RU2105093C1 - Армированный волокном пористый лист, способ его изготовления и композит из него - Google Patents

Армированный волокном пористый лист, способ его изготовления и композит из него Download PDF

Info

Publication number
RU2105093C1
RU2105093C1 RU93005262A RU93005262A RU2105093C1 RU 2105093 C1 RU2105093 C1 RU 2105093C1 RU 93005262 A RU93005262 A RU 93005262A RU 93005262 A RU93005262 A RU 93005262A RU 2105093 C1 RU2105093 C1 RU 2105093C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fibers
fiber
porous sheet
thermoplastic
reinforced porous
Prior art date
Application number
RU93005262A
Other languages
English (en)
Other versions
RU93005262A (ru
Inventor
Джеймс Эдвард Дж. Гири
Грегори Пол Уикс
Original Assignee
Е.И.Дю Пон де Немурс энд Компани
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Е.И.Дю Пон де Немурс энд Компани filed Critical Е.И.Дю Пон де Немурс энд Компани
Publication of RU93005262A publication Critical patent/RU93005262A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2105093C1 publication Critical patent/RU2105093C1/ru

Links

Images

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/54—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties by welding together the fibres, e.g. by partially melting or dissolving
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/54—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties by welding together the fibres, e.g. by partially melting or dissolving
    • D04H1/542—Adhesive fibres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
    • C08J5/047—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with mixed fibrous material
    • C08J5/048—Macromolecular compound to be reinforced also in fibrous form
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/42—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/42—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece
    • D04H1/4209—Inorganic fibres
    • D04H1/4218—Glass fibres
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/42—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece
    • D04H1/4209—Inorganic fibres
    • D04H1/4242—Carbon fibres
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/42—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece
    • D04H1/4326—Condensation or reaction polymers
    • D04H1/4334—Polyamides
    • D04H1/4342—Aromatic polyamides
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10S428/902—High modulus filament or fiber
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24802—Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.]
    • Y10T428/24826—Spot bonds connect components
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2904—Staple length fiber
    • Y10T428/2905—Plural and with bonded intersections only
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/30—Self-sustaining carbon mass or layer with impregnant or other layer
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/60—Nonwoven fabric [i.e., nonwoven strand or fiber material]
    • Y10T442/637—Including strand or fiber material which is a monofilament composed of two or more polymeric materials in physically distinct relationship [e.g., sheath-core, side-by-side, islands-in-sea, fibrils-in-matrix, etc.] or composed of physical blend of chemically different polymeric materials or a physical blend of a polymeric material and a filler material

Abstract

Сущность изобретения: армированный волокном пористый лист состоит из хаотично расположенных волокон, соединенных в местах перекрещивания элементами скрепления в виде шарообразных капель отвержденной термопластичной обволакивающей волокна смолы, имеющих нечетко выраженную сферическую поверхность. При этом волокна представляют собой высокомодульные волокна, выбранные из углеродного волокна, стекловолокна или арамидного волокна. Способ изготовления указанного пористого листа включает смешение армирующих волокон с термопластичными волокнами, формование холста из полученной смеси хаотичных волокон, термообработку и скрепление волокон с образованием в местах перекрещивания элементов скрепления, обволакивающих армирующие волокна в виде шарообразных капель отвержденной термопластичной смолы, и последующее охлаждение. При этом проводят смешение 20-60 мас.% дискретных высокомодульных армирующих волокон длиной 1-8 см и 40-80 мас.% термопластичных волокон с толщиной более чем 0,5 денье и длиной 1-50 мм, при этом холст имеет массу единицы площади поверхности материала от 0,25 до 1 кг/м2. Отформованный из заявляемого пористого листа композит имеет прочность при растяжении в диапазоне от 0,91•103 до 2,1•103 кг/см2. 3 с. п. ф-лы, 2 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к армированным волокном пористым термопластичным листам, а точнее к армированному волокном пористому листу, способу его изготовления и композиту, отформованному из него.
Термопластичный листовой материал широко используется при изготовлении отформованных изделий. Эти листы часто армируют волокном для увеличения прочности и жесткости для многих применений. Один такой листовой материал описан в патенте США [1]. В этом патенте описана воздухопроницаемая листовая структура, состоящая из армирующих волокон, связанных с неотвержденными частицами полимерного материала, для использования в отформованных изделиях. До формования этот лист можно предварительно нагреть при помощи проникания горячего воздуха для обеспечения гомогенного нагревания всей структуры. Способ формования проницаемого листового материала, пригодного для формования, описан в патенте США [2]. В этом патенте пористый лист изготавливают укладкой или нанесением и осушением вспененной водной дисперсии дискретных волокон и неотвержденных частиц из термопластичной или термореактивной смол и высушиванием отформованного тонкого листа или холстика. Полученный в результате тонкий лист предварительно нагревают и формуют прямым прессованием или методом компрессионного формования до образования фасонного изделия на основе полимера, армированного волокном. Во время стадии предварительного нагревания до формования необходимо обеспечить доступ достаточного количества тепла, для того чтобы расплавить частицы полимера так, что они будут течь во время стадии формования. В конвекционной печи с горячим воздухом тепло, подаваемое к композитному пористому листу, зависит от потока массы нагретого воздуха через нагреваемую среду, а масса потока зависит от времени нагревания и перепада давления по листу. Эти последние два параметра связаны обратно пропорционально: низкий перепад давления требует длительного времени нагревания, а для достижения кратковременных периодов времени нагревания требуется большой перепад давления. Конструкция нагревательной печи становится значительно более сложной и дорогостоящей, когда необходимы высокие перепады давления. По экономическим причинам желательно выдерживать необходимый перепад давления ниже 10 дюймов H2O (254 мм H2O), предпочтительно ниже 6 дюймов H2O (152,4 мм H2O). Для достижения соответствующей теплопередачи к листу необходим более длительный период времени нагревания. Однако длительный период времени нагревания нежелателен по той причине, что подвергание полимеров воздействию повышенных температур ускоряет их деструкцию. Деструкция представляет собой функцию времени и температуры. Для того чтобы избежать деструкции, важно свести к минимуму время воздействия высоких температур на полимер.
Известен армированный волокном пористый лист, состоящий из хаотично расположенных волокон, скрепленных в местах перекрещивания отвержденной термопластичной смолой, обволакивающей волокна в местах перекрещивания. При этом скрепления в местах перекрещивания имеют шаровидную форму [3]. Однако указанный термопластичный лист не обладает способностью быстро и эффективно нагреваться при умеренных перепадах давления во время последующих стадий предварительного нагревания до формования.
В основу изобретения положена задача путем подбора высокомодульных волокон получить армированный волокном пористый лист, обладающий способностью быстро и эффективно нагреваться при умеренных перепадах давления до температуры равной или выше температуры плавления компонента матрицы из смолы, сохранять пористость при нагревании, обеспечивающую эффективную теплопередачу, а также повысить эффективность способа изготовления этого пористого листа за счет одновременной сушки и нагревания полимера.
Задача решена тем, что в заявляемом армированном волокном пористом листе, состоящем из хаотично расположенных волокон, соединенных в местах перекрещивания элементами скрепления в виде шарообразных капель отвержденной термопластичной обволакивающей волокна смолы, имеющих выраженную сферическую поверхность, согласно изобретению, волокна представляют собой высокомодульные волокна, выбранные из группы, состоящей из углеродного волокна, стекловолокна и арамидного волокна.
Задача также решена тем, что в способе изготовления указанного армированного волокном пористого листа, включающего смешение армирующих волокон с термопластичными волокнами, формование холста из полученной смеси хаотичных волокон, термообработку для обеспечения расплавления термопластичных волокон и скрепления волокон путем обволакивания армирующих волокон с образованием в местах перекрещивания элементов скрепления, обволакивающих армирующие волокна в виде шарообразных капель отвержденной термопластичной смолы, имеющих нечетко выраженную сферическую поверхность, и последующее охлаждение, согласно изобретению, проводят смешение 20-60 мас.% дискретных высокомодульных армирующих волокон длиной 1-8 см и 40-80 мас.% термопластичных волокон с толщиной более чем 0,5 денье и длиной 1-50 мм, при этом холст имеет массу единицы площади поверхности материала от 0,25 до 1 кг/м2.
Изобретением также является композит, отформованный из заявляемого армированного волокном пористого листа, который, согласно изобретению, имеет прочность при растяжении в диапазоне от 0,91•103 до 2,1•103 кг/см2.
Заявляемый тонкий лист является высокопористым, позволяющим осуществить быстрое нагревание при умеренных перепадах давления во время последующих стадий предварительного нагревания. Когда волокна, образующие полимерную матрицу, исходно оплавляются, полученная микроструктура дополнительно усиливает нагревательную способность, потому что структура сохраняет пористость во время последующей стадии нагревания, требуемой для формования. Кроме того, так как волокна, образующие полимерную матрицу, исходно были однородно смешаны с высокомодульными армирующими волокнами, глобулы полимерной смолы однородно и тесно перемешиваются с армирующими волокнами.
Настоящее изобретение обеспечивает получение пористого тонкого листа или листового продукта, который:
может быть изготовлен в процессе формования тонкого листа или холстика стабильной массы для получения самосвязывающегося листа, который можно далее переработать без необходимости в дорогостоящей стадии отверждения,
может быть очень быстро и эффективно нагрет при умеренных перепадах давления до температуры, равной температуре плавления полимерного компонента, или выше нее при последующей переработке,
сохраняет пористость во время процесса принудительного конвекционного нагревания, приводя в результате к очень эффективной теплоотдаче и коротким периодам времени нагревания даже в тех случаях, когда выполняют наслаивание для изготовления прочесанного холста или холстов с "базисной массой" или массой единицы поверхности материала до 2 фунт/фут2 (10 кг/м2),
не требует отдельной стадии сушки при быстром нагревании от комнатной температуры до температуры выше температуры плавления, как требуется для формования, и
является однородной смесью волокон матрицы из смолы и длинных армирующих волокон с рядом разнообразных несвязующих добавок и наполнителей как в полимерном волокне, так и в пространствах между полимерными волокнами и армирующими волокнами.
Изготовленный заявляемым способом тонкий лист обладает способностью быстро и эффективно нагреваться при умеренных перепадах давления до температуры выше температуры плавления компонента материцы из смолы. Заявляемый способ позволяет достигнуть быстрого значительного нагревания в том случае, когда материалом волокна, образующего матрицу из смолы, является конденсационный полимер. Для конденсационных полимеров существует дополнительное преимущество одновременной сушки и нагревания полимера, что дает, таким образом, возможность избежать гидролиз этих полимеров и снижение эффективности процесса или способа. И, наконец, молекулярную массу продукта можно увеличить во время переработки.
В дальнейшем изобретение поясняется подробным описанием его выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг. 1 представляет собой микрофотографию тонкого листа, изготовленного при помощи настоящего способа;
фиг. 2 представляет собой микрофотографию вида с торца тонкого листа, изготовленного при помощи настоящего способа.
Армирующим волокном может быть любое высокомодульное волокно, сложные полиэфиры и высокотемпературные нейлоны. Предпочтительным является модуль, равный, по меньшей мере, 100000 МПа. Армирующие волокна могут быть постоянной длины или могут представлять собой смесь из волокон разной длины. В основном предпочтительными являются длинные волокна с длиной в диапазоне от 1 до 8 см, т.к. они дают в результате высококачественные продукты.
Материалом волокна, образующего термопластичную матрицу, могут быть любой термопласт или комбинация нескольких пригодных для применения. Примеры соответствующих термопластов включают, но не ограничиваются, полиэтилен, полипропилен, сложные полиэфиры, сополиэфиры, ABS /акрилонитрилбутадиенстирол/, полиамиды, включающие найлон 6, Найлон 6/6, Найлон 12 и J2, полиэфирэфиркетон /PEEK/,полиэфиркетонкетон/РЕЕК/, полиметилфенилен, полиарилаты, поливинилиденфторид. Денье /весовой номер волокна - 1= 0,05 г или 0,1 текса/и длина термопластичного волокна выбраны таким образом, что объем моноволокна находится в пределах определенного диапазона, предпочтительно между 1,5•10-4 до 10•10-3 мм3, который при нагревании волокна приводит в результате к объему глобулы в диапазоне приблизительно от 1,5•10-4 до 1•10-3 мм3.который при нагревании волокна приводит в результате к объему глобулы в диапазоне приблизительно от 1,5 • 10-4 до 1•10-3 мм3 . Тогда, учитывая диапазон объема, диаметр термопластичного волокна обычно выбирают на основании экономических соображений.
Например, самым экономичным полиэфирным штапелем или штапельным волокном является волокно с 1,5 денье/элементарное волокно /DPF или Д/ЭВ/.
Для достижения объема в пределах предпочтительного диапазона соответствующими являются элементарные волокна длиной 1/4 дюйма /6,35 мм/ и 1,5 DPF. Однако для некоторых применений могут быть предпочтительными другие денье, которые будут срабатывать одинаково хорошо до тех пор, пока выдерживается диапазон объема. Вообще, предпочтительной является длина 1-50 мм и диаметр более чем 0,5 DPF.
Тонкий лист формуют при помощи любых традиционных способов, включающих способы мокрой укладки, укладки воздухом, кардный прочес и т.п. Смесь состоит из 20-60 мас. % армирующего волокна и 40-80 мас.% термопластичного волокна.
"Базисная масса" или масса единицы площади поверхности отформованного тонкого листа находится в диапазоне от 0,05-0,2 фунт/фут2 /0,25-1,0 кг/м2/. Отформованный тонкий лист пропускают через печь для конвекционного нагревания. Воздух течет перпендикулярно плоскости тонкого листа при температуре воздуха выше температуры плавления полимерных штапельных волокон, для того чтобы удалить остатки влаги и расплавить индивидуальные штапельные волокна до образования глобул, которые смачивают армирующие волокна, связывая места перекрещиваний и образуя шаровидные капли на других армирующих волокнах. Эта стадия плавления является основной для изготовления тонкого листа со значительной прочностью при растяжении, которая является достаточной для операции транспортировки, намотки и листования тонкого листа без необходимости в отдельном связующем материале. Стадия плавления также является критической для получения тонкого листа, который обладает высокой пористостью, желательной для последующего конвекционного нагревания при подготовке для формования. Пористость предпочтительно больше, чем 250 cfm /фут3/мин 0,7 м3/мин/, как измерено при помощи методики Фразера для испытания на пористость для одного листа из 60% полипропилена /40% стекловолокна с "базисной массой" 0,1 фунт/фут2 /0,5 кг/м2/ или больше чем 175 cfm /4,9 м3/мин/ для одного листа из 60% полиэтилентерефталата /40% стекловолокна с "базисной массой" 0,32 фунт/фут2 /1,6 кг/м2.
Материал затем охлаждают до температуры значительно ниже температуры плавления полимера в режиме, при котором к тонкому листу не прикладывается никакого внешнего давления, так что глобулы полимера свободно образуются под воздействием поверхностного натяжения вследствие смачивания армирующих волокон и поверхностного натяжения "воздух-полимер", так что полученный в результате тонкий лист является самонесущим, и все термопластичные глобулы хорошо прилипают к структуре.
Полученный в результате продукт - тонкий лист в особенности приспособлен к последующему принудительному конвекционному нагреванию, когда его используют в качестве материала для термического прямого прессования или компрессионного формования. При укладке в множество слоев для обеспечения соответствующей загрузочной порции для термического прямого прессования, материал обладает высокой пористостью, позволяя применить использование принудительного конвекционного нагревания при перепадах давления менее 10 дюймов H2O /254 мм H2O/ и остается пористым, оказывая сопротивление разрушению в течение всего процесса нагревания. Типичными значениями периодов времени нагревания до температуры формования для уложенных слоев этого материала с общей "базисной массой" приблизительно 0,43 фунт/фут2/2,15 кг/м2/ для полиэтилентерефталата и стекловолокна и 0,29 фунт/фут2 /1,45 кг/м2/ для полипропилена и стекловолокна являются 15-30 с.
Как упоминалось выше, когда использованной смолой является конденсационный полимер, небольшой размер глобулы индивидуальных категорий смолы позволяет осуществить одновременные сушку и нагревание, таким образом давая возможность избежать потерю молекулярной массы вследствие гидролиза без необходимости в отдельной стадии сушки. Кроме того, увеличение молекулярной массы полимерной смолы может быть достигнуто при желании при помощи нагревания в инертной атмосфере с использованием таких газов, как, например, азот, гелий, аргон и т.д.
Образованные глобулы 10 /фиг. 1/ не обязательно являются сферическими по форме, как это может подразумевать данный термин. Они скорее представляют собой комочки ранее расплавленного термопластичного материала, как можно видеть на фиг. 1. Эта фиг. отображает вид в плоскости X-Y структуры. Имеется также Z-направленность или ориентация к глобулам, как видно из фиг. 2. Вообще, глобулы обладают тенденцией к увеличению в размере в направлениях X и Y и к уменьшению в направлении Z, хотя это и необязательно. Для одновременной сушки и нагревания для конденсационных полимеров желательно, как описано выше, чтобы минимальный размер, обычно Z, был менее чем 10 мил /0,254 мм/. Если минимальный размер превышает 10 мил /0,254 мм/, внутри полимера остается некоторое количество влаги, которое приводит к гидролизу.
Пример 1.
Был изготовлен методом мокрой укладки лист, состоящий из 60 мас.% волокон из полиэтилентерефталата /PET/ длиной 0,25 дюйма /6,35 мм/; 1,5 DPF и 40 мас.% стекловолокна длиной 1 дюйм /25,4 мм/ и диаметром 13 umXX и содержащий антиоксидант в концентрации 0,50% /"Ирганокс 1010"/. Пористость листа по Герли была измерена при 323 cfm /9,04 м3/мин/ для "базисной массы" 0,101 фунт/фут2 /0,505 кг/м2/. Листы были уложены в пакет до конечной толщины 1,4 дюйма /35,56 мм/ и "базисной массы" 1,27 фунт/фут2 /6,35 кг/м2/. Полученный холст предварительно нагревали в воздухе с температурой 310oC, используя перепад давления 5,0 дюймов H2 /127 мм H2O/. Для доведения холста до температуры формования потребовалось время нагревания 30 с. Затем холст формовали в стандартной форме типа камеры с уменьшенными размерами для проверки качества. Конечное значение прочности при растяжении составляло 29290 кфунт/дюйм2 /2050,3•103кг/см2, модуль при растяжении был равен 1963000 фунт/дюйм2 /137410 кг/см2/, а относительное удлинение при разрыве составляло 2,01%. Молекулярная масса увеличилась с 21698 первоначального значения до конечного значения 22144.
Пример 2.
Был изготовлен методом мокрой укладки лист, состоящий из 60 мас.% волокон из полиэтилентерефталата /PET/ длиной 0,25 дюйма /6,35 мм/; 1,5 DPF и 40 мас. % стекловолокна длиной 1 дюйм /25,4 мм/ и диаметром 13umxx, и не содержащий антиоксиданта. Пористость листа была измерена при 257,5 cfm /0,87 кг/м2/. Листы были уложены в пакет до конечной толщины 1,8 дюйма /45,72 мм/ и "базисной массы" 1,27 фунт/фут2 /6,35 кг/м2/. Никакого предварительного нагревания холста не выполняли, поэтому смола оставалась в форме волокна. Холст нагревали в воздухе с температурой 300oC, используя перепад давления 5,0 дюймов H2O ( xx элементарных волокон )/127 мм H2O/. Для доведения холста до температуры формования потребовалось время нагревания 125 с. Затем холст формовали в стандартной форме типа камеры с уменьшенными размерами для проверки качества. Конечное значение прочности при растяжении составляло 19650 кфунт/дюйм2/1365,5•103 кг/см2/, а относительное удлинение при разрыве составляло 1,76%. Молекулярная масса вначале была равна 19724, а после формования 27400. Деталь не заполняла форму полностью, что указывало на тот факт, что 125с было в действительности недостаточно для того, чтобы нагреть весь холст.
Пример 3.
Был изготовлен методом мокрой укладки лист, состоящий из 59,4 мас.% полипропиленовых волокон длиной 0,39 дюйма /9,9 мм/ и 5 DPF, и 40 мас.% стекловолокна длиной 1 дюйм /25,4 мм/ и диаметром 13 um, и содержащий антиоксидант в концентрации 0,25% /"Эркюль"/. Пористость листа была измерена при 290 cfm 8,12 м3/мин/ для "базисной массы" 0,093 фунт/фут2 /0,46 кг/м2. Холст предварительно нагревали до получения описанной выше морфологии, т.е. в глобулах присутствовала смола. Холст нагревали в воздухе с температурой 232oC, используя перепад давления 5,0 дюймов H2O /127 мм H2O/. Для доведения холста до температуры формования потребовалось время нагревания 15с. Затем холст формовали в стандартной форме типа камеры с уменьшенными размерами для проверки качества. Конечное значение прочности при растяжении составляло 13760 кфунт/дюйма2 /963,2•103 кг/см2/, модуль при растяжении был равен 821000 фунт/дюйм2 /57470 кг/см2/, а относительное удлинение при разрыве составляло 2,96%.
Пример 4.
Был изготовлен методом мокрой укладки лист, состоящий из 60 мас.% волокон из полиэтилентерефталата длиной 0,25 дюйма (6,35 мм) и 1,5 DPF и 40 мас.% стекловолокна длиной 1 дюйм (25,4 мм) и диаметром 13 um, не содержащий антиоксиданта. Лист нагревали в атмосфере азота при температуре 300oC, причем струя азота подавалась через лист перпендикулярно к его плоскости при скорости 90 фут/мин (27,4 м/мин) в течение 300 с. Молекулярная масса увеличивалась от исходного значения 18000 до конечного 62000.
В вышеприведенных примерах давление формы составляло типично 2000 фунт/дюйм2 (140 кг/см2). В случае полиэтилентерефталата (PET) температура формы находилась в диапазоне 150-160oC, а время смыкания формы составляло приблизительно 45 с. Масса материала колебалась в диапазоне 50-60oC, а время смыкания формы составляло приблизительно 30 с. Испытание композитов, отформованных из армированного волокном пористого листа, показали, что они характеризуются прочностью при растяжении от 0,91•103 до 2,1•103 кг/см2.

Claims (3)

1. Армированный волокном пористый лист, состоящий из хаотично расположенных волокон, соединенных в местах перекрещивания элементами скрепления в виде шарообразных капель отвержденной термопластичной обволакивающей волокна смолы, имеющих нечетко выраженную сферическую поверхность, отличающийся тем, что волокна представляют собой высокомодульные волокна, выбранные из группы, состоящей из углеродного волокна, стекловолокна и арамидного волокна.
2. Способ изготовления армированного волокном пористого листа, включающий смешение армирующих волокон с термопластичными волокнами, формование холста из полученной смеси хаотичных волокон, термообработку для обеспечения расплавления термопластичных волокон и скрепления волокон путем обволакивания армирующих волокон с образованием в местах перекрещивания элементов скрепления, обволакивающих армирующие волокна в виде шарообразных капель отвержденной термопластичной смолы, имеющих нечетко выраженную сферическую поверхность, и последующее охлаждение, отличающийся тем, что проводят смешение 20 60 мас. дискретных высокомодульных армирующих волокон длиной 1 8 см и 40 80 мас. термопластичных волокон с толщиной более чем 0,5 денье и длиной 1 50 мм, при этом холст имеет массу единицы площади поверхности материала 0,25 1,0 кг/м2.
3. Композит, отформованный из армированного волокном пористого листа, отличающийся тем, что он отформован из армированного волокном пористого листа по п.1 и имеет прочность при растяжении в диапазоне 0,91 • 103 - 2,1 • 103 кг/см2.
RU93005262A 1990-10-31 1991-10-29 Армированный волокном пористый лист, способ его изготовления и композит из него RU2105093C1 (ru)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US606,651 1990-10-31
US07/606,651 US5134016A (en) 1990-10-31 1990-10-31 Fiber reinforced porous sheets
US606.651 1990-10-31
PCT/US1991/007784 WO1992007983A1 (en) 1990-10-31 1991-10-29 Fiber reinforced porous sheets

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU93005262A RU93005262A (ru) 1995-08-10
RU2105093C1 true RU2105093C1 (ru) 1998-02-20

Family

ID=24428880

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU93005262A RU2105093C1 (ru) 1990-10-31 1991-10-29 Армированный волокном пористый лист, способ его изготовления и композит из него

Country Status (11)

Country Link
US (1) US5134016A (ru)
EP (1) EP0555345B1 (ru)
JP (1) JP3068186B2 (ru)
KR (1) KR100230025B1 (ru)
AU (1) AU644253B2 (ru)
BR (1) BR9107057A (ru)
CA (1) CA2093670C (ru)
DE (1) DE69122406T2 (ru)
ES (1) ES2094828T3 (ru)
RU (1) RU2105093C1 (ru)
WO (1) WO1992007983A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2500844C2 (ru) * 2008-12-25 2013-12-10 Као Корпорейшн Нетканая ткань и способ ее получения
RU2678043C1 (ru) * 2013-12-13 2019-01-22 Сайтек Индастриз, Инк. Композитные материалы с электропроводностью и устойчивостью к расслоению

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ9402000A3 (en) * 1992-02-21 1994-12-15 Du Pont Recyclable moulded thermoplastic structures reinforced by high-molecular fibers and process for preparing thereof
KR970010445B1 (ko) * 1992-05-08 1997-06-26 게이츠 폼드-파이버 프로덕츠, 인코오포레이티드 성형가능한 부직포 복합재료 및 이의 제조 방법
WO1994022172A1 (en) * 1993-03-24 1994-09-29 E.I. Du Pont De Nemours And Company Solar panels and process for manufacture thereof
KR960700884A (ko) * 1993-03-24 1996-02-24 미리암 디. 메코더헤이 습식 적층 시트 재료 및 그들의 복합체(Wet-Laid Sheet Material and Composites Thereof)
US5614312A (en) * 1993-05-07 1997-03-25 E. I. Du Pont De Nemours And Company Wet-laid sheet material and composites thereof
EP0857102A1 (en) * 1995-02-21 1998-08-12 E.I. Du Pont De Nemours And Company Eliminating flow wrinkles in compression molded panels
US5876655A (en) * 1995-02-21 1999-03-02 E. I. Du Pont De Nemours And Company Method for eliminating flow wrinkles in compression molded panels
BR9510565A (pt) * 1995-03-29 1998-06-23 Du Pont Malha permeável ao ar camada pré-formada de auto-sustentaç o de fibras de reforço estrutura composta e processo para preparar uma estrutura composta
US6271270B1 (en) 1996-04-25 2001-08-07 Georgia Composites Fiber-reinforced recycled thermoplastic composite
US6756412B2 (en) * 1996-04-25 2004-06-29 Georgia Composites, Inc. Fiber-reinforced recycled thermoplastic composite and method
US5874159A (en) * 1996-05-03 1999-02-23 E. I. Du Pont De Nemours And Company Durable spunlaced fabric structures
DE10105813A1 (de) * 2001-02-08 2002-08-14 Quadrant Plastic Composites Ag Verfahren zur Herstellung eines thermoplastisch verformbaren, faserverstärkten Halbzeugs
DE10114553A1 (de) * 2001-03-24 2002-09-26 Quadrant Plastic Composites Ag Verfahren zur Herstellung eines dicken, thermoplastisch verformbaren, faserverstärkten Halbzeugs
CA2511956A1 (en) * 2003-05-08 2004-11-18 Dainippon Ink And Chemicals, Inc. Method for producing separator for fuel cell, separator for fuel cell and fuel cell
EP1719611A1 (de) * 2005-05-04 2006-11-08 Quadrant Plastic Composites AG Verfahren zur Herstellung eines thermoplastisch verformbaren faserverstärkten Halbzeugs
EP1868796B1 (de) 2005-04-05 2009-01-28 Quadrant Plastic Composites AG Verfahren zur herstellung eines thermoplastisch verformbaren faserverstärskten halbzeugs
WO2009151942A2 (en) * 2008-05-26 2009-12-17 Semmes, Inc. Reinforced polymer foams, articles and coatings prepared therefrom and methods of making the same
EP2502788B1 (en) * 2011-03-23 2014-03-12 Autoneum Management AG Production process for a moulded multilayer lining
EP2503040A1 (en) * 2011-03-23 2012-09-26 Autoneum Management AG Moulded multilayer lining
CN116262838B (zh) * 2022-04-07 2024-03-15 深圳福帝宝生物技术有限公司 一种透气防潮的墓穴穴壁防护材料

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2372433A (en) * 1941-04-18 1945-03-27 Columbian Rope Co Moldable plastics composition and method of preparing same
US2568144A (en) * 1945-12-05 1951-09-18 Union Asbestos & Rubber Co Felted material and method of making the same
US2784132A (en) * 1953-05-11 1957-03-05 Fiber Bond Corp Air permeable fibrous batt
UST859640I4 (ru) * 1959-12-15 1900-01-01
CA968645A (en) * 1971-12-03 1975-06-03 Preston F. Marshall Stabilization of mixed-fiber webs
DE3024416C2 (de) * 1980-06-28 1982-04-15 Gödecke AG, 1000 Berlin Verfahren zur Herstellung von Arzneimitteln mit retardierter Wirkstoff-Freisetzung
EP0088191A3 (en) * 1982-03-08 1986-02-19 Imperial Chemical Industries Plc Polyester fibrefill blend
GB8400291D0 (en) * 1984-01-06 1984-02-08 Wiggins Teape Group Ltd Fibre reinforced plastics sheets
GB8400294D0 (en) * 1984-01-06 1984-02-08 Wiggins Teape Group Ltd Fibre reinforced composite plastics material
GB8400290D0 (en) * 1984-01-06 1984-02-08 Wiggins Teape Group Ltd Fibre reinforced plastics structures
GB8400292D0 (en) * 1984-01-06 1984-02-08 Wiggins Teape Group Ltd Fibre reinforced moulded plastics articles
US4882114A (en) * 1984-01-06 1989-11-21 The Wiggins Teape Group Limited Molding of fiber reinforced plastic articles
US4590114A (en) * 1984-04-18 1986-05-20 Personal Products Company Stabilized absorbent structure containing thermoplastic fibers
US4551378A (en) * 1984-07-11 1985-11-05 Minnesota Mining And Manufacturing Company Nonwoven thermal insulating stretch fabric and method for producing same
US4568581A (en) * 1984-09-12 1986-02-04 Collins & Aikman Corporation Molded three dimensional fibrous surfaced article and method of producing same
JPH0791766B2 (ja) * 1984-12-28 1995-10-04 日本発条株式会社 クツシヨン体およびその製造方法
US4684120A (en) * 1986-04-25 1987-08-04 Nabil Kamal Picking and separating device for transporting one or more fabric piles from a stack
US4818599A (en) * 1986-10-21 1989-04-04 E. I. Dupont De Nemours And Company Polyester fiberfill
US4767321A (en) * 1986-12-04 1988-08-30 Azdel, Inc. Oven for heating and stacking thermoplastic fiber reinforced resin sheets
US4793802A (en) * 1986-12-04 1988-12-27 Azdel, Inc. Circulating gas oven for heating fiber reinforced thermoplastic resin sheets
CA1303837C (en) * 1987-01-12 1992-06-23 Gunter Tesch Fiber containing aggregat and process for its preparation
JPH0793990B2 (ja) * 1988-04-14 1995-10-11 日本発条株式会社 クッション体
JPH01318045A (ja) * 1988-05-10 1989-12-22 E I Du Pont De Nemours & Co ガラス繊維と熱可塑性繊維との湿式成形混合物よりの複合材料
DE3920020A1 (de) * 1989-03-07 1990-09-13 Fritz Stahlecker Streckwerk fuer eine spinnmaschine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2500844C2 (ru) * 2008-12-25 2013-12-10 Као Корпорейшн Нетканая ткань и способ ее получения
RU2678043C1 (ru) * 2013-12-13 2019-01-22 Сайтек Индастриз, Инк. Композитные материалы с электропроводностью и устойчивостью к расслоению

Also Published As

Publication number Publication date
WO1992007983A1 (en) 1992-05-14
JP3068186B2 (ja) 2000-07-24
KR100230025B1 (ko) 1999-11-15
DE69122406D1 (de) 1996-10-31
KR930702573A (ko) 1993-09-09
EP0555345A1 (en) 1993-08-18
DE69122406T2 (de) 1997-04-24
US5134016A (en) 1992-07-28
AU8950591A (en) 1992-05-26
EP0555345B1 (en) 1996-09-25
AU644253B2 (en) 1993-12-02
ES2094828T3 (es) 1997-02-01
BR9107057A (pt) 1993-10-05
JPH06502459A (ja) 1994-03-17
CA2093670C (en) 2003-08-19
CA2093670A1 (en) 1992-05-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2105093C1 (ru) Армированный волокном пористый лист, способ его изготовления и композит из него
CA1175332A (en) Composite article and method of making
EP1085968B1 (en) Composite articles including prepregs, preforms, laminates and sandwich moldings, and methods of making the same
JP5706402B2 (ja) 複合積層構造物に熱可塑性樹脂および／または架橋性樹脂を送達する方法
EP0226420A2 (en) Flexible composite material and process for preparing same
JP2006523543A (ja) 樹脂によりプレプレグする方法およびその方法により製造される新規なプレプレグ
JPH08336832A (ja) 熱成形用繊維強化ペレット構造物
US10759915B2 (en) Thermoplastic material for vehicle interior or exterior, method for preparing the same and article for vehicle interior or exterior using the same
EP0626901A1 (en) Recyclable molded high modulus fiber reinforced thermoplastic structures and process for preparing the same
US5194106A (en) Method of making fiber reinforced porous sheets
JP3913854B2 (ja) 繊維複合シートの製造方法
US20060065352A1 (en) Stabilized fibrous structures and methods for their production
JP3260755B2 (ja) 予備成形品を製造するための方法
USH1162H (en) Molded composite article and process for producing the same
WO2021106649A1 (ja) 繊維強化複合材料およびサンドイッチ構造体
WO2021106650A1 (ja) 繊維強化複合材料およびサンドイッチ構造体
EP1312453A2 (en) Composite articles including prepregs, preforms, laminates and sandwich moldings and methods of making the same
JPH05500781A (ja) 不織フェルトを使った繊維強化熱可塑性合成樹脂の製造方法
JP7142006B2 (ja) ハイブリッド繊維に基づく成形熱可塑性物品およびそれを形成する方法
JP2605384B2 (ja) 成形用熱可塑性コンポジットシートおよびその成形体
JP2019111823A (ja) 繊維強化樹脂成型体の製造方法
JP2019123242A (ja) 繊維強化樹脂成型体を得るための素板
JPH08132438A (ja) 疑似発泡材を用いた複合材料の製造法、及び複合材料
JPH10296865A (ja) 繊維強化シートの製造方法及び製造装置
JPH01141921A (ja) 炭素繊維強化複合材料用の柔軟性中間材及びその製造方法