塑化聚酰胺的磨蚀性长丝 本发明背景
本发明涉及含磨蚀性颗粒的塑化聚酰胺单丝，其作为用于例如抛光各种材料的毛刷的鬃丝非常有用。
聚酰胺和其他热塑性聚合物已被用于形成含磨蚀性填料的单丝，这种单丝已广泛用作在抛光金属和电子部件时使用的毛刷的鬃丝。1970年7月28日授权给Nungesser等的美国专利第3,522,342号公开了一种生产这种单丝的设备和方法。1985年3月26日授权给Twilley等的美国专利第4,507,361号公开了含磨蚀性填料的聚酰胺和聚酯共混物的具有低吸湿性的鬃丝。1986年4月29日授权给Haylock等的美国专利第4,585,464号公开了聚对苯二甲酸丁二醇酯的低吸湿性的磨蚀性鬃丝。
在保持鬃丝的劲度方面，在干燥条件下抛光部件时，耐温性比吸湿性更为关键。当将聚酰胺如尼龙6，12或尼龙6，10或聚酰胺和聚酯的共混物在220℃和以上的温度下进行操作时，它们将在升高地温度下失去劲度和切割材料的能力，正如在干刷应用中经常发生的那样。如果将具有更高耐温性的聚酰胺，如尼龙6，6(聚己二酰己二胺)的单丝用作毛刷的鬃丝，那么仅在短期操作后鬃丝在毛刷基座上发生断裂，这是由于这些聚酰胺相对较脆，柔韧性较低。
这就需要一种含磨蚀性材料的单丝，它可以用作在干刷和抛光条件下，在相对高温下有效操作的毛刷的鬃丝。本发明的聚酰胺单丝能在这种条件下有效操作。
本发明概要
本发明的单丝是一种取向伸长了其原长度的1.0-4.0倍的聚己二酰己二胺的聚酰胺，其直径为400-1600微米，它包含2-20％(重量)(根据单丝的聚酰胺重量计算)的烷基芳基磺酰胺增塑剂和5.0-40.0％(重量)(根据单丝重量计算)粒度为10-400微米的磨蚀性颗粒。这些单丝作为在干燥条件下在相对高温下操作的毛刷的鬃丝特别有用。
本发明详述
聚酰胺单丝为用烷基芳基磺酰胺增塑剂增塑的聚己二酰己二胺，单丝取向伸长其原长度的1.0-4.0倍，直径为400-1600微米，其中分散有5-40％(重量)(根据单丝重量计算)的磨蚀性颗粒。这些单丝在作为在干燥条件下和在220-250℃温度范围内操作的毛刷的鬃丝很有用。鬃丝在这样的高温下仍具有柔韧性，并保持刷涂和抛光物质的能力。
这些单丝的疲劳寿命优选为至少50分钟，更优选为50-500分钟和更长，疲劳寿命按1998年1月14日杜邦测试方法PP-0071的尼龙长丝的冲击疲劳试验测定。
这些单丝对作为在干燥条件下使用的毛刷的鬃丝特别有用，特别是作为那些用于刷涂和/或抛光金属、电子部件和电子电路板的毛刷特别有用。
用于形成单丝的聚酰胺优选是具有按ASTMD-789-62T测定的相对粘度为50-240，优选为180-240的尼龙6，6(聚己二酰己二胺)。
由于向聚酰胺中加入了增塑剂，所以聚酰胺在使用条件下特别是在经受高温时仍保持其柔韧性。这些增塑剂的用量为单丝中聚酰胺重量的2-20％(重量)，优选为5-15％(重量)。增塑剂为烷基芳基磺酰胺，优选其中的烷基基团含1-4个碳原子。典型的增塑剂为n-甲基苯磺酰胺、n-乙基苯磺酰胺、n-丙基苯磺酰胺、n-异丙基苯磺酰胺、n-异丁基苯磺酰胺和n-丁基苯磺酰胺。一种优选的增塑剂为n-丁基苯磺酰胺，这是由于它易于得到并为单丝提供了最佳的柔韧性。
在单丝中所用的磨蚀性颗粒的粒度为10-400微米，优选20-350微米。颗粒存在的量为单丝重量的5.0-40％(重量)，优选为10.0-30.0％(重量)。所述颗粒是为单丝提供磨蚀性以帮助刷涂和抛光的物质。
优选的磨蚀性颗粒如下：碳化硅、氧化铝、铝锆、二氧化硅、硅酸铝钠、立方一氮化硼、石榴子石、浮石、金刚砂、云母、石英、金刚石、碳化硼、熔凝氧化铝、烧结氧化铝和它们的任意混合物。碳化硅和氧化铝为优选的磨料。
形成长丝的方法
在制造长丝的过程中，一般使用双螺杆挤塑机如W&P(Wernerand Pfleiderer)双螺杆挤塑机，将颗粒形式的聚酰胺定容或计重由进料装置加入到挤塑机中。磨料同增塑剂一样由一个单独的进料装置加入挤塑机，在220-275℃温度下，在挤塑机中与聚酰胺混合。然后将聚酰胺、增塑剂和磨料的掺合混合物计量加入一个带有喷丝板的纺丝组件，产生各种形状(不限于实心圆形)和尺寸的长丝。长丝截面的形状由喷丝板上孔的形状决定，可以是任何截面形状，如圆、椭圆、矩形、三角形、任何规则的多边形或不规则的非圆形，可以是实心、中空或截面上含多个纵向空隙。挤塑机的每次运行都可以通过使用具有各种形状孔的喷丝板，产生截面形状的任意组合。通过改变喷丝板上孔的大小可以同时产生一种或多种直径的丝条。
从喷丝板出来之后，使长丝条束在水骤冷浴中固化，然后将其通过一系列的拉伸辊传送以伸长丝条。之后将丝条传送通过热定形炉以使长丝热定形。然后将丝条卷绕在通常为滚筒或绕丝轴的卷绕机上。任选地，对长丝进行表面处理以增强或改变表面性质如摩擦系数。
下述实施例说明了本发明。除特别指出外所有份数和百分比均基于重量。
实施例
实施例1
用相对粘度为240的尼龙6，6聚酰胺(聚己二酰己二胺)、粒度为20-400微米的碳化硅磨料和n-甲基苯磺酰胺增塑剂制备单丝。使用具有六个区的30mm的W&P双螺杆挤塑机，将其加热到约270℃。分别将聚酰胺、磨料和增塑剂加入挤塑机中并进行混合。产生的聚合物混合物经计量进入带有喷丝板的纺丝组件，将1000微米的单丝挤入在室温下的水骤冷浴，然后将其在一系列的拉伸辊上进行传送以伸长单丝，然后将单丝通过热定形炉使其热定形，并将其卷绕在绕丝轴上。单丝1-10中每一种的磨料含量都为30％(重量)。1号单丝作为对照，不含增塑剂。单丝2-10中每种都具有下列不同的增塑剂含量：
1号单丝 0％增塑剂
2号单丝 1.5％增塑剂
3号单丝 3.0％增塑剂
4号单丝 3.2％增塑剂
5号单丝 4.6％增塑剂
6号单丝 6.4％增塑剂
7号单丝 6.8％增塑剂
8号单丝 8.0％增塑剂
9号单丝 10.2％增塑剂
10号单丝 13.7％增塑剂
(增塑剂的百分比基于长丝的聚酰胺重量。)
按上述用于尼龙长丝的冲击疲劳试验测定上述单丝1-10中每一种的疲劳寿命。在该试验中，将在约50％相对湿度和约23℃下贮存48小时的长度为6.35cm的单丝，固定于分布在旋转头上间隔90度的四个卡盘上。将单丝固定在每个卡盘上。旋转头连接到转速调整到500rpm的电机上。将用于这种尺寸单丝的冲击棒定位在距旋转头12.9mm的地方以便使在旋转头上卡盘中的每个单丝簇在相同点上冲击该棒。周期性地对各单丝簇进行测试，在这种情况下是每10分钟一次，并且当50％的单丝破坏时记录下该时间。时间越长，单丝的疲劳寿命越长。该试验的结果如下所示：
疲劳寿命(50％)破坏时间(分)
1号细丝 45
2号细丝 45
3号细丝 60
4号细丝 75
5号细丝 60
6号细丝 120
7号细丝 148
8号细丝 240
9号细丝 488
10号细丝 708
作为商业上可接受的单丝，要求其疲劳寿命至少为50分钟。以上结果表明不含增塑剂的1号单丝和仅含1.5％(重量)增塑剂的2号单丝在疲劳寿命试验中不合格。而分别含3.0、3.2、4.6、6.4、6.8、8.0、10.2和13.7％增塑剂的3-10号单丝每种都具有可接受的疲劳寿命。