[發(fā)明專利]纖維增強(qiáng)的塑料結(jié)構(gòu)的改進(jìn)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 85101543.3
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN1032472C
• 公開（公告）日: 1996-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 拉德萬;威利斯
• 申請（專利權(quán)）人: 威景鐵有限公司
• 主分類號: C08J5/08
• 分類號: C08J5/08
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 羅才希

本發(fā)明是有關(guān)薄片狀纖維結(jié)構(gòu)，特別是有關(guān)這樣的結(jié)構(gòu)用于生產(chǎn)纖維增強(qiáng)的塑性材料或制品方面。本發(fā)明也與制造這樣的材料的方法有關(guān)。

由熱塑性樹脂制成的片狀塑性材料，在模壓制品的制造中，被廣泛的使用。然而，這樣的材料，其強(qiáng)度與剛性并不大，于是在需要這種性能的地方，就采用纖維增強(qiáng)法。

舉例來說，在制造一種這樣的材料時，將層層的玻璃纖維層夾在熱塑性材料層之間，這復(fù)合結(jié)構(gòu)被縫合，產(chǎn)生一個有某種集合度的層疊組合，然后在壓力下加熱，產(chǎn)生固結(jié)的堅(jiān)硬的薄片，以供模壓之用。

然而，為了滿意地對這種薄片進(jìn)行模壓，它們必須被均勻地加熱。如果過熱，就需要控制時間和準(zhǔn)確地控制溫度使薄片表面不致發(fā)生降解，而薄片的芯子部分的溫度則提升到需要的模壓溫度。如果要避免因溢料而造成過份浪費(fèi)時，就要要求固結(jié)的薄片具有最合適的尺寸。因此生產(chǎn)寬范圍模壓制品的模塑者必須備有相應(yīng)的尺寸范圍的薄片。因而須將大張的切割成適當(dāng)大小的尺寸，否則將造成極大的損失。

再就是，當(dāng)深沖壓塑時，會發(fā)現(xiàn)這樣的材料不能形成具有均勻結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的壓制件。這是因?yàn)椴Ａ制怯珊荛L的玻璃纖維縷(即纖維束)組成的。可能是200厘米或更長，它以無規(guī)扭曲的狀態(tài)伸展在整張薄片中，這就相當(dāng)大地限制了它們在模壓中的移動。在模內(nèi)它們不能隨其余部分的熱塑性材料流動，結(jié)果，模制品中比較薄的部分，如加強(qiáng)筋處就缺泛纖維增強(qiáng)了。再者，因?yàn)檫@樣增強(qiáng)的薄片的制造方式，必須應(yīng)用加熱與加壓來充分壓實(shí)以利于運(yùn)輸，結(jié)果，只能對模塑者供應(yīng)平的、無滲透性的，和具有剛性的薄片，它們在連續(xù)性模壓過程中是很難處理的。

本發(fā)明目的之一是提供一種用于模壓纖維增強(qiáng)的塑料制品的纖維和塑性材料的復(fù)合材料，它克服或減小如上所述已知材料的缺點(diǎn)。

所以本發(fā)明提供的是一種疏松的薄片狀的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括：

—200％至60％以重量計(jì)的具有高彈性模數(shù)的(如下文所定義的)，長約7至50毫米的增強(qiáng)纖維，以及

—40％至80％以重量計(jì)的全部或大部分是未固結(jié)的顆粒塑性材料

—纖維成分與塑性成份被粘結(jié)成一個氣透性結(jié)構(gòu)。

最好，這纖維是處于單根離散的狀態(tài)。這樣，在使用玻璃纖維的地方，當(dāng)用的是短切纖維束時，在形成結(jié)構(gòu)之前，這些纖維束要分解成單根的纖維。

高彈性模數(shù)的意思是一個彈性模數(shù)，它顯著地高于能由這種結(jié)構(gòu)形成的固結(jié)的薄片的彈性模數(shù)。屬于這種類型的纖維包括玻璃纖維、碳纖維和陶瓷纖維，以及如芳族聚酰胺纖維，它是用Kev1ar及Nomex為商業(yè)名稱來出售的。一般包括彈性模數(shù)高于10,000兆帕斯卡的任何纖維。

顆粒塑性材料之被采用，是因?yàn)樗性谥圃熘锌商岣呓Y(jié)構(gòu)的內(nèi)聚力的短塑料纖維。

利用塑性材料在結(jié)構(gòu)中的熱工性能，可進(jìn)行粘結(jié)。因而這材料被充分加熱，使得熱塑性成分在貼近其表面的顆粒與纖維熔合?；蛘呖蔁岷蟪尚蔚臒峁绦猿煞忠部梢匀绱思訜幔援a(chǎn)生相似的效果。然而必須小心的是，必需保證加熱的諸條件，如防止粘結(jié)之后塑性材料發(fā)生降解作用。

另一方面，在制造結(jié)構(gòu)物期間，要加入一種粘結(jié)劑進(jìn)行粘結(jié)。任何粘結(jié)劑都可使用，只要它在較低溫度下發(fā)生的粘結(jié)作用強(qiáng)于結(jié)構(gòu)內(nèi)部塑性材料的固結(jié)作用。合適的粘結(jié)劑包括：聚乙烯醇，聚乙酸乙烯酯，羧甲基纖維素，以及淀粉。

單根纖維應(yīng)不短于約7毫米，因?yàn)檩^短的纖維在最后模壓成制品中，不會得到足夠的增強(qiáng)。它們也不應(yīng)長于50毫米，因?yàn)檫@樣的纖維在優(yōu)選的制造纖維質(zhì)結(jié)構(gòu)的工藝中難于處理。

最好，玻璃纖維的直徑是13微米或者更短，纖維的直徑大于13微米時，模壓之后將不能有效地增強(qiáng)塑料基質(zhì)。

最好，塑性材料是顆粒形的，可以是熱塑性塑料，也可以是熱固性塑料，或是這兩者的混合物。合適的熱塑性材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、丙烯腈苯乙烯一丁二烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯和聚氯乙烯，這些材料是增塑的或未增塑的?？梢灶A(yù)料，任何熱塑性粉末都可用，只要它不被水化學(xué)性地破壞，并能在加熱時充份軟化，可以熔凝和/或在模壓中不被化學(xué)分解。

塑料粉末不需太細(xì)，但顆粒粗于約1.5毫米時，比方來說，像粗沙或細(xì)的米粒是不適宜的。因它們在模壓過程中不能充分流動來產(chǎn)生一個均勻的結(jié)構(gòu)，用較大的顆粒會導(dǎo)致材料在固化時它的撓曲模數(shù)大大減小。最好，塑料顆粒不要大于1毫米。

因?yàn)檫@結(jié)構(gòu)是可滲透的，所以它可以用熱空氣滲透來加以預(yù)熱。這種技術(shù)可使整個結(jié)構(gòu)迅速而均勻加熱，用固結(jié)片是難于做到這樣的。