[发明专利]压缩板材

说明书

本发明涉及一种包含至少一个纺织织物或至少一个无纺织物的压缩板材，所述织物含有聚合物纤维。本发明还涉及所述压缩板材的制备方法以及包含所述压缩板材的各种制品。

从例如GB 2,253,420中已知一种压缩板材。该出版物公开了压缩的聚合物整料(具体是平板)，其可以通过如下方式制备：在接触压力下使聚合物纤维的组件加热到能使其中部分纤维选择性熔化的温度，然后在甚至更高的压力下压缩该组件。GB 2,253,420还公开了一种压缩的平板，其通过压缩熔融纺丝的高模量聚乙烯纤维的纺织垫或者通过压缩含有单轴排列的聚乙烯纤维的单向板来制备。

业已观察到通过GB 2,253,420的方法得到的压缩板材的机械性能可以得到进一步的改善。研究表明GB 2,253,420中的压缩单向板材虽然在一个方向上(例如纵向)具有良好的机械性能，但是在第二方向上(例如其横向)的机械性能很差。

已经试图通过将单向板叠层压制在一起来改善GB 2,253,420的板材的横向性能，其中单向板内单轴排列的纤维相对于相邻单向板内纤维的延伸(或取向)方向以一定的角度(通常为90°)延伸。但是，业已观察到在这种情况下，纵向性能和横向性能均降低至不能接受的水平。

所做的另一种尝试是通过压缩纺织垫来改善所述横向性能。但是业已观察到所得到的板材的纵向和横向机械性能均不令人满意。此外，还观察到：GB 2,253,420中的所有压缩板材以及其他已知的压缩板材在甚至经受相对较小的弯曲力时都显示出较大的挠曲度。

为了使已知压缩板材的用途(特别是它们作为结构材料的用途)多样化，所述板材的机械性能必须进一步改善，特别地，所述板材应该在不止一个的方向上显示出改善的性能。

本发明的目的可以是例如提供一种具有合适的机械性能的压缩板材，特别是在至少两个方向上具有合适的弯曲模量。本发明的另一个目的是提供一种具有增大的抗弯曲性和/或抗挠曲性并且适合独立用作结构材料的压缩板材。

本发明提供了一种包含至少一个纺织织物或无纺织物的压缩板材，所述织物包含聚合物纤维，其特征为：所述板在至少两个方向上具有至少15GPa的根据ASTM D790-07测定的弯曲模量，其中所述方向中的一个是所述至少一个纺织织物或无纺织物所含的第一多数纤维的取向方向。

业已观察到本发明的板材具有改善的机械性能，特别是在不止一个方向上具有增大的弯曲模量，这就本发明人所知是迄今为止从未实现的。令人惊讶地，本发明的板材还是轻质的并且易于处理。为了简明并且除非另外指出，在至少两个方向上测定的弯曲模量在下文中将被称为2D弯曲模量。

此外，令人惊讶地观察到：当以水平姿势放置在两个位于板材的两个末端的支撑装置上而处于二者之间的剩余部分没有支撑时，本发明的板材(也称为发明板材)能支撑其自身重量而不发生明显弯曲和/或挠曲。对于本发明的大尺寸板材(即长度(L)和宽度(W)大于一米的板材)来说，得到这种增大的抗弯曲性和/或抗挠曲性是令人惊讶的。

优选地，本发明的板材是平板，即整个板材被包含在板材的长度L和宽度W所限定的平面内，或者如果板材是盘状，则整个板材包含在圆形平面内。对于这样的板材来说，沿着其测定2D弯曲模量的方向被包含在板材平面内。

本发明的板材可以在一个或更多个方向上是弯曲的。对于弯曲的板材来说，2D弯曲模量是沿着第一方向测定的，所述第一方向与所述织物所含的第一多数纤维的取向方向相切并沿着该取向方向。优选地，第二方向与所述织物所含的第二主要纤维的取向方向相切并沿着该取向方向。

本发明的板材还包含相对于周围区域升高或降低的局部区域，例如凸起或凹陷。对于含有所述局部区域的板材来说，2D弯曲模量的测定通过如下进行：选择板材的平面区域并在该平面区域的至少两个方向上测定弯曲模量。

优选地，根据ASTM D790-07测定，本发明的板材的2D弯曲模量为至少20GPa，更优选地为至少30GPa，甚至更优选地为至少35GPa，最优选地为至少40GPa。2D弯曲模量的测定是在通过切割从本发明的板材中截取的样品上进行，所述切割用高压水刀进行从而确保样品的边缘光滑，所述样品的长度(l)与厚度(d)之比(l/d)优选地为约24。优选地，所述样品的厚度介于1.75和1.95之间。所截取的样品的长度(l)是沿测定方向切割的。本领域普通技术人员能够根据下文中详述的方法制备出具有高2D弯曲模量的板材。