包括无捻纤维的制品及其使用方法
【专利说明】
[0001] 优先权申请
[0002] 本申请要求2012年12月7日提交的第61/734, 715号美国临时申请和2013年3 月14日提交的第61/782, 129号美国临时申请的优先权，上述每一者的全部公开内容特此 以引用的方式并入本文。
技术领域
[0003] 本申请涉及包括至少一个包含无捻纤维的层的制品。在某些实施方案中，所述制 品可包括热塑性芯层和设置在热塑性芯层上的包含无捻玻璃纤维的层。 技术背景
[0004] 用于汽车及建筑材料应用的制品通常被设计成满足许多竞争性及严格的性能规 格。
【发明内容】
[0005] 在一方面，提供了一种热塑性复合制品，其包括包含增强纤维和热塑性聚合物的 纤维增强的热塑性聚合物芯层、以及设置在芯层上且包含许多无捻纤维的表面层。
[0006] 在某些实施方案中，许多无捻纤维包含无捻玻璃纤维。在某些情况下，基本上所 有存在于芯层中的纤维是无捻纤维。在一些构造中，基本上所有存在于表面层中的纤维是 无捻纤维。在其它实施方案中，设置在芯层上的表面层中的纤维基本上由无捻玻璃纤维组 成。在另外的实施方案中，设置在芯层上的表面层中的纤维由无捻玻璃纤维组成。在其它 实例中，芯层的构成密度为约0. lgm/cm3至约I. 8gm/cm3。在一些实例中，芯层孔隙率按芯 层的体积计介于约20%与约80%之间。如果需要的话，在加工之后可以对最终成形制品进 行充分压实，例如在模制操作或压实操作之后，可以将芯层和/或最终制品充分压实或使 之基本上无空隙。在某些实施方案中，芯层的热塑性聚合物包含聚烯烃树脂、热塑性聚烯烃 共混树脂、聚乙烯基聚合物树脂、丁二烯聚合物树脂、丙烯酸类聚合物树脂、聚酰胺树脂、聚 酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚酯碳酸酯树脂、聚苯乙烯树脂、丙烯腈基苯乙烯聚合物树脂、丙烯 腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚苯醚树脂、聚苯撑氧树脂、聚苯硫 醚树脂、聚醚树脂、聚醚酮树脂、聚缩醛树脂、聚氨酯树脂、聚苯并咪唑树脂中的至少一种或 它们的共聚物或混合物。
[0007] 在某些实例中，芯层的增强纤维包含玻璃纤维、碳纤维、石墨纤维、合成有机纤维、 无机纤维、天然纤维、矿物纤维、金属纤维、金属化无机纤维、金属化合成纤维、陶瓷纤维中 的一种或多种或它们的组合。在一些实施方案中，表面层的许多无捻纤维包含无捻碳纤维、 无捻石墨纤维、无捻合成有机纤维、无捻无机纤维、无捻天然纤维、无捻矿物纤维、无捻金属 纤维、无捻金属化无机纤维、无捻金属化合成纤维、无捻陶瓷纤维中的一种或多种或它们的 组合。在某些实例中，许多无捻纤维包含无捻玻璃纤维以及以下中的一种或多种：无捻碳纤 维、无捻石墨纤维、无捻合成有机纤维、无捻无机纤维、无捻天然纤维、无捻矿物纤维、无捻 金属纤维、无捻金属化无机纤维、无捻金属化合成纤维、无捻陶瓷纤维，或它们的组合。在一 些实例中，许多无捻纤维包含无捻玻璃纤维且热塑性树脂包含聚丙烯。
[0008] 在一些实施方案中，芯层的增强纤维包含无捻纤维。受益于本公开内容的本领域 普通技术人员将会认识到，切短无捻纤维可提供与切短加捻纤维类似的纤维末端形式。在 另外的实施方案中，设置在芯层上的表面层的无捻纤维和芯层的无捻纤维包含至少一种共 同类型的无捻纤维。在一些实例中，芯层中的无捻纤维的定向方向与设置在芯层上的表面 层中的无捻纤维的取向类似。在另外的实例中，芯层中的无捻纤维的定向方向与设置在芯 层上的表面层中的无捻纤维的取向不同。在一些实施方案中，设置在芯层上的表面层包含 在表面层中彼此正交定向的无捻纤维。在其它实施方案中，设置在芯层上的表面层还包含 加捻纤维。在一些实施方案中，加捻纤维的定向基本上与纵向平行，且无捻纤维的定向与纵 向呈约九十度。在其它实施方案中，无捻纤维的定向基本上与纵向平行且加捻纤维的定向 与纵向呈约九十度。在另外的实施方案中，表面包括的波扫描数为至少4。
[0009] 在一些实施方案中，制品可包括设置在芯层的相对表面上的附加层。在某些实例 中，附加层包含许多加捻纤维。在其它实例中，制品可包括设置在包含无捻纤维的层上的 至少一个涂料层。在一些实例中，制品可包括设置在包含无捻纤维的层上的至少一个底漆 层。在其它实例中，制品可包括底漆层上的涂料层。在其它实施方案中，附加层包含许多无 捻纤维。在一些实例中，包含无捻纤维的层包含布置在横向和纵向上的无捻纤维，其中横向 无捻纤维邻近芯层且其中包含加捻纤维的附加层包含纵向和横向上的纤维，其中横向加捻 纤维邻近芯层。在其它实例中，包含无捻纤维的层包含布置在横向和纵向上的无捻纤维，其 中横向无捻纤维邻近芯层且其中包含加捻纤维的附加层包含纵向和横向上的纤维，其中纵 向加捻纤维邻近芯层。在一些实施方案中，包含无捻纤维的层包含布置在横向和纵向上的 无捻纤维，其中纵向无捻纤维邻近芯层且其中包含加捻纤维的附加层包含纵向和横向上的 纤维，其中横向加捻纤维邻近芯层。在其它实施方案中，包含无捻纤维的层包含布置在横向 和纵向上的无捻纤维，其中纵向无捻纤维邻近芯层且其中包含加捻纤维的附加层包含纵向 和横向上的纤维，其中纵向加捻纤维邻近芯层。在另外的实施方案中，包含无捻纤维的层包 含布置在横向和纵向上的无捻纤维，其中横向无捻纤维邻近芯层且其中包含无捻纤维的附 加层包含纵向和横向上的纤维，其中附加层的横向无捻纤维邻近芯。在进一步的实施方案 中，包含无捻纤维的层包含布置在横向和纵向上的无捻纤维，其中横向无捻纤维邻近芯层 且其中包含无捻纤维的附加层包含纵向和横向上的纤维，其中附加层的纵向无捻纤维邻近 芯层。在一些实施方案中，包含无捻纤维的层包含布置在横向和纵向上的无捻纤维，其中纵 向无捻纤维邻近芯层且其中包含无捻纤维的附加层包含纵向和横向上的纤维，其中附加层 的横向无捻纤维邻近芯。在另外的实施方案中，包含无捻纤维的层包含布置在横向和纵向 上的无捻纤维，其中纵向无捻纤维邻近芯层且其中包含无捻纤维的附加层包含纵向和横向 上的纤维，其中附加层的纵向无捻纤维邻近芯层。
[0010] 在某些实施方案中，制品可在附加层中包括许多加捻纤维。在其它实施方案中，附 加层的许多加捻纤维邻近芯层。在一些实例中，附加层的许多无捻纤维邻近芯层。在另外 的实例中，制品可在设置在芯层上的表面层中包括许多加捻纤维。在一些实例中，表面层的 许多加捻纤维邻近芯层。在其它实施方案中，附加层的许多无捻纤维邻近芯层。在一些实 例中，包含无捻纤维的表面的波扫描数为至少4
[0011] 在另一方面，描述了一种复合制品，其包括包含热塑性聚合物和设置在热塑性聚 合物中的增强纤维的纤维增强的热塑性聚合物芯层、以及设置在芯层上的单层，单层包含 许多无捻纤维，其中许多无捻纤维定向在横向及不同于横向的方向上，其中定向在横向上 的无捻纤维邻近芯层。在一些构造中，基本上所有存在于单层中的纤维是无捻纤维。
[0012] 在某些实施方案中，不同于横向的方向相对于横向呈约九十度。在一些实施方案 中，热塑性聚合物包含聚丙烯且无捻纤维包含无捻玻璃纤维。在某些实例中，芯层的热塑 性聚合物包含聚烯烃树脂、热塑性聚烯烃共混树脂、聚乙烯基聚合物树脂、丁二烯聚合物树 月旨、丙烯酸类聚合物树脂、聚酰胺树脂、聚酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚酯碳酸酯树脂、聚苯乙 烯树脂、丙烯腈基苯乙烯聚合物树脂、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物树脂、聚醚酰亚 胺树脂、聚苯醚树脂、聚苯撑氧树脂、聚苯硫醚树脂、聚醚树脂、聚醚酮树脂、聚缩醛树脂、聚 氨酯树脂、聚苯并咪唑树脂中的至少一种或它们的共聚物或混合物。在一些实例中，增强纤 维包含玻璃纤维、碳纤维、石墨纤维、合成有机纤维、无机纤维、天然纤维、矿物纤维、金属纤 维、金属化无机纤维、金属化合成纤维、陶瓷纤维中的一种或多种或它们的组合。在某些实 施方案中，增强纤维包含无捻纤维。在某些实例中，单层中的纤维基本上由无捻玻璃纤维组 成。在一些实例中，单层中的纤维由无捻玻璃纤维组成。
[0013] 在某些实施方案中，制品可在单层中包括加捻纤维。在一些实例中，加捻纤维邻近 芯层且无捻纤维在单层的外表面上。在另外的实例中，加捻及无捻纤维夹在单层中，无捻纤 维邻近芯层且存在于单层的外表面上。在某些实例中，制品可包括设置在与设置了单层的 表面相对的芯层上的附加层。在一些实施方案中，附加层包含加捻纤维。在某些实例中，附 加层的纤维基本上由加捻纤维组成。在其它实例中，附加层的纤维由加捻纤维组成。在一 些实例中，附加层包含无捻纤维。在某些实施方案中，制品可在单层上包括底漆层。在其它 实施方案中，制品可在底漆层上包括涂料层。在一些实例中，可以在单层上设置涂料层而不 使用底漆层。在某些实例中，制品可包括设置在单层上的附加层。
[0014] 在另一方面，提供了一种方法，包括向搅动的含液体的泡沫中添加增强纤维和热 塑性聚合物以形成热塑性聚合物和增强纤维的分散混合物，将增强纤维和聚合物的分散混 合物沉积到成形支撑元件上面，抽出液体以形成幅材，在高于聚合物树脂的软化温度下加 热幅材，将幅材压缩到预定的厚度以形成聚合物芯层，并将无捻玻璃纤维设置在聚合物芯 层上以得到制品。
[0015] 在某些实例中，所述方法可包括压缩制品。在其它实例中，所述方法可包括使用一 组辊压缩制品。在另外的实例中，所述方法可包括以有效的压力压缩制品以充分压实制品。 在其它实施方案中，所述方法可包括将无捻纤维选择为无捻玻璃纤维。在一些实例中，所述 方法可包括在设置了无捻纤维的聚合物芯层的相对表面上设置纤维。在某些实施方案中， 所述方法可包括将设置在相对表面上的纤维选择为加捻玻璃纤维。在某些实例中，所述方 法可包括将设置在相对表面上的纤维选择为无捻玻璃纤维。在其它实例中，所述方法可包 括在设置在芯层上的无捻纤维上设置装饰表层。在另外的实例中，所述方法可包括将表面 构造成包括至少4的波扫描数。
[0016] 在另外的方面，公开了一种方法，包括向搅动的含液体的泡沫中添加增强纤维和 热塑性聚合物以形成热塑性聚合物和增强纤维的分散混合物，将增强纤维和聚合物的分散 混合物沉积到成形支撑元件上面，抽出液体以形成幅材，在高于聚合物树脂的软化温度下 加热幅材，将幅材压缩到预定的厚度以形成聚合物芯层，并在聚合物芯层上设置包含无捻 纤维的材料层以得到制品。
[0017] 在某些实施方案中，所述方法可包括压缩制品。在其它实施方案中，所述方法可包 括使用一组辊压缩制品。在一些实施方案中，所述方法可包括以有效的压力压缩制品以充 分压实制品。在另外的实施方案中，方法可包括将无捻纤维选择为无捻玻璃纤维。在一些 实例中，所述方法可包括在设置了包含无捻纤维的层的聚合物芯层的相对表面上设置包含 纤维的层。在其它实例中，所述方法可包括将设置在相对表面上的层选择成包含加捻玻璃 纤维。在某些实例中，所述方法可包括将设置在相对表面上的层选择成包含无捻玻璃纤维。 在其它实例中，所述方法可包括在设置在芯