[发明专利]包含可羊皮化合成纤维的羊皮化纤维载体及其制备方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种包含可羊皮化合成纤维的羊皮化纤维载体以及制造这种载体的相关方法。

本发明的潜在应用包括电绝缘、复合材料、蜂窝、过滤设备等等。

发明背景

非织造纤维织物的加固(consolidation)可以通过加热或通过热轧光所述织物来实现。在高温下对板(sheet)进行轧光通常会增加其强度和降低其孔隙度，而单独加热不能证明足以达到相同的物理性能。不过，某些应用所需的高孔隙度仍可通过单独加热获得。如果同时施加温度和压力，则该织物显示出增强的性能。

由于它们的性能，芳族聚酰胺纤维和芳族聚酰胺纤条体(aramid fibrids)通常用于织物中来制备显示良好电绝缘性能的强的、耐高温载体。

在美国专利No.5,667,900中，描述了一种具有高表面光滑度的芳族聚酰胺载体。这种纸通过层合包含间位芳族聚酰胺纤条体(meta-aramid fibrids)和芳族聚酰胺绒(flocks)的层来制备。这种纸中包含的芳族聚酰胺聚合物的性质和性能使得其特别适合用作电绝缘纸或耐热纸。

美国专利No.6,558,512中教导了一种含有对位芳族聚酰胺纤维的层压板。这种层压板显示了高强度、低厚度和轻的重量。这种非织造织物包含对位芳族聚酰胺纤维和热固性树脂。

美国专利No.5,948,543中公开的层压板主要由包含通过树脂粘合剂彼此粘结的对位芳族聚酰胺和间位芳族聚酰胺纤维的非织造织物组成。进一步通过热轧光实现间位芳族聚酰胺纤维之间的、以及间位芳族聚酰胺纤维与对位芳族聚酰胺纤维之间的热粘结。

这种纸优选完全由芳族聚酰胺纤维制成，因为无机纤维的存在会导致孔隙度的增大，而好的电绝缘无疑需要低的孔隙度。

另一方面，用于制造蜂窝的纸除芳族聚酰胺之外可以包含纤维素、玻璃纤维或炭纤维而不会对它用于这种特殊应用的性能产生消极影响。

事实上，纸的组成与它的目标应用直接相关。举例来说，将芳族聚酰胺基Nomex用于电绝缘，它是通过混合聚(间亚苯基间苯二甲酰胺)(＝间位芳族聚酰胺聚合物)绒和纤条体，然后对混合物进行热压机轧光来制造。

芳族聚酰胺织物由耐高温纤维(通常为芳族聚酰胺纤维和芳族聚酰胺纤条体)制成。正如前面提到的，它们可以与其它纤维例如纤维素结合。

这些包含合成纤维(如芳族聚酰胺纤维)的织物在轧光后被加强。通常需要树脂粘合剂；然而，它不允许完全保留芳族聚酰胺纤维的原始性能。

申请人开发了一种包含合成纤维的加固的载体。它的硬度和强度与现有技术的标准载体相比提高了大于30％。而且，在这种纤维载体的制造过程中该合成纤维的性能不会改变。

发明概述

本发明涉及一种与类似现有技术的载体相比显示增大的硬度、刚性和强度的载体。如某些应用所要求的，它的多孔性可以仍保持在高水平。

在这里使用的，术语“载体”是指“板”、“织物”、“纸”或“网”。

在这里使用的，术语“硬度”是指抗弯强度或者载体支撑自重的能力。另一方面，术语“刚性”是指抗施加的弯曲力的性能；它与杨氏模量是成比例的。载体的强度定义为它的撕裂指数乘以它的耐破指数的平方根，撕裂指数是持续撕裂载体所需的力，耐破指数是载体破损时的压力。

申请人发现将纤维载体羊皮化使得能够提高载体的硬度、刚度和强度。令人惊讶地，申请人发现一些合成纤维可以是可羊皮化的。

更确切地说，本发明涉及一种包含可羊皮化合成纤维的羊皮化纤维载体。

在本发明的优选实施方案中，可羊皮化合成纤维是芳族聚酰胺基纤维材料，如芳族聚酰胺纤维和/或芳族聚酰胺纤条体。

优选地，本发明的包含可羊皮化合成纤维的羊皮化纤维载体是非织造载体。不过，本发明同样涉及织造载体。

“非织造载体”是指由夹层的(interlaid)随机排列的单个纤维制造的材料。它们可以通过粘合剂、热和压力或者例如针刺(needling)而保持在一起。本领域技术人员可以获得制备这种非织造载体的多种工艺；它们包括熔喷、自旋铺网、梳理、气流成网和水流成网。在本发明的上下文中，单个纤维不通过常规粘合剂(例如乳胶、聚乙烯醇、淀粉...)彼此保持在一起。

本发明的非织造羊皮化纤维载体优选通过按照所谓的湿法铺网(wet laid)工艺在水性介质中混合纤维和纤条体来制备。纤维载体可以在单层或多层湿法铺网机上生产。

除非另有说明，术语“纤维”是指以极高的长径比(例如50/1)为特征的材料形式。在本发明的上下文中，合适的纤维长度有利地为约0.3cm-约4cm。