專利名稱：用于制造預(yù)成型制品的玻璃纖維制品的制作方法
用于制造預(yù)成型制品的玻璃纖維制品 輛,狀令頁M禾口工、lk證性 本發(fā)明大體上涉及預(yù)型件，更具體地說，涉及由玻璃纖維制品直接制備的高度壓
實的玻璃纖維預(yù)型件，該玻璃纖維制品由涂有熱塑性施膠組合物的變形或非變形連續(xù)玻璃 纖維形成。
背景技術(shù)：
隔音器用于其中希望通過消散或吸收聲音降低噪聲發(fā)射的各種環(huán)境。例如，本領(lǐng) 域中已知在內(nèi)燃機(jī)的排氣消聲器中使用吸聲材料以使發(fā)動機(jī)排氣在它們從發(fā)動機(jī)穿過排 氣系統(tǒng)并進(jìn)入大氣時制造的聲音衰弱或衰減。通常，將連續(xù)玻璃纖維絲束布置在消聲器內(nèi) 部作為吸聲材料。連續(xù)玻璃纖維優(yōu)于其它纖維，例如切短玻璃纖維，因為連續(xù)纖維的長度減 小游離纖維可能從消聲器移位并離開進(jìn)入大氣的可能性。 連續(xù)玻璃纖維絲束可以通過本領(lǐng)域中已知的各種方法置于消聲器中。例如，可 以將連續(xù)玻璃纖維絲束直接地插入消聲器外殼，例如Ingemansson等人的美國專利號 4， 569， 471中所公開那樣。具體來說，Ingemansson等人公開了通過將連續(xù)復(fù)絲玻璃纖維絲 束進(jìn)給穿過噴嘴并進(jìn)入消聲器外殼填充消聲器外殼的方法和設(shè)備。使用壓縮空氣使纖維絲 束在該殼內(nèi)膨脹成羊毛狀材料。 或者，可以使用纖維填充(fibrous filed)袋填充消聲器的空腔。Brandt等人的 美國專利號6， 607， 052公開了用連續(xù)玻璃纖維絲束填充消聲器外殼的方法，其中用連續(xù)玻 璃纖維填充袋子并將該袋子插入消聲器空腔中。該袋子具有第一面和第二面，該第一面具 有界定第一面總開放區(qū)的一個或多個第一穿孔，該第二面沒有穿孔或具有界定第二面總開 放區(qū)的一個或多個第二穿孔。該第一面總開放區(qū)大于第二面總開放區(qū)。該袋子填有纖維材 料(例如，連續(xù)玻璃纖維絲束)并與位于第一消聲器外殼部分內(nèi)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相鄰布置。施 加部分真空以使該填充袋子朝該內(nèi)部結(jié)構(gòu)移動。然后將第二消聲器外殼部分鄰接于該第一 消聲器外殼部分放置以致第一和第二消聲器外殼部分界定容納該內(nèi)部結(jié)構(gòu)和纖維材料填 充袋的空腔。 除了用連續(xù)玻璃纖維絲束填充消聲器外殼之外，本領(lǐng)域中還已知形成連續(xù)玻 璃纖維絲束的預(yù)型件，該預(yù)型件適合于插入消聲器外殼。K皿tsson等人的美國專利號 5，766，541和EP 0 941 441公開了如下制備的連續(xù)玻璃纖維絲束的預(yù)型件將連續(xù)玻璃纖 維絲束供入穿孔模具以在該模具中形成連續(xù)毛線制品，將粘結(jié)劑供入該模具，壓縮該模具 以壓實該毛線制品到所需密度，發(fā)熱該模具以將粘結(jié)劑固化，并從該模具取出預(yù)型件。然后 可以將該預(yù)型件插入消聲器空腔。 在K皿tsson的美國專利公開號2001/0011780 A1和EP 0 692 616中，將連續(xù)玻璃 纖維絲束和粉末粘結(jié)劑吹入由穿孔篩形成的空腔，該空腔具有待填充的消聲器的形狀。然 后讓熱空氣通過該穿孔篩以使粘結(jié)劑熔融并將纖維粘結(jié)在一起。接下來，使冷空氣循環(huán)穿 過該穿孔篩以冷卻預(yù)型件以致它可以從該穿孔篩取出并插入消聲器。 在現(xiàn)有的用于形成消聲器預(yù)型件的許多方法中，在用纖維填充消聲器模具之前將 粘結(jié)劑施涂于纖維上。 一般而言，在纖維的膨化期間將粘結(jié)劑噴涂到玻璃纖維上以形成羊毛狀材料。通常用于消聲器預(yù)型件的粘結(jié)劑是熱固性、酚基樹脂。酚基樹脂呈粉末形式并 與水一起作為漿料噴涂到纖維上。在固化后，熱固性粘結(jié)劑一般經(jīng)過不可逆交聯(lián)反應(yīng)形成 交聯(lián)產(chǎn)物。因此，一旦與纖維接觸的粘結(jié)劑固化，例如在烘箱中固化，固化的粘結(jié)劑保持或 保留呈預(yù)型件形狀的纖維直到將該預(yù)型件安裝到消聲器外殼中。在將預(yù)型件安裝在消聲器 外殼中之后，不再需要粘結(jié)劑，并通常通過讓車輛運轉(zhuǎn)足以從該預(yù)型件至少除去相當(dāng)大部 分粘結(jié)劑的時間而燒盡該粘結(jié)劑。 酚基粘結(jié)劑，例如用于消聲器用連續(xù)玻璃纖維絲束預(yù)型件的酚基粘結(jié)劑具有許多 不合需要的特性。例如，噴涂含該粉末粘結(jié)劑的漿料可能導(dǎo)致粘結(jié)劑不均勻分布在玻璃纖 維上。結(jié)果，只有當(dāng)在纖維間接觸點處存在粘結(jié)劑時，可處理和可用的預(yù)型件才是可能的。 為了獲得穩(wěn)定和勻質(zhì)的制品，可能需要較大量的粘結(jié)劑。另外，應(yīng)用酚基粘結(jié)劑產(chǎn)生環(huán)境和 安全問題，因為到預(yù)型件模具中的應(yīng)用并不總是精確的，并且一部分酚基粘結(jié)劑可能沉積 在預(yù)型件模具外部并沉積到設(shè)備和/或地板上。此外，因為熱固性酚基粘結(jié)劑以固態(tài)存在 并具有高的軟化點，所以要求高溫使該粘結(jié)劑處于熔融狀態(tài)以致然后可以將這種粘結(jié)劑固 化。另外，為了完成加熱-固化-冷卻循環(huán)以完全固化這種粘結(jié)劑，需要長的循環(huán)時間，因 為必須將整個預(yù)型件加熱到合適的粘結(jié)劑固化溫度并保持在該高溫下整個固化時間。此種 延長的固化時間導(dǎo)致增加的生產(chǎn)循環(huán)時間和增加的成本。此外，在燒盡期間酚基粘結(jié)劑的 分解釋放有害氣體和不希望的氣味。利用酚基粘結(jié)劑還要求昂貴和復(fù)雜的噴涂和/或膨化
槍，因為這種槍需要同時處理固體粉末化學(xué)品和在纖維膨化期間噴涂到纖維上的水。此外，
對地板要求獨立的粘結(jié)劑處理和運送設(shè)備，從而增加當(dāng)前工藝的復(fù)雜性。 因此，本領(lǐng)域中仍需要備選的粘結(jié)劑組合物和形成消聲器預(yù)型件的簡單、緊湊的
方法，該方法環(huán)境友好并且有效地降低與目前用來制造消聲器預(yù)型件的酚類粉末粘結(jié)劑和
方法有關(guān)的成本。 發(fā)明概述 本發(fā)明的目的是提供由變形纖維形成的預(yù)成型制品，該變形纖維至少部分地涂有 包括一種或多種熱塑性材料的熱塑性施膠組合物。所述變形纖維被壓縮成不依賴于要插入 它的空腔(例如，消聲器)形狀的形狀。所述熱塑性材料包括熱塑性的化學(xué)品和/或化合 物和/或具有熱塑性性能例如能夠經(jīng)歷多次加熱和冷卻循環(huán)的化學(xué)品和/或化合物。任選 地，所述熱塑性施膠組合物包括硅烷偶聯(lián)劑。另外，在纖維制造和/或連續(xù)纖維的后加工期 間需要的添加劑也可以包括在熱塑性施膠組合物中。所述連續(xù)纖維是耐熱纖維，并且可以 包括玻璃纖維、碳纖維、礦物纖維、礦物棉、石棉和/或合成纖維。所述連續(xù)纖維還可以包括 布置在所述連續(xù)纖維和熱塑性施膠組合物之間的包括成膜劑、硅烷偶聯(lián)劑和潤滑劑的熱塑 性施膠組合物。所述變形纖維能夠解壓成變形連續(xù)纖維的疏松物質(zhì)，該疏松物質(zhì)又可以再 壓縮成預(yù)成型制品。所述變形纖維的這種〃 可逆〃 性質(zhì)產(chǎn)生零或接近零的廢料。
本發(fā)明另一個目的是提供用于形成預(yù)型件的纖維制品，該纖維制品包括基本上均 勻涂有包括至少一種熱塑性材料的熱塑性施膠組合物的耐熱連續(xù)纖維。所述熱塑性施膠組 合物使預(yù)型件能夠形成，而無需在所述預(yù)型件的后面的形成階段施加任何附加的施膠或粘 結(jié)劑組合物。可以按O. 5_30%的燒失量(LOI)將所述熱塑性施膠組合物施涂于所述連續(xù)纖 維上。此外，所述熱塑性施膠組合物可以是水性或無水的，并任選地包括硅烷偶聯(lián)劑。所述 耐熱連續(xù)纖維可以是玻璃纖維、碳纖維、礦物纖維、礦物棉、石棉或合成纖維。無水熱塑性施膠組合物可以由在它們用到和施加到連續(xù)纖維上的過程中成分的基本上無水的性質(zhì)或狀 態(tài)表征。所述連續(xù)纖維還可以包括常規(guī)熱塑性施膠組合物，該常規(guī)熱塑性施膠組合物包含 成膜劑、硅烷偶聯(lián)劑和潤滑劑，其中所述常規(guī)熱塑性施膠組合物布置在所述連續(xù)纖維和熱 塑性施膠組合物之間。 本發(fā)明的另一個目的是提供包括許多耐熱連續(xù)玻璃纖維的消聲器預(yù)型件，所述玻 璃纖維基本上均勻地涂有包括熱塑性材料的熱塑性施膠組合物。所述連續(xù)纖維被壓縮成預(yù) 型件，該預(yù)型件具有不依賴于它待插入其中的消聲器空腔的形狀的形狀。所述壓縮的纖維 在施加熱時解壓而形成經(jīng)涂覆、變形纖維的疏松物質(zhì)，該疏松物質(zhì)填充或幾乎填充消聲器 空腔。具體來說，加熱纖維上的熱塑性材料使所述纖維從它們的壓縮形式熔融和釋放。消 聲器預(yù)型件的這種可逆性質(zhì)排除了對具有消聲器外殼的精確和/或復(fù)雜尺寸的預(yù)型件的 需要。所述連續(xù)耐熱纖維包括玻璃纖維、碳纖維、礦物纖維、礦物棉、石棉和/或合成纖維。 在一個優(yōu)選的實施方案中，所述連續(xù)纖維是連續(xù)玻璃纖維。這種玻璃纖維保證在由汽車發(fā) 動機(jī)發(fā)出的聲音范圍內(nèi)有良好的聲音衰減。 本發(fā)明的優(yōu)點是熱塑性膠料組合物性質(zhì)上是無腐蝕性的，并因此，提高模具的壽 命以及消聲器的壽命。 本發(fā)明的又一個優(yōu)點是預(yù)成型制品是可再循環(huán)的，以致可以將來自不可用的預(yù)型 件的變形玻璃纖維再模塑并再壓縮成壓縮預(yù)成型制品。 本發(fā)明的附加優(yōu)點是熱塑性施膠組合物使預(yù)型件能夠形成，而無需在預(yù)型件的后 面的形成階段施加任何附加的施膠或粘結(jié)劑組合物。 本發(fā)明另一個優(yōu)點是，由于本發(fā)明方法中沒有附加的化學(xué)品，所以本發(fā)明方法是 清潔、干燥和環(huán)境友好的。 本發(fā)明的又一個優(yōu)點是預(yù)先變形的纖維可以用來制備具有任何所需形狀的壓縮 預(yù)成型制品。 本發(fā)明的還有的優(yōu)點是變形玻璃纖維的可再循環(huán)性實現(xiàn)最少或零廢料。 本發(fā)明的一個特征是在壓縮預(yù)成型制品中使用合適量的玻璃以獲得最佳吸音作
用，并且總部件重量降低。 本發(fā)明的另一個特征是壓縮預(yù)成型制品不需要具有它待插入的消聲器空腔的精 確或類似的形狀。 本發(fā)明的又一個特征是預(yù)成型制品在施加熱時解壓。 本發(fā)明的另一個特征是，在一個示例性實施方案中，在連續(xù)纖維從套管變纖細(xì)時， 熱塑性粘結(jié)劑基本上均勻分布在它們上。 本發(fā)明的前述和其它目的、特征和優(yōu)點將由隨后的詳細(xì)描述的考慮而更充分地展 示。然而，應(yīng)明確理解的是，附圖僅是用于說明性目的而不應(yīng)理解為限定本發(fā)明的范圍。
附圖簡述 在考慮以下本發(fā)明的詳細(xì)公開后，特別是當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行時，本發(fā)明的優(yōu)點將變 得明顯，在附圖中

圖1是用于本發(fā)明的涂有熱塑性膠料的連續(xù)玻璃絲束的形成示意圖；
圖2是說明形成根據(jù)本發(fā)明一個示例性實施方案的預(yù)型件的步驟的流程圖；
圖3是根據(jù)本發(fā)明將噴嘴導(dǎo)入模腔的示意 圖4是用根據(jù)本發(fā)明的變形玻璃纖維填充模腔的示意 圖5是填有根據(jù)本發(fā)明的變形玻璃纖維的模腔的示意 圖6是壓縮根據(jù)本發(fā)明的變形玻璃纖維的示意 圖7是加熱根據(jù)本發(fā)明的玻璃纖維的壓縮圓片的示意 圖8是冷卻根據(jù)本發(fā)明的玻璃纖維的壓縮圓片的示意 圖9是從模具取出壓縮圓片的示意圖； 圖10是根據(jù)本發(fā)明第二個實施方案將噴嘴導(dǎo)入模腔的示意 圖11是用根據(jù)本發(fā)明第二個實施方案的變形玻璃纖維填充模腔的示意 圖12是填有根據(jù)本發(fā)明第二個實施方案的變形玻璃纖維的模腔的示意 圖13是顯示根據(jù)本發(fā)明至少一個示例性實施方案的壓縮預(yù)成型制品的照片；
圖14是顯示圖13所示的預(yù)成型制品在烘箱中在80°C (176° F)下加熱1分鐘之后的照片；禾口 圖15是顯示圖13所示的預(yù)成型制品在烘箱中在80°C (176° F)下加熱3分鐘之后的照片。 本發(fā)明的詳細(xì)描述和優(yōu)選的實施方案 除非另外限定，本文所使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同意義。雖然與本文所述那些類似或等效的任何方法和材料可用于本發(fā)明的實踐或試驗，但是優(yōu)選的方法和材料是本文所描述的。本文引用的所有參考文獻(xiàn)，包括公開的或相應(yīng)的美國或外國專利申請，發(fā)布的美國或外國專利，或任何其它參考文獻(xiàn)各自以其全文引入供參考，包括所引用的參考文獻(xiàn)中給出的所有數(shù)據(jù)、表、圖和文本。
在附圖中，為了清楚起見，可放大線、層和區(qū)域的厚度。應(yīng)指出的是，附圖中出現(xiàn)的同樣的編號自始至終表示同樣的元素。要理解，當(dāng)元素被稱為在另一元素〃 上(on)"時，它可直接在其它元素上或靠著其它元素或者可存在插入的元素。術(shù)語〃 熱塑性施膠齊U (thermoplastic sizing) 〃 、 〃熱塑性施膠組合物(thermoplasticsizingcomposition)"和〃 熱塑性膠料(thermoplastic size)"在此可以互換地使用。另外，術(shù)語〃 膠料(size)、 〃施膠劑(sizing)"、 〃膠料組合物(size composition)"禾P〃膠料制劑(size formulation)"在此可互換地使用。 本發(fā)明涉及由基本上均勻涂有熱塑性施膠組合物的連續(xù)纖維形成的預(yù)型件和這種預(yù)型件的形成方法。所述熱塑性施膠組合物使預(yù)型件能夠形成，而無需在所述預(yù)型件的后面的形成階段施加附加的施膠或粘結(jié)劑組合物。所述熱塑性施膠組合物可以以水性或無水相使用，但是優(yōu)選性質(zhì)上是無水的。所述非水熱塑性施膠組合物可以由在它們用到和施加到纖維上的過程中成分的基本上非水的性質(zhì)或狀態(tài)表征。 熱塑性施膠組合物包括熱塑性材料，和任選的硅烷偶聯(lián)劑。熱塑性施膠組合物中的熱塑性材料包括熱塑性的化學(xué)品和/或化合物和/或具有熱塑性性能(例如，能夠經(jīng)歷許多加熱和冷卻循環(huán)并因此性質(zhì)上是〃 可逆的〃 )的化學(xué)品和/或化合物。在纖維制造和/或連續(xù)纖維的后加工期間需要的其它特定添加劑也可以包括在熱塑性施膠組合物中。熱塑性施膠組合物包括熱塑性材料或熱塑性材料的組合。所希望的是，所述熱塑性材料能夠在施加能量時熔融或具有降低的粘度并在輔助或無輔助冷卻時具有更高的粘度或能夠自然地凝固。另外，熱塑性施膠組合物令人希望地在室溫下呈凝固形式。
熱塑性材料可以包括能夠經(jīng)歷一次或數(shù)次加熱循環(huán)(即，熔融和流動)和冷卻循環(huán)(即，凝固)的化學(xué)品或化合物。另外，熱塑性材料可以基于合成或天然化學(xué)品、聚合物、低聚物和/或蠟，包括它們的改性結(jié)構(gòu)或形式，并且它們性質(zhì)上可以是離子、非離子或兩性型的。熱塑性材料不受特別限制，并且包括熱塑性材料，例如但不限于聚合物和/或改性聚合物例如基于以下物質(zhì)的那些聚丙烯、聚酯、聚酰胺、聚乙烯、聚氧化乙烯(PE0)、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯硫(PPS)、聚苯醚(PPE)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亞胺(PEI)、聚氯乙烯(PVC)、乙烯-乙酸乙烯酯/氯乙烯(EVA/VC)、丙烯酸低級烷基酯聚合物、丙烯腈聚合物、部分水解的聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、苯乙烯丙烯酸酯、聚烯烴、聚酰胺、多硫化物、聚碳酸酯、人造絲、尼龍、酚醛樹脂和環(huán)氧樹脂；氧化熱塑性塑料；官能化的熱塑性塑料；改性熱塑性塑料；蠟或蠟質(zhì)物例如Vybar103、 Vybar 260、 Vybar 825 (可以從BakerPetrolite獲得)，和Polyboost 130(可以從S & S Chemicals獲得)；結(jié)晶或半結(jié)晶材料或蠟、微蠟、微晶蠟、硅酮、改性硅酮；表面活性劑、乙氧基化脂肪醇醚、乙氧基化脂肪酸酯；改性脂肪酸酯、改性脂肪醇醚、甘油、改性甘油、潤滑劑(硬脂酸酯、金屬硬脂酸鹽、乙烯雙-十八酰胺和單十八酰胺)；濕潤劑；和它們的組合。 熱塑性施膠組合物還可以任選地含有呈部分或完全水解狀態(tài)或呈非水解狀態(tài)的硅烷偶聯(lián)劑。硅烷偶聯(lián)劑在它們的使用之前，期間或之后還可以呈單體、低聚物或聚合物形式。硅烷優(yōu)選是有機(jī)硅烷?？梢杂糜诒景l(fā)明膠料組合物的硅烷偶聯(lián)劑的非限制性實例可以由官能團(tuán)氨基、環(huán)氧基、乙烯基、甲基丙烯酰氧基、脲基、異氰酸基和氮雜酰氨基(azamido)表征?？梢杂糜跓崴苄阅z料組合物的適合的硅烷偶聯(lián)劑包括氨基硅烷、硅烷酯、乙烯基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷、環(huán)氧基硅烷、硫化硅烷、脲基硅烷、異氰酸基硅烷、脂肪或長烷基鏈三烷氧基硅烷(例如，辛基三烷氧基硅烷、十六烷基三烷氧基硅烷和十八烷基三烷氧基硅烷)、聚合物鏈三烷氧基硅烷、聚乙二醇三烷氧基硅烷、聚氧化乙烯三烷氧基硅烷、聚醚三烷氧基硅烷和疊氮基硅烷。 如果熱塑性施膠組合物在水相中，則可以按足以將熱塑性施膠組合物稀釋到適合
于施涂于玻璃纖維上的粘度的量包括水。具體來說，熱塑性施膠組合物可以含有至多99%
的水，但是優(yōu)選含有40_95%的水。然后可以干燥纖維以便進(jìn)一步使用。 可以將添加劑包括在熱塑性施膠組合物中以為該組合物和/或最終產(chǎn)品賦予期
望的性能或特性。用于熱塑性施膠組合物的添加劑的非唯一性實例包括PH值調(diào)節(jié)劑、鏈增
韌劑、UV穩(wěn)定劑、抗氧化劑、酸或堿俘獲劑、金屬鈍化劑、加工助劑、油、潤滑劑、消泡劑、抗靜
電齊U、增稠齊U、粘合促進(jìn)齊U、增容齊U、穩(wěn)定齊U、阻燃齊iJ、沖擊改性齊iJ、顏料、染料、著色齊iJ、掩蔽
流體和/或增味劑或香料。 在一個示例性實施方案中，在纖維形成期間將熱塑性施膠組合物施涂于玻璃纖維上。還應(yīng)理解，本文描述的方法是參照用于說明性目的的玻璃纖維進(jìn)行的，能夠抵御加熱的任何連續(xù)纖維可以根據(jù)本發(fā)明使用。例如，如圖1所示，可以通過從套管12使熔融玻璃材料(未顯示)的料流纖細(xì)形成玻璃纖維IO。纖細(xì)玻璃纖維10可以具有小到6微米的直徑。在一些示例性實施方案中，玻璃纖維10可以具有超過32微米的直徑。優(yōu)選地，纖維具有6微米-32微米，更優(yōu)選9微米-28微米的直徑。在從套管12拉伸玻璃纖維IO之后，將熱塑性膠料組合物施涂于纖維10上?？梢酝ㄟ^常規(guī)方法例如通過圖1所示應(yīng)用輥子14或通過
8將膠料直接地噴涂到纖維(未顯示)上施涂熱塑性膠料組合物以在纖維10上獲得期望量的熱塑性施膠組合物。也可以使用本領(lǐng)域中已知的其它粘結(jié)劑施用方法例如吻涂輥、浸拉(dip-draw)或滑云力。 當(dāng)在套管下將熱塑性施膠組合物施涂到玻璃纖維10上時，不需要施涂獨立熱塑性施膠組合物的附加步驟，例如相對于下面的備選實施方案所述。當(dāng)本發(fā)明熱塑性施膠劑呈無水形式時，以熔融形式使用熱塑性施膠組合物以降低粘度，改進(jìn)流動，改進(jìn)在纖維表面上的潤濕和允許熱塑性施膠組合物在纖維上在它們的制造期間沿著它們的長度均勻或基本上均勻施涂。 令人希望地，施涂方法將熱塑性施膠組合物的基本上均勻的涂層施涂到玻璃纖維10上。本文所使用的術(shù)語〃 基本上均勻的涂層〃 是指纖維10均勻地涂有或幾乎均勻地涂有熱塑性施膠劑。可以用大約O. 5-30%或更高，優(yōu)選2-10%，最優(yōu)選3-7%的燒失量(LOI)將熱塑性膠料組合物施涂于纖維12上，基于干燥纖維。LOI可以定義為沉積在玻璃纖維表面上的有機(jī)固體物質(zhì)的百分率。 在用熱塑性施膠組合物處理玻璃纖維10之后，通過聚集篩架(shoe) 20將經(jīng)涂覆的玻璃纖維10聚集成絲束18。當(dāng)熱塑性施膠組合物呈無水和熔融形式時，可以通過冷卻器22(例如，水浴)將絲束18冷卻以使熱塑性施膠組合物凝固到玻璃纖維10上。也可以(或者)空氣冷卻和/或風(fēng)干經(jīng)涂覆的纖維10。如果允許經(jīng)涂覆的纖維10風(fēng)干或凝固，則無需進(jìn)一步干燥。也可以允許熱塑件施膠劑自然她冷卻和凝固并繞成單端官接耜紗包裝。另一方面，如果熱塑性施膠組合物是水性形式，則可以讓絲束18穿過或繞過加熱元件例如常規(guī)烘箱和/或高頻干燥設(shè)備(未示出)以除去剩余水(部分地或完全地除去)。 一旦除去剩余水，就允許熱塑性材料冷卻并凝固到玻璃纖維10上。在熱塑性材料凝固到玻璃纖維10上之后，然后將連續(xù)、干燥的絲束24聚集到粗紗架上以形成粗紗或包裝26?；蛘撸梢栽诶w維制造或纖維形成過程中將絲束18繞成包裝26，然后讓它穿過烘箱或其它干燥機(jī)以除去剩余水以致其上具有熱塑性施膠劑的纖維24準(zhǔn)備用來形成預(yù)型件。
用來形成連續(xù)絲束的玻璃可以是適合于抵御高溫(例如從發(fā)動機(jī)廢氣散發(fā)的那些高溫)的任何類型的玻璃。優(yōu)選類型的玻璃纖維包括E-型玻璃纖維、S-型玻璃纖維、附。61-^1"和人37&1^6乂@玻璃纖維。認(rèn)為其它類型的耐熱連續(xù)纖維例如碳纖維、礦物纖維、礦物棉和石棉(即，連續(xù)玄武巖纖維)和合成纖維例如聚酰胺、芳族聚酰胺和/或聚芳族聚酰胺可以與所述玻璃纖維一起用來形成和/或雜混形成預(yù)成型制品。玻璃纖維優(yōu)選用于消聲器，原因在于它們的聲音衰減能力和耐極端熱條件(例如消聲器內(nèi)產(chǎn)生的那些)性。因為將熱塑性施膠組合物施涂于玻璃纖維上，所以本發(fā)明方法可以在沒有添加或雜混任何其它纖維或纖維狀材料的情況下進(jìn)行，所述任何其它纖維或纖維狀材料包括任何其它類型的玻璃纖維或合成和/或熱塑性纖維。然而，添加不同類型的無機(jī)玻璃和/或熱塑性纖維例如聚酯、聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚酰胺不從本發(fā)明范圍排除。
本發(fā)明預(yù)型件的一種示例性形成方法包括如圖2所示，將噴嘴導(dǎo)入模腔(30)，將玻璃絲束變形化并填充模腔(32)，壓縮該變形纖維(34)，加熱該經(jīng)壓縮的變形纖維(36)，將該經(jīng)壓縮的變形纖維冷卻(38)和脫模(40)。應(yīng)理解的是，本文描述的方法僅是出于說明性目的，并且可以通過利用用本文描述的熱塑性施膠組合物施膠的纖維通過其它方法形成各種形式、形狀、尺寸、設(shè)計、尺度、幾何結(jié)構(gòu)和密度的預(yù)型件部件。
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根據(jù)本發(fā)明的預(yù)成型制品的一種示例性的形成方法在圖3-10中進(jìn)行了一般描述。如圖3所示，模具52形成為與真空盒60可滑動連接的圓柱形構(gòu)件。應(yīng)理解的是，雖然模具52的形狀顯示為管狀結(jié)構(gòu)，但是可以使用任何期望的幾何形狀，例如橢圓形或矩形，只要該幾何形狀允許模具52移動到真空盒60中和從中移出。模具52的形狀也可以具有預(yù)型件待插入其中的消聲器外殼的大體形狀。模具52包括覆蓋模具52的橫截面的第一多孔板56。該第一多孔板56被固定到模具52內(nèi)的壁54上并充當(dāng)模腔50的后壁。真空盒60裝備有以最小空氣間隙基本上覆蓋模具52的橫截面的第二多孔板58以防止玻璃纖維穿過第二多孔板58，還允許真空盒60通過真空泵62在模腔50中抽真空。優(yōu)選地，用許多孔將多孔板56、58穿孔以致空氣，而不是連續(xù)玻璃纖維可以穿過該板。第一和第二多孔板56、58可以用任何適合的材料例如具有均勻或不均勻孔尺寸的篩網(wǎng)、網(wǎng)絲或穿孔金屬形成。
為了用期望量的玻璃纖維填充模腔50，使噴嘴44沿箭頭64方向向下移動直到噴嘴44的頸部68經(jīng)過模具52的壁54中的開口或孔口 66插入模腔50中。預(yù)期頸部68可以從任何方向，例如從模具52的側(cè)面或底部插入模腔50中。 一旦頸部68與模腔50直接連通(參見圖4和5)，粗紗26就將玻璃絲束24供給絲束進(jìn)料機(jī)42。絲束進(jìn)料機(jī)42可以包括一個或多個絲束進(jìn)料機(jī)構(gòu)，該進(jìn)料機(jī)構(gòu)將玻璃纖維12的一個或多個連續(xù)絲束24供入噴嘴42。進(jìn)料機(jī)42控制連續(xù)玻璃絲束24供入噴嘴44的速度或速率。此外，絲束進(jìn)料機(jī)42通過計量器支配插入模腔50的連續(xù)玻璃絲束24的量。 噴嘴44將連續(xù)玻璃絲束24吹送穿過模具52的壁54中的開口 66進(jìn)入模腔50。優(yōu)選地，通過常規(guī)壓縮機(jī)加壓并通過與噴嘴44直接連通的中空導(dǎo)管供應(yīng)空氣。隨著將連續(xù)玻璃絲束24供入模腔50，進(jìn)入模腔50的空氣流的膨脹將形成玻璃絲束的纖維分離并纏繞單根纖維10而賦予纖維 〃 絨毛(f luf f ed-up) 〃或羊毛狀外觀(即，使玻璃纖維10變形)。應(yīng)指出的是，雖然本文描述的優(yōu)選的實施方案描述了使用變形玻璃纖維，但是非變形玻璃纖維也可以用來形成預(yù)成型制品，在這種情況下，噴嘴44(例如，變形槍)可以被用于將玻璃絲束24提供到模腔50中的更簡單變形槍替代。另外，利用預(yù)變形連續(xù)纖維并手工地或機(jī)械地將該預(yù)變形纖維插入模腔50也在本發(fā)明權(quán)限范圍之內(nèi)?？梢詫⒄婵帐┘佑谡婵蘸?0中的模腔50以將連續(xù)、變形玻璃纖維11均勻地分布和導(dǎo)向或引導(dǎo)至模腔50內(nèi)并聚集任何小的碎玻璃纖維。 將連續(xù)玻璃絲束24供入模腔50直到模具52已經(jīng)填有期望量的玻璃纖維，這是通過圖5表示的狀態(tài)。計算器(未顯示)可用來測量供入模腔50的玻璃絲束24的量。 一旦模具52已經(jīng)填有期望量的變形玻璃纖維11，進(jìn)料機(jī)42就停止將玻璃絲束24供給噴嘴44。集成到噴嘴44中的切割器(未顯示)則切割絲束24。通過沿箭頭70方向向上移動噴嘴44從模腔50移走噴嘴44的頸部68。 轉(zhuǎn)到圖6，使模具52移動到真空盒60中以致第一多孔板56壓縮變形玻璃纖維11靠著第二多孔板58以在這兩個板56、58之間形成變形玻璃纖維11的壓縮圓片74并以致孔口 66位于真空盒60內(nèi)。應(yīng)理解的是，在一些實施方案中，孔口 66不位于真空盒60內(nèi)?？梢栽陔妱訖C(jī)和導(dǎo)向設(shè)備(未顯示)的輔助下使模具52移動到真空盒60中。當(dāng)正壓縮變形纖維11時，可以任選地施加真空?？梢詫⒛Ｇ?0內(nèi)的變形玻璃纖維ll壓縮到與原始尺寸相比顯著減小的尺寸和/或厚度。圓片74可以形成有任何尺寸和密度，這取決于模腔50的體積或尺寸和當(dāng)形成壓縮圓片74時施加于變形玻璃纖維11上的壓力的量。另外，可以通過改變模具52的橫截面改變圓片74的橫截面。如圖7所示，然后將壓縮圓片74加熱到 足以使玻璃纖維上的熱塑性材料熔融或至少部分熔融的溫度。將熱源76施加于壓縮圓片 74上保持足以將它提高到玻璃纖維上熱塑性粘結(jié)材料的熔融溫度的時間以致該熱塑性粘
結(jié)材料至少部分地熔融。熱源可以是發(fā)熱的任何元件，例如但不限于，氣體加熱器、熱空氣、 射頻設(shè)備、超聲波能設(shè)備和熱電阻器。通過經(jīng)由真空盒60產(chǎn)生的抽吸使熱源76的熱均勻 且有效地穿過板56、58。因此，熱源76物理地吹送或推動熱或熱空氣進(jìn)入并穿過壓縮圓片 74是不必要的。 —旦熱塑性材料部分或完全地達(dá)到熔融狀態(tài)，就可以關(guān)掉和/或移走熱源76。然 而，真空盒60仍然開著以產(chǎn)生抽吸而將環(huán)境空氣吸引穿過第一和第二多孔板56、58和圓片 74?？諝膺@樣穿過圓片74有效地將纖維上的熱塑性材料冷卻并允許熱塑性材料的快速凝 固，從而使壓縮圓片74定型成圓片狀預(yù)型件。(參見圖8)。存在于壓縮圓片74內(nèi)的玻璃 纖維10的交叉點處的凝固熱塑性材料保持玻璃纖維10成壓縮形式(g卩，預(yù)成型制品)。讓 冷空氣穿過壓縮圓片74(未顯示)以將玻璃纖維10上的熱塑性膠料冷卻也在本發(fā)明權(quán)限 內(nèi)。由于熱塑性材料的低熔融溫度，所以制品的冷卻時間以及加工短于常規(guī)熱固性預(yù)成型 工藝。 熔融溫度取決于特定的熱塑性材料，并且可以在低到3(TC (86° F)的溫度下熔 融。達(dá)到玻璃纖維變得粘結(jié)在一起的溫度所必要的時間的量比常規(guī)熱固性粘結(jié)劑在預(yù)成型 工藝中將纖維粘結(jié)所需要的時間量短得多。加熱時間的這種減少也折合于更短的冷卻時間
和總體減少的循環(huán)時間。例如，本發(fā)明的循環(huán)時間可以是io秒，相比之下，常規(guī)熱固性預(yù)成
型工藝的循環(huán)時間為22分鐘或更多。此外，熱塑性膠料在所有玻璃纖維表面上的均勻施涂 在纖維制造步驟期間達(dá)到，從而提供勻質(zhì)的圓片74(例如，預(yù)型件)和一致好的部件質(zhì)量。
如圖9表示的那樣，然后從真空盒60撤回模具52以允許壓縮圓片74從第二多孔 板58移走。當(dāng)模具52脫離真空盒60時，真空盒60中產(chǎn)生的抽吸保持壓縮圓片74到第二 多孔板58上。模具52從真空盒60移動滿足模具52的壁54不接觸壓縮圓片74的距離。 一旦模具52完全地脫離真空盒60，關(guān)掉真空并允許壓縮圓片74沿箭頭72方向下落遠(yuǎn)離多 孔板58或從第二多孔板58移走。然后將模具52復(fù)位到與真空盒60接合，如圖3反映的 那樣，以允許工藝重復(fù)以便形成另一個壓縮圓片或預(yù)成型制品。從模具52移走壓縮圓片74 是清潔的并幾乎不要求維護(hù)?？梢詢Υ鎵嚎s圓片74以便稍后使用。由于它們小、緊湊的形 狀，所以它們?nèi)菀變Υ婧瓦\給用戶。 在沒有抽吸(例如真空盒中產(chǎn)生的抽吸)幫助的情況下形成壓縮預(yù)成型制品也認(rèn) 為在本發(fā)明的權(quán)限內(nèi)。在這樣的一個實施方案中，可以借助于變形化設(shè)備(例如，變形槍) 使玻璃纖維絲束變形并填充到模腔中或，也可以將預(yù)變形纖維插入模腔。然后可以將變形 纖維壓縮成壓縮預(yù)型件，隨后將該壓縮預(yù)型件加熱和冷卻?？梢园礋釢B透模具的方式(例 如，將模具置于烘箱中)加熱模具。在允許模具冷卻之后，移走壓縮預(yù)成型制品。
在下述上一個備選實施方案中，當(dāng)將玻璃纖維導(dǎo)入模腔并通過噴嘴內(nèi)的空氣流使 之纏繞形成變形玻璃纖維時，將熱塑性材料施涂于它們上。在這一實施方案中，熱塑性材料 可以稱為〃 熱塑性粘結(jié)劑〃 ，但是如同上述熱塑性材料一樣地可以包括相同材料和功能。 熱塑性粘結(jié)劑性質(zhì)上可以是離子、非離子或兩性型的，并且優(yōu)選被噴涂到預(yù)先施涂有常規(guī) 水性施膠劑的連續(xù)纖維上并干燥以獲得變形纖維，該變形纖維被所述熱塑性材料包封或幾乎包封。熱塑性粘結(jié)劑在施涂(噴涂)期間可以呈熔融狀態(tài)或，它也可以呈固態(tài)或存在于 包括呈固態(tài)的熱塑性材料的水性漿料中。如上所討論，熱塑性材料在玻璃纖維78上的均勻 或基本上均勻涂覆提供勻質(zhì)的最終制品。 轉(zhuǎn)到圖10，粗紗76將連續(xù)施膠的玻璃纖維78供給進(jìn)料機(jī)42，該進(jìn)料機(jī)42控制該 連續(xù)玻璃絲束24供入噴嘴44的速度或速率。玻璃纖維78優(yōu)選至少部分地涂有任何常規(guī) 水性施膠組合物并且優(yōu)選呈干燥形式。施涂于玻璃纖維上的膠料組合物可以包括一種或多 種成膜劑(例如聚氨酯成膜劑、聚酯成膜劑、聚烯烴成膜劑、改性官能化聚烯烴、環(huán)氧樹脂 成膜劑或其它熱塑性或蠟質(zhì)物)、至少一種潤滑劑和至少一種硅烷偶聯(lián)劑(例如氨基硅烷 或甲基丙烯酰氧基硅烷偶聯(lián)劑)。當(dāng)需要時，可以將弱酸例如乙酸、硼酸、偏硼酸、琥珀酸、檸 檬酸、甲酸、磷酸和/或聚丙烯酸添加到膠料組合物中，例如以幫助硅烷偶聯(lián)劑的水解。
常規(guī)膠料組合物還包括水以溶解或分散活性固體以便施涂到玻璃纖維上?？?以按足以將水性施膠組合物稀釋到其適合于施涂于玻璃纖維上的粘度并在纖維上獲得 所需固體含量的量添加水。具體來說，膠料組合物可以含有至多99%的水。可以用大約 0.01_1.0%的燒失量(LOI)將膠料組合物施涂于纖維上，基于干燥纖維。
—旦頸部68與模腔50直接連通(參見圖11和12)，就使噴嘴44沿箭頭64方向 向下移動直到噴嘴44的頸部68經(jīng)過模具52的壁54中的開口或孔口 66插入模腔50中以 用連續(xù)施膠的玻璃纖維78填充模腔50。當(dāng)噴嘴44將連續(xù)玻璃纖維78供入模腔50時，施 涂裝置80，例如施涂槍將熱塑性粘結(jié)劑組合物噴涂到玻璃纖維78上，此時噴嘴44內(nèi)的壓縮 空氣使玻璃纖維78分離和纏繞。所得的變形玻璃纖維82至少部分地涂有熱塑性粘結(jié)劑組 合物。然后如上面相對于圖6-9詳述那樣，將變形玻璃纖維82壓縮，加熱，根據(jù)需要，冷卻 并從模具移走。 在本發(fā)明的至少一個示例性實施方案中，可以使用壓縮圓片74作為發(fā)動機(jī)排氣 消聲器中的聲音吸收材料。將一個或多個圓片74(取決于圓片74的尺寸和消聲器的尺寸) 無規(guī)地加入消聲器外殼的空腔中。應(yīng)理解的是，壓縮圓片74可能不一定具有消聲器空腔的 形狀。壓縮圓片74可以具有消聲器空腔的精確或類似的形狀并且也可以呈具有消聲器空 腔的類似形狀的壓縮形式。壓縮圓片74因此在設(shè)計預(yù)型件形狀方面提供降低的復(fù)雜性。在 加熱消聲器時，圓片74內(nèi)的壓縮纖維解壓并填滿或幾乎填滿消聲器空腔。具體來說，加熱 纖維上的熱塑性材料使所述纖維從它們的壓縮或壓緊形式熔融和釋放。這種玻璃纖維保證 在由汽車發(fā)動機(jī)發(fā)出的聲音范圍內(nèi)有良好的聲音衰減。壓縮圓片74的這種可逆性質(zhì)排除 了對這樣一種預(yù)型件的需要，即該預(yù)型件具有它將插入其中的消聲器的精確和通常復(fù)雜的 尺寸。另外，因為將壓縮圓片74插入至少部分完成的消聲器外殼，所以對焊接接頭無干擾 或玻璃纖維不會交錯在消聲器空腔外。應(yīng)理解的是，壓縮圓片74可以用于利用變形纖維作 為內(nèi)部組件的其它實施方案。 另外，壓縮圓片74能夠?qū)崿F(xiàn)較低的部件總重量。例如，典型的消聲器空腔是大體 積的，并且現(xiàn)有的消聲器預(yù)型件具有這種大體積空腔的精確形狀(即，現(xiàn)有的預(yù)型件不呈 壓縮形式)。為了獲得此種大體積預(yù)成型型材的良好可處理性，要求比通常需要的(即，大 約80-100g/L)更多的玻璃(例如，120-140g/L)以達(dá)到最佳聲學(xué)性能。另一方面，在本發(fā)明 中，壓縮圓片74由于它被壓縮的性質(zhì)而具有提高的密度(例如，600g/L或更高)。結(jié)果，使 用合適量的玻璃獲得穩(wěn)定的預(yù)型件以及最佳吸音作用，并理想地達(dá)到較低的總部件重量。
此外，纖維上的熱塑性材料允許差的預(yù)成型制品(例如，沒有適當(dāng)壓縮或由于任 何加工步驟中的故障而沒有適當(dāng)制造的預(yù)型件)轉(zhuǎn)化成可用的預(yù)成型部件。因此，通過本 發(fā)明方法形成的預(yù)成型制品是可再循環(huán)的。具體來說，形成壓縮圓片的變形玻璃纖維(一 旦它們由于添加熱已經(jīng)膨脹到它們的〃 絨毛〃 變形狀態(tài))由于材料的熱塑性而可以再壓 縮和再模塑成壓縮圓片74。因此，可以將沒有適當(dāng)壓縮的預(yù)成型制品再壓縮成良好的預(yù)成 型制品。在本發(fā)明方法中，將變形玻璃纖維再循環(huán)產(chǎn)生零廢料。 本發(fā)明的方法提供與制造預(yù)型件的常規(guī)方法相比的許多優(yōu)點。例如，本文描述的 方法比常規(guī)預(yù)成型工藝更簡單且是更簡潔的工藝。熱塑性膠料組合物性質(zhì)上是無腐蝕性 的，并因此提高模具的壽命并能夠?qū)崿F(xiàn)更廉價材料和消聲器的使用。另外，因為熱塑性膠 料組合物是無危險的物質(zhì)，所以當(dāng)處理或施涂熱塑性膠料組合物時無需采取特殊的預(yù)防措 施，這與常規(guī)酚類粘結(jié)劑不同。由于本發(fā)明方法中沒有附加的化學(xué)品，所以本發(fā)明方法是清 潔、干燥和環(huán)境友好的。 雖然已經(jīng)總體上描述了本發(fā)明，但是可以通過參照下面闡述的某些具體的實施例 獲得進(jìn)一步的理解，這些實施例僅僅是出于說明目的提供的并不是用來窮舉或限制，除非 另外說明。
實施例 下面給出的實施例一般分成本發(fā)明熱塑性施膠組合物施涂于其上的纖維制品和 由施膠的纖維使用本文描述的本發(fā)明方法制成的預(yù)成型部件。通過測量纖維制品的tex和 LOI評價纖維制品的質(zhì)量。通過測量預(yù)成型部件的密度、尺寸和尺寸穩(wěn)定性(例如，處理能 力)評價預(yù)成型部件的質(zhì)量。
實施例1-纖維制品的形成 在玻璃纖維的制造(例如，形成)期間用包括乙氧基化脂肪醇(用n = 10-20乙 氧基化和Cw脂肪醇)的無水熱塑性施膠組合物施涂連續(xù)玻璃纖維。該組合物由98重量％ 乙氧基化脂肪醇和2重量％氨基硅烷組成。該熱塑性施膠組合物以熔融形式使用并按連續(xù) 方法使用涂布輥型設(shè)備施涂于正在形成的纖維上。將纖維聚集以形成絲束并當(dāng)允許該絲束 上的施膠劑冷卻和凝固時繞成包裝。按占纖維的7重量％的水平將總熱塑性施膠組合物施 涂于玻璃纖維上，并通過從纖維絲束燒除化學(xué)品進(jìn)行測量。該巻繞纖維絲束可用來形成預(yù) 成型制品。 實施例2-纖維制品的形成 在連續(xù)玻璃纖維的制造期間將基于低分子量改性聚丙烯(即，大約6500-7000的 分子量)的無水熱塑性施膠組合物施涂于它們上。在這一實施例中使用的〃 改性聚丙烯〃 意在表示馬來酸酐官能化結(jié)構(gòu)部分接枝到聚丙烯鏈上(例如，從Clariant商購的Licocene 1332)。然后將該改性聚丙烯(35重量％ )與微蠟(65重量％ )熔融共混以降低和調(diào)節(jié)加 工和施涂粘度。在熱塑性施膠組合物中不使用硅烷。該組合物以熔融形式使用并按連續(xù)方 式使用涂布輥型設(shè)備施涂于正在形成的纖維上。將纖維聚集以形成絲束，然后當(dāng)允許該絲 束上的施膠劑冷卻和凝固時繞成包裝。按占纖維的7. 10重量％的水平將總組合物施涂于 玻璃纖維上。該巻繞纖維絲束可用來形成預(yù)成型制品。
實施例3-纖維制品的形成
在連續(xù)玻璃纖維的制造期間將基于低分子量改性聚丙烯(S卩，大約4000的分子 量)的無水熱塑性施膠組合物施涂于它們上。在這一實施例中使用的〃 改性聚丙烯〃 意在 表示硅烷官能化結(jié)構(gòu)部分接枝到聚丙烯鏈上(例如，從Clariant商購的Licocene 3262)。 將該改性聚丙烯(40重量％ )與60重量％蠟，蠟、微蠟或聚乙烯蠟的共混物熔融混合以調(diào) 節(jié)到加工粘度。在熱塑性施膠組合物中不使用附加的硅烷。該組合物以熔融形式使用并按 連續(xù)方式使用涂布輥型設(shè)備施涂于正在形成的纖維上。將纖維聚集以形成絲束，然后當(dāng)允 許該絲束上的施膠劑冷卻和凝固時繞成包裝。按占纖維的6. 73重量％的水平將總熱塑性 施膠組合物施涂于玻璃纖維上。該巻繞纖維絲束可用來形成預(yù)成型制品。
實施例4-纖維制品的形成 在連續(xù)玻璃纖維的制造期間將基于超支化聚乙烯蠟(例如，從Beker Petrolite 商購的Vyba 260)的無水熱塑性施膠組合物施涂于它們上。將該超支化聚乙烯蠟(32.7 重量％ )與65. 3重量％蠟，蠟、微蠟或聚乙烯蠟的共混物熔融共混以調(diào)節(jié)到加工粘度。
此外，將2重量％氨基硅烷添加到該熱塑性施膠組合物中。該組合物以熔融形式 使用并按連續(xù)方式使用涂布輥型設(shè)備施涂于正在形成的纖維上。將纖維聚集以形成絲束并 當(dāng)允許該絲束上的施膠劑冷卻和凝固時繞成包裝。按占纖維的7重量％的水平將總組合物 施涂于玻璃纖維上。該巻繞纖維絲束可用來形成預(yù)成型制品。
實施例5-纖維制品的形成 在連續(xù)玻璃纖維的制造期間將基于超支化聚乙烯蠟(例如，從S&S Chemicals商 購的Polyboost 130)的無水熱塑性施膠組合物施涂于它們上。將該超支化聚乙烯蠟(32. 7 重量％ )與65. 3重量％蠟，蠟、微蠟或聚乙烯蠟熔融混合以調(diào)節(jié)到加工粘度。該組合物以 熔融形式使用并按連續(xù)方式使用涂布輥型設(shè)備施涂于正在形成的纖維上。將纖維聚集以形 成絲束，然后當(dāng)允許該絲束上的施膠劑冷卻和凝固時繞成包裝。按占纖維的6重量％的水 平將總組合物施涂于玻璃纖維上。該巻繞纖維絲束可用來形成預(yù)成型制品。
實施例6-預(yù)成型制品的形成 使用3000tex/7重量％具有熱塑性涂層供給的纖維的2根絲束獲得直徑為65mm 的穩(wěn)定的30g預(yù)成型圓片并在5巴下以16g/s(即，大約lkg/min)的線性給料速度加以變 形化。在這一實施例中，將30g纖維變形到具有330ml體積的模具中。壓縮使預(yù)成型制品 厚度能夠從100mm減小到15mm(即，6. 7的壓縮系數(shù))。為了獲得合適的纖維定型，用熱風(fēng) 器在13(TC (266° F)下加熱該圓片5秒，同時維持對纖維的壓縮。允許室溫空氣抽吸穿過 預(yù)型件5秒，然后從多孔板移走該圓片。在整個過程中施加大約180毫巴(25m/s)的真空。
實施例7-預(yù)成型制品的形成 使用3000tex/7重量％具有熱塑性涂層的纖維的2根絲束獲得直徑為65mm的30g 穩(wěn)定的預(yù)成型圓片并在5巴下以16g/s(即，大約lkg/min)的線性生產(chǎn)線速度加以變形化。 在這一實施例中，將30g纖維變形到具有330ml體積的模具中。壓縮使預(yù)成型制品厚度能 夠從100mm減小到15mm( S卩，6. 7的壓縮系數(shù))。為了獲得使用較低真空能量的纖維的合適 定型，使用60毫巴真空(10m/s)。使用熱風(fēng)器在13(TC (266° F)下加熱圓片看來似乎有效 在最少10s之后獲得固體部件。通過移走熱源的IO秒冷卻時間在從模具移走圓片(即，脫 模)之前是必要的。
實施例8-預(yù)成型制品的形成
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使用3000tex/7重量％具有熱塑性涂層的纖維的2根絲束形成直徑為 215mmX165mm的穩(wěn)定的215g橢圓預(yù)型件并在5巴下以16g/s( S卩，大約2kg/min)的線 性生產(chǎn)線速度加以變形化。將這215g纖維變形到體積3升的模具中。壓縮使預(yù)成型制 品厚度能夠從130mm減小到18mm( S卩，6. 7的壓縮系數(shù))。為了獲得合適的纖維定型，在 130°C (266° F)下將熱風(fēng)器應(yīng)用于預(yù)型件15秒以加熱該預(yù)型件，同時維持壓縮。施加180 毫巴的真空以獲得最小循環(huán)時間。
輔你l 9-予頁成扁口口口白勺靜隨 為了證實可逆性，即根據(jù)本發(fā)明方法和熱塑性施膠組合物形成的緊湊預(yù)成型 部件在受熱的情況下解壓或〃 起絨毛〃 的能力，將緊湊的預(yù)型件(圖13所示)放入 80°C (176° F)下的靜止烘箱中。不移動，處理，接觸，振動或以任何其它方法物理干擾部件 并允許在烘箱中加熱。如圖14所示，在8(TC (176° F)烘箱中l(wèi)分鐘之后，預(yù)成型部件開始 松弛并恢復(fù)非緊湊的〃 絨毛〃 形式。在3分鐘之后，可以看出，預(yù)成型部件完全地解壓(參 見圖15)。因此，可以斷定，該緊湊的預(yù)成型部件在施加熱時解壓(例如，〃 起絨毛〃 )。這 種加熱模擬預(yù)成型部件在消聲器空腔內(nèi)的加熱，但是在消聲器空腔中，溫度將高得多。
實施例10-廢料的減少 為了證實使用本發(fā)明方法和本發(fā)明熱塑性施膠組合物達(dá)到的廢料減少，通過脫壓 縮并撕開預(yù)成型部件故意地破壞根據(jù)本發(fā)明一個示例性方法形成的緊湊預(yù)成型部件。然后 將該脫壓縮、變形的絲束加入模腔，加熱并冷卻。所得的是新形成的緊湊且可用的預(yù)成型部 件。因此，如果形成不可接受的部件，則可以再使用和再壓縮經(jīng)施膠的變形纖維，從而減少， 乃至消除廢料。 所述特定實施方案的上述描述如此完全地揭示了本發(fā)明的總體性質(zhì)以致其它人 員通過應(yīng)用技術(shù)技能(包括本文引用的參考文獻(xiàn)的內(nèi)容)內(nèi)的知識可以在不脫離本發(fā)明一 般構(gòu)思的情況下無需過度試驗就可以容易地對這些特定實施方案進(jìn)行修改和/或改變以 便用于各種應(yīng)用。因此，根據(jù)本文提供的示教和指導(dǎo)，希望這些改變和修改在所公開的實施 方案的等效物的意義和范圍之內(nèi)。 上面已經(jīng)概括地并且相對于特定實施方案描述了本申請的發(fā)明。盡管已經(jīng)以所認(rèn) 為的優(yōu)選實施方案描述了本發(fā)明，但可以在總的披露內(nèi)容中選擇本領(lǐng)域那些技術(shù)人員已知 的廣泛種類的備選方案。除了如下闡明的權(quán)利要求的陳述外，本發(fā)明不受別的方式限制。
權(quán)利要求
用于形成預(yù)型件的纖維制品，包含基本上均勻涂有熱塑性施膠組合物的耐熱連續(xù)纖維，該熱塑性施膠組合物包括至少一種熱塑性材料，其中所述纖維制品形成預(yù)型件，而無需在所述預(yù)型件的后面的形成階段施加附加的施膠或粘結(jié)劑組合物。
2. 權(quán)利要求1的纖維制品，其中按O. 5-30%的燒失量將所述熱塑性施膠組合物施加到所述連續(xù)纖維上。
3. 權(quán)利要求l的纖維制品，其中所述至少一種熱塑性材料選自聚丙烯、聚酯、聚酰胺、聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚苯硫、聚苯醚、聚醚醚酮、聚醚酰亞胺、聚氯乙烯、乙烯_乙酸乙烯酯/氯乙烯、丙烯酸低級烷基酯聚合物、丙烯腈聚合物、部分水解的聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、苯乙烯丙烯酸酯、聚烯烴、聚酰胺、多硫化物、聚碳酸酯、人造絲、尼龍、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、氧化熱塑性塑料、官能化熱塑性塑料、改性熱塑性塑料、蠟、半結(jié)晶蠟、微蠟、微晶蠟、硅酮、改性硅酮、表面活性齊U、乙氧基化脂肪醇醚、乙氧基化脂肪酸酯、改性脂肪酸酯、改性脂肪醇醚、甘油、改性甘油、硬脂酸酯、金屬硬脂酸鹽、乙烯雙_十八酰胺、單十八酰胺、濕潤劑和它們的組合。
4. 權(quán)利要求1的纖維制品，其中所述連續(xù)纖維選自玻璃纖維、碳纖維、礦物纖維、礦物棉、石棉和合成纖維。
5. 權(quán)利要求l的纖維制品，其中所述熱塑性施膠組合物是無水的。
6. 權(quán)利要求l的纖維制品，還包含包括成膜劑、硅烷偶聯(lián)劑和潤滑劑的水性施膠組合物，所述施膠組合物布置在所述連續(xù)纖維和所述熱塑性施膠組合物之間的所述連續(xù)纖維上。
7. 壓縮預(yù)成型制品，包含至少部分涂有包括一種或多種熱塑性材料的熱塑性施膠組合物的變形連續(xù)纖維，所述連續(xù)纖維被壓縮成具有預(yù)定形狀的預(yù)成型制品，該預(yù)定形狀不依賴于所述預(yù)成型制品待插入其中的空腔的形狀。
8. 權(quán)利要求7的預(yù)成型制品，其中所述熱塑性施膠組合物還包含硅烷偶聯(lián)劑。
9. 權(quán)利要求7的預(yù)成型制品，其中所述一種或多種熱塑性材料選自聚丙烯、聚酯、聚酰胺、聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚苯硫、聚苯醚、聚醚醚酮、聚醚酰亞胺、聚氯乙烯、乙烯_乙酸乙烯酯/氯乙烯、丙烯酸低級烷基酯聚合物、丙烯腈聚合物、部分水解的聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、苯乙烯丙烯酸酯、聚烯烴、聚酰胺、多硫化物、聚碳酸酯、人造絲、尼龍、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、氧化熱塑性塑料、官能化熱塑性塑料、改性熱塑性塑料、蠟、半結(jié)晶蠟、微蠟、微晶蠟、硅酮、改性硅酮、表面活性齊U、乙氧基化脂肪醇醚、乙氧基化脂肪酸酯、改性脂肪酸酯、改性脂肪醇醚、甘油、改性甘油、硬脂酸酯、金屬硬脂酸鹽、乙烯雙_十八酰胺、單十八酰胺、濕潤劑和它們的組合。
10. 權(quán)利要求7的預(yù)成型制品，其中所述連續(xù)纖維選自玻璃纖維、碳纖維、礦物纖維、礦物棉、石棉、合成纖維和它們的組合。
11. 權(quán)利要求7的預(yù)成型制品，還包含包括成膜劑、硅烷偶聯(lián)劑和潤滑劑的水性施膠組合物，所述施膠組合物布置在所述連續(xù)纖維和所述熱塑性施膠組合物之間的所述連續(xù)纖維上。
12. 權(quán)利要求7的預(yù)成型制品，其中所述壓縮預(yù)成型制品能夠在受熱下解壓并形成所述變形連續(xù)纖維的疏松物質(zhì)。
13. 權(quán)利要求12的預(yù)成型制品，其中所述變形連續(xù)纖維的所述疏松物質(zhì)能夠再壓縮成所述壓縮預(yù)成型制品。
14. 權(quán)利要求7的預(yù)成型制品，其中所述空腔是消聲器空腔。
15. 消聲器預(yù)型件，包含多根耐熱連續(xù)纖維，所述連續(xù)纖維中每根基本上均勻地涂有包括熱塑性材料的熱塑性施膠組合物，所述多根連續(xù)纖維被壓縮成預(yù)型件，該預(yù)型件具有不依賴于所述預(yù)型件待插入其中的消聲器空腔的形狀的形狀。
16. 權(quán)利要求15的消聲器預(yù)型件，其中所述壓縮連續(xù)纖維能夠在受熱下解壓并在所述消聲器空腔內(nèi)形成所述變形連續(xù)纖維的疏松物質(zhì)。
17. 權(quán)利要求15的消聲器預(yù)型件，其中所述熱塑性施膠組合物是無水的。
18. 權(quán)利要求15的消聲器預(yù)型件，其中所述連續(xù)纖維選自玻璃纖維、碳纖維、礦物纖維、礦物棉、石棉、合成纖維和它們的組合。
19. 權(quán)利要求15的消聲器預(yù)型件，還包含包括成膜劑、硅烷偶聯(lián)劑和潤滑劑的水性施膠組合物，所述施膠組合物至少部分地涂覆所述連續(xù)纖維并布置在所述連續(xù)纖維和所述熱塑性施膠組合物之間的所述連續(xù)纖維上。
20. 權(quán)利要求15的消聲器預(yù)型件，其中所述形狀是幾何形狀。
全文摘要
提供了由連續(xù)纖維形成的壓縮預(yù)成型制品，該連續(xù)纖維基本上均勻地涂有熱塑性施膠組合物。優(yōu)選地，所述連續(xù)纖維是玻璃纖維。在連續(xù)纖維的形成期間將熱塑性施膠組合物施加到該纖維上使預(yù)型件能夠形成，而無需在預(yù)型件的后面的制造階段施加任何附加的施膠或粘結(jié)劑組合物。熱塑性施膠組合物包括熱塑性材料，和任選的硅烷偶聯(lián)劑。熱塑性施膠組合物中的熱塑性材料包括是熱塑性的或具有熱塑性性能的化學(xué)品和/或化合物。可以將一個或多個預(yù)型件無規(guī)地插入消聲器空腔。在施加熱時，預(yù)型件解壓并用纖維材料填充該空腔。由于能夠使壓縮的預(yù)成型制品解壓，所以該預(yù)成型制品可以具有不依賴于消聲器空腔的形狀的形狀。
文檔編號C03C25/32GK101720309SQ200880022720
公開日2010年6月2日 申請日期2008年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月25日
發(fā)明者L·J·L·布蘭特, S·P·卡什卡爾 申請人:Ocv智識資本有限責(zé)任公司