复合片材料及其形成方法_2

文档序号:9220897阅读:来源:国知局
性的添加剂(例如PTFE和其他含氟聚合物)、润湿剂、抗菌剂、抗气褪色 剂(anti-gas fade agent)(例如,耐化学品试剂(chemical resistance agent))、亲水剂、 疏水剂。在其中基底12的一部分或全部是被挤出的那些实施方案中,基底12还可以包括 提高挤出表面均匀性的加工助剂。基底12还可以包括以下添加剂中的一种或更多种:可生 物降解添加剂、耐油脂添加剂、抗氧化添加剂、滑爽剂、最小化或消除静电的添加剂以及导 电和/或半导电颗粒或纤维。作为基底12之内的潜在成分的上面描述的各种添加剂和组 分的特性(例如耐火性、UV抑制等)不限于基底12,而是也可以作为复合片材料10 (热塑 性组成部分是所述复合片材料10的一部分)的一部分被描述组成部分。然而,基底12不 限于这些添加剂。
[0034] 用来创建基底12的材料可以被安排在特定的取向,以给基底12符合期望的机械 特性。例如,在使用纤维材料的那些基底12的实施方案中,所述纤维可以被定向来提供符 合期望的刚性、抗冲击性、柔性等。在包括多于一个层的那些基底12的实施方案中,不同层 的内容物和取向也可以被选择和安排来增强机械特性;例如,增强基底12的抗冲击性、挠 曲强度(flex strength)和/或抗拉强度的热塑性材料,以及玻璃或增强基底12的刚性的 其他强化纤维。
[0035] 参考图1A,在一些实施方案中,基底12可以包括遮掩层(veiling layer)40,所述 遮掩层40包括较高温度熔体纤维组成部分和较低温度熔体纤维组成部分。遮掩层40被附 接到基底的与基体14邻接的基底表面。用于遮掩层40的可接受的材料的实施例是包括较 高温度熔体纤维组成部分和较低温度熔体纤维组成部分的针刺非织造材料。所述较高温度 熔体组成部分具有高于所述较低温度熔体组成部分的熔化温度的熔化温度。遮掩层40的 实施例是具有约50%的由聚酯纤维组成的较高温度熔体纤维和约50%的由聚丙烯纤维组 成的较低温度熔体纤维的基底。所述组分优选地,但不必需地,被均匀遍布遮掩层40。针刺 非织造材料提供纤维在遮掩层40中的符合期望的均匀分布,包括增加在完成的复合片材 料10中遮掩层40的(在复合片材料10的形成期间)可成形性遮掩和遮掩遮掩性能的在 遮掩层40之内的间隙空位(interstitial voids)。遮掩层40可以可替换地包括双组分非 织造材料,所述双组分非织造材料具有被安排在一张网之内的两种不同的聚合物。优选的 双组分非织造材料是连续长丝纺粘型双组分非织造材料。双组分非织造材料使用鞘和芯构 造,其中由一种树脂制成的芯长丝被另一种不同的树脂的鞘完全包围。许多聚合物材料可 以被用在双组分非织造材料中,包括但不限于,聚酯、聚丙烯、聚乙烯、尼龙和聚乳酸。可接 受的双组分非织造材料的实施例是具有聚丙烯或聚乙烯鞘以及聚酯芯的双组分非织造材 料。术语"遮掩"在本文中被用来描述遮掩层40防止与遮掩层邻接的基底层的表面的表面 平面的不规则结构(irregularities)(例如,平面的不连续结构比如隆起、尖峰(peaks)、 凹陷等)透印透过遮掩层40。术语"透印"在本文中被用来描述当基底和层彼此紧密接触 (例如,压在一起)时,与层的第一表面接触的基底表面的平面的不规则结构在所述层的第 二相对表面上可被检测到的情况。所述平面的不规则结构在所述层的第二相对侧可被检测 到的程度等于所述平面的不规则结构透印透过所述层的程度。在本遮掩层40的厚度之内, 上述与遮掩层40邻接的基底层的表面的平面的不规则结构的一些或全部被接收在所述遮 掩层40的材料之内或者被所述遮掩层40的材料填充,从而实质上减轻那些平面的不规则 结构将透过遮掩层40透印到遮掩层40的相对的表面的程度。因此,遮掩层40增加基体14 所附接到的表面的平整度(如该术语在下面被描述的),这转而增加复合片材料10的外表 面的平整度。遮掩层40不限于上面的50/50纤维实施例中定义的材料。在可替换的实施 例中,遮掩层40可以包括单个材料类型或多于两种材料类型等。
[0036] 基体14被附接到基底12的第一面表面20。基体14包括织造或非织造支持组成 部分24以及热塑性组成部分26。在一些实施方案中,基体包括第二热塑性组成部分27。 [0037] 支持组成部分24基本上由具有一熔点的主要材料(或多种材料的组合)组成, 并且出于描述本发明的目的,所述支持组成部分24将被描述为具有等于所述主要材料的 熔点的熔点。如下面将被描述的,热塑性组成部分26具有熔点,所述熔点低于支持组成部 分24的熔点。支持组成部分24的可接受的材料的实施例是通过纺粘方法形成的非织造 聚酯(其具有在大约250-300摄氏度(250°C _300°C )范围内的熔点)。支持组成部分24 不限于聚酯,并且可以由各种具有高于热塑性组成部分26的熔点的熔点的材料形成。在 其中使复合片材料10具有平整外部表面是符合期望的那些实施方案中,支持组成部分24 可以使用水刺或针刺非织造方法被形成,所述方法使用(例如,相对于用在纺粘方法中的 连续纤维)短的纤维。在水刺方法中,纤维被旋转并且随后通过导向板或者可以用空气流 引导被直接分散到网中。用于将纤维加固在网中的现有技术包括机械结合,其使纤维缠结 以给予所述网强度。用于创建结合的非织造材料的公知的机械结合技术包括针刺和水刺 (hydroentanglement)。后者使用水的高速喷射流来冲击网,以至于纤维围绕彼此打结。针 刺是使用机械针使网穿孔以创建期望的打结的纤维结构的类似的方法。在一些例子(即, 纺粘技术)中,合成聚合物被挤出成长丝并且直接被形成网,所述网在升高的热量和/或 压力下自结合以产生最终的织物。在其他例子中,纤维网被流体重排,并且然后可以添加 树脂粘结剂以形成有用的、连贯的非织造织物。所述较短的纤维典型地导致比在使用较长 的纤维的方法(例如,使用点粘结的连续纤维的纺粘方法)中可能产生的表面更平整的表 面。术语"平整"或"平整度"在本文中被用来描述作为没有上升或凹陷(例如平面的不规 则结构)的平滑表面的表面的质量。在承认没有表面是完全平整的情况下,术语"平整"和 "平整度"在本文中可以被用来指在表面上的上升和/或凹陷的相对量;例如,如本文中描 述的,本复合表面的实施方案可以被形成为具有大于类似的现有技术复合材料的平整度的 平整度,并且在许多例子中对于肉眼将是看起来完全平整的。较短的纤维提供符合期望的 均匀性,并且由于所述纤维的全方向取向(例如,在X、Y和Z轴中的任何一个及其组合上取 向),还提供更好的耐层离性。在纺粘方法中使用的连续纤维倾向于主要在单平面内延伸 (例如,X-Y平面),并且从而在某些情况下更易于层离。然而,支持组成部分24不限于任何 特定的形成方法。可替换地,支持组成部分可以采用有孔的织物(有时被称为"穿孔织物") 的形式。有孔非织造网可以通过以下方式形成,使未结合的纤维网穿过由一组具有三维突 出部分的嗤合棍筒(intermeshing rolls)形成的压区(nip)以将纤维从所述突出部分移 开,形成符合网中的突出部分的底部的外部轮廓的孔。所述有孔的网随后被结合以赋予永 久的物理完整性。然而,本领域技术人员将了解,该有孔的非织造材料也可以通过其他方法 制成。使用有孔的非织造材料的优点是由于所述孔提供附加的表面面积,有孔的非织造材 料可以在基体内提供优良的结合表面。支持组成部分24还可以使用用粘结剂预处理的、包 覆的或浸透的纤维形成,以提供具有符合期望的性质的支持组成部分。可替换地,在非织造 材料之内的纤维可以随后使用粘结剂处理、包覆或浸透,以提供上述符合期望的性质。这 样的粘结剂的非限制性实施例包括聚氨酯(例如,巴斯夫Astacin? )、丁二烯(例如,巴斯 夫Luron?.),或者亚克力(acrylic)(所述亚克力主要是聚丙稀酸醋和聚甲基丙稀酸醋的 分散物,通常通过不饱和单体的自由基引发乳液聚合作用(例如,塞拉尼斯乳液(Celanese Emulsions) Nacrylic? 217A,其是自交联丙烯酸聚合物乳液,或Celvol 523)产生),可以 被用来进一步增强附着力和强度。然而,使用粘结剂的支持组成部分24的实施方案不限于 这些实施例。支持组成部分24可以可替换地包括双组分非织造材料,所述双组分非织造材 料具有被安排在一张网之内的两种不同的聚合物。优选的双组分非织造材料是连续长丝纺 粘型双组分非织造材料。双组分非织造材料使用鞘和芯构造,其中由一种树脂制成的芯长 丝被另一种不同的树脂的鞘完全包围。许多聚合物材料可以被用在双组分非织造材料中, 包括但不限于,聚酯、聚丙烯、聚乙烯、尼龙和聚乳酸。可接受的双组分非织造材料的实施例 是具有聚丙烯或聚乙烯鞘以及聚酯芯的双组分非织造材料。在一些实施方案中,支持组成 部分24还可以被砑光(calendered),以增加支持组成部分24的密度和平整度,和/或便利 纤维结合在一起以增加支持组成部分的耐层离性。
[0038] 可接受的支持组成部分24材料的实施例包括但不限于,聚酯(PET或PBT)、尼龙 (聚酰胺)、聚苯硫醚(PPS)、芳香聚酰胺(间位芳香聚酰胺和对位芳香聚酰胺两者)、玻璃 纤维、PTFE、毛料、碳纤维、矾土 /硅石、聚酰亚胺、聚丙烯、聚乙烯、纤维素、人造丝和粘胶, 或其组合。
[0039] 热塑性组成部分26基本上由以下具有低于支持组成部分24材料的熔点的熔点 的材料(及其共聚物)的配置组成,但不限于以下材料:聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚对苯 二甲酸乙二醇酯(PET)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚氨酯(PU)、聚酰胺(PA)、聚酰胺-酰亚胺 (PAI)、离聚物(例如,SurlynK、Surlyn Reflections? (其是具有聚酰胺的离聚物)等)、亚 克力、金属茂络合物(即,一种热塑性材料)等。支持组成部分24材料的较高的熔点允许 在基体的最初形成期间热塑性组成部分26熔化并且至少部分地迀移通过支持组成部分24 而支持组成部分24不熔化(以及在一些实施方案中当基底12和基体14在升高的热和压 力过程下彼此接合时,热塑性组成部分26还迀移通过支持组成部分24并且接触基底12)。 因此,支持组成部分24帮助相对于基底12限定基体14。注意的是,某些聚合物可以以多种 不同的形式可利用,并且它们可以共同具有宽范围的熔点。在一些例子中,可能的是对于支 持组成部分24使用特定热塑性材料的第一变种,并且对于热塑性组成部分26使用相同热 塑性材料的第二变种,前提是所述两个变种具有充分不同的熔点。热塑性组成部分26还可 以包括一种或更多种添加剂,包括起到紫外线(UV)抑制剂和热稳定剂的作用的那些,使复 合片材料10耐火的那些,以及其他各种添加剂,比如颜料、硅酮、提高耐污染性和可清洁性 的添加剂(例如PTFE和其他含氟聚合物)、润湿剂、抗菌剂、抗气褪色剂(例如,耐化学品试 剂)、亲水剂、疏水剂。在其中热塑性组成部分26中的一部分或全部是被挤出的那些实施方 案中,热塑性组成部分26还可以包括提高挤出表面均匀性的加工助剂。热塑性组成部分26 还可以包括以下添加剂中的一种或更多种:可生物降解添加剂、耐油脂添加剂、抗氧化添加 剂、滑爽剂、最小化或消除静电的添加剂以及导电和/或半导电颗粒或纤维。作为热塑性组 成部分26之内的潜在成分的上面描述的各种添加剂和组分的特性(例
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