偏角無緯稀松布的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種非織造無緯稀松布，其包括第一載體、上覆所述載體的成角度的稀松布，和上覆所述成角度的稀松布的第二載體。所述成角度的稀松布包括至少一個碳纖維長絲的組件。所述非織造無緯稀松布具有主方向和交叉方向。所述至少一個碳纖維長絲的組件以相對于所述交叉方向測得的偏角取向。所述非織造無緯稀松布任選地包括含有多個長絲的單向織物，其中所述第一載體上覆所述單向織物。至少兩個長絲的組件和所述載體的第一交叉方向紗也可限定具有至少三個側(cè)邊的多側(cè)邊形狀。
【專利說明】偏角無緯稀松布

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開涉及由以偏角（off-angle)取向的長絲的組件增強(qiáng)的無緯稀松布（laid scrim)，包括具有單向織物和多側(cè)邊形狀的無緯稀松布。

【背景技術(shù)】
[0002] 無緯稀松布可具有多個層，包括形成這種織物的基底或載體的子部件。無緯稀松 布可使用偏角增強(qiáng)件，所述偏角增強(qiáng)件賦予用于專門應(yīng)用的某些性質(zhì)。然而，商業(yè)可得的無 緯稀松布可能不提供所需的性質(zhì)，如穩(wěn)定性、耐久性、拉伸強(qiáng)度、處理性或可加工性。因此， 本領(lǐng)域持續(xù)需要無緯稀松布以滿足新的且有時高要求的應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 在一個實施例中，一種非織造無緯稀松布包括第一載體、成角度的稀松布和第二 載體，所述成角度的稀松布上覆所述第一載體，并包括至少一個碳纖維長絲的組件，所述第 二載體上覆所述成角度的稀松布，其中所述非織造無緯稀松布具有主方向和交叉方向，其 中所述至少一個碳纖維長絲的組件以相對于所述交叉方向測得的偏角取向。
[0004] 在另一實施例中，一種非織造無緯稀松布包括載體和成角度的稀松布，所述成角 度的稀松布上覆所述載體，并包括至少一個長絲的第一組件和至少一個長絲的第二組件， 其中所述非織造無緯稀松布具有主方向和交叉方向，且其中所述至少一個長絲的第一組件 以第一角度取向，所述至少一個長絲的第二組件以第二角度取向，其中所述第一和第二角 度中的每一個為相對于所述交叉方向測得的偏角，且其中所述第一和第二角度具有不同的 值。
[0005] 在又一實施例中，一種非織造無緯稀松布包括單向織物、載體和成角度的稀松布， 所述單向織物包括多個長絲，所述載體上覆所述單向織物，所述成角度的稀松布上覆所述 載體。所述成角度的稀松布包括至少一個長絲的第一組件和至少一個長絲的第二組件，其 中所述非織造無緯稀松布具有主方向和交叉方向，且其中所述至少一個長絲的第一組件以 第一角度取向，所述至少一個長絲的第二組件以第二角度取向，其中所述第一和第二角度 中的每一個為相對于所述交叉方向測得的偏角，且其中所述第一和第二角度具有不同的 值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006] 實施例以示例的方式顯示，且不限于附圖。
[0007] 圖IA包括根據(jù)本文描述的一個實施例所示的偏角無緯稀松布的立體圖。
[0008] 圖IB包括根據(jù)本文描述的一個實施例的圖IA的偏角無緯稀松布的俯視圖。
[0009] 圖2A包括根據(jù)本文描述的一個實施例所示的偏角無緯稀松布的立體圖。
[0010] 圖2B包括根據(jù)本文描述的一個實施例的圖2A的偏角無緯稀松布的俯視圖。
[0011] 圖3包括制備根據(jù)本文描述的一個實施例的非織造無緯稀松布的圖示。
[0012] 本領(lǐng)域技術(shù)人員了解，圖中的元件為了簡單和清晰而顯示，且不必按比例繪制。例 如，圖中的一些元件的尺寸可相對于其他元件增大，以協(xié)助增進(jìn)對本發(fā)明的實施例的理解。

【具體實施方式】
[0013] 通過結(jié)合附圖的如下描述以協(xié)助理解本文公開的教導(dǎo)。如下討論將集中于教導(dǎo)的 具體實施和實施例。提供該焦點以協(xié)助描述教導(dǎo)，且該焦點不應(yīng)被解釋為對教導(dǎo)的范圍或 適用性的限制。然而，其他教導(dǎo)當(dāng)然可在本申請中使用。
[0014] 在描述如下所述的實施例的細(xì)節(jié)之前，定義或闡明一些術(shù)語。術(shù)語"長絲"旨在意 指具有任意合適長度的細(xì)長結(jié)構(gòu)或纖維。術(shù)語"紗"旨在意指纖維的有序的束。術(shù)語"稀松 布"旨在意指包括在兩個不同方向上取向的至少兩個長絲的織物。例如，一個或多個長絲可 在"經(jīng)向"、"主"或"縱向"方向上取向，所述"經(jīng)向"、"主"或"縱向"方向在一個實施例中可 平行于稀松布的長度。另外一個或多個長絲可在"緯向"、"填充"、"90"或"交叉"方向上取 向，所述"緯向"、"填充"、"90"或"交叉"方向在一個實施例中可平行于稀松布的寬度。術(shù) 語"0/90稀松布"或"方形稀松布"旨在意指一種織物，其中至少一個長絲在平行于稀松布 的長度的主方向上取向，至少一個長絲在平行于稀松布的寬度的交叉方向上取向，且所述 交叉方向垂直于所述主方向。術(shù)語"無緯稀松布"旨在意指一種稀松布，其中至少一個長絲 上覆至少一個其他長絲以產(chǎn)生稀松布。術(shù)語"偏角"旨在意指相對于稀松布的交叉方向或 水平方向或?qū)挾葴y得的角度。
[0015] 如本文所用，術(shù)語"包含"、"包括"、"具有"或它們的任何其他變體旨在涵蓋非排 他性的包括。例如，包括一系列特征的方法、制品或裝置不必僅限于那些特征，而是可包括 未明確列出的或這些方法、制品或裝置所固有的其他特征。此外，除非明確相反指出，否則 "或"指包括性的或，而非排他性的或。例如，條件A或B由如下任一者滿足:A為真（或存 在）且B為假（或不存在），A為假（或不存在）且B為真（或存在），以及A和B均為真 (或存在）。
[0016] 而且，"一種"的使用用于描述本文描述的元件和部件。這僅為了便利，并提供本 發(fā)明的范圍的一般含義。該描述應(yīng)理解為包括一種或至少一種，且單數(shù)也包括復(fù)數(shù)，反之亦 然，除非其明顯具有相反含義。例如，當(dāng)單個物品在本文描述時，超過一個物品可取代單個 物品使用。類似地，當(dāng)超過一個物品在本文描述時，單個物品可代替超過一個物品。
[0017] 除非另外定義，本文所用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù) 人員所通常理解的具有相同的含義。材料、方法和實例僅為說明性的，且不旨在為限制性 的。對于本文未描述的程度，有關(guān)具體材料和加工行為的許多細(xì)節(jié)為常規(guī)的，并可在結(jié)構(gòu)領(lǐng) 域和相應(yīng)的制造領(lǐng)域內(nèi)的參考書和其他來源中找到。
[0018] 在一個實施例中，本發(fā)明提供了一種非織造無緯稀松布，其包括載體、成角度的稀 松布和另一載體，所述成角度的稀松布上覆所述載體，并包括至少一個碳纖維長絲的組件， 所述另一載體上覆所述成角度的稀松布。所述非織造無緯稀松布具有主方向和交叉方向， 且所述至少一個碳纖維長絲的組件以相對于所述交叉方向測得的偏角取向。在另一實施 例中，本發(fā)明提供了一種非織造無緯稀松布，其包括載體和上覆所述載體的成角度的稀松 布。所述成角度的稀松布包括以第一角度取向的至少一個長絲的第一組件和以第二角度取 向的至少一個長絲的第二組件。所述非織造無緯稀松布具有主方向和交叉方向，且所述第 一和第二角度為相對于所述交叉方向測得的每個偏角，其中所述第一和第二角度具有不同 的值。如本文所述的非織造無緯稀松布由于其增加的織物穩(wěn)定性而抵抗響應(yīng)施加載荷的變 形，可顯示出增加的處理性、耐久性和拉伸強(qiáng)度，且也由于存在于非織造無緯稀松布中的一 個或多個特定多側(cè)邊形狀而提供美學(xué)益處。
[0019] 在又一實施例中，本發(fā)明提供了一種具有單向織物的非織造無緯稀松布，所述單 向織物包括多個長絲。所述單向織物可設(shè)置于非織造無緯稀松布中的任何合適的層的下方 或上方，包括在一個或多個載體上方或下方、在一個或多個成角度的稀松布的上方或下方， 或散布于成角度的稀松布內(nèi)的長絲的組件的層之間。所述的非織造無緯稀松布可為結(jié)合遞 送單向織物和成角度的稀松布的單個產(chǎn)品。由于單向織物和成角度的稀松布兩者，如本文 所述的非織造無緯稀松布可由于其增加的織物穩(wěn)定性而抵抗響應(yīng)施加載荷的變形，并可顯 示出增加的耐久性和拉伸強(qiáng)度。另外，相比于不含單向織物和成角度的稀松布兩者的商業(yè) 可得的織物，非織造無緯稀松布更易于處理和加工。
[0020] 本發(fā)明的非織造無緯稀松布提供任何合適的單向織物，所述單向織物可以以任何 合理的取向設(shè)置于非織造無緯稀松布內(nèi)，包括在任何合適的載體或成角度的稀松布的頂部 和/或下方，并包括插入成角度的稀松布內(nèi)的長絲的組件的一個或多個層之間。在一個實 施例中，非織造無緯稀松布可不包括單向織物。在另一實施例中，非織造無緯稀松布可包括 具有類似或不同的材料、顏色或結(jié)構(gòu)的超過一個單向織物。
[0021] 非織造無緯稀松布的單向織物包括多個長絲。在一個實施例中，單向織物的多個 長絲通常在平行方向上。在一個具體實施例中，多個長絲可具有與非織造無緯稀松布的主 方向總體平行取向的長度。如本文所用的"總體平行"指與所需方向（包括非織造無緯稀 松布的主方向）形成小于5度，如小于1度的角度的纖維或長絲。更具體地，單向織物的多 個長絲在單向織物的整個寬度上總體平行取向。在一個特定實施例中，單向織物的多個長 絲以任何合適的距離彼此間隔開。
[0022] 在一個實施例中，單向織物的多個長絲可包括任何合適材料的一個或多個長絲。 在一個特定實施例中，長絲可包括有機(jī)材料、無機(jī)材料或它們的組合。例如，單向織物的 長絲可包括有機(jī)材料、無機(jī)材料或它們的組合，如聚酯、芳綸、超高分子量聚乙烯（UHMWPE) (如可作為Dyneema?、Spectra?和MirAcle?茯得的那些）、聚（對苯撐-2,6-苯并 雙惡唑）（如PBO Zylon?)、芳族聚酯（如Vectran? )、聚烯經(jīng)（如可得自Innegra的那 些）、聚乙烯醇（PVA)(如可得自帝人公司（Teijin)的那些）、碳、玄武巖纖維、玻璃，或它們 的任意組合。玻璃可具有任何合適的組成或長絲直徑或TEX，如E、C、AR、任意TEX的粗紗、 任意TEX的加捻紗、纖維光學(xué)單絲、它們的組合等。在一個實施例中，多個長絲可包括聚酯 長絲、芳綸長絲、碳纖維長絲，或它們的組合。在一個更特定的實施例中，多個長絲可包括碳 纖維長絲。
[0023] 通常，用于單向織物的多個長絲可具有任何合適的構(gòu)造。多個長絲也可在單向織 物內(nèi)包括各種構(gòu)造的長絲。在一個實施例中，多個長絲可構(gòu)造為包括長絲的有序或無序的 束。在一個特定實施例中，多個長絲可包括扁平的基本上無捻的帶狀構(gòu)造，如絲束或條帶。 "基本上無捻"意指多個長絲每厘米可包括少于〇. 5捻，如每厘米少于0. 4捻，少于0. 25捻 或甚至少于〇. 1捻。例如，多個長絲可包括帶狀碳纖維絲束，所述帶狀碳纖維絲束包括細(xì)長 有序的碳纖維長絲的束，所述細(xì)長有序的碳纖維長絲為扁平的且基本上無捻的。在另一實 例中，多個長絲可構(gòu)造為長絲的無序的束（如粗紗），或長絲的有序的束（如具有一個或多 個層片的紗）。在粗紗和紗的兩種情況中，長絲的構(gòu)造可包括任何合理量的施用于長絲或束 的捻。
[0024] 用于單向織物的多個長絲的構(gòu)造可包括各種尺寸。在一個特定實施例中，多個長 絲具有總體均勻單一的高度，并在單向織物的整個寬度上為連續(xù)的。例如，多個單絲的高度 在單向織物的整個寬度上變化不超過5%。
[0025] 本申請的非織造無緯稀松布可包括一個或多個合適的載體?？深A(yù)期載體的任何合 適的位置。例如，當(dāng)存在單向織物時，載體可上覆單向織物或設(shè)置于單向織物的下方。在 一個實施例中，載體直接接觸單向織物。載體可包括任何合理的基材，一個或多個長絲的 組件（包括在成角度的稀松布中的一個或多個長絲的組件）可鋪設(shè)和支撐于所述基材上 方或下方。在一個實施例中，載體可包括任何合適的材料。例如，載體可包括有機(jī)材料、無 機(jī)材料或它們的組合，如聚酯、芳綸、超高分子量聚乙烯（UHMWPE)(如可作為Dyneema?、 Spectra?和MirAcle?獲得的那些）、聚（對苯撐_2,6-苯并雙惡唑）（如PBO Zylon? )、芳族聚酯（如Vectran?:)、聚烯烴（如可得自Innegra的那些）、聚乙烯醇（PVA)(如可 得自帝人公司（Teijin)的那些）、碳、玄武巖纖維、玻璃，或它們的任意組合。玻璃可具有 任何合適的組成或長絲直徑或TEX，如E、C、AR、任意TEX的粗紗、任意TEX的加捻紗、纖維 光學(xué)單絲、它們的組合等。在一個特定實施例中，載體可包括諸如聚酯（如白色聚酯和/或 有色聚酯）、芳綸或它們的任意組合的材料?？深A(yù)期載體的任何合適的顏色或顏色的組合。 通常，載體也可包括任何合適的構(gòu)造（包括任何合適的基材構(gòu)造），以支撐成角度的稀松布 和非織造無緯稀松布。
[0026] 在一個實施例中，載體可包括具有某個構(gòu)造的紗（如稀松布，更特別地，無緯稀松 布）的織造或非織造織物?？深A(yù)期無緯稀松布的任何合適的構(gòu)造。在一個示例性實施例 中，載體包括非織造無緯稀松布，如非織造0/90稀松布。例如，載體可包括在非織造無緯稀 松布的第一方向上總體平行延伸的第一組紗，如具有一種或多種顏色的多個聚酯紗或芳綸 紗，或這些紗的組合。載體也可包括在非織造無緯稀松布的第二方向上總體平行延伸的第 二組紗，如具有一種或多種顏色的另外多個聚酯紗或芳綸紗，或這些紗的組合，所述第二方 向與第一組紗的第一方向不同，并可上覆第一組紗或位于第一組紗的下方。在一個示例性 實施例中，載體可在非織造無緯稀松布的方向中的至少一個方向上包括超過一個紗的混合 物或共混物。例如，載體可使用聚酯和芳綸紗制得。在第二或交叉方向上每隔三個紗可為 芳綸紗，以增加載體的填充強(qiáng)度（例如在交叉或填充方向上的拉伸強(qiáng)度），包括至少25%的 填充強(qiáng)度的增加。可預(yù)期載體的不同于無緯稀松布的任何合適的構(gòu)造，包括使用一個或多 個長絲狀材料和使用具有不同于紗的構(gòu)造的長絲。
[0027] 在一個特定實施例中，載體可包括0/90稀松布，其中稀松布的交叉方向總體垂直 于稀松布的主方向。第一組紗在主方向上總體平行延伸，第二組紗在交叉方向上總體平行 延伸。在一個實施例中，載體包括平行于非織造無緯稀松布的主方向取向的至少一個主方 向紗和平行于非織造無緯稀松布的交叉方向取向的第一交叉方向紗。第一組紗可包括以任 何合適的距離與在相同方向上延伸的相鄰的紗間隔開，并總體平行于所述相鄰的紗的紗。 第一組紗也可包括相同或不同的相鄰的紗之間的距離。類似地，第二組紗可包括以任何合 適的距離與在相同方向上延伸的相鄰的紗間隔開，并總體平行于所述相鄰的紗的紗。第二 組紗也可包括相同或不同的相鄰的紗之間的距離。通常，取決于載體所需的具體拉伸和重 量考慮，可預(yù)期相鄰的紗之間的任何合適的間隔。例如，更緊密間隔且包括更高模量和旦尼 爾的紗可產(chǎn)生更強(qiáng)的載體。紗間隔也可受到用于滿足工業(yè)規(guī)格的一種或多種特定紗材料的 影響。此外，非織造無緯稀松布可包括多個載體，所述多個載體中的每一個可包括紗或長絲 之間的不同間隔和不同的紗或長絲材料。
[0028] 非織造無緯稀松布的載體可穩(wěn)定和支撐成角度的稀松布，并可為非織造無緯稀松 布提供結(jié)構(gòu)，以能夠處理稀松布?？深A(yù)期任意數(shù)量的載體，包括鑒于工業(yè)考慮（如非織造無 諱稀松布的總體面重（areal weight))的任何合適數(shù)量的載體。在一個實施例中，非織造 無緯稀松布可包括任選的單向織物、第一載體、上覆所述第一載體的成角度的稀松布、和上 覆所述成角度的稀松布的第二載體。在另一實施例中，至少一個長絲的其他組件（如碳纖 維絲束）可上覆第一載體，并可在平行于非織造無緯稀松布的主方向的方向上取向。在另 一實施例中，載體可插入成角度的稀松布內(nèi)的長絲的組件的分別的層之間、在長絲的組件 的分別的層的頂部，或上述兩者。例如，非織造無緯稀松布可包括任選的單向織物、第一載 體、上覆所述第一載體的具有第一偏角的至少一個長絲的組件的第一層、第二載體、上覆所 述第二載體的具有第二偏角的至少一個長絲的組件的第二層，和上覆所述至少一個長絲的 組件的第二層的第三載體。在一個特定實施例中，載體中的每一個可包括非織造無緯稀松 布，特別是0/90稀松布。在另一實施例中，非織造無緯稀松布可基本上由第一載體和上覆 所述第一載體的成角度的稀松布組成。在另一實施例中，非織造無緯稀松布可基本上由如 下組成：第一載體、上覆所述第一載體的成角度的稀松布，和上覆所述成角度的稀松布的第 二載體。在又一實施例中，非織造無緯稀松布可基本上由如下組成：單向織物、第一載體、上 覆所述第一載體的成角度的稀松布，和上覆所述成角度的稀松布的第二載體。在一個示例 性實施例中，非織造無緯稀松布可基本上由如下組成：單向織物、第一載體、上覆所述第一 載體的具有第一偏角的至少一個長絲的組件的第一層、第二載體、上覆所述第二載體的具 有第二偏角的至少一個長絲的組件的第二層，和上覆所述至少一個長絲的組件的第二層的 第三載體。
[0029] 非織造制品還包括上覆載體的成角度的稀松布。在一個實施例中，成角度的稀松 布直接接觸載體。在一個特定實施例中，成角度的稀松布為非織造無緯稀松布。成角度的稀 松布包括以任何合適的角度取向的至少一個長絲的組件，如至少一個長絲的第一組件。例 如，任何合適的角度可為相對于非織造制品的交叉方向測得的偏角。在一個實施例中，所述 至少一個長絲的組件（如至少一個長絲的第一組件）可相對于非織造制品的交叉方向以5 度至85度之間，如15度至85度之間，或如20度至80度之間的偏角取向。在一個特定實 施例中，至少一個長絲的第一組件可以以20度的偏角取向。在另一特定實施例中，至少一 個長絲的第一組件可以以30度的偏角取向。在又一特定實施例中，至少一個長絲的第一組 件可以以45度的偏角取向?？深A(yù)期任何合適的偏角。
[0030] 在成角度的稀松布內(nèi)，預(yù)期至少一個長絲的第一組件可以以合適的偏角（例如第 一偏角）取向，也可以以所述偏角的正值、負(fù)值或它們的組合取向?？深A(yù)期所述偏角的任何 合適的正值或負(fù)值。例如，偏角的正值或負(fù)值可為相對于交叉方向和相對于非織造無緯稀 松布的特定取向測得的偏角。在一個實施例中，偏角的正值可相對于非織造稀松布的交叉 方向和相對于在沿著稀松布的長度觀察稀松布時對應(yīng)于非織造無緯稀松布的最右邊緣的 側(cè)邊測得。偏角的負(fù)值可相對于交叉方向和相對于在沿著非織造無緯稀松布的長度觀察非 織造無緯稀松布時對應(yīng)于非織造無緯稀松布的最左邊緣的側(cè)邊測得。例如，至少一個長絲 的第一組件上覆載體，并以第一偏角（例如45° )取向，也可以以第一偏角的正值（例如 +45° )、第一偏角的負(fù)值（例如-45° )或它們的組合取向。
[0031] 在成角度的稀松布內(nèi)，還可預(yù)期超過一個長絲的組件可以以偏角取向，也可產(chǎn)生 交叉角，其中長絲的組件在彼此上方或下方交叉?？深A(yù)期任何合適的交叉角。在一個實施 例中，交叉角可定義為180度減去特定偏角的絕對值的兩倍，并可包括0至140度之間的任 何合理的值。例如，在成角度的稀松布內(nèi)的至少一個長絲的第一組件還可包括以第一偏角 (例如45° )取向和以所述偏角的正值（例如+45° )取向的長絲的第一組件。至少一個 長絲的組件還可包括長絲的第二組件，所述長絲的第二組件也以第一偏角取向，但以所述 偏角的負(fù)值（例如-45° )取向。長絲的第一和第二組件可在成角度的稀松布內(nèi)在彼此上 方或下方交叉。在此情況中，當(dāng)兩個長絲的組件交叉時，第一偏角為45度，交叉角為90度。
[0032] 成角度的稀松布也可包括以超過一個偏角取向的超過一個長絲的組件。在一個實 施例中，成角度的稀松布可包括如上所述以第一偏角取向的至少一個長絲的第一組件和以 第二偏角取向的至少一個長絲的第二組件，其中所述第一和第二偏角中的每一個相對于交 叉方向測得。在一個實施例中，第一偏角和第二偏角可具有不同的值。例如，至少一個長絲 的第一組件的第一偏角可為30度，至少一個長絲的第二組件的第二偏角可為60度。成角 度的稀松布中的這種角度組合可產(chǎn)生具有各向同性的強(qiáng)度的非織造無緯稀松布。在一個示 例性實施例中，至少一個長絲的第一組件的第一偏角與至少一個長絲的第二組件的第二偏 角相差至少5度，如至少10度。在另一實施例中，至少一個長絲的第一組件的第一偏角與 至少一個長絲的第二組件的第二偏角相差不超過90度，如不超過60度。
[0033] 可預(yù)期以第二偏角（例如60° )取向的至少一個長絲的第二組件也可以以所述第 二偏角的正值（+60° )或負(fù)值（-60° )取向。此外，第二交叉角可定義為180度減去第二 偏角的絕對值的兩倍。例如，至少一個長絲的第二組件還可包括以第二偏角（例如60° ) 取向以及以所述偏角的正值（例如+60° )取向的長絲的第一組件。至少一個長絲的第二 組件還可包括以第二偏角取向，但以所述偏角的負(fù)值（例如-60° )取向的長絲的第二組 件。長絲的第一和第二組件可在成角度的稀松布內(nèi)在彼此上方或下方交叉。在此情況中，當(dāng) 兩個長絲的組件交叉時，第二偏角為60度，交叉角為60度。在又一實施例中，非織造無緯 稀松布的成角度的稀松布可包括任何合適數(shù)量或組合的偏角，每個偏角與可以以該偏角的 正值或負(fù)值取向的一個或多個長絲的組件相關(guān)。例如，成角度的稀松布可包括第三偏角，所 述第三偏角可與一個或多個長絲的組件相關(guān)，所述一個或多個長絲的組件在一個實施例中 可以以第三偏角的正值和/或負(fù)值取向，也可在彼此上方或下方交叉并產(chǎn)生第三交叉角。 [0034] 還可預(yù)期成角度的稀松布可為對稱的。例如，成角度的稀松布可包括一個或多個 長絲的組件，所述一個或多個長絲的組件取向，使得成角度的稀松布和非織造無緯稀松布 圍繞所需的軸線對稱?？深A(yù)期任何合適的軸線。在一個實施例中，軸線平行于非織造無緯 稀松布的主方向。在另一實施例中，軸線平行于非織造無緯稀松布的交叉方向。例如，成角 度的稀松布可包括以一個或多個偏角的正值和負(fù)值兩者取向的長絲的組件（例如-30°、 +30°、-60°和+60° )。成角度的稀松布可圍繞平行于非織造無緯稀松布的主方向的軸線 對稱。成角度的稀松布還可設(shè)置于非織造無緯稀松布內(nèi)，使得非織造無緯稀松布也圍繞平 行于主方向的軸線對稱。
[0035] 在一個示例性實施例中，成角度的稀松布的至少一個長絲的第一組件可與相鄰的 長絲的第一組件總體平行間隔，且成角度的稀松布的至少一個長絲的第二組件可與相鄰的 長絲的第二組件總體平行間隔?？深A(yù)期至少一個長絲的第一組件與相鄰的長絲的第一組件 之間的任何合適的間隔。同樣地，可預(yù)期至少一個長絲的第二組件與相鄰的長絲的第二組 件之間的任何合適的間隔。通常，取決于成角度的稀松布所需的具體拉伸和重量考慮，可預(yù) 期相鄰的組件之間的任何合適的間隔，包括相鄰的組件之間的相同或不同的間隔。例如，更 緊密間隔且包括更高模量和旦尼爾的長絲的組件可產(chǎn)生更強(qiáng)的成角度的稀松布。組件間隔 也可受到用于滿足工業(yè)規(guī)格的成角度的稀松布中的一種或多種特定材料的影響。此外，非 織造無緯稀松布可包括超過一個成角度的稀松布，所述超過一個成角度的稀松布中的每一 個可包括長絲的組件之間的不同間隔和不同的長絲材料。
[0036] 在成角度的稀松布內(nèi)以偏角取向的任何長絲的組件內(nèi)，組件的長絲中的大多數(shù)可 以以偏角取向。例如，至少一個長絲的第一組件包括以第一偏角取向的大多數(shù)長絲。至少 一個長絲的第二組件包括以第二偏角取向的大多數(shù)長絲。在一個特定實施例中，長絲中的 大多數(shù)可在該特定組件的偏角的10度以內(nèi)（如偏角的5度以內(nèi)）取向。在另一實施例中， 長絲的組件的長絲中的至少75%可在該組件的偏角的15度以內(nèi)取向。例如，長絲的組件內(nèi) 的長絲中的75%可在偏角的10度以內(nèi)。
[0037] 成角度的稀松布的長絲的組件中的每一個可包括例如任何合適材料的一個或多 個長絲。例如，至少一個長絲的第一組件可包括有機(jī)材料、無機(jī)材料或它們的組合。用于成 角度的稀松布的有機(jī)材料、無機(jī)材料或它們的組合包括例如聚酯、芳綸、超高分子量聚乙烯 (UHMWPE)(如可作為Dyneema?、Spectra?和MirAcle?茯得的那些）、聚（對苯撐_2， 6-苯并雙惡唑）（如PBO Zylon?)、芳族聚酯（如Vectran? )、聚烯經(jīng)（如可得自Innegra 的那些）、聚乙烯醇（PVA)(如可得自帝人公司（Teijin)的那些）、碳、玄武巖纖維、玻璃，或 它們的任意組合。玻璃可具有任何合適的組成或長絲直徑或TEX，如E、C、AR、任意TEX的粗 紗、任意TEX的加捻紗、纖維光學(xué)單絲、它們的組合等。在一個實施例中，至少一個長絲的第 一組件可包括聚酯長絲、芳綸長絲、碳纖維長絲，或它們的組合。在一個更特定的實施例中， 至少一個長絲的第一組件可包括碳纖維長絲。還可預(yù)期成角度的稀松布可包括長絲材料 的任何其他合適的組合。例如，諸如材料中的紫外降解、耐化學(xué)性（包括對堿性化學(xué)品的抗 性）、結(jié)合行為和柔性量的工業(yè)考慮可指導(dǎo)在成角度的稀松布中組合互補(bǔ)的長絲材料的決 定。在一個實施例中，成角度的稀松布可包括超高分子量聚乙烯材料（以獲得其柔性特性） 和碳纖維材料。在另一實施例中，成角度的稀松布可包括聚烯烴（如可得自Innegra的那 些），以獲得其保護(hù)層壓物或復(fù)合材料產(chǎn)品免于沖擊和化學(xué)分解的能力。在又一實施例中， 成角度的稀松布可包括與纖維玻璃、聚烯烴或超高分子量聚乙烯材料組合的玄武巖（以獲 得其拉伸強(qiáng)度、耐堿性和天然纖維含量）。
[0038] 成角度的稀松布的至少一個長絲的第一組件可包括單絲，或者其可在每個組件中 包括多個長絲，如大于50個長絲,大于100個長絲,大于200個長絲,大于500個長絲,或大 于1，000個長絲。通常，組件包括小于300, 000個長絲/組件，如小于200, 000個長絲，或 小于100, OOO個長絲。典型的范圍可為1，OOO至60, OOO個長絲/組件。
[0039] 用于成角度的稀松布的長絲的組件中的每一個可在每個組件內(nèi)包括長絲的各種 構(gòu)造。在一個實施例中，至少一個長絲的第一組件可包括有機(jī)長絲、無機(jī)長絲或它們的組合 的扁平的基本上無捻的帶狀構(gòu)造，如絲束或條帶。"基本上無捻"意指多個長絲的組件每厘 米可包括少于0. 5捻，如每厘米少于0. 4捻，少于0. 25捻或甚至少于0. 1捻。例如，至少一 個長絲的第一組件可在帶狀碳纖維絲束中包括碳纖維長絲，所述帶狀碳纖維絲束包括細(xì)長 有序的碳纖維長絲的束，所述細(xì)長有序的碳纖維長絲為扁平的且基本上無捻的。在另一實 施例中，至少一個長絲的第一組件可構(gòu)造為包括長絲的有序或無序的束。例如，至少一個長 絲的第一組件可構(gòu)造為長絲的無序的束（如粗紗），或長絲的有序的束（如具有一個或多個 層片的紗）。在粗紗和紗的兩種情況中，長絲的構(gòu)造可包括任何合理量的施用于長絲或束的 捻。
[0040] 用于成角度的稀松布的長絲的組件中的每一個的構(gòu)造可包括各種尺寸。例如，至 少一個長絲的第一組件可包括具有縱橫比的橫截面，所述縱橫比定義為至少一個長絲的 第一組件的寬度與至少一個長絲的第一組件的高度的比例。在一個實施例中，對于包括 12, 000個長絲的長絲組件，至少一個長絲的第一組件可包括小于50 : 1，如10 : 1的縱橫 比值。在另一實施例中，至少一個長絲的第一組件可包括大于2 : 1，如3 : 1，如5 : 1，或 如7 : 1，或如10 : 1的縱橫比。取決于成角度的稀松布和最終非織造無緯稀松布所需的 性質(zhì)，每個長絲的組件可具有相同或不同的材料、長絲數(shù)量、構(gòu)造、縱橫比等。
[0041] 在非織造無緯稀松布內(nèi)，來自載體的第一交叉方向紗結(jié)合以一個或多個偏角取向 的至少兩個長絲的組件，可限定具有至少三個側(cè)邊的多側(cè)邊形狀。在一個實施例中，多側(cè)邊 形狀可由以一個偏角取向的至少兩個長絲的組件和任何合適數(shù)量的來自載體的交叉方向 紗（如兩個交叉方向紗或三個交叉方向紗）限定。在另一實施例中，多側(cè)邊形狀可由以任 何合適數(shù)量的不同偏角（如第一和第二偏角）取向的至少兩個長絲的組件和第一交叉方向 紗限定。應(yīng)了解，多側(cè)邊形狀可由以任何合適數(shù)量的偏角取向的任何合適數(shù)量的長絲的組 件和任何合適數(shù)量的交叉方向紗限定。由于存在于非織造無緯稀松布中的一個或多個特定 的多側(cè)邊形狀，所述非織造無緯稀松布可提供美學(xué)（例如視覺或風(fēng)格）益處。
[0042] 還應(yīng)了解，可預(yù)期任何合適的多側(cè)邊形狀或多邊形。例如，多側(cè)邊形狀包括至少三 個側(cè)邊，并可包括任何合適數(shù)量的內(nèi)角，其中內(nèi)角包括由共用一個端點的多側(cè)邊形狀的兩 個側(cè)邊所限定的角度。端點可包括長絲的兩個組件的交叉點，或一個或多個長絲的組件與 交叉方向紗的交點。在一個實施例中，多側(cè)邊形狀包括三個側(cè)邊，并可包括諸如等邊三角 形、等腰三角形或不等邊三角形的形狀或多邊形。具有至少三個側(cè)邊的多側(cè)邊形狀也可包 括三個內(nèi)角，其中所有三個內(nèi)角為相同的（例如等邊三角形）、內(nèi)角中的兩個為相同的（例 如等腰三角形），或所有三個內(nèi)角具有不同的值。在另一實施例中，多側(cè)邊形狀包括至少四 個側(cè)邊（包括諸如四邊形的形狀或多邊形），并可包括具有相同或不同的值的至少四個內(nèi) 角。在另一實施例中，多側(cè)邊形狀包括至少五個側(cè)邊（包括諸如五邊形的形狀或多邊形）， 并可包括具有相同或不同的值的至少五個內(nèi)角。在又一實施例中，多側(cè)邊形狀包括至少六 個側(cè)邊（包括諸如六邊形的形狀或多邊形），并可包括具有相同或不同的值的至少六個內(nèi) 角。
[0043] 多側(cè)邊形狀也可包括幾何形狀尺寸，如多側(cè)邊形狀的至少一個側(cè)邊的長度或多側(cè) 邊形狀的高度。取決于所需的多側(cè)邊形狀，可預(yù)期任何合適的長度或高度。例如，多側(cè)邊形 狀的至少一個側(cè)邊的長度可包括合適的第一交點與和所述第一交點相鄰的合適的第二交 點之間的距離。在一個實施例中，第二交點與第一交點直接相鄰。第一交點或相鄰的第二 交點可包括交叉方向紗與一個或多個長絲的組件的交點，如下方的交叉或重疊。在另一實 施例中，第一交點或相鄰的第二交點可包括兩個或更多個長絲的組件的交點。在一個實施 例中，多側(cè)邊形狀的高度可包括任何合適的距離，如第一和第二交叉方向紗之間的距離。
[0044] 可使用多種方式穩(wěn)定和固定非織造無緯稀松布的層。在一個實施例中，單向織 物、一個或多個載體、成角度的稀松布或它們的組合中的任一者可包括涂層，以提供相鄰的 層（如單向織物與載體、載體與成角度的稀松布、單向織物與成角度的稀松布，或它們的組 合）之間的結(jié)合。例如，涂層可在層的一側(cè)或兩側(cè)上。在一個實施例中，單向織物、第一載 體和第二載體可包括涂層，且成角度的稀松布設(shè)置于第一與第二載體之間。
[0045] 在一個實施例中，可預(yù)期提供至相鄰層的結(jié)合的任何合適的涂層。在一個特定實 施例中，涂層可包括粘合劑涂層，如熱塑性粘合劑、熱固性粘合劑或它們的任意組合。如果 需要，涂層可在室溫下為非粘性的。當(dāng)施用至非織造無緯稀松布的層中的一者（如載體） 時，使用粘合劑涂層的一個優(yōu)點在于，粘合劑涂層能夠增加摻入其的產(chǎn)品（例如層壓產(chǎn)品 或復(fù)合材料部件）的剪切強(qiáng)度。另一優(yōu)點在于，相比于縫合，粘合劑涂層將更小的體積或重 量提供至非織造無緯稀松布。又一優(yōu)點在于，與在非織造無緯稀松布的制備過程中穩(wěn)定或 固定非織造無緯稀松布的層的另一方式（例如縫合）相比，粘合劑涂層可在非織造無緯稀 松布的制備過程中以快得多的速率施用至非織造無緯稀松布的一個或多個層。使用粘合劑 涂層的再一優(yōu)點在于粘合劑涂層提供給非織造無緯稀松布的穩(wěn)定性。例如，使用粘合劑涂 層例如通過允許非織造無緯稀松布在引入樹脂或樹脂體系之前作為模制過程的一部分置 于模具（例如將材料"預(yù)成型"）中，從而使得非織造無緯稀松布能夠在最終用途應(yīng)用中更 通用。
[0046] 可使用相同或不同的涂層來提供相鄰的層之間的結(jié)合。在一個實施例中，相鄰的 層之間的結(jié)合可在諸如熱、壓力或它們的組合的條件下激活。在制造過程中，可加熱非織造 無緯稀松布，以使單向織物、一個或多個載體或它們的組合的涂層將非織造無緯稀松布的 層彼此固定，并以適當(dāng)?shù)囊粋€或多個偏角固定非織造無緯稀松布內(nèi)的每個長絲的組件，所 有這些可提高非織造無緯稀松布的穩(wěn)定性、耐久性和強(qiáng)度。在一個特定實施例中，非織造無 緯稀松布不使用縫合來固定層中的任意者，而無論所述層是否包括用于成角度的稀松布、 載體、單向織物或它們的組合的長絲的組件，因為縫合可能是不增加最終非織造無緯稀松 布的耐久性或強(qiáng)度的不利的污染物。在另一實施例中，非織造無緯稀松布不使用膜來固定 層中的任意者。更具體地，涂層可設(shè)置于一個或多個層的長絲上，但并不是覆蓋可能存在于 層中的一個或多個中的任何開口的連續(xù)膜。
[0047] 轉(zhuǎn)向圖1A，一種非織造無緯稀松布以立體圖示出。非織造無緯稀松布10包括單 向織物2,所述單向織物2包括總體平行于非織造無緯稀松布10的方向A延伸的多個長絲 4。單向織物2直接接觸載體19,并通過涂層（未顯示）粘附至載體19。所示的兩個載體 11和19包括稀松布，如非織造無緯稀松布，更特別地為0/90稀松布。來自載體11的至少 一個紗12和來自載體19的至少一個紗14可總體平行于非織造無緯稀松布10的方向A延 伸，在一個實施例中，所述方向A可包括非織造無緯稀松布10的主方向。來自載體11的至 少一個紗16和來自載體19的至少一個紗18可總體平行于非織造無緯稀松布10的方向B 延伸，在一個實施例中，所述方向B可包括非織造無緯稀松布10的交叉方向，并可垂直于方 向A。紗12、14、16和18可包括如上所述的任何合適的材料，并包括任何合適的構(gòu)造，而無 論是否包括單個層片或多個層片。在一個實施例中，載體11和19可包括紗，所述紗全部包 括相同的材料（如聚酯），或者載體11和19可包括紗，所述紗包括不同的材料（如與芳綸 紗交替的聚酯紗）。此外，取決于非織造無緯稀松布10的所需最終性質(zhì)，載體11和19可具 有相同或不同的構(gòu)造和紗。
[0048] 例如通過上覆載體19,并使載體11上覆至少一個長絲15和17的第一組件，使得 成角度的稀松布13包括插入載體11與載體19之間的至少一個長絲15和17的第一組件。 在一個示例性實施例中，至少一個長絲15和17的第一組件還包括長絲15的第一組件和長 絲17的第二組件。成角度的稀松布13可直接接觸載體11和19兩者，成角度的稀松布13 可通過載體11和19與成角度的稀松布13之間的涂層而粘附和固定至適當(dāng)?shù)奈恢谩?br> [0049] 在一個實施例中，長絲15的第一組件、長絲17的第二組件或上述兩者包括碳纖維 長絲。在一個特定實施例中，碳纖維長絲15的第一組件、碳纖維長絲17的第二組件或上述 兩者可包括諸如具有小于1捻/米，如小于〇. 5捻/厘米的扁平有序且基本上無捻的絲束 的構(gòu)造。碳纖維長絲15的第一組件和碳纖維長絲17的第二組件也可包括相對于非織造無 諱稀松布10的方向B測得的偏角。在一個實施例中，碳纖維長絲15的第一組件和碳纖維 長絲17的第二組件包括相同的偏角。碳纖維長絲15的第一組件可以以交叉角在碳纖維長 絲17的第二組件上交叉，或者可以以交叉角被碳纖維長絲17的第二組件在之上交叉。盡 管描述了具有至少一個長絲15和17的第一組件的成角度的稀松布13,但可預(yù)期具有預(yù)期 的任何偏角的任意數(shù)量的長絲的組件。此外，可預(yù)期任意數(shù)量的成角度的稀松布，如在兩個 或更多個載體之間設(shè)置的那些。
[0050] 盡管未顯示，但至少一個長絲的其他組件可設(shè)置于載體19與載體11之間，并可 在平行于非織造無緯稀松布10的主方向的方向上取向。所述至少一個長絲的其他組件 可包括有機(jī)材料、無機(jī)材料或它們的組合的纖維長絲，如聚酯、芳綸、超高分子量聚乙烯 (UHMWPE)(如可作為Dyneema?、Spectra?和MirAcle?茯得的那些）、聚（對苯撐-2， 6-苯并雙惡唑）（如PBO Zylon? )、芳族聚酯（/川VectraiT? )、聚烯經(jīng)（如可得自Innegra 的那些）、聚乙烯醇（PVA)(如可得自帝人公司（Teijin)的那些）、碳、玄武巖纖維，或它們 的任意組合。在一個特定實施例中，所述至少一個長絲的其他組件包括在平行于方向A的 方向上取向的碳纖維絲束（未顯示），所述碳纖維絲束可上覆載體19,并位于載體11的下 方。
[0051] 轉(zhuǎn)向圖1B，示出了來自圖IA的非織造無緯稀松布10的俯視圖。成角度的稀松布 13、非織造無緯稀松布10或它們的組合可圍繞所需的軸線（如平行于方向A或B的任一者 的軸線）對稱。包括碳纖維長絲15的第一組件和碳纖維長絲17的第二組件的成角度的稀 松布13可上覆載體19,載體11可上覆成角度的稀松布13,使得成角度的稀松布13插入載 體19與載體11之間。盡管未顯不，但載體11、成角度的稀松布13和載體19可上覆來自 圖IA的具有多個長絲4的單向織物2。在一個實施例中，紗12可與紗14重疊，紗16可與 紗18重疊。至少一個長絲15和17的第一組件可以以相對于方向B測得的偏角5上覆載 體19,在一個實施例中，所述方向B可包括非織造無緯稀松布10的交叉方向。更具體地， 碳纖維長絲15的第一組件可以以偏角5的正值上覆載體19。碳纖維長絲17的第二組件 可以以偏角5的負(fù)值上覆載體19。碳纖維長絲15的第一組件可與碳纖維長絲17的第二 組件相交，從而產(chǎn)生交叉角7,所述交叉角7定義為180度減去偏角5的絕對值的兩倍。例 如，偏角5的絕對值可為50度，交叉角7可為80度。
[0052] 非織造無緯稀松布10包括可總體平行于非織造無緯稀松布10的方向B延伸的紗 16,在一個實施例中，所述方向B可包括非織造無諱稀松布10的交叉方向，并可垂直于方向 A。紗16和成角度的稀松布13 (例如來自成角度的稀松布13的兩個長絲的組件）可限定 具有至少三個側(cè)邊的多側(cè)邊形狀S。多側(cè)邊形狀S在圖IB中顯示為三角形，但應(yīng)了解多側(cè) 邊形狀S可包括具有至少三個側(cè)邊的任何合適的形狀或多邊形。多側(cè)邊形狀S的內(nèi)部進(jìn)一 步顯示為帶陰影，以使其區(qū)別于圖IB中的第一載體19和成角度的稀松布13,但應(yīng)了解多 側(cè)邊形狀S的內(nèi)部也可為圖案化的，可不具有陰影，或可為透明的。在一個實施例中，多側(cè) 邊形狀S的側(cè)邊可包括第一交點和相鄰的第二交點之間的距離。在一個特定實施例中，相 鄰的第二交點與第一交點直接相鄰。例如，第一交點或相鄰的第二交點可包括紗16與一個 或多個長絲的組件的交點，如下方的交叉或重疊。在另一實施例中，第一交點或相鄰的第二 交點可包括兩個或更多個長絲的組件的交點。在一個實施例中，多側(cè)邊形狀S的高度可包 括例如紗16與兩個長絲的組件的交點之間的距離。多側(cè)邊形狀S也可包括各種內(nèi)角，如圖 IB所示的三個內(nèi)角。多側(cè)邊形狀S的內(nèi)角可具有相同或不同的值。例如，內(nèi)角中的兩個可 為偏角5,當(dāng)使用至少一個長絲15和17的第一組件和紗16來限定多側(cè)邊形狀S時可發(fā)生 此情況。第三內(nèi)角可為偏角5,且多側(cè)邊形狀S可包括等邊三角形，或者第三內(nèi)角可包括與 偏角5不同的偏角值，且多側(cè)邊形狀S可包括等腰三角形。
[0053] 轉(zhuǎn)向圖2A，一種非織造無緯稀松布以立體圖示出。非織造無緯稀松布20包括單 向織物2,所述單向織物2包括總體平行于非織造無緯稀松布20的方向A延伸的多個長絲 4。單向織物2直接接觸載體28,并通過涂層（未顯示）粘附至載體28。非織造無緯稀松 布20包括三個載體26、27和28,所示的三個載體26、27和28包括稀松布，如非織造無緯稀 松布，更特別地包括0/90稀松布。來自載體26的至少一個紗21、來自載體27的至少一個 紗22和來自載體28的至少一個紗23可總體平行于非織造無緯稀松布20的方向A延伸， 在一個實施例中，所述方向A可包括非織造無緯稀松布20的主方向。來自載體26的至少 一個紗31、來自載體27的至少一個紗32和來自載體28的至少一個紗33可總體平行于非 織造無緯稀松布20的方向B延伸，在一個實施例中，所述方向B可包括非織造無緯稀松布 20的交叉方向，并可垂直于方向A。紗21、22、23、31、32和33可包括如上所述的任何合適 的材料，并包括任何合適的構(gòu)造，而無論是否包括單個層片或多個層片。在一個實施例中， 載體26、27和28可包括紗，所述紗全部包括相同的材料（如聚酯），或者載體26、27和28 可包括紗，所述紗包括不同的材料（如與芳綸紗交替的聚酯紗）。此外，取決于非織造無緯 稀松布20的所需最終性質(zhì)，載體26、27和28可具有相同或不同的構(gòu)造和紗。
[0054] 例如通過將至少一個長絲51和52的第一組件上覆載體28,并使載體27上覆至 少一個長絲51和52的第一組件，使得成角度的稀松布53包括插入載體27與載體28之間 的至少一個長絲51和52的第一組件。在一個示例性實施例中，至少一個長絲51和52的 第一組件還包括長絲51的第一組件和長絲52的第二組件。成角度的稀松布53可直接接 觸載體27和28兩者，成角度的稀松布53可通過載體27和28與成角度的稀松布53之間 的涂層而粘附和固定至適當(dāng)?shù)奈恢?。長絲51的第一組件和長絲52的第二組件也可包括偏 角，如相對于非織造無緯稀松布10的方向B測得的第一偏角。在一個實施例中，長絲51的 第一組件和長絲52的第二組件包括第一偏角。長絲51的第一組件可以以交叉角（如第一 交叉角）在長絲52的第二組件上交叉，或者可以以交叉角（如第一交叉角）被長絲52的 第二組件在之上交叉。盡管描述了具有至少一個長絲51和52的第一組件的成角度的稀松 布53,但可預(yù)期具有預(yù)期的任何偏角的任何另外數(shù)量的長絲的組件。
[0055] 例如通過上覆載體27,并使載體26上覆至少一個長絲41和42的第二組件，使得 成角度的稀松布43包括插入載體26與載體27之間的至少一個長絲41和42的第二組件。 在一個示例性實施例中，至少一個長絲41和42的第二組件還包括長絲41的第一組件和長 絲42的第二組件。成角度的稀松布43可直接接觸載體26和27兩者，成角度的稀松布43 可通過載體26和27與成角度的稀松布43之間的涂層而粘附和固定至適當(dāng)?shù)奈恢?。在?一實施例（未顯不）中，成角度的稀松布43可上覆載體28和成角度的稀松布53兩者，且 無載體27插入非織造無緯稀松布20內(nèi)。長絲41的第一組件和長絲42的第二組件也可包 括偏角，如相對于非織造無緯稀松布10的方向B測得的第二偏角。在一個實施例中，長絲 41的第一組件和長絲42的第二組件包括第二偏角。在一個特定實施例中，第一偏角和第二 偏角具有不同的值。長絲41的第一組件可以以交叉角（如第二交叉角）在長絲42的第二 組件上交叉，或者可以以交叉角（如第二交叉角）被長絲42的第二組件在之上交叉。在一 個特定實施例中，第一交叉角和第二交叉角具有不同的值。盡管描述了具有至少一個長絲 41和42的第二組件的成角度的稀松布43,但可預(yù)期具有預(yù)期的任何偏角的任何另外數(shù)量 的長絲的組件。
[0056] 非織造無緯稀松布20內(nèi)的長絲的組件中的每一個可包括如上所述的任何合適的 材料和構(gòu)造，包括諸如如下的構(gòu)造：無序加捻束（例如粗紗）、有序加捻束（例如紗），或具 有小于1捻/米，如小于〇. 5捻/厘米的扁平有序且基本上無捻的絲束。
[0057] 盡管未顯示，但至少一個長絲的其他組件可設(shè)置于載體26與27之間或載體27 與28之間，其中至少一個長絲的其他組件可在平行于非織造無緯稀松布20的主方向的方 向上取向。所述至少一個長絲的其他組件可包括有機(jī)材料、無機(jī)材料或它們的組合的纖 維長絲,如聚酯、芳綸、超高分子量聚乙烯（UHMWPE)(如可作為Dyneema?、Spectra?和 MirAcle?茯得的那些）、聚（對苯撐-2,6-苯并雙惡唑）（如PBOZylon? )、芳族聚酯 (如Vectran?:)、聚烯烴（如可得自Innegra的那些）、聚乙烯醇（PVA)(如可得自帝人公 司（Teijin)的那些）、碳、玄武巖纖維，或它們的任意組合。在一個特定實施例中，所述至少 一個長絲的其他組件包括在平行于方向A的方向上取向的碳纖維絲束（未顯示），所述碳纖 維絲束可上覆載體28,并位于載體27的下方，或者可上覆載體27,并位于載體26的下方。
[0058] 轉(zhuǎn)向圖2B，示出了來自圖2A的非織造無緯稀松布20的俯視圖。成角度的稀松布 53、成角度的稀松布43、非織造無緯稀松布20或它們的組合可圍繞所需的軸線（包括平行 于方向A或B的任一者的軸線）對稱。包括長絲51的第一組件和長絲52的第二組件的 成角度的稀松布53可上覆載體28,載體27可上覆成角度的稀松布53,使得成角度的稀松 布53插入載體27與載體28之間。包括長絲41的第一組件和長絲42的第二組件的成角 度的稀松布43可上覆載體27,載體26可上覆成角度的稀松布43,使得成角度的稀松布42 插入載體26與載體27之間。盡管未顯示，但載體26、27和28以及成角度的稀松布43和 53可上覆來自圖2A的具有多個長絲4的單向織物2。因此，成角度的稀松布53可分別插 入紗22與23之間和紗32與33之間，成角度的稀松布43可分別插入紗21與22之間和紗 32與33之間。在一個實施例中，紗21、22和23可重疊，且紗31、32和33可重疊。在一個 實施例中，可去除載體27,使得成角度的稀松布53和成角度的稀松布43可上覆載體28,并 位于載體26的下方。
[0059] 至少一個長絲51和52的第一組件可以以相對于方向B測得的偏角（如第一偏角 62)上覆載體28，在一個實施例中，所述方向B可包括非織造無緯稀松布20的交叉方向。更 具體地，長絲51的第一組件可以以第一偏角62的負(fù)值上覆載體28。長絲52的第二組件可 以以第一偏角62的正值上覆載體28。長絲51的第一組件可與長絲52的第二組件相交， 從而產(chǎn)生第一交叉角64,所述第一交叉角64定義為180度減去第一偏角62的絕對值的兩 倍。例如，偏角62的絕對值可為60度，第一交叉角64可為60度。
[0060] 至少一個長絲41和42的第二組件可以以相對于方向B測得的偏角（如第二偏角 61)上覆載體27或載體28中的任一者，在一個實施例中，所述方向B可包括非織造無緯稀 松布20的交叉方向。更具體地，長絲41的第一組件可以以第二偏角61的負(fù)值上覆載體 27。長絲42的第二組件可以以第二偏角61的正值上覆載體27。長絲41的第一組件可與 長絲42的第二組件相交，從而產(chǎn)生第二交叉角63,所述第二交叉角63定義為180度減去 第二偏角61的絕對值的兩倍。例如，第二偏角61的絕對值可為30度，第二交叉角63可為 120 度。
[0061] 轉(zhuǎn)向圖3,示出了制備非織造無緯稀松布90的方法。可提供桌72或另一平坦靜 態(tài)表面，在其上可設(shè)置和支撐載體81。桌72可包括用于制備非織造無緯稀松布90的任何 合理的尺寸。例如，桌72可為至少100厘米寬，如至少125厘米寬或至少150厘米寬，且桌 72可具有任何合理的長度，如至少100厘米，或至少500厘米，或至少1米。載體81 (其可 包括稀松布，如非織造無緯稀松布，也可包括0/90稀松布）可從退繞架80或任何其他合理 的儲存裝置上展開。至少一個長絲88(如碳纖維長絲）的第一組件可上覆載體81。為了 使用至少一個長絲88的第一組件產(chǎn)生所需偏角，桌72可設(shè)置一個或多個可去除栓釘86， 所述一個或多個可去除栓釘86可移動并設(shè)置于桌72上的任何合理的點處。至少一個長絲 88 (如碳纖維絲束）的第一組件可圍繞栓釘86包裹或纏繞或者相對于栓釘86設(shè)置，使得至 少一個長絲88的第一組件以相對于非織造無緯稀松布90的交叉方向的任何合理的偏角上 覆載體81。至少一個長絲88的組件可與相鄰的長絲的組件間隔開，或者可在一個實施例 中總體平行于相鄰的長絲的組件取向?？深A(yù)期任何合適的間隔，包括相鄰的長絲的組件之 間相同或不同的間隔。在另一實施例中，在存在或不存在插入至少一個長絲的第一組件與 至少一個長絲的第二組件之間的載體的情況下，也可使用其他栓釘86使至少一個長絲的 第二組件上覆載體81以產(chǎn)生另一偏角。當(dāng)至少一個長絲88的組件以所需的偏角設(shè)置于載 體81上時，單向織物85可從退繞架84展開，并可上覆所述至少一個長絲88的第一組件。 或者，載體85可從退繞架84展開，以上覆所述至少一個長絲88的第一組件。在另一實施 例中，另一載體83可從退繞架82引入，并可上覆至少一個長絲88的第一組件和單向織物 83?；蛘?，單向織物83可從退繞架82引入，并可在平行于方向A的方向上上覆至少一個長 絲88的第一組件和載體85，所述方向A可平行于非織造無緯稀松布90的主方向。復(fù)合材 料結(jié)構(gòu)可行進(jìn)通過輥75以完成非織造無緯稀松布90。
[0062] 在一個實施例中，可將涂層（如在室溫下有利地為非粘性的熱塑性粘合劑或熱固 性粘合劑）設(shè)置于單向織物83 (或載體83)、載體81、載體85 (或單向織物85)或它們的組 合的任意表面上，以在單向織物83、載體81、載體85或它們的組合與其相鄰的層之間提供 結(jié)合。取決于所選的涂層，可預(yù)期提供涂層的任何方法。在一個實施例中，可加熱非織造無 緯稀松布90以激活涂層，從而允許粘合劑穩(wěn)定非織造無緯稀松布90并固定單向織物83、載 體81和85,和成角度的稀松布的至少一個長絲88的第一組件。在一個特定實施例中，非織 造無緯稀松布90不在載體81或85、至少一個長絲88的組件、或單向織物83之間包括任何 縫合，因為縫合可能污染非織造無緯稀松布90,且并不有助于其耐久性或強(qiáng)度。
[0063] 如本文所述的非織造無緯稀松布可用于滿足公共和私人部門中的新的且有時高 要求的應(yīng)用。例如，所述非織造無緯稀松布可在軍事應(yīng)用中用于超輕、高度耐撕裂、能夠阻 擋熱信號并易于輸送的織物。非織造無緯稀松布可同樣用于商業(yè)或私人設(shè)置中，如用于設(shè) 計用以防御自然因素的高性能露營用具和服裝織物中，或者用于空運(yùn)貨物應(yīng)用中以提供輕 質(zhì)容器和增強(qiáng)航空航天結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)裝置。
[0064] 在娛樂活動中，本文描述的非織造無緯稀松布可用于增強(qiáng)或提高超輕堅硬結(jié)構(gòu) (如滑雪板、雪地鞋、雪橇、劃艇、曲棍球棍、船只、游艇、橡皮船、沖浪板、立式漿板、滑水板、 滑板和風(fēng)箏滑板）的性能和壽命。例如，一個或多個非織造無緯稀松布可用作用于娛樂活 動的復(fù)合材料的一個或多個層。在一個實施例中，一個或多個非織造無緯稀松布可層壓至 芯材料或?qū)訅褐涟ㄐ镜膹?fù)合材料中。非織造無緯稀松布可以以距離復(fù)合材料內(nèi)的芯可變 的距離設(shè)置，也可與其他織造結(jié)構(gòu)（如包括芳綸、碳纖維和纖維玻璃長絲的織造織物）組 合。在一個特定實施例中，如本文所述的包括單向織物的非織造無緯稀松布可用于特定應(yīng) 用中，如棒球棒。
[0065] 在住宅領(lǐng)域，這些非織造無緯稀松布可用于防火織物和熱信號阻擋物中，以及建 筑材料（如太陽能面板、裝飾家居、經(jīng)增強(qiáng)的結(jié)構(gòu)，和電阻地板下加熱）中。就公共安全而 言，如本文所述的具有偏角增強(qiáng)的非織造無緯稀松布可用于停止對自然災(zāi)害或爆炸后的區(qū) 域的進(jìn)一步損壞以隔離損壞區(qū)域免于公共進(jìn)入、用于制造汽車中的氣囊，或用于產(chǎn)生電阻 加熱的道路。
[0066] 更通常地，如本文所述的非織造無緯稀松布在一系列工業(yè)領(lǐng)域中具有適用性。面 板結(jié)構(gòu)（包括多層剛性面板結(jié)構(gòu)和更軟的膜面板）各自可引入本申請的非織造無緯稀松 布。在多層剛性面板結(jié)構(gòu)的一個實施例中，非織造無緯稀松布可包括于多層面板中，所述 多層面板也包括任何合適厚度的芯材料、織造織物或多軸織物（例如，可引入纖維玻璃、芳 綸或碳纖維粗紗或紗的層的具有任何合適面重的織物，所述層在方向上平行施用，以相對 于織物的縱向方向的多種取向在彼此頂部成層，然后縫合在一起）的任選的"表皮"層，和 用于將層中的一個或多個粘附至相鄰的層以形成面板的任何合適的基體材料（如樹脂體 系）。非織造無緯稀松布可設(shè)置于面板內(nèi)的任何合適的位置，以提供拉伸強(qiáng)度、耐久性和改 進(jìn)的處理性。例如，非織造無緯稀松布可與芯材料的主側(cè)面中的任一者或兩者相鄰設(shè)置、在 面板的任一側(cè)或兩側(cè)的外部主表面處于"表皮"層相鄰設(shè)置，或者可甚至在面板的一個或多 個外表面處設(shè)置。
[0067] 在更軟的膜面板的一個實施例中，如本文所述的非織造無緯稀松布可進(jìn)一步層壓 至任何合適的基材，如其上具有粘合劑的膜。在一個實施例中，非織造無緯稀松布可結(jié)合至 第一膜，然后結(jié)合至第二膜、另一稀松布（無論是否是如本文所述的非織造無緯稀松布）， 或結(jié)合至另一層壓或工程織物。在這種情況中，相比于常規(guī)面板，引入非織造無緯稀松布的 更軟的膜面板可包括所需的拉伸強(qiáng)度和在拉伸下對變形的防止、耐撕裂性，甚至美學(xué)吸引 力或優(yōu)點。層壓的復(fù)合材料可隨后用于合適的目的，包括作為覆蓋物（例如帳篷、演奏臺、 戶外庭院覆蓋或在戶外場地中遮陽的其他遮蔽物），或作為膜（例如用于輕于空氣的氣球、 無人駕駛飛行器或運(yùn)輸車輛的織物）。
[0068] 本申請的非織造無緯稀松布也廣泛適用于復(fù)合材料構(gòu)件，或包括一種或多種長絲 類型/材料的織物（例如織造織物）的一個或多個層，并使用熱、壓力、樹脂體系或它們的 組合結(jié)合在一起的部件的領(lǐng)域。復(fù)合材料構(gòu)件的常見例子可包括托盤、箱、橋梁支座、手提 電腦的本體和用于結(jié)構(gòu)支撐或旨在用于未來的機(jī)械加工的具有不同厚度的中間構(gòu)件。一個 或多個非織造無緯稀松布（包括一個或多個成角度的稀松布）可包括于復(fù)合材料構(gòu)件中， 并可包括多種長絲構(gòu)造和材料，如本文描述的那些。
[0069] 本申請的非織造無緯稀松布的另一優(yōu)點在于其美學(xué)吸引力。例如，非織造無緯稀 松布可以以吸引消費(fèi)者或易于由消費(fèi)者視覺識別的特定圖案（包括圖形圖案、重復(fù)圖案或 其他獨特的圖案）引入一種或多種形狀（例如圖IB的多側(cè)邊形狀S)。在一個實施例中， 用于非織造無緯稀松布中的材料的顏色或類型也可賦予特定的視覺效果。非織造無緯稀松 布可引入該美學(xué)吸引力作為也調(diào)整適應(yīng)客戶的具體需要的定制或獨特產(chǎn)品的部分，如具有 取向用以提供某些結(jié)構(gòu)增強(qiáng)的一個或多個成角度的稀松布的非織造無緯稀松布。例如，使 用黑色材料（例如黑色載體紗和長絲的黑色組件）制得并與另一基材（如織造纖維玻璃織 物）結(jié)合使用的非織造無緯稀松布可產(chǎn)生可包括所需的外觀和結(jié)構(gòu)優(yōu)點兩者的最終產(chǎn)品。
[0070] 又一優(yōu)點在于，如本文所述的一個或多個載體能夠提高剛性層壓產(chǎn)品（如使用碳 纖維制得的復(fù)合材料構(gòu)件）的剪切強(qiáng)度。從歷史上說，據(jù)信將涂布有有機(jī)粘結(jié)劑（例如如 上所述的粘合劑涂層）的載體或其他增強(qiáng)件添加至層壓產(chǎn)品不僅被證實與用于制備最終 層壓產(chǎn)品的樹脂體系不相容，而且通過降低層壓產(chǎn)品的剪切強(qiáng)度而充當(dāng)層壓產(chǎn)品中的污染 物。然而，這種載體不充當(dāng)層壓產(chǎn)品的污染物，并實際上可提高層壓產(chǎn)品的剪切強(qiáng)度。
[0071] 使用具有正交或0/90構(gòu)造的300g/m2(gsm)碳纖維織造織物的20個層片或?qū)又?備常規(guī)層壓產(chǎn)品。使用環(huán)氧樹脂體系將碳纖維織物的層片層壓在一起，以形成常規(guī)層壓產(chǎn) 品。使用具有70分鐘的凝膠時間和220厘泊的粘度的環(huán)氧樹脂體系。在29. 5"Hg真空下 在77° F下浸漬常規(guī)層壓產(chǎn)品。
[0072] 也制備引入如本文所述的載體的層壓產(chǎn)品。更具體地，在碳纖維織物的每個層或 層片之后添加具有有機(jī)粘結(jié)劑的載體層（例如具有聚酯的0/90無緯稀松布和膠乳粘合劑 涂層）。在相同條件下使用與常規(guī)層壓產(chǎn)品相關(guān)描述的相同環(huán)氧樹脂體系，以獲得具有引入 的載體層的最終層壓產(chǎn)品。
[0073] 常規(guī)層壓產(chǎn)品和引入載體層的層壓產(chǎn)品均根據(jù)ASTM D2344( "聚合物基體復(fù)合材 料和它們的層壓物的短梁剪切的標(biāo)準(zhǔn)測試方法（Standard Test Method for Short Beam Shear of Polymer Matrix Composite Materials and their Laminates) "）進(jìn)行測試，以 獲得剪切強(qiáng)度數(shù)據(jù)。使用具有 Admet MTEST Quatro Digital Electronics、Instron Load Cell 和 Mitutoyo Digital Calipers 的 Istron 1350 RP Universal Testing Machine 進(jìn) 行測試。如下表I所示，獲得常規(guī)層壓產(chǎn)品的5個試樣的層剪切強(qiáng)度結(jié)果。如下表2所示， 也獲得引入所述的載體層（例如"碳織物+4412稀松布"）的層壓產(chǎn)品的5個試樣的層剪切 強(qiáng)度結(jié)果。常規(guī)層壓產(chǎn)品和具有載體層的層壓產(chǎn)品兩者所獲得的平均層剪切強(qiáng)度值在如下 圖1中作圖。
[0074]表 1

【權(quán)利要求】
1. 一種非織造無緯稀松布，其包括： 第一載體； 上覆所述第一載體的成角度的稀松布，所述成角度的稀松布包括至少一個碳纖維長絲 的組件；和 上覆所述成角度的稀松布的第二載體，其中所述非織造無緯稀松布具有主方向和交叉 方向，且其中所述至少一個碳纖維長絲的組件以相對于所述交叉方向測得的偏角取向。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非織造無緯稀松布，其中： 所述第一載體包括第一無緯稀松布； 所述至少一個碳纖維長絲的組件不縫合至所述第一無緯稀松布；且 所述第二載體包括第二無緯稀松布，其中所述第二無緯稀松布不縫合至所述至少一個 碳纖維長絲的組件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非織造無緯稀松布，其中所述至少一個碳纖維長絲的組 件包括大于50個碳纖維長絲，如大于200個碳纖維長絲，如大于500個碳纖維長絲，或大于 1，000個碳纖維長絲，或如在1，000至50, 000個碳纖維長絲的范圍內(nèi)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非織造無緯稀松布，其中所述第一載體和所述第二載體中的 至少一者包括稀松布。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的非織造無緯稀松布，其中所述第一載體和所述第二載體中的 至少一者包括無緯稀松布。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非織造無緯稀松布，其中所述第一載體和所述第二載體 中的至少一者包括涂層，以提供所述載體與所述成角度的稀松布之間的結(jié)合。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的非織造無緯稀松布，其中所述涂層包括熱固性粘合劑、熱塑 性粘合劑或它們的任意組合。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非織造無緯稀松布，其中所述第一載體和所述第二載體 中的至少一者包括0/90稀松布，且其中所述0/90稀松布包括： 總體平行于所述主方向延伸的第一組紗；和 總體平行于所述交叉方向，且總體垂直于所述主方向延伸的第二組紗。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非織造無緯稀松布，其中所述第一載體和所述第二載體 中的至少一者包括聚酯、芳纟侖或它們的組合。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非織造無緯稀松布，其中所述偏角在20至80度之間的 值范圍內(nèi)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的非織造無緯稀松布，其中所述偏角還包括正值、負(fù)值或它 們的組合。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非織造無緯稀松布，其中所述至少一個碳纖維長絲的組 件的碳纖維長絲中的大多數(shù)以所述偏角取向。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的非織造無緯稀松布，其中所述碳纖維長絲中的大多數(shù)在所 述偏角的10度以內(nèi)，如在所述偏角的5度以內(nèi)取向。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非織造無緯稀松布，其中所述至少一個碳纖維長絲的組 件的碳纖維長絲中的至少75%在所述偏角的15度以內(nèi)，如在所述偏角的10度以內(nèi)取向。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非織造無緯稀松布，其中所述至少一個碳纖維長絲的組 件包括扁平的基本上無捻的絲束。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的非織造無緯稀松布，其中所述扁平的基本上無捻的絲束包 括小于0. 5捻/厘米，如小于0. 25捻/厘米，或小于0. 1捻/厘米。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的非織造無緯稀松布，其中所述扁平的基本上無捻的絲束 包括具有縱橫比的橫截面，其中所述縱橫比定義為所述至少一個碳纖維長絲的組件的寬度 與所述至少一個碳纖維長絲的組件的高度的比例，且其中所述縱橫比具有小于50 : 1，如 10 : 1的值。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非織造無緯稀松布，其中所述至少一個碳纖維長絲的組 件包括： 碳纖維長絲的第一組件，其中所述碳纖維長絲的第一組件包括多個長絲，所述多個長 絲總體上彼此平行，并以所述偏角的正值上覆所述第一載體；和 碳纖維長絲的第二組件，其中所述碳纖維長絲的第二組件包括多個長絲，所述多個長 絲總體上彼此平行，并以所述偏角的負(fù)值上覆所述第一載體，且其中所述碳纖維長絲的第 二組件以交叉角在所述碳纖維長絲的第一組件上交叉。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的非織造無緯稀松布，其中所述交叉角定義為（180 度-2* (所述偏角的絕對值）），且其中所述交叉角在0至140度之間的值范圍內(nèi)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非織造無緯稀松布，其中所述成角度的稀松布覆蓋所述 非織造無緯稀松布的表面積的至少10%，如至少15%或至少20%，并覆蓋所述非織造無緯 稀松布的表面積的小于80%，如小于75%或小于70%。
21. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非織造無緯稀松布，其還包括至少一個碳纖維長絲的第 二組件，所述至少一個碳纖維長絲的第二組件上覆所述第一載體，并在平行于所述主方向 的方向上取向。
22. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非織造無緯稀松布，其中所述成角度的稀松布和所述非 織造無緯稀松布中的至少一者圍繞軸線對稱。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的非織造無緯稀松布，其中所述軸線平行于所述非織造無緯 稀松布的主方向或交叉方向。
24. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非織造無緯稀松布，其還包括含有多個長絲的單向織物，其 中所述第一載體上覆所述單向織物。
25. -種非織造無緯稀松布，其包括： 包含多個長絲的單向織物； 上覆所述單向織物的第一載體； 上覆所述第一載體的成角度的稀松布，所述成角度的稀松布包括至少一個碳纖維長絲 的組件；和 上覆所述成角度的稀松布的第二載體，其中所述非織造無緯稀松布具有主方向和交叉 方向，且其中所述至少一個碳纖維長絲的組件以相對于所述交叉方向測得的偏角取向。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的非織造無緯稀松布，其中所述單向織物的多個長絲包括有 機(jī)長絲、無機(jī)長絲或它們的組合。
27. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的非織造無緯稀松布，其中所述單向織物包括扁平的基本上 無捻的絲束、粗紗、紗或它們的組合。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的非織造無緯稀松布，其中所述單向織物不縫合至所述第一 載體。
【文檔編號】D04H3/12GK104334781SQ201380014212
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2013年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月26日
【發(fā)明者】P·C·戴維斯, D·L·斯潘頓, L·D·馬克爾, P·斯特格加爾 申請人:加拿大圣戈班愛德福思有限公司