[發明專利]使用短切原絲用于非織造氈墊的二元分散的纖維結構

無效

• 申請號: 200680031650.6
• 申請日: 2006-08-04
• 公開（公告）號: CN101253290A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發明（設計）人: R·D·麥格拉思;W·G·黑格;小戴維·E·韋勒;L·J·阿齊瑪
• 申請（專利權）人: OCV智識資本有限責任公司
• 主分類號: D04H13/00
• 分類號: D04H13/00;D04H1/42;C03C25/26
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 任宗華

技術領域

本發明一般地涉及非織造纖維墊，和更特別地涉及由單根增強纖維和增強纖維束形成的短切原絲氈(strand?mat)。還提供制造短切原絲氈的方法。

背景技術

玻璃纖維可用于各種技術中。例如，玻璃纖維常常用作聚合物基體內的增強劑，以形成玻璃纖維增強的塑料或復合材料。玻璃纖維以連續或短切長絲、短切原絲、粗紗、織造織物、非織造織物、網狀物和稀松布形式使用以增強聚合物。

典型地，通過經襯套或孔板拉伸熔融玻璃形成長絲，并施加含潤滑劑、偶聯劑和成膜粘合劑樹脂的含水施膠組合物到長絲上，形成玻璃纖維。施膠組合物提供纖維保護以免長絲間磨蝕并有助于玻璃纖維和玻璃纖維在其內使用的基體之間的相容性。在施加施膠組合物之后，纖維可集束成一股或更多股纖維股并纏繞成組，或者可在濕潤的同時短切纖維并收集。然后可干燥所收集的短切原絲并固化，形成干燥的短切纖維或者可在其濕潤狀況下以濕法短切纖維形式包裝它們。

纖維墊(它是一種形式的纖維非織造增強劑)極其適合于作為許多種類合成塑料復合材料的增強劑。干燥的短切玻璃纖維辮子(DUCS)在熱塑性制品中常常用作增強材料。這些干燥的短切玻璃纖維可容易地喂入到常規機器內并可容易地用于常規方法，例如干法成網工藝中。在常規的干法成網工藝中，短切干燥的玻璃纖維并在傳送帶或篩網上鼓風，并凝固形成氈墊。例如，干燥的短切纖維和/或聚合物纖維懸浮在空氣中，以松散的纖維網形式收集在篩網或多孔傳送帶上，然后凝固形成隨機取向纖維的氈墊。

濕法短切纖維常規地用于濕法成網的工藝中，在所述工藝中，濕法短切纖維分散在含有表面活性劑、粘度改性劑、消泡劑和/或其他化學試劑的水淤漿內。一旦短切的玻璃纖維引入到淤漿內，則劇烈攪拌淤漿，以便纖維分散。含纖維的淤漿沉積在移動的篩網上，在此除去顯著大部分的水形成纖維網。然后施加粘合劑，和干燥所得墊，除去任何殘留的水并固化粘合劑。所形成的非織造墊是分散的單根玻璃長絲的組件。當希望均勻的纖維分布和/或重量時，典型地使用濕法成網工藝。

另一方面，干法成網工藝尤其適合于生產高度多孔的氈墊(例如低密度)且適合于其中在所得氈墊內希望開放結構以允許各種液體或樹脂快速滲透的情況。與濕法成網墊不同，由纖維束形成干法成網墊，結果可具有比濕法成網墊高的基重。圖1中圖示了常規的短切原絲氈。遺憾的是，常規的干法成網工藝傾向于在其整個表面積上產生不具有均勻的重量分布的氈墊，特別是當與通過常規的濕法成網工藝形成的氈墊相比時。另外，使用干燥短切的纖維可比在濕法成網工藝中所使用的濕法短切纖維加工更加昂貴，這是因為在短切之前，通常在單獨的步驟中干燥并包裝干燥的短切纖維。

對于在形成復合部件中的一些增強應用來說，希望形成其中氈墊包括開放、多孔結構(與干法成網工藝一樣)且具有均勻重量(與濕法成網工藝一樣)的纖維墊。關于這一點，在嘗試生產含有濕法成網和干法成網墊二者所需特征的氈墊中，形成了含有單根玻璃纖維(與在濕法成網工藝中發現的一樣)和玻璃纖維束(與在干法成網工藝中發現的一樣)二者的纖維墊。以下列出了這些氈墊的一些實例。

漢尼斯(Hannes)等人的美國專利Nos.4112174和4129674公開了玻璃墊，它由在整個纖維網中以隨機取向的圖案形式散布的單絲纖維和延長的玻璃纖維束的纖維網形成。玻璃纖維束優選含有約20-300根單絲。通過濕法成網工藝形成纖維墊。形成含基礎纖維和增強纖維的水淤漿，以便淤漿的固體含量低。淤漿沉積在移動的篩網上，在此除去大部分的水形成纖維網。在形成單絲和延長的玻璃纖維束的纖維網之后，添加粘合劑物質，以輔助保持單絲纖維和增強束在一起。然后使纖維網穿過干燥器，蒸發任何殘留的水并固化該粘合劑。

班德克(Bondoc)等人的美國專利Nos.4200487和4242404公開了玻璃墊，它包括單根玻璃長絲和延長的玻璃纖維元件。通過濕法成網工藝形成氈墊。通過纖維束的常規長絲化形成單根長絲。由縱向延長其纖維縱向相連的給定的纖維束，形成延長的玻璃纖維元件。特別地，在白水淤漿的攪拌過程中，來自纖維束的一些纖維被長絲化(形成單獨的長絲)。在部分長絲化的纖維束內的其余纖維(或者在最初未長絲化的纖維束內的纖維)然后滑動分開，并縱向相連，形成延長的玻璃纖維元件。結果纖維元件具有其長度超過單根纖維的有效長度。例外，纖維元件的直徑在中間大于在纖維元件的末端。認為玻璃纖維元件有助于氈墊具有高的強度性能和單根長絲提供在制造屋頂板中浸漬瀝青所需的均勻的致密度。