耐磨的复合片材制造技术

一种复合片材，它具有树脂浸渍的绒头状垂直纤维（１０）的表面层（１７），为片材提供了异常高的耐磨性。表面层（１７）具有组合特征，它包括０．１～０．５ｇ／ｃｍ↑［３］的绒头纤维浓度、至少为０．４ｇ／ｃｍ↑［３］的总密度、２５～９０％的树脂重量含量和至少为０．３ｇ／ｃｍ↑［３］的绒头参数。最好，被包含在表面层（１７）中的绒头状纤维（１０）是由特定的收缩针织物或收缩的双梳栉缝编织物（２０）形成的。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
专利
本专利技术涉及一种耐磨的复合片材及其制造方法。更具体地说，本专利技术涉及这样的一种复合片材，在该片材中绒头状纤维组是通过树脂而被固定在大体垂直于片材表面的位置上的。现有技术描述将各种织造或非织造织物层压到树脂层上以形成拟用于热成型和模塑工艺的复合片材是已知的。例如，在Miyagawa等人的美国专利№4298643、Zafiroglu的美国专利№5075142以及日本专利申请出版物№63-111050和№63-162238中都披露过这样的复合片材。可模塑的复合材料已在许多应用中使用。然而，当这样的复合材料拟用于受严重磨损的物品，例如运动鞋部件、皮箱表面层、劳保工作服、重负荷袋等等时，需要对它进行改进。绒头织物和绒头状织物，诸如经绒、丝绒、毛圈织物、家具绒头织物以及簇绒织物具有其中纤维一般垂直于织物表面的表面层。此外，Zafiroglu的美国专利№4773238和№4876128公开了某些缝编织物，其中通过弹性线收缩纤维层而形成绒头状纤维组。一般说来，没有披露过将这样的织物结合到树脂浸渍的复合片材中的信息。然而，日本公开特许专利申请№64-85614和№64-85615披露一种小地毯，它包括添加有橡胶树脂的簇绒织物。簇绒具有8mm的绒头高度和0.08g/cm3的绒头纤维浓度。绒头纤维与树脂的组合体为以重量计62％的绒头纤维和38％的树脂。此组合体的平均总密度为0.13g/cm3。此小地毯具有按以下定义的仅为0.1g/cm3的绒头参数P。本专利技术人发现(a)在组合体中如此低的绒头纤维浓度和如此低的总层密度以及如此低的绒头参数不能提供具有高耐磨性的小地毯，和(b)即使这种较高的绒头在其最末梢处具有致密树脂层(例如，所有的树脂均在绒头的顶部1mm处)，这种树脂/绒头层也会由于强力的磨损而被拉伸和撕裂。增加这种小地毯的耐磨性会改进其用途。Watt等人的美国专利№4808458公开了一种植绒绒头织物，其中为了得到绒面效应，发泡树脂主要处于75％的绒头底部，优选为50％的绒头底部，其余的绒头几乎没有树脂。这样的产品在耐严重的表面磨损方面几乎不起作用。Zafirogh的国际专利申请公开物WO94/19523披露了一种耐磨损的树脂浸渍的非织造织物。该织物是通过收缩非织造纤维层而引起纤维组弯曲到层平面之外并形成大体从该层垂直突出的“倒U型”毛圈，然后用树脂浸渍收缩的层。一般说来，在非织造纤维层中，纤维处于所有的方向上。因此，弯曲纤维层毛圈中的单个纤维并未处于大体垂直于收缩的方向上，而是在弯曲的非织造纤维层毛圈中处于所有的方向上。即使纤维组形成倒U型毛圈，但是毛圈中的大部分纤维仍未取向为与层平面相垂直的方向。这种收缩纤维层的树脂浸渍为复合片材提供了优于树脂浸渍的平坦(未被收缩或弯曲的)非织造织物层的耐磨性，但是仍希望在耐磨性方面有进一步的提高。本专利技术的目的是提供一种具有非常高的耐严重磨损性能的复合片材。专利技术概述本专利技术提供一种耐磨的复合片材。该片材具有上表面和下表面并包括树脂、绒头状纤维组和平面形纤维网络。该纤维网络处于所述复合片材的上下表面之间并基本上与它们相平行。绒头状纤维组处于上下表面之间，被机械地连接到平面形纤维网络并从该纤维网络大体垂直地突出。所说的复合片材在任何方向上具有不大于25％的拉伸率。所说的绒头状纤维组具有至少为0.10g/cm3的有效绒头浓度Ceff，优选为0.15至0.4g/cm3，并且被树脂所包围和固定在大体垂直的位置上。一般说来，树脂量为复合片材总重量的30至90％，优选至少为50％。所说的绒头状纤维组和平面形纤维网络是由织物分特(即，0.7～20分特)的纤维构成的。另外，所说的绒头纤维/树脂层的厚度为0.5～3mm、优选为1～3mm，总密度d至少为0.4g/cm3、优选为0.5～1.2g/cm3，拉伸率在任何方向上均不大于25％、优选为不大于10％，垂直压缩率为不大于25％、优选为不大于10％，绒头参数P由等式P＝[(Ceff)(d)1/2计算得到、其至少为0.3g/cm3、优选为0.35g/cm3。通常，绒头纤维/树脂层的单位重量为500～2500g/cm2。所说的复合片材表面是耐磨的并且在40-磨料的Wyzenbeek磨损试验中每1000次循环的磨耗量为不大于50微米。本专利技术还包括制造所说耐磨复合片材的方法，它包括(a)提供一种织物，在该织物中纤维在0.5～3mm厚度的表面层中形成或能形成绒头状纤维组，在表面层中绒头状纤维组大体处于与织物表面相垂直的位置，每一绒头状纤维组的末端被机械地连接到总体为水平的纤维网络或者穿过该纤维网络，(b)使织物面积收缩至少二倍并且通常收缩不大于15倍、优选地收缩3～12倍，以便在表面上弯曲纤维组并使它们垂直于该表面取向并将大体垂直的绒头纤维组的浓度增加到至少为0.10g/cm3、优选为0.15～0.4g/cm3，(c)通过在表面层中掺入占表面层总重量30～90％的树脂使绒头状纤维组固定在大体垂直的位置上并形成总密度至少为0.4g/cm3和绒头参数P至少为0.3g/cm3的层，和(d)可选择性地通过将非弹性件固定到复合片材上而进一步稳定复合材料的尺寸。本专利技术还提供一种具有耐磨的复合片材的成形制品，该复合片材被连接到制品的至少一部分表面上。所说复合片材的表面层在Wyzenbeek40-磨料磨损试验(将在下文中介绍)中的耐受性可达每1000次循环的厚度磨耗量为不大于50微米。附图简述通过参考附图将能更进一步地理解本专利技术。附图说明图1为示意地表示理想化的本专利技术耐磨表面层的放大剖面图，其中绒头状纤维组具有大体垂直的倒U形毛圈10的形式，毛圈10的高度为H、底为B，毛圈10被固定在树脂浸渍的纤维层的上表面17和下表面18之间的树脂15中。毛圈10大体垂直于层的上表面17而收缩件20大体平行于表面17和18。表面17是拟暴露在磨损条件下的表面。图2示出在弯曲或收缩纱或层之前在非织造纤维层中的纱或纤维束的线段11，该线段处于针迹或固定点12和13之间，二点之间的间距为S。图3和4分别表示线段所处的织物或纤维层在沿线段长度方向收缩二倍(图2)或三倍(图3)后的线段11。应当指出，在较大收缩的同时纤维束或纱具有较大的垂直度。优选实施方案详述下面的优选实施方案描述是为了说明本专利技术而并非用于限制本专利技术的范围；本专利技术的范围由所附的权利要求书限定。此处所用的术语“绒头状纤维组”或“绒头状纤维”包括弯曲的纱、由织物纤维的弯曲非织造层形成的倒U形毛圈、粗节纱等等。在每个这些绒头纤维组中的纤维以及非织造纤维层的纤维具有常规的织物分特，即0.7～20分特。本专利技术的高耐磨性复合材料具有一表面层，在表面层中绒头状纤维组聚集在一起并通过树脂而被固定在表面层中。所说的绒状纤维一般垂直地从同样处于表面层中、例如在层的中间平面或层底部的纤维网络突出。所说的纤维网络可以是非织造纤维层、针织物、织造织物等。通常，如图1中所示，纤维网络20离层的受磨损的外表面17不大于3mm。在反复的磨耗或摩擦循环期间，当复合材料的表面受到侧向和法向力时，树脂15和纤维网络20防止绒头状纤维10从一侧移动到另一侧或塌陷到层中。该复合材料具有的可拉伸率和树脂/绒头纤维层具有的可压缩率(按下文中所述的方法测定)均本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐磨的复合片材，它具有上表面和下表面并包括：一处于上表面和下表面之间并基本上与它们平行的平面形纤维网络，处于片材的上下表面之间且被连接到平面形纤维网络并从该平面形纤维网络大体垂直突出的绒头状纤维组，将绒头状纤维组固定为大体处 于垂直位置且重量占树脂浸渍的绒头层总重量３０％～９０％的树脂，绒头状纤维组和平面形纤维网络是由织物分特的纤维或长丝构成的，以及片材具有在任何方向上不大于２５％的可拉伸率，其特征在于，存在于树脂浸渍的绒头状纤维层中的绒头状纤维 组的有效绒头纤维浓度Ｃ↓［ｅｆｆ］至少为０．１ｇ／ｃｍ↑［３］，以及树脂浸渍的绒头状层的厚度为０．５～３ｍｍ、总密度ｄ至少为０．４ｇ／ｃｍ↑［３］、单位重量为３００～２５００ｇ／ｍ↑［２］、垂直方向的可压缩率不大于２５％且绒头参数Ｐ根据 式Ｐ＝［（Ｃ↓［ｅｆｆ］（ｄ）］↑［１／２］计算至少为０．３ｇ／ｃｍ↑［３］。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：DP扎菲尔奥格卢，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]