[发明专利]形成单取向纤维结构的方法

说明书

发明背景

发明领域

本发明涉及形成包含单取向纤维的纤维结构的方法，和基于此纤 维结构的复合结构。

相关技术描述

现在已知多种单取向纤维结构。这些结构包括以大致共平面关系 延伸的多根一般对齐的纤维。由高韧度纤维形成的这种结构在防弹、 结构和其他应用中得到有意义的使用。在一个一般结构中，使多根取 向纤维结构形成多层复合材料，其中相邻的层相互以一定角度取向。 两个或多个相邻层可相互层压，并且使多个此类层压层形成复合结 构。

取向纤维结构一般用基质树脂涂覆或浸渍，基质树脂可以为热塑 性、热固性或弹性体物质。此类复合结构已成功用于防弹制品，如防 弹背心、结构面板等。

合乎需要提供一种具有改善均匀性的单取向纤维结构，这种纤维 结构可使防弹或结构性能改善。

发明概述

本发明提供一种形成包含高韧度纤维的单取向纤维结构的方法， 所述方法包括：

(a)提供多根包含多根高韧度纤维的纱，所述纱相互单向布置；

(b)将纱用具有约5至约600厘泊粘度的液体涂覆；

(c)将张力施加到纱上；

(d)使纱通过纤维铺展装置；并且

(e)使纱干燥；

其中在通过纤维铺展装置后使纱厚度减小，并使宽度增加，并使 形成纱的纤维铺展开，以便提供相对薄的单取向纤维结构。

本发明还提供一种形成包含至少一层单取向高韧度纤维的复合 纤维结构的方法，所述方法包括：

(a)提供多根包含多根高韧度纤维的纱，所述纱相互单向布置；

(b)将纱用具有约5至约600厘泊粘度的液体涂覆；

(c)将张力施加到纱上；

(d)使纱通过纤维铺展装置；

(e)使纱干燥；

其中在通过纤维铺展装置后使纱厚度减小，使宽度增加，并使形 成纱的纤维铺展开，以便提供相对薄的单取向纤维结构；并且

(f)使相对薄的纤维结构结合到另一个纤维结构上。

本发明进一步提供一种形成包含高韧度纤维的单取向纱的方法， 所述方法包括：

(a)提供包含多根高韧度纤维的纱；

(b)将纱用具有约5至约600厘泊粘度的液体涂覆；

(c)将张力施加到纱上；

(d)使纱通过纤维铺展装置；并且

(e)使纱干燥；

其中在通过纤维铺展装置后使纱厚度减小，使宽度增加，并使形 成纱的纤维铺展开。

本发明提供一种形成较均匀纤维带材料的方法，所述材料提供用 于预期应用的较均匀复合制品。已发现，液体的粘度是纤维在纱中铺 展提高的关键因素。通过使纤维铺展，单取向纤维结构更薄，因为在 纱中有更少的纤维位于其他纤维上。结果为纤维带制品的非共平面纤 维数减少，因此提供较薄制品。

由于用单向预浸料制成的很多制品由以不同角度交叠的多层预 浸料制成，制成品的均匀性与单向涂覆或浸渍带的均匀性相关。另外， 一些制成品可通过在制成的复合制品内更多分层来增强。纤维铺展越 大，层越薄，这将增加给定重量的制成复合制品内的层数。此因素对 为了提高多层复合结构防弹性能的多种应用重要，如防弹应用。

附图简述

在参考本发明以下优选实施方案的详细说明和附图后，对本发明 的理解将变得更加充分，其他优点也变得显而易见，其中：

图1为制造单取向纤维结构的方法的示意图；

图2为芳族聚酰胺纱的纤维铺展-粘度的曲线图；

图3为高分子量聚乙烯纱的纤维铺展-粘度的曲线图；并且

图4为PBO纱的纤维铺展-粘度的曲线图。

发明详述

按照本发明意图，纤维为其长度尺寸比宽度和厚度的横向尺寸大 得多的伸长体。因此，术语“纤维”包括具有规则或不规则横截面的单 丝、复丝、带、条、短纤维和其他形式的切段纤维、切断纤维或不连 续纤维等。术语“纤维”包括多种任何前述或其组合。纱为包含很多纤 维或长丝的连续股。优选本发明所用的纱无捻，并且不以任何方式缠 结。