CN101137476B - 密集加强件的杆状体及其制造 - Google Patents

Abstract

本发明涉及制作密集的加强件的杆状体的方法，其中具有重量上大于70％的加强件和至少0.1％水分的至少一个线束被加热并在切成杆状体之前被成形。本发明还涉及实现所述方法的装置和获得的产品。

Description

密集加强件的杆状体及其制造

技术领域

本发明涉及制造密集增强件的杆状体(小杆或棍)的方法，它们特别地被用于通过模塑(特别是通过注射模塑、挤压模塑、复合模塑等)来制造复合产品，并且本发明还涉及所获得的产品。

背景技术

在上述的模塑方法中(特别是利用注射模塑或挤压模塑)，通常的做法是使用有机材料、纤维加强件(诸如玻璃线)及一种或多种添加物(例如用于冷却的或提供特殊功能的)的混合物。所述混合物可应用加强线直接在挤压机或在注射模塑机中制成，所述加强线可以是已覆盖或未覆盖有机材料的，该加强线通常已被切断以便更容易计量及混合，在需要时，其它的可选成份被添加入挤压机或模塑机中。

发明内容

本发明人致力于调整一种以加强件为基的产品，它可有利地应用于模塑方法中，所希望的优点可能是下列的一种或其它的优点：节约成本；为了一些较好的机械性能更好地保护加强件(例如加强线的长度)；模塑期间的更好的扩散；与所要求的产品更容易匹配；更容易处理；等。

在这个研究中，本发明人强调调整加强件密集杆状体(或丸或片)形式的产品的好处，这样的产品提供如稍后将特别解释的各种优点，因此本申请人已经致力于使这些产品容易地制造的方法，而迄今不可能从传统的加强件以简单及有效的方式来获得这种密集产品，因为加强件含量的增加特别地引致所生产的产品缺乏一体性或这些产品在模塑基体中不良分散的问题。

因此本发明首先涉及制造密集杆状体的方法，在所述杆状体中，具有重量上大于70％的加强材料和至少0.1％水分的至少一种线束，在切成杆状体之前被加热和被成形。

所获得的杆状体包含主要为线或长丝(切至杆状体的长度)形式的加强材料，它们通过至少一种有机材料有利地连结在一起，如随后将加以解释的。

本发明还涉及特别通过以上方法调整及获得的密集加强杆状体(或杆状体形式的加强线)。这些杆状体具有重量上大于65％和较好是大于70％(或甚至是至少80％)的加强材料含量。这些加强件被连结在一起或被浸入至少一种第一有机材料中，并且根据具体情况，它们被套上至少一种第二材料，通常至少是一种有机材料，如稍后将解释的，两种有机材料可能是相同的或是不同的。

具体实施方式

根据本发明，上述线束包括至少一种加强材料(玻璃、碳、芳族聚酰胺等，所述材料较好是玻璃)，呈所述线的至少一部的形式，或是呈长丝形式(通常以已知方式通过使这个材料在喷丝头下牵伸来获得，然后这些长丝被聚集成线)，所述长丝构成所述线的至少一部分，根据本发明，在线束内的加强材料含量为上大于70％的重量含量，并且较好是为75％-99％，或甚至为80％-95％。

较好的是，线的至少一部分通常还含有至少一种热塑性有机材料，这个材料例如选自：聚烯烃，特别是聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)；聚酯，特别是对苯二甲酸乙烯(PET)、聚对苯二甲酸丁烯脂(PBT)；弹性体，尤其是聚乙烯丙烯(EPDM)或聚氯乙烯(PVC)；或聚酰胺等。有利的是，这个材料也以在线束中呈线或长丝形式。

特别地和较好的是，应用于根据本发明的方法中的所述线的至少一部分是复合线(或杂混的线)，它们由加强长丝(特别是玻璃长丝)和至少一种热塑性有机材料长丝制成，这些长丝有利地被紧密混和，这些线的紧密结构使玻璃纤维更易于用热塑性材料浸渍，并且在根据本发明的方法中，尽管具有高的加强件含量，允许形成加固的结构(这就是说具有允许无损害地进行使用的一种结合力及整体性)，这个加固的结构可被良好地浸渍并且是匀质的。有利的复合线(诸如由Saint-Gobain Vetrotex France公司制造的以

商标出售的)可通过直接方法而获得，例如在专利EP 0 367 661，WO 98/01751或EP 0599 695中所描述的，这些线具有优越的混合指数，导致玻璃线在热塑性材料内的良好分布，如专利申请WO 00/24566中所解释的。

尤其较好的是，根据本发明的方法仅应用复合线作为构成束的线。然而，不排除特别地把复合线与加强线相结合，以进一步增强杆状体的加强件密集度。

与通过优选使用如上所述的复合线而特别有利的高加强件比例结合，本发明人还证明了：正如在本发明描述中所展现的那样，使用具有以下湿度(例如是通过在炉子中蒸发来测得的水含量)的束的好处：至少是0.1％重量含量，较好至少是0.5％，而特别好是至少3％。一定量湿度的存在非但不妨碍加工和所获得产品的性质，而且实际上使得在根据本发明的杆状体制造方法中很好的处理所述线，同时还使获得的产品具有至少与由预干燥的线获得的产品的机械性能同样良好，甚至更好的机械性能，并且仍提供了经济性的优点(特别是可以直接使用在喷丝头下所获得或收集的线，而不需昂贵的中间干燥步骤)。较好的是，湿度被选为少于8％的重量含量，有利的是少于5％，以便特别地使线及束在根据本发明的方法中能良好地加固。

线可预先地制成或是从至少一个卷装单独地或成组地抽出。根据实现本发明的优选方法，它们从诸如纱层或粗纱的至少一个卷装抽出，并在至少10m/min、较好是几10m/min、特别是约40-100m/min、而尤其是约50m/min的速度下，例如利用牵拉装置(特别是牵拉设备)而被驱动。

最好，提供调节线的拉伸力的步骤(例如在它们被集合成一个或多个束期间或在它们集合之前)和/或例如在束进入加热区域前可以去除线的任何静电。

如在根据本发明的方法中指出的，线被集合成至少一种束的形式。不言而喻，也可能形成若干分离的束，它们平行地进行相同的处理或不同的处理，它们中至少一个实施本发明的方法中指示的步骤，以便获得密集的杆状体。

根据本发明，至少一个束在能使它成形和/或加固的温度下被加热(通常是使它进入诸如红外线炉的至少一个加热器中)，并在需要时用有机材料浸渍加强线或长丝，特别是其温度至少达到存在于线束内的热塑性材料的熔点，而较好至少是在热塑性材料的所述熔点之上20℃，然而所述温度保持低于所述材料的分解温度并低于加强材料的熔点。

通常，已加热的线束大约被保持在温度下直至其成形(或定尺寸)，所述成形最好利用穿过一个或较好是多个定尺寸喷丝头来操作以获得希望的截面。在根据本发明的方法中，并且为了允许在生产线中满意的效率，特别是与上述驱动速度结合，所选喷丝头有利地具有沿生产线的方向的简单的轮廓和减小的横断面。

在加热期间和/或之后，在上述成形操作之前和/或同时，在需要时，该束也可进行有利于通过诸如一个或多个格栅的装置由现有有机材料浸渍线或长丝的步骤。可应用若干个这种装置，第一个例如被置于本发明的加热步骤中的两个加热器之间，而其它的刚好置于成形喷丝头或多个成形喷丝头之后。

上述成形及浸渍步骤或多个步骤，促进了加固的束(或浸渍的或一体的束，这就是说其中线彼此连结，根据本发明，这个加固的束也可用术语“塑料线”或“线束”，或甚至用“缆线”或“绳索”来表示)。

根据实现本发明的一个特别优选的方法，在成形操作期间或随后，线束还利用穿过也被供以熔化状态下的至少一种有机材料的喷丝头来实施装套步骤，这个材料可能同于或不同于构成线的有机材料。护套材料也可以是由若干种材料构成的复合材料，特别是由至少一种有机材料和添加物(例如：改善抗紫外辐射的添加物；用于增强机械性能的耦联剂；热或化学稳定剂；染料或色素；防燃剂等)和/或一种或多种填充物(滑石粉；短或长的玻璃纤维等)构成的复合材料。因此，护套材料能有利地赋予所获得的这些杆状体以及由所述杆状体模制成的复合件以附加的性质(抗紫外线性能，改善的机械性能等)。具有已被功能化的产品的事实也允许在模制期间仅使用不贵的标准的溶解材料，从而简化和减少模制成本。护套也防止了在切成杆状体期间细丝或细屑(从杆状体上脱落的纤维)的生成，这些细丝可造成模制期间注射模塑设备的输送问题或阻塞问题(并可损坏传输系统或所述注射模塑设备)，并可损害获得的产品的机械性能。已套装的杆状体还可非常完美地被处理、计量和沿输送管运输，因为护套使杆状体变得光滑，护套还起到保护作用，并且直至被用于通过模制而形成复合材料为止，也不会失去一体性。最后，套装允许按所要求的加强件含量来调节，所述调节是通过在生产线中(制造期间)改变所传送的护套材料的量来进行的，所述套装因此允许由初始产品获得具有各种加强件密集度的杆状体，所述初始产品最好是不变化的。

较好的是，护套材料包含至少一种热塑性有机材料，例如聚烯烃(特别是聚乙烯或聚丙烯)或聚氯乙烯；或弹性体，例如SEBS(苯乙烯乙烯丁烯苯乙烯)变性的聚丙烯等。在需要时，这个材料有利地被选得等同于或类似于、或化学上兼容于线的有机材料(使得两种材料之间有良好的粘结性，甚至有连续性)，所述材料有可选择地填充如上所述的添加物。

被导入喷丝头中的护套材料例如可来自挤压装置。所述束也可以覆盖以供输给喷丝头(或在需要时，若干串联或并联的喷丝头)的若干相同的或不同的材料，这个实施例也能扩展获得的产品的范围。当若干束被平行处理时，在需要时护套材料可从一个束改变至另一个束。套的厚度可改变，例如，对于厚约3mm的杆状体，套约为0.1mm或是杆状体厚的1/10或更多。

在定形及可选的装套之后，获得的束通常被冷却(例如使它通过水箱或冷的喷丝头)，在需要时被干燥(吹风或抽吸)，而后切割或切断(例如应用铣刀或具有转动刀刃的制粒机)成杆状体，通常长度为1-40mm，较好是5-30mm，例如约为12mm。

如上面解释的，根据本发明的方法及产品具有不用改变初始产品进行调整的优点。此外，本发明的方法可容易地及快速地实施，并且不贵。

本发明的杆状体具有如上面限定的高含量的加强件，同时被集成和在需要时被良好地浸渍，并且它们可具有如上所述的套。有利的是，这些杆状体(特别是当已被套装了时)具有以下含量的细丝：少于每kg杆状体60mg，较好是少于每kg杆状体30mg，而特别好是少于每kg杆状体20mg(这个含量是通过使杆状体在皮带上振动并利用装设有过滤器的抽吸装置来吸取细丝而测得的)。它们易于处理和计量，在模制期间尽管具有高的加强件含量却能被良好地扩散在有机基体中。本发明的杆状体通常具有1-40mm，较好是5-30mm，例如约12mm长度的加强线。

本发明还涉及用于实施有益实施方式的装置。这个装置含有：用于提供至少一个线束的一个或多个装置；用于加热所述束的至少一个装置；至少一个成形装置；至少一个套装喷丝头，所述喷丝头被供应至少一种熔化的材料，并同时接纳线束和与所述束接触的熔化的材料；和用于切割已套装的束成杆状体的至少一个切割装置。

所述装置还(与上述装置结合或互补地)含有一个或多个下列装置，特别是：

-确保引导线的至少一个滑轮；

-用于驱动线的一个或多个装置；

-用于把线组合成至少一个平行线束形式的一个或多个装置(例如孔板类型和/或带槽的滑轮类型和/或带千斤顶类型)；

-一个或多个调节线张力的装置，例如位于上述集合装置的上游；

-用于在需要时将线束或绳保持在某温度下至少至到达喷丝头的装置；

-特别是在成形装置之前的一个或多个附加浸渍装置；

-一个或多个束定位装置；等。

这些装置中的大多数先前已提及。

特别是，线可来自卷装，所述卷装可置于筒子架上，线从筒子架处退绕。

所述加热装置通常包括例如红外式的一个或多个炉子，较好是根据束的温度用功率调节灯来操作，这种炉子具有下述优点，在能源方面竟争力强，同时易于调节。

作为浸渍装置，例如可使用下述一种装置：具有布置成三角形的三个构件并且束在三个构件之间运行，构件的相隔高度适合于在束的表面上获得合适的压力，这些构件可能是圆筒或小棍。

实际的成形装置例如含有加热的喷丝头，和/或多个导轮，线在导轮之间运行，等等。如上指出的，被使用的喷丝头最好围绕平行于生产线的方向的轴线沿所述部位具有简单的轮廓，轮廓的横断面例如逐渐变化(例如减小)，然后恒定。

套装喷丝头也含有一个或多个装置，用于通过在这里施加过压提供护套材料。所述护套材料可通过喷丝头中的不同通道与线接触。根据喷丝头的横断面和/或存在的各种通道和/或施过压和/或束在喷丝头中的位置，所传递的材料的量可在束的横断面的不同点处不同。

熔化的护套材料通常来自至少一个挤压机。

如上所述，切断装置例如是制粒机或铣刀。

根据本发明的装置的各种元件可能是固定的或可能是移动的(平移和/或转动)。

本发明还涉及复合产品，所述复合产品是通过模制由根据本发明的杆状体获得的。本发明的杆状体能在高生产率下获得复合件(需要时，含有肋、凸台等)，这些复合件具有加强材料的满意分布，由这些杆状体获得的复合材料也具良好的机械性能。

由本发明的杆状体获得的复合件例如可是汽车车身零件，诸如前围板、仪表板、门组件、发动机下护板、后车门衬里等。

Claims (7)

1.一种用于制造密集的加强件的杆状体的方法，包括：

组合包括至少一种加强材料的至少一个线束，其中，线的至少一部分还包括第一热塑性有机材料；

对所述至少一个线束进行加热和成形以获得一定截面；

通过将所述线束穿过被至少供以第二热塑性有机材料的喷丝头而对所述至少一个线束进行装套，形成已装套的线束，所述第二热塑性有机材料选自由聚烯烃、聚氯乙烯和弹性体所构成的组；

将所述已装套的线束切割成杆状体，其中，所述已装套的线束具有大于80％重量比的加强材料和至少0.1％重量比的水分含量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：线的至少一部分是复合线，其由所述加强材料和热塑性有机材料形成。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述加强材料为玻璃细丝。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：至少一种添加物和所述第二热塑性有机材料一起被供应给所述喷丝头。

5.一种密集的加强件的杆状体，包括：

至少一个线束，所述至少一个线束包括选自由玻璃、碳、芳族聚酰胺所构成的组的增强材料，其中，所述线的至少一部分还包括第一热塑性有机材料，所述至少一个线束还包括第二热塑性材料的护套，其中，所述至少一个线束具有至少80％重量比的加强材料含量和至少0.1％重量比的水分含量。

6.根据权利要求5所述的杆状体，其特征在于：所述杆状体具有少于60mg/kg的细丝含量。

7.一种应用根据权利要求6所述的杆状体，通过模塑获得的复合材料。