CN101166625B - 纤维复合材料和用于制备该纤维复合材料的方法 - Google Patents

纤维复合材料和用于制备该纤维复合材料的方法 Download PDF

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Abstract

一种纤维复合材料，所述纤维复合材料可以在使用少的树脂沉积量的同时，被调节成具有在低至高透气性的宽范围中的透气性。将熔体流动速率为100-500(g/10分钟)的热塑性树脂的膜材料(2)挤出并熔融粘合到无纺布(1)的表面上。这种膜材料(2)在构成所述无纺布(1)的纤维(1a)与所述膜材料(2)接触的多个微小部分处部分渗透到所述无纺布(1)中。因而，形成了将所述无纺布(1)连接到所述膜材料(2)上的交联部分(3)。另外，在所述膜材料中，所述膜材料(2)的渗透导致在所述交联部分(3)的基部周围形成用于空气渗透的微小贯通孔(4)。

Description

纤维复合材料和用于制备该纤维复合材料的方法
技术领域
本发明涉及一种纤维复合材料，所述纤维复合材料适合作为建筑内部材料和汽车内部材料并且具有优异的吸音性能，并且涉及用于制备该纤维复合材料的方法。
背景技术
除作为内部通常需要的性能之外，放置在汽车室内地板上的地板地毯或垫子还需要振动阻尼性能、隔音性能或吸音性能。常规的地板地毯或垫子重视振动阻尼性能和隔声性能。例如，使用热塑性树脂的气密性重量层在其表面材料下层压地板地毯。此外，近年来，出于节能的观点，强烈需要减轻重量，并且作为结果，日益重视将吸音性能代替常规的隔音性能。作为重视吸音性能的地板地毯，有一种具有代替所述气密重量层的无纺布的地板地毯，所述无纺布通过粘合树脂层被粘合在其表面材料下。该类型的地板地毯广泛用于汽车(参考专利文件1)。
而且，吸音机理最近逐渐得到解释，并且不仅将无纺布简单地粘合在地板地毯的表面材料下，而且在粘合无纺布后的整个地毯的厚度方向上的透气性引起了注意(参考专利文件2)。
通过从加热的T-模中连续挤出熔体流动速率为约1至100(g/10分钟)的热塑性树脂并且将它涂覆于所述无纺布的表面上，形成用于粘合无纺布的粘合树脂层。在所述树脂层固化以前，将表面材料加压粘合到所述树脂层上，从而形成单片地板地毯。
专利文件1：日本专利公开号2003-341406
专利文件2：日本专利号3359645
发明内容
本发明所要解决的问题
常规的粘合树脂层需要指定的每单位面积质量以获得均匀和充分的粘合效果，但是指定的每单位面积质量不一定与最佳的透气性协调。地毯的透气性随着无纺布的表观密度、厚度、细度等而改变，并且常规的粘合树脂层本身的存在极大地降低透气性。上述专利文件1设计通过将粘合树脂从T-模中挤出成多排丝状长丝的形状，并且将它们涂覆到无纺布表面上而增加透气性，但是控制透气性的自由度低，并且使用的树脂量较大，从而限制了重量减轻。为了得到重量的减轻和吸音性能，必需允许使用少的树脂的每单位面积质量实现透气性的自由控制，这不能通过常规的粘合树脂层实现。
本发明是为了解决上述问题而完成的。本发明的目的是提供一种纤维复合材料，所述纤维复合材料允许使用少的树脂的每单位面积质量实现从低透气性至高透气性的宽透气性范围的控制，并且提供用于制备该纤维复合材料的方法。
解决问题的手段
为了解决上述问题，权利要求1的发明的特征在于，将熔体流动速率(MFR)为100至500(g/10分钟)的热塑性树脂的膜材料挤出并熔接到无纺布表面上，以使部分膜材料在无纺布的构成纤维邻接膜材料的多个微小点部分浸渗到无纺布中，从而形成用于将无纺布连结到膜材料上的交联部分，其中通过膜材料的浸渗，在交联部分的基部周围的膜材料中形成用于空气渗透的微小贯通孔。
如权利要求1的具有高MFR的热塑性树脂根本不能用作汽车地毯的纤维复合材料(参考专利文件1的[0011]中的描述)。然而，本发明人发现，当将膜材料挤出并熔接到无纺布上时，在膜材料中自然形成的大量微小贯通孔对于控制纤维复合材料的透气性是非常有效的。该发现引导本发明人完成了本发明。
具体而言，当将具有100至500的高MFR的热塑性树脂的膜材料挤出并熔接到无纺布上时，因膜材料本身的表面张力，部分膜材料在与膜材料接触的部分构成纤维处浸渗到无纺布的构成纤维中。结果，形成用于将膜材料连结到无纺布上的交联部分，并且从所述膜材料吸收其量与浸渗到构成纤维中的树脂对应的树脂，从而导致在交联部分的基部周围的膜材料中形成空气可渗透的微小贯通孔。作为在膜材料中形成大量微小贯通孔的结果，在纤维复合材料中导致透气性。应指出，可以通过控制无纺布的表观密度或细度，精微地控制微小贯通孔的量，转而控制透气性。
此外，权利要求2的发明的特征在于，通过熔体流动速率为100至500(g/10分钟)的热塑性树脂的膜材料熔接无纺布和表面材料，以使部分膜材料在无纺布的构成纤维邻接膜材料的多个微小点部分浸渗到无纺布中，从而形成用于将无纺布连结到膜材料上的交联部分，其中通过膜材料的浸渗，在交联部分的基部周围的膜材料中形成用于空气渗透的微小贯通孔。
在该权利要求2的发明中，将表面材料添加到权利要求1的发明中，并且所述膜材料不仅作为透气性控制材料，而且作为在无纺布和表面材料之间粘合的粘合层。权利要求2的发明通常可以应用于地毯。
此外，权利要求3的发明是，在权利要求1或2的发明中，特征在于所述无纺布具有0.01至0.5(g/cm3)的表观密度。当表观密度小于0.01(g/cm3)时，不可能控制透气性，因为大部分热塑性树脂向下流到无纺布一侧中并且不能形成膜材料。另一方面，当表观密度大于0.5(g/cm3)时，不可能获得吸音性能，因为基本上不形成微小贯通孔，从而导致基本为零的透气性。应指出，1至30(分特)的无纺布细度提供适合的树脂浸渗和适于吸音性能的透气性范围。此外，根据纤维复合材料的平稳制备，无纺布的厚度优选为1至15(mm)。
此外，权利要求4的发明是，在权利要求1或2的发明中，特征在于所述热塑性树脂是乙烯-丙烯酸类共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、或聚烯烃共聚物、或它们的任何混合物。
此外，权利要求5的发明是，在权利要求1或2的发明中，特征在于所述热塑性树脂的每单位面积质量是50至1,000(g/m2)。
当热塑性树脂的每单位面积质量是50(g/m2)或更小时，基本上不能形成所述膜材料。另一方面，当所述热塑性树脂的每单位面积质量是1,000(g/m2)或更大时，微小贯通孔充满树脂以致基本丧失透气性和吸音性能。因此，所述热塑性树脂的每单位面积质量必须是50至1,000(g/m2)。
此外，权利要求6的发明是，在权利要求1或2的发明中，特征在于在所述纤维复合材料的厚度方向上的透气性为1至50(cc/cm2·秒)。
此外，权利要求7的制备方法发明的特征在于将熔体流动速率为100至500(g/10分钟)的热塑性树脂的膜材料以50至1,000(g/m2)的膜材料的每单位面积质量挤出并熔接到无纺布表面上，从而使部分膜材料在无纺布的构成纤维邻接所述膜材料的多个微小点部分浸渗到无纺布中，从而形成用于将无纺布连结到膜材料上的交联部分，其中通过膜材料的浸渗，在交联部分的基部周围的膜材料中形成用于空气渗透的微小贯通孔。
此外，权利要求8的制备方法发明的特征在于，通过熔体流动速率为100至500(g/10分钟)并且每单位面积质量为50至1,000(g/m2)的热塑性树脂的膜材料将无纺布和表面材料熔接到无纺布的表面上，从而使部分膜材料在无纺布的构成纤维邻接所述膜材料的多个微小点部分浸渗到无纺布中，从而形成用于将无纺布连结到膜材料上的交联部分，其中通过膜材料的浸渗，在交联部分的基部周围的膜材料中形成用于空气渗透的微小贯通孔。
此外，权利要求9的发明是，在权利要求7或8的发明中，特征在于所述无纺布具有0.01至0.5(g/cm3)的表观密度。
当表观密度小于0.01(g/cm3)时，大部分热塑性树脂向下流动到无纺布一侧中并且不能形成所述膜材料。当表观密度大于0.5(g/cm3)时，不可能获得吸音性能，因为基本上不形成微小贯通孔，从而导致基本上为零的透气性。应指出，1至30(分特)的无纺布细度提供适合的树脂浸渗。此外，根据所述纤维复合材料的平稳制备，所述无纺布的厚度优选为1至15(mm)。
此外，权利要求10的发明是，在权利要求7或8的发明中，特征在于所述热塑性树脂是乙烯-丙烯酸类共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、或聚烯烃共聚物、或它们的任何混合物。
本发明的优点
根据本发明，将熔体流动速率为100至500(g/10分钟)的热塑性树脂的膜材料挤出并熔接到无纺布表面上，以使部分膜材料在所述无纺布的构成纤维邻接所述膜材料的多个微小点部分浸入到所述无纺布中，从而形成用于将所述无纺布连结到所述膜材料上的交联部分，其中通过膜材料的浸渗，在交联部分的基部周围的膜材料中形成用于空气渗透的微小贯通孔。因此，即使当使用的膜材料的量小时，也可以通过将熔体流动速率控制在上述范围内并且控制无纺布的表观密度和细度，控制形成的交联部分或微小贯通孔的量，转而将透气性控制在宽的范围中。结果，可以获得具有高吸音性能的纤维复合材料。
附图简述
图1是本发明的纤维复合材料的剖视图；
图2是本发明的纤维复合材料的部分放大剖视图；
图3是本发明的另一种纤维复合材料的剖视图；
图4是显示本发明的纤维复合材料的各自具有不同MFR的热塑性树脂的透气性的表；和
图5是图4的表的图示。
符号说明
1    无纺布
1a   构成纤维
2    膜材料
3    交联部分
4    微小贯通孔
5    表面材料
实施本发明的最佳方式
以下将参考图1至5描述本发明的实施方案。如图1所示，本发明的纤维复合材料包含无纺布1和膜材料2。不特别限制用于制备无纺布1的材料和方法。可以使用通过使用任何生产方法由任何材料制备的任何无纺布。例如，可以使用通过使用化学键合、热粘合、针刺或缝编制备的湿或干的无纺布，并且还可以使用纺粘无纺布、熔喷无纺布、闪纺无纺布等。
通过将熔体流动速率(MFR)为100至500(g/10分钟)的热塑性树脂从加热的T-模中以片形挤出而制备膜材料2。例如，从T-模中将膜材料在向下的方向上以片形挤出，并且在挤出以后立即将它熔接到无纺布1的表面上。作为用于膜材料的热塑性树脂，可以单独使用乙烯-丙烯酸类共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、或聚烯烃共聚物，或者可以使用它们的任何混合物。
如图2所示，当将片形热塑性树脂挤出并熔接到无纺布1上时，因热塑性树脂本身的表面张力或的毛细引力，所述热塑性树脂在多个微小点部分浸渗到无纺布1的构成纤维中。结果，吸收了膜材料2的其量与从膜材料2浸渗的树脂对应的树脂，从而在膜材料2中形成用于空气渗透的微小贯通孔4。另一方面，由浸渗到构成纤维1a周围的树脂形成用于将无纺布1连结到膜材料2上的交联部分3。
接着，将参考图3描述其中将本发明用于地毯的实施方案。在该实施方案中，将表面材料5设置在图1的膜材料2上。根据应用，可以将任何表面材料用作表面材料，诸如无纺布、针织物(毛圈针织物和平针织物)和机织物(单层织物、多层织物、起绒织物、纱罗机织物、斜纹织物和网眼织物)。将膜材料2熔接到无纺布1的表面和表面材料5的背表面上，从而将二者结合，并且以如图2中相同的方式在膜材料2中形成的微小贯通孔4提供透气性或吸音性能。而且，因为通过施加压力大部分地降低了微小贯通孔4的尺寸和数量，所以可以在膜材料2冷却并硬化以前，通过将压力朝膜材料2适当地施加到表面材料5上降低透气性。
当制备图3中的纤维复合材料时，从加热的T-模中将片形热塑性树脂在向下的方向上连续挤出，并且从片形热塑性树脂的两侧连续供给无纺布1和表面材料5，使得它们中的一个与热塑性树脂的一侧平行地移动并且另一个与热塑性树脂的另一侧平行地移动。作为用于膜材料2的热塑性树脂，可以单独使用乙烯-丙烯酸类共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、或聚烯烃共聚物、或者可以使用它们的任何混合物。
作为本发明的纤维复合材料的实施例，各自具有不同的MFR值的热塑性树脂的透气性示于图4中。使用乙烯-甲基丙烯酸类共聚物作为热塑性树脂。熔接这种热塑性树脂的无纺布具有6(分特)的细度和300(g/m2)的每单位面积质量。在列中，显示有各自具有45至500的不同MFR的七种类型热塑性树脂。在行中，显示有每单位面积质量各自为50(g/m2)至1,000(g/m2)的六种类型热塑性树脂。对于50(g/m2)的每单位面积质量，标记“-”表示50(g/m2)的每单位面积质量太小以致不能形成膜材料2，从而不可能测量透气性。透气性的单位是(cc/cm2·秒)。如在此所述，“透气性”的值是按照根据JIS(日本工业标准)L 1096-1999的827.1A的方法测量的值。
从图4中，明显的是通过结合MFR和每单位面积质量的各种值，可以将透气性控制在宽的范围内，即从MFR为500并且每单位面积质量为100g/m2的热塑性树脂的50.00(cc/cm2·秒)的高透气性至MFR为100并且每单位面积质量为1,000g/m2的热塑性树脂的1.10(cc/cm2·秒)的低透气性。1至50(cc/cm2·秒)的透气性范围对于表现出吸音作用是有效的范围，并且特别是满足汽车用地板地毯所需的吸音性能的范围。应指出，当MFR超过500(g/10分钟)时，因为不能形成膜材料2，所以不可能控制透气性。此外，当MFR小于100(g/10分钟)时，即使每单位面积质量降低至50(g/m2)，透气性也基本上是“零”，并且显然不能制备具有吸音性能的纤维复合材料。
作为图4中数据的图示的图5显示了上述宽的透气性分布范围的状态。基于这些数据，通过只选择相应的热塑性树脂的MFR和每单位面积质量，可以容易地体现用于特定应用的纤维复合材料所需要的指定的透气性。
虽然在上文中参考本发明的实施方案描述了本发明，但是应该理解在不限于如上所述的本发明的实施方案的情况下，可以在权利要求中陈述的技术原理的基础上进行各种修改。

Claims (4)

1.一种用于制备纤维复合材料的方法，其特征在于将熔体流动速率为100至500(g/10分钟)的热塑性树脂的膜材料以所述膜材料的50至1,000(g/m2)的每单位面积质量挤出并熔接到无纺布表面上，并使所述膜材料的一部分在所述无纺布的构成纤维邻接所述膜材料的多个微小点部分浸渗到所述无纺布中，从而形成用于将所述无纺布连结到所述膜材料上的交联部分，其中通过所述膜材料的浸渗，在所述交联部分的基部周围的所述膜材料中形成用于空气渗透的微小贯通孔。
2.一种用于制备纤维复合材料的方法，其特征在于通过熔体流动速率为100至500(g/10分钟)并且每单位面积质量为50至1,000(g/m2)的热塑性树脂的膜材料将表面材料熔接到无纺布的表面上，并且使所述膜材料的一部分在所述无纺布的构成纤维邻接所述膜材料的多个微小点部分浸渗到所述无纺布中，从而形成用于将所述无纺布连结到所述膜材料上的交联部分，其中通过所述膜材料的浸渗，在所述交联部分的基部周围的所述膜材料中形成用于空气渗透的微小贯通孔。
3.根据权利要求1或2所述的用于制备纤维复合材料的方法，其特征在于所述无纺布具有0.01至0.5(g/cm3)的表观密度。
4.根据权利要求1或2所述的用于制备纤维复合材料的方法，其特征在于所述热塑性树脂是乙烯-丙烯酸类共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、或聚烯烃共聚物、或它们的任何混合物。
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