CN1070107C - 用纤维增强树脂制成的连续长度产品及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

披露了一种连续长度产品，用纤维增强树脂制成，其形状比(断面轮廓的全长(Lmm)/断面的实际面积(Smm2)为0.5～2.5/mm以及厚度为1～4mm。这种连续长度产品，虽然含有几乎同传统的连续长度产品相同数量的纤维增强剂，但是在抗张强度方面具有突出的优势。因此，这种连续长度产品较好地被用作混凝土模壳用定距杆。

Description

用纤维增强树脂制成的连续长度产品及其制造方法
                   技术领域
本发明涉及一种由纤维增强剂增强的树脂作成的连续长度产品，它的制备方法以及用途。更具体地说，本发明涉及一种具有特定形状和优异抗张强度的纤维增强连续长度产品，它由增强树脂组合物构成，该组合物含有热塑性树脂基质(例如，结晶聚烯烃树脂、聚酰胺树脂(尼龙)或这两种树脂的特定组合物)或热固性树脂，做为基础树脂，以及纤维增强剂，尤其是玻璃纤维增强剂。本发明还涉及一种制备此连续长度产品的方法。
同时，本发明还涉及一种连续长度的定距杆，当装在混凝土模板的内部时能使彼此面对的混凝土模板保持规定的距离而且还能在灌入模板间的混凝土凝固过程中承受很大外加张力的情况下保持该规定的距离。
                      背景技术
为了用水泥灰浆、水泥、混凝土等(本文以下有时称之为“混凝土之类”)制成规定形状的构造，一般地采用这样的方法，围绕着与此构造的构架相对应的形状空间搭起一个混凝土模(壳)。然后将混凝土之类灌入此空间内。当采用这种技术时，使用由钢、轻质金属、木材或塑料(树脂)制成的板(模板)来构筑这种模壳。
在由模板构筑的模壳内，为了将互相间隔一定空间以便在其中浇灌混凝土的相面对的板保持规定的距离，不但要求把相邻模板沿其边、角或凸棱处加以固定，而且要用定距杆将此面对模板沿多个位置加以固定。之所以要这样做的原因在于，由灌注在此空间里的混凝土之类产生的将模板朝外推的作用力不能只靠将模板沿其边、角、棱处固定加以约束。混凝土之类在凝固之前是很重的流体，而且当凝固时它还会发生膨胀。故而，此种混凝土将模壳朝外推的力是非常之大的。要承受住这种强大的朝外的力，定距杆需要有高抗张强度，然而其自身的重量还必须轻。
因此，本发明的一个目的是提供一种连续长度产品，它是用纤维料增强从而表现出高抗张强度的，尤其是提供一种定距杆，它可用于混凝土模壳并满足如下两方面的要求：此定距杆能足以经受住朝外的强大拉伸应力同时定距杆自身的重量要尽量地轻且此定距杆的材料用量要尽量少。
                    发明的公开
按照本发明的连续长度产品的特征在于，此连续长度产品是用一种包含纤维增强剂和树脂基质的纤维增强树脂做成的，且其形状比[断面周边总长(Lmm)∶断面的实际面积(Smm2)]为0.5～2.5/mm，较好为0.55～2.2/mm，其厚度为1～4mm，较好为1.5～3.5mm。
本发明的连续长度产品可以是任何满足上面定义的形状比的形状，而且其断面形状，例如，可以是X形(十形)、H形、
Figure C9519073500081
形、
Figure C9519073500082
形、圆环形或多边环形。
在本发明的连续长度产品中，纤维增强剂较好按如下的方式分散并含于树脂基质当中：纤维增强剂基本上沿平行于连续长度产品的主轴方向排列，至少在连续长度产品的表面部分(层)中是这样。
用于本发明的纤维增强剂的平均纤维长度较好是0.3～30mm，更好是3～30mm。纤维增强剂在连续长度产品中的含量希望是15～50％(重量)，较好是20～40％(重量)。
用于本发明的纤维增强剂可以是任何无机纤维、有机纤维或碳纤维，而特别好的是一种硬质玻璃纤维，其平均纤维直径为3～21μm，抗张强度不低于20.5MPa以及抗张模量不低于725MPa。
用于本发明的树脂基质可以是任何一种热塑性树脂或热固性树脂，此树脂基质较好是结晶热望性树脂。此结晶热塑性树脂的例子有：结晶聚烯烃树脂、聚酰胺树脂和这两种树脂的组合物。当树脂基质是一种非掺混结晶聚烯烃树脂或所说结晶聚烯烃树脂同其他热塑性树脂的组合物时，此结晶聚烯烃树脂较好是至少部分地用马来酐改性过的，而且其含量，以树脂基质为基准，较好为10～30％(重量)。
当结晶聚烯烃树脂是结晶的丙烯均聚物、结晶的丙烯-α-烯烃共聚物，如结晶乙烯-丙烯共聚物，或者上述聚合物的混合物时，它较好具有不小于10g/10min的MFR(230℃,2.16kgf)(即熔流速率)和160～170℃的晶体熔点(Tm)。
在本发明中用作热塑性树脂的聚酰胺树脂的例子包括：开环加成聚合尼龙，如尼龙6、尼龙7、尼龙11和尼龙12；缩聚尼龙，如尼龙66、尼龙67、尼龙610和尼龙612；以及对苯二胺-低级脂族二羧酸共缩聚尼龙。
而且，用于本发明的树脂基质尤其希望是一种树脂组合物，它包含50～75％(重量)，较好53～71％(重量)的聚酰胺树脂和50～25％(重量)，较好47～29％(重量)结晶聚烯烃树脂(总量：100％(重量))，而且具有结晶平衡时间300～550秒，较好350～420秒。
用于按照本发明的连续长度产品的注塑成形方法的特点在于，该方法包括将含有85～50％(重量)的基质树脂和15～50％(重量)长度为0.3～30mm的纤维增强剂(总量：100％(重量))的熔融纤维增强树脂，以令此熔融纤维增强树脂沿模具的主轴方向喂入的方式加入到连续长度模具中。
按照本发明的连续长度产品可有利地用于各种目的，尤其作为混凝土模壳的定距杆。本发明的定距杆有一个长而窄的体和杆体两端备有螺栓孔。该定距杆满足前面定义的本发明连续长度产品的形状比和厚度。而且，定距杆内，纤维增强剂在树脂基质内是这样分散和存在的，即纤维增强剂基本上沿平行于定距杆的主轴线排列，至少在定距杆的表面部分里是这样。
                    附图简述
图1A是按照本发明用于混凝土模壳的较好定距杆的实施例的示意性侧视图。
图1B是沿图1A中B-B线箭头方向截取的剖面视图。
图1C是沿图1A中C-C线箭头方向截取的剖面视图。
图2A是按本发明的另一个用于混凝土模壳定距杆的实施例的示意性侧视图。
图2B是沿图2A中B-B线箭头方向截取的剖面视图。
图2C是沿图2A中C-C线箭头方向截取的剖面视图。
图3是关联曲线图，表示用于本发明连续长度产品(例如定距杆)成形的作为纤维增强树脂的有用基质的聚合物合金树脂组合物的成分比例与该组合物结晶平衡时间之间的关系。在图3中，将聚酰胺树脂与特定的改性结晶聚烯烃树脂间的成分比作为横轴，而将结晶平衡时间作为纵轴作图。
图4是采用定距杆搭成的混凝土模壳的主要部分的放大断面视图。
              实施本发明的最佳方式
按照本发明的连续长度产品是用纤维增强树脂做成的，其特点是具有特定的形状。
(连续长度产品的形状)
本发明的纤维增强树脂连续长度产品包括若干个组合在垂直于主轴的断面(横断面)上的薄构件。一个薄但只是呈扁平的连续长度产品是不能满足各种用途要求的。因此，本发明人一直在探索按照本发明的连续长度产品断面形状的综合概念，而且获得了下述的概念。
即，如果连续长度产品具备能满足下述条件的断面形状，则该产品将表现出预期的抗张性能。
连续长度产品的断面周边总长(Lmm)除以该连续长度产品的断面实际面积(Smm2)所获得的数值，即L/S(单位：mm-1)，在0.5～2.5mm-1范围，较好在0.55～2.2mm-1范围内。
在连续长度产品为比较狭长形的约束条件下，平均地说，满足上述条件的形状将得出宽的表面。譬如，可以举出管形。还可以采用一种由多个连续长度的扁平部分和连接部分所组成的扁平板组合形状，其中每个连接部分沿着每个扁平部分的长度方向延伸而且起着将一个扁平部分同至少一个其他扁平部分结合起来的作用，扁平部分与其他被组合的一个或多个(扁平)部分在断面上交成一个角度。具有上述形状的连续长度产品断面形状的例子包括圆环形、多边环形(例如，三边环形、四边环形、菱形环形)、H形、X形(十形)、
Figure C9519073500111
形和 形。本发明的连续长度产品的断面形状不限于上述的例子，而且可以有一定程度的变化，只要改变后的形状满足上述的条件。例如，可以将
Figure C9519073500113
形”变成“I-I-I”形(横竖线互相紧密相连接)。此外，还包括那些沿“X形”或 形的中心轴线处直径加大的形状，即“带角的轮子形”或“带尖的齿轮形”。
除去对形状的限制外，从实际角度出发，本发明还进一步受到厚度(上、下限)的限制。在本发明的连续长度产品中，厚度的下限一般是1mm。较好1.5mm，而上限一般是4mm，较好3.5mm。当该含纤维增强的树脂被模塑的情况下，此下限是一个实际应用的限制，而且被这样的原因所决定，即厚度小于上述下限时很难在现有条件下生产出此种产品。如果将来在模塑技术、模塑材料、模塑设备等方面有了改进，则此下限可能被重新修改。
上限的确定系基于本发明人在研究中发现的出乎意料的事实。就是说，本发明人已探索出当用于混凝土模壳中时要赋予连续长度产品以经受住大张力的足够高的抗张强度的必要条件。
作为对试样抗张强度与厚度间关系的充分研究的结果，从表1所示数据中发现了存在着一个定距杆厚度的上限。通常以为随着厚度的增加抗张强度会变得更高。然而，表1的数据却显示出一个出人意料的结果，最高抗张强度出现在当厚度为大约1mm时，然后随厚度变得更厚该值则逐渐降低。
可是，不能说，若将厚度作得愈来愈小则抗张强度会无限提高。在纤维增强树脂连续长度产品中，纤维增强剂往往主要是在表面层(部分)里基本上沿着平行于连续长度产品的主轴线排列的，且这种纤维取向对连续长度产品的抗张强度有很大的贡献。因此，提高抗张强度的最有效的方法是，把连续长度产品做成某种形状，特别是有尽可能大的表面层(部分)的断面形状。
本发明的满足上述形状及厚度条件的连续长度产品适合于各种各样对产品施加高张力的场合。按照用途不同，可以对本发明的连续长度产品在其结构上进行修改。本发明较好被用作混凝土模壳用定距杆(分隔件)。本发明的定距杆包括一个狭长的杆体和位于该杆体两端的圆柱形部分，而且总体来看呈棒形。在圆柱形部分有口朝外的螺栓孔。本发明的定距杆是用纤维增强树脂做成的，而且在定距杆的至少表面层(部分)里，纤维增强剂沿定距杆的主轴线几乎平行地排列，以增强定距杆。因而，此定距杆虽薄但具有高抗张强度。
下面，结合图4详细说明这种模板分隔件。图4面出了一个采用模板分隔件的模壳实例。如图4所示，模壳50包括模板51和51，2个51彼此面对，以及其间构成的放混凝土的空间S。2个模板51中的每一个由垂直布置的竖向管55和水平布置的横管56从外部支撑着。竖管55和横管56通过夹紧手段同模板51、51相固定，夹紧手段由分隔件1、模板连接螺栓52、带棱垫片57和螺母59组成。
这个作为夹紧手段一部分的模板分隔件1是连续长度产品并且被布置在模板51、51之间。在模板分隔件1中，向分隔件两端加工成螺栓孔(未表示)内从模板51外侧旋入在模板连接螺栓52每端备有的阳螺纹53。模板连接螺栓52，在外螺纹53的根部带有一个法兰52a。模板51、51的每一个均被夹在法兰52a和模板分隔件1一端之间，从而二者被固定在分隔件的两头。这样一来，模板51、51便构成了一个具有规定宽度，即和分隔件1长度相同的宽度，的空间S。
模板连接螺栓52在另一头带有一阳螺纹54。此模板螺栓插入布置在模板51外侧的带棱垫片57中。带棱垫片57有一对凹槽部分57a、57a，每个具有与横管56互补的形状。当拧紧外螺纹53和螺帽59时，横管56和布置在横管56内侧的竖管55通过带棱垫片被向内压紧，从而将它们固定同时支撑着模板51。
在具有上面所说的这样构造的模壳50当中，混凝土被灌入模板51、51之间形成的空间S里，所说板之间的距离由分隔件1保持着。
如上所说，混凝土被灌入模壳50的空间里，随后固化和成形。这种混凝土不限于波特兰水泥(普通所说的“水泥”)或普通的混凝土(含有，主要成分，水泥、碎石和砂子的混合物)，而且这种混凝土还可以包括其他建筑材料，象非掺混水泥、塑性混凝土(普通水泥加上作为强度改进剂的特殊塑料)、水泥砂浆(也叫做“砂浆、水泥和砂子的混合物”)以及水泥石膏。
下面，将结合图1A～1C详细说明较好地用于上述模壳的本发明混凝土模板定距杆。
图1A是按照本发明的定距杆的较好实施例的示意性侧视图。沿图1A的B-B线所取的剖面视图示于图1B。沿图1A的C-C线所取的剖视图示于图1C。如同这些图所示，该实施例的定距杆1是一个具有断面接近十字(×)形状的杆体11的连续长度产品。杆体的每个端部区12包括圆柱部分12r、翅片(叶片或凸棱)12a(垂直方向)和翅片12b(水平方向)，二者均自圆柱部分12r的圆周径向地伸出。在圆柱部分12r的正中心或附近有一螺栓孔12c，用以容纳准备从板的外侧插入其中的固定螺栓(例如模板连接螺栓的阳螺纹)。就是说，圆柱部12c是由圆周壁12e构成的圆柱体，而定距杆1的每个端面呈圆环状。
在这个实施例中，杆体11具有十字形的断面。在图1C中，由构成十字形的水平臂11a和竖直臂11b，二者所形成的角度为90°。但是，在本发明中，由具有十字形断面的杆体的臂11a和11b形成的角不必须是90°。例如，由杆体的臂11a和11b形成的角可以是任何值，譬如60°，只要求这个值是为使用的目的所要求的。本实施例的定距杆1被设计成具有直角交叉的臂11a和11b，这样，定距杆便能均匀地承受来自各个方向的外力。
在图1A中，从圆柱部分12a的圆周外伸的垂直翅片12b是构成杆体11的臂11a的一部分，而水平翅片12b是构成杆体11的臂11b的一部分。螺栓孔12c的直径占据了圆柱部分12r的较大部分，因而每个侧端面12e看上去是一个圆环形。
在本实施例中，图1A中，中心双曲线两侧的各部形状被画成彼此相同的，但是它们可以彼此不同。
上面，结合图1A～1C对本发明的一个较好实施例作了说明，但是本发明的定距杆并不限于这个实施例。例如，本发明定距杆1的断面形状不局限于十字形，而且其他形状，象带有多个臂的形状，也是可以用的。进而，断面形状可以是管(环)形，圆环形、三边环形、四边环形或六边环形。臂11a、11b可以带有几乎重量穿过臂11a、11b(构成杆体11)的排气孔，以便防止当灌入混凝土时二臂之间的空气的滞留。
按本发明的定距杆的另一个实施例将结合图2A～2C予以详细地说明。
图2A是按本发明的定距杆的另一个实施例的示意性侧视图。图2B是取自图2AB-B线的剖面视图。图2C是取自图2AC-C线的剖面视图。
如同这些图所示，该实施例的定距杆2具有近似工字的形状或侧着放的H字形。每个端部区22包括由侧端面22e构成的圆柱部分22r、顶板22a和底板22b，该顶板和底板将该圆柱部分22r夹在中间。
特别是如同图2B所示，顶板22a和圆柱部22r相交成U字形的平缓曲线，而且同样，底板22b和圆柱部22r相交成U字形平缓曲线。在这幅图中，位于中心的螺栓孔22c是一个为了接纳准备从板外侧插入其中的固定螺栓(例如模板连接螺栓)的凹进部分，类似于图1中的12c。侧端面22e看上去是呈圆环形，因为凹进部的直径占据了圆柱部22r直径的较大部分。
如同图2C所示，在具有工字形或侧放的H字形断面的杆体21的背面一侧，可以看出圆柱部分22r的背面表面。如同这幅图所清楚地表示的，顶板22a与圆柱部分22r连接构成U字形平缓曲线，而且同样，底板22b与圆柱部分22r连接构成U字形平缓曲线。
在图2A中，面在位于中心部的双曲线两侧的各部分的形状彼此相同，但是它们也可以彼此不同。
杆体21可以备有几乎垂直地穿透杆体21的排气孔以抑制当灌混凝土时空气的滞留。
上面，结合着图1A～1C以及图2A～2C对按照本发明的定距杆两个较好实施例作了说明。定距杆1或2的全长几乎等于与该定距杆相装配的模板之间的距离，因而此全长的绝对数值根据模壳的宽度来确定。一般地，定距杆长度选自根据日本传统尺寸系统，即150mm(5sun)和150mm的倍数，例如300mm(1 Shaku)和450mm(1shaku 5sun)等所确定的数值。
上面实施例的定距杆1或2的断面尺寸也选自根据日本传统尺寸系统所确定的数值。例如，当断面为圆形的时，其直径(包括内径和外径)选自约15mm(5bu)、13mm(6bu)、21mm(7bu)、24mm(8bu)、27mm(9bu)和30mm(1sun)。当断面为方形或矩形时，其纵向及横向尺寸(有些情况下为对角线长)也选自上述的数值。
上面实施例的定距杆1或2的侧端区12或22，一般为圆柱体。在侧端区端面12e或22e中心附近做成的螺栓孔12c或22c，带有阴螺纹。该螺栓孔12c或22c起着接纳和固定穿过模板孔从外侧插进来的夹紧螺栓的阳螺纹的作用(例如，模板连接螺栓的阳螺纹)。圆柱部分12r或22r的端面12e或22e是被设计用来同模板壁的内表面接触，而且要具有足以承受从模壳外侧施加的夹紧压力的面积。
(连续长度产品的材料)
在具有上述形状的本发明连续长度产品，尤其是定距杆，当中，用硬质玻璃纤维做成的纤维增强剂以下述的方式被均匀分散和存在于树脂基质之中：即纤维增强剂沿基本上平行于定距杆主轴线排列，至少在其表面部分(层)中是这样。
构成基质的树脂可以是热塑性树脂也可以是热固性树脂。热塑性树脂的例子包括结晶聚烯烃树脂、此树脂的改性产品，例如含马来酐(改性剂)数量一般在0.01～1％(重量)，较好0.05～0.5％(重量)的马来酐接枝的上述树脂、聚酰胺树脂(尼龙)、丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、聚氯乙烯树脂、聚砜树脂、聚氨酯树脂、聚苯乙烯树脂和ABS树脂。这些树脂可以单独或两种或更多种联合使用。所有上述中，可以举出由结晶聚丙烯树脂(典型结晶聚丙烯树脂)和聚酰胺组成的聚合物合金树脂组合物作为一个较好组合的例子。
在聚合物合金的制备中，较好加入一种接枝改性粘合剂聚丙烯树脂或粘合剂乙烯-丙烯弹性体，作为聚合物介体，以弥补聚丙烯与聚酰胺树脂之间或者聚丙烯树脂与纤维增强剂之间的亲合力，从而可以得到特别实际地有用、作为基质的树脂组合物。在非掺混聚丙烯树脂的情况下，这一点也是重要的。
单独或与其他树脂组合用作基质的聚丙烯树脂是结晶聚丙烯均聚物或结晶丙烯-α烯烃共聚物(尤其是结晶丙烯-乙烯共聚物、结晶丙烯-1-丁烯共聚物或结晶丙烯-乙烯-1-丁烯共聚物)，每种具有不小于10g/10min的MFR(230℃,2.16kgf)，较好30-100g/10min，以及160～170℃，较好163～168℃的熔点(Tm)。根据需要，这些聚合物或单独或混合使用。
聚酰胺树脂的例子包括开环加成聚合尼龙、象尼龙6、尼龙7、尼龙11和尼龙12；共缩聚尼龙，象尼龙66、尼龙67、尼龙610和尼龙612；以及对苯二甲胺-低级脂族二羧酸共缩聚尼龙。
当用于制作本发明连续长度产品，尤其是用于混凝土模壳的定距杆，的增强组合物树脂基质是聚合物合金时，此聚合物合金是通过将聚酰胺树脂(尼龙)和结晶聚烯烃一般按(75/25～50/50的重量比，较好71/29～53/47(聚酰胺树脂/结晶聚烯烃)，掺混，然后在加热的同时捏合来制备的。该聚合物合金具有下述的结晶平衡时间。
图3表示用作基质的聚合物合金的组成与结晶平衡时间的关系。如图3所示，由于上面规定的混合比，作为树脂基质可以获得结晶平衡时间(达到100％结晶度所需时间)为300～550秒，较好350～420秒的树脂组合物。但是，根据环境的不同，用于把结晶平衡时间设定在上述范围内的条件需要比树脂的混合比更优先的考虑。
连同基质一起使用的纤维增强剂至少是无机纤维、有机纤维和碳纤维之一。这些纤维希望的话，可以两种或更多种联合使用。虽然可以把碳纤维包括在无机纤维或者有机纤维之中，但是它在这里划做第三种纤维，不属于前二者中任何一种。
増强无机纤维的例子包括玻璃纤维(玻璃棉)、金属纤维和岩石纤维(岩棉)。所有无机纤维当中最广泛实际使用的是硬玻璃(通常说“E玻璃”)纤维，而且从成本来看，这种硬玻璃纤维也是有利的。但是，在把绝对值重量大视为不利的用途上，极少有人把硬玻璃纤维考虑作最具主导地位的增强纤维。即，从比强度来说，它是较差的。
由于所有的芳族聚酯树脂纤维和所有的芳族聚酰胺树脂纤维都具有重量轻和强度大的性能，故这类纤维已被广泛用作增强有机纤维。这些树脂纤维从市场可以买到，而且前者的一个例子是“Kevler”(商品名)而后者的一个例子是“Chelimide”(商品名)。
用各种方法制备的增强碳纤维在市场上有售，其中的一例是“Thoren 1-40”(商品名，可从Union Carbide公司购得)。碳纤维就其极高的比强度(强度/重力)，90kgf/mm2·g，而言是有利的。碳纤维因其绝对重量数值小而评为比重量强度最佳。而且碳纤维具有适度的导电性。另一方面，金属纤维显示出高导电性，且加之它具有宽范围内的弹性(变形回复)和高弹性模量。
用于制成金属纤维的金属的例子是铁、铁合金，尤其是钢、象普遍钢和特殊钢(例如高抗张强度钢、不锈钢)，铜及铜合金，象黄铜(炮铜、铜锌合金)、青铜(铜锡合金)、锰青铜和磷青铜。
下面，将更详细地讨论使用玻璃纤维作为纤维增强剂的情况。玻璃纤维增强剂通常是以纤维束，象粗纱或经纱的形式提供的。纤维束中的纤维数目一般在500～4,000范围，且单根丝的平均直径介于3～21μm。较好对玻璃纤维增强剂的表面进行处理以改善对基质聚合物的亲合力，例如氨基硅烷处理、羧基硅烷处理或者用含氨基和羧基两种基团的硅烷化合物处理。
玻璃纤维增强剂的纤维平均长度通常为0.3mm(短纤维)～30mm(长纤维)，较好3～30mm，更好5～25mm。玻璃纤维增强剂的抗张强度不小于20.5MPa，且其抗张模量不小于725MPa。
在用于制作本发明的连续长度产品的增强组合物中，含有作为基质的树脂组合物的数量为90～60％(重量)，较好80～70％(重量)，而且还含有玻璃纤维增强剂，其数量为10～40％(重量)，较好20～30％(重量)，(2成分的总数量：100％(重量))。重要的是，玻璃纤维增强剂要分散在基质当中而且增强剂的纤维要基本上互相平行。
当使用重量轻的纤维增强剂，象碳纤维，纤维对基质的混合比介于14/86～46/54(碳纤维/基质(重量))，且此纤维增强剂的数量少于其他种纤维的情况。然而，既使碳纤维的使用数量较少，但这样的数量足够表现出必要的强度。所以应该想到，由于碳纤维重量轻，所以它具有较高的强度(较高的比强度)。
当本发明的基质树脂组合物含有结晶聚烯烃时，加入的用马来酐之类改性的结晶聚烯烃数量，以结晶聚烯烃为70～90％(重量)，较好75～85％(重量)为基准，为30～10％(重量)，较好25～15％(重量)。改性结晶聚烯烃不仅起着改善纤维增强剂与该结晶聚烯烃(作为树脂基质的一种成分)之间的粘合力，而且改善此结晶聚烯烃与含极性基团的树脂(即树脂基质的另一种成分)之间的粘合力。
图3表示出被用来制作本发明的连续长度产品的基质树脂的聚合物合金的结晶平衡倾向(画作为纵轴)与该基质的组成(面作为横轴)的关系。在这个例子中，当聚酰胺与改性聚烯烃的比例介于70/30～80/20范围内时观察到突然的变化，据此可以想到，聚合物合金形成了。
(制备连续长度产品的方法)
如上所述，按照本发明的连续长度产品是一种复合物，其中纤维增强剂以下述的方式被包含在包括热塑性或热固性树脂(较好是热塑性树脂)中：即增强剂的松散的纤维被树脂包覆着。虽然有若干种将复合物模塑成连续长度产品的方法，但是较好采用一种能生产出连续长度产品的方法，它使其中的纤维增强剂按规定的方向排列，一般几乎与产品的主轴线相同的方向，至少在产品的表面部分(层)里是如此。
为生产本发明的连续长度产品，优选采用注塑方法。之所以倾向于采用注塑方法做为将含纤维增强剂的树脂或者其粒子(初级模塑产品)模塑成作为最终制品的连续长度产品的手段的理由在于，纤维增强剂是以这样的方式被含于制成的连续长度产品中的：即增强剂是按给定的方向排列的，通常几乎与产品的主轴线相同的方向，至少在产品的表面部分里是如此。但是在其他模望方法中(例如T模挤出模塑方法)，象上述的排列状态几乎得不到，而且难以成形具有复杂形状断面的产品，尤其是具有环状断面的产品。
在本发明的连续长度产品中，尤其好的是，纤维增强剂至少在产品的表面部分里基本上沿着平行于产品主轴线(同)方向排列。能赋予产品以上述排列状态的最有效模塑方法就是“注塑方法”。因此，最希望的就是采用这种“注塑方法”，以便制备出本发明的连续长度产品。而且，将模塑材料引入模具的浇口较好开在模具的端部或者其附近、模具主轴线的延长线上。这一点不同于传统的生产连续长度产品的注塑方法。在传统的注塑方法中，浇口一般是开在模具的中心点附近。若浇口开在模具主轴线的端点，则正当树脂从浇口流向另一端时它已被冷却，从而使树脂难以流动。为了避免出现这种状态，浇口通常都开在模具的中心附近。
下面，将结合实例进一步说明本发明，但是应该认真地理解，本发明绝不局限于这些例子。
在下面的实例中采用了如下的用以测量性能的条件和标准。
(1)熔流速率：
溶流速率(g/10min)是按照JIS K7210(1976)中测试条件14(230℃,2.16kgf)测定的。
(2)晶体熔点(Tm)
在氮气氛中以20℃/min的速率将10mg的试样从室温(23℃)加热，借助示差扫描量热法(DSC)测定因晶体熔融产生的吸热曲线。取吸热曲线的峰值处的温度(℃)作为晶体的熔点。当观察到多个峰时，取面积最大的峰确定晶体熔点。
(3)抗张强度：
抗张强度(kgf/mm2)按照JIS K7113测定。
(4)抗张模量：
抗张模量(kgf/mm2)按照JIS K7203测定。
实施例1～3，对比例1
通过树脂喂入口以规定的加料速率向挤塑机加入包括结晶改性丙烯均聚物树脂(马来酐单元含量：0.3％(重量),MFR(230℃,2.16kgf):30g/10min，晶体熔点(Tm):163℃)和结晶未改性丙烯均聚物树脂(MFR(230℃,2.16kgf):30g/10min，晶体熔点(Tm):163℃)的结晶聚烯烃基质树脂，并且通过粗纱喂入口以规定的加料速率加入硬玻璃粗纱(平均纤维直径：17μm，单丝根数：4,000，由Nippon Electric Glass Co.Ltd提供)，获得了玻璃纤维增强线料。将线料切成规定的长度，得到玻璃长纤维增强树脂切粒，含有60％(重量)基质树脂和40％(重量)玻璃长纤维增强剂。
将切粒喂入注塑机(螺杆直径：40mm)螺杆压缩比：1.7,L/D=16.9)并且熔融。然后将生成的熔融组合物(250℃)喂入安装在注塑机出料口处的模具中制成断面如表1所示的连续长度产品。物理测试所得结果载于表1。
作为对比例1，采用与实施例1相同的玻璃长纤维增强树脂切粒制备了断面如表1所示的连续长度试样。该试样的平均厚度被改变为6mm，越出了本发明权利要求的范围。物理性能试验的结果载于表1。
实例4～6，对比例2
使用了一台有2个进料口的挤塑机，其中一个(第一进料口)位于机筒的上游端，而另一个(第二进料口)位于第一进料口的下游侧，通过第一进料口加入70％(重量，以增强组合物为基准)与实例1～3相同的结晶聚烯烃基质树脂，通过第二进料口加入30％(重量，以增强组合物为基准)硬玻璃短纤维增强剂(平均纤维长度：0.5mm)，然后进行熔体捏合，获得玻璃短纤维增强切粒。采用与实例1～3相同的注塑机对切粒进行了与实例1～3相同的操作，制成了断面如表1所示的连续长度试样。物理性能测试所得结果载于表1。
采用与实例4～6相同的玻璃短纤维增强树脂切粒制成了断面如表1所示的连续长度试样，作为对比例2。此试样的厚度被变成6mm，越出了本发明权利要求的范围。物理性能测试所得结果载于表1。
实例7和8，对比例3
通过树脂加入口向挤塑机内加入规定数量的与实例1～3相同的结晶聚烯烃基质树脂并进行熔体捏合，同时通过粗纱加入口向挤塑机内加入规定数量的与实例1～3相同的玻璃粗纱，得到玻璃纤维增强线料。将线料切成规定的长度得到玻璃纤维长纤维增强树脂切粒，含有60％(重量)基质树脂和40％(重量)玻璃长纤维增强剂。
采用与实例1～3相同的注塑机对切粒进行了与实例1～3相同的操作，制成了断面如表1所示的连续长度试样。物理性能测试所得结果载于表1。
采用与实例1～3相同的玻璃短纤维增强树脂切粒制备了断面如表1所示的连续长度试样，作为对比例3。此试样的厚度被改变为6mm越出了本发明权利要求的范围，物理性能测试的结果载于表1。
实例9
使用与实例1～3相同的挤塑机，对与实例1～3相同的结晶聚烯烃的基质树脂和与实例1～3相同的玻璃粗纱进行了如实例1～3的相同的操作，得到长纤维增强树脂切粒，含有80％(重量)结晶聚烯烃基质树脂和20％(重量)玻璃长纤维增强剂。使用与实例1～3相同的注塑机对切粒进行了与实例1～3相同的操作，制成了断面形状如表1所示的连续长度产品试样。物理性能测试所得的结果载于表1。
实例10及11，对比例4及5
以尼龙66(商品名：CM3001N,Toray Industries公司提供)(实例10)或尼龙6树脂(商品名：CM1017,Toray Industries公司提供)(实例11)，作为树脂基质的聚酰胺树脂，将其与结晶改性丙烯均聚物树脂(马来酐单元含量：0.3％(重量)，MFR(230℃,2.16kgf):30g/10min，晶体熔点(Tm):163℃)和结晶未改性均聚丙烯(MFR(230℃,2.16kgf):30g/10min，晶体熔点(Tm):163℃)按表1所示的混合比掺混。将所得共混物通过树脂加入口加入到挤塑机中并熔融捏合制成聚合物合金。采用与实例4～6相同的挤塑机(备有2个进料口)对聚合物合金和短纤维增强剂进行与实例4～6相同的操作，制成纤维增强试样(其断面形状示于表1)，含有作为树脂基质的聚合物合金，其所含的聚合物合金树脂基质和短纤维增强剂的比例示于表1。通过粗纱加入口向挤塑机内加入规定数量的玻璃粗纱(平均纤维直径：17μm，单丝根数：4,000，由Nippon Electric Glass公司提供)，获得玻璃纤维增强线料。将线料切成规定的长度得到玻璃长纤维增强树脂切粒，其中聚合物合金被用作树脂基质。
将切粒加入到注塑机(螺杆直径：40mm)螺杆压缩比：1.7,L/D=16.9)中并使之熔融。然后把生成的熔融组合物(250℃)加入到安装在注塑机出料咀处的模具里，制成断面形状如表1所示的连续长度试样。表1中，“厚度”一词指的是模塑制品的厚度，不是模塑制品切下部分的厚度。换句话说，此厚度是环状部分的宽度，其数值由该中空模塑制品断面的外周长和内周长决定。
在对比例5和6中，所定的试样厚度超出了本发明的权利要求的范围。采用了一种增强组合物，其中在树脂基质中含有一种普通的短纤维增强剂(平均纤维长度：0.5mm)，其数量与本发明实例中相同。物理性能测试所得结果载于表1。
               表1(Ⅰ)
实验编号                   连续长度产品的组成
                             材料
    基质树脂     纤维增强剂
    PO     PA    数量     长度  数量
种类数量 种类数量     wt％     mm    wt％
实例1实例2实例3  PP    60PP    60PP    60  -     --     --     -     606060     长    40长    40长    40
对比例1 PP    60 -     - 60 长    40
实例4实例5实例6  PP    70PP    70PP    70  -      --      --      -     707070     短    30短    30短    30
对比例2 PP    70 -      - 70 短    30
实例7实例8  PP    60PP    60  -       --       -     6060     长    40长    40
对比例3 PP    60 -       - 60 长    40
实例9实例10实例11  PP    80-     -PP    30  -        -PA66    70PA6     70     807065     长    20短    30短    35
对比例4对比例5 PP    30PP    30 PA6    70PA6    70 7065 短    30短    35
PA：聚酰胺6(尼龙6)，除非另行指明，PA66：聚酰胺66(尼龙66)，该改性结晶聚烯烃树脂含有0.3％(重量)马来酐单元。
                    表1(Ⅱ)
实验编号                     连续长度产品的形状
    尺寸因素     必要条件
断面形状     尺寸    实际断面面积mm2   外周边长/实际断面面积mm/mm2
高×宽×厚
实例1实例2实例3     ---     10          110          310          4     103040     2.200.870.70
对比例1 - 13          6 78 0.49
实例4实例5实例6     ---     10          110          310          4     103040     2.200.870.70
对比例2 - 13          6 78 0.49
实例7实例8     ××     15    15    320    20    4     81144     0.740.56
对比例3 × 30    30    6 324 0.37
实例9实例10实例11     ---     10          310          310          3     303030     2.202.202.20
对比例4对比例5 -- 13          613          6 7878 0.490.49
PA：聚酰胺6(尼龙6)，除非另行指明，PA66：聚酰胺66(尼龙66)，该改性结晶聚烯烃树脂含有0.3％(重量)马来酐单元。
                      表1(Ⅲ)
实验编号            连续长度产品的性能
断裂抗张强度MPa     断裂伸长 纤维排列状态
实例1实例2实例3     177173150     10.29.08.3     优良良
对比例1 96 7.5 稍差
实例4实例5实例6     132118106     9.58.47.1     优良良
对比例2 71 6.5 稍差
实例78     178157     9.28.7     良良
对比例3 98 7.5 稍差
实例9实例10实例11     122133142     8.28.28.4     优优良
对比例4对比例5 9476 7.06.5 稍差稍差
PA：聚酰胺6(尼龙6)，除非另行指明，PA66：聚酰胺66(尼龙66)，该改性结晶聚烯烃树脂含有0.3％(重量)马来酐单元。
                     本发明的效果
如前所述，本发明的连续长度产品是用纤维增强树脂制成的并且被设计成具有形状比(断面外边缘总长度(Lmm/断面的实际面积(Smm2),0.5～2.5/mm以及厚度1～4mm。这样，该连续长度产品在抗张强度方面是优异的。
本发明的定距杆是两端带有螺栓孔的上述连续长度产品。该定距杆是用包括树脂基质和纤维增强剂的纤维增强树脂制成的，而且在定距杆内部纤维增强剂是这样分散和存在的，即纤维增强剂至少在定距杆的表面部分沿基本上平行于定距杆的主轴线排列。这样，该定距杆在抗张强度方面是优异的而且能够足以承受由混凝土模壳内放置的混凝上产生的朝外的高张应力。而且，定距杆的重量及制备定距杆所用的材料数量可以做得尽可能地小。
在制备按照本发明的连续长度产品的过程中，向连续长度模具内加入由35～50％(重量)基质树脂和15～50％(重量)平均纤维长度0.3～30mm的纤维增强剂(总量：100％(重量)构成的熔融纤维增强树脂，其加入方式使得熔融纤维增强树脂基本上平行于模具的主轴线。这样，便可以生产出一种连续长度产品，其中纤维增强剂是这样分散和存在于树脂基质内的，即纤维增强剂至少在产品的表面层内沿基本上平行于产品主轴线排列。如此获得的连续长度产品在轻量化和抗张强度方面是优异的。

Claims (33)

1．一种用注塑法由纤维增强剂和热塑性树脂基质制成的连续长度产品，
所述产品具有0.5-2.5/mm的形状比和1～4mm的厚度，
所述形状比L/S是按断面轮廓的全长Lmm与该断面的实际面积Smm2之比定义，
所述纤维增强剂的平均纤维长度为0.3-30mm，
所述纤维增强剂以下述方式分散和存在于树脂基质中，使纤维增强剂至少在连续长度产品的表面部分中，沿基本上平行于连续长度产品的主轴线排列。
2．如权利要求1所述的连续长度产品，其中，所述形状比L/S的范围是0.55～2.2/mm。
3．如权利要求1或2所述的连续长度产品，其中，所述断面形状选自X形(十形)、H形、
Figure C9519073500021
形、 形、圆环形和多边环形。
4．如权利要求1或2所述的连续长度产品，其中，所述连续长度产品是由一种纤维增强树脂制成的，所述树脂含有平均纤维长度为0.3～30mm的纤维增强剂，且该产品的平均厚度为1.5～3.5mm。
5．如权利要求1或2所述的连续长度产品，其中，所述连续长度产品是由一种纤维增强树脂制成的，所述树脂含有平均纤维长度为3～30mm的纤维增强剂，且该产品的平均厚度为1.5～3.5mm。
6．如权利要求1或2所述的连续长度产品，其中，连续长度产品中含有纤维增强剂的数量为15～50重量％。
7．如权利要求1或2所述的连续长度产品，其中，连续长度产品中含有纤维增强剂的数量20～40重量％。
8．如权利要求1或2所述的连续长度产品，其中，所述纤维增强剂是选自无机纤维、有机纤维和碳纤维中的至少一种纤维。
9．如权利要求1或2所述的连续长度产品，其中，所述纤维增强剂是一种硬玻璃纤维，它具有3～21μm的平均纤维直径，不小于20.5MPa的抗张强度和725MPa的拉伸模量。
10．如权利要求1或2所述的连续长度产品，其中，所述树脂基质是选自热塑性树脂类中的至少一种树脂。
11．如权利要求1或2所述的连续长度产品，其中，所述树脂基质是选自结晶热塑性树脂中的至少一种树脂。
12．如权利要求1或2所述的连续长度产品，其中，作为树脂基质用的热塑性树脂是结晶聚烯烃树脂、聚酰胺树脂或这两种树脂的组合物。
13．如权利要求1或2所述的连续长度产品，其中，所述树脂基质是一种结晶聚烯烃树脂或者结晶聚烯烃树脂与热塑性树脂的组合物，所述结晶聚烯烃树脂是已用马来酸酐进行至少部分改性的聚烯烃树脂，而且其含量，以树脂基质为基准，为10～30重量％。
14．如权利要求1或2所述的连续长度产品，其中，结晶聚烯烃树脂是选自结晶聚丙烯均聚物和结晶聚丙烯-α烯烃共聚物中的至少一种聚合物，它具有不小于10g/10min的MFR(230℃,2.16kgf)和160～170℃的晶体熔点(Tm)。
15．如权利要求14所述的连续长度产品，其中，所述结晶聚丙烯-α烯烃共聚物中的-α烯烃是乙烯。
16．如权利要求1或2所述的连续长度产品，其中，所述聚酰胺树脂基质是选自开环加成聚合尼龙，和对苯二甲胺-低级脂族二羧酸共缩聚尼龙中的至少一种尼龙。
17．如权利要求1或2所述的连续长度产品，其中，所述树脂基质是一种树脂组合物，它含有50～75重量％聚酰胺树脂和50～25重量％结晶聚烯烃树脂，其总量为100重量％，而且其结晶平衡时间为300～550秒。
18．如权利要求1或2所述连续长度产品，其中，所述树脂基质是一种树脂组合物，它含有53～71重量％聚酰胺树脂和47-29重量％结晶聚烯烃树脂，其总量为100％重量％，而且其结晶平衡时间为350～420秒。
19．一种用注塑法由纤维增强剂和热塑性树脂基质制备具有0.5-2.5/mm形状比的连续长产品的方法，它包括，
使熔融的纤维增强树脂基质基本上全都沿着模具的主轴方向进行供料，按照上述方式将所述熔融的纤维增强树脂基质导入连续长度的模具中，
所述纤维增强树脂基质含有85-50重量％基质树脂和15-50重量％，长度为0.3-30mm的增强纤维，其总量为100重量％。
20．如权利要求19所述的制备连续长度产品成形的注塑方法，其中，所述纤维增强树脂含有平均纤维长度为3～30mm的纤维增强剂。
21．一种用于混凝土模壳的树脂定距杆，它是用注塑法由纤维增强剂和热塑性树脂基质制成的，
所述树脂定距杆包括长而窄的狭长杆体和杆体两端面上的螺栓孔，其中，所述定距杆具有0.5-2.5/mm的形状比L/S，所述形状比以断面轮廓线的全长Lmm与该断面的实际面积Smm2之比定义，而且定距杆的平均厚度为1～4mm，
所述纤维增强剂的平均纤维长度为0.3-30mm，而且该纤维增强剂以下述方式分散并含于树脂基质中，使所述纤维增强剂至少在定距杆的表面层内沿着基本上平行于定距杆主轴线排列。
22．如权利要21所述的定距杆，其中，所述形状比L/S的范围是0.55～2.2/mm。
23．如权利要求21或22所述的定距杆，其中，所述定距杆是由一种纤维增强树脂制成的，它包含平均纤维长度为0.3～30mm的纤维增强剂，而且其平均厚度为1.5～3.5mm。
24．如权利要求21或22所述的定距杆，其中，所述定距杆是用纤维增强复合物制作的，该树脂含有平均纤维长度为3～30mm的纤维增强剂，而且所述定距杆的平均厚度为1.5～3.5mm。
25．如权利要求21或22所述的定距杆，其中，所述定距杆中含纤维增强剂的数量为15～50重量％。
26．如权利要求21或22所述的定距杆，其中，所述定距杆中含纤维增强剂的数量为20～40重量％。
27．如权利要求21或22所述的定距杆，其中，所述纤维增强剂为选自无机纤维、有机纤维和碳纤维中的至少一种纤维。
28．如权利要求21或22所述的定距杆，其中，所述纤维增强剂是一种硬玻璃纤维，其平均纤维长度为0.3～30mm，平均纤维直径为3～21μm，抗张强度不低于20.5MPa以及拉伸模量不低于725MPa。
29．如权利要求21或22所述的定距杆，其中，所述基质是一种树脂组合物，它含50～75重量％聚酰胺树脂和50～25重量％结晶聚烯树脂，其总数量为100重量％，而且其结晶平衡时间为300～550秒。
30．如权利要求21或22所述的定距杆，其中，所述基质是一种树脂组合物，它含53～71重量％聚酰胺树脂和47～29重量％结晶聚烯烃树脂，其总量为100重量％，而且其结晶平衡时间为350～420秒。
31．如权利要求21或22所述的定距杆，其中，所述聚酰胺树脂是选自开环加成聚合尼龙和对苯二甲胺-低级脂族二羧酸共缩聚尼龙中的至少一种尼龙。
32．如权利要求21或22所述的定距杆，其中，所述结晶聚烯烃树脂是选自结晶聚丙烯均聚物和结晶聚丙烯-α烯烃共聚物的至少一种聚合物，而且其MFR在230℃,2.16kgf时不小于10g/10min以及晶体熔点Tm为160～170℃。
33．如权利要求29所述的定距杆，其中，所述结晶聚丙烯-α烯烃共聚物中的α-烯烃是乙烯。
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