[发明专利]一种功能纤维膨体纱织物毯及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种连续功能纤维膨体纱织物毯，具体地说是一种利用连续功能纤维膨体纱及膨体复合纱织造而成的膨体纱织物毯。它既有非织造布膨体、多孔隙的特点，又具有机织物的基本结构。可用于保温隔热毯或作为复合材料的纤维预制体。

背景技术：

连续功能纤维膨体纱织物毯是一种能充分发挥长纤维特性的保温隔热材料或是纤维预制体，它既具有短切纤维网的性能，又具有长纤维制品的结构可设计性。

杭州萧山天成机械有限公司生产提供玻璃纤维膨体纱机设备，用于膨体纱的生产。高速气流膨化器为设备中的一个关键部件。该设备用于玻璃纤维膨体纱生产的，市场有售，但不能直接用于碳纤维膨体纱的生产。在通用产品中，玻璃纤维丝较脆硬，丝束中断头较多，浸润剂用量较多。碳纤维丝相对较细较软，丝束中断头较少，浸润剂用量较少。由于玻璃纤维和碳纤维性质的不同，气流过小，达不到膨体纱的效果，而气流过大，又会损伤纤维。原装置结构中气流与丝束同时进入一个圆柱形膨化器中。没有设定专门的气流通道，也没有对气流吹喷纤维丝束的角度、方向进行设计，因此经常会出现堵塞输出口、纱线局部膨大的现象。

短切纤维毡是一种用途广泛的保温隔热材料，也是各种结构纤维预制体二次成型的基础材料，其重量较轻，含有较高的气孔率，单位面积重量为：200～600g/m²。一般地，制成纤维毡要经过以下几个步骤：(1)通过特殊配方的处理剂对碳纤维长丝进行清洗、消除静电和柔性处理，一是将碳纤维表面的浸润剂去除，二是使增加纤维柔性，三是消除静电；(2)将碳纤维长丝切断成长度在60mm～100mm短纤维；(3)对短切纤维进行机械开松、梳理或气流混合；(4)通过机械或气流的方法在成网帘子上均匀铺网；(5)最后通过针刺使纤维网成型。

短切纤维网制毡具有以下缺点：(1)梳理过程中对纤维的损伤较大；(2)纤维网中的单纤维不能完全伸直；(3)成网的均匀性和质量一致性很难控制；(4)纤维的方向不可设计，纤维网面内力学性能欠佳；(5)短切纤维毡的层间性能很差；(6)容易出现散边或烂边。由于碳纤维的刚性、脆性和抱合力差等特点，致使对短切碳纤维的梳理较为困难。另外，还会经常出现纤维绕辊，转移困难，造成不能正常出网。

发明内容：

本发明的目的在于克服短切纤维毡技术的不足，提供一种功能纤维膨体纱织物毯及其制备方法，一种直接由连续功能纤维膨体纱或膨体复合纱织成的膨体纱织物，这种膨体纱织物不分层，膨体性好，结构均匀，质量一致性较好，并具有层间连接，纤维方向可设计，充分发挥了长纤维的性能，力学及其功能性更佳。采用本发明技术所制成的纤维织物可直接用于保温隔热材料，也可用于纤维预制体，可直接进行CVD工艺复合沉积，且预制体结构稳定、

变形小、力学性能可设计，易渗碳易沉积，可得到高致密性、结构均匀的复合材料。

技术方案：

利用连续功能纤维膨体纱及膨体复合纱作为原料；将经过超喂的功能纤维膨体纱与功能纤维长丝束合并再进行加固，形成膨体复合纱；将膨体复合纱作为纬纱与连续功能纤维长丝束经纱进行交织而成织物毯，构成纬向膨体纱织物毯；将膨体复合纱同时作为经纱和纬纱，织成经、纬双向膨体纱织物毯。

该方法包括以下几个步骤：

(1)利用连续功能纤维膨体纱及膨体复合纱作为织物原料；

(2)将经过超喂的功能纤维膨体纱与功能纤维长丝束合并再进行加固，形成膨体复合纱；

(3)将膨体复合纱作为纬纱与作为经纱的连续功能纤维长丝束交织成织物，构成纬向膨体织物毯；将膨体复合纱同时作为经纱和纬纱，织成经、纬双向膨体织物毯；

所述连续功能纤维长丝束及膨体复合纱为玻璃纤维或碳纤维或碳化硅纤维或玄武岩纤维或芳纶纤维。

步骤(3)中所述织物组织为平纹或斜纹或缎纹或方平或纬二重组织；

6K的膨体纱直径为5～20mm，12K膨体纱的直径为10～40mm。

单层膨体纱织物的厚度为5mm～30mm。

所述膨体纱的制备方法如下：

（1）通过高速气流膨化器让高速气流通过膨化器喷嘴连续吹喷功能纤维长纱束，将每根单纱充分分离成单丝状态。

（2）调整吹喷速度为20-50米/秒，吹喷角度为15°-75°，可制成两种基本类型的膨体纱，即膨松型和螺旋型。

所述高速气流膨化器：由膨化器外壳和设置在内部的通道组成，膨化器外壳上设置导气孔。所述导气孔角度为15°-75°。通道的直径在8mm～15mm，导气孔直径范围在2mm～5mm。