CN110248788A - 生产纤维带的方法 - Google Patents

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Abstract

用于生产纤维带的方法包括将纤维束铺展成铺开的纤维层，将所述铺开的纤维层浸入溶液中，和通过对所述铺开的纤维层施加热和/或压力而由所述铺开的纤维层形成纤维带。

Description

生产纤维带的方法
相关申请的引用
本申请要求享有2017年2月13日提交的美国临时专利申请No.62/458,287的优先权，该专利申请以其全部内容通过引用引入本文中。
技术领域
本发明总体上涉及复合纤维带(composite fiber tape)，并且更具体地，但非限制性地涉及用于生产纤维带(fiber tapes)和/或上胶纤维(sizing fiber)的方法和系统，以及用其生产的纤维带和层压板(laminates)。
背景技术
与由常规材料形成的类似结构相比，复合层压板能够用于形成具有有利结构特性(例如，高强度、高刚度等、以及相对低的重量)的结构。因此，复合材料层压板应用于众多行业的各种应用，包括汽车，航空航天、和消费电子行业。
一些层压板包括纤维带，其通常通过用热塑性基质材料浸渍纤维束(strand offiber)(例如，碳纤维丝束(carbon fiber tow))而制成。在传统的浸渍技术中，将相对高粘度的基质材料强制通过干燥且相对低渗透性的纤维束。因此，传统的浸渍技术能够生产的纤维带具有相对低的和/或不可预测的纤维体积分数(fiber volume fraction)、带内相对不均匀分布的纤维、过量的基质材料等，因此纤维带具有不希望的和/或不可预测的结构特性。
在许多应用中，可能要求层压板是阻燃性的。对于传统的层压板，能够通过向所述层压板的基质材料中添加阻燃剂来增强阻燃性能。然而，层压板中结合阻燃剂，除了增加所述层压板的成本之外，还能够不利地影响所述层压板的性能，如其热变形温度，水解稳定性，延展性，刚度等。
发明内容
本公开的一些实施方式，至少通过将纤维束铺展成铺开的纤维层并将所述铺开的纤维层浸入包含溶解于溶剂中的聚合物材料的溶液中，能够配置成生产具有以下各项的纤维带：(1)相对高的纤维体积分数(例如，大于55％)；(2)所述纤维带内均匀分布的纤维；和/或(3)可预测的纤维体积分数，其能够通过改变所述溶液中聚合物材料的浓度、纤维浸入所述溶液中的时间段、所述铺开的纤维层中的张力等进行调节。
在一些实施方式中，所述溶液能够包含阻燃剂(例如，间苯二酚双(二苯基磷酸酯))，在从所述溶液中移出所述铺开的纤维层之后和当从所述铺开的纤维层中蒸发来自所述溶液的溶剂时，其能够缓解所述铺开的纤维层的变形(例如，卷曲)。在一些实施方式中，在所述铺开的纤维层浸渍期间所述溶液的温度为约18℃～约30℃(例如，约20℃，室温等)。在一些实施方式中，当从所述铺开的纤维层蒸发来自所述溶液的溶剂和/或所述铺开的纤维层被加热而形成纤维带时，所述铺开的纤维层、其内和/或其附近的温度和/或用于蒸发所述溶剂和/或形成所述纤维带的任何热源不超过约80℃。虽然使用某些阻燃剂如RDP已知能够促进热塑性材料的挤出、配混(compounding)和注塑成型，但这些过程在显著更高的温度(例如，高于250℃)下进行。
本公开的一些实施方式，至少通过将纤维束铺展成铺开的纤维层并将所述铺开的纤维层浸入包含溶解于溶剂中的聚合物材料的溶液中，能够配置成生产的纤维带在某些情况下是阻燃性的(例如，具有V-1或V-0的UL-94等级)，而无需添加阻燃剂，这能够通过具有以下各项的所述纤维带来促进：与通过其它方法浸渍的纤维带相比，(1)相对高的纤维体积分数(例如，大于55％)；(2)纤维带内均匀分布的纤维；和/或(3)所述纤维带内的聚合物材料的袋型物(pocket)更少和/或更小，所述纤维带的顶部和底部表面上的聚合物材料更少，等等。
所述术语“偶联的(coupled)”被定义为连接的，但不一定是直接连接，并且不一定是机械连接；“偶联”的两个项目可以与彼此形成整体(unitary)。除非本公开另有明确要求，否则所述术语“一种”和“一个”被定义为一个或多个。正如本领域普通技术人员所理解的那样，所述术语“基本上”被定义为大部分，但不一定整体地是所指定的(并且包括所指定的内容；例如，基本上90度包括90度，且基本上平行包括平行)。在任何公开的实施方式中，所述术语“基本上”和“大约”可以用在所指定的内容的“[百分比]内”代替，其中所述百分比包括0.1％，1％，5％和10％。
所述短语“和/或”是指和或或。为了举例说明，A、B和/或C包括：单独A、单独B、单独C、A和B组合、A和C组合、B和C组合、或A、B和C的组合。换言之，“和/或”作为包容性的或操作。
此外，以某种方式配置的设备或系统至少以那种方式进行配置，但它也能够以除了具体描述的那些方式之外的其他方式进行配置。
所述术语“包括”(和包含的任何形式，如“包括有”和“包括了”)，“具有”(和具有的任何形式，如“有”和“具有了”)，和“含有”(以及含有的任何形式，如“含有的”和“含有了”)。因此，“包括”、“具有”或“含有”一个或多个元件的装置拥有那些一个或多个元件，但不限于仅拥有那些一个或多个元件。同样，“包括”、“具有”或“含有”一个或多个步骤的方法拥有那些一个或多个步骤，但不限于仅拥有那些一个或多个步骤。
任何装置、系统和方法的任何实施方式能够由任何所描述的步骤、元件和/或特征构成或基本上由其构成，而非包括/具有/含有其。因此，在任何所述权利要求中，所述术语“由...构成”或“基本上由...构成”能够代替上述任何开放式连接动词，以便改变来自另外地使用所述开放式连接动词得到的内容的给定权利要求的范围。
除非被本公开或所述实施方式的性质明确禁止，否则即使没有描述或示出，一个实施方式的所述特征或多个特征也可以应用于其他实施方式。
以上描述了与所述实施方式相关联的一些细节，以下描述其他细节。
附图说明
以下附图通过示例而非限制性的方式图示说明。为了简洁和清楚起见，给定结构的每个特征并不总是在出现该结构的每个图中标记。相同的参考标号不一定表示相同的结构。而是，所述相同的参考标号可以用于指示类似的特征或具有类似功能的特征，正如可以使用不相同的参考数字。所述附图按比例绘制(除非另有说明)，意味着对于至少所述附图中描绘的所述实施方式，所描绘的元件的尺寸相对于彼此是准确的。标识为示意图的视图则未按比例绘制。
图1是用于生产纤维带和/或上胶纤维的本发明方法的一些实施方式的流程图，包括将铺开的纤维层浸入包含溶解于溶剂中的聚合物材料的溶液中。
图2是可以适用于实施用于生产纤维带和/或上胶纤维的本发明方法的一些实施方式的本发明系统的一个实施方式的侧视图。
图3是可以适用于本发明方法和/或系统的一些实施方式的浴(bath)的示意图。
图4是显示在将所述铺开的纤维层浸入包含溶解于溶剂中的聚合物材料的溶液中之后可能发生的变形的所述铺开的纤维层的示意性横截面端视图。
图5是可以适用于本发明方法和/或系统的一些实施方式的按压元件的示意图。
图6是可以使用本发明方法和/或系统的一些实施方式生产的纤维带的示意性横截面端视图。
图7A-图7F是使用本发明方法的一些实施方式在所述溶液中所述聚合物材料的不同浓度下生产的纤维带的扫描电子显微镜(SEM)图像。
图8和图9是使用本发明方法的一些实施方式在所述溶液中所述聚合物材料的不同浓度下生产的纤维带的纤维体积分数相对于线速度的曲线图。
图10A和图10B是使用本发明方法的一些实施方式生产的纤维带的SEM图像。
图11是使用本发明方法的一些实施方式生产的纤维带的燃烧长度相对于纤维体积分数的曲线图。
图12A和图12B分别是比较纤维带和使用本方法的一些实施方式生产的纤维带的SEM图像。
具体实施方式
图1描述了用于生产纤维带和/或上胶纤维的本发明方法的一些实施方式，而图2描绘了可以适用于实施图1的方法的至少一些内容的本发明系统的实施方式10。在整个本公开中，参照系统10图示说明了图1的方法的至少一些内容；然而，系统10不限于图1的所述方法，其能够使用任何合适的系统进行实施。
本发明方法的一些实施方式包括将可以称之为长丝(filament)的纤维束(strandof fiber)(例如，18)铺展成铺开的纤维层(spreaded fiber layer)(例如，22)的步骤14。所述纤维束能够包括任何合适的纤维，如例如，玻璃纤维，碳纤维，芳族聚酰胺(aramid)纤维，聚乙烯纤维，聚酯纤维，聚酰胺纤维，陶瓷纤维，玄武岩(basalt)纤维，钢纤维，等等。所述纤维束能够包括任何合适数量的纤维(例如，250～610,000根纤维)(例如，能够使用1K、3K、6K、12K、24K、50K或更多的束(strand))。正如本文所用，“束(strand)”包括纱束(roving)或丝束(tow)。为了举例说明，纤维束18能够绕着所述纤维能够由其展开的线轴(spool)26放置。线轴26能够支撑于纱架(creel)30上。纤维束18能够从线轴26引导并且引导到铺展器(spreader)34而将所述纤维束铺展成铺开的纤维层22。铺展器34能够包括任何合适的铺展器。例如，铺展器34能够包括一个或多个在其之上和/或之下纤维束18能够通过而将所述纤维束铺展成铺开的纤维层22的铺展器元件(例如，杆，无论是否可旋转(例如，辊是杆的一个实例)，板，等等)。为了促进这种铺展，所述铺展器元件能够包括凸角(lobe)、凸面(convexity)、凸起(protrusion)、凹槽(groove)等，并能够进行加热、振动、相对于纤维束18旋转、相对于纤维束振荡，等等。
本发明方法的一些实施方式包括将铺开的纤维层(例如，22)浸入包含溶解于溶剂中的聚合物材料的溶液(例如，50)中的步骤46。所述溶液能够包括大于或近似等于1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％、12wt％、14wt％、16wt％、18wt％、20wt％、22wt％、24wt％、26wt％、28wt％、30wt％、32wt％、34wt％、36wt％、38wt％、40wt％、42wt％、44wt％、46wt％、48wt％、50wt％、52wt％、54wt％、56wt％、58wt％或60％的聚合物材料(例如，约5wt％～约20wt％的聚合物材料)(例如，至少2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％或10wt％的所述聚合物材料)中的任何之一，或者任何两者之间。在铺开的纤维层浸渍期间所述溶液的温度可以为，例如，约18摄氏度(℃)～约30℃(例如，约20℃，室温，等等)。
所述聚合物材料能够包括热塑性聚合物，如例如，聚对苯二甲酸乙二酯，聚碳酸酯(PC)，聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)，聚(1,4-环己叉基环己烷-1,4-二甲酸酯)(PCCD)，二醇改性的聚对苯二甲酸环己酯(PCTG)，聚苯醚(PPO)，聚丙烯(PP)，聚乙烯(PE)，聚氯乙烯(PVC)，聚苯乙烯(PS)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚乙烯亚胺或聚醚酰亚胺(PEI)或其衍生物，热塑性弹性体(TPE)，对苯二甲酸(TPA)弹性体，聚(对苯二甲酸环己烷二甲酯)(PCT)，聚萘二甲酸乙二酯(PEN)，聚酰胺(PA)，聚苯乙烯磺酸酯(PSS)，聚醚醚酮(PEEK)，聚醚酮酮(PEKK)，丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)，聚苯硫醚(PPS)，其共聚物或其共混物。所述聚合物材料能够包括热固性材料，如例如不饱和聚酯树脂，聚氨酯，酚醛塑料(bakelite)，硬质塑料(duroplast)，脲醛，苯二甲酸二烯丙酯，环氧树脂，环氧乙烯基酯，聚酰亚胺，聚氰尿酸酯的氰酸酯、二环戊二烯、酚醛、苯并噁嗪，其共聚物，或其共混物。
适用于本公开的聚碳酸酯聚合物能够具有任何合适的结构。例如，这种聚碳酸酯聚合物能够包括直链聚碳酸酯聚合物，支链聚碳酸酯聚合物，聚酯碳酸酯聚合物，或其组合。这种聚碳酸酯聚合物能够包括聚碳酸酯-聚有机硅氧烷共聚物、基于聚碳酸酯的氨基甲酸酯树脂、聚碳酸酯聚氨酯树脂或其组合。
这种聚碳酸酯聚合物能够包括芳族聚碳酸酯树脂。例如，这种芳族聚碳酸酯树脂能够包括通过碳酸酯键连接的二元酚的二价残基，并能够由下式表示：
其中Ar是二价芳族基团。所述二价芳族基团能够由下式表示：-Ar1-Y-Ar2-，其中Ar1和Ar2各自代表具有5～30个碳原子的二价碳环或杂环芳族基团(或其取代基)，而Y代表具有1～30个碳原子的二价烷基。例如，在一些实施方式中，-Ar1-Y-Ar2-是Ar1-C(CH3)-Ar2，其中Ar1和Ar2是相同的。正如本文所用，“碳环”是指具有，涉及或表征为由碳原子构成的环。正如本文所用，“杂环”是指具有，涉及或表征为多于一种原子的环，如例如，原子的环包括碳原子和至少一个不是碳原子的原子。“杂环芳族基团”是具有一个或多个环氮、氧或硫原子的芳族基团。
在一些实施方式中，Ar1和Ar2各自可以被至少一个不影响所述聚合反应的取代基取代。这种取代基能够包括，例如，卤原子、具有1～10个碳原子的烷基、具有1～10个碳原子的烷氧基、苯基、苯氧基、乙烯基、氰基、酯基、酰胺基或硝基。
适用于本公开的芳族聚碳酸酯树脂能够是市售的，如例如，能够商购获自SABICInnovative Plastics(美国)的HF1110，或能够使用本领域技术人员已知的任何方法合成。
用于本公开的聚碳酸酯聚合物能够具有任何合适的分子量；例如，这种聚碳酸酯聚合物的平均分子量能够为约5,000～约40,000克/摩尔(g/mol)。
所述溶剂能够包括能够溶解聚合物材料的任何合适的溶剂。这些溶剂的非限制性实例包括氯仿、二氯甲烷、溴氯甲烷、顺-1,2-二氯乙烯、1,1,2-三氯乙烷、1,1,1,2-四氯乙烷、1,1,2,2-四氯乙烷、2,5-二氢呋喃、呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,3-二氧戊环、N,N-二甲基甲酰胺、乙酸乙酯、甲基叔丁基醚、环戊酮和甲苯。
正如下面将更详细描述的是，所述溶液可以包含或不包含阻燃剂。这种阻燃剂能够包括磷酸酯结构(例如，间苯二酚双(二苯基磷酸酯)(RDP))、磺化盐、卤素、磷、滑石、二氧化硅、水合氧化物、溴化聚合物、氯化聚合物、磷酸酯化聚合物、纳米粘土、有机粘土、聚膦酸酯、聚[膦酸酯-共-碳酸酯]、聚四氟乙烯和苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚四氟乙烯和甲基丙烯酸甲酯共聚物、聚硅氧烷共聚物，等等。
至少通过稀释所述聚合物材料，所述溶液能够使聚合物材料到达所述铺开的纤维层的各个纤维之间的间隙，如果未稀释，则所述聚合物材料可能太粘而不能到达。例如，能够进行所述浸渍从而一旦所述铺开的纤维层不再浸入所述溶液中，则溶液以及由此溶解于所述溶液中的聚合物材料，就在所述铺开的纤维层的基本上所有纤维的每根上形成涂层(但不一定完全包被)。按照至少这种方式，这种浸入能够促进具有相对高的纤维体积分数(例如，大于55％)、纤维带内的均匀纤维分布、可预测的纤维体积分数(下面更详细地描述)等的纤维带的生产。
为了举例说明，并且另外参考图3，包含溶解于溶剂中的聚合物材料的溶液50能够置于浴54(例如，容器)中。通过一根或多根杆或板56(例如，包括杆和/或板)能够将所述铺开的纤维层22引导通过浴54，而将所述铺开的纤维层浸入溶液50中。杆或板56中的一个或多个能够设置于浴54的溶液50的下游和上方，从而使已经离开所述溶液的所述铺开的纤维层22的长度58相对于水平面成角度60而成角度设置。长度58能够是任何合适的长度，而角度60可以是任何合适的角度(并且能够沿着长度变化)。例如，角度60可以大于或近似等于5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85或90°中的任何一个或任何两者之间。铺开的纤维层22的这种成角度设置的部分能够促使在所述铺开的纤维层上的过量溶液沿着所述铺开的纤维层流动(例如，返回到浴54)。在一些实施方式中，在通过浴(例如，54)之后，铺开的纤维层(例如，22)能够被引导通过夹辊(nip roller，轧辊)(例如，图2中的62)从而除去过量的溶液。
本发明方法的一些实施方式包括张紧所述纤维束和/或所述铺开的纤维层，同时将所述纤维束铺展成所述铺开的纤维层和/或将所述铺开的纤维层浸入所述溶液中，这能够促进将所述纤维束铺展成所述铺开的纤维层和/或用所述溶液浸渍所述铺开的纤维层。例如，能够实施所述张紧，从而使所述纤维束和/或所述铺开的纤维层中的张力为约1牛顿(N)。为了举例说明，能够配置线轴26和/或纱架(creel)30从而抵抗纤维束18从所述线轴上退绕(unwind)，用于张紧所述纤维束和/或铺开的纤维层22的张紧器(tensioner)64能够设置于铺展器34和/或浴54等的上游。
本发明方法的一些实施方式包括从所述铺开的纤维层蒸发至少一部分所述溶液(例如，溶剂)。为了举例说明，一旦从溶液50中移出所述铺开的纤维层22，就能够对所述铺开的纤维层进行空气干燥，通过红外热源74，通过热空气烘箱78等以从所述铺开的纤维层蒸发至少一部分的溶液。
另外参考图4，在某些情况下，当从铺开的纤维层(例如，22)蒸发至少一部分溶液(例如，50)时，可能发生所述铺开的纤维层的变形。为了举例说明，所述铺开的纤维层的末端(例如，66)可能发生卷曲，并且在一些情况下，折叠到所述铺开的纤维层的其他部分上。这种变形的铺开纤维层可能是非所需的；例如，所述铺开的纤维层可能难以卷绕，需要修剪(例如，产生废料(scrap))，阻止所述溶液从所述铺开的纤维层上均匀蒸发(例如，导致所述铺开的纤维层中产生的残余应力和/或所述铺开的纤维层浸渍不均)，等等。
另外参考图5，在一些实施方式中，在从溶液(例如，50)中移出所述铺开的纤维层(例如，22)之后，能够使所述铺开的纤维层与一个或多个杆或板(例如，68)接触从而在至少一部分所述溶液从所述铺开的纤维层上蒸发时阻止和/或校正所述铺开的纤维层的变形。例如，每个杆或板能够具有用于接触所述铺开的纤维层的表面(例如，70)，所述表面能够是平面的(例如，图5)或曲面的(例如，沿着平行于所述铺开的纤维层的纤维的方向和/或沿着垂直于所述铺开的纤维层的纤维的方向)。所述铺开的纤维层能够在与一个或多个表面接触的杆或板上方和/或下方通过，从而使所述表面阻止和/或校正所述铺开的纤维层的变形。对于每个所述杆或板，在所述铺开的纤维层和杆或板之间施加的力能够通过，例如，改变所述铺开的纤维层中的张力、杆或板相对于所述铺开的纤维层的位置等进行调节。所述杆或板每个能够设置于系统(例如，10)内的任何合适位置，如例如，浴(例如，54)的下游，用于引导所述铺开的纤维层通过所述浴的杆或板(例如，56)的下游，夹辊(例如，62)下游，使所述杆或板接触被加热的所述铺开的纤维层的部分的位置(例如，在红外热源74、热空气烘箱78等处、其附近和/或其内)。
在一些实施方式中，在溶液(例如，50)中包含阻燃剂能够减少或消除在将所述铺开的纤维层浸入所述溶液中并从所述溶液中移出后所述铺开的纤维层(例如，22)的变形。例如，所述溶液能够包含大于或大约等于0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1.0wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％、2.0wt％、2.1wt％、2.2wt％、2.3wt％、2.4wt％、2.5wt％、3.0wt％、3.5wt％、4.0wt％、4.5wt％或5.0wt％中的任意之一或任意二者之间的所述阻燃剂(例如，约1.5wt％的阻燃剂)。所述阻燃剂能够包括任何合适的阻燃剂，例如，上述那些中的任何一种或多种，优选包括RDP。不希望受任何特定理论的束缚，通过在所述溶液中包含阻燃剂而赋予所述铺开的纤维层的抗变形性能可能是所述阻燃剂所致：(1)改变了所述溶液中的溶剂从铺开的纤维层蒸发的速率；(2)促进溶剂从所述铺开的纤维层在其整个宽度内蒸发的均匀速率；(3)增强用所述溶液浸渍所述铺开的纤维层；等等。
在本发明方法的一些实施方式中，由于浸渍入所述溶液中在所述铺开的纤维层的纤维上沉积的聚合物材料的量能够通过以下调整，例如：(1)改变所述溶液的组成(例如，所述溶液中的聚合物材料、阻燃剂等的浓度，溶液中使用的溶剂的沸点，等等)；(2)改变所述铺开的纤维层浸渍入所述溶液中的持续时间(例如，通过改变所述铺开的纤维层通过浴54的线速度，所述浴的尺寸，所述铺开的纤维层通过所述浴的次数，所述铺开的纤维层通过的所述浴的数量，等等)；(3)改变所述纤维束和/或所述铺开的纤维层的张力；(4)改变已经离开所述浴的所述铺开的纤维层的部分相对于水平面设置的角度(例如60°)和该部分的长度(例如58)；等等。
至少通过允许控制沉积于所述铺开的纤维层(例如，22)的纤维上的聚合物材料的量，本方法的一些实施方式能够用于生产具有可预测的纤维体积分数的纤维带。例如，表1包括具有拥有不同直径和聚合物涂层厚度的纤维的纤维带的估计纤维体积分数。
表1：具有拥有不同直径和聚合物材料涂层厚度的纤维的纤维带的估计纤维体积分数
本发明方法的一些实施方式能够用于对纤维束(例如，18)的纤维上胶(size)。上胶(sizing)是一种用材料涂覆纤维的方法，以保护所述纤维在加工过程中免受损坏(例如，分裂)、增强纤维与随后施加于所述纤维上的材料之间的附着力等。例如，至少通过使来自所述纤维束的纤维与包含溶解于溶剂中的聚合物材料的溶液(例如，50)接触，本发明方法的一些实施方式能够用于对所述纤维用聚合物材料上胶。这种接触能够通过将所述纤维浸入所述溶液中(如上所述)，将溶液流涂(cascade)于所述纤维上，将所述溶液刷涂于所述纤维上，将所述溶液喷涂于所述纤维上等而进行实施。一旦用所述聚合物材料进行上胶，这种纤维能够绕线轴布置(例如，以所述束的形式)，以便以后用于制成纤维带或层压板。在某些情况下，这种纤维能够织成纺织品和/或织物。
在本发明方法的一些实施方式中，所述纤维束(例如，在与所述溶液接触之前)能够包含未上胶的纤维。这种未上胶的纤维可以是未涂覆的和/或可以不包含上胶材料如环氧树脂、聚酯、尼龙、聚氨酯、聚醚、氨基甲酸酯、偶联剂(例如，烷氧基硅烷)、润滑剂、抗静电剂、表面活性剂等等。
本发明方法的一些实施方式包括通过对所述铺开的纤维层施加热和/或压力而由所述铺开的纤维层(例如，22)形成纤维带(例如，82)的步骤80。为了举例说明，通过使所述铺开的纤维层通过夹辊62和/或使所述铺开的纤维层在一个或多个压制元件(pressingelement)(例如，杆和/或板)上方和/或下方通过，能够将压力施加于铺开的纤维层22从而形成纤维带82。为了进一步举例说明，通过使红外热源74通过所述铺开的纤维层，使所述铺开的纤维层通过热空气烘箱78，加热夹辊62，加热一个或多个所述压制元件，使用其他热源(例如，加热的压板)，等等，能够将热施加于所述铺开的纤维层22从而形成纤维带82。在一些情况下，在铺开的纤维层22的加热期间，所述铺开的纤维层、热空气烘箱78、夹辊62、任何加热的压制元件和/或其他热源的温度和/或其内温度，和/或红外热源74的温度和/或其附近的温度不超过约80℃。纤维带82能够绕线轴设置(例如，使用卷绕器86)，以便稍后用作纤维带和/或用作层压板中的层(ply)。
另外参考图6，显示的是本公开的纤维带90的示意性横截面端视图，包括分散于所述聚合物材料98内的纤维94。正如所示，部分因为聚合物材料98涂覆了基本上所有纤维94中的每一根，与通过其他方法浸渍的纤维带相比，所述纤维可以更均匀地分布于聚合物材料内，在所述纤维带内可以有更少和/或更小的聚合物材料袋型物(pocket)，在所述纤维带的顶部和底部表面(分别为110a和110b)上可以有更少的聚合物材料，等等。
例如，纤维带90的顶表面110a与最近的一根纤维94之间的平均距离106a能够小于约20微米(μm)(例如，小于约19，18，17，16，15，14，13，12，11或10μm)。为了举例说明，顶表面110a上的每个点能够设置在与距离该点最近的所述一根纤维94的一定距离，并且平均距离106a能够是这些距离的平均值。再例如，纤维带90的底表面110b与最近的一根纤维94之间的平均距离106b能够小于约20μm(例如，小于约19、18、17、16、15、14、13、12、11或10μm)。为了举例说明，底表面110b上的每个点能够设置在与该点最靠近的一根纤维94的一定距离，并且平均距离106b能够是这些距离的平均值。对于给定的纤维带(例如，90)，能够在所述纤维带的宽度(例如，108)内(例如，跨越所述纤维带的宽度的80％，85％，90％，95％或100％)，并且，在一些情况下，并不是沿着所述纤维带的长度(例如，考虑横截面内的纤维带)，确定这样的平均距离(例如，106a、106b)。
本公开的纤维带(例如，82，90)能够具有任何合适的厚度，如例如，大于或等于0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.10、0.12、0.14、0.16、0.18、0.20、0.22、0.24、0.26、0.28、0.30、0.32、0.34、0.36、0.38或0.40毫米(mm)中任何之一或任何两者之间的平均厚度(例如，112)。本公开的纤维带(例如，82、90)能够具有任何合适的纤维体积分数，例如，大于或近似等于35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％或95％中的任何之一或任何两者之间的纤维体积分数。
本公开的纤维带(例如，82、90，等等)可以是阻燃性的(例如，具有V-1或V-0的UL-94等级)，在一些情况下，并不含阻燃剂(例如，不包括任何一种或多种上述阻燃剂)。这种阻燃性能能够至少部分地是由(例如，与通过其他方法浸渍的纤维带相比时)所述纤维带在所述纤维带中具有相对较少和/或相对小的聚合物材料袋型物(例如，98)，在所述纤维带顶部和底部表面(例如，分别为110a和110b)上设置的相对较少的聚合物材料(例如，98)，相对高的纤维体积分数，等等所赋予的，以上每一个都可以阻止火焰沿纤维带蔓延。
本发明方法用于生产纤维带的一些实施方式包括：将纤维束铺展成铺开的纤维层，将所述铺开的纤维层浸入包含溶解于溶剂中的聚合物材料的溶液中，和通过对所述铺开的纤维层施加热和/或压力而由所述铺开的纤维层形成纤维带。本发明方法用于对纤维上胶的一些实施方式包括：将未上胶的纤维束铺展成铺开的纤维层，将所述铺开的纤维层浸入包含溶解于溶剂中的聚合物材料的溶液中，和从所述铺开的纤维层蒸发至少一部分溶液。
在一些实施方式中，将所述铺开的纤维层浸入所述溶液中包括使所述铺开的纤维层通过所述溶液的浴。在一些实施方式中，所述溶液包含约5wt％～约30wt％的聚合物材料。在一些实施方式中，所述聚合物材料包含热塑性聚合物。在一些实施方式中，所述热塑性聚合物包括聚对苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚(1,4-环己叉基环己烷-1,4-二甲酸酯)(PCCD)、二醇改性的聚对苯二甲酸环己酯(PCTG)、聚(苯醚)(PPO)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯亚胺或聚醚酰亚胺(PEI)或其衍生物、热塑性弹性体(TPE)、对苯二甲酸(TPA)弹性体、聚(对苯二甲酸环己烷二亚甲基酯)(PCT)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚酰胺(PA)、聚砜磺酸盐(PSS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚苯硫醚(PPS)、其共聚物或其共混物。在一些实施方式中，所述聚合物材料包含聚碳酸酯材料。
在一些实施方式中，所述溶剂包括氯仿、二氯甲烷、溴氯甲烷、顺-1,2-二氯乙烯、1,1,2-三氯乙烷、1,1,1,2-四氯乙烷、1,1,2,2-四氯乙烷、2,5-二氢呋喃、呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,3-二氧戊环、N,N-二甲基甲酰胺、乙酸乙酯、甲基叔丁基醚、环戊酮和/或甲苯。
在一些实施方式中，所述纤维带不包含阻燃剂。在一些实施方式中，所述溶液包含阻燃剂。在一些实施方式中，所述溶液包含约1wt％～约5wt％的阻燃剂。在一些实施方式中，所述阻燃剂包含磷酸酯结构、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)、磺化盐、卤素、磷、滑石、二氧化硅、水合氧化物、溴化聚合物、氯化聚合物、磷酸酯化聚合物、纳米粘土、有机粘土、聚膦酸酯、聚[膦酸酯-共-碳酸盐]、聚四氟乙烯和苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚四氟乙烯和甲基丙烯酸甲酯共聚物，和/或聚硅氧烷共聚物。
在一些实施方式中，所述纤维包括玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺(aramid)纤维、聚乙烯纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、陶瓷纤维、玄武岩(basalt)纤维和/或钢纤维。在一些实施方式中，所述束的纤维是未上胶的。在一些实施方式中，所述未上胶的纤维不包含以下的一种或多种：环氧树脂、聚酯、尼龙、聚氨酯、聚醚、和氨基甲酸酯，和/或未进行涂覆。
在一些实施方式中，所述纤维带不包含阻燃剂，并且所述纤维带具有V-0的UL-94等级。在一些实施方式中，所述纤维带包含约40vol.％～约95vol.％的纤维和/或所述纤维带具有约0.05毫米(mm)～约0.30mm的平均厚度。
本发明纤维带的一些实施方式包括：分散于聚合物材料中的多根纤维，基本上所有所述纤维基本上彼此平行，其中所述纤维带不包含阻燃剂，并且其中所述多根纤维分散于所述聚合物材料中，从而使所述纤维带具有V-0的UL-94等级。在一些实施方式中，所述阻燃剂包含磷酸酯结构、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)、磺化盐、卤素、磷、滑石、二氧化硅、水合氧化物、溴化聚合物、氯化聚合物、磷酸酯化聚合物、纳米粘土、有机粘土、聚膦酸酯、聚[膦酸酯-共-碳酸酯]、聚四氟乙烯和苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚四氟乙烯和甲基丙烯酸甲酯共聚物，和/或聚硅氧烷共聚物。
在一些实施方式中，所述纤维带的底表面与最接近的一根纤维之间的平均距离小于约15μm，可选地，小于约10μm，所述纤维带顶表面和最接近的一根纤维之间的平均距离小于约15μm，可选地，小于约10μm。
在一些实施方式中，所述纤维包括玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺纤维、聚乙烯纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、陶瓷纤维、玄武岩纤维和/或钢纤维。
实施例
本发明将通过具体实施例更详细地进行描述。以下提供实施例仅用于举例说明之目的，并非旨在以任何方式限制本发明。本领域技术人员将很容易地认识到，各种非关键参数能够改变或修改以产生基本相同结果。
实施例1
使用具有不同浓度的聚合物材料的溶液生产的纤维带
如下制备三种样品纤维带(样品1-3)。首先，通过将聚碳酸酯(HF1110，SABIC Innovative Plastics)粒料溶解于二氯甲烷中制备出溶液(体积为至少1升)，这通过振荡器辅助进行，并将所述溶液倾入浴中。将一束(tow)碳纤维(12K尺寸；Formosa TC-35；未上胶纤维)铺展成铺开的纤维层，并随后通过所述浴。从所述浴，所述铺开的纤维层被引导通过夹辊(nip roller)从而除去过量的溶液。最后，使用红外加热器和热空气烘箱从所述铺开的纤维层蒸发二氯甲烷。
对于样品1，所述溶液具有5wt％的聚碳酸酯，对于样品2，所述溶液具有7wt％的聚碳酸酯，而对于样品3，所述溶液具有10wt％的聚碳酸酯。对于所述三种样品每一种而言，线速度为1米/分钟(m/min)，在所述铺开的纤维层中的张力为1N，所述红外加热器内的温度为40℃，而所述热空气烘箱内的温度为90℃。图7A和图7B是样品1的SEM图像，图7C-图7D是样品2的SEM图像，而图7E和图7F是样品3的SEM图像。样品1-3的性质如表2中所示。
表2：使用具有不同浓度的聚合物材料的溶液制备的纤维带
正如表2中所示，所述三种样品的纤维体积分数相对较高。这部分是由于来自所述溶液的聚碳酸酯在基本上所有所述纤维的每一根上都形成涂层(图7A-图7F)。
实施例2
使用不同线速度生产的纤维带
A.使用具有5wt％聚碳酸酯的溶液
使用具有5wt％聚碳酸酯的溶液以0.25、0.50、1.00和2.00m/min的线速度实施实施例1中描述的所述方法。图8是针对所获得的纤维带的纤维体积分数相对于线速度的曲线图，包括以mm为单位的纤维带厚度。正如所示，据发现，纤维体积分数随着线速度的增加而增加，这可能是由于随着所述纤维在浴中的停留时间减少而较少聚碳酸酯沉积于所述纤维上所致。
B.使用具有15wt％和20wt％聚碳酸酯的溶液
使用具有15wt％和20wt％的聚碳酸酯的溶液以1、3和4m/min的线速度实施实施例1中描述的所述方法。图9是针对所获得的纤维带的纤维体积分数相对于线速度的曲线图，包括以mm为单位的纤维带厚度。正如所示，据发现，纤维体积分数随着所述溶液中聚碳酸酯浓度的增加而降低，这可能是由于当所述纤维浸入具有较高聚碳酸酯浓度的溶液中时更多的聚碳酸酯沉积于所述纤维上所致。
图10A和图10B是使用具有15wt％聚碳酸酯的溶液以3m/min的线速度生产的纤维带的SEM图像。正如所示，即使在15wt％的聚碳酸酯下，所述溶液也能够填充所述纤维之间的间隙，导致基本上所有纤维中的每一根都涂覆上聚碳酸酯。在图10A和图10B的所述示例性纤维带中，聚碳酸酯在所述带的顶表面和底表面上形成层，每层具有约10μm的平均厚度。
实施例3
具有阻燃性能的纤维带
在以下实施例中，使用实施例1中所述的方法生产纤维带，并使用那些纤维带生产层压板。对于所述纤维带和在该实施例中，阻燃剂不包含于所述溶液中或以其他方式施加于所述纤维上。
A.碳纤维带
所制备的碳纤维带具有厚度范围为约0.08～0.20mm，并且根据UL-94标准测试了这些带的可燃性。所述结果描述于图11中，图11显示了针对所述带的燃烧长度相对于纤维体积分数，包括以秒(s)为单位的带熄火时间(tape flame out time)(t1+t2)。对于给定的带，所述燃烧长度是在测试期间带着火的长度。正如所示，对于所述生产的带，燃烧长度和熄火时间都与纤维体积分数负相关。值得注意的是，每个所述生产的带具有足以使所述带获得UL-94评级V0的熄火时间。
B.碳纤维层压板
通过压缩模塑本公开的碳纤维带而生产碳纤维层压板。所述压缩模塑使用SANTECSHCMP-80静压机在260℃温度、6巴最大压力和11分钟的时间进行实施。每个所述带具有厚度为约0.15mm，而纤维体积分数为约57％，并且所获得的层压板具有厚度为约0.5mm。当根据UL-94标准测试可燃性时，所述层压板具有熄火时间(t1+t2)为3秒，这足以使所述层压板获得UL-94评级V0。
C.玻璃纤维带
用玻璃纤维(3B E-GF Continuous Roving SE 4220)代替碳纤维，使用实施例1中描述的所述方法生产玻璃纤维带。在该实施例中，使用了具有15wt％聚碳酸酯的溶液和3m/min的线速度。所述制作的带，如图12B所示，具有厚度为约0.21mm，而纤维体积分数为约79％。根据UL-94标准测试带的可燃性，获得UL-94评级V0。
D.玻璃纤维层压板
通过压缩模塑本发明的玻璃纤维带制成玻璃纤维层压板。所述制得的层压板具有厚度为约0.5毫米。当根据UL-94标准测试可燃性时，所述层压板获得UL-94评级V0。
实施例4
本发明的纤维带与对照纤维带的比较
通过使一股玻璃纤维在板上通过以形成铺开的纤维层并在所述铺开的纤维层上浇铸聚碳酸酯物料从而制成对照玻璃纤维带(样品1)。阻燃剂不存在于所述聚碳酸酯物料中或以其他方式施加于所述纤维上。所述对照纤维带，如图12A中所示，具有厚度为约0.17mm，而纤维体积分数为约71％。
通过根据UL-94标准测试每个纤维带的可燃性，将对照带与图12B的所述玻璃纤维带(样品2)进行比较，所述结果如表3中所示。
表3：本发明的纤维带与对照纤维带的比较
正如所示，所述对照带在可燃性测试期间由于燃烧到夹具而失败。这种失败可能部分是由于对照带内相对较大的聚碳酸酯材料袋型物(pocket)(图12A)，其中许多在所述带内沿纤维方向延伸了显著的距离，所述带表面上相对较厚的聚碳酸酯层等所致，其中每一个都可以促进沿着所述带的火焰蔓延。相对而言，本发明的所述带获得UL-94评级V0，这可能是由于带内聚碳酸酯袋型物更小(图12B)，所述带表面上的聚碳酸酯更少等所致。
正如至少在该实施例中所示，制作纤维带的所述方法能够影响所述纤维带(和使用所述纤维带生产的层压板)的阻燃性能。使用本发明方法和/或系统的实施方式生产的纤维带能够具有阻燃性能(例如，UL-94评级V-1或V-0)，而无需添加阻燃剂。因此，使用本发明方法和/或系统的实施方式生产的纤维带能够满足或超过使用其他方法(通常必须包括阻燃剂)生产的纤维带的阻燃性能，同时避免了费用增加和/或与阻燃剂相关的负面影响(例如，对于热变形温度、水解稳定性、延展性、刚度等的影响)。
实施例5
使用本公开的实施方式生产的纤维带
样品纤维带如下制成。首先，通过以下步骤制备具有15wt％聚碳酸酯的溶液：
(1)将750克(g)聚碳酸酯粒料(21,800克/摩尔分子量；HF1110，SABICInnovative Plastics)和4,250克二氯甲烷置于10升(L)容器中；
(2)通过用台式振荡器振荡所述容器过夜(例如，约8～12小时)将所述聚碳酸酯粒料溶解于所述二氯甲烷中。使用脱气帽(degassing cap)缓解所述容器内的压力积聚。
(3)称量所述容器从而测定由于脱气和取代所述失去的二氯甲烷所致的二氯甲烷损失量；和
(4)将所述溶液倒入浴中。
接着，使用基于棒的铺展器将六股碳纤维(12K尺寸；Hyosung H2550)铺展成铺展开的纤维层，并使所述铺展开的纤维层通过所述浴。所述浴下游的一部分所述铺展开的纤维层相对于水平面倾斜。在该实施例中，使用了1m/min的线速度。
在加热所述溶液涂覆的铺展开的纤维层之前，将扁平金属棒手动保持于所述铺开的纤维层的顶表面上，以减轻所述铺开的纤维层的变形。最后，通过以下步骤生产出所述纤维带：(1)通过使所述铺开的纤维层从加热的压板(platen)之间通过并通过热空气烘箱而加热所述铺开的纤维层；(2)使用压延辊对所述铺开的纤维层施加压力。
在加热所述铺开的纤维层期间，所述热空气烘箱中的空气温度为80℃，而所述加热的压板的温度为70℃。值得注意的是，用于生产该带的所述过程涉及显著低于其他过程如涉及热熔体挤出的过程的温度的温度，所述热熔体挤出的过程的温度可能超过250℃。
实施例6
使用本公开的实施方式生产的纤维带
使用实施例5中描述的所述方法生产样品纤维带，不同之处在于将750g聚碳酸酯粒料、75g RDP和4175g二氯甲烷置于所述容器中从而产生具有15％的聚碳酸酯和1.5wt％的RDP的溶液。在离开所述浴后，所述铺开的纤维层证实几乎没有至没有变形，并且不需要实施例5的扁平金属棒来缓解所述铺开的纤维层的变形。
以上说明书和实施例提供了举例说明性实施方式的结构和用途的完整描述。尽管上面已经以某种程度的特殊性或参考一个或多个单独实施方式描述了某些实施方式，但本领域技术人员能够在不脱离本发明的范围的情况下对所公开的实施方式进行大量更改。因此，所述方法和系统的各种说明性实施方式并非旨在限于所公开的具体形式。相反，它们包括落入所述权利要求范围内的所有修改和替换，并且除了所示实施方式之外的实施方式可以包括所描绘的实施方式的一些或全部特征。例如，元件可以省略或将元件组合为单一结构，和/或可以替换连接。此外，在适当的情况下，上述任何实施例的方面可以与所描述的任何其他实施例的方面组合而形成具有相当的或不同的属性和/或功能的进一步的实施例，并解决相同或不同的问题。类似地，应该理解的是，上述益处和优点可以涉及一个实施方式，或可以涉及多个实施方式。
除非在给定的权利要求中分别使用所述短语“用于…的方法”或“用于…的步骤”明确地叙述了这样的限制，否则所述权利要求不旨在包括，并且不应该被解释为包括手段+或步骤+功能的限制。

Claims (20)

1.一种生产纤维带的方法，所述方法包括：
将纤维束铺展成铺开的纤维层；
将所述铺开的纤维层通过溶液的浴从而将所述铺开的纤维层浸入所述溶液中，所述溶液包括：
溶解于溶剂中的聚碳酸酯材料；和
阻燃剂；
其中所述溶液包含约5wt％～约30wt％的所述聚碳酸酯材料；并且
其中所述溶液包含约1wt％～约5wt％的所述阻燃剂；和
通过对所述铺开的纤维层施加热和/或压力，由所述铺开的纤维层形成纤维带。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述阻燃剂包括磷酸酯结构、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)、磺化盐、卤素、磷、滑石、二氧化硅、水合氧化物、溴化聚合物、氯化聚合物、磷酸酯化聚合物、纳米粘土、有机粘土、聚膦酸酯、聚[膦酸酯-共-碳酸酯]、聚四氟乙烯和苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚四氟乙烯和甲基丙烯酸甲酯共聚物、和/或聚硅氧烷共聚物。
3.一种生产纤维带的方法，所述方法包括：
将纤维束铺展成铺开的纤维层；
将所述铺开的纤维层浸入包含溶解于溶剂中的聚合物材料的溶液中；和
通过对所述铺开的纤维层施加热和/或压力，由所述铺开的纤维层形成纤维带；
其中所述纤维带不含阻燃剂；并且
其中所述纤维带具有V-0的UL-94等级。
4.根据权利要求3所述的方法，其中将所述铺开的纤维层浸入所述溶液中包括使所述铺开的纤维层通过所述溶液的浴。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其中所述溶液包含约5wt％～约30wt％的所述聚合物材料。
6.根据权利要求3～5中任一项所述的方法，其中所述聚合物材料包括热塑性聚合物。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述热塑性聚合物包括聚对苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚(1,4-环己叉基环己烷-1,4-二甲酸酯)(PCCD)、二醇改性的聚对苯二甲酸环己基酯(PCTG)、聚苯醚(PPO)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯亚胺或聚醚酰亚胺(PEI)或其衍生物、热塑性弹性体(TPE)、对苯二甲酸(TPA)弹性体、聚(对苯二甲酸环己烷二亚甲基酯)(PCT)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚酰胺(PA)、聚砜磺酸盐(PSS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚苯硫醚(PPS)、其共聚物、或其共混物。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的方法，其中：
所述纤维带包含约40vol.％～约95vol.％的纤维；和/或
所述纤维带具有约0.05毫米(mm)～约0.30mm的平均厚度。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的方法，其中所述束的纤维未上胶。
10.一种对碳纤维或玻璃纤维上胶的方法，所述方法包括：
将未上胶的碳纤维束或玻璃纤维束铺展成铺开的纤维层；
将所述铺开的纤维层浸入溶液中，所述溶液包含：
溶解于溶剂中的聚碳酸酯；
其中所述溶液包含约5wt％～约30wt％的所述聚碳酸酯；并且
从所述铺开的纤维层蒸发至少一部分所述溶液。
11.根据权利要求10所述的方法，其中：
所述溶液包含约1wt％～约5wt％的阻燃剂；和
可选地，所述阻燃剂包括磷酸酯结构、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)、磺化盐、卤素、磷、滑石、二氧化硅、水合氧化物、溴化聚合物、氯化聚合物、磷酸酯化聚合物、纳米粘土、有机粘土、聚膦酸酯、聚[膦酸酯-共-碳酸酯]、聚四氟乙烯和苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚四氟乙烯和甲基丙烯酸甲酯共聚物、和/或聚硅氧烷共聚物。
12.根据权利要求9～11中任一项所述的方法，其中未上胶的纤维：
不包括以下一种或多种：环氧树脂，聚酯，尼龙，聚氨酯，聚醚、和氨基甲酸酯；和/或
未被涂覆。
13.根据权利要求1～12中任一项所述的方法，其中纤维包括玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺纤维、聚乙烯纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、陶瓷纤维、玄武岩纤维、和/或钢纤维。
14.根据权利要求1～13中任一项所述的方法，其中所述溶剂包括氯仿、二氯甲烷、溴氯甲烷、顺-1,2-二氯乙烯、1,1,2-三氯乙烷、1,1,1,2-四氯乙烷、1,1,2,2-四氯乙烷、2,5-二氢呋喃、呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,3-二氧戊环、N,N-二甲基甲酰胺、乙酸乙酯、甲基叔丁基醚、环戊酮、和/或甲苯。
15.一种纤维带，包含：
分散于聚合物材料中的多根纤维，基本上所有的所述纤维都基本上彼此平行；
其中所述纤维带不含阻燃剂；并且
其中所述多根纤维分散于所述聚合物材料中，从而使所述纤维带具有V-0的UL-94等级。
16.根据权利要求15所述的纤维带，其中所述阻燃剂包括磷酸酯结构、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)、磺化盐、卤素、磷、滑石、二氧化硅、水合氧化物、溴化聚合物、氯化聚合物、磷酸酯化聚合物、纳米粘土、有机粘土、聚膦酸酯、聚[膦酸酯-共-碳酸盐]、聚四氟乙烯和苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚四氟乙烯和甲基丙烯酸甲酯共聚物、和/或聚硅氧烷共聚物。
17.根据权利要求15或16所述的纤维带，其中：
所述纤维带的底表面与最接近的一根纤维之间的平均距离小于约15μm，可选地小于约10μm；和
所述纤维带的顶表面与最接近的一根纤维之间的平均距离小于约15μm，可选地小于约10μm。
18.根据权利要求15～17中任一项所述的纤维带，其中所述纤维包括玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺纤维、聚乙烯纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、陶瓷纤维、玄武岩纤维、和/或钢纤维。
19.根据权利要求15-18中任一项所述的纤维带，其中所述聚合物材料包括热塑性聚合物，所述热塑性聚合物包括聚对苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚(1,4-环己叉基环己烷-1,4-二甲酸酯)(PCCD)、二醇改性的聚对苯二甲酸环己酯(PCTG)、聚苯醚(PPO)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯亚胺或聚醚酰亚胺(PEI)或其衍生物、热塑性弹性体(TPE)、对苯二甲酸(TPA)弹性体、聚(对苯二甲酸环己烷二亚甲基酯)(PCT)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚酰胺(PA)、聚砜磺酸盐(PSS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚苯硫醚(PPS)、其共聚物、或其共混物。
20.根据权利要求15～19中任一项所述的纤维带，其中：
所述纤维带包括约40vol.％～约95vol.％的所述纤维；和/或
所述纤维带具有约0.05mm～约0.30mm的平均厚度。
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