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CN1068391C - 蜜胺树脂纤维和天然纤维的纤维混合物 - Google Patents

蜜胺树脂纤维和天然纤维的纤维混合物 Download PDF

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Abstract

含有(a)10-90重量份的蜜胺纤维和(b)90-10重量份的天然纤维的纤维混合物及它们的制造方法和这种纤维混合用于制造织物、非织造布、纱线、带子或模制件的应用。

Description

蜜胺树脂纤维和天然纤维的纤维混合物
本发明涉及一种纤维混合物，其含有：
(a)10-90重量份的蜜胺树脂纤维和
(b)90-10重量份的天然纤维。
例如从DE-B2364091已知由蜜胺/甲醛-缩合物形成的纤维，它们的特征为不燃性、阻燃性和高度热形状稳定性。由于这些性能它应用于制造耐火性的纺织品。但是对于某些应用目的，纤维的断裂强度是不够的，在其它应用领域它的缺点是耐磨性低。
天然纤维的缺点是，它必须掺入防火的添加剂，以使它不燃烧。防火整理的天然纤维如棉花在洗涤中失去部分的防火剂，这会造成提高燃烧危险，例如用作焊接防护服时。
因此本发明的目的是，一方面改进蜜胺纤维的性能和另一方面改进天然纤维的性能。
按此已发现开始时定义的纤维混合物。此外还发现一种纤维混合物，它另外还包括其它的纤维和/或金属纤维或导电聚合物纤维以及发现了制造这些纤维的方法和按本发明纤维混合物用于制造织物，非织造布，纱线，带子和模制件的应用和蜜胺树脂纤维用于制造按本发明的纤维混合物的应用。
根据DE-B2364091可在制造蜜胺树脂纤维的纺丝过程中将其它成纤聚合物溶液(其中包括聚酰胺在有机溶剂中的溶液)加入蜜胺溶液中。优选的是将聚乙烯醇的水溶液加入蜜胺溶液中，用此方法可改进按纺丝过程得到的纤维的机械性能。在此将不同聚合物的混合物或溶液进行纺丝和由此制造混合纤维，而在本发明中是将各种已制成的纤维进行混合和由此制造纤维混合物。
A．蜜胺树脂纤维的特征是其耐高温性和不燃性，它的制造方法和性能例如从DE-A2364091中已熟知。它优选从高浓度的蜜胺/甲醛-预缩合产物溶液中在添加酸性固化剂后通过离心纺丝，纤维拉伸，挤压或通过原纤化过程获得。这里得到的纤维通常是预干燥的，需要时进行延伸，蜜胺树脂一般在120-250℃的温度进行固化。纤维一般为5-25μm粗和2-2000mm长。当蜜胺树脂中直至30mol％，特别是2-20mol％的蜜胺被羟烷基蜜胺取代时，如在EP-A221330或EP-A523485中所描述的，可得到特别耐温的纤维。这种纤维具有至200℃，特别是至220℃的持续耐温性。此外少量蜜胺可被取代的蜜胺，脲或酚代替。特别优选的是通过含有(A)和(B)作为基本组分的混合物与甲醛或提供甲醛的化合物缩合得到的缩合产物，其中蜜胺对甲醛的摩尔比在1∶1.15至1∶4.5范围的，
(A)90-99.9mol％基本上由下列成分组成的混合物：
(a)30-99mol％蜜胺和
(b)1-70mol％通式Ⅰ的取代蜜胺
Figure C9619509700051
其中X，X′和X″是从-NH2，-NHR和-NHR′选择出来的和X,X′,X″不同时是-NH2，和R, R′是从羟基-C2-10-烷基，羟基-C2-4-烷基-(氧杂-C2-4-烷基)n(n=1-5)，和氨基-C2 -12-烷基选择出来的，或蜜胺Ⅰ的混合物，和
(B)以(A)和(B)为基础的0.1-10mol％的未取代的酚或被从C1-9-烷基和羟基选出来的基团取代的酚，被两个或三个苯酚基团取代的C1-4-烷烃，二(羟基苯基)砜或这些酚的混合物。
以下化合物是对本发明特别适用的取代的蜜胺：
被2-羟乙基氨基取代的蜜胺如2-(2-羟乙基氨基)-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪，2,4-二-(2-羟乙基氨基)-6-氨基-1,3,5-三嗪，2,4,6-三-(2-羟乙基氨基)-1,3,5-三嗪；被2-羟基异丙基氨基取代的蜜胺如2-(2-羟基异丙基氨基)4,6-二氨基-1,3,5-三嗪，2,4-二(2-羟基异丙基氨基)-6-氨基-1,3,5-三嗪，2,4,6-三-(2-羟基异丙基氨基)-1,3,5-三嗪；被5-羟基-3-氧杂-戊基氨基取代的蜜胺如2-(5-羟基-3-氧杂-戊基氨基)-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪，2,4-二-(5-羟基-3-氧杂-戊氨基)-6-氨基-1,3,5-三嗪，2,4,6-三-(5-羟基-3-氧杂-戊氨基)-1,3,5-三嗪；被6-氨基己氨基取代的蜜胺如2-(6-氨基己氨基)-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪，2,4-二-(6-氨基己氨基)-6-氨基-1,3,5-三嗪，2,4,6-三-(6-氨基己氨基)-1,3,5-三嗪或这些化合物的混合物，例如由10mol％2-(5-羟基-3-氧杂-戊氨基)-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪，50mol％的2,4-二-(5-羟基-3-氧杂-戊氨基)-6-氨基-1,3,5-三嗪和40mol％2,4,6-三-(5-羟基-3-氧杂-戊氨基)-1,3,5-三嗪形成的混合物。
作为优选的酚可考虑苯酚，4-甲基-苯酚，4-叔丁基-苯酚，4-正辛基-苯酚，4-正壬基-苯酚，邻苯二酚，间苯二酚，对苯二酚，2,2-双-(4-羟苯基)丙烷，4,4′-二羟基二苯基砜，特别优选苯酚，间苯二酚和2,2-双(4-羟苯基)丙烷。
通常采用的甲醛是以例如浓度为40-50％(重量)的水溶液或以在与(A)和(B)反应中提供甲醛的化合物的形式，例如以固体形式的齐聚物和聚合物的甲醛如三聚甲醛，1,3,5-三噁烷或1,3,5,7-Tefraoxocan。
生产纤维有利的是使用1-50,优选5-15和尤其是7-12mol％的取代蜜胺以及0.1-9.5,优选1-5mol％一种上述酚或其混合物。
B．作为天然纤维通常采用天然存在的以纤维素为基础的纤维如棉花，羊毛，亚麻或真丝，其中天然纤维也可以是来源于天然，但按已知普通的方法进行改性或处理的以纤维素为基础的这些纤维。
特别是棉花或羊毛按DIN 60001属于天然纤维，其中棉花可归类于植物纤维组。在DIN 60004确定了原料羊毛的概念。在本发明的意义上对于羊毛可理解为所有粗的和细的动物纤维。
此外蜜胺树脂纤维可含普通的添加剂如填充剂、染料、颜料、金属粉末和消光剂或它是已染色的。但是天然纤维也可在加工之前染色和附有纺丝助剂。
这两种纤维的混合一般可用普通的纤维混合设备，如在Georg Thieme出版社的“非织造布”中所描述的。通常用一般长度为1-20cm的短纤维为原料，通过一个输送装置将其送到梳棉机里和在那里进行预混合，然后一般是在一个梳理装置完成混合。然后将得到的毛絮状的纤维网进一步加工成纱线或非织造布，它们可采用纺织工业中的普通方法。
然后这些纱线、非织造布或织物各按应用领域可继续加工成不同种类的纺织品或非纺织用的产品，例如加工成手套或防燃服以及加工成灭火毯和防燃毯。
这样的混合纱线或非织造布以及由这些混合物制成的物品有极卓越的穿着舒适性，但是这种突出的特征是纱线，织物或非织造布中含有蜜胺树脂纤维的份额至少为50-60％(重量)才不会燃烧，其中天然纤维不进行整理可以应用。
优选的实施形式是涉及由下列组分组成的纤维混合物：
(a)10-90，优选为30-70重量份的蜜胺树脂纤维
(b)90-10，优选为70-30重量份的天然纤维和
(c)2-25，优选为5-15重量份的其它纤维(以(a)和(b)为基础)。
作为其它纤维可采用由不燃或难燃的材料如间-和对-芳酰胺，玻璃，聚酰亚胺，聚苯并咪唑，碳纤维，预氧化的聚丙烯腈制成的纤维以及由热塑性塑料如高强聚乙烯，聚丙烯，聚酯，聚酰胺，聚氯乙烯或聚乙烯醇制成的纤维。
根据至今所观察到的，可通过添加其它纤维制造非织造布和织物，这些非织造布和织物具有比无其它纤维的非织造布和织物高的强度，在此对燃烧性能没有负面影响。
另外-个优选的实施方式涉及下列组成的纤维混合物：
(a)10-90，优选为30-70重量份的蜜胺树脂纤维
(b)90-10，优选为70-30重量份的天然纤维
(c)必要时2-25，优选为5-15重量份(以(a)和(b)为基础)的如上所述的其它纤维和
(d)0.1-5，优选为0.5-2重量份(以(a)+(b)+(c)总数为基础)的金属纤维或导电聚合物纤维。
作为金属纤维例如可采用以不锈钢为基础的纤维。
作为导电聚合物纤维可采用由聚酰胺，聚酯做芯和导电涂层形成的纤维以及如在EP-A528192中所描述的用金属涂层的蜜胺树脂纤维，这种纤维优选以聚酯为芯。
在另一个优选的实施方式中采用金属涂层的蜜胺-树脂纤维，优选铝涂层的蜜胺-树脂纤维，对其可理解为由未涂层的和金属涂层的蜜胺树脂纤维的混合物。特别是以原本已知的方法将例如铝作为薄膜或铝蒸镀的箔粘贴在蜜胺纤维上，或将蜜胺-树脂纤维在高真空中用铝蒸镀。一般金属涂层厚度，特别是铝层厚度在10-150μm范围，优选在50-100μm。
敷金属通常是在高真空中通过金属蒸镀在织物上(见乌尔曼的工业化学百科全书[Ullmanns Enzyklopadie der Technischen Chemie]。第三版，第15卷，第276页和所引用的文献)。也有可能在织物上贴一层很薄的金属膜。这种金属膜一般是由已涂有很薄的一层金属膜的聚合物载体薄膜组成的。它们特别是含有以聚酯为基础的聚合物载体。敷金属的薄膜可相应于TL 8415-0203(TL=德国军队供货技术条件[Technische Lieferbindungder Bundeswehr])一面或最好是两面覆在本发明的织物上，例如借助于粘合剂或通过热轧整理。这种膜被不同制造厂应用于织物涂层(例如GentexCorp,Carbondale PA.USA；C.F.Ploucquet GmbH&Co,D-89522Heidenheim；Darmstadter GmbH.D-46485 Wesel)。
除此之外有可能从敷金属的纱线制造按本发明的织物。这种纱线是优选用铝涂层，层厚为40-100μm范围。这种纱线例如根据在DE-B2743768，DE-A3810597或EP-A528182描述的方法制造。
由50％(重量)的Basofil和50％(重量)无阻燃整理的棉花组成的混合物按pr EN 532可满足对指数2的按pr EN 533定义的限制火焰传播的要求。由60％(重量)Basofil和40％(重量)无阻燃整理的棉花组成的混合物按DIN 54336或66083达到燃烧级Sb。
由本发明混合物制成的织物可极好地适用于焊接防护服和适用于炼钢防护服，特别是防护对流热，辐射热以及液体金属飞溅。
由按本发明的含有热塑性纤维的纤维混合物制成的按本发明的织物或非织造布可用普通方法制成模制件，如用于隔热的防护罩，在此热塑性纤维一般是作为粘结纤维。
此外按本发明的纤维混合物可以原本已知的方式和方法应用于制造纱线和带子。
实例1
在环锭纺纱机上将60％(重量)蜜胺-树脂纤维(BASF公司的商名为BASOFIL_纤维，采用类似于EP-A624655中实例的方法制造)和40％(重量)未用阻燃剂处理的棉花(来自俄罗斯，平均长度为32mm)组成的混合物纺成两合股的纤度为50tex的纱。随后将由此制造的纱生产单位面积重量为310g/m2的斜纹组织2/2的织物。这样制造的织物按DIN54336进行测试和DIN 66083确定纺织品燃烧特征值。按本发明制造的织物达到燃烧等级Sb。
对比：由棉花用相应方法制造的织物在测试的燃烧条件下完全烧完，这样无法按燃烧等级分级。
实例2：
将由50份的蜜胺-树脂纤维(如实例1)和50份未用阻燃剂处理的棉花(如实例1)组成的混合物制成单位面积重为400g/m2的针刺非织造布(用Pilo公司制造的机器进行针刺)。这样制成的非织造布用如实例1中描述的方法对它的燃烧性能进行研究。结果：此非织造布定为燃烧等级Sb。
按DIN 53857在条样拉伸试验中测得此非织造布的最高抗拉强力为520N。
实例3
将由45份的蜜胺-树脂纤维(如实例1)和45份未用阻燃剂处理的棉花(如实例1)和10份的聚丙烯纤维(15mm长，直径为15μm)组成的混合物制成单位面积重为400g/m2的针刺非织造布(用Pilo公司制造的机器进行针刺)。这样制成的非织造布在200℃轧光整理。随后将此轧光的非织造布用类似于实例1的方法进行它的燃烧性能试验。结果：此非织造布可定为燃烧等级Sb。按DIN 53857在条样拉伸试验中测得此轧光的非织造布的最高抗拉强力为740N。
实例4
将实例3用实例2的混合物进行重复，此轧光的非织造布的最高抗拉强力为620N。
实例5
将由60％(重量)Basofil_(如实例1)和40％(重量)未用阻燃剂处理的棉花(如实例1)组成的混合物按转子纺纱方法制造纤度为50tex的纱。随后在普通加捻机上制成两合股的捻线。用此捻线在普通的带手指的手套机器上制成带手指的手套。每一只手套重量为54g。单位面积重为800g/m2。按欧洲标准EN 702在接触温度为250℃测定下限值时间(Schwellwertzeit)为14.6秒。
测试由对芳酰胺制成的有同样重量的手套作对比。在同样的接触时间其下限值时间仅为8.9秒。
实例6
在环锭纺纱机上将由64％(重量)的蜜胺-树脂纤维(BASF的Basofil_)和35％(重量)商业上通用的新西兰羊毛及1％(重量)钢纤维(直径为6μm，36mm长)组成的混合物制造Nm32/2的纱。随后用此纱制成单位面积重为275g/m2的平纹织物。
按DINEN 534:1995的选择测试，曝露在热环境下从事工业劳动工人的防护服。
1．按DINEN 532:1995的限制火焰传播
继续燃烧至上面和侧面边缘            无
形成孔洞                            无
形成燃烧滴或熔体滴                  无
再燃烧时间                          0秒
再煅烧时间                          0秒
此织物远远满足按DINEN 531的要求，(代码-字母A)。在此标准中再燃烧时间和再煅烧时间甚至可允许各为2秒。
2．按DINEN 367:1992的对流热
HTI-值                              6秒此织物达到DINEN 534:1995的性能等级B13．按DINEN 366:1993的辐射热t2-值                             20秒此织物达到按DINEN 531:1995的性能等级C14．按DINEN 373:1993的液体铁水-飞溅不造成PVC-膜受损的铁量            62g此织物达到按DINEN 531:1955性能等级E1按DINEN 470-1:1955的测试，焊接用的防护服和应用的方法
测试值 按标准要求
 1．抗拉强度(按ISO 5081) 径向550N纬向490N ≥300N≥300N
 2．撕破强度(按ISO4674) 径向54N纬向48N ≥15N≥15N
 3．尺寸变化(按ISO 6330/5077) 径向-2.5％纬向-0.7％ ≤±3％≤±3％
 4．按DINEN 348:1992对小的金属飞沫的作用，造成样品背面温度上升40k的金属滴数 33 ≥15

Claims (8)

1．纤维混合物，含有：
(a)10-90重量份的蜜胺树脂纤维和
(b)90-10重量份的天然纤维。
2．按权利要求1的纤维混合物，其特征是纤维混合物还含有以(a)和(b)总和为基础的2-25重量份的其它纤维(c)，该其它纤维(c)是不燃或难燃材料纤维和/或热塑性塑料纤维。
3．纤维混合物，含有：
(a)10-90重量份蜜胺树脂纤维，
(b)90-10重量份天然纤维以及必要时
(c)2-25重量份以(a)和(b)总和为基础的权利要求2所述的其它纤维和
(d)0.1-5重量份的以(a),(b)和(c)总和为基础的金属纤维或导电的聚合物纤维。
4．按权利要求1至3任一项的纤维混合物，其特征是，采用金属涂层的蜜胺-树脂纤维或采用由不涂层的和金属涂层的蜜胺-树脂纤维的混合物作为组分(a)。
5．用普通方法制造按权利要求1,2或3的纤维混合物的方法，其特征是，将以下组分进行混合：
(a)10-90重量份蜜胺树脂纤维，
(b)90-10重量份天然纤维以及必要时
(c)2-25重量份以(a)和(b)总和为基础的权利要求2所述的其它纤维和
(d)0.1-5重量份的以(a),(b)和(c)总和为基础的金属纤维或导电的聚合物纤维。
6．按权利要求1至3任一项的纤维混合物或按权利要求4制造的纤维混合物用于生产织物，非织造布，纱线，带子，模制件，特别是手套，防燃服，灭火毯和防燃毯，焊接防护服和对流热防护服、辐射防护服以及防液体金属飞溅防护服。
7．按权利要求6的应用制造的手套，防燃服，灭火毯和防燃毯。
8．按权利要求6应用的焊接防护服和对流热防护服，辐射热防护服和液体金属飞溅防护服。
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