способ получения однородной композиции из арамидных волокон и полимера, продукт из нее

Формула изобретения

1. Способ получения однородной композиции арамидных волокон и экструдируемого полимера, содержащей 15 - 99 вес. % полимера и 1 - 85 вес. % арамидных волокон, включающий стадии: а) обеспечение арамидных волокон летучей жидкостью до содержания влаги в диапазоне 20 - 85% от веса волокон; b) непрерывного введения влажных арамидных волокон при постоянной скорости в экструдер; с) подвода тепла к волокнам в экструдере для выпаривания летучей жидкости из волокон; d) воздействия на нагретые волокна сдвигающим усилием в экструдере перед введением полимера; е) непрерывного введения полимера в экструдер по ходу технологического процесса после введения волокон; f) смешивания полимера и волокон в экструдере с получением однородной композиции и g) выведения композиции из экструдера.

2. Способ по п. 1, в котором арамидными волокнами является фибриллированная арамидная волокнистая масса.

3. Способ по п. 1, в котором арамидными волокнами являются обрезки арамидных волокон.

4. Способ по п. 1, в котором арамидом является пара-арамид.

5. Способ по п. 1, в котором арамидом является мета-арамид.

6. Способ по п. 1, в котором волокна имеют длину 0,1 - 8 мм.

7. Продукт, полученный способом по п. 1.

8. Продукт, по п. 7, в котором экструдируемым полимером является этилен-винилацетатный сополимер.

9. Способ непрерывного смешивания арамидных волокон с экструдируемым полимером для получения однородной композиции, содержащей 15 - 99 вес. % полимера и 1 - 85 вес. % арамидных волокон, включающий стадии а) непрерывного введения арамидных волокон, имеющих содержание влаги 20 - 85 вес. % летучей жидкости от веса волокон, с постоянной скоростью в экструдер; b) непрерывного введения полимера в экструдер по ходу технологического процесса после введения арамидных волокон; с) смешивания полимера и арамидных волокон в экструдере с получением однородной композиции и d) выведения композиции из экструдера.

10. Способ по п. 9, в котором арамидными волокнами является фибриллированная арамидная волокнистая масса.

11. Способ по п. 9, в котором арамидными волокнами являются обрезки арамидных волокон.

12. Способ по п. 9, в котором арамидом является пара-арамид.

13. Способ по п. 9, в котором арамидом является мета-арамид.

14. Способ по п. 9, в котором волокна имеют длину в диапазоне 0,1 - 8 мм.

15. Продукт, полученный способом по п. 9.

16. Продукт по п. 15, в котором экструдируемым полимером является этилен-винилацетатный сополимер.

Описание изобретения к патенту

Изобретение касается получения однородных дисперсий арамидных волокон в экструдируемом полимере в непрерывном режиме.

US патент 5439623 раскрывает, что введение добавок в термопластичные полимеры при помощи экструдера затруднительно, и что даже для таблетированных концентратов добавок очень трудно управлять гравиметрическими или волюмитрическими дозаторами.

US патент 5205972 раскрывает, что волокна могут быть однородно перемешаны с полимером в экструдере в результате создания суспензии из волокон и латекса полимера, введения суспензии в экструдер и коагулирования латекса и выведения суспензионной воды из экструдера.

Изобретение касается способа получения однородной композиции арамидных волокон экструдируемого полимера, содержащей от 15 до 99 весовых процентов полимера и от 1 до 85 весовых процентов арамидных волокон, включающего стадии обеспечения арамидных волокон летучей жидкостью до содержания влаги в диапазоне от 20 до 85 весовых процентов от веса волокон; непрерывного введения влажных арамидных волокон при постоянной скорости в экструдер; подвода тепла к волокнам в экструдере для выпаривания летучей жидкости из волокон; воздействия на нагретые волокна сдвигающим усилием в экструдере перед введением полимера; непрерывного введения полимера в экструдер по ходу технологического процесса после введения волокон; смешивания полимера и волокон в экструдере с получением однородной композиции; и выведения композиции из экструдера.

Чертеж представляет собой схематическое представление экструдера, который может быть использован в практике настоящего изобретения.

Эластомерные и термопластичные полимерные материалы часто армируют при помощи коротких волокон, и в тех случаях, когда желательны специальные свойства арамидных материалов, для армирования часто используются арамидные волокна. При использовании коротких арамидных волокон в качестве армирующего средства могут часто возникать требования, связанные с высокой температурой и высоким модулем. Короткие арамидные волокна полезны при однородном распределении по всему эластомерному или термопластичному материалу матрицы. Однако однородности распределения в прошлом было трудно добиться вследствие трудности обеспечения непрерывной подачи коротких арамидных волокон с постоянной скоростью. Настоящее изобретение представляет собой непрерывный способ получения однородного распределения коротких арамидных волокон в полимерном материале, в котором подачу коротких волокон осуществляют с постоянной скоростью, что тем самым совершенствует способы общего использования коротких арамидных волокон в крупномасштабном производстве полимерных композиций, армированных короткими арамидными волокнами.

Короткие армирующие волокна могут быть непосредственно введены в матричный полимер для целей армирования, или же они могут быть смешаны при большей концентрации с полимером-носителем для получения композиции маточной смеси. Композиция маточной смеси после этого может быть использована в качестве источника волокон для целей армирования. Полимер-носитель может быть тем же самым, что и конечный матричный полимер, или же он может быть с ним совместим. Для целей настоящего изобретения полимер-носитель также называется матричным полимером.

Короткие арамидные волокна в сухом виде, в особенности короткие арамидные волокна, которые в значительной мере фибриллированы, такие как арамидная волокнистая масса, имеют тенденцию к образованию сгустков и агломератов и перемычек поперек передаточных трубопроводов таким образом, что непрерывная подача с постоянной скоростью становится очень затруднительной. Как будет подробно объяснено далее в настоящем документе, было обнаружено, что влага в коротких волокнах является причиной резкого изменения характера волокон, давая возможность легко с ними работать и осуществлять подачу с постоянной скоростью в экструдеры и сквозь них.

Под "короткими арамидными волокнами" понимаются арамидные волокна или материалы в виде частиц малого диаметра и с большим отношением длины к диаметру, имеющие длину в диапазоне от 0,1 до 8 мм, предпочтительно в диапазоне от 0,7 до 3 мм. Отношение длины к диаметру для коротких волокон, которое представляет собой результат деления длины на диаметр, находится в пределах от 10 до 1000 или даже до несколько большей величины.

В то время, как настоящее изобретение может быть эффективным для коротких волокон нескольких типов и может быть использовано для них, оно в первую очередь находит применение для фибриллированных материалов или материалов с очень высокой площадью поверхности с низкой объемной плотностью. Такие фибриллированные материалы или короткие арамидные волокна включают волокнистую массу и, в особенности, арамидную волокнистую массу, которую получают в соответствии с патентом US 5028372 и 5532059, или в результате рафинирования обрезков арамидных волокон с первоначальной длиной в диапазоне от 0,1 до 8 мм. Для целей настоящего изобретения короткие арамидные волокна также включают материал в виде частиц, известный как "фибриды" ("волокнисто-пленочное связующее") и, в особенности, арамидное волокнисто-пленочное связующее, изготовленное, например, в соответствии с материалом, изложенным в патенте US 2999788 и 3018091; и по существу нефибриллированные арамидные волокна с диаметром в диапазоне от 5 до 15 микрометров и длиной в диапазоне от 0,1 до 8 миллиметров, известные как "обрезки волокон".

На короткие арамидные волокна может быть нанесено покрытие, такое как эпоксидное, из фенолоальдегидной смолы, резорцино-формальдегидной смолы, из полиуретана, силоксана, пластификатора или подобное им, или же короткие арамидные волокна могут быть обработаны соединениями, которые изменяют поведение при технологической переработке, адгезионные свойства, удерживание статического заряда и тому подобное. Короткие арамидные волокна также могут быть использованы в комбинации с другими материалами в виде частиц, такими, как углеродная сажа, фторсодержащие полимеры, хитозан, красители, наполнители, антиоксиданты и тому подобное; и они могут быть использованы вместе с другими волокнами, такими как стекловолокно, минеральные, углеродные волокна, натуральные волокна (хлопок, джут, рами и тому подобное), синтетические волокна (сложный полиэфир, нейлон и тому подобное) и тому подобное. Вид, тип и концентрация дополнительного материала не являются критическими моментами до тех пор, пока они не будут негативно влиять на технологические характеристики влажных коротких арамидных волокон.

Под термином "арамид" подразумевается полиамид, у которого по меньшей мере 85% амидных связей (-CO-NH-) присоединено непосредственно к двум ароматическим кольцам.

Добавки могут быть использованы вместе с арамидом, и было обнаружено, что с арамидом может быть смешано вплоть до 10 весовых процентов или даже больше другого полимерного материала, или что могут быть использованы сополимеры, имеющие 10 процентов другого диамина, замещающего диамин арамида, или 10 процентов другого хлорида двухосновной кислоты, замещающего хлорид двухосновной кислоты арамида.

Пара-арамиды являются основными полимерами, образующими короткие волокна настоящего изобретения, а поли(п-фенилен-терефталамид) (PPD-T) является предпочтительным пара-амидом. Под PPD-T подразумеваются гомополимер, получаемый в результате полимеризации "моль на моль" п-фенилендиамина и терефталоилхлорида, а также сополимеры, получаемые в результате объединения небольших количеств других диаминов с п-фенилендиамином и небольших количеств хлоридов других двухосновных кислот с терефталоилхлоридом.

Мета-арамиды также являются важными для использования в коротких волокнах настоящего изобретения, а поли(м-фенилен-изофталамид) (MPD-I) является предпочтительным мета-арамидом. Под MPD-I подразумеваются гомополимер, получаемый в результате полимеризации "моль на моль" м-фенилендиамина и изофталоилхлорида, а также сополимеры, получаемые в результате объединения небольших количеств других диаминов с м-фенилендиамином и всех небольших количеств хлоридов других двухосновных кислот с изофталоилхлоридом.

Короткие арамидные волокна, которые будут сухими, или даже которые будут содержать небольшие количества влаги, такие как в диапазоне от 2 до 5 весовых процентов или, например, несколько большие, которые могут присутствовать сами по себе в некоторых волокнах, могут нести значительный отрицательный электростатический заряд, и они будут распушены и будут характеризоваться низкой объемной плотностью, и, как следствие, с ними будет трудно работать и проводить их подачу измеряемым образом с постоянной скоростью. По мере того, как содержание влаги в арамидных волокнах будет увеличиваться, величина электростатических зарядов будет уменьшаться, а объемная плотность будет увеличиваться, что приведет к улучшению поведения при технологической переработке. Было обнаружено, что и идентифицируется в настоящем документе в качестве изобретения, что с короткими арамидными волокнами, которые будут влажными, можно легко работать и их можно без труда отмерять. Содержание влаги, которое предполагается для использования в настоящем изобретении, находится в диапазоне от 20 до 85, предпочтительно в диапазоне от 30 до 70 весовых процентов, исходя из веса сухого волокна. При данных концентрациях влаги изменяются технологические характеристики волокон, то есть для коротких арамидных волокон, имеющих 50 весовых процентов воды, отрицательный заряд на волокнах по существу равен нулю, а объемная плотность волокон увеличивается больше, чем в три раза от 50 граммов на один литр до 170 граммов на один литр. При концентрациях влаги, меньших, чем 20 весовых процентов, с волокнами трудно работать вследствие их очень низкой объемной плотности и большого электростатического заряда; а при концентрации влаги, большей чем 85 весовых процентов, волокна сбиваются в сгусток в виде полутвердой массы и даже могут образовать густую суспензию. Под "влагой" обычно подразумевается вода, но могут быть использованы и любая летучая жидкость или смесь жидкостей, которые могут смачивать волокна.

Под утверждением о том, что с влажными волокнами настоящего изобретения можно без труда работать и их можно без труда отмерять, подразумевается, что для таких влажных волокон может быть осуществлена непрерывная подача с постоянной скоростью при использовании обычно применяемых способов подачи, таких как одношнековый или двухшнековый питатели, конические питатели, питатели с обращенным конусом, весовые или объемные питатели, вибрационные питатели, питающие ленточные контейнеры и тому подобное. При использовании таких питателей для сухих волокон с высокой площадью поверхности подача с постоянной скоростью осуществлена быть не может.

Полимерным материалом, который должен быть смешан с короткими волокнами, может быть любой полимер или комбинация полимеров, которые могут быть пропущены через экструдер. В общем случае охватываются и включаются эластомеры и термопластичные полимеры: полиолефины, такие как полиэтилен высокой и низкой плотности, полипропилен; этилен-винилацетатные сополимеры; этилен-метилакрилатные сополимеры; иономерные смолы; полиметилметакрилат; поливинилхлорид; тройные этилен-пропиленовые каучуки; хлоропрен; эластомеры на основе сложных сополиэфиров; полиэтилентерефталат; полибутилентерефталат; жидкокристаллические полимеры; полиэфироэфирокетон; полиэфирокетонокетон; акрилонитрилбутадиенстирол; полифенилсульфид; полиамиды; полиимиды; полиуретаны; силоксаны; и тому подобное. Полимерный материал должен быть жидким или, по меньшей мере, размягченным при рабочей температуре в экструдере и даже может быть жидким при 20^oС или ниже, что может иметь место для термореактивных смол, в том числе для фенолоальдегидных, эпоксидных, полиэфирных и винилсложноэфирных смол.

Композиция, получаемая в соответствии с настоящим изобретением, в общем случае содержит от 15 до 99 весовых процентов полимера и от 1 до 85 весовых процентов коротких арамидных волокон. Настоящее изобретение используется для примешивания коротких арамидных волокон к матричному полимеру для непосредственного использования; а также для получения композиций маточных смесей, которые сами должны будут смешиваться с дополнительными полимерами впоследствии. Для непосредственного использования композиция в общем случае содержит от 90 до 99 весовых процентов полимерного материала и от 1 до 10 весовых процентов коротких арамидных волокон; а для использования в качестве маточной смеси композиция в общем случае содержит от 25 до 60 весовых процентов полимера и от 40 до 75 весовых процентов коротких арамидных волокон.

Способ настоящего изобретения реализуется при использовании экструдера для проведения смешивания полимера и влажных коротких арамидных волокон. Экструдер может быть выбран из одношнекового ассортимента, или же он может быть двухшнековым устройством с однонаправленным или с противонаправленным вращением. Элементы шнека могут быть двухлопастными, трехлопастными, самотрущимися, с перекрыванием друг друга или без такового, и экструдер может быть изготовлен таким образом, чтобы он включал разнообразные элементы шнека, такие как транспортирующие элементы, перемешивающие модули, устройства для получения вытяжной прозрачной упаковки, зубчатые зацепления, устройства для изменения направления движения на обратное и тому подобное. Экструдер может быть оборудован элементами, которые будут обеспечивать непрерывное введение полимера перед влажными короткими волокнами (по ходу технологического процесса после них) и отвод пара, образующегося в результате выпаривания влаги из волокон.

Фигура изображает компоновку одного экструдера, которая может быть использована для реализации на практике настоящего изобретения. Итак, элемент за элементом, А представляет собой заднюю сторону экструдера, В представляет собой секцию с отверстием 10 для введения влажных коротких арамидных волокон, С представляет собой нагреваемую секцию, где влажные волокна по меньшей мере частично высушиваются и разрыхляются, D и Е представляют собой секции с отверстиями 11 и 12 для выведения влаги, выпаренной из волокон, F представляет собой секцию с отверстием 13 для введения полимера по ходу технологического процесса после отверстия 10, G представляет собой нагреваемую секцию, где полимерный материал расплавляют или по меньшей мере размягчают и выпаривают дополнительное количество влаги, Н, I и J представляют собой секции с перемешивающими элементами для однородного диспергирования арамидных волокон в полимере, и К представляет собой концевую секцию экструдера, и она может быть оборудована экструзионной головкой или не быть оборудована ею, как потребуется. Элементы Н и J включают отверстия 14 и 15 для выведения выпаренной влаги.

Элемент В предпочтительно оборудуется шнеками, имеющими глубокую нарезку для обеспечения постоянного захватывания материала от отверстия 10. Материал влажных коротких арамидных волокон вводится в отверстие 10 в виде раздельных волокон или в виде крупных кусков с размером в диапазоне от 1 до 5 сантиметров или около этого, подача материала благодаря наличию влаги в волокнах может быть осуществлена с постоянной скоростью. Хотя это и не будет предпочтительным способом, влажные короткие арамидные волокна могут вводиться в отверстие экструдера в виде непрерывно создаваемого бруска или "влажного холста" из волокон, содержащих как раз столько влаги, сколько требуется для того, чтобы волокна сохраняли бы форму влажного холста.

Влажные короткие арамидные волокна, непрерывно вводимые в экструдер, перемещаются шнеками по цилиндру экструдера, и для выпаривания определенного количества влаги из волокон подводится тепло. Элементы шнека в элементе С выбирают не только для транспортирования влажных коротких арамидных волокон, но также и для обработки волокон, способствующей их сушке и частично разрыхляющей их в результате воздействия на волокна сдвигающего усилия. Под "разрыхлением" волокон подразумевается то, что они отделяются и отцепляются друг от друга, что таким образом уменьшает их объемную плотность. Приемлемыми вставками в элемент С являются такие вставки, которые будут не только транспортировать, но также будут и прикладывать к волокнистой массе сдвигающие усилия, такие как зубчатые зацепления или перемешивающие модули или тому подобное. Влага, выпаренная в элементе С и вне его в непосредственной к нему близости, выводится в отверстия 11 и 12. В элементе F полимерный материал непрерывно вводится в отверстие 13, где начинается перемешивание волокон и полимера. Тепло подводится к элементу G для плавления или размягчения полимера и выпаривания большей части влаги. Перемешивание продолжается во всем экструдере, и из экструдера выводится по существу однородная композиция. Тепло может генерироваться в результате перемешивающего действия экструдера, и тепло может подводиться из внешних источников; и тепло размягчает или расплавляет полимер, перемешивает полимер и волокна и выпаривает воду из смеси. Вода выводится из экструдера через предназначенные для этого отверстия.

Если полимер подвергается разложению в результате гидролиза при контакте с влагой влажных волокон, влага должна быть полностью выпарена из волокон и выведена из экструдера перед тем, как волокна достигнут полимера. Например, обращаясь к фигуре, влага из коротких волокон была бы полностью удалена через отверстия 11 и 12 в элементах D и Е.

Важно отметить, что полимер вводят в экструдер по ходу технологического процесса после влажных арамидных волокон. Если полимер вводят в экструдер по ходу технологического процесса после влажных арамидных волокон, перемешивание проводится без труда, и легко достигается однородность. Адекватное перемешивание не достигается, если полимер вводится в экструдер по ходу технологического процесса перед влажными волокнами. В данном случае волокна не могут быть разрыхлены перед контактированием с полимером. Было обнаружено, что, если осуществляют подачу полимера по ходу технологического процесса перед волокнами или в одно с ними отверстие, то может быть достигнуто только частичное диспергирование волокон в композиции. Однородное, как в настоящем изобретении, диспергирование волокон достигается только тогда, когда будет проводиться подача в экструдер влажных коротких арамидных волокон, и они будут частично высушены и разрыхлены перед смешиванием с полимером.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ

Пример 1.

В данном примере материал коротких арамидных волокон непрерывно смешивали с полимером с по существу постоянной скоростью с получением композиции, образованной из волокна, однородно распределенного в полимере.

Короткими арамидными волокнами являлась волокнистая масса на основе поли(п-фенилентерефталамида) со средней длиной волокна в диапазоне от 0,7 до 0,8 миллиметров, с долей поверхностной области по Брунауэру-Эммету-Теллеру в диапазоне от 8 до 9 м²/г, и со свободным пространством, соответствующим стандарту Канады, приблизительно равным 215 миллилитрам. Это был продукт, продаваемый компанией Е. I. du Pont de Nemours and Company под торговой маркой Kevlar, сплав 1F361, и он был обработан таким образом, чтобы в нем было получено содержание воды, приблизительно равное 50 весовым процентам.

Полимером был этилен-винилацетатный сополимер, содержащий 40 весовых процентов винилацетата и имеющий индекс расплава, равный 57 дг/мин. Это был продукт, продаваемый компанией Е. I. du Pont de Nemours and Company под торговой маркой Elvax 40W.

Перемешивание проводили в 57-миллиметровом двухшнековом экструдере с однонаправленным вращением Werner Pfleiderer, имеющем отверстие для введения волокнистой массы и по ходу технологического процесса после него отверстие для введения полимера. Экструдер имел, как показано на фигуре, одиннадцать секций с четырьмя выводными отверстиями и двумя питающими отверстиями, на длине экструдера укладывалось 33 его диаметра, и для данного примера он функционировал при 350 оборотах в минуту. Влажную волокнистую массу подавали в отверстие 10 со скоростью, равной 22,7 килограммов в час, а полимер подавали в отверстие 13 со скоростью, равной 10,4 килограммов в час. Водяной пар выводили из экструдера через отверстия, расположенные в секциях D, Е, Н и J. Нагревание для различных секций было задано таким, чтобы в ходе работы были достигнуты следующие температуры:

Секция: B; C; D; E; F; G; H; I; J; K;

соответственно

Температура (^oC): 245-252; 119-195; 119-124; 71-80; 49-58; 86-91; 42-55; 79-83; 89-99; 88-91.

Подачу влажной волокнистой массы осуществляли при посредстве весового дозатора с большим выходным отверстием и открытым спиральным одиночным шнеком, продаваемым компанией KTron-Sauder (Швейцария), а полимер в форме гранул подавали при помощи низкоскоростного питателя со шнеками винтового типа, также от KTron-Sauder.

Было найдено, что смесь волокнистой массы и полимера, которая выталкивалась из секции K экструдера, представляла собой волокнистую массу с концентрацией 51,50,5 весовых процентов, однородно и постоянно в течение цикла работы. Тесты показали, что длина волокон волокнистой массы в ходе процесса не изменилась. Когда гранулы смеси были расплавлены и спрессованы в очень тонкий лист, визуальный осмотр показал, что агрегатов волокон не было.

Необходимо отметить, что подача волокнистой массы может быть проведена с постоянной скоростью вследствие того, что она содержит приблизительно 50 весовых процентов воды. Если содержание влаги в волокнистой массе было бы меньше, чем 20 весовых процентов воды, структура волокнистой массы стала бы такой, что стало бы невозможно осуществлять ее подачу с постоянной скоростью.

Однако необходимо отметить, что полимер был введен в экструдер по ходу технологического процесса после волокнистой массы. Если полимер будет введен в экструдер по ходу технологического процесса перед волокнистой массой, волокно не сможет быть адекватно разрыхлено для обеспечения однородного диспергирования в полимере.

Пример 2

В данном примере тот же самый материал коротких арамидных волокон с тем же самым уровнем влагосодержания, что и использованный в примере 1, непрерывно смешивали с по существу постоянной скоростью с различными полимерами в 40-миллиметровом двухшнековом экструдере с однонаправленным вращением Berstorff, имеющем отверстие для введения волокон и по ходу технологического процесса после него отверстие для введения полимера. Экструдер имел семь секций с двумя выводными отверстиями и двумя питающими отверстиями, и на длине экструдера укладывалось 33 его диаметра.

Подача влажной волокнистой массы в экструдер осуществлялась при использовании Hasler 4021, весового дозатора, оборудованного двойным шнеком типа нитепроводника, и было замечено, что любой уровень влагосодержания, меньший чем приблизительно 20 весовых процентов, имел бы своим следствием волокна, которые были бы чересчур распушены или несли бы чересчур высокий заряд статического электричества для того, чтобы проводить подачу с использованием данного устройства.

Температуры в экструдере регулировались таким образом, чтобы они были бы достаточно высокими для размягчения полимера при его введении, но достаточно низкими для того, чтобы горячий водяной пар не закупоривал отверстия. Полимеры, скорости подачи и другая информация представлены в таблице 1.

Пример 3

В данном примере тот же самый материал коротких арамидных волокон с тем же самым уровнем влагосодержания, что и использованный в примере 1, непрерывно смешивали с этилен-винилацетатными сополимерами. В одном примере сополимер содержал 51 весовой процент винилацетата, его индекс расплава был равен 2,8 граммов/10 минут при 190^oC, он продается компанией Bayer AG под торговой маркой Levaprene 500 (3A); а в другом примере сополимер содержал 70,6 весовых процентов винилацетата, его индекс расплава был равен 2,1 граммов/10 минут при 190^oC, он продается под торговой маркой Levaprene 700 (3B).

Был использован тот же самый экструдер, что и использованный в примере 2. Полимеры, скорости подачи и другая информация представлены в таблице 2.

Пример 4

В данном примере был использован тот же самый экструдер, что и использованный в примере 2. При по существу постоянных скоростях была осуществлена подача материала коротких арамидных волокон, содержащих различные концентрации влаги.

Материалом волокон являлась волокнистая масса на основе поли (п-фенилентерефталамида) со средней длиной волокна, равной 1,3 миллиметрам, с долей поверхностной области по Брунауэру-Эммету-Теллеру в диапазоне от 6 до 7 метров²/грамм, и со свободным пространством, соответствующим стандарту Канады, приблизительно равным 380 миллилитрам. Это был продукт, продаваемый компанией E. I. du Pont de Nemours and Company под торговой маркой Kevlar, сплав 1F538. Полимером являлся тот же, что и использованный в примере 1.

Подача волокнистого материала в экструдер проводилась при помощи того же самого питающего аппарата, что и использованный в примере 2, и был использован волокнистый материал с тремя различными уровнями влагосодержания. Температуры в экструдере регулировались таким образом, чтобы они были бы достаточно высокими для размягчения полимера при его введении, но достаточно низкими для того, чтобы горячий водяной пар не закупоривал отверстия. Полимеры, скорости подачи и другая информация представлены в таблице 3.

В то время, как подача волокнистой массы, содержащей 35 и 72 весовых процента воды, осуществлялась в данном примере непрерывно и с постоянной скоростью, подачу в экструдер волокнистой массы с влагосодержанием, равным 18 весовым процентам, было очень трудно реализовать. Тест для волокнистой массы с влагосодержанием, равным 18 процентам, был прерван после приблизительно 10 минут для разрушения "перемычки" из волокон, созданной в питателе Hasler; и всего только через 25 минут после этого отверстие для подачи в экструдер было полностью закупорено отложением из волокон, приставших к стенкам входного отверстия. Отверстие было прочищено, и тест был начат снова - только для того, чтобы прерваться снова через 5 минут вследствие появления еще одной "перемычки" из волокнистого материала.

Тест в отношении волокон, содержащих только 18 процентов влаги, был прекращен.

Пример 5

В данном примере материал коротких арамидных волокон представлял собой обрезки арамидных волокон. Было использовано два вида обрезков волокон - одним был мета-арамид, с длиной 3 миллиметра, с диаметром в диапазоне от 10 до 12 микрометров, а другим был пара-арамид, с длиной 12 миллиметров, с диаметром в диапазоне от 10 до 12 микрометров. Обрезками мета-арамидных волокон являлся поли(мета-фениленизофталамид), продаваемый компанией E.I. du Pont de Nemours and Company под торговой маркой Nomex, а обрезками пара-арамидных волокон являлся поли(пара-фенилентерефталамид), продаваемый компанией E. I. du Pont de Nemours and Company под торговой маркой Kevlar. Оба использованных вида обрезков волокон содержали 33 весовых процента воды.

В данном примере были использованы те же самые экструдер и дозатор волокна, что и использованные в примере 2. Полимером являлся тот же самый этилен-винилацетатный сополимер, что и использованный в примере 1.

Полимер и обрезки волокон вводили в экструдер и пропускали через него со скоростью, которая приводила к получению композиции, которая содержала 40 весовых процентов волокон, и в которой волокна были однородно распределены по всей композиции. Непрерывная подача обрезков волокон с содержанием влаги, равным 33 весовым процентам, легко проводилась с постоянной скоростью. Однако обрезки волокон с влагосодержанием, меньшим чем 20 весовых процентов, несли значительный электростатический заряд, и их непрерывную подачу организовать было затруднительно.