專利名稱：在陽離子介質(zhì)中生產(chǎn)玻璃纖維和纖維素纖維遮蓋物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用陽離子介質(zhì)生產(chǎn)遮蓋物的方法，該遮蓋物含有玻璃纖維和纖維素纖維。
含有纖維素纖維和玻璃纖維的這些遮蓋物同時具有高抗拉強度和高抗撕裂性。這種性能組合使這類材料成為一種增強屋面板(英語為木瓦(shingle))，往往稱之“加拿大屋面板”的極好后選者。一般而言，使用焦油或瀝青浸漬纖維結(jié)構(gòu)，例如遮蓋物，可得到這些屋面板。
關(guān)于遮蓋物(voile)(英語為遮織物(veil))，它應當理解是一種完全由分散細絲構(gòu)成的非紡織物。本發(fā)明這些遮蓋物的表面密度一般是20-150g/m2，更特別地30-130g/m2，例如約100g/m2。
WO 9913154說明了一種采用濕法生產(chǎn)含有5-15％粘合劑的玻璃/纖維素遮蓋物的方法。根據(jù)這個文件，在陰離子粘度調(diào)節(jié)劑(Nalco 2388)和未明確說明其性質(zhì)的分散劑的存在下確保纖維分散。
WO 0111138說明了一種兩步制備方法，該方法包括第一個懸浮液制備步驟，這種懸浮液含有纖維素纖維和陽離子聚合物，第二個懸浮液制備步驟，這種懸浮液含有玻璃纖維、分散劑和粘度調(diào)節(jié)劑，然后，這兩種懸浮液合并后通過一種成型織物。這個文件根本沒有說明在其通過成型織物時生產(chǎn)用水(l’eau de procédé)的離子或非離子特性。
將分散這些纖維的含水溶液稱之生產(chǎn)用水。本申請人發(fā)現(xiàn)，含有兩類纖維的懸浮液通過成型織物時，生產(chǎn)用水的離子特性對于分散體本身的質(zhì)量、因此對于成型遮蓋物的均勻性都具有特別的重要性。本發(fā)明的方法是特別簡單的，因為該方法能夠直接將玻璃纖維和纖維素纖維同時加入生產(chǎn)用水中只一步就能使其懸浮。
連續(xù)生產(chǎn)遮蓋物牽涉到讓一個分散纖維床通過所有多個相繼排列的設(shè)備，每個設(shè)備對所述的纖維進行特定的處理。這個纖維床在“成型設(shè)備”中成型后，如果必要的話再通過“粘合劑沉積設(shè)備”，然后通過“烘烤設(shè)備”。使用傳送帶將這個床輸送通過這些設(shè)備，一般地，可以將這個床從一個傳送帶送到另一個傳送帶。
本發(fā)明的方法包括
-一個將切斷玻璃纖維和纖維素纖維分散在生產(chǎn)用水中的步驟，然后-在成型設(shè)備中，讓這種分散體通過成型織物(toile)形成一個床的步驟，而通過成型織物排掉這種生產(chǎn)用水，這些纖維留在所述的織物上，所述的分散體在所述的通過時具有正離子電荷(即陽離子)，因為在這個時刻生產(chǎn)用水本身是陽離子的，優(yōu)選地在這個時刻例如10毫升生產(chǎn)用水可用1-4毫升1×10-3N陰離子滴定液進行中和，然后，-在烘烤設(shè)備中的熱處理步驟。
根據(jù)本發(fā)明，至少從往其中添加纖維開始這種生產(chǎn)用水就是陽離子的。優(yōu)選地，這種生產(chǎn)用水以及含有它的分散體至少直到通過成型織物都仍是陽離子的。在使生產(chǎn)用水循環(huán)的連續(xù)方法中，它一般始終是陽離子的。因此，這種方法可以是連續(xù)的，這種生產(chǎn)用水循環(huán)并在整個循環(huán)回路過程中都具有陽離子特性。
從將它們加入所述的水中，直到通過成型織物，生產(chǎn)用水的陽離子特性源于有利的玻璃和纖維素纖維分散體。因此，根據(jù)本發(fā)明，在所述的纖維與其它類纖維混合之前，不必制備其中一類纖維(纖維素或玻璃纖維)的具有陽離子特性的預分散體。特別地，因此在生產(chǎn)用水中將所述的纖維素與玻璃纖維混合之前，沒有必要例如往預制分散體中的這種纖維素施加陽離子聚合物(也不施加具有陽離子特性的其它產(chǎn)品)。因此，在生產(chǎn)用水中將所述的玻璃纖維與纖維素混合之前，不再有必要往預制分散體中的這種玻璃纖維施加陽離子聚合物(也不施加具有陽離子特性的其它產(chǎn)品)。于是，在加到生產(chǎn)用水之前，纖維素纖維與玻璃纖維一般都不用陽離子物質(zhì)處理。
既然在總體上，由于存在至少一種具有陽離子特性的組分，保證了生產(chǎn)用水總體陽離子特性，如果必要的話，保持生產(chǎn)用水的陽離子特性不排除在所述的水中存在具有陰離子、非離子或兩性(即同時具有陽離子和陰離子)特性的組分。一般而言，這種生產(chǎn)用水含有至少一種陽離子分散劑，其量足以使這種生產(chǎn)用水是陽離子的。
可以采用電位法測定確定這種生產(chǎn)用水的離子特性。為此，特別可以使用微粒電荷檢測器，例如商標Mütek PCD 03的微粒電荷檢測器，Mütek Titrator PCD-Two滴定儀。這種方法的原理是用所測量體積的陰離子含水滴定液，對希望測定陽離子特性的生產(chǎn)用水的測量體積(例如10ml)進行中和。作為滴定液，例如可以使用聚乙烯-磺酸鈉溶液(所謂的Pes-Na)，例如10-3N的所述溶液?？梢杂弥泻?0毫升測定生產(chǎn)用水所需要的Pes-Na毫升數(shù)表示生產(chǎn)用水的陽離子特性。
優(yōu)選地，這種生產(chǎn)用水是陽離子的，結(jié)果能用1-10ml 10-3N陰離子滴定液中和10ml生產(chǎn)用水，還優(yōu)選地用1.5-4ml所述陰離子滴定液中和10ml生產(chǎn)用水。
再回來說，這種生產(chǎn)用水優(yōu)選地是1×10-4N至1×10-3N陽離子的，更優(yōu)選地1.5×10-4N至4×10-4N。
為了分散在水中，這些纖維應該能夠仍為單個狀態(tài)，在這種生產(chǎn)用水中混合時也不聚集。如果將全部纖維切斷絲分散在水中，這些絲在水中應該能分散開來。關(guān)于絲，它應該理解是一些鄰接細絲的集合，更特別地包括10-2000根纖維。于是，這些纖維可以絲的形式加到生產(chǎn)用水中，更特別地這些絲含有10-2000根纖維。
如果必要時，使其玻璃纖維聚集成絲的形式，在其生產(chǎn)時可以特別地使用含有有機硅烷和/或粘合劑(英語中為成膜劑)的涂膠液，往這些玻璃纖維涂膠。優(yōu)選的是，在這種情況下，在將這些纖維分散在水中之前不要干燥它們，以避免它們彼此粘連，這樣得到其纖維呈單根細絲狀的分散體。
一般而言，使用木漿得到這些纖維素纖維。通常使用用水泡軟的市售紙板得到這種木漿。用于泡軟紙板的這種水然后可用來把紙漿輸送到生產(chǎn)分散體的設(shè)備。這種水/紙漿混合物含有的水一般剛好足以能夠以流動方式輸送這種紙漿。這種水/紙漿混合物在到達分散體介質(zhì)之前一般含有70-99重量％水和1-30重量％纖維素。
可以實現(xiàn)將兩類纖維分散在這種生產(chǎn)用水中，例如用攪碎機進行分散。首先可以使用攪碎機進行這種分散，例如使用的纖維比例是玻璃纖維+纖維素纖維質(zhì)量的和是纖維和生產(chǎn)用水重量之和的0.01-0.5重量％。
優(yōu)選地，纖維/生產(chǎn)用水分散體在通過這種成型織物的成型步驟時，纖維質(zhì)量之和為所述分散體的0.01-0.5重量％，優(yōu)選地為所述分散體的0.02-0.05重量％。這種分散體在從攪碎機到床成型設(shè)備時可以降低纖維的濃度。
在生產(chǎn)用水中，玻璃纖維質(zhì)量與纖維素纖維質(zhì)量之比與希望在最后遮蓋物中達到的比是相同的。
這種生產(chǎn)用水可以含有提高生產(chǎn)用水粘度的增稠劑。這種增稠劑在生產(chǎn)用水中可以是0-0.5重量％。這種增稠劑例如可以是羥乙基纖維素(例如Hercules的Natrosol 250HHR)。這種羥乙基纖維素是一種陰離子類化合物。
這種生產(chǎn)用水通常含有一種陽離子分散劑。這種陽離子分散劑在生產(chǎn)用水中可以一般是0-0.1重量％。這種陽離子分散劑例如可以是胍或具有脂肪鏈的胺。特別可以使用CYTEC銷售的aérosol C 61。還可能涉及聚氧化polyoxylée烷基胺。
優(yōu)選地，加入增稠劑，使這種生產(chǎn)用水在20℃的粘度達到1-20mPa.s，優(yōu)選地是3-16mPa.s。
攪拌生產(chǎn)用水/纖維的分散體，然后送到預制成型織物上，讓生產(chǎn)用水流過其成型織物，在表面留下這些纖維。為了改善除去這種生產(chǎn)用水，可以吸出其生產(chǎn)用水。可以使這種生產(chǎn)用水循環(huán)與纖維再混合。這些纖維于是在成型織物表面形成一個床。
如果最后遮蓋物的粘合劑或粘合劑前體已經(jīng)加入分散體中，則不必讓這種成型床通過沉積粘合劑的設(shè)備。
但是，一般而言，這種分散體不含有最后遮蓋物的粘合劑或粘合劑前體，而一般地使用粘合劑或其前體沉積設(shè)備將這種粘合劑或這種粘合劑前體施用到這種遮蓋物上，該施用設(shè)備放置在床成型步驟與熱處理步驟之間。
一般而言，最后的遮蓋物(熱處理后干燥的)含有8-27重量％粘合劑，更一般地15-21重量％粘合劑，該遮蓋物的余下質(zhì)量一般由纖維質(zhì)量構(gòu)成，這包括涂敷纖維的任選膠料產(chǎn)品。因此，這種最后的遮蓋物通常含有-2-12％纖維素，-70-80％玻璃，-8-27％粘合劑。
如果使用粘合劑涂敷設(shè)備選擇涂敷總粘合劑中至少一部分粘合劑，一般涂敷呈含水分散體形式的粘合劑-或者采用在兩塊成型織物之間浸漬方法，在這種情況下，借助對輥將保持在兩塊織物之間的產(chǎn)品浸入一種浴中，
-或者采用串聯(lián)，采用在這個纖維床上沉積的方法，這意味著，粘合劑含水分散體按照垂直于所述纖維片和垂直于所述纖維片行進方向以細流倒在這種片上。
該粘合劑類型可以是在這類實施中通常使用的粘合劑類型。特別地，可能涉及增塑的聚醋酸乙烯酯(PVAc)、可自交聯(lián)的苯乙烯丙烯酸或丙烯酸、或脲甲醛樹脂或三聚氰酰胺甲醛樹脂?？梢酝ㄟ^成型織物吸出除去過量的粘合劑。
熱處理步驟的目的在于蒸去水以及實現(xiàn)不同組分之間的可能化學反應，和/或在于將粘合劑前體轉(zhuǎn)變成粘合劑，和/或在于使粘合劑具有其最后的結(jié)構(gòu)?？梢栽?40-250℃，更一般地在180-230℃下加熱進行熱處理。熱處理的時間通常是2秒至3分鐘，更一般地20秒至1分鐘(例如在200℃下30秒)。這種遮蓋物可以在爐中用通過帶的循環(huán)熱空氣進行干燥與熱處理。


圖1示意性表示本發(fā)明連續(xù)生產(chǎn)遮蓋物的工業(yè)方法。在(g)把這些玻璃纖維加到攪碎機中，在(c)把這些纖維素纖維加到同一攪碎機中，在生產(chǎn)用水存在下攪拌形成分散體。然后，這種混合物任選地通過管道3流入儲槽2，該儲槽的功能是增加這些細絲與生產(chǎn)用水的混合時間。這個儲槽是可自行決定的。該混合物然后通過管道4送到管道5，它將來自管道4的混合物流與來自頂箱6(head box)通過管道7的循環(huán)生產(chǎn)用水流合并。在這個點，纖維/生產(chǎn)用水混合物中纖維含量明顯降低。這種生產(chǎn)用水在14排出，任選地在15通過成型織物8吸出，并且借助管道17進行循環(huán)。這種循環(huán)水然后在16進行分配，例如約10％的循環(huán)水通過管道10再返回到攪碎機，約90％的循環(huán)水先通過管道9、7，然后通過管道5再返回到頂箱6。使用泵11、12和13保證循環(huán)水在這些管道中的循環(huán)。泵11稱之主泵(英語“風扇式泵(fan pump)”)。成型遮蓋物18然后“帶跳”到烘烤設(shè)備19進行熱處理，在20卷繞這種最后的遮蓋物。
本發(fā)明有可能生產(chǎn)出遮蓋物，例如采用標準ISO 1974測定的其遮蓋物抗撕裂性甚至高于430，尤其高于450gf，同時還具有高的抗拉強度，例如對于試樣切割外形尺寸的寬度是50mm，并且夾具的移動速度是50mm/min±5mm/min，根據(jù)采用標準ISO 3342測量的抗拉強度一般高于22kgf。其玻璃/纖維素(粘合劑除外)質(zhì)量比是2.4/97.5-14.6/85.3的本發(fā)明遮蓋物尤其如此。
實施例下面描述一種非連續(xù)的實驗室制造方式。制備一種陽離子生產(chǎn)用水，它含有-0.25重量％羥乙基纖維素(商標Natrosol 250HHR，Hercules公司)作為增稠劑，-0.015重量％Aérosol C61de Cytec(表面活性劑“在異丙醇中烷基胍-胺-乙醇配合物”)作為陽離子分散劑，-水，使生產(chǎn)用水組成補充到100％。
鑒于每10ml生產(chǎn)用水測量出2.6ml濃度10-3N反離子，該生產(chǎn)用水具有本發(fā)明意義所要求的陽離子特性。
在5升這種生產(chǎn)用水中加入-3克纖維素纖維水懸浮液，其特性是60°SR精制，干燥度14.5％(即14.5％干物質(zhì))，-8克玻璃纖維，其細絲直徑約13μm，切成長度約18mm。
在加入纖維素纖維和玻璃纖維之前，生產(chǎn)用水粘度在20℃是15mPa.s。
這種分散體在強烈攪拌7分鐘后，把這種預分散體放到一個直角(30cm×30cm)實驗室手工片料成型模(hand sheet mold)，該模裝25升生產(chǎn)用水。這種水然后排掉，用成型織物回收這種纖維混合物。
在這種織物上形成的遮蓋物通過一個吸走過量生產(chǎn)用水的吸出口。然后，在兩塊成型織物之間，采用浸漬方法，使用呈含水分散體狀的粘合劑(自交聯(lián)尿素-甲醛類的)浸漬這種手工片料成型模。通過吸入口除去過量的粘合劑。
得到的薄板然后在200℃熱空氣烘箱中干燥與熱處理90秒。
本發(fā)明得到一種遮蓋物，其每平方米克重是100g/m2。這種遮蓋物具有高抗撕裂性水平。下表按照玻璃/纖維素質(zhì)量比給出了抗拉強度和抗撕裂性值
觀察到，與其它遮蓋物相比，含有5-10％纖維素的這些遮蓋物的抗撕裂性高于19％，同時具有非常高的抗拉強度。
對比實施例下面描述一種非連續(xù)的實驗室制造方式。制備一種陰離子生產(chǎn)用水，它含有-0.0044重量％陰離子的聚丙烯酰胺(商標Nalco D 9641，Nalco公司)作為增稠劑，-0.0044重量％乙氧基化脂肪烷基胺(商標Schercopol DSB 140，Scher Chemicals公司)作為陽離子分散劑，-水，使生產(chǎn)用水組成補充到100％。
鑒于每10ml生產(chǎn)用水測量出1.6ml濃度10-3N反離子(陽離子滴定液Poly-DADMAC＝聚二烯丙基二甲基氯化銨)，這種生產(chǎn)用水具有陰離子特性。
在5升這種生產(chǎn)用水中加入-3克纖維素纖維水懸浮液，其特性是60°SR精制，干燥度14.5％(即14.5％干物質(zhì))，-8克玻璃纖維，其細絲直徑約13μm，切成長度約18mm。
在加入纖維素纖維和玻璃纖維之前，生產(chǎn)用水粘度在20℃是2.6mPa.s。
這種分散體在強烈攪拌7分鐘后，把這種預分散體放到一個直角(30cm×30cm)實驗室手工片料成型模，該模裝25升生產(chǎn)用水。這種水然后排掉，用成型織物回收這種纖維混合物。
纖維在這種織物上分配非常不好。由于這種生產(chǎn)用水的陰離子特性，所有纖維(玻璃和纖維素)都出現(xiàn)了絮凝。這種纖維網(wǎng)只是含有聚集的纖維。有可能通過其吸入口，吸走過量的生產(chǎn)用水，在兩塊成型織物之間，采用浸漬方法，用呈含水分散體狀的粘合劑(自交聯(lián)尿素-甲醛樹脂類的)浸漬這些纖維，通過吸入口除去過量的粘合劑，在200℃熱空氣烘箱中干燥與熱處理這種纖維結(jié)構(gòu)90秒。
但是，得到的纖維結(jié)構(gòu)沒有任何強度，因此不可能進行機械強度試驗。
權(quán)利要求
1.含有玻璃纖維和纖維素纖維的遮蓋物的生產(chǎn)方法，該方法包括-一個將切斷玻璃纖維和纖維素纖維分散在生產(chǎn)用水中的步驟，然后-在成型設(shè)備中，讓所述分散體通過成型織物形成一個床的步驟，而通過成型織物排掉所述生產(chǎn)用水，這些纖維留在所述的織物上，所述的分散體在所述的通過時含有陽離子的生產(chǎn)用水，然后，-在烘烤設(shè)備中的熱處理步驟。
2.根據(jù)上述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于在分散體通過成型織物時，所述生產(chǎn)用水是1×10-4N至1×10-3N陽離子的水。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于在分散體通過成型織物時，所述生產(chǎn)用水是1.5×10-4N至4×10-4N陽離子的水。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述方法是連續(xù)的，因此所述生產(chǎn)用水循環(huán)而在其整個循環(huán)回路具有陽離子特性。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述生產(chǎn)用水含有陽離子分散劑。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于在分散體通過所述成型織物時，纖維質(zhì)量之和是所述分散體的0.01-0.5重量％。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于在分散體通過所述成型織物時，纖維質(zhì)量之和是所述分散體的0.02-0.05重量％。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于在分散體通過所述成型織物時，所述生產(chǎn)用水在20℃的粘度是1-20mPa.s。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于在分散體通過所述成型織物時，所述生產(chǎn)用水在20℃的粘度是3-16mPa.s。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于該方法包括在床成型與熱處理之間有“沉積粘合劑設(shè)備”的步驟。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述熱處理是在140-250℃進行的。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于最后的遮蓋物含有-2-12％纖維素，-70-80％玻璃，-8-27％粘合劑。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于最后的遮蓋物的表面質(zhì)量是20-150g/m2。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于最后的遮蓋物的表面質(zhì)量是30-130g/m2。
15.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述纖維素纖維以水/漿體混合物形式加入所述生產(chǎn)用水中。
16.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述纖維素在加入所述生產(chǎn)用水之前沒有用陽離子聚合物進行處理。
17.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述纖維素纖維和玻璃纖維在加入所述生產(chǎn)用水之前都沒有用陽離子類物質(zhì)進行處理。
18.遮蓋物，它含有-2-12％纖維素，-70-80％玻璃，-8-27％粘合劑，其中，該遮蓋物的抗撕裂性如采用標準ISO 1974測量時高于430gf。
19.根據(jù)上述權(quán)利要求所述的遮蓋物，其特征在于其抗撕裂性如采用標準ISO 1974測量時高于450gf。
20.根據(jù)上述遮蓋物權(quán)利要求中任一項權(quán)利要求所述的遮蓋物，其特征在于對于試樣切割外形尺寸的寬度50mm，并且夾具的移動速度是50mm/min±5mm/min，其抗拉強度如根據(jù)采用標準ISO 3342測量時高于22kgf。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含有玻璃纖維和纖維素纖維的遮蓋物的制備方法，該方法包括一個將切斷的玻璃纖維和纖維素纖維分散在生產(chǎn)用水中的步驟，接著在成型設(shè)備中，讓所述分散體通過成型織物形成一個床的步驟，而通過成型織物排掉所述生產(chǎn)用水，這些纖維留在所述的織物上，所述的分散體在所述的通過時含有陽離子生產(chǎn)用水，然后，在烘烤設(shè)備中的熱處理步驟。所述方法特別能生產(chǎn)一種織物，它含有2－12％纖維素，70－80％玻璃，8－27％粘合劑，其撕裂強度高于430gf。
文檔編號D21H13/00GK1723313SQ200480002004
公開日2006年1月18日 申請日期2004年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月8日
發(fā)明者M·德魯瓦, C·德圣讓 申請人:法國圣戈班韋特羅特斯有限公司