CN105339540A - 用于液体和固体粒子的纤维基载体结构 - Google Patents

用于液体和固体粒子的纤维基载体结构 Download PDF

Info

Publication number
CN105339540A
CN105339540A CN201480009795.0A CN201480009795A CN105339540A CN 105339540 A CN105339540 A CN 105339540A CN 201480009795 A CN201480009795 A CN 201480009795A CN 105339540 A CN105339540 A CN 105339540A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fiber
carrier structure
fibre
base carrier
fiber base
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
CN201480009795.0A
Other languages
English (en)
Inventor
杰拉尔德·奥特莱普
雷娜特·勒茨肯道夫
托马斯·罗伊斯曼
马丁·登策尔
沃尔夫冈·施米茨
康娜丽娅·芬克
德特·马洛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thueringisches Institut fuer Textil und Kunststoff Forschung eV
Original Assignee
Thueringisches Institut fuer Textil und Kunststoff Forschung eV
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 Thueringisches Institut fuer Textil und Kunststoff Forschung eV filed Critical Thueringisches Institut fuer Textil und Kunststoff Forschung eV
Publication of CN105339540A publication Critical patent/CN105339540A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • D04H1/558—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 in combination with mechanical or physical treatments other than embossing
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B29C70/08—Fibrous reinforcements only comprising combinations of different forms of fibrous reinforcements incorporated in matrix material, forming one or more layers, and with or without non-reinforced layers
    • B29C70/081—Combinations of fibres of continuous or substantial length and short 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
    • D04H1/4274—Rags; Fabric scraps
    • 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
    • D04H1/4282—Addition polymers
    • 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
    • D04H1/70—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres
    • D04H1/72—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being randomly arranged
    • D04H1/732—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being randomly arranged by fluid current, e.g. air-lay
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2101/00—Inorganic fibres
    • D10B2101/10—Inorganic fibres based on non-oxides other than metals
    • D10B2101/12—Carbon; Pitch
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2401/00—Physical properties
    • D10B2401/10—Physical properties porous
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2505/00—Industrial
    • D10B2505/02—Reinforcing materials; Prepregs
    • 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]
    • Y10T442/69—Autogenously bonded nonwoven fabric

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)
  • Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)

Abstract

本发明涉及一种由成比例的工业生产的增强纤维材料制成的纤维基载体结构，其包含缠结排列的连续纤维作为第一增强纤维组分，且其包含连续纤维束作为第二增强纤维组分，其中纤维基载体结构还具有孔***。根据本发明，将连续单纤维和连续纤维束作为优选各向同性缠结排列的混合物使用以生产纤维基载体结构，所述纤维基载体结构的孔***是开胞孔***并且可以从外部开放进入。通过选择连续纤维束和连续单纤维的限定混合比，所述纤维基载体结构能够吸收液体和/或固体粒子，其中可通过混合比对液体和/或固体粉末材料浸渍容量和吸收容量进行设定。

Description

用于液体和固体粒子的纤维基载体结构
本发明涉及一种纤维基载体结构，其由成比例的工业生产的增强纤维材料构成，包含随机排列的有限纤维作为第一增强纤维组分，并且包含有限纤维束作为第二增强纤维组分，其中纤维基载体结构还具有孔***。
现有技术
WO2012/072405A1描述了一种具有单向纱条的纤维预制品，该预制品由两个彼此不同的区域组成。该已知的纤维预制品因此具有各向异性结构。第一区域中设置具有树脂组合物的增强纤维束，而第二区域包含单向取向的增强纱股以及类似的树脂组合物。该文献的目的是提供一种使得能够适应部件中的局部应力的纤维预制品。
WO2010/139077A1描述了一种生产复合材料的方法，该材料具有在开始时提及的属型特征。其包含：芯层，所述芯层含有至少20体积％的孔隙且由用随机取向纤维增强的热塑性塑料制成；以及由连续的、平行的单向增强纤维制成的增强条，其被压入到芯层一侧或双侧的表面中。通过热塑性粘结剂将外层的增强纤维热融合到芯层上。不清楚如何有目的地调节芯层中的孔隙率，或者究竟是否可以从外部进入所述孔隙。在芯层和外层之间存在高的产品各向异性。被压入到芯层表面中的增强纤维条以互相平行的方式取向。该文献涉及生产具有高强度和刚度的复合材料，其具有好的消音性。孔隙对液体或固体粒子的吸收不具有重要性，也就是说未实现浸透性。
DE102007012608A1涉及一种依照力通量生产纤维复合结构用预制品的方法，其中将通过铺展纤维束获得的扁平纤维带放置在预定的位置，然后通过粘结剂材料进行固定。由于在该情况下期望依据负载布置纤维带，由此获得高的产品各向异性。没有使用单纤维和纤维束的限定混合物。
DE102008026161A1描述了一种生产纤维复合部件的方法，其中使用连续增强纤维，在成形喷嘴紧邻区将所述连续增强纤维与基质材料合并从而形成浸渍纤维材料。该文献还涉及根据负载布置增强纤维，其导致使用纤维取向方面高各向异性的连续增强纤维。
在常规纺织工业在无纺布或无纺布类填料领域中生产纤维层时，目标一直是可能的话使用的有限纤维材料的100％的完全分离率。任何仍然存在的残余纤维束，在化学纤维的情况下也被称作短束，被定义为缺陷且可能的话不应该出现。因此，依据当前的现有技术，无纺布是指其特征在于它们由可仅通过统计学方法描述其位置的纤维构成。通过纤维材料(例如化学纤维情况下的聚合物)、粘结方法、纤维的类型(短纤维或连续纤维)、纤维细度以及纤维的取向来区分无纺布。因此纤维能够在优选的方向中铺设或者完全随机地取向，和在随机层无纺布或随机无纺布的情况中一样。具有限定比例的纤维束和单纤维作为物质用载体结构的无纺布及其应用在纤维复合材料领域中迄今是未知的。在此载体结构的范围可以为从松散纤维填料到加固的2D和3D结构，例如无纺布为2D的。
取决于纤维材料、纤维形状(厚度、长度)、纤维材料混合物以及生产或加固，能够被机械、热或化学粘结的无纺布具有显而易见的粘结液体或粉末形式的固体粒子的性能。在液体的情况下，比吸收容量是指，在无纺布向其内层吸收或多或少的大量液体时显露比吸收容量，所述液体在大多数情况下是用于在一次性含义内的清洁和吸收领域中的应用的水性低粘度体系。在没有附加手段的情况下，粘性液体或熔体仅能够在无纺布的表面被吸收。随着液体粘度的增加，变得越来越难以将其输送到无纺布层的芯中。在此通过长的浸渍时间以及如通过真空或通过压力注入对无纺布进行附加的复杂抽吸来提供辅助，但效果有限。
将粉末或微细粒子形式的固体粒子引入到常规的单纤维无纺布中是同样成问题的。在多数情况下，它们保留在无纺布的表面且仅穿透到接近表面的层中。当使用单纤维时，孔隙的窄孔***防止更深地穿透到无纺布的芯中。常规无纺布保持粒子的高容量被用于在粉尘或浮质过滤中获利，但在应用的其它领域中，例如在纤维增强的塑料材料的生产中是极其受限的，在所述塑料材料的生产中，随后必须将粘性液体或粉末形式的固化基质材料尽可能均匀地引入到增强纤维无纺布、松散填料或垫中。
在纤维增强的塑料材料的领域中，粉末粘结剂物质以及高粘性液态粘结剂必须均匀地穿透尽可能厚的增强纤维层，以便获得在随后的纤维复合材料的产品横截面上均匀的纤维含量。在该情况下，通过偶尔使用100％短纤维束的垫来提供辅助。尽管这些已知的短粗纱垫，例如基于玻璃纤维的短粗纱垫，具有高粘性液体和粘结粉末的良好穿透性，但是在库存形成的含义内，它们不能以粘结方式大量地吸收和保持这种粘结剂物质。
发明目的
本发明的目的是限定一种具有在开始时提及的特征的纤维基载体结构，其例如由随机排列/取向的有限纤维材料的松散纤维填料生产，当所述结构以垫状方式或三维方式成形为增强纤维预制品时，具有与粘性液体和粉末的高且可控的浸渍性，同时能够在内部以均匀分布的方式保持大量的这些物质。
通过具有独立权利要求所限定特征的在开始时提及的属型纤维基载体结构实现了该目的。
本发明提供一种用于生产纤维增强的复合材料的纤维基载体结构，通过使用有限的随机排列的纤维束和有限的随机排列的单纤维的限定混合物，所述结构特别适于吸收液体、熔体和/或固体粒子，其中可通过纤维束对单纤维的混合比来调节液体以及粘性和/或固体粉状物质的浸渍性和吸收容量。纤维载体结构在长度、宽度和厚度方面具有均匀的结构，且突出之处在于能够可从外面开放进入的开胞孔***。
根据本发明的纤维载体结构不由至少两种不同组成和取向的产品区组成，如在WO2012/072405A1中所述的，或者不由具有完全不同结构的连续纤维的芯层和覆盖层组成，如在WO2010/139077中所述的。
本发明中的有限纤维束优选产自初始连续但被削减至有限长度的增强纤维束片或复丝纱片，其中单纤维在其至少50％的长度上通过非天然的粘结方法以机械可拆开的方式平行地彼此粘附。然而，如果以本发明含义内的纤维束形式获得纤维束，则它们也可以是来自再循环工序的纤维材料。
使用该定义，将天然纤维如亚麻、***、未处理的棉和洋麻的已知纤维束排除。
平行地且以机械可拆开方式彼此粘附的纤维束中的这些长纤维与文献中所述的纤维束本质上不同，例如在仅在＜＜50％纤维长度的短长度上由单个分离的纤维形成的无纺布的啮合或缝合的情况中的纤维束，例如当在啮合钩或缝合情况中的倒刺钩中将随机纤维结合在一起时的纤维束。与本申请中描述的有限纤维束相比，文献中描述的纤维束仅通过外部压力或粘结点局部固定在一起。它们仅在纺织加工期间形成，且在特定文献中也被称为机械加固点，而所述发明中的纤维束已经存在于原材料即纤维材料中，且不在加工操作期间有意地形成。
采用的混合物中使用的单纤维可由与使用的纤维束相同或不同的聚合物组成。该特定的载体结构由两种纤维体系即纤维束和单纤维形成，具有限定的均匀度或不同的厚度和/或单位面积质量，将该特定的载体结构以机械、热和/或化学方式稳定化且以如下方式进行固定：至少10％且不超过90％的所得加固纤维载体由具有最少10根彼此平行粘附的单纤维的纤维束构成，且形成可在整个结构上开放进入的开胞孔***。该孔***包括多个相互连接的孔隙，其通过输送通道互相连接以便能够将施加的粉末和/或液体从外部输送到孔隙中。
根据本发明提供的是，由单个有限纤维和有限纤维束的限定混合物生产产品，将其成形为表面或以三维方式成形，然后将其固定。使用的纤维束比例由此确定为高粘性和粉状物质的浸渍性或穿透到产品层中的深度显著的程度。单纤维的比例由此确定为可存储的液体或粉末的浸渍性显著的程度。结构中纤维束的比例越高，具有大孔和部分连续通道的大孔隙的比例越高；结构中单纤维的比例越高，小孔隙的比例越高。孔隙由此通过输送通道相互连接以便能够将施加的粉末和/或液体或熔体从外部输送到孔隙中。令人惊讶地，这种结构与粘性液体和粉末的浸渍性根据单纤维对纤维束的质量比而变化。单纤维的比例越高，浸渍耗时越长且粉末向结构中的穿透性越差。
根据本发明提供的是，通过有意地调节两种组分的混合物来有意地改进和控制这一效果。因此，在根据本发明的产品的情况中，以两种形式即束状未解开的形式和单纤维形式，以如下方式对限定比例的相同或不同类型的有限纤维材料进行处理：在无纺布类垫或三维模型中，至少10％且不超过90％的所用纤维仍然保持为未解开的束的形式，由此显著确定了另外作为增强塑料材料用纤维产品的可用性。在优选的实施方式中，纤维束和单纤维是没有限定取向的随机排列，如通过随机的松散填料获得的。
一方面通过对一种或多种束状纤维组分和一种或多种单纤维组分进行测重称量并随后如通过纺织混合技术进行混合，可以以限定方式生产这种混合物。另一方面，可以从纤维束形式大于90％的原材料开始，制造纤维束与单纤维之间的质量比，所述质量比可通过接下来的加工操作根据开松强度进行调节，所述加工操作例如通过开松机进行纺织纤维开松，通过具有起绒机、清棉机或以相似方式运作的单元的研磨机(DE102009023641)进行处理。要使用的开松技术、工序遍数和参数以及纤维束形式原材料的性质在试验系列中相互适应，使得获得产品中束的期望残余比例。原材料中的主要影响参数是纤维束长度以及单纤维粘附在所提供的纤维束中的强度。单纤维在束中在＞50％单纤维长度的长度上的机械可拆开平行粘附性显著地由具有粘合作用的物质的性质和量如尺寸和成品所确定，该物质对于纤维聚合物来说是外来物且在纤维表面上被发现。非交联和/或非固化的聚合物也可以在束中用作粘结剂。重要的标准是其必须相对容易地机械地分离束。
以这种方式，技术上能够生产10％-90％的恒定比例的纤维束，随后通过机械和/或气动加工操作可将纤维混合物中的剩余物单纤维构建到限定厚度和单位面积质量的恒定或可变纤维层中。纤维束的特征在于它们由至少10根相互平行粘附的单纤维组成，所述单纤维在其长度的至少50％上相互粘附。能够相对容易地将纤维束机械地分离成小束或单纤维而不损伤纤维。
具有限定比例在生产时间内保持恒定的纤维束和单纤维的纤维束和单纤维的混合物，导致限定的厚度和每单位面积质量的属性，对于厚度和单位面积质量两者，可以随松散纤维填料形成期间的时间和面积均匀地形成或有意地不同地形成。
纺织领域中的常规纤维加工单元，例如开松机、混合室、填充料斗、气流成网和纤维吹制***，能够用于生产和加工束状和单纤维组分的这一混合物，但是这样的单元必须进行技术和科技改进，使得确保束状和单个纤维的期望混合比。这样的改进包括减少纤维开松工序遍数，在加工操作中用梳理机和辊梳理机进行分配，减少开松辊速度，在混合、均质化和计量期间使用粗辊罩，增加具有解开作用的操作单元之间的距离。和现有技术相比，所有手段的目的是不拆开或仅拆开至纤维束组分在最终产品中具有有益效果的较小程度。因此在优选的实施方式中，在加工操作中不使用梳理机和辊梳理机。改进的性能取决于使用的***技术、使用的纤维材料和最终产品中纤维束的期望比例。因此，所有的影响因素在试验中彼此匹配，并且要做出必要的***和技术改进。
用于铺设束状和解开组分的松散纤维层的合适单元原则上是机械和/或气动操作单元，例如填充料斗、气流成网或纤维吹制***。在此也一样，***和方法必须通过上述手段以如下方式特别地进行设计：一方面，它们作用于将混合物均质化，另一方面对由它们的纤维开松/解开强度产生的纤维开松效果进行限定且仅使得达到纤维束比例和单纤维比例的期望目标范围。如果纤维开松单元被使用到一定的程度，则必须通过在提供的原材料中较高比例的纤维束来考虑那些单元的解开作用。随机铺设纤维束和单纤维的这种混合物。
在混合和均质化以及铺设纤维层的操作期间，可以同时引入起初不是纤维和/或纤维束的成分的粉状物质、热粘结组分或液体粘结剂。这些粘结组分被用于固定单纤维和纤维束的孔***和载体结构，和/或作为形成纤维增强的复合材料中的粘结组分。在以限定比例形成均质分布的纤维束和单纤维的松散纤维层之后，有必要对该特定结构进行固定并且赋予其处理应力的压力和牵引稳定性。为了这个目的，可以使用机械方法例如缝合或啮合，或对含有粘结剂或热塑性塑料的松散层进行粘结剂加固。
接触作用或辐射热或热空气通道具有熔融作用或干燥液体粘结剂组分。在形成松散层后，粘结剂以粉末施加或喷雾形式的应用同样是技术可行的并且由加固层的预期用途所决定，所述粘结剂用于固定单纤维和纤维束的孔***和载体结构，和/或作为形成纤维增强的复合材料中的粘结组分。在此也一样，一般通过热处理进行加固，所述热处理对粘结剂进行干燥或产生熔融或开始熔融。通过这些工序，固定了在无纺布预制品中有意产生的孔***。无纺布类预制品的开孔***由如下组成：小的孔隙，其特别地形成为直径非常小的随机交叉的单纤维之间的缝隙；和较大的孔隙，其形成为直径较大的随机交叉的纤维束之间的缝隙。依据单纤维中纤维束的比例，形成了相应的具有不同浸渍性和物质存储容量的较细或较粗的开孔孔隙***或孔***。在随后的进一步加工中，这些可依据单纤维和纤维束的比例有意进行调节的孔或孔隙实现如下功能：粘结剂输送，或无纺布预制品的粘结剂浸渗，和固定粘结剂预制品中的粘结剂。较粗的开孔***形成稠的粘性粘结树脂和粉末的输送通道，该通道延伸到无纺布层的中心。因此能够大幅有助于用粘性液体和粉末的期望的完整连续的浸渍，这在成本和技术方面简化了浸渍技术，缩短了浸渍时间并且使得可以使用更厚的增强纤维预制品。产品中基于单纤维的较细的孔确保将浸透的粘结剂组分以海绵方式保留且并入产品中。
细孔和粗孔的比例由无纺布中粗纤维束和细单纤维的各自比例所决定。根据无纺布的厚度、要用于形成加固载体结构或纤维增强模型的浸透介质以及浸渗技术，在初步试验中对纤维束和单纤维的比例进行测定和指定，以将纤维材料用于各个特定情况中。通过机械缝合或相似工序，除现有的孔结构之外还形成了垂直的穿刺通道，所述通道有助于将粘结剂输送到无纺布层中并且影响浸渍性功能。通过压制松散的纤维层，通常减小了无纺布的穿透性能且减小了库存作用。在用于减小无纺布厚度的压制工序和相关无纺布加固的互相作用中，产生的浸渍性再次被有意地影响且在其最终的质量和数量方面进行固定。
这些具有限定的纤维束状比例的纤维预产品的使用主要集中在纤维复合材料领域。因此，使用的纤维材料属于常规增强纤维材料领域。它们可以是有机纤维材料例如对位芳纶以及玻璃和碳纤维材料，包括来自不同再循环工序的该类型纤维材料。
实施例
实施例1
从基于机械制备的碳纤维未卷曲织物的具有高比例纤维束的原材料开始，在辊开松机(材料1)和梳理机2(材料2)上按不同的纤维开松强度制造具有不同比例纤维束的松散纤维填料，并且将其构造成均匀的500g/m2单位面积质量和恒定的松散厚度。使用的碳纤维来自机械再循环工艺，具有45mm的平均纤维束长度。
对于两种纤维材料，通过手动筛选来确定纤维束基于质量的比例，作为对开孔性质和粒子与液体进入性的衡量，通过空气贯流式方法来确定空气贯流式阻力，作为对浸渍性的衡量，根据TEGE-WA液滴试验通过使用更高粘性液体的液滴试验来确定液滴渗入时间。
获得了以下结果：
*通过如下确定纤维束的比例：对1g的纤维样品进行手动筛选，对来自至少10根单纤维的束组分进行称重，并按质量百分比计算比例。
**基于如下公开确定空气贯流式阻力：1964年，Geitel，K.，“ZurderluftstromungdurchFaserproofen”[空气穿透纤维垫的流动理论]，在“FaserforschungundTextiltechnik”[纤维研究和纺织工程中]15(1964)第1卷，第21-29页。在此描述了空气穿透纤维垫的流动理论。根据所
述公开，在介质流经的一定量纤维上的压降取决于：
-每单位时间流动的空气量，
-测量室的尺寸(直径、高度)，
-流动介质的粘度，
-纤维的孔隙率，以及
-纤维表面积。
借助来自Medimpex(匈牙利)4/15/1型羊毛细度测试机，通过这一空气贯流式方法确定了纤维垫的多孔性。纤维垫在该情况下是测试样本，由根据该实施例生产的载体结构所形成。除要测试的纤维材料之外，所有的参数均保持恒定。从测量仪器读取纤维垫产生的空气阻力，以异丙醇液体柱的[mm]计。柱的高度[mm]与建立的空气贯流式阻力直接成比例，因此与多孔性间接成比例。在每种情况下对1.4g纤维材料以400L/分钟的空气贯流速度进行试验。
***在改进的液滴试验中，使用在2/秒的剪切梯度下具有1.7Pas粘度(25℃)的CMC溶液作为测试液体。测试液滴的质量在所有情况下为0.5g。
实施例2
从基于机械制备的碳纤维未卷曲织物且具有高比例纤维束的原材料开始，通过混合床并且通过使用混合/开松针辊的粗开松机且通过辊对供给材料而进行一次混合，将原材料与7％的热软化粘结纤维GRILONMS6.7dtex/Varioschnitt紧密混合。然后，通过来自Trützschler的FBK536进料机，将具有高比例纤维束的再循环碳纤维与热软化粘结纤维以93/7混合比的该恒定起始纤维混合物的一半以2m/分钟进行铺展，从而形成370g/m2的松散填料。通过利用使用三个加工/脱模对的辊梳理机以10m/分钟梳理两次将另一半原材料作为比较材料进行加工从而形成梳棉网，并且通过交叉折布机将其一个叠一个放置在松散层中，从而获得370g/m2的单位面积质量。
然后，通过来自Schott&Meisser的Thermofix，将两个松散的纤维层即进料层和经过梳理和铺设的层以2m/分钟的吞吐速度局部加固成垫，加热温度为190℃且缝隙为1.5mm，其中将两个纤维层连续引导经过上和下输送带之间的热加固***，并且固定了形成的空隙和孔结构。
作为对液体存储容量的衡量，然后在两个无纺布垫上实施了根据DIN53923的水吸收。在热加固之前，确定纤维束在两个松散纤维层中的质量比例。
获得以下结果：
在根据本发明的第一纤维基载体结构中使用高比例的纤维束(纤维束对单纤维的比例约为5.66∶1)，而在由梳理机铺设的用作比较材料的无纺布垫的情况中单纤维的比例是相当高的(以上表中的右侧)(单纤维对纤维束的比例为14.15∶1)。上表示出水吸收在根据本发明的载体材料的情况中大幅高于在比较材料的情况中的。

Claims (11)

1.一种用于液体、熔体和固体粒子的纤维基载体结构，所述纤维基载体结构由成比例的工业生产的增强纤维材料构成，包含随机排列的有限纤维作为第一增强纤维组分，包含有限纤维束作为第二增强纤维组分，所述纤维基载体结构还具有孔***，其特征在于有限单纤维和有限纤维束以1∶9-9∶1的限定混合比作为混合物存在，并且其特征在于所述孔***是开胞的且可从外部开放进入。
2.根据权利要求1所述的纤维基载体结构，其特征在于所述有限单纤维和有限纤维束以各向同性的随机排列存在。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的纤维基载体结构，其特征在于对由松散纤维填料形成的孔结构进行局部加固且以机械、热和/或化学方式进行稳定化和固定。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的纤维基载体结构，其特征在于通过纤维束的不完全开松获得纤维束和单纤维的混合物中的单纤维。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的纤维基载体结构，其特征在于所述纤维束的平均束厚度为至少10根单纤维，所述单纤维在纤维长度的至少50％上彼此平行粘附。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的纤维基载体结构，其特征在于所述纤维束和/或所述单纤维的至少一部分具有纤维长度分布。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的纤维基载体结构，其特征在于所述纤维束的平均长度与所述单纤维的平均长度不同。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的纤维基载体结构，其特征在于所述纤维基载体结构包含在纤维层形成之前以均匀分布的方式添加的可软化的粘结纤维和/或粉末。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的纤维基载体结构，其特征在于用作原材料的纤维材料具有均匀的物质性质和几何形状，或是物质和/或几何形状不同的纤维材料的混合物。
10.一种生产根据权利要求1～9中任一项所述的纤维基载体结构的方法，其特征在于对纤维束形式的一种或多种纤维组分和一种或多种单纤维组分各自进行测重称量，然后通过纺织混合技术进行混合。
11.根据权利要求10所述的生产纤维基载体结构的方法，其特征在于松散地、优选没有在先取向的情况下，以体积计量和/或气动方式将纤维混合物铺设在厚度为0.5cm～20cm、优选2cm～10cm的层中。
CN201480009795.0A 2013-02-20 2014-02-19 用于液体和固体粒子的纤维基载体结构 Pending CN105339540A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013002861 2013-02-20
DE102013002861.2 2013-02-20
PCT/EP2014/053201 WO2014128149A1 (de) 2013-02-20 2014-02-19 Faserbasierte trägerstruktur für flüssigkeiten und feststoffpartikel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105339540A true CN105339540A (zh) 2016-02-17

Family

ID=50115905

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480009795.0A Pending CN105339540A (zh) 2013-02-20 2014-02-19 用于液体和固体粒子的纤维基载体结构

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20150354111A1 (zh)
EP (1) EP2959044A1 (zh)
JP (1) JP2016510091A (zh)
KR (1) KR20150120445A (zh)
CN (1) CN105339540A (zh)
CA (1) CA2900996A1 (zh)
DE (1) DE102014102079A1 (zh)
HK (1) HK1215597A1 (zh)
WO (1) WO2014128149A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016013523A1 (de) 2016-11-14 2018-05-17 Sgl Carbon Se Neuartiger Verbundwerkstoff

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0415436A1 (en) * 1989-08-31 1991-03-06 E.I. Du Pont De Nemours And Company Non-woven preform-sheet for a fiber-reinforced resin article
EP0483716A1 (en) * 1990-10-29 1992-05-06 Mitsubishi Chemical Corporation Method of producing fiber-reinforced thermoplastic resin molding material
WO2001075204A2 (en) * 2000-04-05 2001-10-11 Ahlstrom Glassfibre Oy Chopped strand non-woven mat and a method for its production
CN101253290A (zh) * 2005-08-05 2008-08-27 Ocv智识资本有限责任公司 使用短切原丝用于非织造毡垫的二元分散的纤维结构
WO2008142178A1 (es) * 2007-05-22 2008-11-27 Ges-Biolives, S.L. Procedimiento para la obtención de extractos con alto contenido en hidroxitirosol a partir de subproductos de la oliva

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4112174A (en) * 1976-01-19 1978-09-05 Johns-Manville Corporation Fibrous mat especially suitable for roofing products
JPS6342952A (ja) * 1986-08-07 1988-02-24 日本バイリーン株式会社 補強用シ−ト材料
AU612496B2 (en) * 1988-10-06 1991-07-11 Owens-Corning Fiberglas Corporation Preformable mat
JPH0790551B2 (ja) * 1989-03-31 1995-10-04 株式会社クラレ 樹脂補強用不織布及び該不織布を用いた成形用シート
IT1244039B (it) * 1990-12-20 1994-06-28 Himont Inc Feltri adatti alla preparazione di lastre poliolefiniche rinforzate e procedimento per la loro preparazione
JP4217801B2 (ja) * 1997-05-26 2009-02-04 東洋紡績株式会社 含浸複合板
DE10009248C2 (de) * 2000-02-28 2002-06-27 Freudenberg Carl Kg Medizinisches Verbandsmaterial
DE10151045C2 (de) * 2001-10-16 2003-09-25 Freudenberg Carl Kg Vliesverbundstoff für mechanische Verschlusssysteme, Verfahren zu dessen Herstellung und dessen Verwendung
US20080142178A1 (en) * 2006-12-14 2008-06-19 Daphne Haubrich Wet layed bundled fiber mat with binder fiber
DE102007012608B4 (de) 2007-03-13 2009-12-24 Eads Deutschland Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Preform für eine kraftflussgerechte Faserverbundstruktur
DE102008026161B4 (de) 2008-05-30 2014-03-20 Daimler Ag Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundbauteils
DE102009023641B4 (de) 2009-05-29 2014-09-11 Thüringisches Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung e.V. Vorrichtung zum Auftrennen textiler Faserbündel in Einzelfasern
CH701218A1 (de) 2009-06-04 2010-12-15 Quadrant Plastic Composites Ag Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffs.
CA2819525C (en) 2010-12-02 2018-10-09 Toho Tenax Europe Gmbh Fiber preform made from reinforcing fiber bundles and comprising unidirectional fiber tapes, and composite component
CN107557995B (zh) * 2012-04-04 2021-04-30 复合材料公司 转化玻璃纤维织物材料的方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0415436A1 (en) * 1989-08-31 1991-03-06 E.I. Du Pont De Nemours And Company Non-woven preform-sheet for a fiber-reinforced resin article
EP0483716A1 (en) * 1990-10-29 1992-05-06 Mitsubishi Chemical Corporation Method of producing fiber-reinforced thermoplastic resin molding material
WO2001075204A2 (en) * 2000-04-05 2001-10-11 Ahlstrom Glassfibre Oy Chopped strand non-woven mat and a method for its production
CN101253290A (zh) * 2005-08-05 2008-08-27 Ocv智识资本有限责任公司 使用短切原丝用于非织造毡垫的二元分散的纤维结构
WO2008142178A1 (es) * 2007-05-22 2008-11-27 Ges-Biolives, S.L. Procedimiento para la obtención de extractos con alto contenido en hidroxitirosol a partir de subproductos de la oliva

Also Published As

Publication number Publication date
HK1215597A1 (zh) 2016-09-02
KR20150120445A (ko) 2015-10-27
US20150354111A1 (en) 2015-12-10
CA2900996A1 (en) 2014-08-28
EP2959044A1 (de) 2015-12-30
WO2014128149A1 (de) 2014-08-28
DE102014102079A1 (de) 2014-08-21
JP2016510091A (ja) 2016-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10329700B2 (en) Method for producing a fluffy temperature regulating warmth retention material and fluffy temperature regulating warmth retention material
CN105401334B (zh) 一种针刺无纺布的制备方法
ES2481403T3 (es) Procedimiento para la fabricación de gránulos de materiales compuestos de fibras
CN101418495B (zh) 静电干法浸渍纤维毡的制备方法
CA2789837A1 (en) Method for producing a flat semifinished product from a fiber composite material
CN108251901B (zh) 一种掺加废旧非织造布再生料制备纤维的方法
CN106739226B (zh) 一种汽车内饰用吸音隔声针刺无纺布及其制备方法
CN101929082B (zh) 一种复合吸水材料及其制备方法
CN109853132B (zh) 一种含木浆无纺布的生产工艺
MX2007012929A (es) Material no tejido mixto integrado hidro-enredado.
CN106222884A (zh) 一种阻燃无纺布材料及其制备方法
CN101385921A (zh) 一种羽毛纤维的非织造过滤复合材料及其制备方法
CN105885072A (zh) 一种单向连续纤维增强树脂基复合材料预浸料及其制备方法
WO2014160089A1 (en) Methods of molding non-woven carbon fiber mats and related molded products
JP6551726B2 (ja) 複合成形用基材、ならびに複合成形体およびその製造方法
WO2013144844A1 (en) Method and apparatus for manufacturing of non-woven fabric from recycled carbon fibers and the non-woven fabric so formed
CN107841829A (zh) 一种具有抑菌、保暖和远红外功能的絮片及其制备方法
CN105339540A (zh) 用于液体和固体粒子的纤维基载体结构
CN105887508A (zh) 一种真皮的非织造制造方法
CN108773146A (zh) 超轻量化pp玻纤板的生产方法
CN109778427A (zh) 汽车用低气味无纺材料的生产方法
RU2658275C2 (ru) Несущая структура для битумной мембраны и способ ее изготовления
CN105696192A (zh) 使用熔喷方式制备具有吸湿转移性不织布的方法
CN105568587A (zh) 阻燃保暖复合型纤维填充物及其制作方法
CN114099146B (zh) 一种用于纸尿裤的复合吸收芯体的制备工艺

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 1215597

Country of ref document: HK

RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160217

RJ01 Rejection of invention patent application after publication
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: WD

Ref document number: 1215597

Country of ref document: HK