專利名稱：具有一層或多層增強稀松布層的建筑施工復合材料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的公開內容涉及一種用于建筑施工的復合材料，其中該復 合材料具有與水蒸汽可滲透膜(諸如非織造墊)結合的一層或多層增強 稀松布層。在一個實施方式中，該復合材料具有與非織造墊結合的高 伸長度稀松布層和低伸長度稀松布層。在第二實施方式中，非織造墊 與既含有高伸長度紗線又含有低伸長度紗線的單個增強稀松布層結
合。這些復合材料尤其可用作房屋包層材料(housewrap)或屋面基底材 料，其顯示高抗沖擊性并增強了其中使用這些復合材料的建筑的結構 支撐。
背景技術：
過去，對新建筑的外表面施加房屋包層材料以施行兩種功能防 止氣流通過墻壁和阻擋已透過外壁的水。房屋包層材料用作雙功能氣 候屏障(weather barrier),其盡可能減少氣流進出房屋，還阻止液體水 進入房屋(水能滲入框架并導致腐爛)。房屋包層材料的獨特特性是其 形成允許潮濕空氣從房屋內部逸出同時防止液體水(例如，雨)進入房 屋的水蒸汽可滲透膜。根據一些估算， 一般家庭每天因沐浴、烹飪等 產生三至六加侖的濕氣，優(yōu)選使這些濕氣通過房屋包層材料流至屋外 而不是留在房屋墻壁上。在許多氣候中，已證明房屋包層材料比建筑 紙更有效，因此已在新建筑中替代了建筑紙。
在施工時，用釘子或螺釘將房屋包層材料與房屋框架結合。推薦 使相鄰的房屋包層片在墻面上相互重疊六英寸，且在墻角處相互重疊 十二英寸。房屋包層材料必須具有耐候性(即，能耐受強風和險惡氣 候)，并且必須耐刺穿和撕裂，由此在安裝時不會受損。房屋包層材料 中的裂縫或孔洞提供了水滲漏進房屋的開口 ，其將導致隨時間發(fā)生的 損壞。結構上，典型房屋包層材料由非織造聚合物墊制成，該非織造聚 合物墊可以與一層膜結合。雖然這樣的構造已足以滿足其預期目的， 但近來制造商已經表達了對既具有抗沖擊性又能向房屋提供結構支撐 的房屋包層材料的興趣。在易于出現極端天氣如龍巻風和颶風的地區(qū)， 房屋可能會因強風、暴雨和飛揚碎片而破壞。
通常，房屋外墻面經受著這些嚴酷條件的沖擊。然而，為提供抵
抗飛揚碎片(flying debris卜例如，由風暴系統中的強風拋起的建筑材 料或樹枝一的進一步保護，制造商已表達了對具有高抗沖擊性的房屋 包層材料的希望。這樣的房屋包層材料將防止碎片擊穿內墻。在這種 情況下，則需要吸收能量的能力，以使房屋包層材料吸收來自碎片的 沖擊而不會發(fā)生折斷，如果房屋包層材料脆弱的時候則可能發(fā)生這種 折斷。 .
改進的房屋包層材料的第二目的是通過包裹框架部件并將其固定 在相對位置上來為房屋提供結構支撐。這樣的構造防止框架部件在風 切力(wind shear)情況下散開，風切力通常會將上部框架部件拉離下部 框架部件。在此情況下，低伸長度下的強度是最理想的特性，撓性則 對房屋包層材料實現這種目的的能力有負面影響。
本發(fā)明的公開內容通過提供具有用 一層或多層稀松布層增強的水 蒸汽可滲透膜(優(yōu)選非織造墊)的復合材料來實現這些相互對立的目 的，其中所述稀松布層為復合材料同時提供了能量吸收和在低伸長度 時的強度。在第一實施方式中，使用了兩層稀松布層，第一稀松布層 表現出高伸長度(能量吸收)且第二稀松布層表現出低伸長度和高抗張 強度。在第二實施方式中，在同一稀松布材料中使用高伸長度紗線和 低伸長度紗線從而滿足撓性和強度的雙重需求。

發(fā)明內容
本發(fā)明的公開內容涉及一種用作建筑施工材料的復合材料，其中 一層或多層稀松織物(textile scrim)與水蒸汽可滲透膜(諸如非織造墊) 結合。在一個實施方式中，高伸長度稀松布層和低伸長度稀松布層與 非織造墊結合提供高抗沖擊性和增強的結構支撐。在第二實施方式中， 用既含有高伸長度紗線又含有低伸長度紗線的單層稀松布層來增強非織造墊以形成復合材料。稀松布層優(yōu)選為粘接的(adhesively bonded)無 綿稀松布，雖然也可以使用熱結合無綿稀松布、綿紗插入型經編針織 稀松布、多軸針織稀松布、機織稀松布、交叉捻合(cross-piled)稀松布、 縫接稀松布或其組合。優(yōu)選高伸長度材料由聚酯制成，低伸長度材料 由玻璃制成，且非織造墊由聚丙烯制成。所得功能性復合材料可用作 垂直、水平或角狀外表面上的房屋包層或屋面增強材料。


圖1是優(yōu)選用于本發(fā)明復合材料中的三軸稀松布材料的平面圖； 圖2A是根據本文提供的第一實施方式的復合材料的分解圖，該
復合材料包括非織造墊、第 一層低伸長度稀松布材料和第二層高伸長
度稀松布材料；
圖2B是根據本文提供的第一實施方式的另一種復合材料的分解 圖，該復合材料包括非織造墊、第一層高伸長度稀松布材料和第二層 低伸長度稀松布材料；
圖2C是根據本文提供的第一實施方式的又一種復合材料的分解 圖，該復合材料包括非織造墊、兩層低伸長度稀松布材料和第三層高 伸長度材料；
圖3是根據本文提供的第二實施方式的復合材料的分解圖，該復 合材料包括含有不同伸長度紗線的單層稀松布材料和非織造墊；且
圖4是根據本文提供的第三實施方式的復合材料的分解圖，該復 合材料包括位于高伸長度稀松布材料和低伸長度稀松布材料之間的非 織造墊。
具體實施例方式
本發(fā)明的公開內容涉及一種水蒸汽可滲透并顯示高強度的建筑施 工復合材料。目前在市場上存在多種市售房屋包層材料，它們通常滿 足耐氣候目的，但不能完全解決抗沖擊性的問題。
DuPont用高密度、隨機取向的聚乙烯制造了閃紡(flash-spun)的非 織造材料，其以商品名TYVEK HomeWrap⑧出售。該材3阡重約l.8 盎司/碼2,其為底層房屋框架提供了透氣的耐氣候屏障。Reemay公司是BBA Nonwovens的成員之一，其將另 一種房屋包層材料以商品名 TYPAR HouseWrap投放市場。該材料重約3.1盎司/碼2且厚度為119 密耳，其由涂有透濕性(moisture-permeable)涂層的紡粘聚丙烯制成。 它們僅是市售產品的兩個例子。
通常通過將成巻的材料水平地纏繞在房屋框架上來安裝 TYVEK⑧和TYPAR⑧房屋包層材料，以保護房屋避免因暴露于氣候而 導致破壞。這些房屋包層材料的寬度為3英尺至10英尺，且長度為 50英尺至200英尺。這些房屋包層材料的關鍵成分在于它們是水蒸汽 可滲透的(允許水蒸汽由室內至室外方向透過)，同時是防水的(防止水 進入房屋并被框架吸收)。
然而，已有的房屋包層材料均未被工程化為具有抗沖擊性(即，在 低伸長度時的高強度)。本發(fā)明的復合材料提供了這樣的附加功能性， 同時保留了所需的不透水性和蒸汽可滲透性特征。
如本文所使用的，術語"稀松布"應指用作基底織物或增強織物 的開放構造，其可被作為下述形式生產粘結或熱粘合的無綿稀松布、 機織稀松布、綿紗插入型經編針織稀松布、多軸針織稀松布、縫接稀 松布或交叉捻合稀松布。為制造本發(fā)明的復合結構，使用任何工業(yè)已 知的技術將一層或多層稀松布與水蒸汽可滲透膜結合，本文將對許多 這樣的技術進行描述。
在一種制造技術中，例如，可以在制造過程中將稀松布與諸如膜 或織物墊之類的載體層結合，然后與水蒸汽可滲透膜(諸如非織造墊) 結合，以制造本發(fā)明的復合結構。作為另外一種選擇，正如本文將進 一步描述地，稀松布可直接與水蒸汽可滲透膜縫接。
稀松布構造的開放性質保留了復合材料的水蒸汽傳輸性質(這在 房屋包層用途中尤其重要)，同時帶來了強度和抗沖擊性。稀松布織物 的開放結構也有助于使稀松布容易地加入到諸如房屋包層或屋面增強 等復合結構中。尤其是在其中使用粘合劑來粘接多層的應用中，稀松 布的開放允許粘合劑流過，這可在復合材料部件之間導致更強的結合。
如本文所描述，稀松布含有至少一組經紗和至少一支交叉紗 (crossing yarn)或綿紗。 一般而言，經紗組含有每英寸約0.5支紗線至 約32支紗線；更優(yōu)選經紗組含有每英寸約1支紗線至約16支紗線；最優(yōu)選經紗組含有每英寸約1支紗線至約12支紗線。以上提供的每英 寸的紗線數是指由低伸長度紗線(諸如玻璃纖維)制成的經紗。當在經 紗方向使用高伸長度紗線(諸如聚酯)時，經紗組中最大的紗線數目更
可能為每英寸16支紗線。
經紗密度可由多種因素中的任一種來確定，包括例如最終復合材
料的張力要求。對于本文所設想的用途(即建筑施工材料)，優(yōu)選形成
高拉伸強度的稀松布構造。應當理解的是，可通過任何可接受的方法
來實現所需紗線密度，諸如提供具有合適紗線數的單層稀松布層，提 供其合計紗線數落在所需范圍內的一層或多層稀松布層，以及提供具
有其尺寸提供所需密度的紗線束的一層或多層稀松布層。也可以使用 更粗尺寸的紗線代替使用紗線束。
優(yōu)選綽紗以每英寸約0.5支紗線至32支紗線的間隔存在；更優(yōu)選 綿紗以每英寸約1支紗線至約16支紗線存在；最優(yōu)選綿紗以每英寸約 1支紗線至約12支紗線。應當理解的是，可通過將多支纖維放置在經 線組上或者通過放置單支纖維使之來回彎折橫穿織物寬度從而實現上 述綷紗間隔，在本文中將進一步進行描述。
可用于本發(fā)明稀松布層的紗線可選自本領域中已知的任何市售紗 線，包括短纖紗、復絲紗和帶子紗(tapeyarn)。合適的低伸長度紗線的 例子包括由陶瓷、玻璃纖維、玄武巖、碳、芳族聚酰胺、金屬及其組 合制成的那些。合適的高伸長度紗線的例子包括由聚酯、聚酰胺、聚 烯烴及其組合制成的那些。紗線還可以是合股的、包層的和/或捻合的。 它們可以任選地是單組分或雙組分紗線，諸如在皮中含有低熔點粘合 材料的皮芯型纖維。
存在各種能夠提供適合用于作為建筑施工材料的本發(fā)明復合材料 中的稀松布織物。 一種優(yōu)選方法涉及形成粘接稀松布，其中施加以將 稀松布紗線固定于原位的粘合劑也將稀松布與水蒸汽可滲透膜(例如，
非織造墊)結合。紗線如下所述地;故置(參考三軸稀松布)，然后在其間 隙處粘接以形成穩(wěn)定的稀松布材料，如圖1中稀;^布20處的描述。
在圖1的優(yōu)選構造中所示，增強織物20是通過粘合劑組合物或通 過熱粘合而固定在一起的三方向或三軸稀+>布織物。當稀+〉布為粘接 時，增強織物20的粘合劑涂層在涂覆后加以干燥以穩(wěn)定增強織物20。作為另外一種選擇，可以使用熱粘合。
在三軸構造中，存在多組紗線兩組綿紗26、 26，，第一組26具 有向下(左至右)的傾斜，第二組26，具有向上(左至右)的傾斜；以及位 于煒紗26、 26，的任一側的一組縱向經紗28、 28，。
在低伸長度稀松布(在圖2A-4中為稀松布40)的制造中，織物構造 的優(yōu)選范圍為大約2 x 1 x 1 (在經向上每英寸2支紗，在煒向的向上傾 斜方向每英寸1支紗，且在綿向的向下傾斜方向每英寸1支紗)至32 x 16x 16(在經向上每英寸32支紗，在綽向的向上傾斜方向每英寸16 支紗，且在煒向的向下傾斜方向每英寸16支紗)，最優(yōu)選6x3x3(在 經向上每英寸6支紗，在綿向的向上傾斜方向每英寸3支紗，且在煒 向的向下傾斜方向每英寸3支紗)至16x8x8 (在經向上每英寸16支 紗，在綿向的向上傾斜方向每英寸8支紗，且在煒向的向下傾斜方向 每英寸8支紗)。
此外，經紗28、 28，和綿紗26、 26，優(yōu)選為玻璃纖維。玻璃絞合絲 (glass strand filament)用許多不同的標示來表征，這些標示包括指示絲 直徑的字母和指示每磅中絲的百碼數的數字(例如，G-150紗的直徑為 8.9微米至10.15微米，且每磅為15,000碼)。優(yōu)選使用直徑為BC(3.5 微米)至K(14微米)的玻璃纖維絲。更優(yōu)選使用尺寸為G-150至H-18 的G和H尺寸紗線；甚至更優(yōu)選G-75至H-18的尺寸；最優(yōu)選G-37 或H-18的尺寸。
在高伸長度稀松布(在圖2A-4中標為稀松布30)的制造中，織物構 造的優(yōu)選范圍為大約16x8x8(在經向上每英寸16支紗，在煒向的向 上傾斜方向每英寸8支紗，且在綿向的向下傾斜方向每英寸8支紗) 至2 x l x 1 (在經向上每英寸2支紗，在煒向的向上傾斜方向每英寸1 支紗，且在綽向的向下傾斜方向每英寸1支紗)，最優(yōu)選8x2x2 (在 經向上每英寸8支紗，在綿向的向上傾斜方向每英寸2支紗，且在綿 向的向下傾斜方向每英寸2支紗)。高伸長度稀松布優(yōu)選由下述高韌 度、低收縮聚酯紗線制成該紗線的旦尼爾數為500旦尼爾至1,500 旦尼爾，更優(yōu)選約1000旦尼爾。紗線的伸長度優(yōu)選在斷裂時最少為 20%。
雖然以上段落描述了紗線尺寸的優(yōu)選范圍，應當理解的是經紗的旦尼爾數決定了稀松布的強度，且紗線可以選擇為提高稀松布材料的 增強作用。因此，可以使用任何旦尼爾和尺寸的紗線，只要其滿足產 品(即，稀松布或者含有稀松布的復合材料)的強度要求。高伸長度稀 松布和低伸長度稀松布的紗線均為最終復合材料的強度做出貢獻，但 高伸長度稀松布在低伸長度時貢獻較少的強度，這是因為材料本身具 有高伸長度。
在組合稀松布(即，既含有高伸長度紗線又含有低伸長度紗線的稀
松布)的制造中，織物構造的優(yōu)選范圍為大約32x 16x 16(在經向上每 英寸32支紗，在綿向的向上傾斜方向每英寸16支紗，且在煒向的向 下傾斜方向每英寸16支紗)至2 x 1 x 1 (在經向上每英寸2支紗，在綿 向的向上傾斜方向每英寸1支紗，且在綿向的向下傾斜方向每英寸1 支紗)，最優(yōu)選16x8x8 (在經向上每英寸16支紗，在綿向的向上傾 斜方向每英寸8支紗，且在緯向的向下傾斜方向每英寸8支紗)至4 x2x2 (在經向上每英寸4支紗，在緯向的向上傾斜方向每英寸2支 紗，且在綿向的向下傾斜方向每英寸2支紗)。在此情況下，低伸長度 (例如玻璃)紗線優(yōu)選設置在經向，且高伸長度(例如聚酯)紗線優(yōu)選設置 在紼向。作為另外一種選擇，高伸長度紗線和低伸長度紗線均用在經 向上。
盡管已描述了三軸稀松布構造，并認為其最優(yōu)選用于所有稀松布 層，但應當理解的是根據本文的教導，雙軸或多軸稀松布可與水蒸汽 可滲透膜(諸如非織造墊)組合，正如復合材料的所需功能性屬性所要 求的。在一些情況下，可能需要使用不同構造的稀松布材料與水蒸汽 可滲透膜組合。
在圖2A、 2B和4描述的第一實施方式中，含有高伸長度紗線(例 如聚酯)的第一稀松布層30、含有低伸長度紗線(例如玻璃纖維)的第二 稀松布層40和非織造墊50相互結合形成復合材料。具有單層高伸長 度稀松布30和兩層低伸長度稀松布40的復合材料顯示在圖2C中。 在圖3所描述的第二實施方式中，低伸長度紗線10和高伸長度紗線 12組合到同一稀松布材料80中，優(yōu)選一種材料在經向且第二種材料 在煒向，更優(yōu)選使用已經加以熱穩(wěn)定的高伸長度紗線12。
替代以上所討論的三軸稀松布，可制造雙軸稀松布，其具有基本垂直于兩片經紗的 一支或多支綿向(綿)紗，所述兩片經紗放置于絆紗
的任一側。在此情況下，使用在經向片(warp sheet)兩端上的一組旋轉 螺桿和在旋轉時穿過兩根螺桿之間的紗線的單旋臂，在兩片經紗片之 間插入煒紗(crossing-machine direction yarn)。當螺桿轉動時，它們以每 英寸固定數目將在其之間延伸的紗線插入到經向片中以提供所需構 造。這具有將被稱為"平衡圖案"的單支紗線或多支綿紗放置在經向 片中的效果。織邊區(qū)域的線圈可以被除去或者保持不動。
由于交叉紗并不以緊密間隔與大部分其它紗線交織或者回繞，因 此交叉紗以最小的紗線巻曲程度被引入織物中。使用織邊紗線將紗線 在其位置上保持拉緊以保持稀松布的幾何形狀，這些織邊紗線通常被 施加了高張力，并且交叉紗在其周圍回繞。較低的紗線巻曲使得紗線 在低伸長度下發(fā)揮出較大力。
無論交叉紗是否如上所述以平衡圖案或者以三軸圖案插入，它們 優(yōu)選永久地固定在位。這優(yōu)選采用粘合劑組合物完成。在織物形成的 開始階段，紗線僅僅通過交錯紗線間的摩擦力來固定。通常，隨后將 構造體置于輸送帶上，由此處(a)將紗線放置于輥上處直接進入化學浸 漬，所述化學浸漬將粘合劑涂覆在織物上，(b)通過夾子(或擠壓輥組) 除去過量粘合劑，和(c)經過導引輥并進入烘箱或者經過蒸汽加熱或油 加熱罐組，從而干燥和固化粘合劑。
值得注意的是，經紗片可以以交錯關系(即，稍微偏離另一片)或 以對齊關系(即，直接置于另一片的頂部)來放置。在經紗相互對齊然 后粘合的情況下，其效果與假沙羅圖案相似，且所得稀松布層具有一 些用途所需要的提高的穩(wěn)定性。
用于使經紗和交叉紗彼此結合并用于將稀松布層和水蒸汽可滲透 膜的結合的粘合劑可選自諸如聚乙烯醇(PVOH)、交聯聚乙烯醇、聚烯 烴分散物、丙烯酸、聚乙酸乙烯酯、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚丙烯 酸酯、丙烯酸乳膠、苯乙烯丁二烯橡膠(SBR)、 EVA、塑料溶膠或者其 它合適的粘合劑。此外，如果存在適宜的低熔點材料作為紗線系統的 一部分，這些紗線可任選地熱結合形成稀松布。
在粘接稀松布的制造中，可以使用多種方式的粘合劑涂覆方法。 例如，用于將稀松布結合在一起的同 一粘合劑可用于將稀松布與水蒸汽可滲透膜結合，并且在稀松布粘合劑固化工序中與水蒸汽可滲透膜 結合。作為另外一種選擇，稀松布可用粘合劑固定，并采用與使用與 用于結合稀松,布層的紗線時相同的粘合劑，在獨立工序中將該稀松布 層與水蒸汽可滲透膜結合。最后，稀松布層中的紗線可使用相同的粘
合劑固定，并使用不同的粘合劑與水蒸汽可滲透膜結合。當使用多層 稀松布層制造復合材料時，可以使用相似或不同的粘合劑材料固定相 應的稀松布層。
煒紗插入型經編針織稀松布
另 一種形成可用于本發(fā)明的復合材料的方法是使用緯紗插入型經
編4十織才幾來構造織物，例如由例如Liba Corporation或Mayer Corporation提供的瑋紗插入型經編針織機。這樣的機器在經紗片的任 一側均配備有針鉤或布鋏系統，從而使得引煒器在來回移動時引入紗 線，綿紗環(huán)繞針鉤并且通常在換向后連續(xù)地插入。采用諸如經平組織、 平縫線跡或其 一 些組合等縫編針法(knit stitch)將綿向插入紗線 (weft-inferted yam)與經紗片結合。利用該構造，可以形成開放的稀松 布，其中，綿紗以直行方式插入以減少紗線巻曲。
之前提到的雙軸粘接稀松布的普遍構造范圍也適用于緯紗插入型 稀松布。作為另外一種選擇，也可以制造使綿紗以與三軸稀松布相似 的角度放置的多軸經編針織稀松布。
縫接稀松布
作為另 一種替代性實施方式，可以按照與緯紗插入型經編針織物 相似的方式形成稀松布，但所述稀松布縫接于諸如非織造墊等水蒸汽 可滲透膜或其它底布上。在制造稀松布時，使用將稀松布直接縫合到 水蒸汽可滲透膜上的針織針完成所述結合。
在一個實施方式中，將諸如非織造織物或水蒸汽可滲透膜等柔性 片材在稀松布制成時固定在其上從而形成中間復合材料。根據最終產 品所要求的性質，柔性片材可由諸如非織造物、透濕性單層或多層膜、機織或針織織物層(封閉或開放構造)、泡沫層、箔、紙層、復合層等 各種材料構成?？p合線用于將稀松布固定于柔性片材上。
在采用縫結稀松布制造復合材料的可能優(yōu)選的方法中，稀松布縫 接于水蒸汽可滲透膜上(所述水蒸汽可滲透膜或者已經與或未與另一
稀松布材料結合)，然后用透濕性涂層材料涂覆(用于耐候性)所述構造。 另 一種選擇是將縫接稀松布與柔性片材結合，然后層壓于水蒸汽可滲 透膜上。
作為另外一種選擇，縫接復合材料可如下形成，即首先制造高伸 長度粘接稀松布，然后將高伸長度稀松布和諸如非織造墊等水蒸汽可
'滲透月莫送入^l^矣才幾(stitch-bonding machine, i者如由德、國Karl Mayer Malimo Textilmaschinenfabrik GmbH制造的縫接機)。 一旦兩層復合材 料層進入馬利莫縫編機(Malimo machine),低伸長度紗線用于就地形成 具有經紗和緯紗的稀松布，這些經紗和緯紗通過縫合線相互固定并固 定于兩層復合材料層上。
再一種選擇是通過縫接而在水蒸汽可滲透膜上就地制造第一稀松 布，然后將中間結構(膜和縫接稀松布)與通過粘接制造的第二稀松布 結合，正如之前所描述的。
一些縫接工藝的一條可能的缺點是綿紗并不是均勻地直的。當克 服該問題是非常重要時，可以采用具有穿透縫合能力(stitch-through capability)的綿紗插入型經編針織機。該設備制造出的稀松布織物與普 通縫接機制造出的稀松布織物相比具有更規(guī)整的幾何形狀。
機織稀;f^布
另 一種可能較不優(yōu)選的制造用于本發(fā)明建筑施工復合材料的稀松 布的方法是通過機織。在該構造中，綿紗在經紗的上方和下方引入。 如前所述，經紗可以是單一纖維類型或者是組合纖維類型。對于織造 稀松布，之前提及的稀松布構造的普遍范圍也適用。
復合材料
在形成本發(fā)明的復合材料時，本文所描述的稀松布材料可以以許多不同的構造來與水蒸汽可滲透膜(例如非織造墊)結合，以下將參考
圖2A~4進4亍討i侖。
在一種代表性的形成復合材料的方法中，使用上述方法之一形成 低伸長度稀松布。優(yōu)選低伸長度稀松布是由玻璃纖維紗制成的粘接稀 松布。在被輸送到加熱爐中或加熱罐組中固化之間，使低伸長度稀松 布與水蒸汽可滲透膜(諸如非織造墊)結合。根據用于形成非織造墊的
材料，可優(yōu)選將非織造墊在在固定到低伸長度稀松布之前進行熱穩(wěn)定。 通過使非織造墊進行熱穩(wěn)定，使該非織造墊在與低伸長度稀松布接觸 之前接近其最終尺寸，從而促進兩層間的充分粘合。在固化后制成由 非織造網和低伸長度稀松布構成的中間復合材料。
獨立地制造高伸長度稀松布，優(yōu)選采用與所描述的用于低伸長度 稀松布的方法相似但使用聚酯替代玻璃紗線的方法。在此情況下，在 高伸長度稀松布上的粘合劑組合物固化之前，將高伸長度稀松布與中 間復合材料結合以送入加熱爐或者加熱罐中。盡管對于之前描述的非 織造墊來說熱穩(wěn)定步驟是理想的，但認為在中間復合材料與高伸長度 稀松布結合時并不需要這樣的步驟。
現在參看附圖，圖2A顯示根據上述方法制造的第一實施方式。 在此實施方式中，低伸長度(例如玻璃)稀松布層40設置為與非織造墊 50接觸，高伸長度(例如聚面旨)稀松布層30再設置為與低伸長度稀松布 層40接觸，從而形成復合材料200。
在該實施方式的替代性版本中，兩層稀松布層施加在非織造墊的 同一側，高伸長度稀松布層30設置為與非織造墊50接觸，低伸長度 稀松布層40設置為與高伸長度稀松布層30接觸，如圖2B所示。為 制造復合材料210,高伸長度稀松布層30在上述第一步中與非織造墊 50結合，然后低伸長度稀松布層40與高伸長度稀松布層30結合
優(yōu)選與非織造層50結合的稀松布層(30或40)的表面積比不鄰接 的稀松布層更大。還應理解，具有相同構造的稀;^布層可相互對齊放 置或者相互交錯放置。
優(yōu)選低伸長度(例如玻璃)紗線設置于稀松布上，使得當復合材料 用作房屋包層材料時，低伸長度紗線位于垂直位置。例如，如本文所 設想地，由下部框架部件至上部框架部件垂直地包裹房屋包層材料，則優(yōu)選至少在包裹方向上使用低伸長度紗線。然而，如果在房屋包層 材料水平地包裹房屋時，則優(yōu)選至少在綿向上使用低伸長度紗線。
在圖2C所示的第一實施方式的另一版本中，非織造墊50與低伸 長度稀松布層40結合。再結合第二低伸長度稀松布層40和高伸長度 稀松布層30，形成多層復合材料220。除在與高伸長度稀松布30結合 的最后一步之前將第二低伸長度稀松布40與中間復合材料結合之外， 采用與上述相類似的方法完成復合材料220的制造。
對于大多數本文所描述的稀松布構造，如圖3所示，通過使用低 伸長度紗線10和高伸長度紗線12的組合制造復合材料230可得到替 代實施方式。使用該方法，制造了同時具有強度和撓性的稀松布。理 想地是，高伸長度紗線12在加入到稀松布構造之前進行熱穩(wěn)定，以減 小在稀松布固定于非織造墊50上時的不均勻收縮(導致起皺)。
在另一實施方式中，如圖4所示，非織造墊50位于高伸長度稀松 布層30和低伸長度稀松布層40之間，從而制造復合材料240。為制 造復合材料240，如前所述，低伸長度稀松布40與非織造墊50結合， 形成中間復合材料。并非在中間復合材料頂部輥壓(rolling up)稀松布 層40,而是稀松布層40頂部輥壓非織造墊50。當制造高伸長度稀松 布層30時，高伸長度稀松布層30與非織造墊50結合，隨后固化以固 定粘合劑。
已設想其它變化方式用于將稀松布插入復合結構中。例如，并非 將稀松布紗線浸入粘合劑組合物中，而是將熱塑性粘合劑施用于紗線 上，然后在稀松布與非織造墊結合時重新活化(使用熱壓延輥、加熱罐 等)。作為另外一種選擇，稀松布層的制造和固化可以與對非織造墊的 結合無關。在此情況下，可將相同或不同的粘合劑第二涂層施用于稀 松布層，然后使稀松布層與非織造墊接觸并固化。
盡管已描述使用粘接稀松布的實施方式，但應理解也可以使用其 它稀松布構造，這些其它稀松布構造能夠以包括但不限于超聲密封或 焊接、縫合及本領域中已知的其它方式的不同方式來結合。例如，可 使用共擠壓雙組分紗線來制造稀松布織物，其中紗線中的一種成分本 身能熔化并將稀松布固定于非織造墊上。這在融化組分與非織造墊由 相同材料制成時特別有用。作為另外一種選擇，使用其它稀松布類型(例如針織或織造)，使用粘合劑膜或粉末來層壓各層，從而固定稀松 布成分和非織造網。這些粘合劑可以是熱活化或者在室溫下可固化的。
此外，還應理解的是盡管已描述了具有多層粘接稀松布層的代表 性實施方式，但并沒有要求由相同工藝形成稀松布層、稀松布層具有 相同構造或者用相同的粘合劑來固定稀松布層。
最后，雖然已經將本發(fā)明的復合材料描述為連續(xù)制造的巻材形式， 但可設想的是稀松布層可切割為所需尺寸大小的板材，并對齊以使第 一稀松布層的經紗與第二稀松布層的經紗相垂直。這些板材可有助于 某些用途的建筑施工。
實施例
使用G-37玻璃纖維紗來制造粘接的三軸稀松布。這種低伸長度三 軸稀松布具有7 x 3.5 x 3.5的構造(在經向上每英寸7支紗，在綽向的 向上傾斜方向每英寸3.5支紗，且在綿向的向下傾斜方向每英寸3.5 支紗)。玻璃纖維紗放置在輸送帶上，并輸送通過包含交聯聚乙烯醇粘 合劑組合物的浸浴。
將濕玻璃纖維稀松布材料輸送通過夾輥以除去過量的粘合劑，然 后與結合在聚丙烯膜上的由紡粘聚丙烯制成的熱穩(wěn)定非織造墊結合。 非織造墊的重量為約2.85盎司/碼2。
低伸長度稀松布上帶有的粘合劑占其總重的約10-20%,中間復合 材料(低伸長度稀松布和非織造墊)的重量為約5.85盎司/碼2。中間復 合材料通過其中大多數罐的溫度為150。F至170°F的一系列加熱罐， 已固化的中間復合材料以低伸長度稀松布朝外的方式巻繞在輥上。
在第二遍中，使用1000旦尼爾聚酯紗線制造另 一種粘接稀松布織 物。高伸長度三軸稀松布具有8 x 1 x 1的構造(在經向上每英寸8支紗， 在煒向的向上傾斜方向每英寸1支紗，且在煒向的向下傾斜方向每英 寸1支紗)。聚酯紗線放置在輸送帶上并輸送通過包含與用于形成玻璃 纖維紗相同的交聯聚乙烯醇粘合劑組合物的浸浴。
濕聚酯稀松布材料輸送通過夾輥以除去過量的粘合劑，然后與結 合到玻璃纖維稀松布上的由聚丙烯制成的中間復合材料結合。稀松布 層設置為相互接觸，使玻璃纖維稀松布的經紗和聚酯稀松布的經紗交錯對齊。
復合材料層經過其中大多數罐的溫度在150。F至170。F之間的一系列加熱罐，已固化的復合材料巻繞在輥上。已制成的復合材料的平均重量為每平方碼7.34盎司。已觀察到復合材料層穩(wěn)定地相互固定。
使用抓取張力測試(Grab Tensile Test) ASTM D-5034 ，測量了復合材料在縱向和橫向上的抗張強度。在縱向上，復合材料表現出每英寸211磅的抗張強度和10.9%的斷裂伸長度。在橫向上，復合材料表現出每英寸160磅的抗張強度和10.9%的斷裂伸長度。
權利要求
1. 一種復合材料，其包括第一稀松布層，所述第一稀松布層由高伸長度紗線構成；第二稀松布層，所述第二稀松布層由低伸長度紗線構成；和水蒸汽可滲透膜，所述水蒸汽可滲透膜結合到所述第一稀松布層和所述第二稀松布層中的至少一層上。
2. 如權利要求1所述的復合材料，其中所述第一稀松布層是粘 接稀松布。
3. 如權利要求2所述的復合材料，其中所述第一稀松布層是三 軸稀;^布。
4. 如權利要求1所述的復合材料，其中所述第 一稀松布是縫接 的稀松布。
5. 如權利要求1所述的復合材料，其中所述第一稀松布層由選 自玻璃纖維、陶瓷、玄武巖、碳、芳族聚酰胺、金屬及其組合的紗線 制成。
6. 如權利要求5所述的復合材料，其中所述第一稀松布層由玻 璃纖維紗線制成。
7. 如權利要求1所述的復合材料，其中所述第二稀松布層是粘 接稀松布。
8. 如權利要求7所述的復合材料，其中所述第二稀松布層是三 軸稀+〉布。
9. 如權利要求1所述的復合材料，其中所述第二稀松布層是縫合結合的稀松布。
10. 如權利要求1所述的復合材料，其中所述第二稀松布層由選 自聚酯、聚酰胺、聚烯烴及其組合的紗線制成。
11. 如權利要求IO所述的復合材料，其中所述第二稀松布層由 聚酯紗線制成。
12. 如權利要求1所述的復合材料，其中所述第一稀松布層與所 述水蒸汽可滲透膜粘接，且所述第二稀松布層與所述第一稀松布層粘 接。
13. 如權利要求12所述的復合材料，其中第三稀松布層粘合結 合在所述第一稀松布層和所述第二稀松布層之間，所述第三稀松布層 由低伸長度紗線構成。
14. 如權利要求1所述的復合材料，其中所述第二稀松布層與所 述水蒸汽可滲透膜粘接，且所述第一稀松布層與所述第二稀松布層粘 接。
15. 如權利要求1所述的復合材料，其中所述第一稀松布層與所 述水蒸汽可滲透膜的第一面粘接，且所述第二稀松布層與所述水蒸汽 可滲透膜的對側粘接。
16. 如權利要求1所述的復合材料，其中所述第一層是縫接稀松 布，且所述第二層是粘接稀松布，所述第一層與所述水蒸汽可滲透膜 縫接，且所述第二層與所述第一層粘接。
17. 如權利要求1所述的復合材料，其中，所述水蒸汽可滲透膜 是非織造墊。
18. —種復合材料，其包括具有經紗和綿紗的稀松布層，其中所述經紗和所述綿紗之一包含 高伸長度紗線，且所述經向和綿紗中的另一種包含低伸長度紗線；和水蒸汽可滲透膜；其中，所述稀松布層結合到所述水蒸汽可滲透膜上。
19. 如權利要求18所述的復合材料，其中所述稀松布層是粘接 稀松布。
20. 如權利要求18所述的復合材料，其中所述稀松布層是三軸 稀松布。
21. 如權利要求18所述的復合材料，其中所述稀松布層是縫接 稀松布。
22. 如權利要求18所述的復合材料，其中所述高伸長度紗線選 自聚酯、聚酰胺、聚烯烴及其組合。
23.如權利要求22所述的復合材料，其中所述高伸長度紗線疋3S匕 豕目日,
24. 如權利要求18所述的復合材料，其中，所述低伸長度紗線 選自玻璃纖維、陶瓷、玄武巖、碳、芳族聚酰胺、金屬及其組合。
25. 如權利要求24所述的復合材料，其中所述低伸長度紗線是 玻璃纖維。
26. 如權利要求18所述的復合材料，其中所述水蒸汽可滲透膜 是非織造墊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用作建筑施工材料的復合材料，其中一片或多片稀松織物粘附在非織造墊上。在一個實施方式中，高伸長度稀松布層和低伸長度稀松布層粘附在非織造墊上，以提供高抗沖擊性和增強的結構支撐。在第二實施方式中，用既含有高伸長度紗線又含有低伸長度紗線的單層稀松布層來增強非織造墊以形成復合材料。稀松布層優(yōu)選為粘結無緯稀松布，雖然也可以使用其它稀松布類型或其組合。優(yōu)選高伸長度材料由聚酯制成，低伸長度材料由玻璃制成，而非織造墊由聚丙烯制成。所得功能性復合材料可用作垂直、水平或角狀外表面上的房屋包層或屋面增強。
文檔編號B32B27/08GK101460304SQ200780020460
公開日2009年6月17日 申請日期2007年5月25日 優(yōu)先權日2006年6月2日
發(fā)明者W·R·赫賽, 倫道夫·S·科爾曼, 菲爾布里克·艾倫, 迪姆普爾·P·德賽 申請人:美利肯公司