包括無捻纖維的制品及其使用方法
【專利說明】
[0001] 優(yōu)先權(quán)申請
[0002] 本申請要求2012年12月7日提交的第61/734, 715號美國臨時申請和2013年3 月14日提交的第61/782, 129號美國臨時申請的優(yōu)先權(quán)，上述每一者的全部公開內(nèi)容特此 以引用的方式并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本申請涉及包括至少一個包含無捻纖維的層的制品。在某些實施方案中，所述制 品可包括熱塑性芯層和設(shè)置在熱塑性芯層上的包含無捻玻璃纖維的層。 技術(shù)背景
[0004] 用于汽車及建筑材料應(yīng)用的制品通常被設(shè)計成滿足許多競爭性及嚴格的性能規(guī) 格。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 在一方面，提供了一種熱塑性復(fù)合制品，其包括包含增強纖維和熱塑性聚合物的 纖維增強的熱塑性聚合物芯層、以及設(shè)置在芯層上且包含許多無捻纖維的表面層。
[0006] 在某些實施方案中，許多無捻纖維包含無捻玻璃纖維。在某些情況下，基本上所 有存在于芯層中的纖維是無捻纖維。在一些構(gòu)造中，基本上所有存在于表面層中的纖維是 無捻纖維。在其它實施方案中，設(shè)置在芯層上的表面層中的纖維基本上由無捻玻璃纖維組 成。在另外的實施方案中，設(shè)置在芯層上的表面層中的纖維由無捻玻璃纖維組成。在其它 實例中，芯層的構(gòu)成密度為約0. lgm/cm3至約I. 8gm/cm3。在一些實例中，芯層孔隙率按芯 層的體積計介于約20%與約80%之間。如果需要的話，在加工之后可以對最終成形制品進 行充分壓實，例如在模制操作或壓實操作之后，可以將芯層和/或最終制品充分壓實或使 之基本上無空隙。在某些實施方案中，芯層的熱塑性聚合物包含聚烯烴樹脂、熱塑性聚烯烴 共混樹脂、聚乙烯基聚合物樹脂、丁二烯聚合物樹脂、丙烯酸類聚合物樹脂、聚酰胺樹脂、聚 酯樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚酯碳酸酯樹脂、聚苯乙烯樹脂、丙烯腈基苯乙烯聚合物樹脂、丙烯 腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物樹脂、聚醚酰亞胺樹脂、聚苯醚樹脂、聚苯撐氧樹脂、聚苯硫 醚樹脂、聚醚樹脂、聚醚酮樹脂、聚縮醛樹脂、聚氨酯樹脂、聚苯并咪唑樹脂中的至少一種或 它們的共聚物或混合物。
[0007] 在某些實例中，芯層的增強纖維包含玻璃纖維、碳纖維、石墨纖維、合成有機纖維、 無機纖維、天然纖維、礦物纖維、金屬纖維、金屬化無機纖維、金屬化合成纖維、陶瓷纖維中 的一種或多種或它們的組合。在一些實施方案中，表面層的許多無捻纖維包含無捻碳纖維、 無捻石墨纖維、無捻合成有機纖維、無捻無機纖維、無捻天然纖維、無捻礦物纖維、無捻金屬 纖維、無捻金屬化無機纖維、無捻金屬化合成纖維、無捻陶瓷纖維中的一種或多種或它們的 組合。在某些實例中，許多無捻纖維包含無捻玻璃纖維以及以下中的一種或多種：無捻碳纖 維、無捻石墨纖維、無捻合成有機纖維、無捻無機纖維、無捻天然纖維、無捻礦物纖維、無捻 金屬纖維、無捻金屬化無機纖維、無捻金屬化合成纖維、無捻陶瓷纖維，或它們的組合。在一 些實例中，許多無捻纖維包含無捻玻璃纖維且熱塑性樹脂包含聚丙烯。
[0008] 在一些實施方案中，芯層的增強纖維包含無捻纖維。受益于本公開內(nèi)容的本領(lǐng)域 普通技術(shù)人員將會認識到，切短無捻纖維可提供與切短加捻纖維類似的纖維末端形式。在 另外的實施方案中，設(shè)置在芯層上的表面層的無捻纖維和芯層的無捻纖維包含至少一種共 同類型的無捻纖維。在一些實例中，芯層中的無捻纖維的定向方向與設(shè)置在芯層上的表面 層中的無捻纖維的取向類似。在另外的實例中，芯層中的無捻纖維的定向方向與設(shè)置在芯 層上的表面層中的無捻纖維的取向不同。在一些實施方案中，設(shè)置在芯層上的表面層包含 在表面層中彼此正交定向的無捻纖維。在其它實施方案中，設(shè)置在芯層上的表面層還包含 加捻纖維。在一些實施方案中，加捻纖維的定向基本上與縱向平行，且無捻纖維的定向與縱 向呈約九十度。在其它實施方案中，無捻纖維的定向基本上與縱向平行且加捻纖維的定向 與縱向呈約九十度。在另外的實施方案中，表面包括的波掃描數(shù)為至少4。
[0009] 在一些實施方案中，制品可包括設(shè)置在芯層的相對表面上的附加層。在某些實例 中，附加層包含許多加捻纖維。在其它實例中，制品可包括設(shè)置在包含無捻纖維的層上的 至少一個涂料層。在一些實例中，制品可包括設(shè)置在包含無捻纖維的層上的至少一個底漆 層。在其它實例中，制品可包括底漆層上的涂料層。在其它實施方案中，附加層包含許多無 捻纖維。在一些實例中，包含無捻纖維的層包含布置在橫向和縱向上的無捻纖維，其中橫向 無捻纖維鄰近芯層且其中包含加捻纖維的附加層包含縱向和橫向上的纖維，其中橫向加捻 纖維鄰近芯層。在其它實例中，包含無捻纖維的層包含布置在橫向和縱向上的無捻纖維，其 中橫向無捻纖維鄰近芯層且其中包含加捻纖維的附加層包含縱向和橫向上的纖維，其中縱 向加捻纖維鄰近芯層。在一些實施方案中，包含無捻纖維的層包含布置在橫向和縱向上的 無捻纖維，其中縱向無捻纖維鄰近芯層且其中包含加捻纖維的附加層包含縱向和橫向上的 纖維，其中橫向加捻纖維鄰近芯層。在其它實施方案中，包含無捻纖維的層包含布置在橫向 和縱向上的無捻纖維，其中縱向無捻纖維鄰近芯層且其中包含加捻纖維的附加層包含縱向 和橫向上的纖維，其中縱向加捻纖維鄰近芯層。在另外的實施方案中，包含無捻纖維的層包 含布置在橫向和縱向上的無捻纖維，其中橫向無捻纖維鄰近芯層且其中包含無捻纖維的附 加層包含縱向和橫向上的纖維，其中附加層的橫向無捻纖維鄰近芯。在進一步的實施方案 中，包含無捻纖維的層包含布置在橫向和縱向上的無捻纖維，其中橫向無捻纖維鄰近芯層 且其中包含無捻纖維的附加層包含縱向和橫向上的纖維，其中附加層的縱向無捻纖維鄰近 芯層。在一些實施方案中，包含無捻纖維的層包含布置在橫向和縱向上的無捻纖維，其中縱 向無捻纖維鄰近芯層且其中包含無捻纖維的附加層包含縱向和橫向上的纖維，其中附加層 的橫向無捻纖維鄰近芯。在另外的實施方案中，包含無捻纖維的層包含布置在橫向和縱向 上的無捻纖維，其中縱向無捻纖維鄰近芯層且其中包含無捻纖維的附加層包含縱向和橫向 上的纖維，其中附加層的縱向無捻纖維鄰近芯層。
[0010] 在某些實施方案中，制品可在附加層中包括許多加捻纖維。在其它實施方案中，附 加層的許多加捻纖維鄰近芯層。在一些實例中，附加層的許多無捻纖維鄰近芯層。在另外 的實例中，制品可在設(shè)置在芯層上的表面層中包括許多加捻纖維。在一些實例中，表面層的 許多加捻纖維鄰近芯層。在其它實施方案中，附加層的許多無捻纖維鄰近芯層。在一些實 例中，包含無捻纖維的表面的波掃描數(shù)為至少4
[0011] 在另一方面，描述了一種復(fù)合制品，其包括包含熱塑性聚合物和設(shè)置在熱塑性聚 合物中的增強纖維的纖維增強的熱塑性聚合物芯層、以及設(shè)置在芯層上的單層，單層包含 許多無捻纖維，其中許多無捻纖維定向在橫向及不同于橫向的方向上，其中定向在橫向上 的無捻纖維鄰近芯層。在一些構(gòu)造中，基本上所有存在于單層中的纖維是無捻纖維。
[0012] 在某些實施方案中，不同于橫向的方向相對于橫向呈約九十度。在一些實施方案 中，熱塑性聚合物包含聚丙烯且無捻纖維包含無捻玻璃纖維。在某些實例中，芯層的熱塑 性聚合物包含聚烯烴樹脂、熱塑性聚烯烴共混樹脂、聚乙烯基聚合物樹脂、丁二烯聚合物樹 月旨、丙烯酸類聚合物樹脂、聚酰胺樹脂、聚酯樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚酯碳酸酯樹脂、聚苯乙 烯樹脂、丙烯腈基苯乙烯聚合物樹脂、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物樹脂、聚醚酰亞 胺樹脂、聚苯醚樹脂、聚苯撐氧樹脂、聚苯硫醚樹脂、聚醚樹脂、聚醚酮樹脂、聚縮醛樹脂、聚 氨酯樹脂、聚苯并咪唑樹脂中的至少一種或它們的共聚物或混合物。在一些實例中，增強纖 維包含玻璃纖維、碳纖維、石墨纖維、合成有機纖維、無機纖維、天然纖維、礦物纖維、金屬纖 維、金屬化無機纖維、金屬化合成纖維、陶瓷纖維中的一種或多種或它們的組合。在某些實 施方案中，增強纖維包含無捻纖維。在某些實例中，單層中的纖維基本上由無捻玻璃纖維組 成。在一些實例中，單層中的纖維由無捻玻璃纖維組成。
[0013] 在某些實施方案中，制品可在單層中包括加捻纖維。在一些實例中，加捻纖維鄰近 芯層且無捻纖維在單層的外表面上。在另外的實例中，加捻及無捻纖維夾在單層中，無捻纖 維鄰近芯層且存在于單層的外表面上。在某些實例中，制品可包括設(shè)置在與設(shè)置了單層的 表面相對的芯層上的附加層。在一些實施方案中，附加層包含加捻纖維。在某些實例中，附 加層的纖維基本上由加捻纖維組成。在其它實例中，附加層的纖維由加捻纖維組成。在一 些實例中，附加層包含無捻纖維。在某些實施方案中，制品可在單層上包括底漆層。在其它 實施方案中，制品可在底漆層上包括涂料層。在一些實例中，可以在單層上設(shè)置涂料層而不 使用底漆層。在某些實例中，制品可包括設(shè)置在單層上的附加層。
[0014] 在另一方面，提供了一種方法，包括向攪動的含液體的泡沫中添加增強纖維和熱 塑性聚合物以形成熱塑性聚合物和增強纖維的分散混合物，將增強纖維和聚合物的分散混 合物沉積到成形支撐元件上面，抽出液體以形成幅材，在高于聚合物樹脂的軟化溫度下加 熱幅材，將幅材壓縮到預(yù)定的厚度以形成聚合物芯層，并將無捻玻璃纖維設(shè)置在聚合物芯 層上以得到制品。
[0015] 在某些實例中，所述方法可包括壓縮制品。在其它實例中，所述方法可包括使用一 組輥壓縮制品。在另外的實例中，所述方法可包括以有效的壓力壓縮制品以充分壓實制品。 在其它實施方案中，所述方法可包括將無捻纖維選擇為無捻玻璃纖維。在一些實例中，所述 方法可包括在設(shè)置了無捻纖維的聚合物芯層的相對表面上設(shè)置纖維。在某些實施方案中， 所述方法可包括將設(shè)置在相對表面上的纖維選擇為加捻玻璃纖維。在某些實例中，所述方 法可包括將設(shè)置在相對表面上的纖維選擇為無捻玻璃纖維。在其它實例中，所述方法可包 括在設(shè)置在芯層上的無捻纖維上設(shè)置裝飾表層。在另外的實例中，所述方法可包括將表面 構(gòu)造成包括至少4的波掃描數(shù)。
[0016] 在另外的方面，公開了一種方法，包括向攪動的含液體的泡沫中添加增強纖維和 熱塑性聚合物以形成熱塑性聚合物和增強纖維的分散混合物，將增強纖維和聚合物的分散 混合物沉積到成形支撐元件上面，抽出液體以形成幅材，在高于聚合物樹脂的軟化溫度下 加熱幅材，將幅材壓縮到預(yù)定的厚度以形成聚合物芯層，并在聚合物芯層上設(shè)置包含無捻 纖維的材料層以得到制品。
[0017] 在某些實施方案中，所述方法可包括壓縮制品。在其它實施方案中，所述方法可包 括使用一組輥壓縮制品。在一些實施方案中，所述方法可包括以有效的壓力壓縮制品以充 分壓實制品。在另外的實施方案中，方法可包括將無捻纖維選擇為無捻玻璃纖維。在一些 實例中，所述方法可包括在設(shè)置了包含無捻纖維的層的聚合物芯層的相對表面上設(shè)置包含 纖維的層。在其它實例中，所述方法可包括將設(shè)置在相對表面上的層選擇成包含加捻玻璃 纖維。在某些實例中，所述方法可包括將設(shè)置在相對表面上的層選擇成包含無捻玻璃纖維。 在其它實例中，所述方法可包括在設(shè)置在芯