[发明专利]增加多孔纤维增强的热塑性片材膨松性的方法

说明书

技术领域

本发明一般地涉及多孔纤维增强的热塑性聚合物片材，和更特别地涉及与已知的多孔纤维增强的热塑性聚合物片材相比，具有增加的膨松性能的多孔纤维增强的热塑性聚合物片材。

背景技术

在美国专利Nos.4978489和4670331中公开了多孔纤维增强的热塑性片材，且在产品制造工业中，由于容易将纤维增强的热塑性片材模塑成为制品，因而用于许多和各种应用上。已知的技术，例如热冲压、压塑和热成形成功地用于由纤维增强的热塑性片材形成制品。

在一些工业，例如机动车工业中，需要由单位面积重量低于已知产品的多孔纤维增强的热塑性片材形成的产品。实现它的一种方式是降低多孔纤维增强的热塑性片材的厚度。然而，厚度降低还通常产生产品强度和韧度的下降。而且有时要求特定的厚度。

发明内容

一方面提供具有增加的膨松性能的多孔纤维增强的热塑性片材的制造方法。该方法包括添加平均长度为约5毫米-约50毫米的增强纤维和添加热塑性树脂粉末颗粒到搅拌的含水泡沫体中，形成分散的混合物，层铺增强纤维和热塑性树脂颗粒的分散混合物到载体结构上，排空水，形成网幅(web)，使一部分增强纤维产生z-轴取向，加热该网幅到高于热塑性树脂的玻璃化转变温度，并将该网幅压成预定厚度，形成孔隙量为约1％-约95％的多孔热塑性复合片材。

另一方面，提供具有增加的膨松性能的多孔纤维增强的热塑性片材。该多孔纤维增强的热塑性片材包括与热塑性树脂粘结在一起的多根增强纤维。增强纤维的平均长度为约5毫米-约50毫米，并且至少约5wt％的增强纤维按z-轴取向作用取向。纤维增强的热塑性复合片材的孔隙量为约1％-约95％。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施方案的复合塑性片材的示意图。

图2是具有摆动叉齿(oscillating tine)的网前箱(headbox)的示意图。

图3是水力缠结装置的示意图。

具体实施方式

以下将详细地描述具有增加的膨松性能的多孔纤维增强的热塑性片材的制造方法。该方法包括使一部分增强纤维，至少约5wt％的增强纤维产生z-轴取向。x-y平面包括片材的宽度和长度，而z-轴方向则包括片材的厚度。在用相同的增强纤维负载形成比已知的热塑性片材大的厚度过程中，增加z-轴方向上增强纤维的数量使得增加膨松性或者片材的膨胀。

参考附图，图1是例举的复合热塑性片材10的截面示意图，它包括具有第一表面14和第二表面16的多孔芯12。在一些可供替代的实施方案中，表皮和/或阻挡层18粘结到第一表面14和/或第二表面16上。

由开孔结构制成的网幅形成芯12，所述开孔结构由至少部分地通过一种或更多种热塑性树脂22保持在一起的增强纤维20的无规交叉形成，其中多孔芯12的孔隙量范围一般为芯12的总体积的约5％至约95％，和尤其约30％至约80％。在另一实施方案中，多孔芯12由至少部分通过一种或更多种热塑性树脂22保持在一起的增强纤维20的无规交叉形成的开孔结构制成，其中约40％-约100％的开孔结构是开放的且允许空气和气体流经其中。在一个实施方案中，芯12的密度为约0.1gm/cc-约1.8gm/cc，和在另一实施方案中，为约0.3gm/cc-约1.0gm/cc。使用已知的制造工艺，例如湿法成网工艺、气流成网工艺、干混工艺、梳理和针织工艺和制造非织造产品所使用的其它已知的工艺来形成芯12。这样的制造工艺的结合也是有用的。

芯12包括约20％-约80wt％平均长度为约5毫米至约75毫米的增强纤维20，和约20％-约80wt％全部或者基本上全部未凝固的纤维状或粒状热塑性材料，其中重量百分数基于芯12的总重量计。在另一实施方案中，芯12包括约30％-约55wt％的增强纤维20。在另一实施方案中，芯12包括平均长度为约5毫米至约50毫米的增强纤维20，和在另一实施方案中，为约5毫米至约25毫米。合适的增强纤维包括，但不限于，金属纤维、金属化的无机纤维、金属化的合成纤维、玻璃纤维、石墨纤维、碳纤维、陶瓷纤维、玄武岩纤维、无机纤维、芳族聚酰胺纤维及其混合物。此外，可使用天然增强纤维，例如南非槿麻纤维、黄麻纤维、亚麻纤维、大麻纤维、纤维素纤维、剑麻纤维、椰纤维及其混合物。