CN100548662C

CN100548662C - 纤维层状物复合制品及其制作方法

Info

Publication number: CN100548662C
Application number: CNB2008100188867A
Authority: CN
Inventors: 史建军; 宣维栋; 仇小伟; 张从勇; 王友存; 朱忠裕
Original assignee: TIANMO GROUP CO Ltd CHANGZHOU
Current assignee: Changzhou Tianma Group Co., Ltd. (former building material 253 factory)
Priority date: 2008-01-30
Filing date: 2008-01-30
Publication date: 2009-10-14
Anticipated expiration: 2028-01-30
Also published as: CN101219585A

Abstract

本发明公开了一种纤维层状物复合制品及其制作方法，该纤维层状物复合制品由玻璃纤维层、合成纤维针刺毡以及增强纤维层叠合并连接在一起而构成，且合成纤维针刺毡位于玻璃纤维层与增强纤维层中间。其制作方法如下：①制作孔隙率在50%～90%、单纤直径为80～100μm的合成纤维针刺毡；②将聚酯缝编线整经成盘头，形成经轴；③将玻璃纤维层、合成纤维针刺毡以及增强纤维层同时送入缝编机构，将聚酯缝编线由变频自动送经机构送入缝编机构；④在缝编机构中将各层材料一次性缝编得到纤维层状物复合制品。本发明的纤维层状物复合制品适合于RTM，VARTM等闭模成型工艺，具有可设计性强、工艺简单、工效高的优点。

Description

纤维层状物复合制品及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种用于玻璃钢的增强材料，具体涉及一种纤维层状物的制品及其制作方法。

背景技术

玻璃钢是一种由增强材料和基体材料组成的复合材料，又称玻璃纤维增强塑料，它具有质轻、高强、防腐、保温、绝缘、隔音等优点。玻璃钢的增强材料起到骨架作用，其成份为玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、氧化铝纤维和碳化硅纤维等纤维类材料；玻璃钢的基体材料起到粘结作用，其成份为环氧树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂等合成树脂。传统的玻璃钢制品是由手糊法制造。该方法先准备好制品形状相对应的模具，在模具上涂上一层脱模剂，裁剪好与模具形状相对应的玻璃纤维布，按照一定配方，把固化剂(包括交联剂、引发剂和促进剂)、着色剂、填料等辅助成份调进胶水状的合成树脂中而得到含有助剂的合成树脂。糊制时，用合成树脂把玻璃纤维布一层一层地裱糊在模具上直到符合厚度的要求，经过修剪毛边后，在适宜的温度下合成树脂在固化剂的作用下发生化学变化，渐渐变硬的合成树脂把柔软的玻璃布牢牢地粘合在一起直到固化完成，则基本完成了制品的制作。但是这种方法的缺点：一是合成树脂的用料较多；二是劳动强度高；三是因为固化剂中的交联剂通常采用苯乙烯，而苯乙烯是挥发物质，对操作工人的健康有损害，也容易造成大气污染。

作为其改进，目前出现了一种闭模成型方法，也就是说，在密闭的模具中完成了玻璃钢制品的制造。其一种方案是在1.5～2厘米厚的聚氨酯发泡材料上开设沟槽，再将玻璃纤维布、聚氨酯发泡材料、玻璃纤维毡依次放入模具中，然后在密闭的条件下注入含有助剂的合成树脂层，合成树脂固化完成后则得到相应的玻璃钢制品。这种玻璃钢的制品的制作方法只适用于壁厚比较厚的制品，也就是说受到厚度不能小于3厘米的限制，并且这种制品的强度较低。

发明内容

本发明的目的是克服上述问题，提供一种成本较低、用作玻璃钢增强材料的、且适用于玻璃钢闭模成型工艺的纤维层状物复合制品及其制作方法。采用这种纤维层状物复合制品作为增强材料的玻璃钢制品，其厚度不受不能小于3厘米的限制，且强度较强。

实现本发明其中一个目的的技术方案是：一种纤维层状物复合制品，其特征在于：由玻璃纤维层、合成纤维针刺毡以及增强纤维层叠合并缝编连接在一起而构成，且合成纤维针刺毡位于玻璃纤维层与增强纤维层中间。

所述增强纤维层由玻璃纤维经纱层和玻璃纤维纬纱层组成，且玻璃纤维纬纱层位于玻璃纤维经纱层和合成纤维针刺毡之间；玻璃纤维经纱层、玻璃纤维纬纱层、合成纤维针刺毡和玻璃纤维层一次性缝编而连接在一起；玻璃纤维经纱层和玻璃纤维纬纱层的材料均为玻璃纤维无捻粗纱。

所述玻璃纤维层为短切玻璃纤维层、玻璃纤维短切毡、玻璃纤维连续毡或者玻璃纤维薄毡。

合成纤维针刺毡的合成纤维为聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚酯纤维或者聚酰胺纤维。

所述合成纤维针刺毡为聚丙烯纤维针刺毡，其中聚丙烯纤维的单纤直径为80～100μm，孔隙率为50％～90％。

所述增强纤维层的材料为玻璃纤维经编布、芳纶布或者碳纤维布；玻璃纤维层、合成纤维针刺毡与增强纤维层一次性缝编而连接在一起。

实现本发明另一个目的的技术方案是：一种纤维层状物复合制品的制作方法，具有以下步骤：①将合成纤维进行加弹、梳理、铺网、针刺成型，控制孔隙率在50％～90％，形成合成纤维针刺毡，所述合成纤维的单纤直径为80～100μm；②将聚酯缝编线整经成盘头，形成经轴；③将玻璃纤维层、合成纤维针刺毡以及增强纤维层通过各自的传送机构同时送入缝编机构，同时将聚酯缝编线由变频自动送经机构送入缝编机构；④在缝编机构中通过聚酯缝编线将玻璃纤维层、合成纤维针刺毡和增强纤维层一次性缝编得到纤维层状物复合制品。

上述步骤③中所述的增强纤维层由玻璃纤维经纱层和玻璃纤维纬纱层组成，玻璃纤维经纱层和玻璃纤维纬纱层的材料均为玻璃纤维无捻粗纱；玻璃纤维纬纱层依次经过铺纬机构、平行移动机构、链条运输机构后，由捅纬机构送入缝编机构，同时玻璃纤维经纱层经过导纱机构后由送经机构送入缝编机构。

上述步骤③中所述的玻璃纤维层为短切玻璃纤维层；短切玻璃纤维层是由玻璃纤维粗纱经短切后，分铺到网带上，通过网带送入缝编机构。

上述纤维层状物复合制品的厚度为2mm～15mm。

本发明具有积极的效果：(1)本发明的纤维层状物复合制品是将多层材料一次缝编成型，适合于RTM(树脂传递模塑成型工艺)，VARTM(真空辅助树脂转移模塑工艺)等闭模成型工艺，具有可设计性强、工艺简单、工效高的优点，所得玻璃钢产品强度高、成本低，特别是改善了劳动环境和降低了劳动强度，因为苯乙烯作为交联剂可以全部进入玻璃钢产品中，故消除了对大气产生的污染。(2)本发明的合成纤维针刺毡是一种起到导流作用的功能层，由于该功能层中的合成纤维单纤直径较大，又具有较高的孔隙率，不仅使制得的纤维层状物复合制品具有高速的浸透性和快速的导流性，而且使得纤维层状物复合制品具有较好的弹性和卷曲度。这不仅可以满足闭模成型工艺对导流性的要求，而且可以使得合成纤维针刺毡的最大厚度达到15mm，从而在制备厚度较厚的玻璃钢制品时，可以节省树脂的用量；同时由于合成纤维针刺毡的厚度最小只哟2mm，可以在保证强度的前提下制得厚度只有1厘米的玻璃钢制品。(3)以本发明的纤维层状物复合制品为增强材料的玻璃钢制造技术，可广泛运用于造船、风电叶片制造、风力发电中发电机导流罩、机舱罩、冷藏车车箱板、列车车厢外壳等的制造，且这些玻璃钢产品的强度较高、抗剪切性能较好、能满足厚度的要求。

附图说明

图1为本发明实施例1的纤维层状物复合制品的结构示意图；

图2为本发明实施例2的纤维层状物复合制品的结构示意图。

具体实施方式

(实施例1)

如图1所示，本实施例的纤维层状物复合制品由短切玻璃纤维层1、聚丙烯纤维针刺毡2、玻璃纤维经纱层31以及玻璃纤维纬纱层32通过聚酯缝编线4一次性缝编而成。玻璃纤维经纱层31和玻璃纤维纬纱层32的材料均为玻璃纤维无捻粗纱。纤维层状物复合制品的厚度为10mm～15mm。

本实施例的纤维层状物复合制品的制作过程如下：

①将聚丙烯纤维进行加弹、梳理、铺网、针刺成型，形成聚丙烯纤维针刺毡2。聚丙先纤维的单纤直径为90μm，具有良好的弹性。这一过程中要控制孔隙率在70％。

②将聚酯缝编线4经高速整经机整经成盘头，形成经轴。

③将2400TEX玻璃纤维粗纱经短切后，分散成网，形成具有无定向分布的短切玻璃纤维层1，将短切玻璃纤维层1通过网带送入缝编机构。

同时，将聚丙烯纤维针刺毡2通过网带送入缝编机构。

同时，将1200TEX玻璃纤维经纱31按照一定的规则从纱架上引出后一根一根排列，并经过导纱机构后由电子调频送经机构送入缝编机构。

同时，将1200TEX玻璃纤维纬纱32依次经过铺纬机构、平行移动机构、链条运输机构后，由捅纬机构一根一根有规律的送入缝编机构。

同时，将聚酯缝编线4穿到梳节上，由变频自动送经机构送入缝编机构。

④在缝编机构中，通过花盘带动梳节上下左右运动，槽针、针芯相互配合使聚酯缝编线4穿过各层材料，形成相互纠结的线圈，将短切玻璃纤维层1、聚丙烯纤维针刺毡2、玻璃纤维纬纱层32以及玻璃纤维经纱层31一次性缝编得到纤维层状物复合制品。

(实施例2)

如图2所示，本实施例的纤维层状物复合制品由玻璃纤维短切毡1、聚丙烯纤维针刺毡2以及碳纤维布3通过聚酯缝编线4一次性缝编而成。纤维层状物复合制品的厚度为5mm～10mm。

本实施例的纤维层状物复合制品的制作过程如下：

①将聚丙烯纤维进行加弹、梳理、铺网、针刺成型，形成聚丙烯纤维针刺毡2。聚丙先纤维的单纤直径为80μm，具有良好的弹性。这一过程中要控制孔隙率在80％。

②将聚酯缝编线4经高速整经机整经成盘头，形成经轴。

③将玻璃纤维短切毡1通过网带送入缝编机构。

同时，将聚丙烯纤维针刺毡2通过网带送入缝编机构。

同时，将碳纤维布3通过网带送入缝编机构。

④在缝编机构中，通过花盘带动梳节上下左右运动，槽针、针芯相互配合使聚酯缝编线4穿过各层材料，形成相互纠结的线圈，将玻璃纤维短切毡1、聚丙烯纤维针刺毡2、碳纤维布3一次性缝编得到纤维层状物复合制品。

(实施例3)

本实施例其余与实施例2相同，不同之处在于：

本实施例的纤维层状物复合制品由玻璃纤维连续毡1、聚酯纤维针刺毡2以及玻璃纤维经编布3通过聚酯缝编线4一次性缝编而成。纤维层状物复合制品的厚度为2mm～5mm。

Claims

1、一种纤维层状物复合制品，其特征在于：由玻璃纤维层(1)、合成纤维针刺毡(2)以及增强纤维层(3)叠合并缝编连接在一起而构成，且合成纤维针刺毡(2)位于玻璃纤维层(1)与增强纤维层(3)中间。

2、根据权利要求1所述的纤维层状物复合制品，其特征在于：所述增强纤维层(3)由玻璃纤维经纱层(31)和玻璃纤维纬纱层(32)组成，且玻璃纤维纬纱层(32)位于玻璃纤维经纱层(31)和合成纤维针刺毡(2)之间；玻璃纤维经纱层(31)、玻璃纤维纬纱层(32)、合成纤维针刺毡(2)和玻璃纤维层(1)一次性缝编而连接在一起；玻璃纤维经纱层(31)和玻璃纤维纬纱层(32)的材料均为玻璃纤维无捻粗纱。

3、根据权利要求1或2所述的纤维层状物复合制品，其特征在于：所述玻璃纤维层(1)为短切玻璃纤维层、玻璃纤维短切毡、玻璃纤维连续毡或者玻璃纤维薄毡。

4、根据权利要求1或2所述的纤维层状物复合制品，其特征在于：合成纤维针刺毡(2)的合成纤维为聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚酯纤维或者聚酰胺纤维。

5、根据权利要求4所述的纤维层状物复合制品，其特征在于：所述合成纤维针刺毡(2)为聚丙烯纤维针刺毡，其中聚丙烯纤维的单纤直径为80～100μm，孔隙率为50％～90％。

6、根据权利要求1所述的纤维层状物复合制品，其特征在于：所述增强纤维层(3)的材料为玻璃纤维经编布、芳纶布或者碳纤维布；玻璃纤维层(1)、合成纤维针刺毡(2)与增强纤维层(3)一次性缝编而连接在一起。

7、一种纤维层状物复合制品的制作方法，其特征在于具有以下步骤：

①将合成纤维进行加弹、梳理、铺网、针刺成型，控制孔隙率在50％～90％，形成合成纤维针刺毡，所述合成纤维的单纤直径为80～100μm；

②将聚酯缝编线整经成盘头，形成经轴；

③将玻璃纤维层、合成纤维针刺毡以及增强纤维层通过各自的传送机构同时送入缝编机构，同时将聚酯缝编线由变频自动送经机构送入缝编机构；

④在缝编机构中通过聚酯缝编线将玻璃纤维层、合成纤维针刺毡和增强纤维层一次性缝编得到纤维层状物复合制品。

8、根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于：步骤③中所述的增强纤维层由玻璃纤维经纱层和玻璃纤维纬纱层组成，玻璃纤维经纱层和玻璃纤维纬纱层的材料均为玻璃纤维无捻粗纱；玻璃纤维纬纱层依次经过铺纬机构、平行移动机构、链条运输机构后，由捅纬机构送入缝编机构，同时玻璃纤维经纱层经过导纱机构后由送经机构送入缝编机构。

9、根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于：步骤③中所述的玻璃纤维层为短切玻璃纤维层；短切玻璃纤维层是由玻璃纤维粗纱经短切后，分铺到网带上，通过网带送入缝编机构。

10、根据权利要求7至9之一所述的制作方法，其特征在于：所述纤维层状物复合制品的厚度为2mm～15mm。