專(zhuān)利名稱(chēng)：來(lái)自富含木素的大直徑天然纖維的非織造織物復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種非織造織物復(fù)合材料、其制造方法及其用途。更具體而言，其涉及以下非織造織物復(fù)合材料所述非織造織物復(fù)合材料含有富含木素的大直徑天然纖維(包括但不限于椰皮纖維(coir fibers))與由熱塑性聚合物制造的纖維的組合，所述非織造織物復(fù)合材料諸如聚丙烯并包括由可生物降解的聚合物制造的纖維。授予Mieck和Reussmann的德國(guó)專(zhuān)利DE 19711247描述了一種從混紡帶(hybrid band)生產(chǎn)長(zhǎng)纖維顆粒的方法。該方法包括將亞麻和大麻混紡帶移動(dòng)經(jīng)過(guò)200°C預(yù)熱區(qū)，并將材料牽引經(jīng)過(guò)加熱噴嘴，隨后冷卻。授予Michels和Meister的德國(guó)專(zhuān)利DE 4440246描述了一種至少使用熱塑性聚合物作為基質(zhì)材料和纖維素纖維或單纖維作為增強(qiáng)材料來(lái)生產(chǎn)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的方法。授予Tanabe美國(guó)專(zhuān)利5，948，712描述了一種包含硬纖維和熱塑性纖維的織物。該織物通過(guò)以下方式制造在環(huán)境壓力下加熱硬纖維和熱塑性纖維，隨后在環(huán)境溫度下進(jìn)行壓模。得到的織物在任何相當(dāng)大的力下撕裂，但是生產(chǎn)該織物的兩步法是昂貴的。授予Bayer和Koine的德國(guó)專(zhuān)利DE 19934377描述了一種生產(chǎn)聚酯加強(qiáng)型聚丙烯化合物的方法，并且涉及含天然材料諸如黃麻、亞麻、大麻或再生纖維素的聚丙烯材料。授予Kitsayama和Yoshinori的德國(guó)專(zhuān)利DE 10052693描述了具有天然纖維含量的層壓材料和材料，其集中在汽車(chē)內(nèi)部。描述了以下方法，該方法包括將重量為150g/cm2的材料與黃麻纖維和丙烯纖維混合，隨后進(jìn)行針刺，并將所得材料于180°C進(jìn)行烘烤。然而，該方法昂貴而且產(chǎn)生熱塑性材料中心而不是材料均勻分布。美國(guó)專(zhuān)利公布2006/0099393描述了一種包括天然纖維的復(fù)合熱塑性片材，其中所述片材材料包含用熱塑性樹(shù)脂粘合的不連續(xù)纖維。授予Mueller等的德國(guó)專(zhuān)利DE 10151761描述了一種制造用于高載荷結(jié)構(gòu)材料的半成品纖維加強(qiáng)型熱塑性塑料的方法。描述了一種制造熱塑性材料的方法，其中將含熱塑性基質(zhì)和長(zhǎng)纖維的材料牽引經(jīng)過(guò)罐(pot)以使基質(zhì)內(nèi)的纖維定向。隨后用紅外輻射加熱該材料。美國(guó)專(zhuān)利公布2007/0116923描述了一種纖維增強(qiáng)型熱塑性樹(shù)脂模制物，其中所述纖維含有紡成紗線的亞麻纖維。Wittig和Retzlaff的德國(guó)專(zhuān)利公布DE 102004054228描述了將一組部分粘合/ 成形的天然纖維材料制造成人造材料的方法和制品。該公布描述了一種將天然纖維形成單獨(dú)的人造功能片的改進(jìn)方法，所述方法使用膠和在每片中特別設(shè)計(jì)的通路(opening)。在赤道20°內(nèi)的國(guó)家中，椰子是一種豐富的可再生資源。椰子或椰子實(shí)在殼層內(nèi)生長(zhǎng)，殼層為果實(shí)提供保護(hù)。椰子廣泛用于從白色椰肉(稱(chēng)為干椰子肉，如在圖1所見(jiàn)) 生產(chǎn)椰子油。殼層中約50%的生物質(zhì)為纖維形式，其通常被稱(chēng)為椰皮纖維(coir或coir fiber)。殼層經(jīng)常作為廢物被丟棄并焚燒，以溫室氣體和其它污染物污染大氣。用天然纖維如來(lái)自椰殼的椰皮纖維代替石油基纖維而不是燒掉這些殼使得本新發(fā)明對(duì)環(huán)境非常友好。當(dāng)前發(fā)明的非織造織物復(fù)合材料的最大應(yīng)用之一是用于汽車(chē)部件。通過(guò)將具有較高粘流溫度(viscous flow temperature)的纖維如聚酯與具有較低粘流溫度的纖維如聚丙烯結(jié)合，目前制造了用于后備箱墊、地墊、門(mén)板、儀表板及其它汽車(chē)部件的非織造織物復(fù)合材料。這兩種纖維均得自石油。本發(fā)明涉及用較廉價(jià)的富含木素的天然纖維如椰皮纖維代替非織造織物復(fù)合材料中具有較高粘流溫度的一些或全部石油基纖維，使得該復(fù)合材料更可持續(xù)且環(huán)境友好，并且提供適當(dāng)?shù)那以谝恍┣闆r下優(yōu)于現(xiàn)在正在使用的PP:PET復(fù)合材料的物理和機(jī)械性能。使用目前用于制造汽車(chē)部件的相同模具和加工設(shè)備(與目前用于 PPPET氈化材料大致相同的溫度和壓力)，通過(guò)將富含木素的大直徑天然纖維如椰皮纖維與由熱塑性塑料(諸如聚丙烯或聚乙烯)制成的纖維組合制造的非織造織物復(fù)合氈化材料可被壓縮模塑成汽車(chē)部件，這使得有可能使用本文所述的發(fā)明而無(wú)縫無(wú)障礙地進(jìn)入用于汽車(chē)部件的非織造織物復(fù)合材料市場(chǎng)。對(duì)于可使用本發(fā)明的很多其它行業(yè)，這也應(yīng)當(dāng)是可行的。本發(fā)明的人道主義利益在于其對(duì)椰皮纖維產(chǎn)生需求，為其當(dāng)前通常被燒掉的殼提供一些價(jià)值，并因此為一千一百萬(wàn)非常貧窮的椰農(nóng)提供額外的收入，他們中的很多人依靠每年不到幾百美元的收入生活。本發(fā)明進(jìn)一步的環(huán)境益處在于其將“使用”在世界一些區(qū)域豐富的椰皮纖維并避免作為廢物丟棄和焚燒從中提取纖維的椰殼。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面涉及含有富含木素的大直徑天然纖維的非織造織物復(fù)合材料以及生產(chǎn)此類(lèi)復(fù)合材料的方法。所述非織造織物復(fù)合材料可由具有較高粘流溫度和降解溫度的富含木素的大直徑天然纖維與具有較低粘流溫度的由熱塑性聚合物制成的纖維構(gòu)成， 所述熱塑性聚合物諸如聚丙烯或可生物降解熱塑性聚合物纖維諸如聚乳酸。用于熱壓該復(fù)合材料的加工窗口高于所述熱塑性聚合物的粘流溫度并且是所述天然纖維的降解溫度或粘流溫度中的較低者。用于熱壓椰皮纖維和聚丙烯的方法的例子需要下述步驟(1)從椰殼中取出被稱(chēng)為椰皮纖維的天然纖維，其具有相對(duì)高的降解溫度；( 固定(securing)由再生聚丙烯制成的熱塑性纖維，所述熱塑性纖維的粘流溫度低于椰皮纖維的降解溫度；C3)將纖維切割成25-75mm的長(zhǎng)度，但是優(yōu)選50_75mm的長(zhǎng)度；(4)摻合磨碎的50_75mm椰皮纖維與聚丙烯纖維，形成非常柔韌的非織造織物材料氈(或非織造織物材料墊)；以及根據(jù)應(yīng)用，(4)使用模具或平印壓機(jī)，在高于聚丙烯纖維的粘流溫度(或熔融溫度)的高溫對(duì)該柔性非織造織物材料氈進(jìn)行熱壓，以形成具有所需形狀的剛性部件或平板。


下面的附圖形成本說(shuō)明書(shū)的一部分并被包括以進(jìn)一步展示本發(fā)明的某些方面。通過(guò)參考這些附圖中的一個(gè)或多個(gè)并結(jié)合本文呈現(xiàn)的具體實(shí)施方式
的詳述，可以更好地理解本發(fā)明。圖1顯示打開(kāi)的椰子和含纖維的殼，該纖維通常被稱(chēng)為椰皮纖維；圖2顯示包含椰子的打開(kāi)的椰殼、殼的一部分和長(zhǎng)椰皮纖維，所述長(zhǎng)椰皮纖維可磨成約50-75mm的長(zhǎng)度，以便被加工成本發(fā)明的氈化材料；圖3顯示在摻合之前的短椰皮纖維(左上)和短聚丙烯纖維(左下)，其被梳理并針刺成本發(fā)明的氈化材料(右)；圖4顯示目前廣泛使用的由50%聚酯/50%聚丙烯纖維席構(gòu)成的氈(左)和本發(fā)明的由椰皮纖維/聚丙烯纖維構(gòu)成的氈(右)；圖5顯示在熱壓(其與高溫下的壓縮模塑相同)之前由50wt%椰皮纖維和50wt% 聚丙烯纖維構(gòu)成的氈化材料，在10X(左)和40X(右)下觀察；圖6顯示由聚酯纖維和聚丙烯纖維制造的非織造織物復(fù)合材料(左)以及由椰皮纖維和聚丙烯纖維制造的非織造織物復(fù)合材料(右)，每片通過(guò)在約207°C和約150psi的壓力下熱壓各自的氈化材料產(chǎn)生。圖7顯示在180°C (左)以及在220°C (右)熱壓非織造織物復(fù)合材料氈的差異， 其表明40°C的顯著差異可干涉PP纖維的流動(dòng)以及椰皮纖維被PP潤(rùn)濕的程度；圖8顯示熱壓的門(mén)板(上)、熱壓的后備箱墊(中)和熱壓之前的聚酯/丙烯非織造織物復(fù)合材料氈(下)。本發(fā)明的一個(gè)方面將以椰皮纖維取代此類(lèi)部件中的聚酯纖維；圖9顯示在熱壓之后作為非織造織物復(fù)合材料的密度函數(shù)的抗張強(qiáng)度，采用溫度與壓力的各種組合以獲得密度范圍；圖10顯示在熱壓之后作為非織造織物復(fù)合材料的密度函數(shù)的彎曲模量，采用溫度與壓力的各種組合以獲得密度范圍。
具體實(shí)施例方式定義如本文使用的術(shù)語(yǔ)“天然纖維”指的是得自天然的可再生來(lái)源諸如植物或動(dòng)物的任何連續(xù)單纖維(filament)。詞語(yǔ)“纖維(fiber) ”和“纖維(f ibers) ”互換使用。天然纖維可包括但不限于種子纖維諸如棉花和木棉花；葉纖維諸如劍麻和龍舌蘭屬；韌皮纖維或皮纖維諸如亞麻、黃麻、洋麻、大麻、苧麻、藤杖、大豆纖維、藤纖維和香蕉纖維；水果纖維諸如椰子纖維；莖稈纖維諸如小麥麥稈、稻米、大麥、竹子、草和樹(shù)木；獸毛纖維諸如綿羊毛、 山羊毛(山羊絨、馬海毛)、羊駝毛、馬鬃；絲綢纖維；鳥(niǎo)纖維諸如羽毛。優(yōu)選地，本發(fā)明中使用的天然纖維應(yīng)當(dāng)至少具有中等強(qiáng)度和硬度以及良好的延展性。其還應(yīng)當(dāng)對(duì)低熔點(diǎn)纖維具有足夠的粘合，或者是表面可處理的，以增加化學(xué)相容性以及在天然纖維與熱塑性纖維之間提供適當(dāng)?shù)恼澈?。富含木素的天然纖維是特別需要的，優(yōu)選具有大于約20wt%的木素含量。具有更大直徑的纖維也是優(yōu)選的，以提供更大的纖維硬度和較低密度的氈化材料以及從該氈化材料壓成的較低密度部件。如本文使用的短語(yǔ)“椰皮纖維”指的是得自椰子樹(shù)(Cocos nucifera)的椰殼的任意類(lèi)型的纖維。如本文使用的短語(yǔ)“具有較高粘流溫度的纖維”和“具有較低粘流溫度的纖維”指的是各纖維的粘度達(dá)到適當(dāng)?shù)偷闹狄灾抡承粤飨鄬?duì)容易發(fā)生時(shí)的溫度。纖維的降解溫度是纖維開(kāi)始氧化和降解時(shí)的溫度。這不是唯一的溫度但將取決于在溫度下的時(shí)間，在高溫下較短的時(shí)間導(dǎo)致稍微較高的降解溫度，而在溫度下較長(zhǎng)的時(shí)間導(dǎo)致較低的降解溫度。在本發(fā)明中定義的熱壓非織造織物復(fù)合材料的加工窗口將處于熱塑性纖維(其與天然纖維相比必須具有更低的粘流溫度)的粘流溫度和天然纖維的降解溫度或粘流溫度中的較低者之間。一般而言，熱壓使用天然纖維和熱塑性纖維制造的非織造織物復(fù)合材料的加工窗口具有加工上限，其為天然纖維的降解溫度(對(duì)于天然纖維而言，該溫度通常比粘性流易于發(fā)生時(shí)的溫度低)，而且下限將取決于熱塑性纖維的粘流溫度，在該粘流溫度時(shí)將在特定壓力下發(fā)生這些熱塑性纖維的充分流動(dòng)以粘合天然纖維。如本文使用的短語(yǔ)“非織造織物復(fù)合材料”指的是包含兩種或多種既非編織也非針織的纖維的任何材料，也就是說(shuō)，纖維已進(jìn)行摻合并鋪設(shè)成纏結(jié)形式，其中纖維在墊或如通常所稱(chēng)的氈中隨意定向。50-75mm的長(zhǎng)纖維在高溫下通過(guò)化學(xué)、機(jī)械、壓力粘結(jié)在一起，而不需要任何表面處理或者在表面處理之后施加壓力和溫度以增強(qiáng)兩種類(lèi)型纖維之間的粘合。所述復(fù)合材料可以以兩種形式存在非常柔韌的氈(或墊)以及通過(guò)熱壓(或壓縮模塑)產(chǎn)生的更剛性的形式。所述非織造織物復(fù)合材料不應(yīng)當(dāng)與由聚合物的連續(xù)基質(zhì)與增強(qiáng)塑料的間斷式纖維構(gòu)成的常規(guī)纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合材料混為一談。所述非織造織物復(fù)合材料由兩種或多種類(lèi)型的纖維的摻合組成而不是由一種纖維類(lèi)型在粘性聚合物熔體中的混合物(其隨后冷卻為用纖維增強(qiáng)的固體塑料)組成。如本文使用的術(shù)語(yǔ)“熱塑性聚合物纖維”指的是包含在較高溫度下易于形成的聚合物的任意纖維，因?yàn)槠湔扯入S著增加的溫度單一性減小，并迅速高于熔融溫度。比較而言，熱固性聚合物在加熱時(shí)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并且隨后不能被容易地形成。為本發(fā)明的目的， 熱塑性聚合物包括但不限于聚丙烯(“PP”)、聚乙烯(“PE”)和聚乳酸。在本專(zhuān)利中提供的纖維的比率為重量分?jǐn)?shù)。因此，混合物中50 50的纖維A與纖維B之比表示混合物中總質(zhì)量的50%由纖維A組成，而混合物中總質(zhì)量的50%由纖維B 組成。本發(fā)明中重量比的范圍為從20 80至95 5的椰皮纖維比熱塑性纖維。椰皮纖維越多，非織造織物復(fù)合材料氈的密度越低，且非織造織物復(fù)合材料氈在其進(jìn)行熱壓成部件形狀之后的密度越低。在旨在通過(guò)熱壓(或者將氈化材料轉(zhuǎn)化成剛性材料的其它高溫成形方法)制成更高密度、更剛性部件的非織造織物復(fù)合材料的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，本發(fā)明涉及由下述構(gòu)成的非織造織物復(fù)合材料(1)天然纖維，其與熱塑性纖維相比具有相對(duì)更高的粘流溫度和/或生物降解溫度，在大致室溫下纏結(jié)在一起；和( 具有較低粘流溫度的熱塑性纖維， 其優(yōu)選由回收材料或由作為可生物降解纖維的熱塑性纖維制造。在優(yōu)選實(shí)施方式中，天然纖維可包含具有相對(duì)較大直徑的富含木素的天然纖維諸如椰皮纖維，而熱塑性纖維可以是聚丙烯(“PP”)或聚乙烯(“PE”)或可生物降解纖維諸如聚乳酸(“PLA”)，或者它們的混合物。此類(lèi)復(fù)合材料可用在汽車(chē)部件和其它產(chǎn)品諸如通過(guò)高溫壓縮模塑制造的那些產(chǎn)品中。在第二優(yōu)選實(shí)施方式中，其中非織造織物復(fù)合材料要以低密度、柔軟、柔性形式使用，并且因此無(wú)需進(jìn)行熱壓成剛性部件，富含木素的大直徑纖維諸如椰皮纖維可以單獨(dú)使用或少量添加(5-30%)任意其它纖維(不必是熱塑性的，但可以是聚酯纖維諸如PET)，但是優(yōu)選是具有小直徑的纖維以便于加工，以及更優(yōu)選第二種天然纖維以制造更環(huán)境友好的非織造織物復(fù)合材料。如在該第二實(shí)施方式中所述的柔性非織造織物復(fù)合材料可用于諸如絕緣、 包裝減震或兒童玩具中的填料等應(yīng)用。富含木素的天然纖維具有一些與眾不同的物理和機(jī)械性能，其在特定應(yīng)用中可以非常有益。首先，富含木素纖維不像更富含纖維素的天然纖維那樣迅速燃燒。第二，富含木素纖維較不易于產(chǎn)生由于霉菌和其它微生物引起的氣味。第三，富含木素纖維當(dāng)暴露于水時(shí)更耐用。例如，與亞麻(2. 8wt% )、劍麻(10wt% )、黃麻(12wt% )、洋麻(15wt% )或棉花(15Wt% )相比，椰皮纖維是含33wt%木素的富含木素纖維。具有較大直徑的纖維對(duì)非織造織物復(fù)合材料的一些應(yīng)用也具有優(yōu)勢(shì)。具有較大直徑的纖維彎曲時(shí)更硬而且具有更多彈性。其椰將不同地加工成非織造織物，與用均是較小直徑的纖維制造的非織造織物相比，其因纖維硬度而得到較低密度氈化材料。熱壓之后，用包括一些較大直徑纖維的混合物制造的非織造織物與完全用小直徑纖維制造的非織造織物相比也具有低得多的密度。椰皮纖維也具有比大部分天然或合成纖維大得多的平均直徑，相比具有 40 μ m 直徑的大部分天然或合成纖維，其直徑在 150 μ m至約500 μ m的范圍內(nèi)。椰皮纖維也具有吸引人的機(jī)械性能，包括與大部分天然纖維的1-2%的伸長(zhǎng)率相比的 15-20%的伸長(zhǎng)率。富含木素的纖維(例如椰皮纖維)可被引入兩類(lèi)非織造織物復(fù)合材料中(1)作為氈化或纏結(jié)形式的非織造織物復(fù)合材料生產(chǎn)和使用的那些復(fù)合材料，其是柔軟且柔性的，和( 作為氈化形式的非織造織物復(fù)合材料生產(chǎn)但是隨后將在高溫下被模塑成剛性部件或板的那些復(fù)合材料。對(duì)于將在高溫下模塑成更剛性部件的非織造織物復(fù)合材料，與富含木素的天然纖維摻合的第二種類(lèi)型纖維的粘流溫度(有時(shí)稱(chēng)為熔融溫度)必須低于天然纖維降解時(shí)的溫度，并且該降解溫度取決于在加工期間纖維處于最大模塑溫度下的時(shí)間長(zhǎng)度。較高的模塑溫度可忍受較短時(shí)間，而較低模塑時(shí)間可忍受較長(zhǎng)時(shí)間。由聚丙烯、聚乙烯或者兩種單體的共聚物制造的纖維在低于富含木素的纖維諸如椰皮纖維的降解之下的溫度下流動(dòng)。此外， 由回收材料(recycled materials)制造的這些纖維具有大量供應(yīng)。如在本發(fā)明中，當(dāng)富含木素的纖維諸如椰皮纖維與從回收材料制造的聚丙烯纖維結(jié)合時(shí)，所得到的非織造織物復(fù)合材料的確是非常環(huán)境友好的。I使用天然纖維的非織造織物復(fù)合材料在優(yōu)選實(shí)施方式中，本發(fā)明包括非織造織物復(fù)合材料，其包含至少兩種類(lèi)型纖維的摻合物，一種纖維具有較高的降解溫度或粘流溫度，而另一種纖維具有較低的粘流溫度。 具有較高的粘流溫度或降解溫度的纖維是天然纖維，優(yōu)選椰皮纖維，并且可以與一些較高溫度粘性流熱塑性纖維諸如“PET”或聚酯纖維物理混合(諸如在進(jìn)料斗中)。具有較低粘流溫度的纖維可以是熱塑性纖維，諸如聚丙烯(“PP”)、聚乙烯(“PE”)、聚乳酸(“PLA”) 或其混合物。因此，所述非織造織物復(fù)合材料可包括椰皮纖維、PP和PET的混合物。天然纖維和熱塑性纖維的長(zhǎng)度可從約IOmm變化至100mm，優(yōu)選約25mm至約75mm。 同樣，優(yōu)選地，天然纖維和熱塑性纖維具有大約相同的長(zhǎng)度。熱塑性纖維可具有約30 μ m至約50 μ m的直徑。通過(guò)下述方法，不同類(lèi)型的纖維可以被制成以氈的形式粘著，或纏結(jié)在一起 熱粘合
·使用大型烘箱進(jìn)行固化 通過(guò)熱輥壓延(當(dāng)與紡粘(spunlaid)結(jié)合時(shí)成為稱(chēng)為紡粘(spunbond))，壓延機(jī)可以是光滑表面的，用于全部粘合，或者可以是壓花的，用于更柔軟、更耐撕裂的粘結(jié) 水刺法借助噴水纖維機(jī)械纏結(jié)(稱(chēng)為射流噴網(wǎng)成布) 超聲波提花粘合(Ultrasonic pattern bonding)，通常用于高蓬松度或織物絕
緣/床墊/床上用品 針刺氈(Needled felt or needle punched felt):借助針推動(dòng)纖維，纖維機(jī)械纏結(jié)，穿過(guò)氈的厚度纖維鋪設(shè)在氈的平面中，增加了氈中纖維的粘結(jié) 化學(xué)粘合(濕法成網(wǎng)法)使用粘合劑(諸如膠乳乳液或溶液聚合物)化學(xué)連接纖維。更昂貴的途徑使用軟化或熔融的粘合用纖維或粉末，以將其它不熔融纖維保持在一起 一種棉纖維非織造織物用氫氧化鈉處理以收縮粘合墊，苛性堿引起纖維素基纖維在彼此周?chē)砬⑹湛s作為粘合技術(shù) 熔噴或空氣梳理(air carding)將兩種或多種類(lèi)型的纖維隨意鋪設(shè)成纏結(jié)或氈化材料，所述纖維自空氣抽長(zhǎng)的纖維非常弱地粘合，所述纖維在纖維網(wǎng)形成過(guò)程中使用自身以及隨著它們隨意鋪設(shè)其具有的臨時(shí)粘性而互相纏結(jié) 一種不尋常的聚酰胺紡粘非織造織物(Cerex)使用氣相酸自身粘合。在本發(fā)明的非織造織物復(fù)合材料中，有四種優(yōu)選的方法使兩種或更多種類(lèi)型的纖維粘結(jié)。首先，非織造織物可以被隨意鋪設(shè)成松散的墊，其中纖維都位于平行平面中。然后，針刺使一些纖維彎曲并將它們部分或全部推動(dòng)經(jīng)過(guò)墊的厚度，使墊更粘結(jié)，賦予其非常適度的拉伸強(qiáng)度但是高柔性用于處理目的，并使其易于壓縮模塑。此類(lèi)纏結(jié)材料也適合絕緣、填料和需要低強(qiáng)度和低密度的其它應(yīng)用。該方法中的纖維未被真正粘結(jié)，而只是被充分地機(jī)械纏結(jié)，以作為“半機(jī)械粘結(jié)”起作用。連接纖維的第二種方式也在纖維之間產(chǎn)生弱粘結(jié)，再次具有低強(qiáng)度和密度，其使用多種粘合劑，所述粘合劑在空氣梳理纖維過(guò)程中可以被噴涂，這使得它們是“粘性的”并在纖維之間產(chǎn)生非常弱的連接，再次使得纏結(jié)或氈化材料強(qiáng)度低，但具有高柔性，良好用于絕緣、填料和其它類(lèi)似應(yīng)用。第三種方式是熱壓，纖維可以被連接，導(dǎo)致高得多的強(qiáng)度和硬度，制成剛性部件，熱壓引起熱塑性纖維局部熔融并流動(dòng)，潤(rùn)濕鄰近的天然纖維，有效地將整個(gè)纖維網(wǎng)絡(luò)“膠粘”在一起成為剛性網(wǎng)，賦予熱壓部件顯著的強(qiáng)度和硬度。第四種方法通過(guò)增強(qiáng)天然纖維與熱塑性纖維之間的粘合賦予非織造織物復(fù)合材料最高的強(qiáng)度和硬度。這可以通過(guò)使用天然纖維的化學(xué)脫垢來(lái)完成，例如去除椰皮纖維上存在的蠟質(zhì)覆層，以及通過(guò)使用化學(xué)增容劑處理天然或熱塑性纖維來(lái)完成；例如使用馬來(lái)酐以制造與聚丙烯的接枝共聚物，因?yàn)轳R來(lái)酐可以化學(xué)反應(yīng)而與潔凈的椰皮纖維(但是并非具有蠟質(zhì)覆層的椰皮纖維)形成強(qiáng)結(jié)合，產(chǎn)生的界面強(qiáng)度是所觀察到的聚丙烯和未被清潔的椰皮纖維的三倍。氈化材料仍然必須進(jìn)行熱壓以達(dá)到這種高拉伸強(qiáng)度和硬度，因?yàn)闊崴苄运芰系牧鲃?dòng)是增加兩種纖維之間的界面結(jié)合所必需的。本發(fā)明的非織造織物復(fù)合材料可以以纖維、面密度和每種纖維的重量百分比的各種組合來(lái)制造，這取決于所需的應(yīng)用和物理與機(jī)械性能的特定類(lèi)型。對(duì)于汽車(chē)應(yīng)用，例如， 后備箱墊較軟，門(mén)板適度硬，而儀表板需要最大硬度。對(duì)于不進(jìn)行熱壓的非織造織物復(fù)合材料(例如建筑物絕緣、包裝減震)，根本不必使用熱塑性纖維而且天然纖維的降解溫度較不重要，因?yàn)椴恍枰邷丶庸?。II使用天然纖維生產(chǎn)非織造織物復(fù)合材料的方法在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，本發(fā)明包括使用具有較高粘流溫度的纖維和較低粘流溫度的纖維生產(chǎn)非織造織物復(fù)合材料的方法。較高熔點(diǎn)纖維是優(yōu)選富含木素的大直徑天然纖維，更優(yōu)選椰皮纖維。該方法包括下述步驟(1)獲得具有足夠高的粘流溫度和降解溫度并具有合適的硬度、強(qiáng)度和延展性組合的天然纖維(見(jiàn)圖幻；(2)將該較高熔點(diǎn)纖維研磨成由待要使用的加工設(shè)備確定的所需的纖維長(zhǎng)度，以便隨后制造氈化材料，在開(kāi)發(fā)本發(fā)明中使用的梳理和針刺設(shè)備中該纖維長(zhǎng)度為50-75mm(圖幻；(3)混合該具有較高粘流溫度的磨碎天然纖維與熱塑性纖維，該熱塑性纖維已經(jīng)被切割成類(lèi)似長(zhǎng)度并具有較低的粘流溫度；(4)使用梳理和針刺、如前面所述的使用輕量粘合劑的空氣梳理或其它任何合適的工藝，從摻合的纖維產(chǎn)生纏結(jié)(或氈化)材料(圖4和5)；以及如果需要，(5)在壓模機(jī)中使用模具(賦予部件所需的形狀)熱壓氈化材料，其中氈化材料處于合適的溫度和壓力下，因此非織造織物復(fù)合材料呈現(xiàn)特定部件所需的剛性形狀(圖6)。將非織造織物復(fù)合材料氈熱壓成剛性部件的最關(guān)鍵參數(shù)是壓制溫度。當(dāng)PP片使用熱成型來(lái)成形時(shí)，其通常在165°C與180°C之間的溫度下形成，因?yàn)樗褂玫腜P是全同立構(gòu)、半結(jié)晶聚合物，其結(jié)晶區(qū)在該溫度范圍熔融。當(dāng)晶體熔融時(shí)，粘性流僅可以在半結(jié)晶PP 中容易地發(fā)生，而且在各種全同立構(gòu)PP中這發(fā)生在165°C與180°C之間。實(shí)際上，在170°C 與180°C之間，PP的粘度降低500因子，其性質(zhì)從硬的橡膠狀固體變成粘性液體3。如果在太低的溫度下壓制，則晶體使得永久形狀變化(通過(guò)粘性變形)難于產(chǎn)生。如果在太高的溫度下壓制(在文獻(xiàn)中通常被認(rèn)為> 180°C )，則所產(chǎn)生的低粘度引起相當(dāng)大的塌陷(流掛， sagging)。因此，人們可能假定，對(duì)于壓縮模塑含聚丙烯纖維作為較低粘流溫度組分的非織造織物復(fù)合材料氈而言，該溫度范圍是最佳的。令人驚訝地，這已經(jīng)證實(shí)并非是這種情況。壓縮模塑由椰皮纖維和聚丙烯纖維制造的非織造織物復(fù)合材料氈的適宜溫度和壓力取決于應(yīng)用以及最佳適合應(yīng)用的機(jī)械和物理性質(zhì)組合。對(duì)于需要絕熱或隔音的一些應(yīng)用，可直接使用氈，而無(wú)需熱壓，并且氈的椰皮纖維含量可以非常高(80 20至95 5)，與椰皮纖維摻合的纖維也是天然纖維，其具有較低直徑(優(yōu)選< 80 μ m)，以便于加工成氈化材料。在沖擊過(guò)程中能量吸收是主要功能的一些包裝應(yīng)用也可使用密度為 0. 15g/cm3的富含椰皮纖維的氈，無(wú)需熱壓，熱壓增加非織造織物復(fù)合材料的密度。沖擊過(guò)程中的能量吸收、絕熱性質(zhì)(即，低導(dǎo)熱性)和隔音特性(即，低聲音傳遞系數(shù))在低密度下都被最優(yōu)化， 優(yōu)選采用還未進(jìn)行熱壓成更密集且剛性材料的非織造織物復(fù)合材料氈，這產(chǎn)生的機(jī)械性能最小但對(duì)于這類(lèi)應(yīng)用是不必要的。椰皮纖維的大纖維直徑提供大的絕緣彈性(resilience to insulation)，最小化隨時(shí)間發(fā)生的堆積和沉淀(packing and settling)，這允許絕緣保持其“R”值。R計(jì)算為絕緣厚度除以絕緣的導(dǎo)熱系數(shù)。為獲得改進(jìn)的機(jī)械性能，非織造織物復(fù)合氈化材料需要進(jìn)行熱壓或壓縮模塑以增加密度(每平方厘米更多纖維，以支撐載荷)以及將氈中的椰皮纖維和聚丙烯纖維穩(wěn)固地彼此連接(如前所述，通過(guò)增加兩種纖維被“粘接”之處的接觸面積)，形成堅(jiān)固的網(wǎng)。隨著壓制溫度從180°C增加至約240°C和壓力從25psi增加至300psi或更大，壓模氈的密度從約0. 3g/cm3增加至0. 7g/cm3或更大。應(yīng)當(dāng)注意，通常用于熱成型聚丙烯片的高于170°C -180°C溫度范圍的溫度對(duì)獲得聚丙烯纖維的充分流動(dòng)以穩(wěn)固連接纖維是必要的，其產(chǎn)生堅(jiān)硬的網(wǎng)。聚丙烯與椰皮纖維的流動(dòng)差異以及聚丙烯纖維流動(dòng)時(shí)其對(duì)椰皮纖維的潤(rùn)濕見(jiàn)圖7。不施加壓力的情況下加熱非織造織物復(fù)合氈化材料至180°C將產(chǎn)生聚丙烯的不足流動(dòng)(或者加熱至無(wú)論何種熱塑性纖維被用于將纖維網(wǎng)絡(luò)“膠粘”在一起的熔融溫度)，從而在熱塑性纖維覆蓋天然纖維的地方產(chǎn)生堅(jiān)固接頭，導(dǎo)致強(qiáng)度和硬度不足?？偠灾?，無(wú)壓力下加熱非織造織物復(fù)合氈材料至180°C對(duì)期望低密度氈的應(yīng)用是不必要的，而對(duì)需要具有較好拉伸強(qiáng)度和硬度的更剛性部件的較高密度應(yīng)用是不適當(dāng)?shù)?。在所有?yōu)選的實(shí)施方式中，天然纖維具有較大直徑(大部分纖維在100 μ m以上) 并具有較高的木素含量(> 20% )，更優(yōu)選椰皮纖維。在將進(jìn)行熱壓的非織造織物復(fù)合材料的優(yōu)選實(shí)施方式中，具有較低粘流溫度的纖維是熱塑性纖維，優(yōu)選石油基聚合物纖維，最優(yōu)選聚丙烯(PP)。實(shí)施例1第一實(shí)施例涉及非織造織物復(fù)合材料的壓模部件，該非織造織物復(fù)合材料使用富含木素的大直徑天然纖維和粘流溫度顯著低于該天然纖維的降解溫度的熱塑性塑料。非織造織物復(fù)合材料氈的生產(chǎn)-將天然纖維和熱塑性纖維切割成取決于待用于制造非織造織物復(fù)合材料氈的設(shè)備的長(zhǎng)度，通常長(zhǎng)度在25mm與75mm之間。將這兩種類(lèi)型的纖維摻合在一起成為天然纖維和熱塑性纖維的混合物。天然纖維與熱塑性纖維之比可以是按重量計(jì)50 50，但是可以在 20 80至95 05的范圍內(nèi)，這取決于所需的機(jī)械性能組合。氈(或墊)形式的非織造織物復(fù)合材料可以從摻合纖維制造，使用梳理和針刺以將梳理層粘合在一起，或者使用空氣梳理，使用輕量噴涂的粘合劑將纖維粘合在一起。所述氈可以以多達(dá)1.5-2. Om的寬度(或者更多，取決于所使用的設(shè)備)和便于運(yùn)送的任意長(zhǎng)度生產(chǎn)。例如，可以生產(chǎn)an寬乘以:3m 長(zhǎng)的墊，堆疊在滑板(skids)上并收縮卷繞用于運(yùn)送?？蛇x地，可以做成用于運(yùn)送的方便尺寸(例如，1.5m寬乘以IOOm長(zhǎng))的卷并收縮卷繞用于運(yùn)送。因?yàn)槔w維僅僅通過(guò)針刺或非常輕量粘合劑被保持在一起，以這些方式制造的非織造織物復(fù)合材料的氈非常柔軟，允許其以適合運(yùn)送的卷來(lái)生產(chǎn)，而且更重要地，其具有必要的柔韌性，以便當(dāng)隨后在熱塑性纖維的粘流溫度與天然纖維的降解溫度之間的高溫下進(jìn)行熱壓時(shí)呈現(xiàn)模的形狀。重要的是注意在生產(chǎn)非織造織物復(fù)合材料氈的過(guò)程中纖維不被加熱(除非使用非常適度的加熱來(lái)固化噴涂粘合劑或以一些其它方式施加的粘合劑以使纖維粘著，代替使用針刺賦予氈相當(dāng)?shù)膬?nèi)聚力)。應(yīng)當(dāng)注意，在缺乏壓力下加熱氈化材料至熱塑性纖維的熔融溫度以增加纖維之間的粘合從而增強(qiáng)氈的粘結(jié)力是不必要的，這將降低氈的柔韌性，并且在加工上將引起不必要的花費(fèi)。在針刺之后在熱壓之前非織造織物復(fù)合材料氈的堆積密度通常在0. 1與0. 2g/ cm3之間。在高溫下將氈隨后熱壓成剛性部件之后，成品織物可以被加至氈化材料，以生產(chǎn)美觀上更令人愉快的部件。成品織物通常是 200g/m2，并且在氈隨后被壓縮模塑的溫度下不應(yīng)當(dāng)降解，因?yàn)槠渫ǔＪ羌兙埘?。非織造織物?fù)合材料壓縮模塑成部件-隨后從卷切割合適尺寸的非織造織物復(fù)合材料氈片并加熱至合適的溫度——該溫度高于熱塑性纖維容易表現(xiàn)粘性流時(shí)的溫度(對(duì)于聚丙烯，> 180°C )但低于天然纖維的降解溫度(對(duì)于椰皮纖維，其為 M0°C，取決于溫度下的時(shí)間)，并使用合適的模具熱壓成所需的形狀。在缺乏壓力下加熱至180°C產(chǎn)生的聚丙烯纖維流動(dòng)不足以增加密度或?qū)㈦S機(jī)定向的非織造纖維連接成剛性網(wǎng)。因此，例如，對(duì)于與聚丙烯纖維摻合的椰皮纖維，溫度范圍為約180°C至約M0°C，優(yōu)選地，從180°之上至約。壓縮模塑壓力可以在約25psi 至約400psi或更大的范圍。所采用的溫度與壓力的特定組合取決于賦予特定一組物理和機(jī)械性能所需的熱壓密度。壓模非織造織物復(fù)合材料部件的的密度通常在0. 3與0. 7gm/ cm3之間，這取決于溫度、壓力和在加工中所用的壓力下的時(shí)間的組合。機(jī)械、熱和聲性質(zhì)都隨密度顯著變化，通過(guò)選擇合適的加工條件這允許所述性質(zhì)適合特定應(yīng)用的需要，如在圖9 和10中所見(jiàn)。例如，汽車(chē)后備箱墊可以用面密度為1000g/m2的氈形式的椰皮纖維和聚丙烯纖維的非織造織物復(fù)合材料制造，該氈隨后已經(jīng)被壓縮模塑成2mm厚度和0. 5g/cm3密度。 汽車(chē)的儀表板可以用面密度為2000g/m2的椰皮纖維和聚丙烯纖維的非織造織物復(fù)合材料氈制造，該氈已經(jīng)被壓縮模塑成3. 4mm的厚度和0. 6g/cm3的堆密度，這取決于具體設(shè)計(jì)以及所需的物理和機(jī)械性能組合。如果期望，在熱塑性纖維的制造過(guò)程中可以加入工業(yè)著色劑或染料，以賦予非織造織物復(fù)合材料氈一定的顏色。優(yōu)選的富含木素的大直徑天然纖維是椰皮纖維，優(yōu)選的熱塑性纖維是用于汽車(chē)后備箱墊的聚丙烯。這兩種纖維可以進(jìn)行摻合，作為非織造織物生產(chǎn)，該非織造織物然后被針刺以增加非織造織物復(fù)合材料氈的粘結(jié)力，如上所述。其隨后可以在合適的溫度和壓力下熱壓成多種汽車(chē)用產(chǎn)品(例如，后備箱墊、門(mén)板、儀表板、車(chē)頂內(nèi)襯、組合支架(package carriers)、底板、擋泥板等)以及通過(guò)熱壓該非織造織物復(fù)合材料而生產(chǎn)的其它產(chǎn)品，諸如卡車(chē)和拖拉機(jī)駕駛室的內(nèi)部或兒童玩具。已經(jīng)由非織造織物復(fù)合材料氈熱壓的汽車(chē)部件見(jiàn)圖8。實(shí)施例2第二實(shí)施例涉及可以從(1-12. 5mm或可能更厚)非織造織物復(fù)合材料剛性片材制造的產(chǎn)品，其使用富含木素的大直徑天然纖維(例如椰皮纖維)并結(jié)合熱塑性纖維(例如聚丙烯)。使用在實(shí)施例1中所述的方法，非織造織物復(fù)合材料氈由富含木素的大直徑天然纖維如椰皮纖維和熱塑性纖維如聚丙烯制造，所述聚丙烯具有充分低于椰皮纖維的降解溫度的粘流溫度。所述由天然纖維和熱塑性纖維制造的非織造織物復(fù)合材料氈(或墊)使用壓力和溫度的組合可以被壓成平坦的剛性片材(與在壓縮模塑中制造的更復(fù)雜形狀不同)，以獲得將產(chǎn)生所需的機(jī)械和物理性質(zhì)組合的密度，如前所述。該平坦的非織造織物復(fù)合材料片材可用于建筑材料，諸如墻板、天花板、家具和其它應(yīng)用，其需要具有中等強(qiáng)度和硬度和/或低聲音傳遞系數(shù)以及低導(dǎo)熱性的輕質(zhì)復(fù)合材料。實(shí)施例3第三實(shí)施例涉及可以用已經(jīng)使用富含木素的大直徑天然纖維(例如椰皮纖維)制造非織造織物復(fù)合材料氈制造的產(chǎn)品，但是其中所述氈不在高溫和壓力下加工以制造剛性復(fù)合材料如實(shí)施例1和2所述的那些。非織造織物復(fù)合材料氈主要(> 80% )由富含木素的大直徑天然纖維制造。如果所述氈被空氣梳理，其中纖維通過(guò)噴涂粘合劑而被保持在一起，則該氈可以由100%富含木素的天然纖維(例如椰皮纖維)制造。如果所述非織造織物復(fù)合材料由富含木素的大直徑(150-500um)纖維如椰皮纖維制造，則氈可以通過(guò)梳理和針刺生產(chǎn)，但是可能需要0-20% 具有較小直徑( 40um)的天然纖維，諸如洋麻，所述天然纖維更柔韌并且在針刺以穿透經(jīng)過(guò)厚度過(guò)程中容易彎曲，賦予氈粘結(jié)性。所述氈不必包括熱塑性纖維，因?yàn)閷?duì)于這些應(yīng)用， 如在實(shí)施例1和2中進(jìn)行的熱壓以產(chǎn)生高密度剛性材料是不合需要的。為熱塑性塑料的較少量( 5%)的第三種纖維可以被引入以熔化然后將兩種天然纖維粘結(jié)在一起，這將需要加熱至熔化第三種纖維所需的溫度，但并非熱壓。在這種應(yīng)用中，重點(diǎn)在于產(chǎn)品要求非常低的導(dǎo)熱性、低的聲音傳遞系數(shù)和/或高水平減震用于能量吸收。非常低密度的機(jī)織織物復(fù)合材料達(dá)到這些性質(zhì)；也就是說(shuō)，氈隨后不會(huì)在較高溫度和壓力下被加工成較高密度的剛性材料。富含木素的主要(或?qū)Ｓ械?為大直徑的天然纖維如椰皮纖維的非織造織物復(fù)合材料的應(yīng)用包括建筑物/住宅絕緣、總布置包裝(packing for packaging)和汽車(chē)中的引擎(under-the-hood)應(yīng)用。實(shí)施例4本專(zhuān)利的一種應(yīng)用是用于汽車(chē)工業(yè)的復(fù)合材料。具體而言，后備箱墊、卡車(chē)裝飾、 卡車(chē)罩內(nèi)襯、門(mén)板和地墊都是可以開(kāi)發(fā)的潛在應(yīng)用，如在下面所述。每種部件可能需要不同的強(qiáng)度和硬度，因此需要所使用的兩種纖維的百分比稍微不同OO 80至80 20)以及熱壓溫度不同O00°C-23(rC)，以達(dá)到所需的不同性質(zhì)。這種多功能性是本發(fā)明的另一優(yōu)勢(shì)。在該實(shí)施例中，在摻合過(guò)程中使天然椰皮纖維與石油基聚丙烯(PP)纖維結(jié)合(圖 3)，該過(guò)程產(chǎn)生摻合但非織造椰皮纖維和PP纖維的墊(圖3)，其面密度為lOOOg/cm2。椰皮纖維限于約對(duì)01的熱壓溫度，這取決于氧化降解的熱壓時(shí)間。聚丙烯纖維具有較低的粘流溫度，其粘度在170°C與180°C之間顯著降低500X，因?yàn)樵摪虢Y(jié)晶聚合物中的晶體熔融。如前所述，180°C或更少是片狀聚丙烯的通常的熱成型(或熱壓)溫度。這種溫度限制是由于高于180°C時(shí)PP片中的塌陷問(wèn)題(sag issues)。然而，如前面所解釋的，該溫度太低以至于不能制造具有合適的強(qiáng)度和硬度組合的PP:椰皮纖維非織造織物復(fù)合材料， 因?yàn)樵?80°C，存在相對(duì)很少的PP纖維流動(dòng)，如在圖7所見(jiàn)，其中顯示220°C下的流動(dòng)進(jìn)行比較。注意在180°C無(wú)任何壓力時(shí)，將椰皮纖維牢固結(jié)合成堅(jiān)硬的網(wǎng)所必需的聚丙烯纖維流動(dòng)非常少。對(duì)于該應(yīng)用，PP粘度足夠低是必要的，不僅僅是使PP纖維在100至150psi的中等壓力下流動(dòng)。此外，PP纖維的流動(dòng)必須是足夠的以潤(rùn)濕椰皮纖維，從而有效地將椰皮纖維“膠粘”在一起，產(chǎn)生具有適度強(qiáng)度和硬度的網(wǎng)結(jié)構(gòu)。流動(dòng)的程度可以通過(guò)增加熱壓溫度來(lái)增加，如在圖7所見(jiàn)，其中PP在180°C的流動(dòng)程度可以與PP在220°C的流動(dòng)程度進(jìn)行比較。在180°C下熱壓的樣品的強(qiáng)度和硬度比在220°C下熱壓的樣品小得多(見(jiàn)圖7)。在商業(yè)生產(chǎn)中，在圖4和圖8中所見(jiàn)的纏結(jié)材料(穿過(guò)底部的條)被壓成汽車(chē)部件，如在圖8中所呈現(xiàn)的后備箱墊和門(mén)板。纏結(jié)材料在爐中被加熱至規(guī)定的熱壓溫度，然后放置進(jìn)熱壓?jiǎn)卧?，該熱壓?jiǎn)卧哂挟a(chǎn)生所需的部件形狀的模具。通常，模具表面也被加熱，但是加熱至比所述規(guī)定熱壓溫度低的溫度，以便于更迅速冷卻和降低循環(huán)時(shí)間。加熱的材料也可在冷模中壓制。僅用一種類(lèi)型的纖維制造的薄的成品非織造織物可使用縫紉連接至纏結(jié)的纖維摻合物，如圖4所見(jiàn)，所述纖維具有比待使用的熱壓溫度高的粘流溫度。在熱壓過(guò)程中，這種機(jī)織織物未受影響，但是變得甚至更牢固地連接至熱壓復(fù)合材料，這是因?yàn)樵诔善房椢锱c復(fù)合材料襯背之間的界面上的PP流動(dòng)。得到的板中等硬度，具吸引人的織物整理，因此該熱成形部件準(zhǔn)備被安裝到汽車(chē)中，而無(wú)需進(jìn)一步加工。引用的參考文獻(xiàn)下列參考文獻(xiàn)通過(guò)參考特定并入本文，其程度如同它們提供示例性步驟或其它細(xì)節(jié)，對(duì)本文所述的那些進(jìn)行補(bǔ)充。美國(guó)專(zhuān)利文件美國(guó)專(zhuān)利6，939，903，2005年9月6日授權(quán)，Sigworth等列為發(fā)明人。美國(guó)專(zhuān)利6，682，673，2004年1月27日授權(quán)，Skwiercz列為發(fā)明人。美國(guó)專(zhuān)利6，648，363，2003年11月18日授權(quán)，Gordon列為發(fā)明人。美國(guó)專(zhuān)利5，948，712，1999年9月7日授權(quán)，Tanab列為發(fā)明人。美國(guó)專(zhuān)利5，709，925，1998年1月20日授權(quán)，Spengler列為發(fā)明人。美國(guó)專(zhuān)利5，976，646，1999年11月2日授權(quán)，Stevens列為發(fā)明人。美國(guó)專(zhuān)利公布2008/0081188,2008年4月3日授權(quán)，Chang列為發(fā)明人。美國(guó)專(zhuān)利公布2007/0116923,2007年5月24日公布，Kasuya列為發(fā)明人。美國(guó)專(zhuān)利公布2004/0185239，2004年9月23日公布，Nakamura列為發(fā)明人。非專(zhuān)利文件1. Polymer Data Handbook. , Editor :Mark, James E. (New York :0xford University Press),1999.2. Polymer Handbook, 4th Edition, Editors :J. Brandrup, E. H. Immergut, E. A. Grulke. (New York John Wiley & Sons，Inc), 1999.3. Throne, Jim, "Let' s Thermoform Polypropylene", A Technical Minute. Copyright 2007 Sherwood Technologies, throneifoammandform. com.4. Parikh, D.V. et al. “Thermoformab1e automotive composites containing kenaf and other cellulosic fibers，，Textile Research Journal, August 2002.
權(quán)利要求
1.一種非織造織物復(fù)合材料，其包含天然纖維和由合成熱塑性聚合物制造的纖維，其中所述天然纖維和所述由合成熱塑性聚合物制造的纖維纏結(jié)在一起，并且其中所述天然纖維的粘流溫度和降解溫度高于所述由合成熱塑性聚合物制造的纖維的粘流溫度和降解溫度。
2.如權(quán)利要求1所述的非織造織物復(fù)合材料，其中所述天然纖維已與聚酯纖維混合。
3.如權(quán)利要求1所述的非織造織物復(fù)合材料，其中所述天然纖維和所述由合成熱塑性聚合物制造的纖維的長(zhǎng)度為約25mm至約75mm。
4.如權(quán)利要求1所述的非織造織物復(fù)合材料，其中所述天然纖維的直徑是約150μ m至約 500 μ m。
5.如權(quán)利要求1所述的非織造織物復(fù)合材料，其中所述天然纖維和所述由合成熱塑性聚合物制造的纖維使用以下方式纏結(jié)在一起梳理和針刺、旋風(fēng)氣流沉積、化學(xué)處理、熱處理或溶劑處理。
6.如權(quán)利要求1所述的非織造織物復(fù)合材料，其中所述天然纖維具有約33wt.%的木素含量。
7.如權(quán)利要求1所述的非織造織物復(fù)合材料，其中所述天然纖維是椰皮纖維。
8.如權(quán)利要求1所述的非織造織物復(fù)合材料，其中所述合成熱塑性聚合物是聚丙烯、 聚乙烯、聚乳酸或其混合物。
9.如權(quán)利要求1所述的非織造織物復(fù)合材料，其中所述合成熱塑性聚合物是聚丙烯。
10.如權(quán)利要求1所述的非織造織物復(fù)合材料，其中所述天然纖維與所述由合成熱塑性聚合物制造的纖維的重量比是約95 5至約20 80。
11.一種非織造織物復(fù)合材料，其包含椰皮纖維和由合成熱塑性聚合物制造的纖維，其中所述椰皮纖維和所述由合成熱塑性聚合物制造的纖維纏結(jié)在一起；所述椰皮纖維具有約150 μ m至約500 μ m的直徑以及約25mm至約75mm的長(zhǎng)度；和所述由合成熱塑性聚合物制造的纖維是直徑為約30 μ m至約50 μ m且長(zhǎng)度為約25mm 至約75mm的聚乙烯、聚丙烯、聚乳酸或其混合物。
12.一種熱壓非織造織物復(fù)合材料，其包含天然纖維和由合成熱塑性聚合物制造的纖維，其中所述天然纖維和所述由合成熱塑性聚合物制造的纖維纏結(jié)在一起并進(jìn)行熱壓，并且其中所述天然纖維的粘流溫度和降解溫度高于所述由合成熱塑性聚合物制造的纖維的粘流溫度和降解溫度。
13.如權(quán)利要求12所述的熱壓非織造織物復(fù)合材料，其中所述天然纖維和所述由合成熱塑性聚合物制造的纖維的長(zhǎng)度為約25mm至約75mm。
14.如權(quán)利要求12所述的熱壓非織造織物復(fù)合材料，其中所述天然纖維的直徑是約 150 μ m 至約 500 μ m。
15.如權(quán)利要求12所述的熱壓非織造織物復(fù)合材料，其中所述天然纖維具有約 33wt. %的木素含量。
16.如權(quán)利要求12所述的非織造織物復(fù)合材料，其中所述天然纖維是椰皮纖維。
17.如權(quán)利要求12所述的熱壓非織造織物復(fù)合材料，其中所述天然纖維是椰皮纖維。
18.如權(quán)利要求12所述的熱壓非織造織物復(fù)合材料，其中所述合成熱塑性聚合物是聚丙烯、聚乙烯、聚乳酸或其混合物。
19.如權(quán)利要求12所述的熱壓非織造織物復(fù)合材料，其中所述合成熱塑性聚合物是聚丙烯。
20.如權(quán)利要求12所述的熱壓非織造織物復(fù)合材料，其中所述天然纖維與由所述合成熱塑性聚合物制造的纖維的重量比是約95 5至約20 80。
21.如權(quán)利要求12所述的熱壓非織造織物復(fù)合材料，其中所述纏結(jié)的天然纖維和由合成熱塑性聚合物制造的纖維在約180°C至約240°C及更高范圍內(nèi)的溫度進(jìn)行熱壓。
22.如權(quán)利要求12所述的熱壓非織造織物復(fù)合材料，其中所述纏結(jié)的天然纖維與由合成熱塑性聚合物制造的纖維在約25psi至約400psi及更高范圍內(nèi)的壓力下進(jìn)行熱壓。
23.一種熱壓非織造織物復(fù)合材料，其包含 椰皮纖維和由合成熱塑性聚合物制造的纖維， 其中所述椰皮纖維和所述由合成熱塑性聚合物制造的纖維纏結(jié)在一起并進(jìn)行熱壓； 所述椰皮纖維具有約150 μ m至約500 μ m的直徑以及約25mm至約75mm的長(zhǎng)度；和所述由合成熱塑性聚合物制造的纖維是直徑為約30 μ m至約50 μ m且長(zhǎng)度為約25mm 至約75mm的聚乙烯、聚丙烯或聚乳酸。
24.一種制造非織造織物復(fù)合材料的方法，其包括獲得天然纖維，所述天然纖維具有足夠高的粘流溫度和降解溫度，具有合適的硬度、強(qiáng)度和延展性的組合；將所述較高熔點(diǎn)的天然纖維研磨成所需的纖維長(zhǎng)度；將經(jīng)研磨的天然纖維與熱塑性纖維混合，其中所述熱塑性纖維切割成與天然纖維長(zhǎng)度類(lèi)似的長(zhǎng)度，并且其中所述熱塑性纖維的粘流溫度低于所述天然纖維的粘流溫度和降解溫度；使用梳理和針刺、用輕膠噴涂的纖維的氣流沉積或其它方法，由所述混合的纖維產(chǎn)生纏結(jié)或氈化的材料，以提供纏結(jié)的非織造織物復(fù)合材料。
25.如權(quán)利要求M所述的方法，其中將所述天然纖維剝除其蠟質(zhì)覆層，并且用化學(xué)增容劑處理所述天然纖維或所述熱塑性纖維以產(chǎn)生接枝共聚物。
26.如權(quán)利要求M所述的方法，其中所述天然纖維已與聚酯纖維混合。
27.一種制造熱壓非織造織物復(fù)合材料的方法將權(quán)利要求M所述的纏結(jié)的非織造織物復(fù)合材料使用模具在壓模機(jī)中在合適的溫度進(jìn)行熱壓，由此使所述非織造織物復(fù)合材料變成具有所述模具形狀的剛性部件。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種含天然纖維的非織造織物復(fù)合材料及生產(chǎn)此類(lèi)復(fù)合材料的方法。所述非織造織物復(fù)合材料由具有高粘流溫度和高降解溫度的富含木素的大直徑天然纖維與由熱塑性聚合物制成的具有較低粘流溫度的纖維組合構(gòu)成，所述熱塑性聚合物諸如聚丙烯、聚乙烯或可生物降解的熱塑性聚合物纖維(諸如聚乳酸)、或者它們的混合物。本發(fā)明還公開(kāi)了一種由所述非織造織物織物復(fù)合材料制造的熱壓非織造織物復(fù)合材料。
文檔編號(hào)D04H1/42GK102239284SQ200980148712
公開(kāi)日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2009年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月6日
發(fā)明者戴維.S.格里爾, 沃爾特.布拉德利 申請(qǐng)人:貝勒大學(xué)