CN85101542A

CN85101542A - 纤维增强塑料模压件

Info

Publication number: CN85101542A
Application number: CN 85101542
Authority: CN
Inventors: 拉德万; 斯克尔定
Original assignee: Wiggins Teape Group Ltd
Current assignee: Wiggins Teape Group Ltd
Priority date: 1985-04-01
Filing date: 1985-04-01
Publication date: 1987-01-24

Abstract

一种压制纤维增强塑料制件的方法，它包括对一块压实的热熔塑料板材进行加热和模压处理。该塑料板材中分布有占重量20％至70％的增强纤维，纤维的弹性系数(如在本文中所说明的)很高，其长度约在7至50毫米之间，这样，玻纤中的应力就会使塑料材料在模子中膨胀开来并形成透气的多孔状。

Description

本发明涉及以纤维增强塑料为材料的模压塑料件以及一种模压这种塑料件的方法。

到目前为止，纤维增强塑料模压件，都是用经玻璃纤维织物席增强压实的热熔塑料板模压出这种玻璃纤维织物席由很长的玻纤丝股（例如纤维束）构成，其长度可能有200厘米或更长些。这些纤维束呈不规则的弯曲状延伸分布于板材中。

这样，在一个制造这种材料的例子中，多层玻纤织物介于多层热熔塑料之间，该复合结构又经用针穿扎处理以使各层材料产生一定程度的结合，然后将其在压力下加热，形成牢固压实的板材。

在将这种材料送入模压成形机之前，当加热到使该塑料质软化的温度，使板厚略有增加的现象。这可能是由于通常为玻璃质的矿物纤维织物层（在层压阶段这些织物层已被压在一起）发生还原。从而部分地回复到它们原来的形态。然而这种板厚增加是很有限的，同时也导致材料表面被从熔化了的塑料质中突出的粗纤维及纤维束毁损的情况。对进行过针穿扎处理的材料，这两种缺点的影响尤其严重。纤维束受针穿扎处理而成本板材表面呈垂直向的环状，从板材表面露出来并高高穿出表面。形成毛发状的外表。但是中间几层纤维织物网的厚度几乎不膨胀，结果厚度膨胀了的板材的挠韧性几乎与原先只经过压实的板材一样。

由于有这些问题，所以人们全都先将热胀了的板材压成所需的一定形状，然后让其在模子中冷却到使塑料软化的温度以下，同时继续加压，以保证该模压塑料件充分坚固。在这种条件下该模压塑料件会达到最大的强度，但其挠韧度相对其重量来讲则较低，而且模压制件当然也是不能渗透的。

这种对纤维增强塑料件进行模压的工艺发明包括对一种压实的板层内分布有增强纤维的热熔塑材料板进行加热和模压，板内增强纤维约占板重的20%至70%之间，增强纤维具有较高的弹性系数（如在此说明的），其长度约在7至50毫米之间，这样该玻璃纤维上的应力就会引起该塑料材料膨胀至模子的形状并形成多孔状。

已经发现这种制件成品的膨胀程度及相对原板材的厚度增加远高于已知用于各种结构的材料，且均匀度也更高，从而压出的制件挠韧性要高得多，并且凝聚的表面也较光滑。在通过自由膨胀，将成形模工具的尺寸，定至间隙少于最终厚度，从而控制膨胀程度的情况下，上述现象尤为明显。

下面的比较例子将会讲清对这些问题的相对的改善，以及改善的方法。

对比例子：

将压实的玻纤增强热熔塑料样品切成每片宽度约2厘米的小条，并列排在一起置于一台热压机的下模板上，然后将上模板盖到离下模板6毫米高处，这个高度比任何一块样品的厚度都大许多。再将热压机加热到200℃温度，该温度超过了样品的软化温度点。5分钟后，让热压机冷却，打开压模板，并将每块样品的膨胀情况记录下来。表1列出了记录的结果：

表1

实例材料厚度（毫米）膨胀后表面特征

膨胀前膨胀后

1、60%重量的聚丙烯， 3.75 4.5 不平整且呈毛发状

经针扎处理的玻纤织但不能渗气。

物增强。

2、50%重量的聚丙烯 2.1 4.9 不规则且粗纤束钻出。

由玻纤织物层压增强但不能渗气。

3、50%重量的聚丙烯 3.55 6.0 光滑且多孔。

50%重量的以传统造（上下模

纸工艺制备，并经压板间距）

实的12毫米玻纤。

4、50%重量的聚丙烯。 2.65 6.0 光滑且多孔。

50%以英国专利号（上下模

112975及1329409 板间距）

的方法制备的12毫米

长玻纤。

应该注意到只有两种以造纸工艺方法制备的样品膨胀到填满模板间空间的程度，并在模板表面上形成足够的压力以产生光滑平整的制件表面。

接着又用根据英国专利第1129757及1329409号的方法制备的样品重复了上述实验，但这次使用的是不同种类的热熔塑料作为基质，并将模板预热到275℃，实验结果在表2中列出，从中可以看到这些材料的变化情况与表1中第三、第四种材料基本相同。

表2

实例：材料厚度（毫米）膨胀后表面特征

膨胀前膨胀后

5、60%重量的聚乙烯 3.35 6.00 光滑且多孔

对苯甲酸脂、

40%重量的12毫

米长玻纤。

6、60%重量的聚炭酸脂 3.60 6.00 光滑且多孔

40%重量的12毫米

长玻纤。

虽然这些材料的挠韧性在膨胀过程中会增大，但其延展韧性则下降。所以在膨胀率达到100%这个十分适当的数值时，即膨胀后的厚度为材料原来的厚度的2倍时，挠韧度达到最大值。

在制备材料过程中发现玻纤增强材料的比例对材料的膨胀能力影响很大。一般来讲，增强材料含量越高的样品，膨胀率就越大，且产生的制件表面也越多孔。最佳的方案，使是在聚丙烯中至少使用30%重量的玻纤（在其它密度不同的塑料中要按相当的体积比例推算），但最多只可用70%重量的玻纤。能产生良好的膨胀率及胶合度，而制件表面为多孔状的最优比例为50%重量的玻纤。

在模压过程中通过将数层不同成份的层材料叠压到一起的方法可以制出一种改善了的制件。因此，举例来说，根据英国专利1129757和1329409号的工艺方法制备出4张单位重量均为每平方米500克的板材，其中两张含有40%重量的12毫米长、直径11微米的玻纤，另两张含60%的相同玻纤，板材其余的成份均是聚丙烯。将四张板材叠在一起，其中玻纤含量较低的两张放在外面，然后将四张板材在一台非封闭式压机上加以热压，结果发现中间的两层较外面的两层膨胀得更多，从而形成一张表面光滑平整，胶结良好的很厚的硬板。

表3将用本发明方法制造的材料与另两种由其它方法制造的已有商业性材料之膨胀效果作了比较。从而可以看出本发明的材料同该两种已有商业性产品相比下能够产生相当大的膨胀，而产品的表面状况没有明显损坏。

表4显示了玻纤含量对膨胀特性的影响，并表明如果应用适当，甚至在膨胀程度相当大的条件下也能维持一个可接受的挠性系数值。

表5及表6显示了在一张各层玻纤含量不同的四层压合板中玻纤含量对膨胀程度的影响。

表7显示了膨胀对材料韧度的影响，表明韧度随膨胀程度增加而增强。

注：1、玻纤长度13毫米，直径11微米。

2、在所有实例中其余部分均为聚丙烯。

3、在经定位撑竿固定的模板间之膨胀。

4、单位：g/m²＝克/平方米，Sec/100ml＝秒/100毫升

g/cc＝克/立方厘米， Sec＝秒

MPa＝百万帕斯卡，N.mm＝牛顿/毫米

表6

注：

1、玻纤长度为11毫米，直径11微米。

2、在所有实例中其余部分均为聚丙烯。

3、在经定位撑竿固定的模板间之膨胀。

4、单位见表5之注。

表7

实例膨胀率% 韧性（N.mm^X10⁸）

27 0 11

28 55 22

29 90 37

30 110 43

31 150 38

注：玻纤其纤维长度13毫米，直径11微米，占重量40%

聚乙烯对苯二酸酯。占重量60%

此膨胀程序证明亦可被应用于模压制件，例如这种制件可以根据附图说明的工艺方法制造，

图1为本发明工艺中使用的增强塑料板截面图。

图2为-红外线加热炉的截面图。

图3为本发明工艺中使用的一付模具的截面图。

首先参照图1，此图显示了一张经玻纤2增强的热熔塑料板1，玻纤2的长度在7到50毫米之间。

现在看图2，该图显示一台加热炉3，该炉具有一个红外线加热装置4及一条耐高温的传送带5，以将板1送入和取出加热炉3。传送带5套在张紧滚筒6上。

经过加热后，板1被传送到一付具有上部8和下部9的模子7中。板1送入模子7后，就向上下部8和9加压，然后上部8缩回，让板1中的玻纤材料复原，同时让制件膨胀，这个过程使得制件将空气吸入，使制件成多孔状。

上述的工艺过程可以有几种方法。可任随选择，比如说，在板1膨胀后可将模具上部8再次合上以将制件的一部份压实。或者可以让板材自由膨胀到其最大程度，然后再进行模压。压实的程度最好大至能影响板材的透气性能，因此可将此作为决定模压制件透气性的一种方法。

如果模压制件将要被涂上一层粘合剂或包上一层软泡沫塑料材料，那么成品制件的透气性就对之十分有利。通过在制件另一面抽真空的办法，不必在制件上钻孔就可以达到牢固的粘结效果。

勘误表 CPCH856006

Claims

1、一种压制纤维增强塑料制件的方法，包括对一块压实的热熔塑料板材进行加热和模压处理。该塑料板材中分布有占其重量的20至70%的增强纤维，纤维的弹性系数(如在本文中说明的)很高，其长度约在7至50毫米，这样，玻璃纤维中的应力就会使塑料材料在模子中膨胀开来并形成透气的多孔状。

2、如权利要求1中所提出要求的一种工艺，其中膨胀程度是这样控制的：即将成形模具的间隙定得小于塑料在不受限制地自由膨胀情况下可达到的最终厚度。

3、如权利要求1或2提出要求的一种程序，其中热熔塑料至少具有占重量30%的玻璃纤维。

4、如权利要求3提出要求的一种程序，其中热熔塑料具有占重量50%的玻纤。

5、如权利要求1至4提出要求的一种程序，其中板材系由两层或两层以上成份不同的塑料材料组成，在模压过程中将其层压到一起。

6、如权利要求1至5提出要求的一种程序，其中三张或以上的板材结合在一起，外面两层比中间两层所含玻纤重量较少。

7、如权利要求1至5提出的一种程序，其中板材先在一加热炉中加热，然后传送到一付至少由两部分组成的模具内，再对模中的板材加压，随后就松开，模子至少有两件部件要分离开来，让模压制件中的玻纤成份复原，同时让制件膨胀使其产生为孔。

8、如权利要求7提出要求的一种程序，其中模子的部件在制件膨胀后重新合上以将其部份压实。

9、如实例1至31中任何一例中所提出的模压制造纤维增强塑料材料制件的一种程序。

10、基本上可参照本文附图说明，如附图所示的一种模压纤维增强塑料材料制件的程序。

11、一件根据上述权利要求1至8中任何一项提出的程序制造的纤维增强塑料模压制件。