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从高密度玻璃微粒生产复合部件的方法

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CN101171114A
CN101171114A CN 200680015075 CN200680015075A CN101171114A CN 101171114 A CN101171114 A CN 101171114A CN 200680015075 CN200680015075 CN 200680015075 CN 200680015075 A CN200680015075 A CN 200680015075A CN 101171114 A CN101171114 A CN 101171114A
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CN
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Application number
CN 200680015075
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J·-P·加斯卡
L·奇奇格诺德
Y·巴诺德
Original Assignee
法国圣戈班韦特罗特斯公司
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    • C03C25/00Surface treatment of fibres or filaments from glass, minerals, or slags
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    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
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Abstract

本发明涉及生产复合部件的方法,它是从被长的玻璃纤维增强的热塑性基质形成的。本发明的方法包括注射或注射-压缩模塑步骤,该步骤通过包括被喂送原料和增强材料的单螺杆的设备来进行的。该方法的特征在于该增强纤维是以长的切短纤维微粒形式被引入到设备中,该微粒具有在90和99.5%之间,优选在95和99%之间的玻璃密度,并且具有低于L的直径(L/D)比,用mm表示。本发明也涉及使用该方法获得的复合部件。

Description

从高密度玻璃微粒生产复合部件的方法 本发明涉及由注射模塑法或注射_压缩模塑法制造基本上从以长

玻璃纤维(即具有典型地在6和30mm之间的切短玻璃纤维的初始长度) 增强的热塑性有机材料形成的复合产品或部件(pi^ce)的领域。更确切地 说,根据本发明,描述了注塑方法或注射-压缩模塑方法,利用喂送热塑 性有机材料和增强纤维的包括单螺杆的设备来进行,该纤维是通过切断 玻璃丝束,例如在拉丝模(fil化re)之下或从粗纱,来获得的。

为了缩写,该术语"基质"在下面的文本中表示形成了最终获得的

模塑复合材料的一部分的热塑性有机材料。同样在下文中,该术语"注 塑,,表示全部的注射模塑和注射-压缩模塑工艺和该术语"长纤维"表示 如上所述的纤维。

在模具中由有机材料和增强丝束的注塑法制造由复合材料制成的 物体将使得混合这些成分的难度得以解决; 一方面,需要在有机材料和 增强材料之间获得最均匀的可能混合作用,在模塑操作之前增强的程度 尽可能是常数,和另一方面,重要的是增强丝束为制造的复合产品赋予 最佳机械性能。为此,重要的是获得增强丝束在基质中的良好分散作用 和尤其避免该丝束的过度段裂。与热塑性基质混合的丝束越长,这些困 难越大。

以筒单的方式,可以想象到通过使用包括加热的机筒来进行这一混 合操作,在机筒中阿基米德螺杆或单螺杆在电动机的作用下旋转。该机 筒包括,在其一个末端的上部,至少一个进料斗,该进料斗的底部直接 通向阿基米德螺杆。该设备利用该进料斗喂送有机材料和玻璃丝束。

通过使用计量设备将有机材料,呈现微粒和增强纤维形式的形式, 呈现切短玻璃丝束的形式,例如作为预掺混物被? 1入到进料斗中或作为 共混物被引入到进料斗中。

然而,由申请人所进行的研究表明,该方法,虽然有可能和能够用 于普通的短纤维,即具有大体上低于6 mm的长度的纤维,然而无法在 较长纤维的引入时使用,鉴于以下理由:

a)在最终部件中的玻璃含量是不确定的和非恒定的。

从长的切短玻璃丝束获得在注射模塑的复合部件中的规定玻璃含

量已经证明是不可能的,因为它们无法输送和它们不能计量,因为它们 不流动。这一问题尤其在下列过程中会出现:

-长的切短玻璃丝束的(气动)输送:

在切短玻璃丝束的生成过程中(制造过程),玻璃纤维长丝的切断导 致微细物的出现。这些微细物是萆毛形成和阻塞的渊泉,使得不可能将 切短玻璃丝束直接输送到进料斗中。另外,长的切短玻璃丝束的过分高 的长度/直径比(L/D)比妨碍了它们的适当流动。不可能在它们的特有包 装中以及以正常使用的输送方式(它允许标准注塑设备的那些进料斗连 在一起)获得长的切短玻璃丝束的适当流动。长的切短玻璃丝束的L/D比 将由于掺杂而引起桥的形成,并最终妨碍纤维的任何运动;和

- 长的切短玻璃丝束的计量:

切断玻璃丝束是通过计量设备(例如称量加料器)根据物料的恒定 流动来计量的,原料孔口打开的时间长度根据流动性来调节。计量长的 切短玻璃丝束已证明是不可能,因为桥的形成。

b) 注射模塑复合部件的表面外观是不令人满意的:

纤维在复合部件的某些表面部分中集中。

用于由注塑工艺实现的转化中的单螺杆设备允许塑料基质被增塑 但不允许,由于所产生的低剪切作用,获得玻璃纤维在基质内的均匀分 散, 一些的纤维既不分散在基质中也不被该基质浸渍。

这一不良分散会导致所观察的表面缺陷也是在由注塑法获得的复 合部件的机械性能上的损失的原因(参见以下c)点)。

c) 所获得的复合部件的机械性能是差的;

玻璃丝束的不良分散作用或甚至有时非浸渍作用导致在注塑之后 获得的复合材料的机械性能的显著下降,如拉伸强度,挠曲强度或却贝 冲击强度的下降。

为了避免这些问题,对于以切断玻璃丝束为基础的热塑性复合材 料,目前使用两步工艺:

-使用双螺杆挤出机、产生高剪切的第一步骤,以便允许纤维被热 塑性基质的良好分散和浸渍。这一双螺杆挤出机使得切短玻璃丝束有可 能处于高应力,以便通过剪切分离玻璃长丝和允许所获得的纤维被浸 渍,同时确保它们被分散在基质内。对于以切断玻璃丝束为基础的增强

热塑性复合材料,所施加的这一 高剪切作用具有大大减少基质中纤维的

长度的作用,该长度主要低于1 mm。在离开口模时所获得的挤出物然 后通过4吏用造粒扭4皮切粒成^:粒;和

-在第二步骤中,所获得的这些微粒用于单螺杆类型的普通注塑设 备中。该工艺的例子例如已描述在专利申请wo 96/40595, WO 98/43920, WO 01/05722或WO 03/097543中。

该方法因此包括两个单独的步骤,由挤出配制纤维增强微粒的步骤 和形成微粒的步骤。第 一 步需要高花费的和不广泛使用的设备即双螺杆

在复合部件生产现场中进行的。y 、' A々'~ '

从前面可以看出很长时间以来需求一种比较简单、廉价和灵活性的

工艺以使得长纤维形式的长玻璃丝束容易地插入到复合材料中。 该方法构成了本发明的主题。

本发明因此通过仅仅使用单螺杆类型的标准注塑设备,在满足工艺 和所获得的复合材料的技术限制的同时,从长的切短玻璃丝束开始可以 生产出由长纤维增强的热塑性部件。尤其,这允许在复合部件上的玻璃 含量,令人喜欢的表面外观和良好水平的机械性能的非常满意的控制。

更确切地说,本发明涉及制造由被长玻璃纤维增强的热塑性基质的 締合所形成的复合部件的方法,该方法包括利用包含被喂送热塑性基质 原料和增强材料的单螺杆挤出机的 一种设备所进行的注塑或注射-压缩 模塑步骤,该方法的特征在于该增强纤维是以长的切短玻璃丝束的微粒 形式被引入到该设备中,它的密度或玻璃含量是在90至99.5%,优选在 95至99%,和L/D比是低于L,以mm表示。

典型地,该L/D比对于长度L等于30 mm的微粒是低于30,对于 24 mm微粒是低于24,和对于12 mm孩i粒是低于12。

优选地,该L/D比是低于L的2/3,用mm表示。例如,该比率对 于30 mm长度的微粒是低于20,对于24 mm微粒是低于16和对于12 mm 微粒是低于8。

根据一个可能的实施方案,该L/D比是在L/4至L/2之间,L用mm 表示,例如该L/D比对于30 mm长度的微粒是在7.5至15之间,对于 24 mm微粒是在6至12之间,和对于12 mm微粒是在3至6之间。

在本发明的上下文中,如果该微粒具有圆形截面,则对于该方法的

应用所考虑的直径D等于该横截面的最小测量值。

根据本发明的高密度玻璃微粒例如通过使用描述在专利申请wo

96/40595, WO 98/43920, WO 01/05722或WO 03/097543中的原理,工 艺和装置来合成的,对于该合成的实施可以参考这些文献。

例如,在本发明的上下文中使用的玻璃丝束一般通过使用下列相继 的步骤来制造的:

-在潮湿气氛中通过拉丝模从熔化玻璃状将长丝进行纤维化

■由施月交液体X于该长丝施月交;

-让该长丝收集成丝束;和

-切短该丝束形成具有在6至30mm之间的长度的玻璃丝束。

在这一阶段,该切短玻璃丝束被润湿。它们一般包括5-25wt。/。的水, 例如5-15wt。/o的水。 一般来说,在它们被引入到混合步骤中之前不需要 干燥它们,这从上述文献中本身已知,这一步骤需要在水和任选地在粘 结剂存在下进行。因此,为该混合器增加例如在WO 03/097543中描述 的那 一类型的那些设备是为了获得被引入到混合器中质量的在10-25wt%范围的总水含量所需要的水的可能补充(相对于由纤维化步骤提 供的水)。可以并且优选的是不需要添加补偿水(减少造粒机的结垢和提 高产量)。为此,它足以在足够的湿度下纤维化而获得恰当的粒化。

通常,该混合进行足够长的时间以使切短玻璃丝束的密度增高是相 当大的并且通过使用 一种混合器来如此进行,该混合器在每一瞬间为丝 束或含有该丝束的所形成微粒赋予相同的混合频率,最终形成的微粒在 干燥之后例如含有至少95%,优选至少97%和非常优选至少99%(按重 量)的玻璃,可能的粘结剂在该混合操作的最后阶段与玻璃丝束接触。

根据一个可能的实施方案,在该混合操作之前,将要混合的掺混物 的各成分被引入该混合器中。因此,下列成分被引入:

-切断的施胶的丝束;

-:掺混物总质量的10-25wt。/。的水;和

-任选的粘结剂。

根据一个可能的实施方案,该粘结剂可以选自在申请WO 03/097543 中列举的化合物,如: -聚酯; -聚氨酯;-环氧聚合物,例如双酚A的二缩水甘油醚的聚合物; -环氧-聚氨酯共聚物; -接枝聚丙烯。

根据一个可能的实施方案,该粘结剂可以选自EVA(乙烯-乙酸乙烯 酯)和EEA(乙烯-丙烯酸),按照在说明书的后面部分中所述。该粘结剂 一般根据所要增强的热塑性塑料的本性来选择。

切短玻璃丝束通过在混合过程中并列进行聚集而形成了微粒,没有 它们长度的改变。因此,该微粒基本上呈现具有一定长度的圆柱形,该 长度基本上等于在开始引入的最长丝束的长度。

可以使用具有从6到30 mm,例如8到24 mm和典型地9到15 mm 的长度和更特别具有约9 mm, 12 mm或15 mm的平均长度的切短3皮璃 丝束。

还可使用具有不同长度的丝束的混合物作为丝束。 起始的切短玻璃丝束也可包括微细物,因为这些微细物通过聚结作 用参与粒化,以便被插入到微粒中。

在丝束中所含的长丝可具有例如从5到24 y m的直径。 该混合被混合足够的时间以便获得微粒的所需长度/直径比和/或所 预期的密度增高。根据本发明,所制备的微粒的密度一般比起始切短玻 璃丝束的密度大了至少35%,甚至大了至少50%,甚至大了至少67%, 甚至大了至少80%,甚至大了至少100%,甚至大了至少130%,甚至大 了至少200%。

根据本发明的高密度玻璃微粒一般具有严格地说低于2.0%和甚至 低于1.5%,例如从0.5到1.5%,尤其从0.7到1.2%的烧失量。

根据本发明的最终微粒的例子包括具有5-24ym的单位直径的许 多平行玻璃长丝,这些长丝全部具有相同的标称直径或具有不同的标称 直径。在微粒中所含的长丝的数量尤其可以是1000 - 100 000,这取决 于长丝的直径,例如2000到50 000。长丝在孩i粒中的堆叠最通常是压 紧性质。

例如,热塑性基质可以选自聚丙烯(PP),聚酰胺(PA),聚对苯二甲 酸乙二醇酯(PET)或聚对苯二曱酸丁二醇酯(PBT),苯乙烯类树脂,如丙 烯腈-丁 二烯-苯乙烯(AB S), 聚乙烯(PE), 聚苯硫(le polysulfure de ph6nyl^e, le polyph6nyl6ne Sulfide)(PPS),聚碳酸酯(PC),和聚缩醛类, 如聚氧化亚曱基(POM)。

根据本发明的优选实施方案,还发现以上制造方法也能够通过使用 熔点比热塑性基质的熔点更低的施胶剂来改进。在熔点之间的差异是尽

可能高的并且理想地大于5°C,优选大于7。C和非常优选大于l(TC甚至 2(TC或甚至25。C。术语"熔点"在本说明书的上下文中被理解为一种温 度,在该温度下施胶剂的固体含量的至少50wt%,优选至少70wt。/。和非 常优选至少90wt。/。处于熔化形式。

例如,当使用聚丙烯(PP)基质时,适合于制造长的高密度玻璃纤维

-水性EVA(乙烯-乙酸乙烯酯)乳液,它的共聚物具有50%或更高的 乙烯含量和在110。C左右的熔点,或水性EAA(乙烯-丙烯酸)乳液,它的 共聚物具有50%或更高的乙烯含量,和在ll(TC左右的熔点;

-马来酸酐接枝的聚丙烯(MAH-g-PP)的水乳液,其中它的聚合物的 熔点是165'C左右;和

- 一种或多种有机硅烷,其中至少一种氨基硅烷类型,和,任选:

-配制剂的稳定剂,如N-丁基胺(它在干燥过程中蒸发);

-成膜聚合物如聚氨酯(PU)的水乳液;和

-加工助剂,如表面活性剂和/或润滑剂和/或抗静电剂。

这些施胶剂的固体含量是掺混物的初始重量的10wt。/。左右。表l总

<table>table see original document page 9</column></row> <table> 典型的施胶配制剂是,例如,按固体(干)物质的百分数:

<table>table see original document page 10</column></row> <table>

在申请人进行的试验过程中使用的产品是以下列参考符号销售

的:

硅烷:Silquest A1100® (GE), AMEO® (Degussa); EVA: EVAX28® (Michelman);

EAA: Michem Prime 4983® (Michelman), AC5120®在水中的铵盐 (Honeywell);

MAH-g-PP: Michem 43040® (Michelman), Novacer 1800® (BYK Cera);

EU: Witcobond 290H® (C讓pton), Baybond PU401® (Bayer)。

据本发明是在155。C和120。C之间,即比PP基质的熔点低至少7°C。

高密度玻璃微粒和长纤维的使用与如上所述的施胶剂的使用优选 相结合使得可通过标准的注塑或注射-压缩模塑法直接获得复合部件;

-确定的和恒定的^^璃含量;

-均匀的表面外观;

-增强的机械性能。

本发明体现特征于:单螺杆设备确保进行该部件的初始成分(即基质 和纤维)的掺混步骤,和才莫塑步骤。

尤其,玻璃含量的控制和在该方法中注射模塑的复合部件的纤维分 散得到改进,这是由于:

- 一方面,以提高其密度的量和恒定性,和因此提高在增强纤维的 输送和计量步骤中它们的适当流动(有合适的L/D比)为目的将切断玻璃 丝束粒化的步骤;和

-另一方面,施胶剂的性质,该施胶剂在这些同样的步骤中确保在 纤维输送(常常借助于空气)到注塑机的过程中和在计量的过程中高密度

玻璃微粒的良好完整性和强度,和然后在注塑步骤中,纤维在热塑性基 质中的良好分散作用。

最终获得的复合产品此外显示出改进的机械性能,这可在下面的实 施例中观察到。

图1举例说明了根据本发明的注塑方法的举例性实施方案。热塑性

树脂,例如聚丙烯和高密度玻璃微粒,即例如具有大于95%的玻璃含量 的那些,以掺混物8的形式被引入到用于复合部件的注塑加工的模塑设 备1的进料斗2中。风力输送设备(在图1中未显示)用来输送该高密度 玻璃微粒到进料斗2中。设备1,除进料斗2外,包括放入在机筒4中 的单螺杆3,其中壁由环形的电阻器5加热,典型地在20CTC至30(TC之 间的温度下。两种类型的微粒的各自性能通过使用已知的技术在上游进 行调节,例如借助重量计量进料器。在由机筒4的壁上的加热电阻器5 产生的热量和在壁上摩擦的热量的联合作用下,热塑性树脂微粒被增塑 并且施胶剂的熔化导致纤维在热塑性基质中的均匀分散。在标准的注塑 设备中,单螺杆根据本方法实现两个功能:

-通过旋转和退却,增塑功能,用于增塑该热塑性材料;和 -通过在机筒4中滑动,在增塑后,填充模具6和反模具7系统的 活塞功能。

最终得具有令人满意的表面外观和显示出良好机械性能的复合 部件,它的玻璃含量在生产过程中基本上是恒定的。

当然,本发明的以上实施方案决不将本发明限制于任一个的所述方 面。尤其,在不脱离本发明的范围的情况下,热塑性树脂微粒和高密度 玻璃微粒能够在该设备的不同点上进行注射模塑。更一般地说,任何已 知的注塑设备可能用来实施该工艺。

根据本发明的方法和它的优点例如将借助于以下非限制性的实施 例来举例i兌明。

实施例1:

通过使用具有以下配方的包含以接枝了马来酸酐的聚丙烯为基础 的水乳液的施力交液体来制备长的切短3皮璃丝束:

-70wt。/o的由Michelman公司以参考编号Michem 43040⑧销售的马 来酸酐接枝聚丙烯水性乳液,它的接枝度是4wt。/。,酸值是45和重均分 子量是9100;

画10wto/o的由General Electric以参考编号"Silquest® A画1100"销售

的y -氨基丙基三乙氧基硅烷(硅烷);和

-20wt。/。的由Bayer以参考编号"Baybond® PU401"销售的聚氨酯 (PU)。

施胶组合物的制备按照以下方法来进行:

硅烷的乙氧基在维持于搅拌状态的软化水中水解,然后添加其它成 分,再次进行搅拌。在施胶组合物中固体材料的重量含量等于10%。 如下获得施胶的丝束:

施胶组合物用于以已知方式涂覆具有约17 的直径的E-型玻璃 长丝,这些长丝是从拉丝模的孔流出的玻璃流股拉伸而成,然后组装成 丝束,每一丝束有500根长丝。

在纤维化和施胶步骤之后获得的该丝束被切短,以便获得具有12 mm± 1 mm的平均长度的长的切短玻璃丝束,扁平形状,即平均2 mm 宽度和0.5 mm厚度。该切短玻璃丝束的测量密度是0.40 g/cm3。

实施例2:

长的切短玻璃丝束通过使用普通方法来合成。用于在纤维化之后将 长丝组装成丝束的施胶液体含有以下百分数的下列成分,按干燥物质 计:

-70城%的由Michelman公司以参考编号EVAXM⑧销售的水性 EVA(乙烯-乙酸乙烯酯)乳液,它的乙烯重量含量是82%和熔点是在110 r左右,

-20wt。/。的由Michelman以参考编号Michem 43040⑧销售的马来酸

酐接枝聚丙烯水性乳液,它的接枝度是4wt。/。,酸值是45,重均分子量

是9100和聚合物的熔点是在165。C左右;和

-10wt。/o的由General Electric以参考编号"Silquest® A-1100"销售

的y -氨基丙基三乙氧基硅烷(硅烷)。

施胶组合物按照在实施例1中描述的方式类似的方式获得。 所获得的施胶剂(固体含量)的所测量熔点起始于约120 °C的温度和

连续提高到约150°C。

按照与实施例1中所述的方式类似的方式获得丝束和施月交。 所获得的丝束然后使用已知的技术被切短以获得具有12 mm±l

mm的平均长度的长的切短玻璃丝束,具有扁平形状(约2 mm宽度x约

0.2 mm厚度)和0.40 g/cm"5的密度。 实施例3:

通过使用在申请WO 03/097543中描述的方法和混合设备将在实施 例2中获得的长的切短玻璃丝束致密化,直至获得具有接近于99%的玻 璃密度的微粒为止,获得了具有12 mm土lmm的平均长度,基本上具 有圆柱形和具有平均直径2.5 mm以及0.80 g/cm3密度的高密度玻璃微 粒。使用普通方法测量的微粒的烧失量低于1%。

实施例4:

使用包含30wt。/。被分散在PP基质中的已切短至12 mm ± 1 mm的玻 璃纤维的、具有约2.5mm的直径和0.70g/cm3的密度的热塑性微粒。这 些微粒由Ticona以参考编号Celstran⑧销售。该微粒通过使用众所周知 的技术用聚丙烯基质浸渍玻璃粗纱来制备的,该基质的重量百分比是 70%。

实施例5:

使用与在实施例3的规程相同的规程,将在实施例1中获得的长的 切短玻璃丝束致密化,直至获得具有接近于99%的玻璃密度的微粒为 止,获得了具有12 mm±l mm的平均长度,基本上具有圆柱形和具有 平均直径2.5 mm以及0.83 g/cm3密度的高密度玻璃微粒。使用普通方法 测量的微粒的烧失量低于1%。

实施例6:

进行流动试验,用于测试根据实施例1到5获得的纤维的微粒的流 动性。这一试验可评价在预定条件下切短玻璃丝束或微粒的流动性。这 一能力是用秒表示。

流动时间是对于5kg量的产物测量的。将产物放置于进料斗中,抽 空空间或它的管道位于与以1 mm振幅振动的流动通道相距28.5 mm的 地方。

表2总结了在每一种产物的流动试验中获得的结果。

表2

<table>table see original document page 14</column></row> <table>根据实施例1到5合成的各种纤维或微粒的可运输性也可通过几种 试验来评价:

1. 评价切短玻璃丝束和微粒的微细物的含量的试验(试验微细物) 该术语"微细物(fmes)"被理解为指在其运输过程中与初始产物分

离的细玻璃棒条体或长丝。微细物的含量被认为是利用抽吸作用,在下 列条件下对于由截获阱中的500克产物组成的试样所收集到的微细物的量。

将所要试验的产物放置于进料斗中,它的出口位于与振动通道相距 4 mm的地方,让产物均匀地流动和散布。具有《設细物截获阱的抽吸系 统位于这一振动通道以上,以便浮获全部的游离玻璃棒条体或长丝。

微细物含量在表3中以mg/kg表达。50或更低的值被认为是令人满意的。

2. 风力输送试验(传输试验)

本试验在于^t拟切短玻璃丝束或ITi粒从储存区到注塑机(例如属于 针对图1所述的类型)的进料斗的风力输送。

将两千克的所要试验的产物(切短玻璃丝束或微粒)放置于贮藏容器 中,然后由普通技术的风动喷射进料斗进行抽吸,引起产物沿着临界回 路通过,就是说促进玻璃丝束长丝的细纤维或萆毛的形成。

在该试验之后,测量在风力进料斗的过滤器上积聚的葺毛的量。所 获得的茸毛的量以mg/kg表示。

3. 在风力输送试^验之后进行的孩i细物试一验

这一试验就其应用而言等同于在第l点所描述的试验,但是这一次 是在风力输送试一验之后采用。

4. PSI试验(风力应力完整性试验)这一试验在于模拟在切短玻璃丝束或微粒的高压下的风力输送。这 一试验-比我们在工业中所能见到的传输试验显著地更苛刻-让产物 经受非常大的应力。

50克量的产物在密闭的不锈钢环路中在5巴(0.5 MP)的压力下旋转 45秒。

这一试验使得移动产物受到应力和它耐摩擦(产物与产物以及产物 与不锈钢壁)的性能可以被评价。在试验之后,产物被回收和筛网,以便 分离出葺毛。

这一试验的结果在表3中表示为所形成萆毛的百分数与产物的初始 质量的关系。

表3

<table>table see original document page 15</column></row> <table>实施例8:

在最终获得的复合部件上获得的玻璃含量对于长的切短玻璃丝束 和微粒进行测量,通过采用针对图1描述的设备,在进料斗中的掺混(量) 由称量获得,采用由Magmre销售的重力计量系统。纤维或微粒作为掺 混物按比例引入到进料斗中,该比例经过调节以便在最终的复合部件上 获得30wt。/。的玻璃含量。在使用根据实施例4的微粒的情况下,具有30%

的早已预定玻璃含量的后者当然单独被引入到进料斗,就是说没有与玻

璃组分分量(vector)纟参混。

分析在101个相继的注塑周期之后在部件的组成上的变化。图2a, 2b和2c得到了与在相继的周期中制造的部件的数量有关的玻璃含量 (GC),当根据实施例3的微粒(图2a),根据实施例4的微粒(图2b)或根 据实施例1的长的切短玻璃丝束(图2c)分別用来为进料斗供应玻璃纤维 时。图2c中的零值意指由于桥的形成,在相应的周期中切短玻璃丝束的 流动不能发生。

因此需要指出的是,实施根据本发明的方法所获得的结果(图2a)基 本上等同于根据现有技术所获得的那些(图2b)。 实施例9:

纤维在最终获得的复合部件内的分散是针对从实施例1, 3, 4和5 得到的产物测量的。

这 一 测量在于评价该部件的其中玻璃纤维没有足够地分散的表面部分。

为此,玻璃微粒或玻璃长丝在热塑性塑料基质中的分散是在掺混物 被注塑加工成具有2mm的厚度和控制尺寸的^反之后评价的。这一测量 在于评价由未分散在板内的纤维的团块(mass)所占据的面积,未分散长 丝有可能同时在实际的板中和在表面上,板的小厚度使得可通过将它对 着光看出在板内的未分散长丝。

在实践中,玻璃纤维借助于单螺杆设备与热塑性材料一起被注入到 特定形状的模具/反模具中,有可能获得具有精确确定的尺寸的非常薄的 板,对于后者进行测量以便比较玻璃纤维在所获得的各种产物上的分 散。将该板放置于照明系统上以使该板的某些区域(存在了由于不良分散 所产生的纤维的凝块)被显示出来。

这 一 区域的结果表示为所分析部件的总面积的百分数。

照相机的规定调节条件下或通过使用扫描仪拍取该板的数字照片。

这一图^象由Mesurim⑧图像分析软件进行分析。 该软件用来转换对于许多像素所进行的分析,得到了显示出纤维的 不良分散的百分面积(相对于板的总面积)形式的结果。

纤维/基质掺混物在板中由单螺杆设备的注塑是按照两种不同的实

16

验模式进行的。

条件1:在注射螺杆上的0巴的回压和标准螺杆速度即130转/分左

右的使用。

条件2:施加于注射螺杆上的120巴(12 MPa)的回压,在材料的掺 混过程中,在计量和注射阶段中限制它的退缩,和在计量结束时比较緩 慢的螺杆速度(80转/分)的使用。这些条件允许在在实际注射之前在螺杆 的末端对玻璃/基质掺混物施加压力并增加在螺杆中物料的混合时间,但 没有改变周期时间,以便改进纤维的分散和浸渍。

表4对于在实施例1, 3, 4和5中所述的从用于引入玻璃的半成品

所获得的部件给出了这两种模式获得的结果。

表4

<table>complex table see original document page 17</column></row> <table>

实施例10:

在这一实施例中,使用根据本发明的方法,从根据实施例l获得的 长纤维或从根据实施例3或4获得的微粒制造的复合部件的机械性能在 为了获得它们中每一种的最佳结果所需要的条件下进行评价。

挠曲强度和该Charpy和Izod冲击强度是在分别由标准ISO 178, ISO 179和ISO 180限定的条件下测量的。

所获得的结果对于100的基础给出在表5中,归属于根据实施例4 的热塑性塑料/30%玻璃微粒。该测量是对于在注塑条件1或2下获得的 复合部件进行的,使得有可能实现它们的最佳机械性能。

表5

<table>table see original document page 18</column></row> <table>从根据本发明的方法获得的复合部件的机械性能与从现有技术的 热塑性微粒获得的复合部件的那些相当。

Claims (11)

1.制造由被长玻璃纤维增强的热塑性基质的缔合所形成的复合部件的方法,该方法包括利用包含被喂送所述热塑性基质原料和增强材料的单螺杆挤出机的一种设备所进行的注塑或注射-压缩模塑步骤,该方法的特征在于该增强纤维是以长的切短玻璃丝束的微粒形式被引入到该设备中,其中玻璃的密度或玻璃含量是在90至99.5%,优选在95至99%,和长度/直径比L/D比是低于L,以mm表示。
2. 根据权利要求l所要求的方法,其中L/D比是低于L的2/3,用mm 表示。
3. 根据权利要求1所要求的方法,其中L/D比是在L/4至L/2之间, L用mm表示。
4. 根据权利要求1-3所要求的方法,其中增强纤维微粒是通过在水 和任选地有粘结剂存在下,预先混合具有在6至30mm之间的长度的切 断玻璃丝束来获得的。
5. 根据权利要求4所要求的方法,其中切短玻璃丝束由长丝组成, 长丝的直径是在5至24 n m之间,该长丝被施胶剂涂覆或粘结。
6. 根据权利要求5所要求的方法,其中使用具有比热塑性基质的熔 点更低的熔点的施胶剂。
7. 根据权利要求6所要求的方法,其中在施胶剂的熔点与热塑性基 质的熔点之间的差异是大于至少5。C,优选大于至少7t:和非常优选大于 至少10°C。
8. 根据在前述权利要求中的一项所要求的方法,其中热塑性基质选 自聚丙烯(PP),聚酰胺(PA),聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚对苯二甲 酸丁二醇酯(PBT),笨乙烯类树脂,如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS),聚 乙烯(PE),聚苯硫(PPS),聚碳酸酯(PC),和聚缩醛类,如聚氧化亚曱基 (POM)。
9. 根据前述权利要求中一项所要求的方法,其中热塑性基质是聚丙 烯和其中施加液体按固体材料的重量百分数计包括至少:-10-99%的EVA(乙烯-乙酸乙烯酯)水乳液,它的共聚物具有50%或 更高的乙烯含量,或EAA(乙烯-丙烯酸)的水乳液,它的共聚物具有50%或更高的乙烯含量;-1-30%的马来酸酐接枝聚丙烯的水乳液;和 -1-40%的一种或多种有机硅烷,其中的至少一种属于氨基硅烷类型。
10. 根据权利要求9所要求的方法,其中施胶液体进一步包括: -配制剂的稳定剂,如N-丁基胺;-成膜聚合物如聚氨酯的水乳液;和-加工助剂,如表面活性剂和/或润滑剂和/或抗静电剂。
11. 由根据权利要求6到IO中的任一项所要求的方法获得的复合部
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