretrukket seighet på 3,6 g/denier. Denne fiber har også en forlengelse ved brudd på fra 15 - 60%, et mere foretrukket område på fra 30 - 55% og et mest foretrukket forlengelse ved brudd på 52%.

Trekkeprosessen følges av tørkeprosessen som ut-føres mens fibrene er under spenning eller i en avslappet eller delvis avslappet tilstand.

Dagens fremgangsmåter for fremstilling av skryl-nitrilholdige fibre inkluderer også krymping, oppdeling til et hvilket som helst antallønskede stapellengder, og inn-pakning. Krymping utføres vanligvis ved hjelp av paknings-boksprinsippet. Apparatur som er lik det som er beskrevet i U.S. patent 2.575.839 anvendes vanligvis. Krymping kan utføres på strukket fuktig geltau før tørking (U.S. patent 2.917.784) om ønsket. Oppdeling og innpakking av akrylnitrilholdige fibre utføres med velkjent utstyr og ved hjelp av velkjente fremgangsmåter som er standard i den syntetiske f iberindustrien.

Kuttemaskiner som kan fremstille et minofaststoff omfatter: Buss-Condux-kuttemaskiner fremstilles av Condux-Werk i Hanon, Vest-Tyskland, kuttemaskiner fremstilt av Nelmar Co., Inc. i North Uxbridge, Mass., U.S.A., kuttemaskiner fremstilt av Sprout-Waldron i Muncy, Pa., U.S.A., kuttemaskiner fremstilt av Cumberland-Lessonia i Providence, R.I., Stokes-kuttemaskiner og Wiley Mills. Den spesielle kuttemaskin som anvendes for å fremstille ministapelprodukter i eksemplene nedenfor er en Buss-Condux CS 300/400-4.

Det er funnet at Buss-Condux CS 300/400-4-kuttemaskinen arbeider mest effektivt med en sugeviftehastighet mellom 30 og 40 m 3 luft pr. minut't (for å'bevege den oppkuttede fiber og skille den fra luften).

I tillegg til at det påføres en fuktighetsmengde

på 3 - 4% beregnet på fibervekten på fiberen før oppdelingen (ovenfor), er det funnet at nærværet av en liten mengde finish påført på fibrene er fordelaktig for oppdelingseffek-tiviteten og for kvaliteten av produktet. Dersom det ikke er tilstede noen finish og den fuktige (3 - 4% fuktighet beregnet på fibervekten) homopolymere akrylfiber, vil fiberen danne en relativt liten mengde oksyderte klumper eller smeltede faststoffer inne i kuttemaskinen, og slik at de smeltede faststoffene kommer ut med produktet. Nærværet av finish gir øket fiber-til-metallsmøring og fremmer fiberåpenheten. Mengden av finish på fiberen kan variere fra 0,05 - 2% beregnet på fibervekten. Finisher som kan anvendes i oppdel-ingsfremgangsmåten omfatter vannløselige finisher som er kjent i tekstilhandelen, f.eks. polyetylenglykol (400) mono-laurat. I tillegg til fuktighet og finish på fiberen, er det funnet at ukrympet fiber har en større grad av åpenhet enn krympet fiber. Den høyere grad aV åpenhet i ukrympet

antas å være analog med den høyere grad av åpenhet i oppdelt fiber i motsetning til masseformet (eller fibrillert) fiber.

Det er uventet funnet at denier i fiberen som er oppdelt i en ministapel påvirker graden av blanding av fiberen med et grunnmateriale. Ministapelfibre med deniers som er betydelig større enn deniers som er brukt for kles-fibre er funnet å dispergeres lettere enn klesdenierfibre. F.eks. dispergeres ikke 1-6 denier ministapelfiber så godt som 18 - 25 denier fiber. Det er også funnet at deniers større enn 60 ikke er så egnet som deniers mellom 18 og 25.

I tillegg kan graden av trekkingen av en fiber under behandlingen påvirke dispergeringen. Når det gjelder fibre med ekvivalent denier, kan eksempelvis de fibre som har et lavere trekkeforhold lette dispergeringen i større grad enn de fibre som har et høyere trekkeforhold.

Ved vurdering av en spesiell blanding av grunnmateriale og ministapel må flere faktorer tas i betraktning for å bestemme den beste ministapel for denne anvendelse.

Det viktigste å ta i betraktning ved fremstilling av et høyt forsterket materiale er å oppnå en jevn blanding med nok lange fibre til at blandingen vil være sterk etter at den er behandlet. En jevn blanding anses å være en blanding som har veldispergerte fibre, uten sammenklumping eller "rep-dannelse" (dvs. garndannelse) av fiberen i blandingen eller i etterfølgende behandling. Ifølge definisjonen er fiberen i blandingen generelt sterkere enn grunnmaterialet slik at det sterkeste produkt er et som har en maksimal mengde fiber uten å tape så mye enhet inne i blandingen at blandingen vil svikte i å bibeholde sin integritet (dvs. falle fra hverandre). Den spesielle fiberlengdefordeling som er valgt skal ha fibre som har en lengde som, dersom den var lenger, ville forårsake et uønsket tap av jevnhet i den resulterende blanding. I betraktning av andre faktorer som f.eks. overflatejevnhet og tetthet i det resulterende produktet, må man ta i betraktning den konstatering som er gjort ovenfor, dvs. ved å for-andre fiberlengdefordelingen nedover i lengde, har den resulterende ministapel et relativt større blandepotensial og en relativt lavere forsterkningspotensial, og omvendt.

Spesielle ministapler erkarakterisert vedhjelp av den følgende Rotap-analyse. I en Rotap-sanalyse, ble en spesifikk vekt av ministapel plassert på toppsikten i

en Tyler Rotap Testing Sieve Shaker Model B og maskinen fikk rotere og tappe siktene og ministapelen i en fastsatt tid og ved fastsatt frekvens. Resultatene av denne test

var relativt overensstemmende, og fiberlengdefordelinge funnet å være monomodal. Spesielt ble 50<*>gram ministapel ble plassert i en Tyler Rotap Testing Sieve Shaker Model B og en Tyler No. 4-sikt. Under Tyler No. 4-sikten ble det installert en Tyler No. 14-sikt, fulgt av en Tyler No. 35-sikt, fulgt av en Tyler No. 80, fulgt av en Tyler No. 200-sikt, fulgt av en Tyler No. 325-sikt, med en panne (for å samle opp alt det gjenværende) under den siste sikten. Tyler Rotap-rysteapparatet fikk arbeide i 10 minutter. Siktene ble så fjernet og vekten av innholdet på hver sikt ble bestemt. Det ble funnet nødvendig å sprøyte ministapelen med et antistatisk middel før testen, idet den effektive klassi-fisering av stapelen ble hindret av statisk ladning. Resultatene av Rotap-analyser av ministapel brukt i en spesiell fremgangsmåte vises i eksemplene nedenfor.

De første åtte eksemplene nedenfor er ment å illustrere o<p>pdelingsfremgangsmåter, av hvilke de fire første illustrerer det som er kjent på området (eksemplene II, III og IV var så korte som vi kunne få taukuttet når en jevn stapellengde var ønsket) når det gjelder å oppdele jevn stapel til en spesiell kort lengde og de siste fire eksemplene (eksemplene V - VIII) skal illustrere fremgangsmåten for å oppdele en fiber i en ministapel.

Faststoffer som kan oppdeles i minifaststoffer anses å omfatte gruppen av alle oppdelbare faststoffer. Noen av disse faststoffene omfatter: nylon, polyester, akrylnitrilholdige polymerer, addisjonspolymerer, kondensasjons-

' 1

<*>50 g ministapel ble generelt brukt for deniers over 17, mens 25 g ble generelt brukt for deniers under 17.

polymerer, glass, gummi, lær, papir, polyolefiner, såran og hår, blant mange andre faststoffer. Et oppdelbart faststoff med molekylorientering velges for den foretrukne utførelses-form av foreliggende oppfinnelse, idet materialer med molekylorientering resulterer i forsterkede materialer med høyere strekkstyrker enn forsterkede materialer som inneholder samme forsterkningsfaststoffer hvor det forsterkende faststoff ikke har molekylorientering.

Egenskapene til grunnmaterialet er meget variable. Eksempler på grunnmaterialer omfatter blant mange andre: plaststoffer, gummier, malinger, sementer, tjære, petroleum-rester, polymere materialer og papir.

Blandingen av minifaststoffene med grunnmaterialene kan utføres på mange forskjellige måter. Grunnmaterialet må overføres i en blandbar form, f.eks. granuleres slik at det kan lages en tørr fast blanding, oppløses slik at minifaststoffet kan blandes med en løsning fra hvilken løsnings-midlet senere kan avdrives, smeltes slik at det faste minifaststoffet blandes i en smelte, osv. En våt eller tørr blanding kan fremstilles, og minifaststoffet må (for den største delen) bibeholde sine forsterkende egenskaper både i blande- og behandlingstrinnene, de kan f.eks. ikke opp-løses, smeltes eller bli brutt ytterligere ned under hverken blandeprosessen eller i påfølgende behandling som f.eks. kalendering, herding, avkjøling, tørking osv.

Det forutsettes at blandingen av ministapelen med

et grunnmateriale kan utføres ved hjelp av mange tidligere kjente blandemaskiner. Disse omfatter bl.a. båndblandere, vertikale eller horisontale blandemaskiner, "Koneaders", skrue-blandemaskiner, sigmablandemaskiner, "Banbury"-blandemaskiner, tovalsemøller, ekstruderingsblandemaskiner med enkel og dobbel skrue, "Patterson-Kelley"-blandemaskiner, "Waring"-blandemaskiner, rullende trommelblandemaskiner, og andre blandemaskiner som er kjent på området. Slik det er kjent av fagmannen må i mange tilfeller der grunnmaterialet er en meget viskøs væske eller et k.ittlignende faststoff, blandingen utføres i så lang tid som 1 time eller mere. I ethvert

tilfelle må blandingen utføres til det punkt hvor blandingen er jevn som angitt ovenfor.

Ved fremstillingen av et forsterket arkmateriale med høy densitet som skal brukes som et pakningsark, påføres en kittlignende blanding i klemmen i en standard tovalse-arkmaskin, f.eks. en "Troester"-maskin med varme og kalde valser. Blandingen føres inn i klemmen (det område hvor sylindrene er nærmest til hverandre) mellom valsene, idet avstanden mellom valsene og trykket mellom valsene reguler-es. Blandingen innføres over klemmen slik at blandingen spres jevnt over klemmen. Blandingen kleber til den varme valsen, og gir forsterket materiale i form av et rør med åpen ende, idet røret har en innerdiameter som er identisk med diameteren på den varme valsen i "Troester"-maskinen. Varme og trykk anvendes for å herde det forsterkede materialet mens det er på valsen. Materialet fjernes så fra valsen ved å kutte røret!langs dets lengde, slik at det oppstår et rektangulært stykke forsterket materiale.

Ved fremstilling av fiberforsterket, høydensitets pakningsmateriale ved å bruke en arkmaskin med to valser, anvendes forskjellige blandinger som startsjikt, et grunnsjikt og et finishsjikt for å fremstille et pakningsmateriale. Dvs. forskjellige sjikt oppbygges på den varme valsen for å oppnå det ønskede forsterkede materialet.

En startblanding, som danner et startsjikt, brukes for å få materialet til å klebe til overflaten av den varme valsen. Grunnblandingen, som deretter innføres i klemmen mellom valsene, danner grunnsjiktet oppå startsjiktet. Grunnsjiktet omfatter hoveddelen av materialet i det ferdige produktet, og inneholder den største mengden av forsterknings-middel. Finishsjiktet gir en glatt overflate oppå grunnsjiktet. Finishsjiktet er tynt og brukes vanligvis av kos-metiske grunner. Sammensetningen av startsjiktblandingen og sluttsjiktblandingen kan være den samme.

Følgende beskrivelse er ment som en generalisert diskusjon av fremstillingen av høydensitets pakningsmateriale som i sin sammensetning inneholder en ministapel. Den-

ne beskrivelse refereres det gjentatt til i eksemplene IX -

XX som følger.

En startsjiktblanding kan fremstilles ved å blande 4,54 kg naturgummi og 26,5 1 toluen i 30 minutter. Deretter tilsettes til denne blanding 0,23 kg sinkoksyd som aktivator, 0,045 kg svovel som vulkaniseringsmiddel, 0,023 kg benzotiazyldisulfid som aksellerator, 0,045 kg 2,2-metylen-bis-4-metyl-6t-butylfenol som antioksydant, 0,091 kg "Stantone" 4005 Blue som fargestoff (tilgjengelig fra Harwick Chemical Corporation i Akron, Ohio, U.S.A.), og 13,6 kg kalsiummetasilikat som fyllstoff. Reaksjonsblandingen om-røres i 15 minutter. Deretter tilsettes 13,6 kg leire til blandingen, og blandingen omrøres i ytterligere 45 minutter.

En grunnsjiktblanding fremstilles ved å blande

31,8 kg "Hycar" 1492P80 akrylnitril-butadien-kopolymer (tilgjengelig fra B.F. Goodrich Company i Cleveland, Ohio, U.S.A.), 8,2 kg "Ameripol" 1012 styren-butadien-kopolymer (tilgjengelig fra Goodrich Chemical Company i Cleveland, Ohio, U.S.A.), 5,5 kg naturgummi og 113,5 1 toluen i 15 minutter. Deretter tilsettes 181,6 kg leirefyllstoff, 0,68 kg tetrametyltiuram-disulfid som akselerator, 2,27 kg sinkoksyd som aktivator, 1,36 kg svovel som vulkaniseringsmiddel, 0,45 kg 2-merkapto-benzotiazol som akselerator, 0,09 kg SRF svartfarge, og 0,45 kg "AgeRite Resin D" (et polymerisert 1,2-dihydro-2,2,4-trimetylkinolin-antioksydant som er tilgjengelig fra R.T. Vanderbilt Company i Norwalk, Connecticut, U.S.A.) til reaksjonsblandingen, og blandingen omrøres så i 15 minutter.

56,8 kg av den akrylnitrilholdige ministapelfiber tilsettes så til reaksjonsblandingen, og reaksjonsblandingen omrøres så i 15 minutter. Så tilsettes 38,8 1 toluen til reaksjonsblandingen, og blandingen omrøres i ytterligere 60 minutter.

En finishsjiktblanding fremstilles ved å blande

3,63 kg "Hycar" 1092P80 akrylnitril-butadien-kopolymer og 0,91 kg "Ameripol" 1012 styren-butadien-kopolymer i 5 minutter. 19,4 1 toluen tilsettes til reaksjonsblandingen, og blandingen omrøres så i 25 minutter. Til denne reaksjons-blanding tilsettes så 0,23 kg sinkoksyd som aktivator, 0,09

kg svovel som vulkaniseringsmiddel, 0,05 kg tetrametyltiuram-disulfid som akselerator, 0,09 kg "AgeRite Resin D" som antioksydant, 9,08 kg bariumsulfat som fyllstoff, 0,06 kg "Stantone" 4006 Blue Colorant, og blandingen omrøres i 15 minutter. 13,6 kg leire som fyllstoff tilsettes til reaksjonsblandingen og blandingen omrøres så i ytterligere 45 minutter.

Pakningsarket fremstilles så på en Troester modell KD-IT 30/15-arkmaskin som fremstilles av Troester Company

i Hannover, Wulfel, Vest-Tyskland. Valsetemperaturen settes på fra ca. 110 - 116°C, hastigheten på metermåleren settes på fra ca. 30 -ca. 35 m/min., og trykket settes 1013 kN (kilonewtons) x 10. En tilstrekkelig mengde av startbland-ingen ifølge dette eksempel tilsettes til Troester-arkmaskin-en for fullstendig å dekke valsen. Toluen og andre flyktige stoffer fordampes under behandlingen. Når valsen er belagt, settes trykket igjen til over 5 - 6 kN x 10, og grunnblandingen ifølge dette eksempel tilsettes så til Troester-ark-maskinen, når den varme valsen på Troesteren begynner å ta opp grunnbeleggblandingen, settes hastigheten på hastighets-måleren igjen på 20 m/min. Etter at tykkelsen på arket på Troesteren når ca. 0,155 cm, belegges finishblandingen på arket til den totale tykkelsen av arket er ca. 0,160 cm. Deretter fjernes arket fra Troesteren. Andre arktykkelser som f.eks. 0,08 cm og 0,31 cm kan brukes.

Pakningsarket ble analysert ved hjelp av strekk-styrketester hvor det ble bestemt en "gjennomsnittlig strekkstyrke "-verdi ved å dele prøvestrimler av pakningsmaterialet parallelt med og loddrett på kontaktlinjen (av valsene på Troester-maskinen) på pakningsarket. Den akse som er loddrett på kontaktlinjen er kjent som "maskinretningen", den. akse som er parallell med kontaktlinjen er heretter betegnet som "anti-maskin-retningen". Forholdet mellom strekkstyrken i maskinretning og strekkstyrken i anti-maskinretning var typisk ca. 3:1 for pakningsarket. Som eksempel var for et forhold på 3:1 og en gjennomsnittlig strekkstyrke på 168 kg/cm 2 , maskinretnings-styrken 252 kg/cm 2 mens anti-maskin- retningen var 84 kg/cm 2. Orienteringen av ministapelfiberen under behandlingen av valsene forårsaker noen orientering av fibrene som resulterer i større styrke langs én akse mens det oppnås en mindre styrke langs den andre aksen.

Eksempel I

Et tau av homopolymer akrylfiber, 3 denier pr. filament, ble oppdelt (ved hjelp av en egen fremgangsmåte) i 0,64 cm stapel av relativt jevn lengde. Oppdelingsprosessen ble utført av Minifibers, Inc. i Weber City, Virginia, U.S.A.. Tauet av homopolymer akrylfiber hadde en vannløselig tekstilfinish påført i en mengde av 0,1% beregnet på vekten av fiber.

Eksempel II

Et tau av homopolymer akrylfiber, 3 denier pr. filament, ble oppdelt i jevn stapel på 0,34 cm av Minifibers, som i eksempel I ovenfor.

Eksempel III

Et tau av homopolymer akrylfiber, 6 denier pr. filament, ble oppdelt i 0,34 cm stapel av Minifibers, som i eksempel I ovenfor.

Eksempel IV

Et tau av homopolymer akrylfiber, 15 denier pr. filament, ble oppdelt i 0,34 cm jevn stapel av Minifibers, som i eksempel I ovenfor.

Eksempel V

Et tau av homopolymer akrylfiber med en total denier på ca. 700.000 (21 denier pr. filament) ble oppdelt i en ministapel ved å bruke en Buss-Condux CS 300/400-4-oppdelingsmaskin. Ved fremstilling av tauet ble det påført en vannløselig finish (i en mengde på 0,1% beregnet på

vekt av fiber) på fiberen før tørking-av fiberen for å redusere friksjonen mellom fiber og metall. Finishen forble på fiberen etter produksjonen. Tauet ble kjørt gjennom et tåkekammer like før oppdelingsprosessen, slik at tauet fikk ca. 4 vekt-% fuktighet, idet vannet forble på fiberoverflaten. Buss-Condux-oppdelingsmaskinen ble matet med 109 kg/time av et homopolymere akryltauet. Oppdelingsmaskinen hadde en 3 mm x 3 mm sikt installert for å regulere produktstørrel-sen. Luftstrømmen gjennom oppdelingsmaskinen var ca. 38 m 3/min. Gjennomsnittlig stapellengde var 0,165 cm slik det ble målt ved hjelp av Rotap-analyse og direkte måling.

Eksempel VI

Et tau av homopolymer akrylfiber med en total denier på ca. 700.000 (21 denier pr. filament) ble oppdelt i en ministapel ved å bruke en Buss-Condux CS 300/400-4-oppdelingsmaskin. Tauet fikk påført finish og vann som i eksempel I. Buss-Condux-oppdelingsmaskinen ble matet med 68,1 kg fiber pr. time. Oppdelingsmaskinen var utstyrt med en 8 mm x 8 mm sikt for å regulere produktstørrelsen. Luftstrømmen gjennom oppdelingsmaskinen var ca. 20 m 3/min. Den gjennomsnittlige stapellengde var 0,165 cm slik det ble målt ved hjelp av Rotap-analyse og direkte måling.

Eksempel VII

Et tau av homopolymer akrylfiber med en total denier på.ca. 425.000 ble oppdelt i ministapel på en Buss-Condux CS 300/400-4-oppdelingsmaskin. Akrylfiberen var

21 denier pr. filament. En vannløselig finish ble påført (før tørking) ved hjelp av en påføringsfremgangsmåte, idet finishen ble påført til 0,1% beregnet på fibervekten. Buss-Condux-maskinen ble utstyrt med en sikt med 3 mm x 3 mm åpninger. Oppdelingsmaskinen ble matet med 68,1 kg pr. time av fiber. Luftstrømmen gjennom maskinen ble holdt på 38 m 3/min. Ministapelproduktet ble vurdert-ved Rotap-analyse, som ga følgende data:

Eksempel VIII

Et tau av homopolymer akrylfiber med en total denier på ca. 700.000, 21 denier pr. filament, ble oppdelt i ministapel på en Buss-Condux CS 300/400-4-oppdelingsmaskin. Vann og vannløselige finisher ble påført samtidig i et tåkekammer, idet vannet var ca. 4% beregnet på fibervekten og finishen ble påført til ca. 0,1% beregnet på fibervekten. Buss-Condux-maskinen var utstyrt med en sikt med kvadratiske åpninger som var 8 mm x 8 mm. Oppdelingsmaskinen ble matet med 109 kg/time av fiber. Ministapelen som ble fremstilt ble vurdert ved hjelp av Rotap-analyse og det ble funnet at Tyler-sikt nr. 4 typisk tilbakeholdt 0,56 vekt-% av prøven, en Tyler nr. 14 tilbakeholdt 0,14%,

en Tyler nr. 35 tilbakeholdt 10,92%, en Tyler nr. 80 tilbakeholdt 27,68 vekt-%, en Tyler nr. 200 tilbakeholdt 45,54%,

en Tyler nr. 325 tilbakeholdt 13,8% og pannen tilbakeholdt 0,5 vekt-%.

Eksempel IX

Tørt tau av homopolymer akrylfiber med en gjennomsnittlig denier pr. filament på 15,2, 0,1% (beregnet på

vekt av fiber) av en vannløselig finish, 3% krymping (krymping ble med hensikt unnlatt, ca. 3% krymping oppstår fra normale behandlingsbetingelser), og et "tørt" fiberfuktighets-innhold på ca. 1,5% vann ble sendt til Minifibers, Inc. i Weber City, Virginia, U.S.A. Den homopolymere akrylfiber

som ble sendt i form av tau, ble oppdelt i en jevn stapellengde på 0,64 cm - 1%.

Dette produkt ble brukt ved fremstilling av pak-ningspapir, idet den jevne 0,6 4 cm stapel ble brukt for å fremstille en blanding som skulle brukes som grunnsjikt i et høydensitets, forsterket pakningsmateriale. Blandingen ble laget ved hjelp av den generelle fremgangsmåte som er beskrevet ovenfor, bortsett fra at 0,64 cm jevn stapel ble anvendt som ministapel. Når den var sammensatt,så den resulterende blanding klumpet ut og var ujevnt dispergert. Fibrene ble observert å være meget lenger enn 0,64 cm fra ende til ende, idet noen fibre viste seg å være minst så lange som 2,54 cm. Etter at et startsjikt (ovenfor) med hell var påført på en tovalsers arkmaskin, ble grunnmaterial-blandingen plassert i klemmen mellom valsene, men i stedet for at det ble påført et jevnt lag, ble det snart bemerket klumpdannelse. Etter klumpdannelsen dannet det seg hull i arket og fra hullene ble det revet lange rifter i arket. Det ble ikke påført noe finishbelegg, idet arket ble ansett å være utilfredsstillende.

Eksempel X

Tørt tau av homopolymer akrylfiber, som i eksempel IX ble sendt til Minifibers, Inc. i Weber City, Virginia, U.S.A., og ble oppdelt i 0,34 cm, den korteste stapel som Minifibers kunne lage. Minifibers, Inc. er industrispesia-list for oppdeling av korte stapellengder. Minifibers anga at 0,34 cm var så kort som de kunne oppdele stapel i, og de anga også at 0,34 cm-produktet hadde fiberlengder som varierte fra 0,32 cm til 0,36 cm.

Fibrene som var oppdelt i 0,34 cm ble brukt til å fremstille en blanding, som beskrevet i eksempel IX (bortsett fra at 0,34 cm jevn stapel ble anvendt), som skulle være grunnsjikt i et høydensitets, forsterket pakningspro-dukt. Denne blanding lot til å være noe jevnere enn blandingen i eksempel IX, men lange fibre ble observert fra punkt til punkt (øyensynlig ble fibrene med 0,64 cm og 0,34 cm lengde knyttet sammen i blandeprosessen, og dannet et garn inne i blandingen). Ved arkdannelsesprosessen, var blandingen som inneholdt 0,34 cm stapel noe jevnere dispergert, men opptrådte generelt lik med 0,64 cm stapelen, dvs. et akseptabelt ark kunne ikke dannes.

Eksempel XI

Et tau av homopolymer akrylfiber, med en total denier på 700.000 og en gjennomsnittlig denier pr. filament på 21, der filamentene hadde 3% krymping og ca. 80% av normal tekstiltrekking, og med 0,1% (beregnet på vekt av fiber) av en vannløselig tekstilfinish, ble påført fuktighet på fiberen ved hjelp av et typisk tåkekammer, idet den resulterende fuktighetsmengde (beregnet på vekt av fiberen) var ca. 4%. Etter fukting av fiberen ble fiberen matet i innløps- rennen i en Buss-Condux CS-300/400-4-oppdelingsmaskin med en hastighet av 1,82 kg/min. Buss-Condux-rnaskinen ble utstyrt med en sikt med "ruter"-formede hull, idet hullene var 2,38 cm x 1,68 cm (punkt til punkt) og et åpent område på 67%. Den fremstilte ministapel ble analysert ved Rotap-siktemetoden, og resultatene var:

Ministapelproduktet ble brukt for å fremstille en grunnsjiktblanding ved hjelp av den generelle fremgangsmåte som er beskrevet ovenfor. Blandingen ble brukt for å fremstille et høydensitets, forsterket pakningsmateriale på en toyalse-arkmaskin, som beskrevet ovenfor. Grunnsjiktblandingen ble funnet å danne et ark,' og arkets styrkeegenskaper ble funnet å være brukbare. Vektforholdet mellom fiber og gummi var på det høyeste ca. 1,0. Sammenlignet med aksep-table styrkenivåer for høydensitets pakningsmateriale hadde produktet meget lav strekkstyrke, og fiberinnholdet i produktet var mindre enn ønsket.

Eksempel XII

Et tau av homopolymer akrylfiber, med en gjennomsnittlig denier pr. filament på 21, hvor filamentene hadde 3% krymping og ca. 80% av normal tekstiltrekning, og med 0,1% (beregnet på vekt av fiber) av en vannløselig tekstilfinish, fikk fuktighet påført på fiberen ved hjelp av et typisk tåkekammer, hvorved det resulterende fuktighetsnivå

(beregnet på vekt av fiber) var ca. 4%. Etter fukting av fiberen, ble fiberen matet i innløpsrennen til en Buss-Condux CS-300/400-4-oppdelingsmaskin med en hastighet av 1,8

kg/min. Buss-Condux-oppdelingsmaskinen var utstyrt med en sikt med kvadratisk formede hull, hvor hullene hadde en størrelse på 3 mm x 3 mm og et åpent område på 31,5%. Den fremstilte ministapel ble analysert ved hjelp av Rotap-siktanalyse (ovenfor) og ble funnet å gi følgende resultater:

Ministapelproduktet ble brukt for å fremstille en grunnsjiktblanding ved hjelp av den generelle fremgangsmåte beskrevet ovenfor. Blandingen ble brukt for å fremstille et høydensitets, forsterket pakningsmateriale på en tovalse-arkmaskin, som beskrevet ovenfor. Grunnsjiktblandingen ble brukt overensstemmende med den generelle fremgangsmåte. Blandingen ble påført på et startbelegg og ble funnet å danne et ark med et maksimumsforhold mellom fiber og gummi på ca. 3,0. Strekkstyrken til det resulterende produkt ble ansett å være adekvat.

Eksempel XIII

Et tau av homopolymer akrylfiber med gjennomsnittlig denier pr. filament på 21, hvor filamentene hadde 3% krymping og ca. 80% av normal tekstiltrekking og med 0,1%

(beregnet på vekt av fiber) av en vannløselig finish, fikk fuktighet påført på fiberen ved hjelp av et typisk tåkekammer, hvorved det resulterende fuktighetsnivå (beregnet på vekt av fiberen) var ca. 4%. Etter fukting av fiberen, ble fiberen matet inn i innløpsrennen til en Buss-Condux CS 300/400-4-oppdelingsmaskin med en hastighet av 1,8 kg/min. Buss-Condux-maskinen ble utstyrt med en sikt med runde hull, med diameter på 0,5 cm og et åpent område på 32,5%. Den

fremstilte ministapel ble analysert ved Rotap-siktanalyse (ovenfor) og ble funnet å gi følgende resultater:

Ministapelproduktet ble brukt for å fremstille en grunnsjiktblanding ved hjelp av den generelle fremgangsmåte beskrevet ovenfor. Blandingen ble brukt for å fremstille et høydensitets, forsterket pakningsmateriale på en tovalse-arkmaskin, som beskrevet ovenfor. Grunnsjiktblandingen ble brukt overensstemmende med den generelle fremgangsmåte angitt ovenfor. Blandingen ble påført på et startbelegg og ble funnet å danne et ark, med et maksimalt forhold mellom fiber og gummi på ca. 2. Strekkstyrken til det resulterende produktet ble funnet å være større enn gjennomsnitt på 168 kg/cm 2, ét godt strekkstyrkenivå.

Eksempel XIV

Et tau av kopolymer akrylfiber, fremstilt overensstemmende med den generelle metode beskrevet ovenfor, inneholdt ca. 90% akrylnitril, ca. 8-9% metylakrylat og ca.

1% annet materiale. Det var ikke påført noen finish på fiberen, men ca. 4% fuktighet (beregnet på vekt av fiberen) ble påført på tauet ved hjelp av et typisk tåkekammer. Fiberen i tauet var ca. 21 denier/filament, og hadde ca. 3% krymping, og var trukket bare 80% av den mengden av trekk som ble påført på samme tau når fiberen skulle brukes for normale tekstilanvendelser. Det fuktige tauet ble så matet i inn-løpsrennen til en Buss-Condux CS-300/400-4-maskin. Buss-Condux-oppdelingsmaskinen var utstyrt med en sikt med runde hull med 0,5 cm diameter og et åpent Område på ca. 32,5%.

Den produserte ministapel hadde en relativt liten mengde oksyderte akrylfibrer som ble fjernet ved sikting av produktet for å skille bitene fra ministapelen. Den resulterende ministapel ble analysert ved hjelp av Rotap-analyse og ga føl-gende resultater:

Den ovenfor beskrevne ministapel ble brukt for å fremstille et høydensitets pakningsark ved hjelp av den fremgangsmåte som er angitt ovenfor. Strekkstyrken (gjennom-snittsverdi) var ca. 8% lavere enn for det pakningsmaterialet som ble fremstilt ifølge eksempel XIII, og det maksimale trykk arket kunne tåle var ca. 10% mindre enn det maksimale bruddtrykk som ble tålt av arket i eksempel XIII.

Eksempel XV

Et tau av kopolymer akrylfiber, fremstilt ifølge den generelle metode angitt ovenfor inneholdt ca. 86% akrylnitril, ca. 8 - 9% metylakrylat, ca. 4 - 5% vinylbromid og ca. 1% annet materiale. Filamentene i tauet var en ca. gjennomsnittlig denier på 21, og hadde 3% krymping, og ble trukket bare 80% av det drag som ble påført på samme tau når produktet ble brukt for tekstilanvendelser. Tauet ble oppdelt i ministapel nøyaktig som i eksempel XIV og bitene ble fjernet*.<!>Rotap-analyse på ministapelen ga følgende resultater :

Den ovenfor beskrevne ministapel ble brukt for å fremstille et høydensitets pakningsark som i eksempel XIV. Strekkstyrken (gjennomsnittlig verdi) var ca. 4% lavere enn for det pakningsark som ble fremstilt ifølge eksempel XIII, mens det maksimale bruddtrykket som arket kunne tåle var ca. det samme som for arket som ble fremstilt i eksempel XIII.

Eksempel XVI

Et tau av modakrylfiber, fremstilt ifølge den generelle metode angitt ovenfor, inneholdt ca. 83 - 84% akrylnitril, ca. 10 - 11 metylakrylat, ca. 4 - 5% vinylbromid og ca. 1% annet materiale. Filamentene i tauet hadde en om-trentlig gjennomsnittlig denier på 21, og hadde ca. 3% krymping, og var trukket bare 80% av det drag. som ble påført på samme tau når produktet ble brukt for tekstilanvendelser. Tauet ble oppdelt i ministapel nøyaktig som i eksempel XIV, og bitene ble fjernet. Rotap-analyse på ministapelen ga følgende resultater:

Ministapelen ble brukt for å fremstille et høyden-sitets pakningsark som beskrevet i eksempel XIV. Strekkstyrken (gjennomsnittlig verdi) var ca. 2% større enn strekkstyrken for arket fremstilt i eksempel XIII, mens det maksimal bruddtrykk arket kunne tåle var ca. 50% lavere enn det maksimale bruddtrykk som ble tålt av arket i eksempel XIII.

Eksempel XVII

Et tau av homopolymer akrylfiber, 21 denier pr. filament, ble oppdelt i en Buss-Condux CS 300/400-4-oppdelingsmaskin. Før oppdelingen ble tauet påført 0,1% (beregnet på vekt av fiber) av en vannløselig tekstilfinish, og ble påført 3-4% (beregnet på vekt av fiberen) fuktighet på overflaten av fiberen ved hjelp av et konvensjonelt tåkekammer. Fiberen ble ikke krympet med hensikt og ble trukket til 80% av det normale. Buss-Condux-oppdelingsmaskinen var utstyrt med en sikt med kvadratiske åpninger med dimen-sjonene 8 mm x 8 mm. Luftstrømshastigheten var ca. 20 m 3/ min. Tauet ble matet i innløpsrennen til maskinen i en mengde av 109 kg/time, idet tauet hadde en total denier på ca. 700.000. Gjennomsnittlig fiberlengde for denne ministapel var ca. 0,16 cm og fiberlengdefordelingen ble bestemt ved Rotap-analyse som beskrevet ovenfor. Rotap-analysen viste:

En 21 g prøve av ministapelen beskrevet ovenfor ble tilsatt til 400 g kulltjære, og blandingen ble omrørt for hånd i 5 - 10 minutter (omrøringen ble ganske enkelt ut-ført med en glasstav).

Som en kontroll ble 21 g tørr asbest (Johns Manville Company grade 7MF5) blandet med 400 g kulltjære, idet omrør-ingen foregikk i 5 - 10 minutter ved anvendelse av en glass-stav.

Tre prøver ble påført på nærliggende overflater av brukt asfaltbelegg som hadde sprekker av forskjellig stør-relse. En malerkost ble brukt for å gi et jevnt belegg. Ministapel-kulltjæreblandingen og asbest-kulltjæreblandingen ble påført på overflaten til asfalten, og forble opp-rinnelig intakt. En prøve av ren kulltjære ble også påført på asfalten, og den rant ned en svak helling der de andre to prøvene ikke gjorde det. 3 dager senere ble overflaten åpnet for trafikk. Ministapel-kulltjæreprøven holdt seg like godt, om ikke bedre, enn asbest-kulltjæreprøven, mens prøven som bare inneholdt kulltjære straks ble avslitt.

Eksempel XVIII

Et tau av homopolymer akrylfiber lik det tauet som ble brukt i eksempel XVII ble oppdelt i ministapel ved hjelp av samme fremgangsmåte som beskrevet i eksempel XVII. Ministapelen, analysert ved hjelp av Rotap-analyse, ga følgende resultater:

To alikoter av ministapelen fremstilt ovenfor ble uttatt, En første prøve ble fremstilt ved å ta den første alikot og kombinere den med 99 ganger dens vekt av "Quikrete" betongblanding. En annen prøve ble fremstilt ved å ta den andre alikot og kombinere den med 9 ganger dens vekt av "Quikrete" betongblanding. Vann ble tilsatt til den første blanding (1% ministapel) som angitt basert bare på.betongen. To ganger så meget vann pr. vektenhet betong ble tilsatt til den annen prøve (10% ministapel). En tredje prøve med 100% betong ble blandet med samme mengde vann pr. vekt betong som i den første prøven, idet den tredje prøven ble brukt som kontroll.

De våte blandinger ble brukt for å danne blokker med størrelse på 7,5 x 7,5 x 2,5 cm. Blokkene ble etter herding plassert i luft i ca. 2 uker for å herdes ytterligere .

Etter 2 ukers forløp ble blokkene gjentatt slup-pet fra en høyde på 1,8 m på betpngbrolegning. Prøven med 10% ministapel gikk med en gang istykker. Prøven med 100% betong fikk brutt av hjørnene. Prøven med 1% ministapel bibeholdt sin opprinnelige form og struktur med visuell undersøkelse og ble ansett å være forsterket.

Eksempel XIX

Et tau av homopolymer akrylfiber, fremstilt ifølge den generelle metode angitt ovenfor, ble oppdelt i en ministapel på en Buss-Condux CS 300/400-4-oppdelingsmaskin. Filamentene i tauet hadde en midlere denier på 15,2, og hadde ca. 3% krymping, og filamentene ble trykket 100% av det drag som ble påført på samme tau når produktet ble brukt for tekstilanvendelser. Tauet inneholdt 0,1% beregnet på fibervekten av en vannløselig tekstilfinish og ca. 4% fuktighet beregnet på fibervekten påført ved hjelp av en typisk tåkekammermetode. Tauet ble matet i innløpet til en Buss-Condux-oppdelingsmaskin, idet oppdelingsmaskinen var utstyrt med en sikt som hadde kvadratisk formede åpninger som var 4 mm x 4 mm i størrelse, idet sikten hadde ca. 34% åpent område. Luftstrømmen gjennom maskinen var ca. 38 m / min.

Ministapelen ble brukt for å fremstille et høy-densitets pakningsark som beskrevet i eksempel XIII. Det fremstilte produktet var helt tilfredsstillende.

Eksempel XX

Den samme ministapel som ble brukt i eksempel XVIII ble brukt for å forsterke lateksmaling. 5 prøver ble fremstilt ved å bruke lateks (Enterprise, Interior One Coat Latex Flat Wall Paint Nonyellowing White L7558B) veggmåling. Prø-vene inneholdt 1, 2, 4, 6 og 10% ministapel, basert på total prøvevekt. Et belegg av hver prøve ble påført på en ren og ubehandlet fineroverflate, bortsett fra når det gjaldt 10%-ministapelprøven, som var for tykk å påføre. Etter tørking i 3 dager, ble følgende'resultater observert:

Blandingene med 1%, 2%, 4% og 6% ministapel/maling er vist å gi en forsterket malingsoverflate på grunn av innblandingen av den relativt sterke akryl-ministapelfiberen, slik det vises ved hjelp av tester med våt og tørr slitasje-motstand.

Claims (13)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av forsterkede materialer hvor et fast produkt blandes med et grunnmateriale, hvilken blanding så behandles for å danne forsterkede materialer, karakterisert ved at et fast produkt som består av oppdelt faststoff som har liten og meget variabel størrelse, idet det oppdelte faststoff har en spesielt liten og meget variabel størrelsesfordeling som tillater en øket grad av blanding av det faste produktet med grunnmaterialet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at faststoffet er et organisk polymert faststoff.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at faststoffet er et syntetisk polymert produkt.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at faststoffet er et syntetisk, organisk polymert faststoff.

5. Fremgangsmåte for fremstilling av forsterkede materialer hvor et fiberformig produkt blandes med et grunnmateriale, hvor blandingen så herdes for å danne det forsterkede produkt, karakterisert ved at det fibrøse produktet som blandes inn består av en ministapel.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at det fibrøse produkt er en syntetisk fiber.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at det fibrøse produkt er en akrylnitril-holdig fiber.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at ministapelen har en fordeling av lengder slik at,på vektbasis, mengden ministapel over medianlengden er større enn mengden ministapel under medianlengden.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at ministapelen har en fordeling av lengder slik at, på vektbasis, mengden av ministapel under medianlengden er større enn mengden ministapel over medianlengden.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at ministapelen er en produktblanding av et første oppkuttet fiberprodukt med minst ett annet oppkuttet fiberprodukt hvor minst ett oppkuttet fiberprodukt er en ministapel.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at minst ett av de oppdelte fiberproduktene er en fiber med jevn lengde og minst ett av de oppdelte fiberproduktene er en ministapel.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at det fibrøse produktet er en homopolymer akrylfiber.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at fiberproduktet oppdeles slik at mellom 2% og 20% av vekten av produktet blir igjen på en Tyler nr. 35-sikt av den resulterende ministapel når den testes ved hjelp av Rotap-analyse.