Пряди стекловолокна с покрытием из неорганических частиц и изделия, содержащие их

Пряди стекловолокна с покрытием из неорганических частиц и изделия, содержащие их

Реферат

 

Изобретение относится к прядям стекловолокна с покрытием для армирования композиционных материалов. Техническая задача изобретения - снижение абразивного износа и обрывности стекловолокна. Прядь волокна с покрытием содержит по меньшей мере одно стеклянное волокно, покрытое сухим остатком водной композиции для аппретирования, содержащей свыше 20 мас.% неорганических твердых частиц с твердостью, не превышающей твердости стекловолокна. Средний минимальный размер неорганической твердой частицы составляет 3-1000 мкм. Твердые частицы выбирают из по меньшей мере одного металлического материала из группы, состоящей из графита, Mo, Pt, Pd, Ni, Al, Cu, Au, Fe, Ag и их смесей. 9 с. и 27 з.п. ф-лы, 12 табл., 8 ил.

Данная заявка на патент является частичным продолжением заявки на патент США 09/034056, В. Novich et al., озаглавленной "Пряди стекловолокна с покрытием из неорганических частиц и изделия, содержащие их", зарегистрированной 3 марта 1998.

Область техники, к которой относится изобретение Данное изобретение относится, вообще, к прядям стекловолокна с покрытием для армирования композиционных материалов, конкретнее к прядям стекловолокна с покрытием, содержащим более 20 мас.% частиц твердого наполнителя.

Предпосылки создания изобретения При операциях формования термореактивных материалов требуются свойства хорошей "пропитываемости" (проникание полимерного связующего сквозь мат) и "смачиваемости" (проникание полимерного связующего сквозь пучки или пряди волокон в мате). Напротив, при типичных операциях формования термопластичных материалов основной заботой является хорошая диспергируемость.

Для улучшения пропитывания смолой в заявке на патент Японии 9-208268 описывается ткань с нитями, образованными стекловолокнами с нанесенным сразу же после формования покрытием из крахмала или синтетической смолы и 0,001-20,0 мас. % частиц неорганических твердых веществ, таких как коллоидный кремнезем, карбонат кальция, каолин и тальк, со средним размером частиц 5-2000 нм (0,05-2 мкм). В параграфе 13 подробного описания изобретения сообщается, что такие покрытия, содержащие более 20 мас.% неорганических твердых частиц, нельзя нанести на стекловолокно. Для улучшения пенетрации смолы между армирующими стекловолокнами во время формования композиционного материала в патенте США 3312569 описываются прилипающие к поверхности стекловолокон частицы оксида алюминия. Однако величины твердости по Моосу оксида алюминия и диоксида кремния превышают 9 и 7, соответственно, что может вызвать истирание более мягких стекловолокон. См. P. Weast (Ed.), Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press (1975), c. F-22, и H. Katz et al. (Ed.), Handbook of Fillers and Plastics, (1987), с.28.

В авторском свидетельстве СССР 859400 описывается пропитывающая композиция для изготовления слоистых пластиков из стеклоткани, причем указанная композиция содержит спиртовой раствор фенолоформальдегидной смолы, графит, дисульфид молибдена, поливинилбутираль и поверхностно-активное вещество. Летучие спиртовые растворы нежелательны при применениях для изготовления изделий из стекловолокна.

В патенте США 5217778 для усиления, ослабления или изменения фрикционных характеристик композиционного материала описывается сухая фрикционная накладка муфты, включающая неоднородную пряжу из стекловолокон, металлической проволоки и полиакрилонотрильных волокон, пропитанных и с покрытием из отверждаемого при нагревании цемента или композиции связующего. Связующее может содержать частицы фрикционных материалов, таких как углеродная сажа, графит, оксиды металлов, сульфат бария, силикат алюминия, измельченная резина, измельченные органические смолы, полимеризованное масло ореха кэшью, глина, кремнезем или криолит (см. кол. 2, строки 55-56).

Существует потребность в покрытиях, препятствующих истиранию и обрыву стекловолокна, совместимых с широким рядом полимерных связующих и включающих менее дорогостоящие компоненты, чем известные композиции для покрытия.

Краткое изложение сущности изобретения Настоящее изобретение относится к пряди волокна с покрытием, содержащей по меньшей мере одно стеклянное волокно, по меньшей мере частично с покрытием из сухого остатка водной композиции для аппретирования, содержащей более 20 мас.%, относительно всех твердых веществ, неорганических твердых частиц с твердостью, не превышающей твердость по меньшей мере одного стеклянного волокна.

Другим аспектом настоящего изобретения является прядь волокна с покрытием, содержащая по меньшей мере одно стеклянное волокно, причем указанная прядь имеет (1) первый слой сухого остатка водной композиции для аппретирования, нанесенный по меньшей мере на часть поверхностей по меньшей мере одного стеклянного волокна, и (2) второй слой от водной второй композиции для формирования покрытия, нанесенный поверх по меньшей мере части первого слоя, причем вторая композиция для формирования покрытия содержит свыше 20 мас.% относительно всех твердых веществ неорганических твердых частиц.

Еще одним аспектом настоящего изобретения является прядь волокна с покрытием, содержащая по меньшей мере одно стеклянное волокно, причем указанная прядь имеет (1) первый слой сухого остатка водной композиции для аппретирования, нанесенный по меньшей мере на часть поверхностей по меньшей мере одного стеклянного волокна; (2) второй слой второй композиции для формирования покрытия, нанесенный поверх по меньшей мере части первого слоя, причем вторая композиция для формирования покрытия содержит полимерный материал; и третий слой поверх по меньшей мере части второго слоя, содержащий свыше 20 мас. %, относительно всех твердых веществ, частиц измельченного в порошок неорганического твердого вещества.

Еще одним аспектом настоящего изобретения является армированный полимерный композиционный материал, содержащий (а) прядь волокна с покрытием, содержащую по меньшей мере одно стеклянное волокно, по меньшей мере частично с покрытием из сухого остатка водной композиции для аппретирования, содержащей свыше 20 мас.%, относительно всех твердых веществ, твердых неорганических частиц, твердость которых не превышает твердости по меньшей мере одного стеклянного волокна; и (б) полимерное связующее.

Еще одним аспектом настоящего изобретения является изделие, содержащее прядь волокна с покрытием, содержащую по меньшей мере одно стеклянное волокно, по меньшей мере частично с покрытием из сухого остатка водной композиции для аппретирования, содержащей свыше 20 мас.%, относительно всех твердых веществ, твердых неорганических частиц, твердость которых не превышает твердости по меньшей мере одного стеклянного волокна.

Еще одним аспектом настоящего изобретения является подложка для электронных приборов, содержащая (а) изделие, содержащее прядь волокна с покрытием, содержащую по меньшей мере одно стеклянное волокно, по меньшей мере частично с покрытием из сухого остатка водной композиции для аппретирования, содержащей свыше 20 мас.%, относительно всех твердых веществ, твердых неорганических частиц, твердость которых не превышает твердости по меньшей мере одного стеклянного волокна; и (б) слой полимерного связующего, нанесенного поверх по меньшей мере части изделия.

Еще одним аспектом настоящего изобретения является плата для электронной схемы, содержащая (а) подложку для электронных приборов, содержащую (i) изделие, содержащее прядь волокна с покрытием, содержащую по меньшей мере одно стеклянное волокно, по меньшей мере частично с покрытием из сухого остатка водной композиции для аппретирования, содержащей свыше 20 мас.%, относительно всех твердых веществ, твердых неорганических частиц, твердость которых не превышает твердости по меньшей мере одного стеклянного волокна; и (ii) слой полимерного связующего, нанесенный поверх по меньшей мере части изделия; и (б) электропроводящий слой, расположенный вблизи выбранных частей выбранных сторон подложки для электронных приборов.

Еще одним аспектом настоящего изобретения является подложка для электронных приборов, содержащая (а) первый слой композиционного материала, содержащий (i) изделие, содержащее прядь волокна с покрытием, содержащую по меньшей мере одно стеклянное волокно, по меньшей мере частично с покрытием из сухого остатка водной композиции для аппретирования, содержащей свыше 20 мас. % относительно всех твердых веществ твердых неорганических частиц, твердость которых не превышает твердости по меньшей мере одного стеклянного волокна; и (ii) слой полимерного связующего, нанесенного поверх по меньшей мере части изделия; и (б) второй слой композиционного материала, отличающийся от первого слоя композиционного материала.

Еще одним аспектом настоящего изобретения является плата для электронной схемы, содержащая (а) подложку для электронных приборов, содержащую (i) первый слой композиционного материала, содержащий (1) изделие, содержащее прядь волокна с покрытием, содержащую по меньшей мере одно стеклянное волокно, по меньшей мере частично с покрытием из сухого остатка водной композиции для аппретирования, содержащей свыше 20 мас.% относительно всех твердых веществ твердых неорганических частиц, твердость которых не превышает твердости по меньшей мере одного стеклянного волокна; и (2) слой полимерного связующего, нанесенный поверх по меньшей мере части изделия; и (ii) второй слой композиционного материала, отличающийся от первого слоя композиционного материала; и (б) электропроводящий слой, расположенный вблизи выбранных частей выбранных сторон первого и/или второго слоев композиционного материала.

Краткое описание чертежей Приведенное выше краткое изложение сущности изобретения, так же, как и последующее подробное описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения, будет более понятным при прочтении с чертежами, на которых изображено следующее.

Фиг. 1 представляет собой перспективное изображение пряди волокна с покрытием, имеющей первый слой сухого остатка водной композиции для аппретирования в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 2 представляет собой перспективное изображение пряди волокна с покрытием, имеющей первый слой сухого остатка водной композиции для аппретирования и поверх него второй слой, полученный из водной второй композиции для формирования покрытия, в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 3 представляет собой перспективное изображение пряди стекло", "D-стекло", "R-стекло", "S-стекло" и производные Е-стекла. Используемый здесь термин "производные Е-стекла" обозначает составы стекол, включающие незначительное количество фтора и/или бора, а предпочтительно, свободные от фтора и/или бора. Кроме того, как принято здесь, незначительное количество означает, что фтора менее 1 мас.%, а бора менее 5 мас.%. Базальтовые волокна и волокна из минеральной ваты являются примерами других стекловолокон, полезных в настоящем изобретении. Предпочтительные стеклянные волокна формуют из Е-стекла или производных Е-стекла. Такие составы и способы получения из них стеклянных волокон хорошо известны специалистам в этой области техники и дальнейшее их обсуждение в настоящем описании не считается необходимым. Если требуется дополнительная информация, то составы таких стекол и способы образования волокна описаны в К. Loewenstein, The Manufacturing Technology of Glass Fibers (3d Ed., 1993), c. 30-44, 47-60, 115-122 и 126-135, и в патентах США 4542106 и 5789329, включенных в настоящее описание в качестве ссылок.

Кроме стекловолокна, прядь волокна с покрытием 10 может также содержать волокна, сформованные из других волокнообразующих природных или искусственных материалов, таких как неорганические материалы, не являющиеся стеклами, природные материалы, органические полимеры, и их сочетания. Используемый здесь термин "волокнообразующий" означает, что материал поддается формованию, как правило, в непрерывную элементарную нить, волокно, прядь или пряжу.

Подходящими неорганическими волокнами, не являющимися стекловолокнами, являются керамические волокна, сформованные из карбида кремния, углерода, графита, мулита, оксида алюминия и пьезоэлектрических керамических материалов. Неограничительными примерами подходящих волокнообразующих материалов животного и растительного происхождения являются хлопок, целлюлоза, натуральный каучук, лен, рами, конопля, сизаль и шерсть. Подходящими искусственными волокнами являются волокна, полученные из полиамидов (таких как нейлон и арамиды), термопластичных полиэфиров (таких как полиэтилентерефталат и полибутилентерефталат), акриловых смол (таких как полиакрилонитрилы), полиолефинов, полиуретанов и виниловых полимеров (таких как поливиниловый спирт). Предполагается, что нестеклянные волокна полезны в настоящем изобретении, а способы получения и переработки таких волокон подробно описаны в Encyclopedia of Polymer Science and Technology, Vol.6 (1967), c. 505-712, включенных в настоящее описание в качестве ссылки. Следует иметь в виду, что смеси сополимеров любого из указанных выше материалов и сочетания волокон, сформованных из любого из вышеуказанных материалов, при необходимости можно использовать в настоящем изобретении.

Далее настоящее изобретение будет описываться, как правило, в контексте прядей стекловолокна, хотя специалист в этой области техники поймет, что прядь 10 может также содержать одно или несколько волокон, не являющихся стеклянными волокнами.

Что касается еще фиг.1, то в предпочтительном варианте воплощения изобретения волокна 12 пряди волокна 10 настоящего изобретения пропитываются первым слоем 14 сухого остатка водной композиции для аппретирования, нанесенной по меньшей мере на часть 17 поверхностей 16 волокон 12 для защиты поверхностей волокон 16 от истирания при переработке и препятствования разрыву волокон 12. Предпочтительно, сухой остаток водной композиции для аппретирования наносят на всю наружную поверхность 16 или на края волокон 12.

Используемые здесь при описании предпочтительного варианта воплощения изобретения термины "аппрет", "аппретированный" или "аппретирование" относятся к композиции для формирования покрытия, наносимой на волокна сразу же после формования волокон. В случае другого варианта воплощения изобретения термины "аппрет", "аппретированный" или "аппретирование" также относятся к композиции для формирования покрытия (известной также как "финишный аппрет"), наносимой на волокна после того, как первая обычная композиция удалена посредством тепловой или химической обработки, т.е. финишный аппрет наносят на стеклянные волокна без оболочки, внесенные в форму для изделия.

Водная композиция для аппретирования содержит множество неорганических твердых частиц 18, расположенных между или, предпочтительно, прилипших к наружным поверхностям 16 волокон 12. Используемое здесь определение "твердое" относится к веществу, которое заметно не течет при умеренном усилии, имеет определенную способность сопротивляться силам, склонным деформировать его, и в обычных условиях сохраняет определенные размер и форму. См. Webster's Third New International Dictionary of the English Language Unabridged (1971), с.2169. Кроме того, используемый здесь термин "твердое" относится как к кристаллическим, так и некристаллическим веществам.

Твердые частицы 18, предпочтительно, имеют минимальный средний размер 19 (равный диаметру сферы) по меньшей мере 3 мкм, предпочтительно по меньшей мере 5 мкм, и их размер колеблется от 3 до примерно 1000 мкм, предпочтительно от примерно 5 до примерно 1000 мкм, и предпочтительнее от примерно 10 до примерно 25 мкм. Предпочтительно, каждая твердая частица имеет минимальный размер по меньшей мере 3 мкм, и, предпочтительно, по меньшей мере примерно 5 мкм. Также предпочтительно, чтобы минимальный средний размер 19 твердых частиц соответствовал, как правило, среднему номинальному диаметру стеклянных волокон. Следует иметь в виду, что размеры частиц, указанные выше, предпочтительнее более мелких размеров отчасти потому, что такие частицы, как правило, дешевле и легче диспергируются. Кроме того, изделия, изготовленные с прядями с покрытием из частиц размеров, описанных выше, имеют более хорошую "пропитываемость" и "смачиваемость" при пропитывании полимерным связующим, если сравнивать с изделиями, изготовленными с прядями с покрытием из более мелких частиц.

Конфигурация или форма твердых частиц 18 может быть, вообще, сферической (например, гранулы, микрогранулы или полые твердые сферы), кубической, пластинчатой или игольчатой (удлиненной или волокнообразной), какая требуется. Для более подробной информации о подходящих характеристиках частиц см. Katz et al. (Ed.), Handbook of Fillers and Plastics (1987), c. 9-10, внесенные в настоящее описание в качестве ссылки. Твердые частицы 18, предпочтительно, сохраняют свой минимальный средний размер (равный диаметру сферы) по меньшей мере в 3 мкм, и предпочтительно по меньшей мере в 5 мкм, и, предпочтительно, сохраняют свой минимальный средний размер (равный диаметру сферы) по меньшей мере в 3 мкм, и предпочтительно по меньшей мере в 5 мкм, в условиях переработки, таких как при действии сил, возникающих между соседними волокнами во время ткачества, предпрядения и других технологических операций, и сохраняются пустоты между соседними волокнами 23, 25. Иными словами, твердые частицы, предпочтительно, не крошатся или не деформируются до частиц, размером менее своего минимального размера в типичных условиях переработки стекловолокна, таких как воздействие температур до примерно 25^oС, и предпочтительнее до примерно 400^oС.

Стеклянные волокна подвергаются абразивному износу путем контакта с шероховатостями соседних стеклянных волокон, и/или других твердых объектов или материалов, с которыми стеклянные волокна контактируют во время формования и последующей переработки, такой как ткачество или предпрядение. Используемый здесь термин "абразивный износ" означает царапание или срезание кусочков с поверхности стеклянных волокон или разрыв стеклянных волокон при фрикционном контакте с частицами, гранями или реальными материалами, которые являются достаточно твердыми, чтобы вызвать повреждение стеклянных волокон. См. К. Ludema, Friction, Wear, Lubrication (1996), с.129, внесена в настоящее описание в качестве ссылки. Абразивный износ стеклянных волокон вызывает разрыв прядей во время переработки и поверхностные дефекты в продуктах переработки, таких как сотканная ткань и композиционные материалы, что повышает количество отходов и стоимость производства.

Для того чтобы минимизировать абразивный износ, твердые частицы имеют коэффициент твердости, который не превышает, т.е. меньше или равен, коэффициенту твердости стеклянного волокна (волокон). Коэффициенты твердости твердых частиц и стеклянных волокон можно определить любым известным методом измерения твердости, таким как определение твердости по Виккерсу или Бриннеллю, но, предпочтительно, твердость определяют по оригинальной шкале Мооса, которая показывает относительную стойкость к царапанию поверхности материала. Коэффициент твердости по Моосу стеклянных волокон, как правило, колеблется от примерно 4,5 до примерно 6,5, а предпочтительно составляет примерно 6. R. Weast (Ed.), Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press (1975), c.F-22, включена в настоящее описание в качестве ссылки. Коэффициент твердости по Моосу твердых частиц колеблется, предпочтительно, от примерно 0,5 до примерно 6. Коэффициенты твердости по Моосу частиц некоторых твердых веществ, подходящих для применения в настоящем изобретении, в качестве примеров, не являющихся ограничительными, приводятся в табл. А.

Как указывалось выше, шкала твердости по Моосу относится к сопротивлению материала царапанию. Настоящее изобретение, следовательно, рассматривает частицы, твердость которых на поверхности отличается от твердости материала во внутренних частях частицы под поверхностью. Конкретнее, поверхность частицы можно модифицировать любым способом, хорошо известным в технике, в том числе, но не только такими способами, посредством нанесения покрытия или оболочки или путем инкапсулирования частицы, или путем химического изменения свойств ее поверхности с использованием способов, известных в технике, таким образом, чтобы твердость поверхности частицы не превышала твердости стеклянных волокон, в то время как твердость частицы под поверхностью превышает твердость стеклянных волокон. Например, но не ограничивая настоящее изобретение такими примерами, на неорганические частицы, такие как частицы карбида кремния и нитрида алюминия, можно нанести покрытие из карбоната кремния или нанопокрытие из глины. Кроме того, силановые аппреты с алкильными боковыми цепями могут взаимодействовать с поверхностью частиц многих оксидов и создавать "более мягкую" поверхность.

Как правило, твердые частицы 18, полезные в настоящем изобретении, можно получить из керамических материалов, металлов и их смесей. Подходящими керамическими материалами являются нитриды металлов, оксиды металлов, карбиды металлов, сульфиды металлов, бориды металлов, силикаты металлов, карбонаты металлов и их смеси.

Не единственным подходящим нитридом металла является нитрид бора, который является предпочтительным неорганическим материалом, из которого формируют твердые частицы, полезные в настоящем изобретении. Не единственным примером полезного оксида металла является оксид цинка. Подходящими сульфидами металлов являются дисульфид молибдена, дисульфид тантала, дисульфид вольфрама и сульфид цинка. Полезными силикатами металлов являются силикаты алюминия и силикаты магния. Подходящими материалами-металлами являются графит, молибден, платина, палладий, никель, алюминий, медь, золото, железо, серебро и их смеси. Полезной смесью оксида алюминия и оксида кремния является зольная пыль.

Предпочтительно, неорганические твердые частицы 18 также являются твердыми смазками. Используемый здесь термин "твердая смазка" означает, что неорганические твердые частицы 18 имеют характерный кристаллический габитус, который побуждает их расслаиваться путем сдвига на тонкие плоские пластины, которые легко скользят одна по другой и таким образом создают эффект антифрикционной смазки между поверхностью стекловолокна и соседней твердой поверхностью, из которых по меньшей мере одна перемещается. См. R. Lewis, Sr., Hawley's Condenced Chemical Dictionary (12th Ed., 1993), с.712, включена в настоящее описание в качестве ссылки. Трение является сопротивлением скольжения одного твердого вещества по другому. F. Clauss, Solid Lubricant and Self-Lubricating Solids (1972), c.l, включена в настоящее описание в качестве ссылки.

В предпочтительном варианте воплощения изобретения частицы твердой смазки имеют слоистую структуру. Частицы со слоистой или гексагональной кристаллической структурой состоят из слоев или пластин атомов в гескагональном порядке, причем существует сильная связь в пределах слоя и слабая вандер-ваальсова связь между слоями. Friction, Wear, Lubrication, с.125; Solid Lubricant and Self-Lubricating Solids, cc. 19-22, 42-54, 75-77, 80-81, 82, 90-102, 113-120 и 128; и W. Campbell, "Solid Lubricants", Boundry Lubrication; An Appraisal of World Literature, ASME Research Committee on Lubrication (1969), cc. 202-203, включены в настоящее описание в качестве ссылок. Неорганические твердые частицы со слоистой фуллереновой (buckyball) структурой также полезны в настоящем изобретении.

Не являющиеся ограничительными примеры подходящих частиц неорганических твердых смазок, имеющих слоистую структуру, включают частицы нитрида бора, графита, дихалькогенидов металлов, слюд, талька, гипса, каолинита, кальцита, иодида кадмия, сульфида серебра и их смеси. Предпочтительными частицами неорганических твердых смазок являются частицы нитрида бора, графита, дихалькогенидов металлов и их смеси. Подходящими дихалькогенидами металлов являются дисульфид молибдена, диселенид молибдена, дисульфид тантала, диселенид тантала, дисульфид вольфрама, диселенид вольфрама и их смеси.

Частицы нитрида бора, имеющие гексагональную кристаллическую структуру, являются наиболее предпочтительными для применения в водной композиции для аппретирования. Частицы нитрида бора, сульфида цинка и монтмориллонита также обеспечивают хорошую белизну в композиционных материалах с полимерными связующими, такими как нейлон 6,6.

Не представляющими ограничение примерами частиц нитрида бора, подходящими для применения в настоящем изобретении, являются частицы порошка нитрида бора PolarTherm серии 100 (РТ 120, РТ 140, РТ 160 и РТ 180), серии 300 (РТ 350) и серии 600 (РТ 620, РТ 630, РТ 640 и РТ 670), коммерчески доступные от Advanced Ceramics Corporation, Локвуд, Огайо. См. "PolarTherm Thermaly Conductive Fillers for Polymeric Materials", технический бюллетень Advanced Ceramics Corporation, Локвуд, Огайо (1966), включен в настоящее описание в качестве ссылки. Эти частицы имеют удельную теплопроводность примерно 250-300 ВтмК при 25^oС, диэлектрическую постоянную примерно 3,9 и удельное объемное сопротивление примерно 10¹⁵ Oмсм. Порошок серии 100 имеет средний размер частиц в интервале от примерно 5 до примерно 14 мкм, серия 300 имеет средний размер частиц в интервале от примерно 100 до примерно 150 мкм, и серия 600 имеет средний размер частиц в интервале от примерно 16 до свыше примерно 200 мкм.

Частицы твердых смазок 18 могут находиться в дисперсии, суспензии или эмульсии в воде. В композицию для аппретирования при необходимости можно включить другие растворители, такие как минеральное масло или спирт (предпочтительно, в количестве менее 5 мас.%). Не предназначенным для ограничения примером предпочтительной дисперсии примерно 25 мас.% частиц нитрида бора в воде является ORPAC BORON NITRID RELEASECOAT-CONC, коммерчески доступный от ZYP Coatings, Inc., Оак-Ридж, Теннесси. См. "ORPAC BORON NITRID RELEASECOAT-CONC", технический бюллетень ZYP Coatings, Inc., включенный в настоящее описание в качестве ссылки. Согласно поставщику, частицы нитрида бора в этом продукте имеют средний размер менее примерно 3 мкм. Эта дисперсия содержит примерно 1% магнийалюмосиликата, который согласно поставщику связывает частицы нитрида бора с субстратом, на который наносят дисперсию. Другими полезными продуктами, коммерчески доступными от ZYP Coatings, являются краска BORON NITRID LUBRICOAT, продукты BRAZE STOP и WELD RELEASE.

В другом варианте воплощения изобретения композиции для аппретирования, формирования второго покрытия или формирования третьего покрытия в соответствии с изобретением могут включать наполнители, содержащие кремнийсодержащие анионы, которые будут реагировать с щелочными материалами, такими как цемент, с образованием силикатов щелочных металлов, предотвращающих атаку щелочей на поверхность стекла. Предпочтительно, наполнитель также содержит катион поливалентного металла, такого как алюминий. Примерами таких наполнителей являются обработанный силаном карбонат кальция, каолин, кремнеземы, алюмосиликаты и пуццоланы, такие как зольная пыль.

В предпочтительном варианте воплощения изобретения композиция для аппретирования, предпочтительно, по существу, свободна от частиц гидратируемых неорганических твердых смазок или абразивных частиц кремнезема или карбоната кальция, т. е., содержит менее примерно 20 мас.% частиц гидратируемых неорганических смазок, абразивных частиц кремнезема или карбоната кальция относительно всех твердых веществ, предпочтительно менее 5 мас.%, и наиболее предпочтительно - менее 0,001 мас.%.

Используемое здесь определение "гидратируемый" означает, что частицы твердой неорганической смазки взаимодействуют с молекулами воды с образованием гидратов и содержат воду гидратации или кристаллизации. "Гидрат" образуется посредством взаимодействия молекул воды с веществом, в котором связь Н-ОН не расщепляется. См. R. Lewis, Sr., Hawley's Condensed Chemical Dictionary (12th Ed. / 1993), cc. 609-610, и Т. Perros, Chemistry (1967), cc. 186-187, включенные в настоящее описание в качестве ссылок. В химических формулах гидратов присоединение молекул воды обычно указывают с помощью расположенной по центру точки, например, 3MgO₄SiO₂H₂O (тальк), Аl₂O₃2SO₂Н₂O (каолинит). Гидраты содержат координационную воду, которая координирует катионы в гидратированном веществе и не может быть удалена без разрушения структуры, и/или структурную воду, которая занимает пустоты в структуре и добавляет электростатическую энергию без нарушения баланса заряда. См. R. Evans, An Introduction to Crystal Chemistry (1948), с.276, включена в настоящее описание в качестве ссылки.

Хотя и не предпочтительно, но водная композиция для аппретирования может содержать гидратируемые или гидратированные неорганические твердые смазки в дополнение к негидратируемым неорганическим твердым смазкам, описанным выше. Не представляющими ограничения примерами таких гидратируемых неорганических твердых смазок являются глинистые минералы филлосиликаты, в том числе слюда (такая как мусковит), тальк, монтмориллонит, каолинит и гипс (СаSО₄2Н₂О) .

В другом предпочтительном варианте воплощения изобретения неорганические твердые частицы 18 являются теплопроводящими, т.е. имеют удельную теплопроводность, превышающую примерно 30 ВтмК, как, например, нитрид бора, графит и металлические неорганические твердые смазки, описанные выше. Теплопроводность твердого вещества можно определить любым способом, известным специалистам в этой области техники, таким как метод с сохраняемой (guarded) горячей пластиной, в соответствии с ASTM С-177-85 (включенным в настоящее описание в качестве ссылки), при температуре примерно ~7^oС (300 К).

Еще в одном предпочтительном варианте воплощения изобретения неорганические твердые частицы 18 являются электроизолирующими или имеют высокое электрическое удельное сопротивление, т.е., имеют электрическое удельное сопротивление более примерно 1000 мкОмсм, как, например, нитрид бора.

Частицы неорганических твердых смазок составляют от более 20 до примерно 99 мас.%, относительно всех твердых веществ, композиции для аппретирования, предпочтительно от свыше 25 до примерно 80 мас.%, и предпочтительнее от свыше 50 до примерно 60 мас.%.

Кроме неорганических твердых веществ водная композиция для аппретирования, предпочтительно, содержит один или несколько полимерных пленкообразующих материалов, таких как термореактивные материалы, термопластичные материалы, крахмалы и их смеси. Предпочтительно, полимерные пленкообразующие материалы при нанесении на стеклянные волокна 16 образуют сплошную пленку. Как правило, количество полимерных пленкообразующих материалов может колебаться от примерно 1 до примерно 99 мас.%, относительно всех твердых веществ, композиции для аппретирования, предпочтительно от примерно 20 до примерно 75 мас.%, и предпочтительнее от примерно 40 до примерно 50 мас.%.

Термореактивные полимерные пленкообразующие материалы являются предпочтительными полимерными пленкообразующими материалами для применения в водной композиции для аппретирования для формирования покрытия на пряди стекловолокна настоящего изобретения. Такие материалы совместимы с термореактивными связующими, используемыми в слоистых материалах для печатных плат, такими как эпоксидные смолы FR-4, являющиеся полифункциональными эпоксидными смолами, а в одном из конкретных вариантов воплощения изобретения как бифункциональные бромированные эпоксидные смолы. См. 1 Electronic Materials Handbook^ТМ, ASM International (1989), c. 534-537, включенные в настоящее описание в качестве ссылки.

Полезными термореактивными материалами являются термореактивные полиэфиры, эпоксидные материалы, виниловые эфиры, фенольные смолы, аминопласты, термореактивные полиуретаны и их смеси. Подходящими термореактивными полиэфирами являются полиэфиры STYPOL, коммерчески доступные от Cook Composits and Polymers, Порт-Вашингтон, Висконсин, и полиэфиры NEOXIL, коммерчески доступные от DSM B.V., Комо, Италия.

В предпочтительном варианте воплощения изобретения термореактивным полимерным материалом является эпоксидный материал. Полезные эпоксидные материалы содержат по меньшей мере одну эпоксидную или оксирановую группу в молекуле, как, например, полиглицидиловые эфиры многоатомных спиртов или тиолов. Примерами подходящих эпоксидных пленкообразующих полимеров являются эпоксидные смолы EPON 826 и EPON 880, коммерчески доступные от Shell Chemical Company, Хьюстон, Техас.

Полезными термопластичными полимерными материалами являются виниловые полимеры, термопластичные полиэфиры, полиолефины, полиамиды (например, алифатические полиамиды или ароматические полиамиды, такие как арамид), термопластичные полиуретаны, акриловые полимеры и их смеси. Предпочтительными виниловыми полимерами, полезными в настоящем изобретении, являются поливинилпирролидоны, такие как PVP К-15, PVP К-30, PVP К-60 и PVP К-90, каждый из которых коммерчески доступен от ISP Chemicals, Wayane, Нью-Джерси. Другими подходящими виниловыми полимерами являются эмульсии сополимеров винилацетата Resyn 2828 и Resyn 1037, коммерчески доступные от National Starch, и другие поливинилацетаты, такие как коммерчески доступные от Н.В. Fuller and Air Products and Chemicals Co., Аллентаун, Пенсильвания.

К термопластичным полиэфирам, полезным в настоящем изобретении, относятся DESMOPHEN 2000 и DESMOPHEN 2001KS, которые оба коммерчески доступны от Вауег, Питтсбург, Пенсильвания. Предпочтительным полиэфиром является полиэфирная смола RD-847A, коммерчески доступная от Borden Chemicals, Колумбус, Огайо. Полезными полиамидами являются продукты VERSAMID, коммерчески доступные от General Mills Chemicals Inc. Полезными термопластичными полиуретанами являются WITCOBOND W-290H, коммерчески доступный от Witco Chemical Corp./ Чикаго, Иллинойс, и полиуретановый латекс RUCOTHANE 2011L, коммерчески доступный от Ruco Polymer Corp., Хиксвилл, Нью-Йорк.

Водная композиция для аппретирования может содержать смесь одного или нескольких термореактивных полимерных материалов и одного или нескольких термопластичных полимерных материалов. В предпочтительном варианте в случае слоистых пластиков для печатных плат полимерные материалы водной композиции для аппретирования содержат смесь полиэфирной смолы RD-847A, поливинилпирролидона PVP К-30, полиэфира DESMOPHEN 2000 и полиамида VERSAMID. В другом предпочтительном варианте, подходящем для слоистых пластиков для печатных плат, полимерные материалы водной композиции для аппретирования содержат смесь эпоксидной смолы EPON 826 и поливинилпирролидона PVP К-30.

Полезными крахмалами являются крахмалы, полученные из картофеля, кукурузы, пшеницы, восковидного маиса, саго, риса, мило (milo), и их смеси. Не являющимся ограничительным примером полезного крахмала является Kollotex 1250 (низковязкий этерифицированный этиленоксидом крахмал на основе картофельного крахмала с низким содержанием амилозы), коммерчески доступный от AVEBE, Нидерланды.

Полимерные материалы могут быть водорастворимыми, эмульгируемыми, диспергируемыми и/или отверждаемыми. Используемое здесь определение "водорастворимые" означает, что полимерные материалы способны смешиваться, по существу, до однородного состояния и/или диспергироваться на молекулярном или ионном уровне в воде с образованием истинного раствора. См. Hawley's, с. 1075, включена в настоящее описание в качестве ссылки. Определение "эмульгируемые" означает, что полимерные материалы способны образовывать по существу устойчивую смесь или суспендироваться в воде в присутствии эмульгатора. См. Hawley's, с. 461, включена в настоящее описание в качестве ссылки. Примеры подходящих эмульгаторов, не представляющие ограничение, указаны ниже. Определение "диспергируемые" означает, что любой из компонентов полимерных материалов способен распределяться в воде в виде мелких частиц, таких как в латексе. См. Hawley's, с.435, включена в настоящее описание в качестве ссылки. Однородность дисперсии можно повысить посредством добавления смачивателей, диспергаторов или эмульгаторов (поверхностно-активные вещества), описанных ниже. Определение "отверждаемые" означает, что полимерные материалы и другие компоненты композиции для аппретиро