包括纖維以及至少一種氯乙烯聚合物的復(fù)合材料的制造和用途
【專利摘要】用于制造包括纖維和至少一種氯乙烯聚合物的一種復(fù)合材料的方法，該方法包括將這些纖維浸入所述聚合物的一種水溶膠中以便獲得涂覆有所述水溶膠的纖維，之后將涂覆在這些纖維上的所述水溶膠干燥并且膠凝。復(fù)合材料以及其用于形成物品或用于制造強(qiáng)化物體的用途。通過這種復(fù)合材料強(qiáng)化的型材。
【專利說明】包括纖維以及至少一種氯乙烯聚合物的復(fù)合材料的制造和用途[0001]本申請要求2011年4月11日提交的法國申請?zhí)?153150以及2011年11月8日提交的法國申請?zhí)?160168的優(yōu)先權(quán)，為了所有的目的將這些申請的全部內(nèi)容通過引用結(jié)合在此。
[0002]本發(fā)明涉及一種用于制造復(fù)合材料的方法，這種復(fù)合材料包括纖維以及至少一種氯乙烯聚合物。本發(fā)明還涉及這種復(fù)合材料本身。本發(fā)明進(jìn)一步涉及這種復(fù)合材料用于形成物品或用于制造強(qiáng)化物體的用途并且還涉及這些物品或強(qiáng)化物體本身以及強(qiáng)化的型材。
[0003]很多木構(gòu)件連接元件例如框架、構(gòu)架、邊框以及窗口的中橫框、擋板、門和閘門經(jīng)常是基于PVC (聚氯乙烯)形成的，這給予它們耐久性、抗腐蝕性以及熱絕緣性能，同時僅要求最低量的維護(hù)。然而，從某些尺寸開始它們?nèi)狈傂浴?br> [0004]確實，用于這些木構(gòu)件連接元件結(jié)構(gòu)的這些PVC型材總體上是空心的以便減輕它們并且產(chǎn)生具有熱絕緣作用的腔室。然而，PVC固有的一個問題是其低的彈性模量并且因此其在應(yīng)力下的可變形性，尤其當(dāng)固定點之間的跨度大時。
[0005]剛性的缺乏可以通過用金屬強(qiáng)化物并且尤其是鋼(參見文件DE19933099)或鋁強(qiáng)化物對這些框架進(jìn)行強(qiáng)化來克服。然而，金屬強(qiáng)化物的使用在這種框架的這些型材內(nèi)產(chǎn)生了熱橋，從而通過熱傳導(dǎo)率的增加導(dǎo)致了顯著的熱損耗。此外，這些金屬強(qiáng)化物的存在使得這些型材的報廢回收復(fù)雜化。
[0006]為了抵消這種熱傳導(dǎo)率的增加，已經(jīng)提出使用由熱固性樹脂構(gòu)成的強(qiáng)化物(拉擠(pultruded)插件)，這些熱固性樹脂具有纖維，優(yōu)選地連續(xù)的玻璃、芳族聚酰胺或碳的纖維(文件GB2144472或EP0441449)。然而，使用具有玻璃纖維的熱固性樹脂是昂貴的。至于在文件US2004/062915中描述的通過纖維素纖維強(qiáng)化的熱塑性復(fù)合材料，它們是更加濕度敏感的并且因此是更不耐用的。
[0007]常規(guī)地，通過引入一種金屬插件或一種拉擠插件而強(qiáng)化的PVC型材是不可回收利用的或是難以再利用的。通過一種拉擠插件強(qiáng)化的型材的另一個缺點是以下事實，即就像對于金屬強(qiáng)化物一樣，必需手動地引入這種強(qiáng)化物，這增加了它們的生產(chǎn)成本。
[0008]在文件EP1276602中描述了包括一種PVC型材的木構(gòu)件連接元件，這種PVC型材被至少一種由纖維組成的強(qiáng)化帶強(qiáng)化，這些纖維由聚酯制成，具體地由摻和有連續(xù)玻璃纖維的PET (聚對苯二甲酸乙二酯)或PBT (聚對苯二甲酸丁二酯)制成；以一種縱向的并且平行的方式來安排這些聚合物纖維以及玻璃纖維。對這些纖維帶、或粗紗進(jìn)行加熱(以便熔化這種聚合物)、壓制并且最后嵌入這種最終PVC型材的外部以及相對壁上以便提供足夠的剛性并且由此避免使用金屬插件或拉擠插件。即使獲得了高的機(jī)械性能并且避免了這種金屬或拉擠型材的手動插入(由于這種使用卷筒的制造方法，這些卷筒使之有可能展開連續(xù)的紗，這些紗包括連續(xù)的長絲以及一種摻和在一起的熱塑材料)，這種方法還是具有很多缺點。這種系統(tǒng)的這些缺陷之一是在最終產(chǎn)品中結(jié)合在熔化狀態(tài)是不相容的兩種不同的熱塑材料(一方面是一種聚酯(例如PET或PBT)并且另一方面是PVC)，這不僅使得這種型材的再利用變得困難，而且使得生產(chǎn)廢料以及還有坯料在這些型材的生產(chǎn)線上的再利用變得不可能。另一個缺陷是這些強(qiáng)化物的縱向脆性，這些強(qiáng)化物在多向的沖擊過程中優(yōu)選地沿著這些纖維斷裂。最后，考慮到這種PVC和這種強(qiáng)化帶具有不同的熱膨脹系數(shù)，一個主要的缺陷是當(dāng)它冷卻時，校準(zhǔn)這種型材方面的困難。
[0009]在文件EP0179688中，已經(jīng)提出將用于復(fù)合材料的強(qiáng)化元件(尤其是玻璃纖維)經(jīng)受由極端的高壓電流感應(yīng)的靜電場，然后在它們?nèi)匀惶幱谶@種場的影響下時，用一種液體基質(zhì)材料(或這種材料的液體前體)浸潰它們。為了進(jìn)行這種方法必須使用的極端高壓對于操作員不是不具有危險的并且要求大量的電能；這對于恰當(dāng)?shù)厥惯@些強(qiáng)化纖維在這種靜電場的作用下溶脹與它們被這種液態(tài)基質(zhì)材料浸潰同時發(fā)生也不是容易的。
[0010]本發(fā)明的目標(biāo)是通過提供一種方法來解決這些問題，這種方法用于制造一種易于可回收利用的復(fù)合材料，這種復(fù)合材料可以形成具有較高剛性的物品并且此外可以易于根據(jù)常規(guī)方法并且尤其通過拉擠成型來尤其用于生產(chǎn)強(qiáng)化物體。
[0011]為此目的，本發(fā)明的主題是一種用于制造包括纖維以及至少一種氯乙烯聚合物的一種復(fù)合材料的方法，這種方法包括將這些纖維浸入所述聚合物的一種水溶膠中以便獲得涂覆有所述水溶膠的纖維，之后將涂覆在這些纖維上的所述水溶膠干燥并且膠凝。
[0012]表述“復(fù)合材料”在本說明書中理解為是指一種包括至少兩種組分的固體材料，這兩種組分是不可混的，但是它們具有高粘附能力；這種材料的這些組分之一由提供機(jī)械強(qiáng)度的纖維構(gòu)成；另一種成分，常規(guī)地稱為“基質(zhì)”，是確保這種結(jié)構(gòu)的內(nèi)聚力并且將這些應(yīng)力重傳給這些纖維的該一種或多種氯乙烯聚合物。
[0013]術(shù)語“纖維”在本說明書中理解為是指任何初級的(或單體的)纖維(還被稱為一種“單纖維”)以及還有初級纖維的任何組件。
[0014]一種初級纖維組件的實例是紡織物(即一種組件，其中這些初級纖維的一部分被安排在長度方向上并且另一部分安排在寬度方向上)、非紡織物(也被稱為“墊”)(即一種組件，其中這些初級纖維隨機(jī)安排在一個主平面上)以及“粗紗”(即若干初級纖維的一種無捻組件)。
[0015]有利地，這些纖維的特征尺寸之一(“長度”)是顯著大于另一個(“直徑”在單纖維的情況下)或至少顯著大于另外兩個(“厚度”和“寬度”在一種初級纖維組件的情況下)之一。在其中根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合材料的這些組分之一是一種初級纖維組件的情況下，它們的長度優(yōu)選地顯著大于它們的厚度和它們的寬度二者。
[0016]表述“顯著大于”應(yīng)理解為是指大于10倍以上，優(yōu)選地大于25倍以上，更優(yōu)選地還大于100倍以上并且非常特別優(yōu)選地大于500倍以上。根據(jù)另一個術(shù)語，根據(jù)本發(fā)明的這些纖維可以被稱為連續(xù)纖維。
[0017]優(yōu)選地，這些纖維是一種初級纖維的組件，特別優(yōu)選地它們是選自紡織物、非紡織物以及粗紗的一種初級纖維組件。
[0018]在這種優(yōu)選的情況下，這種組件可以是或可以不是有序的并且可以是或可以不是規(guī)則的?？梢詫⑦@些初級纖維以以下的方式安排在這種組件內(nèi):
[0019]-以一種有序的方式并且是纏繞的，如在紡織物的情況下；
[0020]-以一種無序的方式并且是纏繞的，如在非紡織物或“墊”的情況下，或
[0021]-以一種不纏繞的方式，縱向地并且彼此平行地，如在“粗紗”的情況下。
[0022]非常特別優(yōu)選地，這些纖維是選自紡織物以及“粗紗”的一種初級纖維組件，其中非常特別的優(yōu)先選擇粗紗。
[0023]在這種情況下，這種組件的這些初級纖維因此有利地以一種不纏繞的方式(縱向地并且彼此平行)來安排。
[0024]根據(jù)本發(fā)明可以使用的這些纖維可以是任何可商購的纖維。它們可以是有機(jī)纖維、礦物纖維、有機(jī)纖維與礦物纖維的混合物、不同有機(jī)纖維彼此之間的混合物以及不同礦物纖維彼此之間的混合物。
[0025]作為有機(jī)纖維的實例，可以提及的是從植物或動物源的天然產(chǎn)品(像大麻、亞麻、棉花、木材以及絲例如)或從合成制品(像聚合物纖維)獲得的纖維。
[0026]作為礦物纖維的實例，可以提及的是例如石棉纖維、玻璃纖維、金屬纖維以及玄武巖纖維。
[0027]根據(jù)一個第一替代方案，這些纖維是產(chǎn)生于植物源產(chǎn)品(選自大麻和亞麻)的纖維。
[0028]根據(jù)一個第二替代方案，這些纖維是礦物纖維(選自玻璃纖維和玄武巖纖維)。
[0029]當(dāng)這些纖維是亞麻纖維的粗紗、玻璃纖維的粗紗或玄武巖纖維的粗紗時，已經(jīng)記錄了非常好的結(jié)果。
[0030]根據(jù)本發(fā)明可以使用的這些纖維可以已經(jīng)在它們的制造周期過程中用一種偶聯(lián)劑進(jìn)行了涂覆，從而改善它們被氯乙烯聚合物的水溶膠后續(xù)浸潰的均勻性以及這種復(fù)合材料的機(jī)械性能。在通常使用的這些偶聯(lián)劑之中，可以提及的是(非窮盡地)硅烷、聚酯、丙烯酸的或甲基丙烯酸的聚合物、蠟以及環(huán)氧化物。在這些之中，硅烷是優(yōu)選的。作為實例，尤其可以提及的是以下各項:3 _氨基丙基三甲氧基硅烷和3-氨基丙基三乙氧基硅烷以及還有其衍生物例如Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-芐基-N-氨乙基-3-氨基丙基二甲氧基硅烷以及相應(yīng)的鹽酸鹽、N-苯基-3-氛基丙基二甲氧基硅烷以及N_2_(乙烯基節(jié)基氨基)乙基_3_氨基丙基二甲氧基硅烷。
[0031]根據(jù)本發(fā)明制造的復(fù)合材料可以是柔性的(并且因此可以卷繞)或可以是或多或少剛性的。
[0032]對于這些纖維，根據(jù)本發(fā)明制造的這種復(fù)合材料的這些特征尺寸之一(“長度”)顯著大于另一個(“直徑”在單纖維的情況下)或至少顯著大于另外兩個(“厚度”和“寬度”在一種初級纖維組件的情況下)之一。在其中這種復(fù)合材料包括一種初級纖維組件的優(yōu)選的情況下，這種復(fù)合材料的長度顯著大于其厚度與其寬度二者。
[0033]表述“顯著大于”具有與上面與這些纖維有關(guān)使用時的同樣的意義。
[0034]根據(jù)本發(fā)明制造的復(fù)合材料包括至少一種氯乙烯聚合物。在本說明書中，表述“氯乙烯聚合物”或更簡潔地“聚合物”理解為是指所有的包含以下量值的衍生自氯乙烯的單體單元的聚合物:按重量計至少約50%、優(yōu)選地按重量計至少60%、特別優(yōu)選地按重量計至少70%以及非常特別優(yōu)選地按重量計至少85%，因此氯乙烯均聚物(包含按重量計100%的衍生自氯乙烯的單體單元)以及氯乙烯與乙烯基酯(例如乙酸乙烯酯)的共聚物二者。在上面提及的這些氯乙烯聚合物之中，優(yōu)先選擇給予氯乙烯均聚物并且給予氯乙烯與乙酸乙烯酯的共聚物，其中特別優(yōu)先選擇給予氯乙烯均聚物。因此，這種氯乙烯聚合物優(yōu)選地是一種均聚物。
[0035]在本發(fā)明的背景下，有利地使用了氯乙烯聚合物、優(yōu)選地氯乙烯均聚物，這些聚合物具有大于55、優(yōu)選地大于60的熔體流動指數(shù)或K值(常規(guī)地稱為Kw或K-wert)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)IS01628-2測得。這個K值有利地小于85、優(yōu)選地小于80。因為實際理由(商業(yè)可用性)，如果非常特別優(yōu)選地話，使用具有在65與75之間的K值的聚合物。
[0036]在本說明書中，表述“至少一種氯乙烯聚合物”指的是這種復(fù)合材料可以包含一種單一氯乙烯聚合物或若干氯乙烯聚合物。在本說明書中，術(shù)語“聚合物”以單數(shù)和復(fù)數(shù)形式無差別地使用。
[0037]在其中這種復(fù)合材料可以包含若干氯乙烯聚合物的情況下，這些可以是具有不同熔體流動指數(shù)的均聚物的混合物、均聚物與共聚物的混合物或者還有具有不同單體組成的共聚物彼此之間的混合物。優(yōu)選地，這種復(fù)合材料包括一種單一的氯乙烯聚合物，這種氯乙烯聚合物特別優(yōu)選地是一種氯乙烯均聚物。
[0038] 根據(jù)本發(fā)明的方法包括將這些纖維浸入這種氯乙烯聚合物的一種水溶膠中。
[0039]在本說明書中，術(shù)語“水溶膠”理解為是指一種流體和膠體的系統(tǒng)，其中的分散相包括這種氯乙烯聚合物并且其中的連續(xù)相是水。
[0040]這種氯乙烯聚合物的水溶膠有利地是通過在水性乳劑中的自由基聚合獲得的。
[0041]表述“在水性乳劑中的自由基聚合”在本說明書中理解為是指在一種水性介質(zhì)中在乳化劑(例如烷基硫酸鈉以及烷基芳基磺酸鈉，等)以及自由基引發(fā)劑的存在下進(jìn)行的任何自由基聚合方法。
[0042]這種定義具體地包括在水性乳劑中的“經(jīng)典的”聚合反應(yīng)，其中除了一種水性聚合反應(yīng)介質(zhì)之外，使用了至少一種水溶性自由基引發(fā)劑(例如選自水溶性過氧化物像堿金屬過硫酸鹽或過硫酸銨、過氧化氫、過硼酸鹽、過氧化氫叔丁基，等)以及至少一種乳化劑；以及還有在水性微懸浮液中的聚合反應(yīng)(也被稱為在均勻化的水性分散體中的聚合反應(yīng))，其中使用了至少一種油溶性的引發(fā)劑(例如，選自油溶性的有機(jī)過氧化物以及油溶性的重氮化合物，等)并且借助于一種強(qiáng)力機(jī)械攪拌以及乳化劑的存在制備了一種單體液滴的乳液。
[0043]優(yōu)選地，這種氯乙烯聚合物的水溶膠是通過在水性乳劑中的“經(jīng)典的”自由基聚合獲得的。
[0044]由此產(chǎn)生的這種氯乙烯聚合物的水性分散體(也被稱為膠乳)(在根據(jù)本發(fā)明的方法中使用的水溶膠)包含具有非常小的平均直徑的初級聚合物顆粒，這些平均直徑可以在從約10至約5000nm (納米)、優(yōu)選地從約50至約1500nm的范圍內(nèi)。
[0045]這種水溶膠的氯乙烯聚合物含量有利地是按重量計大于15%、優(yōu)選地按重量計大于20%、非常特別地按重量計大于25%。它有利地是按重量計小于50%、優(yōu)選地按重量計小于40%、非常特別地按重量計小于35%。
[0046]根據(jù)本發(fā)明可以使用的這種水溶膠有利地還包含至少一種增塑劑例如鄰苯二甲酸二烷基酯或已二酸烷基酯，以及，任選地，其他的常規(guī)添加劑，例如穩(wěn)定劑、防沫劑、防垢劑、增稠劑、顏料、染料，等。這種水溶膠有利地不包含一種有機(jī)溶劑。
[0047]為了實施根據(jù)本發(fā)明的方法，將這些纖維浸入這種水溶膠中以便獲得涂覆有所述水溶膠的纖維。為此目的，可以使這些纖維(有利地呈上述物理形式之一)任選地首先經(jīng)受以下處理中的一項或多項:
[0048]-在一種初級纖維組件的情況下，穿過一個設(shè)備以便使這些纖維在橫向上擴(kuò)散分開；[0049]-穿過張力控制裝置；
[0050]-抗靜電處理。
[0051]然后將這些纖維有利地淹沒在一種水溶膠浴中，這種浴具有適用于確保它們的完全浸沒的尺寸，從而導(dǎo)致它們被這種水溶膠涂覆。有利地在(TC與這種聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度之間、優(yōu)選地在151:與401:之間的溫度下進(jìn)行這種浸沒。有利地在0.1與IOMPa之間、優(yōu)選地在大氣壓的附近(0.1MPa)的壓力下進(jìn)行這種浸沒。使用的纖維與水溶膠的對應(yīng)量有利地是這樣，即最終復(fù)合材料有利地包含按重量計以下量值的纖維:在50%與95%之間、優(yōu)選地在60%與90%之間并且特別優(yōu)選地在70%與90%之間；以及有利地按重量計以下量值的聚合物:在50%與5%之間、優(yōu)選地在40%與10%之間并且特別優(yōu)選地在30%與10%之間。
[0052]將這些纖維浸沒在這種水溶膠中的步驟可以連續(xù)地或以批次處理方式進(jìn)行。優(yōu)選地是連續(xù)進(jìn)行這個步驟。在這種情況下，如果將這些纖維封裝在一個卷筒上或一個輥上，為了將它們傳遞至這種水溶膠的浴中，有利地首先將它們展開。
[0053]這些纖維在這種水溶膠中的浸沒之后然后干燥這種水溶膠。任何已知的、能夠使水從一種固體在水相中的分散體上離開的干燥方法都適用于干燥這種水溶膠。應(yīng)理解，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，有待干燥的水溶膠通常呈一種涂覆這些纖維的膜或?qū)拥臓顟B(tài)并且這種膜或?qū)拥暮穸冉?jīng)常是在0.1與Imm之間，優(yōu)選地在0.2與0.6mm之間，在任選地刮去可能過剩的水溶膠后它可以被有利地例如通過以下手段干燥(分開地或組合地施用):置于真空下；微波加熱；施用紅外輻射；通過鼓風(fēng)機(jī)或風(fēng)扇施用熱空氣；在加熱的并且旋轉(zhuǎn)的輥之間或在加熱的并且固定的棒之間穿過，等。
[0054]優(yōu)選地通過施用熱空氣來干燥這種水溶膠，優(yōu)選地將它加熱至低于這種水溶膠以及這些纖維的分解溫度的一 個溫度。這個溫度優(yōu)選地低于或等于160°C，更特別地低于或等于150°C。優(yōu)選地，用于干燥這種水溶膠的空氣的溫度是高于或等于80°C、更特別地高于或等于IlO0C0
[0055]可以連續(xù)或以批次處理方式進(jìn)行這種水溶膠的干燥。優(yōu)選連續(xù)進(jìn)行干燥。在其中這種水溶膠的干燥是通過施用空氣連續(xù)進(jìn)行的情況下，有利地使用一種烘干隧道或多個熱空氣產(chǎn)生器，將這些熱空氣產(chǎn)生器沿著正在制造的這種復(fù)合材料的路線規(guī)則地間隔開。
[0056]這種干燥可以在一個單一步驟中或在若干個步驟中進(jìn)行，可以在不同的溫度下進(jìn)行。優(yōu)選地在若干步驟中、特別優(yōu)選地在兩個步驟中并且非常特別優(yōu)選地在兩個具有不同溫度的不同的步驟中進(jìn)行。
[0057]在對這種水溶膠進(jìn)行干燥后，使它有利地在熱的作用下膠凝(即它的組成顆粒從一種不均勻相變?yōu)橐环N均相(沒有粒狀結(jié)構(gòu)))?？梢酝ㄟ^施用紅外輻射或激光輻射有利地使這種水溶膠膠凝。優(yōu)選地通過施用紅外輻射使這種水溶膠達(dá)到一個溫度來使這種水溶膠膠凝，這個溫度高于它包含的這種聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度并且低于這些纖維的分解溫度。這個溫度優(yōu)選地低于或等于250°C，更具體地低于或等于230°C。優(yōu)選地，這個溫度高于或等于100°C，更具體地高于或等于150°C。
[0058]類似于將這些纖維浸入這種水溶膠中以及干燥這種水溶膠的步驟，使這種水溶膠膠凝的步驟可以連續(xù)地或以批次處理方式進(jìn)行。優(yōu)選地是連續(xù)進(jìn)行這個步驟。
[0059]然后可以使這種復(fù)合材料(在上述制造方法結(jié)束時獲得的)經(jīng)受處理，這種復(fù)合材料的性質(zhì)不同，這取決于這種材料是否旨在或者是被存儲為了后續(xù)使用，或者是被立即使用(即隨著其制造在線使用)。
[0060]無論如何，通過使其經(jīng)受以下處理有利地將獲得的復(fù)合材料的最終形狀賦予到其上:一種能夠給予它均勻厚度的成型處理，例如在一種壓力機(jī)中或在冷卻的或未冷卻的輥之間的壓延或?qū)訅海芜x地與一種機(jī)械處理相結(jié)合，這種機(jī)械處理能夠給予它所希望的均勻?qū)挾龋缤ㄟ^在刀片(定位成與這種行進(jìn)結(jié)構(gòu)的縱軸線平行)之間的傳遞，或這兩種方法的組合。
[0061]獲得的復(fù)合材料的厚度可以有利地在以下范圍內(nèi)改變:在0.1與3mm之間、優(yōu)選地在0.15與2_之間、非常具體地在0.2與Imm之間。獲得的復(fù)合材料的寬度可以是非?？勺兊?，取決于制成它的纖維的物理形式。在其中獲得的復(fù)合材料呈一種粗紗形式的常見的情況下，這個寬度有利地是在3與IOOmm之間、優(yōu)選地在5與50mm之間、非常特別地在5與25mm之間。
[0062]如果這種復(fù)合材料是旨在使用前被存儲，在一種任選的補充冷卻之后，如果它是柔性的則有利地以一個卷筒或輥的形式圍繞它本身纏繞或是如果它是剛性的則有利地通過堆積薄膜或片材來存儲。
[0063]如果這種復(fù)合材料是旨在被立即使用，有利地將它引入一個適合的成型設(shè)備(參見下面)。
[0064]在另一個方面中，本發(fā)明涉及如上所述的與本方法相連的一種復(fù)合材料。具體地，本發(fā)明提出了一種包括纖維的復(fù)合材料，這些纖維用至少一種氯乙烯聚合物進(jìn)行涂覆，其方式為將所述纖維浸入所述聚合物的一種水溶膠中以便獲得涂覆有所述水溶膠的纖維，之后將涂覆在這些纖維上的所述水溶膠干燥并且膠凝。根據(jù)本發(fā)明的這種復(fù)合材料是有利地通過根據(jù)本發(fā)明的方法獲得的。因此，上面提到以及描述的用于本發(fā)明的方法的定義、限制和優(yōu)先選擇根據(jù)本發(fā)明適用于根據(jù)本發(fā)明的這種復(fù)合材料。
[0065]本發(fā)明的另一個方面進(jìn)一步涉及根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合材料或通過根據(jù)本發(fā)明的方法獲得的復(fù)合材料一方面用于形成物品，以 及另一方面用于制造強(qiáng)化物體的用途。為此目的，可以通過任何已知的、與其成分相容的方法(例如像壓延、熱壓成形、拉擠成型、共擠出，等)來使用這種復(fù)合材料。
[0066]根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合材料可以作為纖維增強(qiáng)材料例如用于片材用于在以下各項內(nèi)的內(nèi)部配件:機(jī)動車輛產(chǎn)業(yè)、造船產(chǎn)業(yè)、家具產(chǎn)業(yè)、建筑產(chǎn)業(yè)；作為外部強(qiáng)化物用于管和軟管；作為強(qiáng)化物用于注塑模制的零件；等。
[0067]特別有利地，根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合材料可以用于制造強(qiáng)化型材(由熱塑材料制成、優(yōu)選地由剛性PVC制成)，例如木構(gòu)件連接元件、尤其是固定框架和/或擋板和/或門和/或閘門和/或窗框的元件。在本申請中，根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合材料有利地改善了這些型材的剛性以及它們在縱向方向上的抗張力強(qiáng)度。此外，通過本發(fā)明的復(fù)合結(jié)構(gòu)強(qiáng)化的剛性PVC型材是易于可回收利用的。
[0068]本發(fā)明的另一個方面最后涉及從上述復(fù)合材料或從通過上述根據(jù)本發(fā)明的方法獲得復(fù)合材料獲得的物品或強(qiáng)化物體。本發(fā)明的這個方面更具體地涉及通過上面的復(fù)合材料或通過由上述方法獲得的復(fù)合材料強(qiáng)化的型材。
[0069]若任何引用結(jié)合在此的專利、專利申請以及公開物中的披露內(nèi)容與本申請的描述相沖突的程度到了可能導(dǎo)致術(shù)語不清楚，則本說明應(yīng)該優(yōu)先。
[0070]現(xiàn)在將通過以下實例來說明根據(jù)本發(fā)明的用于制造一種復(fù)合材料的方法，這些實例提及了隨本說明書的附圖。這種附圖包括所附的圖1，示意性地示出了本發(fā)明的這個主題的一個實際實施例。那些實例旨在說明本發(fā)明，但無意限制其范圍。
[0071]實例I
[0072]一個卷筒I遞送一種玻璃纖維的“粗紗”(由歐文思科寧維托特克斯公司(OwensCorning Vetrotex)以R099P192名稱提供)，這種粗紗具有4800特克斯(4.8g/m，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)IS01889測得)的線密度，用一種基于硅烷的偶聯(lián)劑對這種粗紗進(jìn)行處理，并且這種粗紗的組成單纖維的直徑是24 μ m。將這種“粗紗”(以2.5m/min的速度行進(jìn))在23°C并且在大氣壓下經(jīng)由卷筒2浸入一種水溶膠浴3中，其中定位有多個圓柱形棒4，它們以相對于彼此交錯的排來安排并且這些圓柱形棒的對應(yīng)的高度和間距是可調(diào)的以便將所希望的張力強(qiáng)加給這種“粗紗”上。
[0073]水溶膠浴3具有以下組成:
[0074]-按重量計31.40%的一種氯乙烯均聚物的分散體，這種氯乙烯均聚物(在經(jīng)典水性乳劑中聚合的)具有等于72的K值，由索爾威公司(Solvin)以072GA的名稱出售；
[0075]-按重量計12.44%的增塑劑(鄰苯二甲酸二異壬酯)；
[0076]-按重量計0.65%的熱穩(wěn)定劑(二(正辛基)巰基乙酸錫)；
[0077]-按重量計0.91%的一種陰離子乳化劑(脂肪酸鈉鹽和十二烷基苯磺酸鈉的混合物);
[0078]-按重量計0.50%的一種非離子乳化劑，由西格瑪化工公司(Sigma Chemical)以Triton XlOO的名稱出售；
[0079]-按重量計0.5%的纖維素醚；
[0080]-按重量計53.6%的水。
[0081]將用水溶膠浸潰的這種玻璃纖維的“粗紗”通過圓柱形棒5系列從浴3中拉出，這還確保了其恰當(dāng)?shù)膹埩?，并且將這種粗紗在120°C下鼓風(fēng)的風(fēng)扇6之間以331/sec的流量運輸然后在145°C下鼓風(fēng)的風(fēng)扇7之間以171/sec的流量運輸。
[0082]然后在IR輻射擴(kuò)散器8之間運輸這種復(fù)合材料的前體(以便膠凝這種水溶膠持續(xù)約20秒)，使這種結(jié)構(gòu)的輻射朝向的面達(dá)到220°C的溫度。
[0083]然后將因此獲得的復(fù)合材料(包含按重量計約80%的玻璃纖維)在層合輥9之間傳遞以便使它成型為具有0.2mm厚度以及IOmm寬度的一種帶，在卷筒10上收集這種帶。
[0084]為了確定因此獲得的復(fù)合材料的機(jī)械性能，將獲得的帶的片段并排著并且彼此上下地置于一個模型中同時將它們以相同的方向定向，以便在壓制后獲得具有1.7_厚度的片材。
[0085]這些片材的沖擊強(qiáng)度是7.6J/mm (根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)IS06603測得)。拉伸模量、斷裂伸長率以及抗張力強(qiáng)度分別是47.6Gpa、0.71%以及301Mpa (在縱向方向上根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)IS0527測得)。
[0086]實例2
[0087]一個卷筒I遞送一種亞麻纖維的“粗紗”(由D^estele公司提供)，這種粗紗具有
0.5g/m的線密度。然后將這種“粗紗”浸入如實例I中所述的一種水溶膠浴中。[0088]這種水溶膠浴具有以下組成:
[0089]-按重量計31.40%的一種氯乙烯均聚物分散體，這種氯乙烯均聚物(在經(jīng)典水性乳劑中聚合的)具有等于72的K值，由索爾威公司以072GA的名稱出售；
[0090]-按重量計12.30%的增塑劑(鄰苯二甲酸二異壬酯)；
[0091]-按重量計0.65%的熱穩(wěn)定劑(二(正辛基)巰基乙酸錫)；
[0092]-按重量計0.90%的一種陰離子乳化劑(脂肪酸鈉鹽和十二烷基苯磺酸鈉的混合物);
[0093]-按重量計0.49%的一種非離子乳化劑，由西格瑪化工公司(Sigma Chemical)以Triton XlOO的名稱出售；
[0094]-按重量計1.14%的纖維素醚；
[0095]-按重量計53.49%的水。
[0096]然后類似于實例I中提到的“粗紗” 一樣來處理這種用水溶膠浸潰的亞麻纖維的“粗紗”。
[0097]然后在IR輻射擴(kuò)散器8之間運輸這種復(fù)合材料的前體(以便膠凝這種水溶膠持續(xù)約20秒)，使這種結(jié)構(gòu)的輻射朝向的面達(dá)到200°C的溫度。
[0098]然后將因此獲得的復(fù)合材料(包含按重量計約50%的亞麻纖維)在層合輥9之間傳遞以便使它成型為具有0.2mm厚 度以及5mm寬度的一種帶，在卷筒10上收集這種帶。
[0099]為了確定因此獲得的復(fù)合材料的機(jī)械性能，將獲得的帶的片段并排著并且彼此上下地置于一個模型中同時將它們以相同的方向定向，以便在壓制后獲得一種具有0.5_厚度的片材。
[0100]拉伸模量、斷裂伸長率以及抗張力強(qiáng)度分別是14.6Gpa、l.67%以及190Mpa (在縱向方向上根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)IS0527測得)。
[0101]還確定了由浸潰帶制成的織物的機(jī)械性能。為了這樣做，編織這些帶并且將獲得的織物(以幾層同時以同樣的方向定向這種織物的纖維)置于一個模型中以便在壓制后獲得一種具有0.97mm厚度的片材。
[0102]拉伸模量、斷裂伸長率以及抗張力強(qiáng)度分別是8.3GPa、l.69%以及IOOMpa(根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)IS0527測得)。
[0103]實例3
[0104]一個卷筒I遞送一種玄武巖纖維的“粗紗”(由Flocart公司以KVT1200Texl3EKVll名稱提供)，這種粗紗具有1200特克斯的線密度(根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)IS01889測得)。然后將這種“粗紗”浸入如實例I中所述的一種水溶膠浴中。
[0105]這種水溶膠浴具有如實例2中同樣的組成。
[0106]然后類似于實例I中提到的“粗紗”一樣處理這種用水溶膠浸潰的玄武巖纖維的“粗紗”。
[0107]然后在IR輻射擴(kuò)散器8之間運輸這種復(fù)合材料的前體(以便膠凝這種水溶膠持續(xù)約20秒)，使這種結(jié)構(gòu)的輻射朝向的面達(dá)到190°C的溫度。
[0108]然后將因此獲得的復(fù)合材料(包含按重量計約80%的玄武巖纖維)在層合輥9之間傳遞以便使它成型為具有0.2mm厚度以及4mm寬度的一種帶，在卷筒10上收集這種帶。
[0109]為了確定因此獲得的復(fù)合材料的機(jī)械性能，將獲得的帶的片段并排著并且彼此上下地置于一個模型中同時將它們以相同的方向定向，以便在壓制后獲得一種具有0.78mm厚度的片材。
[0110]拉伸模量、斷裂伸長率以及抗張力強(qiáng)度分別是43.9Gpa、0.05%以及397Mpa (在縱向方向上根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)IS0527測得)。
[0111]還確定了由浸潰帶制成的織物的機(jī)械性能。為了這樣做，編織這些帶并且將獲得的織物(以幾層的形式同時以同樣的方向定向這種織物的纖維)置于一個模型中以便在壓制后獲得一種具有0.52mm厚度的片材。
[0112]拉伸模量、斷裂伸長率以及抗張力強(qiáng)度分別是12GPa、0.47%以及263Mpa (根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)IS0527測得)。
[0113]通過參考伴隨本說明書的另一個附圖來說明根據(jù)實例I獲得的復(fù)合材料用于制造強(qiáng)化型材的用途。這個附圖包括所附的圖2，示意性地示出了(以透視的形式)一個用于使這些型材成型的設(shè)備13的一個局部分解截面。這個截面是沿著一個平面制成的，這個平面豎直穿過這個設(shè)備13 (在其中間)，(因此僅顯示了這個設(shè)備的后一半)、垂直于這種復(fù)合材料(以一種如上述獲得的帶11的形式)的平面，并且垂直于這種帶的行進(jìn)方向(由箭頭Fl表不)。
[0114]一方面，通過裝備有一個貫穿狹縫19的連接件17給這個成型設(shè)備13提供帶11并且，另一方面，給這個成型設(shè)備13提供一個?？?15 (定位在一個常規(guī)擠出機(jī)(未示出)的螺釘頭14的末端)，在壓力下，這個模口提供熔融的PVC (在箭頭F2的方向上引入)。
[0115]成型設(shè)備13的截面的局部分解使之有可能顯示熔融的PVC進(jìn)料裝置14和15以及這種熔融的PVC進(jìn)入這個成型設(shè)備13的路線(通過通道16和16bis)，以便在貫穿狹縫19 (在連接件17的前端)的前面、在行進(jìn)帶11之上以及之下出現(xiàn)。貫穿狹縫19與2個壁18與ISbis鄰接，這樣使得這種熔融的PVC均勻地涂覆這種帶11的兩個面上以便產(chǎn)生型材12，這種型材在箭頭F3的方向上從設(shè)備13出來。
[0116]通過參考伴隨本說明書的另一個附圖來說明通過根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合材料強(qiáng)化的型材。這個附圖包括所附圖3，附圖3示出了由PVC制成的一個開放窗框的截面。這個開放框架已經(jīng)通過呈2mm厚的帶的形式的復(fù)合材料20進(jìn)行了強(qiáng)化，這種復(fù)合材料是如圖1中所示以及上面的它的說明制造的。這種結(jié)構(gòu)已經(jīng)使之有可能使這種開放框架的長度增加大于60% (與一種未強(qiáng)化的型材相比)并且增加10% (與通過Imm鋼強(qiáng)化物強(qiáng)化的一種型材相比)。
【權(quán)利要求】
1.用于制造包括纖維以及至少一種氯乙烯聚合物的復(fù)合材料的方法，該方法包括將所述纖維浸入所述聚合物的水溶膠中以獲得涂覆有所述水溶膠的纖維，之后將涂覆在所述纖維上的所述水溶膠干燥并且膠凝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述纖維是選自紡織物、非紡織物以及粗紗的初級纖維的組件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述纖維是產(chǎn)生于植物源的產(chǎn)品的纖維，所述植物源的產(chǎn)品選自大麻和亞麻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于所述纖維是選自玻璃纖維和玄武巖纖維的礦物纖維。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于所述纖維是亞麻纖維的粗紗、玻璃纖維的粗紗或玄武巖纖維的粗紗。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的方法，其特征在于所述氯乙烯聚合物是均聚物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的方法，其特征在于所述氯乙烯聚合物的水溶膠是通過在水性乳劑中的自由基聚合獲得的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法，其特征在于將所述纖維淹沒在如下水溶膠浴中，該浴具有適用于確保它們的完全浸沒的尺寸，從而導(dǎo)致它們被所述水溶膠涂覆。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8 中任一項所述的方法，其特征在于通過施用熱空氣來干燥所述水溶膠，優(yōu)選地將該水溶膠加熱至低于該水溶膠和所述纖維的分解溫度的溫度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的方法，其特征在于通過施用紅外輻射使所述水溶膠達(dá)到如下溫度來膠凝所述水溶膠，所述溫度高于它包含的所述聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度并且低于所述纖維的分解溫度。
11.包括纖維的復(fù)合材料，所述纖維通過如下方式用至少一種氯乙烯聚合物進(jìn)行涂覆，所述方式為通過將所述纖維浸入所述聚合物的水溶膠中以獲得涂覆有所述水溶膠的纖維，之后將涂覆在所述纖維上的所述水溶膠干燥并且膠凝。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的復(fù)合材料或通過根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的方法獲得的復(fù)合材料用于形成物品的用途。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的復(fù)合材料或通過根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的方法獲得的復(fù)合材料用于制造強(qiáng)化物體的用途。
14.從根據(jù)權(quán)利要求11所述的復(fù)合材料或從通過根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的方法獲得的復(fù)合材料而獲得的物品或強(qiáng)化物體。
15.由根據(jù)權(quán)利要求11所述的復(fù)合材料或通過根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的方法獲得的復(fù)合材料強(qiáng)化的型材。
【文檔編號】E06B3/20GK103476839SQ201280017976
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2012年4月5日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月11日
【發(fā)明者】克勞迪內(nèi)·布勞亞特, 弗朗索瓦·萬洛克, 丹尼爾·馬丁斯 申請人:索維公司