TW386940B - Laminar product comprising fibrous material and a thermosetting resin mixture, process for manufacturing same, fibrous material for use in same, and commodityobtained with the aid of same - Google Patents

Description

經濟部中央標準局員工消費合作社印装 A7 __ B7 五、發明説明& ) 本發明係關於一種包括纖維材料與熱固性樹脂混合物 當做基質的層狀產品。本發明也關於製造該產品的方法。 如此的產物係揭示在EP — A — 0 3 0 4 1 3 3 。在EP—A—〇 304 133裡描述一種用熱固性 樹脂混合物，尤其是胺基塑料甲醛混合物，及不織物材料 或墊子形式之纖維材料做成的層狀產品。纖維材料通常包 含黏合劑以保持與存在於其中的纖維黏著而且使纖維材料 在例如用基質浸漬纖維的期間內容易處理。 已知的產物通常經由模型加工至最終產品，其後在增 溫下將其壓縮縮及施壓形成最終產品。在壓縮期間，產物 流至模型內未放置產物之處。該流動現象係用來確定纖維 材料在最終產品裡分佈良好。所有的現象皆表示，在壓縮 期間內，纖維材料必須與流動的熱固性樹脂混合物一起配 合。 已知的產物具有下列的缺點：在流動模塑以形成最終 產物的期間內，流動不夠，以致於並非所有的纖維材料停 置在產物裡的所需位置。 本發明之目的係提供一種包括熱固性樹脂混合物和纖 維材料而沒有該缺點的層狀產品。 令人驚訝地，竟達成：纖維材料不包含黏合劑而且包 括不連續纖維，其中一砦係以事實上垂直於基片的方式定 向。 在本專利申請案的範疇裡，不連續的纖維係解釋爲具 有比欲製造之最終產物的特性縱向尺寸更短長度的纖維。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -線 -4- 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A7 B7 五、發明説明i ) 特別地適當的纖維具有1到8 0毫米，較佳6到5 0毫米 的平均重量長度。 在本專利申請案的範疇裡，’事實上垂直’係解釋爲 纖維以大約垂直於基片的方式定向。應該请楚的是，實務 上不可能以完全地垂直於基片的方式定向，對本發明而言 也不需要如此。因此，可能發生，例如纖維不以垂直於基 片的方式定向在其整個長度上，而是置於棊月'平面裡在其 部分長度上。 根據本發明，由於使用纖維材料的結果，可以獲得極 適合經由流動模塑加工的層狀產品。 較佳地，本發明層狀產品的特徵在於纖維材料包括不 織物，針織塾子。 如此的墊子本身係從例如US-3，8 8 3，3 33 已知，其中可能的製造方法也可以供墊子使用。不織物， 針織墊子係由任意地在平面裡定向的不連續纖維所組成而 其中一些係經由針織以事實上垂直於基片平面的方式定向 〇 本發明層狀產品的另一優點是層狀產品的溼氣敏感性 顯然比比較已知產物的溼氣敏感性更小。由於使用本發明 產物的結果之故，所以最終產物的耐熱性也是較好的。層 狀產品的染色能力此外看起來是比較好的，意謂著染色的 穩定性和亮度皆經改良。 較佳地，每單位寬度和每重量每單位面積在2 o°c下 的纖維材料抗拉強度是在0.015牛頓米/克到15牛 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、τ -5- A7 __ B7 _ 五、發明説明& ) 頓米/克。關於這一點，每單位面積的纖維材料重量係定 義爲1平方公尺纖維材料裡的重量。每單位寬度的抗拉強 度係定義爲一條寬度爲1公尺之纖維物質的抗拉強度。抗 拉強度的較低限度係由抵抗在製造層狀產品期間’更定言 之，在以熱固性樹脂混合物浸漬纖維材料期間內發生之力 量所需的強度而決定。纖維材料的抗拉強度可以容易地由 熟習此項技藝者所知的方式測定。 另一方面，纖維材料的適當強度也視熱固性樹脂混合 物的流變性質而定。纖維材料的抗拉強度和流動模塑期間 溫度下樹脂混合物的黏度應該最好彼此調適，使得在流動 模塑期間內將纖維材料充份地拉離以使材料分佈良好在欲 獲得之產品上。如果這作得不夠，則獲得具不均勻機械性 質的產品。在使用產品期間內，特別是在突出物，隆起線 和外緣上施加相當大的力量。因此重要的是，纖維材料在 流動模塑期間也在其中。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

最佳的是，每單位寬度和每重量每單位面積纖維材料 的抗拉強度爲0 . 1 5牛頓米/克到1 . 5 0牛頓米/克 。因此藉此達成一方面在加工形成最終產品期間內的良好 流動性及，另一方面最終產品的良好強度之間良好的妥協 〇 纖維材料的抗拉強度可以容易地由熟習此項技藝者調 節》影響針織墊子強度的因素是，例如每單位材料經過針 織的面積上針的數目，墊子裡的平均纖維長度和具有平面 及平面內取向之纖維的相互比例。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -6- A 7 _____ B7___ 五、發明説明（） 4 (讀先閱讀背雨之注意事項再填寫本頁) 纖維材料密度的選擇限度很寬。適當的密度，例如在 1公斤/平方公寸壓力下壓縮的情況裡爲5 0到1 0 0 0 公斤/立方公尺。然而，在1公斤/平方公寸壓力下壓縮 的情況裡爲纖維材料的密度較佳小於1公斤/平方公寸。 這達成在製造層狀產品期間浸漬機器未受污染的結果。這 是一個大的優點，因爲浸漬機器較不時常必須停止以淸理 它。除此之外，獲得包含較少污染物，例如剩餘物、已乾 燥樹脂粒子和相似物的纖維產物。這另對機械及流動性質 有益。 本發明層狀產品的另一優點係包括下述事實：在經由 壓縮獲得物體之後，位於物體表面上之纖維材料的能見度 比已知產物的情形顯著地減少。 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 每單位面積之織維材料重量的限度選擇寬廣。每單位 面積的適當重量例如是1 0 0到2 0 0 0克/平方公尺。 較佳地使用每單位面積3 0 0和1 0 0 0克/平方公尺重 量。結果，更迅速地加工形成最終產物。除此之外，可以 利用該較佳具體實施例的層狀產品藉由乾燥除去事實上所 有加入和製造產物所需的水》這在已存在產物的情況裡是 不可能的，如果其中使用每單位面積有相差不多之重量的 纖維材料。最佳的是，纖維產物的特徵在於纖維材料之每 單位面積的重量爲5 0 0克/平方公尺到8 0 0克/平方 公尺。這在纖維產物的製造速率和加工形成最終產物的速 率之間達成有利的妥協。 本發明之層狀產品裡的熱固性樹脂原則上可以是任何 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） .社浥.部屮·!/:^^·ΛΠ ηΐίί於合 ϊρίι'Ί-ϊ— A7 _ B7 五、發明説明（5 ) 的熱固性樹脂。尤其，如果熱固性樹脂包含選自一群包括 胺基塑料甲醛及/或酚-甲醛樹脂的樹脂，則顯示出本發 明產物扣優點。由於已知產品的纖維材料在流動模塑期間 未良好地分佈在模型洞裡，所以如此的樹脂混合物在產品 的加工溫度下通常具有低黏度在產物處理的溫度。特別適 合的熱固性樹脂係爲胺基塑料甲醛樹脂。如此樹脂的例子 是包含尿素，蜜胺或苯駢胍胺當做胺基塑料的樹脂。因爲 蜜胺的機械及防火性質優越，所以較佳使用蜜胺。該情況 裡，本發明的層狀產品具有額外的優點：防火性質明顯地 比包含蜜胺甲醛之已知的層狀產品更好。染色能力也進一 步地改良。 胺基塑料甲醛樹脂可以利用熟習此項技藝者所知的方 式藉由在水中將胺基塑料和甲醛反應而得。例如甲醛和蜜 胺的比例，一般來說，是在1 . 3和2 . 5之間，較佳在 1 . 5和2 . 0之間。也可以加入塑化劑，例如山梨糖醇 ，ε —己內醯胺，乙二醇，三（乙二醇單醚）（trioxitol ) ，甲苯磺醯胺和苯駢乙醯基胍胺。 所有商業地可獲得的纖維可以當做纖維材料使用。適 當的纖維是，例如碳纖維，玻璃纖維，岩石纖維，棉毛纖 維，以高取向之熱塑性塑料爲底質的纖維，例如芳醯胺和 UHMWP E纖維，聚醯胺纖維和纖維素纖維。最好，使 用玻璃纖維。 本發明之層狀產品也可以包含各種的塡充劑。該塡充 劑係相同於以例如不飽和聚酯樹脂爲底質之層狀產品所用 ......·«-，···. ______ _ _^_________

本紙张八度城川Ψ内1¾々（<'NS ) Λ从丨210X297公敖) Z ----'-----裝------訂-·------% (对先間讀背而之注意事項再功寫本頁) Α7 Β7 五、發明説明g ) 的傳統塡充劑。舉例來說，石灰，碳酸鈣，泥土，碳粒子 ，矽石及金屬粒子可以當做塡充劑使用。較佳地，本發明 的層狀產品係包含除蜜胺一甲醛樹脂以外，也包含及氫氧 化鋁和碳酸鈣當做塡充劑。而且，層狀產品也可以包含觸 媒，脫模劑，染料和其他傳統的添加劑。傳統的觸媒，例 如是對甲苯磺酸和硼酸，也可以當做觸媒使用。 如果使用5_50重量％纖維材料和9 5 — 50重量 %樹脂混合物，則實務上可以滿意地使用的機械性質， 脂混合物較佳地包含1 5 - 8 0重釁？ό塡充劑和8 5 — 2 0重量％胺基塑料甲醛樹脂。更特別的是，最好使用 1 G - 2 5重量％纖維材料和9 0 - 7 5雩量％樹脂混合 .......· · ι .·.··. ........ 物，樹脂混合物包含4 0 - 7 0重量％塡充劑和6 0 — 3 0重量％樹脂。本發明之層狀產品的另一優點是達成與 1 . ..... ι V”-，. 已知產物相同的機械性質，但是在產物裡纖維材料的含量 降低。 本發明也關於一種製造層狀產品的方法，其中上述之 本發明纖維材料係用以溶於水中的熱固性樹脂混合物浸漬 ，並將所得之浸漬過的材料乾燥。 每平方公尺纖維材料所使用的樹脂混合物數量係容易 地藉由輔以滾筒等助器去除樹脂混合物的方式調整。藉由 調節水性樹脂混合物的黏度，大致上也能運用在纖維材料 。如上所述，纖維材料每單位面積的重量也可以測定所吸 收之樹脂混合物的數量。 在浸漬步驟之後，水必須幾乎完全地去除以獲得乾層 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > Α4規格（210Χ2Ϊ»7公釐〉 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 -9 - 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A 7 B7 五、發明説明、) 狀產品。發現小於5 %的剩餘溼氣含量係得到良好的結果 。太多的水可能在最終產物裡產生毛孔，不利於機械性質 。水可以容易地經由層狀產品拉過的烤箱而去除。因爲產 物不像傳統以不飽和聚酯樹脂爲底質的相似產物（SMC )在二個薄膜之間製造，所以水可以充分地蒸發到所有的 側邊。 在乾燥之後獲得的層狀產品可以非常容易地加工，經 由流動模塑而形成產物的方法。使用的壓力通常是1 〇到 2 0 0巴，最好5 0到1 0 0巴。一般的模塑溫度—也確 定熱固性樹脂固化的溫度—是5 0到2 0 0 °C，較佳爲 1 4 0 到 1 7 0 〇C。 由於本發明產物在流動模塑期間流動情形極佳的結果 ’所以獲得的產物係具有非常良好的機械性質。平均玻璃 纖維含量2 0重量％和玻璃纖維長度5毫米到2 0毫米的 典型機械性質是：撓曲強度（ASTM— D79 0) 1 10 — 220MPa，.撓曲模數（ASTM— D790 )15 — 25GPa 和衝擊強度（IS0179) 10 — 8 0千焦/平方公尺》 層狀產品可以特別滿意地用來製造大的模塑元件，舉 例來說，骨架和突出物，座台，外殻，配件，卡車和汽車的車 體組件。特別適合的應用是廚房用具，例如鍋盤框架，烤 箱門和相似物，火車或大眾運輸工具的位子和壁板，及例 如用在售票系統和提款機等電子元件的外殼。產物的特別 好防火性質，耐熱性，高溫空間穩定性，耐刮性和染色能 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、τ -10- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明g ) 力隨即爲其大優點。 本發明係藉由下列實施例作參考以進一步地說明’但 不爲其所限。 實施例1 樹脂製法 5份己內醯胺，2 4份水和1 3 5份福爾馬林（3 0 %甲醛水溶液，酸鹼値9.4)係加入1〇〇份蜜胺。在 9 5 °C進行縮合反應，直到樹脂在2 〇 °C的稀釋能力是每 公斤水1 . 2公斤樹脂。甲醛/蜜胺比是1 * 7 ° 層狀產品的製法 在葉片混合器裡，將1 10份CaC〇3和0 . 45份 對甲苯磺酸（5 0%固體）加入1 0 0份樹脂（包括5 5 重量％固體和4 5重量％水）。進行攪拌，直到獲得均勻 的混合物。將黏度調到1帕•秒（2 0 °C Brookfield )。 將樹脂混合物移到V I TSTM型的浸漬機器（型號 L I A)的浴中。將不織物—每單位面積重量6 0 0克/ 平方公尺之針織玻璃纖維墊子（SyncomatTM N Μ 6 0 0 ) ，由法國Syncoglas公司供應-通過包含樹脂混合物的浴中 。過量的樹脂混合物藉由將已浸漬的玻璃纖維墊子通過二 個具1毫米咬具的滾筒之間而去除。然後將浸漬過的玻璃 纖維墊子通過溫度1 4 0 t的烤箱5分鐘。剩餘的水含量 爲3重量％。平均玻璃纖維含量是2 0重量％。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注^¢-項再填寫本頁) -、βτ- -線 -11 - A7 B7 3869^9 五、發明説明（9 ) . 加工形成最終產物 將i：層的層狀產品，例如上述所獲得的層狀產品放置 在彼此的頂端上並在1 5 0°c的溫度和1 0 0巴的壓力下 在模型裡壓縮。所用的壓縮器是3 6 0噸平行移動式壓縮 器，由德國Hoesch公司供應。 玻璃纖維在模塑物體上分佈極佳。這表示在模塑期間 內流動情形極佳。 從所得的面板鋸出彎曲測試（ISO 178)和單樑式（

Charpy )衝擊性質（ISO 1 79)。用的測試樣品測量下列機 械性質：撓曲強度1 4 9 Μ P a，1 9 . 7剛性的模數 1 9 · 7 G P a，和Charpy衝擊強度3 2千焦/平方公分 〇 實施例2 以實施例1相同的方式製造層狀產品。然後將大量的 產物導入邊爲4 0公分的正方形母模，只有覆蓋5 0%的 模型表面（襯裏百分比爲5 0 % )。然後，使用與實施例 1相同的壓縮器和壓力條件，模塑厚度3毫米的正方形嵌 板。模塑期間壓縮器壓盤的終止速度是3毫米/秒。在模 塑期間測量層狀產品堆流動所需的力量》該力量（流動力 量）係定義爲在不變終止速度測量之力量/位移曲線裡的 最大値。流動力量是5 4 6千牛頓。

比較實施例A I - I II : -'·----- -wfc- — ]| I i : I - ----丁 ，\s° (1ί先閱讀背而之注意事項再硪寫本.κ ) 部 ·!/： a M} j| .1 fc n 印 本紙乐尺度诚川十((，阽）Λ4规枋（210X297公笕） -12- _ $86939 B； 五、發明説明（） 10 具有與實施例1相同組成物的蜜胺甲醛樹脂係以實施 例1相同的方式製造。在葉片混合器裡，將1 0 0份 CaC〇3和0 . 45份對甲苯磺酸（50%固體）加入 10 0份樹脂（包括5 5重量％固體和4 5重量％水）。 進行攪拌，直到獲得均勻的混合物。將黏度調到1帕•秒（ 2 0 〇C Brookfield )。 將樹脂混合物移到V I TSTM型的浸漬機器（型號 L I A)的浴中。將包含以聚乙烯醇（由法國Lorcet公司 供應的MatiorTM 5 1 3 3 — 3 2 )爲底質之黏合劑的不織物 針織玻璃纖維墊子（每單位面積重量3 0 0克/平方公尺 )通過包含樹脂混合物的浴中。過量的樹脂混合物藉由將 已浸漬的玻璃纖維墊子通過二個具1毫米咬具的滾筒之間 而去除。然後將浸漬過的玻璃纖維墊子通過溫度1 4 0°C 的烤箱5分鐘。剩餘的水含量爲2重量％。平均玻璃纖維 含量是2 0重童％。 依實施例2所述的相同方式製造厚度3毫米的嵌板。 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 (讀先閲讀背面之注項再填寫本頁) 依實施例2所述之相同方式所測定的流動力量是1 3 8 0 千牛頓。 已知的層狀產品因此具有比本發明差得多的流動情形 ，因爲產品流動所需的壓縮機力量幾乎是三倍高。

比鮫實施例B 重複比較實施例A，但是這次使用包含以聚對苯二甲 酸乙二酯（由法國Lorcet公司供應的MatlorTM A_223 C ) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） -13- 386939_B7__五、發明説明L )爲底質之黏合劑的不織物玻璃纖維墊子。依實施例2所述 之相同方式所測定的壓縮機力量是1 9 7 0千牛頓。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -14-

Claims (1)

1. A8 386939 ?! 六、申請專利範圍 1 . 一琿包括纖維#料與熱周Jl樹脂..渥..合物當做基質 的k狀產品，其特徵在於纖維材料不包含黏合劑並且由不 _續纖維所組成，其中一些係經由針織以事實上垂直於基 片平面的方式定向。 2. 如申請專利範圍第1項之層狀產品，其特徵在於 :纖維材料包括不織物針織墊子。 3. 如申請專利範圍第1項之層狀產品，其特徵在於 /當在壓力1公斤/平分公寸下壓縮時纖維材料的密度小於 3 0 0公斤/立方公尺。 4 .如申請專利範圍第3項之層狀產品，其特徵在於 當在壓力1公斤/平分公寸下壓縮時纖維材料的密度小於 |150公斤/立方公尺。 5 .如申請專利範圍第1項之層狀產品，其特徵在於 纖維材料在2 0°C下每單位寬度及每單位面積重量的抗拉 強度爲0.15牛頓米/克到1.50牛頓米/克。 6. 如申請專利範圍第1項之層狀產品，其特徵在於 !纖維材料每單位面積的重量爲3 0 0克/平方公尺到 經濟部t央標準局員工消費合作社印裝 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -/ ；1000克/平方公尺。 7. 如申請專利範圍第6項之層狀產品，其特徵在於 ϊ 纖維材料每單位面積的重量爲5 0 0克/平方公尺到 800克/平方公尺。 8 如申請專利範圍第1項之層狀產品，其特徵在於 ί - 熱固性k脂係選自一群包括胺基塑料甲醛樹脂及/或酚甲 醛樹脂。 本紙張尺度逋用中國國家揉準（CNS ) A4规格< 210 x 297公着） -15 - 388939 b! C〇 D8 六、申請專利範圍 9 .如申請專利範圍第8項之層狀產品’其特徵在於 熱固性樹脂係爲蜜胺甲醛樹脂。 10.如申請專利範圍第1項之層狀產品，其特徵在 於產品包括相對於總重量1 0 - 3 5重量％纖維材料及 9 0 - 6 5重量％樹脂混合物。 1 1 .如申請專利範圍第1 0項之層狀產品，其特徵 在於樹脂混合物包括相對於總重量3 0 — 7 0重量％塡充 劑及70—30重量％樹脂。 1 2 .二種製造層吸產品:服方、法，其中纖維材料，如 申請專利範圍第1 - 7項任一項所述，係以溶於水中的熱 固性樹脂混合物浸漬’並將所得之浸漬過的材料乾燥。 1 3.—種呈不織物針織墊子形式之纖維材料，可被 用於包括熱固性樹脂混合物及纖維材料的層狀產品中。 1，4 . 一種商品’其係利用如申請專利範圍第i _ 1 1項任一項之層狀產品製得。 I I ϋ n n ϋ ϋ ϋ 1 n 、1τ (誇先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) ^ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用+國國家揉準（CNS > A4規格（210X297公釐) -----