CN101553350A - 复合制品及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

方法，包括：将预制堆放入模制工具的空腔中；该预制堆包括纤维垫和位于该纤维垫之下的至少第一罩，第一树脂浸渍至少该纤维垫；其中至少一部分该第一树脂被固化；将第二树脂注入该模制工具的该空腔中，覆盖至少该纤维垫；对该预制堆和第二树脂施加热量和压力，以使该第一树脂的任何未固化部分固化并使该第二树脂固化以形成在纤维垫上具有树脂层作为装饰表面的复合制品。

Description

复合制品及其制备方法
技术领域
本发明涉及需要高装饰性表面光洁度的复合制品及其制备方法。
背景技术
已经在液体模制工艺(liquid molding process)中使用纤维增强垫制备了复合制品，例如结构复合板。
发明内容
本发明的一种实施方式包括方法，包括：将预制堆(preform stack)放入模制工具的空腔中；该预制堆包括纤维垫和位于该纤维垫之下的至少第一罩，第一树脂浸渍至少该纤维垫；其中至少一部分该第一树脂经过固化；将第二树脂注入模具的该空腔中，并覆盖至少该纤维垫；对该预制堆和第二树脂施加热量和压力，以使该第一树脂的任何未固化部分固化并使该第二树脂固化以形成在纤维垫上具有树脂层的复合制品。
本发明的另一实施方式包括方法，包括：提供包含纤维垫、位于该纤维垫之下的第一罩和位于该纤维垫之上的第二罩的增强堆；用第一树脂浸渍该纤维增强堆；将用树脂浸渍过的该纤维增强堆放入预制工具中，并施加热量和压力，使第一树脂的至少一部分固化，并提供预制品；将该预制品放入模制工具的空腔中，将第二树脂注入该空腔并至少覆盖该预制品，并施加热量和压力，以使第一树脂的任何未固化部分固化并使第二树脂固化。
本发明的另一实施方式包括方法，包括：将预制堆放入模制工具的空腔中；该模制工具包括第一壳和第二壳；该预制堆包括纤维垫和位于该纤维垫之下的隔片，其中该隔片经构造并设置以使该纤维垫和第二壳隔开一定距离，该第一树脂浸渍至少该纤维垫，其中至少一部分该第一树脂经过固化；将第二树脂注入模具的该空腔中并覆盖至少该纤维垫；对该预制堆和第二树脂施加热量和压力，以使该第一树脂的任何未固化部分固化并使该第二树脂固化，以形成在纤维垫之上具有树脂层的复合制品。
本发明的另一实施方式包括制品，包括：包含纤维垫部分、位于该纤维垫部分之下的第一罩、和位于该纤维垫部分之上的树脂层的模制复合结构。
从下面提供的详述中，本发明的其它实施方式将变得显而易见。应当理解该详述和特定实施例尽管显示了本发明的示例性实施方式，但仅用于示例描述，而并不意于限制本发明的范围。
附图简述
从详述和附图中本发明将得到更充分的理解，其中：
图1描述了依照本发明的一种实施方式的纤维增强堆。
图2描述了依照本发明的另一实施方式的纤维增强堆。
图3描述了依照本发明的一种实施方式的用可固化的第一树脂浸渍纤维增强堆的方法。
图4描述了依照本发明的一种实施方式包括将用树脂浸渍过的纤维增强堆放入预制工具并使至少一部分该第一树脂固化的方法。
图5描述了依照本发明的一种实施方式的预制堆。
图6描述了依照本发明的一种实施方式包括将预制堆放入模制工具中的方法。
图7描述了依照本发明的一种实施方式包括将可固化的第二树脂注入模制工具中以重叠注塑预制堆的方法。
图8描述了依照本发明的一种实施方式的包括固化该第一和第二树脂的方法。
图9描述了依照本发明的一种实施方式的包括将模制的复合板从该模制工具中脱模的方法。
图10描述了依照本发明的一种实施方式的制品。
图11描述了依照本发明的一种实施方式的预制堆。
图12描述了依照本发明的一种实施方式的包括模制复合板的制品。
具体实施方式
以下优选实施方式的描述的性质仅是示例性的，决不意于限制本发明、其应用或用途。
图1描述了包括至少纤维垫12的纤维增强堆10。该纤维垫12包括第一面14和相反的第二面16。该纤维垫12包括可以织造或无规分布的纤维，也可以包括用于将纤维结合在一起的粘结剂。在替代性的实施方式中，该纤维垫12的纤维可以包括但不局限于玻璃纤维、碳纤维、聚酯纤维、聚烯烃纤维、聚酰胺纤维或天然纤维。纤维垫12的厚度可以根据需要变化，但在一种实施方式中，其厚度范围为约0.5mm～约5mm。在本发明的一种实施方式中，该纤维增强堆10还包括位于该纤维垫12的第一面14之下的隔件8。该隔件8可以包括任何与液体模制工艺相容且能够将该纤维垫12与后面所述的预制工具32的一部分36的成型表面38或模制工具42的一部分48的成型表面50隔开一定距离的任何材料。在本发明的替代性实施方式中，该隔件8可以包括但不局限于包括合成或天然纤维的层、聚合物的、陶瓷的或金属的泡沫、或穿孔的或实心的金属片。在本发明的一种实施方式中，该隔件8具有在约0.1mm～约3mm范围内的厚度。
现在参考图2，在本发明的一种实施方式中，该纤维增强堆10包括位于该纤维垫12的第一面14之下的第一罩18。在本发明的一种实施方式中，该第一罩18包括无规分布的纤维的至少第一层20。非必要地，为了达到所需厚度，该第一罩18还可以包括位于该第一层20之下的第二层22，该第二层22包括无规分布的纤维。在第二层22之下还可以非必要地提供无规分布纤维的第三层24。在本发明的替代性实施方式中，该第一、第二或第三层20、22、24中的纤维可以包括但不局限于玻璃、碳、聚酯或棉纤维。在本发明的另一实施方式中，可以在纤维垫12的第二面16之上提供第二罩26，用于达到所需的装饰性表面光洁度。该第二罩26可以包括至少第一层28，该第一层28包括无规分布的纤维，其例如可以由玻璃、碳、聚酯或棉花制成。在本发明的替代性实施方式中，各层20、22、24和28可以具有在约0.05mm～0.5mm范围内的厚度。
现在参考图3，在本发明的一种实施方式中，用可固化的第一树脂30浸渍该纤维增强堆10。在本发明的替代性实施方式中，该可固化的第一树脂30可以包括环氧树脂、乙烯基酯、聚酯或聚氨酯中的至少一种。该第一树脂30还可以包含填料颗粒，包括例如碳酸钙、二氧化硅、磨碎的玻璃或玻璃球中的至少一种。
现在参考图4，在本发明的一种实施方式中，将经树脂浸渍过的该纤维增强堆10放入预制工具32的空腔100中，该预制工具可以是蛤壳型的，包括包括预制品成型表面36的上壳34、和具有预制品成型表面38的下壳37。该预制工具32的上壳34和下壳37是封闭的，对经树脂浸渍过的纤维增强堆10施加热量和压力，以使该第一树脂至少部分固化。在本发明的一种实施方式中，预制工具32对经树脂浸渍过的该纤维增强堆10施加的压力在约0.35MPa～约3.5MPa范围内，施加的热量在约20℃～约150℃范围内。在本发明的一种实施方式中，在预制工具中约10％～约80％的该第一树脂固化，以提供如图5中所示的预制品40。
现在参考图6，在本发明的一种实施方式中，将预制堆60放入模制工具42的空腔102中。该模制工具42包括具有复合板成型表面46的上壳44和包括复合制品成型表面50的下壳48。在本发明的一种实施方式中，上壳44或下壳48中的至少一种包括树脂注射通道和端口(未示出)。在本发明的一种实施方式中，只有上壳44包括树脂注射通道和端口。
现在参考图7，在本发明的一种实施方式中，将可固化的第二树脂52注入模制工具42中，以在该预制堆60上形成装饰性表面。在本发明的一种实施方式中，该第一树脂30和第二树脂52是相同的。在本发明的一种实施方式中，该第二树脂52可以包括环氧树脂、乙烯基酯、聚酯或聚氨酯。该第二树脂52还可以包含填料颗粒，包括碳酸钙、二氧化硅、磨碎的玻璃或玻璃球中的至少一种。该第一树脂30和第二树脂52也可以在聚合物和填料上不同，以达到所需的固化速度和复合板的物理和机械性质。
现在参考图8，通过模制工具42施加压力和热量，以使该第一树脂30的剩余未固化部分固化，并使第二树脂52固化。在本发明的一种实施方式中，通过模制工具42对该预制堆60和第二树脂52施加的压力在约0.7MPa～约7MPa范围内，施加的热量在约50℃～约150℃范围内，用于使第一树脂30的任何未固化部分固化，并使第二树脂52固化。然后，将上壳44和下壳48彼此移开，使模制复合板54脱模。
现在参考图10，本发明的一种实施方式包括模制复合板54，其包括纤维垫部分12和位于其下的第一罩18。如前所述，该第一罩18可以包括包括无规分布的纤维的至少第一层20，其中该第一层20位于该纤维垫部分12的第一面14之下。非必要地，在第一层20之下还可以放置包括无规分布纤维的第二层22。非必要地，在第二层22之下可以放置包括无规分布纤维的第三层24。在该纤维垫部分12的第二面16之上可以放置包括无规分布纤维的至少第一层28的第二罩26。层20、22、24、纤维垫20和层28通过固化树脂结合在一起。在本发明的一种实施方式中，该模制复合板54还包括位于纤维垫部分12的第二面16之上的树脂层56。在本发明的一种实施方式中，该树脂层56包括装饰性表面58。在本发明的其它实施方式中，没有纤维延伸通过该树脂层56和/或没有纤维暴露在该装饰性表面58上。
现在参考图11，在本发明的一种实施方式中，如前关于图6所述，放置在模制工具42中的预制堆60可以包括各种实施方式。该预制堆60可以包括包括纤维垫部分12和第一罩部分18的预制品40。在本发明的一种实施方式中，该第一罩部分18与该纤维垫部分12相粘结。非必要地，该预制堆60可以包括位于纤维垫部分12的第二表面16之上的第二罩26。该预制品40和该第二罩26可以作为一个单元放置在模制工具42中，或者可以将其分开放置在模制工具42中。
依照本发明的一种实施方式，使用可以商品名称ROVCLOTH 245获自Fiberglass Industries的一层平纹编织的大织造玻璃织物构造不平衡的预制品。在该玻璃织物之下放置三层可获自Owens Corning的名为F2/30的薄绵纸状玻璃罩。在该玻璃织物之上放置一层相同的罩材料，以提供纤维增强堆。将该堆切割成200mm×200mm尺寸，放置在预制斑块模具中，用由包括以下的配方制备的脱气环氧树脂浸渍：100重量份可获自Dow Chemical Company的DER 383的环氧树脂、80重量份的甲基四氢化邻苯二甲酸酐(methyltertahydrophthali anhydride)600(可获自Lonza Group，作为固化剂)；两份可获自BASF的作为催化剂的1，2-二甲基咪唑和87重量份的可获自Imerys的作为碳酸钙填料的CAMEL-FIL。将经树脂浸渍过的纤维增强堆在预制品模具中在100℃和1.4MPa的压力下压缩约20分钟。所形成的预制品具有1.0mm的标称厚度，该预制品中约75％的第一树脂被固化。然后，将该部分固化的预制品转移到重叠注塑板饰工具中用于最后的装饰性表面模制和完全固化。在脱气之前将另一片该罩材料添加到该预制品的装饰侧，其中将由上述配方制备的第二树脂引入该另一片罩材料上。在约140℃和1.4MPa的压力下最终模制15分钟。所形成的平坦复合板的厚度为1.2mm。
上述模制复合板54可以用于多种产品，包括但不局限于船舶、车辆、器具和家具。现在参考图12，在本发明的一种实施方式中，如上所述的模制复合板54可以用于形成车辆70的车身板，包括但不局限于前仪表板72、引擎罩74、前护板76、前门78、后门(如果有的话)、后挡板82、行李箱盖84、顶盖88和支柱90和94。该模制复合板可以与车体(未示出)相连接，其以本领域技术人员已知的方式与车架(未示出)相连接。
在关于第一部件或层相对于第二部件或层的相对位置时使用术语“之上”或“之下”时，其应当表示第一部件或层与第二部件或层直接接触，或者在第一部件或层和第二部件或层之间插入其它层或部件。
本发明的描述本质上仅为示例性的，因此，不脱离本发明的要旨的变体意于在本发明的范围之内。这种变体不应认为脱离了本发明的精神和范围。

Claims (20)

1.方法，包括：
将预制堆放入模制工具的空腔中；该预制堆包括纤维垫和位于该纤维垫之下的至少第一罩，和浸渍至少该纤维垫的第一树脂，其中至少一部分该第一树脂被固化；
将第二树脂注入该模具的该空腔中，并覆盖至少该纤维垫；
对该预制堆和第二树脂施加热量和压力，以使该第一树脂的任何未固化部分固化并使该第二树脂固化以形成在该纤维垫上具有树脂层的复合制品。
2.权利要求1的方法，其中该预制堆进一步包括在该纤维垫之上的第二罩。
3.权利要求1的方法，其中该第一罩包括包含无规分布纤维的第一层。
4.权利要求3的方法，其中该第一罩进一步包括包含无规分布纤维的第二层，该第一罩的该第二层位于该第一罩的该第一层之下。
5.权利要求4的方法，其中该第一罩进一步包括包含无规分布纤维的第三层，该第一罩的该第三层位于该第一罩的该第二层之下。
6.权利要求2的方法，其中该第二罩包括包含无规分布纤维的至少第一层。
7.权利要求1的方法，其中该第一树脂包括环氧树脂、乙烯基酯、聚酯或聚氨酯中的至少一种。
8.权利要求1的方法，其中该第二树脂包括环氧树脂、乙烯基酯、聚酯或聚氨酯中的至少一种。
9.权利要求1的方法，其中该纤维垫包括织造纤维。
10.权利要求1的方法，其中该纤维垫包括无规分布纤维。
11.权利要求1的方法，其中该纤维垫包括包括玻璃、碳、聚酯、聚烯烃、聚酰胺或天然纤维中至少一种的纤维。
12.权利要求1的方法，进一步包括形成预制堆，其包括提供包含至少纤维垫的纤维增强堆，和用该第一树脂浸渍该纤维垫，和将该纤维增强堆放置在预制工具中并使至少一部分该第一树脂固化。
13.权利要求12的方法，其中在该预制工具中约10％～约80％的该第一树脂被固化。
14.权利要求12的方法，其中该纤维增强堆包括位于该纤维垫之下的该第一罩。
15.权利要求12的方法，其中该纤维增强堆包括第一罩，该第一罩包括包含无规分布纤维的至少该第一罩。
16.权利要求15的方法，其中该第一罩进一步包括包含无规分布纤维的第二层，该第一罩的该第二层位于第一罩的该第一层之下。
17.权利要求16的方法，其中该第一罩进一步包括无规分布纤维的第三层，该第一罩的该第三层位于该第一罩的该第二层之下。
18.权利要求14的方法，进一步包括位于该纤维垫之上的第二罩。
19.权利要求18的方法，其中该第二罩包括至少包含无规分布纤维的第一层。
20.方法，包括：
提供包含纤维垫、位于该纤维垫之下的第一罩和位于该纤维垫之上的第二罩的第一增强堆；
用第一树脂浸渍该纤维增强堆；
将用树脂浸渍过的该纤维增强堆放入预制工具中，并施加热量和压力使第一树脂的至少一部分固化，以提供预制品；
将该预制品放入模制工具的空腔中，将第二树脂注入该空腔，并至少覆盖该预制品，并施加热量和压力，以使第一树脂的任何未固化部分固化并使第二树脂固化。
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