弹性无纺垫制造技术

本发明专利技术提供了一种无纺短切纤维垫，该无纺垫含有约10‑约100重量％的玻璃纤维和约5‑约50重量％的合成纤维的混合物。所述无纺垫含有含粘结剂树脂和硅烷偶联剂的粘结剂组合物。还发现通过配制软的但强的粘结剂组合物并将之用于形成垫子，该无纺垫的物理性能(例如弹性、抗张强度)可以得到改善。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请本申请要求在2013年10月16日提交的、名称为“FlexibleNon-WovenMat”的临时申请号61/891,564的优先权，并通过引用将其并入本文中。
本专利技术涉及一种具有改善的弹性的无纺纤维垫(non-wovenfibermats)，以及制备该改善的弹性的无纺纤维垫的方法，以用于强化物体的制备。
技术介绍
传统的无纺垫包括通过合适的树脂粘结剂结合在一起的纤维网。增强纤维(Reinforcementfibers)例如玻璃纤维常用于各种各样的技术中，并且可以用于形成连续或短切丝(filaments)、原丝(strands)、粗纱(rovings)、织物(wovenfabric)、无纺织物(nonwovenfabrics)、网(meshes)和基布(scrims)，例如以加强聚合物。增强的聚合物复合材料能够通过多种方式由聚合物基质材料、加强材料和其他成分制得。这样的复合材料是采用增强纤维(其为所得的复合材料提供了尺寸稳定性(dimensionalstability)和良好的机械性能)形成。例如，玻璃纤维能提供尺寸稳定性是因为它们不会随着环境条件变化而收缩或伸长。并且，玻璃纤维具有高的抗张强度(tensilestrength)、耐热性、抗湿性和高的导热性。无纺纤维垫通常用于拉挤成型工艺(pultrusionprocesses)以形成拉挤成型部件(pultrudedparts)。一般地，拉挤成型包括将纤维垫浸渍有合适的树脂材料，并将浸渍后的垫子通过热模(heateddie)。通过将浸渍的且加固的垫子通过所述热模，可以使得该垫子形成所需的形状且使得树脂固化以将该垫子结合在一起。从所述热模中出来的复合材料部件随后则被切为所需长度。所述拉挤成型工艺的连续性将有利于生产具有任何所需长度的复合材料。然而，拉挤成型工艺也具有许多的问题。其中一个问题在于树脂浴(resinbath)。通常采用的是热固性树脂，该树脂一般需要采用挥发性的不饱和单体例如苯乙烯和/或甲基丙烯酸甲酯进行制备。苯乙烯是一种强溶剂，其可以轻易地溶胀(swell)并降解应用于加强垫中的粘结剂。这样的粘结剂降解能导致纤维垫被弱化从而不能承受拉挤成型工艺中施加的强拉力。连续丝垫(continuousfilamentmats)和涂布有粘结剂的短切原丝垫(choppedstrandmats)都可以用于拉挤成型工艺。尽管连续丝垫为弹性的、整合的且对苯乙烯具有优良的耐受性，但是它们仍具有多种缺点。比如，连续丝垫制备成本高，因为连续丝垫的制造需要在低速下进行，例如50-75英尺每分钟(fpm)。此外，由于采用了玻璃长丝来形成垫子，使得连续丝垫将产生具有差的表面抛光的叠层。此外，连续丝垫较密实，从而会增加最终部件的重量，这可能并不是所希望的特点。相反地，短切原丝垫比连续丝垫的制备成本低，这是由于其制备可以在更快的速度下进行(即500-1500fpm)。此外，短切原丝垫本质上为充分分散的纤维，其为拉挤成型部件提供了比连续丝垫更平滑的外观。此外，短切原丝垫由于未向叠层增加过多的重量从而有利于“空间填充(spacefilling)”。尽管短切原丝垫具有这些正面的性质，但是采用热固性粘结剂的它非常的硬，因此难以形成复杂的形状。此外，短切原丝垫的刚性会导致消费者产生不舒服的感受。因此，仍存在对具有足以形成复杂形状的弹性的、能与树脂基质相容的、重量轻但具有足够的强度的无纺垫的需求，从而满足于下游工艺的应用(例如拉挤成型和石膏墙板的形成)。
技术实现思路
在本专利技术的一些具体实施方式中，无纺短切原丝垫(non-wovenchoppedstrandmat)的物理性质能够通过配制粘结剂组合物而得到改善，从而在使用时具有优良的抗张强度和良好的弹性并结合有合适的纤维设计。在本专利技术的一些具体实施方式中，提供了弹性的无纺短切原丝垫，其含有约10-约100重量％的玻璃纤维和约0-约90重量％的合成纤维的混合物。该无纺短切原丝垫还含有含粘结剂树脂和硅烷偶联剂的粘结剂组合物。根据本专利技术的进一步的具体实施方式，还发现了所述合成纤维包括聚丙烯、聚酯及其组合中的至少一种。根据本专利技术的一些具体实施方式，所述粘结剂树脂包括热固性材料、热塑性材料中的至少一种或它们的组合。一些具体实施方式包括热固性材料和热塑性材料的混合物，例如，丙烯酸材料(acrylicmaterial)、脲醛材料(ureaformaldehydematerial)中的一种或多种或其组合与乙烯醋酸乙烯酯(ethylenevinylacetate)的混合物。本专利技术的一些具体实施方式包括含有约50-100重量％的热塑性材料和0-约50重量％的热固性材料的粘结剂树脂。根据本专利技术的一些具体实施方式，用于弹性无纺垫中的粘结剂组合物耐受苯乙烯单体。根据一些具体实施方式，所述弹性的无纺短切原丝垫在轴向(machinedirection)上具有至少30lb的轴向平均抗张强度(tensilestrength)，且在横向上具有至少20lb的平均抗张强度。“轴向”是指与垫子在制造过程中移动方向一致的方向。垫子还可以具有约2000-约7000毫克力(mgf)的MD(轴向)格利刚度(Gurleystiffness)，这是由格利刚度测试机测得的。在本专利技术的多种具体实施方式中，提供了一种拉挤成型复合材料产品。该拉挤成型复合材料产品包括多种浸渍有热固性树脂的粗纱和弹性的无纺短切原丝垫。多种具体实施方式中的所述弹性无纺垫含有约10-约95重量％的玻璃纤维和约5-约90重量％的合成纤维的混合物。该无纺短切原丝垫还含有含粘结剂树脂和硅烷偶联剂的粘结剂组合物。此外，根据本专利技术的另一种具体实施方式，所述粘结剂树脂可以包括热固性材料、热塑性材料中的至少一种或它们的组合。一些具体实施方式的粘结剂树脂包括热固性材料和热塑性材料的混合物，例如，丙烯酸材料、脲醛材料中的一种或多种或其组合与乙烯醋酸乙烯酯的混合物。本专利技术的一些具体实施方式的粘结剂树脂含有约50-100重量％的热塑性材料和0-约50重量％的热固性材料。而在本专利技术的其他具体实施方式中，提供了一种石膏墙板(gypsumwallboard)。所述石膏墙板包括石膏芯(gypsumcore)以及至少一种弹性无纺垫。在一些具体实施方式中，该弹性的无纺短切原丝垫含有约10-约95重量％的玻璃纤维和约5-约90重量％的合成纤维的混合物。所述无纺垫还含本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无纺垫，该无纺垫含有：约10‑约100重量％的短切玻璃纤维；约0‑约90重量％的合成纤维；以及

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.16 US 61/891,5641.一种无纺垫，该无纺垫含有：
约10-约100重量％的短切玻璃纤维；
约0-约90重量％的合成纤维；以及
2.含有热固性材料和热塑性材料的混合物以及偶联剂的粘结剂组合物，
其中，所述无纺垫具有提高的弹性和抗张强度。
3.根据权利要求1所述的无纺垫，其中，所述无纺垫含有约50-约90
重量％的短切玻璃纤维和约10-50重量％的合成纤维。
4.根据权利要求1或2所述的无纺垫，其中，所述短切玻璃纤维与所
述合成纤维相混合。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的无纺垫，其中，所述合成纤维
包括聚丙烯、聚酯及其组合中的至少一种。
6.根据权利要求1-4中任意一项所述的无纺垫，其中，所述短切玻璃
纤维具有约0.25-约2.0英寸的长度。
7.根据权利要求1-5中任意一项所述的无纺垫，其中，所述合成纤维
为具有约0.5-约2.0英寸的长度的短切纤维。
8.根据权利要求1-6中任意一项所述的无纺垫，其中，所述短切玻璃
纤维具有约5-20微米的直径。
9.根据权利要求1-7中任意一项所述的无纺垫，其中，所述合成纤维
具有约10-16微米的直径。
10.根据权利要求1-8中任意一项所述的无纺垫，其中，所述偶联剂为
硅烷偶联剂。
11.根据权利要求1所述的无纺垫，其中，所述热固性材料包括丙烯酸
材料、脲醛材料中的至少一种或二者的组合。
12.根据权利要求1所述的无纺垫，其中，所述热塑性材料包括乙烯醋
酸乙烯酯。
13.根据权利要求1所述的无纺垫，其中，所述粘结剂树脂含有约50-
约100重量％的热塑性材料和约0-约50重量％的热固性材料。
14.根据权利要求13所述的无纺垫，其中，所述粘结剂树脂含有约70-
约90重量％的热塑性材料和约0-约50重量％的热固性材料。
15.根据权利要求10-14中任意一项所述的无纺垫，其中，所述粘结剂
组合物中的所述偶联剂的含量为约0.05-约10重量％。
16.根据权利要求1-15中任意一项所述的无纺垫，其中，所述粘结剂
组合物还含有染料、油、填料、着色剂、水分散体、UV稳定剂、润滑剂、
润湿剂、表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·吴，P·A·克勒特，
申请(专利权)人：OCV智识资本有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US