專利名稱:在纖維加固塑料薄片方面的改進的制作方法
這項發(fā)明與纖維加固塑料薄片有關(guān)。
熱塑性樹脂做的塑料薄片材料,被廣泛地用來制造模壓物品。然而,這樣的材料其強度或剛性并不大,于是在那些需要有這樣特性的地方,就采用纖維加固的辦法。
因而,舉例來說,在制造這樣一種材料時,將一層層玻璃纖維的襯墊物夾在一層層熱塑性材料之間,將這個復(fù)合的結(jié)構(gòu)物縫合起來,產(chǎn)生某種程度的層迭集合物,然后在壓力下加熱來生產(chǎn)固化了的堅實的薄片,供模壓之用。
然而,當(dāng)用于深沖壓模時,會發(fā)現(xiàn)這樣的材料不能夠被用來制成具有均勻結(jié)構(gòu)強度的模制品,這是因為玻璃纖維襯墊是由很長的玻璃纖維絲縷(即纖維束)所組成,大概是200厘米或更長,它以雜亂扭曲的形態(tài),充塞在整個薄片之中,這就極大地限制了它們在模壓時的轉(zhuǎn)動。因為它們不能與已成為結(jié)構(gòu)中殘品的已熔化熱塑性材料一起流動。結(jié)果,模制品比較薄的部分,像加動肋、棱等處就缺乏纖維強化了。
現(xiàn)在這項發(fā)明其中的一個目標(biāo)就是要提供纖維加固的塑性材料,用來模壓纖維加固的塑料物品,它克服或減輕了上述已知材料的缺點。
所以這項發(fā)明提供了一種堅固的纖維強化了的塑料薄片,它的組成是20%至60%以重量計的強化纖維,它具有高彈性系數(shù)(如本文說明了的),相當(dāng)大比例的纖維長度介于7與50毫米之間,直徑是13微米或更細1以及40%至80%以重量計的熱塑性材料。
最好,這纖維是成為單獨的離散形式的玻璃纖維。因為纖維在供應(yīng)時往往粘著在一起,成為裂開的股束,若要制成薄片,它們必須先被破開成為單根的纖維。
高彈位系數(shù)的意思就是它的彈性系數(shù)顯著地高于薄片的彈性系數(shù),符合這種類型的纖維包括玻璃,碳素及陶瓷的纖維,例如“Avamid”纖維,它是以Kevlar及Ncmex為商業(yè)名字而出售后;同時也廣泛地包括了具有高于10,000兆帕斯卡爾的纖維。
這離散的玻璃纖維不應(yīng)短于約7毫米,直徑不應(yīng)大于13微米,因為這樣的纖維不能勝任用來強化塑料的基質(zhì)。其它材料的單根纖維至少要具有同玻璃纖維一樣高的強化效能,才能代替它來使用。
現(xiàn)在進一步的描述這項發(fā)明,請參閱附圖一圖1是按照本發(fā)明所制纖維強化塑性材料薄片的截面放大圖1以及圖2是按本發(fā)明所制用纖維強化塑性材料薄片壓制的物品的截面細部。
參閱圖1,這顯示一張薄片1,由熱塑性材料的基質(zhì)2所組成,被加熱與加壓而固化成為一種堅固的連續(xù)的形狀。雜亂無章漫布于整個基質(zhì)的是纖維3,它相當(dāng)大的部分是長度介于7及50毫米之間,直徑則小于13微米。最好,至少要有95%的纖維應(yīng)在指定的尺寸之內(nèi)。
現(xiàn)在參閱圖2,這里顯示一個模壓制品的截面,這模制品是用圖1中所示的薄片,用熱塑模技術(shù)生產(chǎn)出來的。模制品4有一個主要網(wǎng)膜5,加強肋6從它那里突出來??梢钥闯鲈谀簳r,纖維3已與塑性材料擠壓在一起,進入加強肋6之中,這樣就顯著地提高了它們的強度。
比較的實例在這個實例中是做個比較的試驗,這試驗是將一張按本發(fā)明制的含有50%單根玻璃纖維其長度為12毫米直徑為11微米以及50%聚丙烯熱塑性塑料,與一種市上能買到的商品,玻璃纖維/聚丙烯薄片作比較。后者有不斷的股縷長束,是用層造及固化法生產(chǎn)出來的,如本文前面所敘述的。這種市上能買到的薄片是由30%的玻璃纖維與70%的聚丙烯組成,兩種薄片的厚度是相同的。這兩張薄片須經(jīng)過模壓的工藝程序,用來生產(chǎn)一個大得像盤子一樣的模制品,它的沖壓深度約12公分,并且內(nèi)面有細的加強肋。起初,將這薄片放進一個特殊結(jié)構(gòu)的紅外線爐子里,它可讓加熱材料的溫度受到控制,直到整個薄片的溫度超過200℃時,聚丙烯完全融化為止。當(dāng)它們?nèi)釗Q面轉(zhuǎn)彎時,將每張薄片用手轉(zhuǎn)移到一個敞開的壓模工具的下半邊,那里的溫度保持在90℃,接著對這個工具的上半部用水力壓機施加25帕斯卡爾的全壓力,模子閉合后經(jīng)6秒鐘,然后將模制品搬出經(jīng)冷卻后加以修去掉料毛刺。
按照本發(fā)明所制薄片生產(chǎn)出來的模制品,它的輪廊外形與所要求的接近相符,但用市場買到的材料生產(chǎn)出來的則不然,主要是由于后者所擁有歸制模壓力不足以達到所要求的分充拉伸。
從每件模制品不同部位相應(yīng)的位置上切斷下五個一吋見方的小塊來,這些小塊連同每個模制品的殘余部分放進一個加熱爐中去。在這爐子中,揮發(fā)性的有機成分在700℃被燒掉,剩下的是玻璃纖維的殘余物。
在下面的表中顯示出這結(jié)果表玻璃纖維含量 玻璃纖維含量方塊號 發(fā)明物 商品材料1 52 352 49 283 51 344 50 175 50 27薄片 51 30從表中所表示的結(jié)果,可以看得很清楚,用發(fā)明的材料在模壓過程中其玻璃纖維含量保留的相容性,比起用買到的商品材料來要多得多,盡管后者含有較高比例的熱塑性材料,而且在模壓過程中較少變形。相信這是由于,按照本發(fā)明做的薄片,其中的纖維在模壓的工藝過程中兼有較大的移動性和較大的撓曲性。
合適的熱塑料材料包括聚乙烯,聚丙烯,聚基乙烯,丙烯苯乙烯丁二烯共聚物,聚乙烯對酯酸鹽,及聚氯乙烯,無論是成為可塑的或是成為不可塑的都可,據(jù)一般所預(yù)料,任何熱塑性材料都可用,只要它不與水起化學(xué)侵蝕作用,及在被加熱后能有足夠的柔軟性而不會發(fā)生化學(xué)降解。熱后形成的熱固性材料可能也包括在內(nèi),只是薄片在形成后,要在一段充分夠短及可接受的時間內(nèi)進行模壓。
許多的已知技術(shù)可以用來生產(chǎn)這種按照本發(fā)明所制成的薄片,這樣,一張纖維的網(wǎng)膜及塑料粉來可以用在英國專利號碼1129757,及1329409中所敘述的工藝方法生產(chǎn)出來,而隨后即要用熱壓法來進行固化。另一方面,含有樹脂小粒的纖維亦可被生產(chǎn)。它們其后會被模壓成薄片,或者將纖維散布在液體樹脂中,以此來生產(chǎn)一種面團狀的物質(zhì),然后將它一層層地放在一個熱的光滾上來生產(chǎn)這項薄片。
這項發(fā)明還擴展到一種復(fù)合材料,那是將按照本發(fā)明制成的幾張成分組成不同的薄片層壓在一起。
再舉例來說,四張薄片,每張每平方米重500克,它們是用英國專利號1129757及1329409的工藝方式制備的。其中兩張的玻璃纖維含量是40%以重量計,又兩張是60%以重量計,每種剩下的余量是聚丙烯粉末。
這四張薄片被層迭在一起,放進一個熱模板壓機中,將含有高度光滑纖維的作為這迭薄片的芯子。這最后合成的層板,與同樣厚度含有50%玻璃纖維質(zhì)地均勻的薄片相比,它的抗撓韌性增強了。
權(quán)利要求
1.一種堅固的纖維強化塑料薄片,含有20%至60%以重量計的強化纖維,它具有高度的彈性系數(shù)(如本文所說明的),纖維有相當(dāng)大的比例、長度介于7與50毫米之間、直徑是13微米或更細、以及40%至80%以重量計的熱塑性材料。
2.一種堅固的纖維強化塑料薄片如在權(quán)利要求
1中所要求的一樣,在它那里面,纖維是處于單根分散的狀態(tài)。
3.一種堅固的纖維強化塑料薄片如在權(quán)利要求
1或權(quán)利要求
2中的那樣,在它里面塑性材料是熱塑性的。
4.一種堅固的纖維強化塑料薄片,如權(quán)利要求
3中所要求的那樣,在它那里面熱塑性材料是聚乙烯,聚丙烯,聚苯乙烯,丙烯苯乙烯丁二烯、聚乙烯對酞酸鹽、或聚氯乙烯,既可成為可塑性的,也可成為不可塑的。
5.一種堅固的纖維強化塑料薄片,如在權(quán)利要求
1或權(quán)利要求
2中所要求的那樣,在它里面的可塑性材料是一種可于熱后成形的熱固性材料。
6.一種堅固纖維強化塑料薄片,(基本上如本文所描述的一樣),可參看并已在附圖中顯示。
專利摘要
一種堅固的纖維強化塑料薄片、含有20%至60%以重量計的強化纖維。它具有高的彈性系數(shù)(本文已說明),纖維有相當(dāng)大的比例,是長度介于7與50毫米及直徑是13微米或更細,與40%至80%以重量計的熱塑性塑料。
文檔編號C08L27/06GK85100806SQ85100806
公開日1986年7月9日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者蘭德文, W·T·H·斯蓋爾丁, A·J·維利斯 申請人:威景鐵有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan