多用途功能性無紡纖維及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種多用途功能性無紡布，更具體而言涉及通過以下方式制備的多用途功能性無紡布及其制備方法：對(duì)碳化纖維棉進(jìn)行預(yù)處理加工并將經(jīng)預(yù)處理的碳化纖維棉層疊在天然棉上，將該預(yù)處理的碳化纖維棉與天然棉混合，或?qū)⑻烊幻薏迦氩盈B在預(yù)處理的碳化纖維棉的中間層上。通過對(duì)碳化纖維進(jìn)行預(yù)處理工序容易實(shí)現(xiàn)切割機(jī)中的網(wǎng)的形成和層疊。另外，通過以下方式可獲得良好的耐熱性和導(dǎo)熱性：將碳化纖維棉層疊在天然棉上，將碳化纖維棉與天然棉混合后進(jìn)行層疊，或在將天然棉插入碳化纖維棉的中間層后進(jìn)行針刺。無紡纖維的表面溫度可通過熱的消散和分散而降低，通過減少熱損失并通過結(jié)合，天然棉的保熱性和絕熱性可以增強(qiáng)，并可實(shí)現(xiàn)天然棉的防碳化和防火性。另外，該產(chǎn)品能夠具有低制造成本和環(huán)境友好性，并且可用作回收廢料的材料。
【專利說明】多用途功能性無紡纖維及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及多用途功能性無紡布，更具體而言，涉及通過以下方式制備的多用途功能性無紡布及其制備方法:對(duì)碳化纖維棉進(jìn)行預(yù)處理加工，并將經(jīng)預(yù)處理的碳化纖維棉層疊在天然棉上，將天然棉與該預(yù)處理的碳化纖維棉混合并打散該混合棉；或?qū)⑻烊幻抟腩A(yù)處理的碳化纖維棉的中間層，并將預(yù)處理的碳化纖維棉層疊在天然棉上。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，無紡布已廣泛用于服裝、工業(yè)、工程建造、農(nóng)業(yè)用材料以及人類生活環(huán)境和各種工業(yè)領(lǐng)域中的各種過濾物。無紡布的種類分為:短纖維無紡布，其通過梳理短纖維并對(duì)經(jīng)梳理的短纖維進(jìn)行針刺工序而制得；和長(zhǎng)絲無紡布，其通過紡粘(spunbond)或水刺(spunlace)工藝制得。常規(guī)無紡布通過利用玻璃纖維或碳纖維制造無紡布的方法制造，從而實(shí)現(xiàn)阻燃性(耐火性)。韓國(guó)專利公開第2001-79333號(hào)(1999年11月17日)公開了一種通過以下方法制造的消防板:將玻璃纖維網(wǎng)插入一對(duì)碳纖維無紡布之間，使縫紉機(jī)針將每個(gè)網(wǎng)眼上下縫合，并將上層碳纖維無紡布與下層玻璃纖維纏結(jié)。
[0003]通過該方法制造的碳纖維無紡布的優(yōu)點(diǎn)在于碳纖維和玻璃纖維具有優(yōu)異的阻熱性和阻燃性，但問題是難以通過玻璃纖維的網(wǎng)眼進(jìn)行針刺工序，在針刺過程中玻璃纖維以細(xì)粉形式分散，因此對(duì)工人的人體、皮膚和眼睛有害，針也由于針板的壓縮力而受到嚴(yán)重?fù)p害，并且經(jīng)針刺的無紡布也受到損害。另外，碳纖維或玻璃纖維的問題在于其具有較差的絕熱性和經(jīng)濟(jì)可行性，并且由于其過重的重量而需要過多工作度，這導(dǎo)致工作效率下降。另夕卜，碳纖維或玻璃纖維的問題還在于其由于不具有阻燃性而易于著火，且具有較差的破裂強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度。
[0004]因此，本發(fā)明人努力開發(fā)出了一種多用途功能性無紡布和其制造方法，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)中的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]技術(shù)問題
[0006]因此，本發(fā)明涉及一種能夠通過對(duì)碳化纖維進(jìn)行預(yù)處理工序而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)的形成和層疊的多用途功能性無紡布及其制造方法。另外，本發(fā)明涉及通過以下方式制造的具有優(yōu)異耐熱性和導(dǎo)熱性的多用途功能性無紡布及其制造方法:將碳化纖維棉層疊在天然棉上，將天然棉與碳化纖維棉混合，并且將混合棉打散(scutch)和層疊；或?qū)⑻烊幻抟胩蓟w維棉的中間層并層疊在碳化纖維棉的中間層上，并對(duì)經(jīng)層疊的棉進(jìn)行針刺。
[0007]然而，本發(fā)明的目的不限于此，通過詳細(xì)描述其示例性實(shí)施方式，本文中未公開的發(fā)明目的對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。
[0008]技術(shù)方案
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種制造多用途功能性無紡布的方法。此處，所述方法包括:(I)拆散碳化纖維并將所述碳化纖維與原棉以6:4至8:2的混合比混合，從而制得碳化纖維棉，(2)將所述碳化纖維棉注入切割機(jī)中以形成網(wǎng)，(3)將已形成網(wǎng)的碳化纖維棉與天然棉層疊，從而使所述已形成網(wǎng)的碳化纖維棉位于所述天然棉上，并對(duì)層疊的棉進(jìn)行針刺，和(4)對(duì)經(jīng)針刺的棉進(jìn)行阻燃和耐火處理、脫水和干燥。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種制造多用途功能性無紡布的方法。此處，所述方法包括:(I)拆散碳化纖維并將所述碳化纖維與原棉以6:4至8:2的混合比混合，從而制得碳化纖維棉，(2)將所述碳化纖維棉注入切割機(jī)中以形成網(wǎng)，(3)將天然棉引入已形成網(wǎng)的碳化纖維棉的中間層并層疊在所述已形成網(wǎng)的碳化纖維棉的中間層上，并對(duì)層疊的棉進(jìn)行針刺，和(4)對(duì)經(jīng)針刺的棉進(jìn)行阻燃和耐火處理、脫水和干燥。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，提供了一種制造多用途功能性無紡布的方法。此處，所述方法包括:(I)拆散碳化纖維并將所述碳化纖維與原棉以6:4至8:2的混合比混合，從而制得碳化纖維棉，(2)將天然棉與所述碳化纖維棉混合并將所得的混合棉打散，(3)將經(jīng)混合/打散的棉注入切割機(jī)中以形成網(wǎng)，將已形成網(wǎng)的棉層疊，并對(duì)層疊的棉進(jìn)行針刺，和
(4)對(duì)經(jīng)針刺的棉進(jìn)行阻燃和耐火處理、脫水和干燥。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式，針刺條件可以包括:每分鐘轉(zhuǎn)速(rpm)為200rpm至800rpm，速度為2.0m/分鐘至5.0m/分鐘，針數(shù)為4，ΟΟΟΕΑ/m至4，500EA/m,并且針刺密度(beat density)為40次/cm2至72次/cm2。另外,所述針刺可以以從頂部至底部進(jìn)行一次和從底部至頂部一次的方式往復(fù)進(jìn)行。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，提供了一種利用上述方法制造的多用途功能性無紡布。此處，所述多用途功能性無紡布可用于選自由以下材料組成的組的至少一種材料:保熱材料、阻燃材料、絕熱材料、加熱材料、吸聲材料、吸收沖擊用中間材料、緩沖材料、防彈材料、防刀材料和消防材料。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式，所述多用途功能性無紡布可用于選自由管、閥、彎管、渦輪機(jī)、旋轉(zhuǎn)機(jī)、廢氣閥、鍋爐壁和大型發(fā)動(dòng)機(jī)組成的組的至少一種。另外，所述多用途功能性無紡布可用作選自由下述物組成的組的至少一種中的低溫保熱材料/絕熱材料:以液態(tài)運(yùn)輸和儲(chǔ)存的LNG和LPG氣體的運(yùn)輸和儲(chǔ)存系統(tǒng)，船舶，車輛，儲(chǔ)存罐，管，閥，冷藏倉庫，和冷藏機(jī)。此外，所述多用途功能性無紡布可用作選自由下述物組成的組的至少一種中的阻燃材料或絕熱材料:阻燃簾，清篩輥，阻燃/防火毯，消防毯，和防火設(shè)備。另外，所述多用途功能性無紡布可用作選自由下述物組成的組的至少一種中的防彈材料、防刀材料或消防材料:警服，軍服，防彈衣，消防裝，消防手套，消防靴，特定工服，和高溫下使用的工業(yè)鋼頭靴。另外，所述多用途功能性無紡布可用作選自由下述物組成的組的至少一種中的吸收沖擊用中間材料或緩沖材料:汽車保險(xiǎn)杠，人體防護(hù)用具，安全頭盔，和頭盔。另外，所述多用途功能性無紡布可用作選自由下述物組成的組的至少一種中的中間材料或芯材料:夾層板、金屬板、鋁復(fù)合材料板和冷藏板。
[0015]有益效果
[0016]根據(jù)本發(fā)明，網(wǎng)在切割機(jī)中的形成和層疊可以通過對(duì)碳化纖維進(jìn)行預(yù)處理工序而容易實(shí)現(xiàn)。
[0017]另外，通過以下方式可獲得優(yōu)異的耐熱性和導(dǎo)熱性:將碳化纖維棉層疊在天然棉上，將天然棉與碳化纖維棉混合，并且將混合棉打散和層疊；或?qū)⑻烊幻抟胩蓟w維棉的中間層并層疊在碳化纖維棉的中間層上，并對(duì)層疊的棉進(jìn)行針刺。當(dāng)對(duì)無紡布加熱時(shí)，熱快速消散并分散在無紡布的表面區(qū)域中，可以降低無紡布的表面溫度并可減少熱損失。結(jié)果，纏結(jié)的天然棉的保熱性和絕熱性可以得到增強(qiáng)，并可實(shí)現(xiàn)天然棉的防碳化和不燃化。
[0018]另外，所述多用途功能性無紡布能夠以低生產(chǎn)成本制造并展示出環(huán)境友好的特性，并且不久以后廢棄材料可以在使用后再循環(huán)。
[0019]因此，本發(fā)明的多用途功能性無紡布可用于電力管道中的防火材料，例如阻燃保熱/絕熱材料、阻燃/防寒材料、阻燃吸聲材料、用于阻燃性LNG和LPG氣體的低溫保熱/絕熱材料、用于高溫阻燃的保熱/絕熱材料、阻燃高溫過濾材料、阻燃內(nèi)部材料、阻燃長(zhǎng)絲、經(jīng)加工的無紡布、墊、板、夾層板和金屬板，以及內(nèi)部材料(例如焊接時(shí)用的阻燃毯和墻紙)，并且可用于多種工業(yè)領(lǐng)域，例如阻燃簾、消防裝和突擊服等。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是顯示出通過將碳化纖維棉層疊在天然棉上而制造的多用途功能性無紡布的圖。
[0021]圖2是顯示出通過將天然棉與碳化纖維棉混合并將混合棉打散而制造的多用途功能性無紡布的圖。
[0022]圖3是顯示出通過將天然棉引入碳化纖維棉的中間層并層疊在形成網(wǎng)的碳化纖維棉的中間層上而制造的多用途功能性無紡布的圖。
[0023]圖4是顯示出本發(fā)明的制造多用途功能性無紡布的方法的圖。
[0024]圖5是顯示出利用噴燈使通過在天然棉上層疊碳化纖維棉而制得的多用途功能性無紡布接觸火焰的測(cè)試的圖，其中利用紅外線溫度計(jì)測(cè)量傳導(dǎo)至天然棉的熱的溫度。
[0025]圖6是顯示出通過將碳化纖維棉層疊在天然棉上而制得的多用途功能性無紡布的阻燃和耐火效果的圖。
[0026]圖7是顯示出將多用途功能性無紡布放置在熱銅板上的測(cè)試，其中利用熱成像相機(jī)測(cè)量傳導(dǎo)至無紡布的熱的表面溫度，所述多用途功能性無紡布通過將天然棉與碳化纖維棉混合、打散混合棉、并通過針刺使打散的棉纏結(jié)而制得。
[0027]圖8是顯示出利用噴燈使多用途功能性無紡布接觸火焰的測(cè)試的圖，其中利用紅外線溫度計(jì)測(cè)量無紡布的背面的表面溫度，所述多用途功能性無紡布通過將天然棉引入碳化纖維棉的中間層并層疊在形成網(wǎng)的碳化纖維棉的中間層上、并通過針刺使經(jīng)層疊的棉纏結(jié)而制得。
[0028]圖9是顯示出比較本發(fā)明的多用途功能性無紡布的漂浮性的測(cè)試的圖。
[0029]圖10是顯示出本發(fā)明的多用途功能性無紡布的測(cè)試報(bào)告的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]當(dāng)用針在層疊纖維層的正面或反面上重復(fù)進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)來針刺無紡布時(shí)，形成了具有均勻的厚度和纖維密度的纖維層。
[0031]本發(fā)明涉及多用途功能性無紡布。使用碳化纖維和天然纖維為來源材料。此處，對(duì)碳化纖維進(jìn)行預(yù)處理工序，并將天然纖維放在碳化纖維之下或碳化纖維之中，或?qū)⑻蓟w維與天然纖維混合，并將混合纖維打散，然后對(duì)打散的纖維進(jìn)行針刺工序。然后，對(duì)經(jīng)針刺的纖維進(jìn)行阻燃和耐火處理、脫水、干燥和恢復(fù)工序，從而制造出多用途功能性無紡布。根據(jù)本發(fā)明提出的制造方法制得的多用途功能性無紡布可用于促進(jìn)網(wǎng)在切割機(jī)中的形成和層疊，顯示出優(yōu)異的耐熱性和導(dǎo)熱性，并具有改進(jìn)的保熱性和絕熱性。下文將更詳細(xì)地描述本發(fā)明的方法的各種操作。
[0032]本發(fā)明涉及一種制造多用途功能性無紡布的方法。此處，所述方法包括:⑴拆散碳化纖維并將所述碳化纖維與原棉以6:4至8:2的混合比混合，從而制得碳化纖維棉，(2)將所述碳化纖維棉注入切割機(jī)中以形成網(wǎng)，(3)將已形成網(wǎng)的碳化纖維棉與天然棉層疊，從而使所述已形成網(wǎng)的碳化纖維棉位于所述天然棉上，并對(duì)層疊的棉進(jìn)行針刺，和(4)對(duì)經(jīng)針刺的棉進(jìn)行阻燃和耐火處理、脫水和干燥。
[0033]另外，本發(fā)明涉及一種制造多用途功能性無紡布的方法。此處，所述方法包括:(I)拆散碳化纖維并將所述碳化纖維與原棉以6:4至8:2的混合比混合，從而制得碳化纖維棉，
(2)將所述碳化纖維棉注入切割機(jī)中以形成網(wǎng)，(3)將天然棉引入已形成網(wǎng)的碳化纖維棉的中間層并層疊在所述已形成網(wǎng)的碳化纖維棉的中間層上，并對(duì)層疊的棉進(jìn)行針刺，和(4)對(duì)經(jīng)針刺的棉進(jìn)行阻燃和耐火處理、脫水和干燥。
[0034]此外，本發(fā)明涉及一種制造多用途功能性無紡布的方法。此處，所述方法包括:(I)拆散碳化纖維并將所述碳化纖維與原棉以6:4至8:2的混合比混合，從而制得碳化纖維棉，
(2)將天然棉與所述碳化纖維棉混合并將所得的混合棉打散，(3)將該經(jīng)混合/打散的棉注入切割機(jī)中以形成網(wǎng)，將已形成網(wǎng)的棉層疊，并對(duì)經(jīng)層疊的棉進(jìn)行針刺，和(4)對(duì)經(jīng)針刺的棉進(jìn)行阻燃和耐火處理、脫水和干燥。
[0035]在本發(fā)明的制造方法中，操作(I)是在用碳化纖維形成網(wǎng)之前對(duì)碳化纖維進(jìn)行預(yù)處理的操作。更特別的是，由于碳化纖維具有1.47的比重和光滑組織，因此，當(dāng)將碳化纖維饋送到切割機(jī)中來形成細(xì)棉(網(wǎng))時(shí)，網(wǎng)不易形成，碳化纖維被卷落至切割機(jī)底部，并且層疊輥不能卷取碳化纖維棉網(wǎng)，這使得不可能層疊碳化纖維，本發(fā)明為了解決上述問題，首先，將碳化纖維(1，OOOg)和5%至30%(50g至300g)的原棉在開棉機(jī)裝置中混合。在此情況下，將穩(wěn)定纖維形式(即，羊毛樣卷曲形狀或皺紋紙樣形狀)的碳化纖維拆散，然后與原棉混合。由于在將用所述方法制備的混合物注入切割機(jī)中時(shí)容易形成網(wǎng)，因此該混合物容易層疊。另外，如上所述先將碳化纖維的棉拆散，然后饋送到切割機(jī)中以加工碳化纖維的網(wǎng)，從而形成厚度為30mm至IOOmm的網(wǎng)。
[0036]在制造碳化纖維棉之后,形成了碳化纖維棉和天然棉的網(wǎng)，并且碳化纖維棉層疊在天然棉上。然后，對(duì)層疊的棉進(jìn)行針刺(操作(2)和(3))。
[0037]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式，經(jīng)歷預(yù)處理工序的碳化纖維棉被注入切割機(jī)中以形成網(wǎng)，并被層疊在天然棉上。然后，將碳化纖維棉(厚度為30mm至100mm)和天然棉(厚度為60mm至240mm)層疊，以使得碳化纖維棉位于天然棉上(外側(cè))。同時(shí)，將層疊的棉送入饋送輥，往復(fù)針刺兩次，即，從頂部至底部進(jìn)行一次和從底部至頂部一次。針刺條件可包括:每分鐘轉(zhuǎn)速(rpm)為200rpm至800rpm,速度為2.0m/分鐘至5.0m/分鐘,針數(shù)為4，ΟΟΟΕΑ/m至4，500EA/m,并且針刺密度為40次/cm2至72次/cm2。在針刺工序后，纏結(jié)在天然棉上的碳化纖維的厚度由約30mm下降至約2mm,并且下層天然棉的經(jīng)針刺的無紡布的厚度由約60mm下降至約IOmm (見圖1)。
[0038]根據(jù)本發(fā)明另一示例性實(shí)施方式，將經(jīng)預(yù)處理的碳化纖維棉與天然棉混合，并將混合棉打散。然后，將打散的棉引入切割機(jī)中形成網(wǎng)，并將其層疊至厚度為60mm。隨后，對(duì)層疊的混合棉進(jìn)行針刺(rpm:200rpm至800rpm,速度:2.0m/分鐘至5.0m/分鐘,針數(shù):4，ΟΟΟΕΑ/m 至 4，500EA/m,針刺密度:40 次 /cm2 至 72 次 /cm2)(見圖 2)。
[0039]根據(jù)本發(fā)明又一示例性實(shí)施方式，將天然棉引入經(jīng)預(yù)處理的碳化纖維棉的中間層以使天然棉層疊在經(jīng)預(yù)處理的碳化纖維棉的中間層上，并對(duì)碳化纖維棉和天然棉進(jìn)行針刺(rpm: 200rpm 至 800rpm,速度:2.0m/ 分鐘至 5.0m/ 分鐘，針數(shù):4，ΟΟΟΕΑ/m 至 4，500EA/m,針刺密度:40次/cm2至72次/cm2)，以使碳化纖維棉和天然棉相互纏結(jié)(見圖3)。
[0040]對(duì)用以上方法獲得的針刺棉進(jìn)行阻燃(耐火)處理以及脫水、干燥和恢復(fù)工序，從而制得無紡布(見圖4)。根據(jù)該示例性實(shí)施方式，阻燃(耐火)處理可通過將針刺棉浸入包含氨水溶液、磷酸二氫銨、硼、陰離子表面活性劑、氟化防水劑和丙烯酸磷酸酯類偶聯(lián)劑的組合物中來進(jìn)行。另外，針刺棉可利用碾軋脫水機(jī)來脫水，并利用電介質(zhì)加熱干燥器或熱空氣干燥器來干燥。
[0041]如圖4所示，本發(fā)明的制造無紡布方法包括:為了以碳化纖維形成網(wǎng)，將原棉與碳化纖維在開棉機(jī)中混合，從而將穩(wěn)定纖維形式(具有羊毛樣卷曲形狀或皺紋紙樣形狀)的碳化纖維拆散，將碳化纖維注入切割機(jī)中形成網(wǎng)，在層疊輥處層疊碳化纖維，通過進(jìn)料輥向上饋送層疊的碳化纖維，同時(shí)在下部進(jìn)料輥處饋送并層疊天然纖維，在針刺機(jī)中在垂直方向上往復(fù)針刺所層疊的纖維。另外，借助于卷繞輥將針刺無紡布卷繞在“輥”周圍，并將該無紡布放入阻燃(耐火)液保持槽中，從而使阻燃(耐火)液容易地浸入無紡布中。然后，在碾軋脫水機(jī)中對(duì)無紡布進(jìn)行脫水工序，并在電介質(zhì)加熱干燥器或熱空氣干燥器中將其干燥。在恢復(fù)器中使多用途功能性無紡布的稍微變硬的邊緣恢復(fù)至原始狀態(tài)，并用卷繞輥制成產(chǎn)品。
[0042]用本發(fā)明提供的方法制造的多用途功能性無紡布可用于多種工業(yè)領(lǐng)域，包括阻燃保熱/絕熱材料、阻燃/防寒材料、阻燃吸聲材料、用于阻燃性LNG和LPG氣體的低溫保熱/絕熱材料、用于高溫阻燃的保熱/絕熱材料，阻燃高溫過濾材料和阻燃內(nèi)部材料。
[0043]如上所述，根據(jù)本發(fā)明提供的在針刺工序之前進(jìn)行的層疊天然棉和碳化纖維棉的方法，可以進(jìn)一步改善保熱和絕熱性，可以防止天然棉表面的碳化，并可以實(shí)現(xiàn)天然棉的不燃化。因此，根據(jù)本發(fā)明，可以提供因顯著改善的產(chǎn)品品質(zhì)和功能而能夠用于多種用途的無紡布。
[0044]更特別是，當(dāng)通過針刺使碳化纖維棉層與天然棉上層(外層)纏結(jié)時(shí)，碳化纖維棉具有高導(dǎo)熱性和散熱性，由于快速散熱而可以保持碳化纖維棉的均勻溫度，并且持續(xù)保持碳化纖維棉的下表面溫度。因此，天然棉不會(huì)被熱損害，并且天然棉的表面不碳化(見圖5和6)。
[0045]圖5顯示了一種多用途功能性無紡布，其中碳化纖維棉(厚度為2_)通過針刺與天然棉(厚度為8mm)的一個(gè)表面纏結(jié)。當(dāng)用噴燈使該無紡布的與碳化纖維棉纏結(jié)的一面接觸火焰2分鐘時(shí)，利用紅外線溫度計(jì)測(cè)量無紡布的溫度。結(jié)果，當(dāng)用溫度為1，450°C的噴燈使由碳化纖維棉和天然棉組成的本發(fā)明的多用途功能性無紡布接觸火焰時(shí)，傳導(dǎo)至天然棉背面的熱的溫度是28°C，這是室溫，這表明所述多用途功能性無紡布具有非常優(yōu)異的絕熱性。
[0046]圖6是顯示出通過使無紡布接觸火焰而進(jìn)行的阻燃/耐火測(cè)試的圖，在所述無紡布中，碳化纖維棉(厚度為2mm)與天然棉(厚度為6mm)的表面纏結(jié)。如圖6所示，即使用溫度為1，450°c的噴燈持續(xù)加熱無紡布2分鐘，無紡布變得紅熱，但以手抓取該無紡布時(shí)仍僅感覺溫?zé)?，這表明所述多用途功能性無紡布具有非常優(yōu)異的保熱和絕熱性。在設(shè)定多用途功能性無紡布可耐受1，450°C的高溫時(shí)，認(rèn)為多用途功能性無紡布顯示出不燃性。
[0047]圖7顯示了用以下述方式獲得的多用途功能性無紡布的圖:以7:3的混合比混合天然棉和碳化纖維棉(PAN)、打散混合棉并通過針刺使打散的棉纏結(jié)。此處,將無紡布的一面放在于煤氣爐中加熱了 2分鐘的熱銅板(厚度為1.5mm,長(zhǎng)度為500mm并且寬度為400mm)上，并利用熱成像相機(jī)測(cè)量無紡布的溫度。如圖7所示，當(dāng)熱銅板溫度為370°C時(shí)，傳導(dǎo)至無紡布表面的熱的溫度是73°C，這表明多用途功能性無紡布具有高的保熱和絕熱性。
[0048]圖8顯示了厚度為24mm的多用途功能性無紡布的圖像，該多用途功能性無紡布通過將天然棉引入碳化纖維棉的中間層并層疊在碳化纖維棉的中間層上而獲得。此處，利用噴燈使多用途功能性無紡布接觸火焰，并在1，4500C的溫度下加熱2分鐘，利用紅外線相機(jī)測(cè)量傳導(dǎo)至無紡布表面的熱的溫度。如圖8所示，按本發(fā)明制造的無紡布中的碳化纖維棉層的背面的表面溫度經(jīng)測(cè)量為25°C，并且層疊在碳化纖維棉的中間層上的天然棉區(qū)域中無碳化痕跡。結(jié)果表明本發(fā)明的多用途功能性無紡布具有高的保熱和絕熱性。
[0049]圖9是顯示比較本發(fā)明的多用途功能性無紡布的漂浮性的測(cè)試的圖。如圖9所示，由玻璃棉、石棉和陶瓷纖維組成的常規(guī)絕熱材料快速吸水并沉至水槽底部，這表明常規(guī)絕熱材料根本不具有漂浮性。然而，本發(fā)明的多用途功能性無紡布漂浮在水上，這表明該多用途功能性無紡布顯示出極優(yōu)異的漂浮性。由此表明，本發(fā)明的多用途功能性無紡布由于形成了大量中空空間和閉合泡而具有優(yōu)異的漂浮性。
[0050]當(dāng)根據(jù)本發(fā)明提供的方法制造多用途功能性無紡布時(shí)，熱量通過碳化纖維棉而快速傳遞，因此，可以持續(xù)保持纏結(jié)的天然棉中的溫度，從而改善保熱和絕熱性。
[0051]另外，根據(jù)本發(fā)明制造的多用途功能性無紡布可通過利用針刺機(jī)或模具將無紡布成型為加工無紡布、無紡布、墊、板、管、彎頭和閥的形式。另外，該多用途功能性無紡布耐受由電力管道、公共用電管道、驅(qū)動(dòng)設(shè)備、電線、電纜和通信線中的火花引起的火以及由外部引起的火和火焰(耐火性)，防止產(chǎn)生毒煙(阻燃性)，并隔絕內(nèi)部熱(絕熱性)。因此，按照本發(fā)明制造的多用途功能性無紡布可以以加工無紡布、帶、無紡布和套筒的形式制造和使用，所有這些形式都用于保持電力管道的內(nèi)部溫度。換言之，多用途功能性無紡布可用于選自由以下材料組成的組的至少一種材料中:保熱材料、阻燃材料、絕熱材料、加熱材料、吸聲材料、吸收沖擊用中間材料、緩沖材料、防彈材料、防刀材料和消防材料。
[0052]另外，本發(fā)明的多用途功能性無紡布可用于用于多種工業(yè)領(lǐng)域，包括管、閥、彎管、渦輪機(jī)、旋轉(zhuǎn)機(jī)、廢氣閥、鍋爐壁和大型發(fā)動(dòng)機(jī)等。在此情況下，當(dāng)將多用途功能性無紡布用于保熱材料、絕熱材料和吸聲材料中時(shí)，由于多用途功能性無紡布重量輕并且薄，該多用途功能性無紡布可具有增強(qiáng)保熱和絕熱性的效果。
[0053]另外,本發(fā)明的多用途功能性無紡布可用作以液態(tài)運(yùn)輸和儲(chǔ)存的LNG和LPG氣體的運(yùn)輸和儲(chǔ)存系統(tǒng)、船舶、車輛、儲(chǔ)存罐、罐屏障、管、閥、冷藏倉庫、冷藏機(jī)和冰淇淋生產(chǎn)裝置等中的低溫保熱/絕熱材料。
[0054]另外，出于加熱目的，本發(fā)明的多用途功能性無紡布可用作在建筑物的地板和室內(nèi)墻中可以使用的多用途功能性高級(jí)無紡布。即使本發(fā)明的多用途功能性無紡布重量輕并且薄，但該多用途功能性無紡布具有保熱性、絕熱性、吸聲性、防蟲性和阻燃性。因此，可以降低建造成本和加熱成本，并且可以更寬裕地使用實(shí)際地板空間。另外，本發(fā)明的多用途功能性無紡布可用于建筑物的窗戶，以屏蔽日光和紫外線以及紅外線、保溫并絕熱吸聲，并且還可以用于阻燃簾和清篩輥中，用于在著火時(shí)防止火焰的傳播。
[0055]除了作為保熱材料、絕熱材料和阻燃材料的效果，本發(fā)明的多用途功能性無紡布還可以用作吸聲材料、防凝露材料以及板(例如夾層板、金屬板、鋁復(fù)合材料板和冷藏板等)的中間材料或芯材料。由于多用途功能性無紡布重量輕并且薄，可以降低設(shè)計(jì)負(fù)載，可以減少制造成本(例如材料成本和建造成本)，可以容易確保制造空間，并且可以節(jié)能。
[0056]本發(fā)明的多用途功能性無紡布可用作下述物中的阻燃材料或絕熱材料:能夠在焊接時(shí)散布火花和火焰的位置處保護(hù)機(jī)器、設(shè)備和裝置的火花/火焰/火防護(hù)毯，用于在著火時(shí)初步抑火的毯，用于在火災(zāi)逃生時(shí)保護(hù)人體的消防毯，和防火設(shè)施的消防毯。
[0057]另外，多用途功能性無紡布可用作高品質(zhì)墻紙和內(nèi)部材料。除了阻燃性、防火性、保熱性、絕熱性、吸聲性和潮濕控制效果以外，該多用途功能性無紡布的優(yōu)點(diǎn)還在于重量輕和環(huán)境友好。另外，多用途功能性無紡布用于在著火時(shí)防止火焰?zhèn)鞑?，并且不?huì)產(chǎn)生對(duì)人體有害的煙或氣體。
[0058]此外，由于多用途功能性無紡布還具有防刀性和防彈性，因此該多用途功能性無紡布可用作警服、軍服、防彈衣、消防裝、消防手套、消防靴、特殊工作服和高溫工業(yè)鋼頭靴的材料。
[0059]由于多用途功能性無紡布具有絕熱性、吸聲性、防彈性和抗劇烈振動(dòng)的防振性，該多用途功能性無紡布可用于裝甲車、坦克、自行火炮、自行反坦克炮、軍艦、巡邏艇、潛水艇、直升機(jī)、戰(zhàn)斗機(jī)等的發(fā)動(dòng)機(jī)中，并且還可以安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)室的內(nèi)壁、駕駛艙的內(nèi)壁和燃料箱的內(nèi)壁與外壁處，以緩沖沖擊。
[0060]另外，多用途功能性無紡布可用作膝部、胸部、臂部、運(yùn)動(dòng)產(chǎn)品的足尖防護(hù)裝置、安全頭盔、頭盔以及汽車保險(xiǎn)杠的吸收沖擊用中間材料或緩沖材料。
[0061]此外，多用途功能性無紡布可用作重量輕且具有多種功能的長(zhǎng)絲，其顯示出比常規(guī)的石棉紗、玻璃紗和芳綸紗(aramid yarn)更優(yōu)異的不燃性、拉伸強(qiáng)度和破裂強(qiáng)度。在此情況下，所述長(zhǎng)絲可以使用通過擰絞由多用途功能性棉形成的絲線而產(chǎn)生的長(zhǎng)絲和通過混合碳化纖維棉與天然棉而產(chǎn)生的長(zhǎng)絲。
[0062]本發(fā)明的實(shí)施方式
[0063]下面，將描述本發(fā)明的優(yōu)選示例性實(shí)施方式，從而幫助對(duì)本發(fā)明的理解。然而，應(yīng)該理解的是，本文提出的描述僅是示例性的，對(duì)示例性實(shí)施方式是說明性的，目的是描述本發(fā)明，而不試圖限于這些示例性實(shí)施方式。
[0064]實(shí)施例1:多用途功能性無紡布的制造
[0065]1.1.制造預(yù)處理的碳化纖維棉
[0066]將碳化纖維(1，OOOg)和5%至30%(50g至300g)原棉在開棉機(jī)中混合。在此情況下，將穩(wěn)定纖維形式(即，羊毛樣卷曲形狀或皺紋紙樣形狀)的碳化纖維拆散，然后與原棉混合，從而制得碳化纖維棉。
[0067]1.2.利用碳化纖維棉和天然棉制造多用途功能性無紡布
[0068]為了制造圖1所示的多用途功能性無紡布，將經(jīng)歷預(yù)處理工序的碳化纖維棉注入切割機(jī)中形成網(wǎng)并層疊。然后，將碳化纖維棉(厚度為30mm至100mm)和天然棉(厚度為60mm至240mm)層疊，以使得碳化纖維棉位于天然棉上(外側(cè))。然后，將層疊的棉在以下條件下往復(fù)針刺兩次:每分鐘轉(zhuǎn)速(rpm)為200rpm至800rpm,速度為2.0m/分鐘至5.0m/分鐘，針數(shù)為4，ΟΟΟΕΑ/m至4，500EA/m,針刺密度為40次/cm2至72次/cm2 (見圖1)。對(duì)于圖1所示的多用途功能性無紡布，針刺工序后，纏結(jié)在天然棉上(外側(cè))的碳化纖維的厚度由約30mm下降至約2mm,并且下層天然棉的厚度由約60mm下降至約10mm。
[0069]另外，為了制造圖2所示的多用途功能性無紡布，將預(yù)處理的碳化纖維棉與天然棉混合，并將混合棉打散。然后，將打散的棉引入切割機(jī)中形成網(wǎng)，并層疊至厚度為60_。將層疊的棉在以下條件下往復(fù)針刺兩次:每分鐘轉(zhuǎn)速(rpm)為200rpm至800rpm,速度為
2.0m/分鐘至5.0m/分鐘，針數(shù)為4，ΟΟΟΕΑ/m至4，500EA/m,針刺密度為40次/cm2至72次/cm2(見圖 2)。
[0070]另外，為了制造圖3所示的多用途功能性無紡布，將天然棉引入預(yù)處理的碳化纖維棉的中間層并層疊在預(yù)處理的碳化纖維棉的中間層上。然后，將層疊的棉在以下條件下往復(fù)針刺兩次:每分鐘轉(zhuǎn)速(rpm)為200rpm至800rpm,速度為2.0m/分鐘至5.0m/分鐘，針數(shù)為4，000EA/m至4，500EA/m,針刺密度為40次/cm2至72次/cm2 (見圖3)。
[0071]對(duì)圖1、2和3所示的各多用途功能性無紡布進(jìn)行阻燃(耐火)處理和脫水、干燥工序以及恢復(fù)工序。
[0072]實(shí)施例2:對(duì)多用途功能性無紡布的絕熱性的測(cè)試
[0073]為了檢驗(yàn)圖1、2和3所示的多用途功能性無紡布的絕熱性，利用噴燈和熱板對(duì)這些多用途功能性無紡布進(jìn)行測(cè)試。
[0074]用噴燈在1，450°C直接加熱圖1所示的多用途功能性無紡布2分鐘，用紅外線溫度計(jì)測(cè)量天然棉側(cè)的絕熱溫度(見圖5)。結(jié)果，由于天然棉側(cè)的絕熱溫度經(jīng)測(cè)量為室溫(280C )，可以看出該多用途功能性無紡布具有非常優(yōu)異的絕熱性。另外，用手直接抓取圖1所示的多用途功能性無紡布，然后用噴燈在1，450°C加熱2分鐘(見圖6)。結(jié)果表明，其感覺溫?zé)?，但沒有高溫造成的傷害。
[0075]將圖2所示的多用途功能性無紡布放置在用煤氣爐加熱了 2分鐘且表面溫度為370°C的熱銅板上。然后，利用熱成像相機(jī)測(cè)量傳導(dǎo)至無紡布表面的熱的溫度(見圖7)。結(jié)果，可以看出傳導(dǎo)至無紡布表面的熱的溫度為73°C，表明該多用途功能性無紡布具有高保熱性。
[0076]用噴燈在1，450°C直接加熱圖3所示的多用途功能性無紡布2分鐘，用紅外線相機(jī)測(cè)量傳導(dǎo)至無紡布表面的熱的溫度(見圖8)。結(jié)果，可以看出無紡布的碳化纖維棉層的背面的表面溫度為25°C，這表明與噴燈溫度(1，450°C)相差1425°C。另外，還可以看出，在層疊于碳化纖維棉的中間層上的天然棉區(qū)域中無碳化痕跡，表明該多用途功能性無紡布具有高的保熱和絕熱性。
[0077]實(shí)施例3:對(duì)多用途功能性無紡布的漂浮性的比較測(cè)試
[0078]為了比較本發(fā)明的多用途功能性無紡布(圖1、2和3)的漂浮性，將這些多用途功能性無紡布與由玻璃棉、石棉和陶瓷纖維組成的常規(guī)絕熱材料一起投入含水的水槽中(見圖9)。結(jié)果，可以看出常規(guī)絕熱材料吸水并沉至水槽底部，這表明常規(guī)絕熱材料根本不具有漂浮性。然而，如圖9所示，可以看出本發(fā)明多用途功能性無紡布(圖1、2和3)長(zhǎng)時(shí)間漂浮，表明這些多用途功能性無紡布具有非常優(yōu)異的漂浮性。[0079]實(shí)施例4:對(duì)多用途功能性無紡布的阻燃性和耐火性的評(píng)價(jià)測(cè)試
[0080]根據(jù)消防系統(tǒng)法案的維護(hù)和安全管理執(zhí)法條例中規(guī)定的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，利用麥克燈(Meker burner)法測(cè)試本發(fā)明的多用途功能性無紡布的阻燃(耐火)性。結(jié)果列在下表1中，并示于圖10 (測(cè)試報(bào)告)中。
[0081]表1
[00821]
【權(quán)利要求】
1.一種制造多用途功能性無紡布的方法，所述方法包括: (1)拆散碳化纖維并將所述碳化纖維與原棉以7:3至8:2的混合比混合，制成碳化纖維棉； (2)將所述碳化纖維棉注入切割機(jī)中，形成網(wǎng)； (3)將已形成網(wǎng)的所述碳化纖維棉與天然棉層疊，從而使已形成網(wǎng)的所述碳化纖維棉位于所述天然棉上，并對(duì)層疊的棉進(jìn)行針刺；和 (4)對(duì)針刺的棉進(jìn)行阻燃和耐火處理、脫水和干燥。
2.一種制造多用途功能性無紡布的方法，所述方法包括: (1)拆散碳化纖維并將所述碳化纖維與原棉以7:3至8:2的混合比混合，制成碳化纖維棉； (2)將所述碳化纖維棉注入切割機(jī)中，形成網(wǎng)； (3)將天然棉引入已形成網(wǎng)的所述碳化纖維棉的中間層并層疊在已形成網(wǎng)的所述碳化纖維棉的所述中間層上，并對(duì)層疊的棉進(jìn)行針刺；和 (4)對(duì)針刺的棉進(jìn)行阻燃和耐火處理、脫水和干燥。
3.—種制造多用途功能性無紡布的方法，所述方法包括: (1)拆散碳化纖維并將所述碳化纖維與原棉以7:3至8:2的混合比混合，制成碳化纖維棉；` (2)將天然棉與所述碳化纖維棉混合，并將所得的混合棉打散； (3)將混合/打散的棉注入切割機(jī)中，形成網(wǎng)，將已形成網(wǎng)的棉層疊，并對(duì)層疊的棉進(jìn)行針刺；和 (4)對(duì)針刺的棉進(jìn)行阻燃和耐火處理、脫水和干燥。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述針刺的條件包括:每分鐘轉(zhuǎn)速(rpm)為 200rpm 至 800rpm，速度為 2.0m/ 分鐘至 5.0m/ 分鐘，針數(shù)為 4，ΟΟΟΕΑ/m 至 4，500EA/m,并且針刺密度為40次/cm2至72次/cm2。
5.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述針刺以從頂部至底部進(jìn)行一次并從底部至頂部進(jìn)行一次的方式往復(fù)進(jìn)行。
6.一種用權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法制造的多用途功能性無紡布。
7.如權(quán)利要求6所述的多用途功能性無紡布，其中，所述多用途功能性無紡布用于選自由以下材料組成的組的至少一種材料:保熱材料、阻燃材料、絕熱材料、加熱材料、吸聲材料、吸收沖擊用中間材料、緩沖材料、防彈材料、防刀材料和消防材料。
8.如權(quán)利要求6所述的多用途功能性無紡布，其中，所述多用途功能性無紡布用于選自由管、閥、彎管、渦輪機(jī)、旋轉(zhuǎn)機(jī)、廢氣閥、鍋爐壁和大型發(fā)動(dòng)機(jī)組成的組的至少一種。
9.權(quán)利要求6所述的多用途功能性無紡布，其中，所述多用途功能性無紡布用作選自由下述物組成的組的至少一種中的低溫保熱/絕熱材料:以液態(tài)運(yùn)輸和儲(chǔ)存的LNG和LPG氣體的運(yùn)輸和儲(chǔ)存系統(tǒng)，船舶，車輛，儲(chǔ)存罐，管，閥，冷藏倉庫和冷藏機(jī)。
10.權(quán)利要求6所述的多用途功能性無紡布，其中，所述多用途功能性無紡布用作選自由下述物組成的組的至少一種中的阻燃材料或絕熱材料:阻燃簾、清篩輥、阻燃/防火毯、消防毯和防火設(shè)備。
11.權(quán)利要求6所述的多用途功能性無紡布，其中，所述多用途功能性無紡布用作選自由下述物組成的組的至少一種中的防彈材料、防刀材料或消防材料:警服、軍服、防彈衣、消防裝、消防手套、消防靴、特殊工作服和高溫下使用的工業(yè)鋼頭靴。
12.權(quán)利要求6所述的多用途功能性無紡布，其中，所述多用途功能性無紡布用作選自由下述物組成的組的至少一種中的吸收沖擊用中間材料或緩沖材料:汽車保險(xiǎn)杠、人體防護(hù)用具、安全頭盔和頭盔。
13.權(quán)利要求6所述的多用途功能性無紡布，其中，所述多用途功能性無紡布用作選自由下述物組成的組的至 少一種中的中間材料或芯材料:夾層板、金屬板、鋁復(fù)合材料板和冷藏板。
【文檔編號(hào)】D04H1/4382GK103827374SQ201180073811
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2011年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月28日
【發(fā)明者】尹甲浩, 尹基浩, 金學(xué)范, 徐光熺, 宋云鶴 申請(qǐng)人:艾尼西斯株式會(huì)社