專利名稱:一種縫編法制備纖維增強(qiáng)熱塑性塑料氈類預(yù)混體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所涉及的技術(shù)領(lǐng)域：
是復(fù)合材料，尤其是熱塑性復(fù)合材料的成型工藝，具體說(shuō)是一種縫編法制備纖維增強(qiáng)熱塑性塑料氈類預(yù)混體的方法。
背景技術(shù)：
目前已有的技術(shù)一是GMT片材工藝，共有兩種生產(chǎn)方法，都比較成熟。一種是干法工藝，它是將玻璃纖維針刺氈與聚丙烯片或熔融聚丙烯相間疊合成三明治狀，經(jīng)專用的雙鋼帶壓機(jī)加熱加壓、冷卻加壓制成片材；另一種方法是濕法，也稱抄紙法，它是將玻璃纖維短切紗與聚丙烯粉末混合打漿，通過(guò)沉降、抽吸去泡沫、水分進(jìn)入烘干爐烘干，再經(jīng)雙鋼帶壓機(jī)加熱加壓、冷卻加壓定型為片材。干法的缺點(diǎn)是熔融聚丙烯粘度大，難于完全浸漬玻璃纖維，從而使基體塑料與增強(qiáng)纖維的接觸面積少，界面結(jié)合強(qiáng)度差，片材內(nèi)孔隙率高，這就使得片材的力學(xué)強(qiáng)度打折扣；而濕法成型時(shí)引入絮凝劑等助劑很難除去，影響了片材的性能，片材的拉伸強(qiáng)度、拉伸模量、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量、沖擊強(qiáng)度、熱變形溫度等都不高。這兩種方法不但生產(chǎn)的產(chǎn)品有浸漬不完全或纖維短等這樣或那樣的缺陷，而且作業(yè)線長(zhǎng)，設(shè)備龐大，操作困難，技術(shù)復(fù)雜，片材制作成本較高，所需投資額也相當(dāng)大，制約了它的推廣應(yīng)用。GMT工藝制得的片材，其增強(qiáng)纖維含量一般最高達(dá)到40％(重量百分比)左右，再想提高就很難了。
專利WO2005039871提出了一種新的針刺氈的成型方法。它是在制得的玻璃纖維連續(xù)氈層上，再鋪一層基體纖維，這樣按需要多層復(fù)合后再進(jìn)行針刺，然后可壓成片材。這種方法提高了基體塑料和增強(qiáng)纖維的混合效果，但在材料整體上，層和層間還是有嚴(yán)重的不均勻現(xiàn)象。而且此法需要先生產(chǎn)玻璃纖維連續(xù)氈，多了一道生產(chǎn)工序。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的就是上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，為人們提供一種縫編法制備纖維增強(qiáng)熱塑性塑料氈類預(yù)混體的方法。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案使用縫編法將基體纖維和增強(qiáng)纖維制成氈(縫編氈)，作為纖維增強(qiáng)熱塑性塑料預(yù)混體，該預(yù)混體可直接用于纖維增強(qiáng)熱塑性塑料制品的熱壓成型，該方法包括如下步驟A.將基體纖維和增強(qiáng)纖維按95～20∶5～80的重量比均勻放置于紗架上，然后一起引入至短切機(jī)；B.短切后的混合纖維均勻著落在成型網(wǎng)帶上，形成氈坯；C.將氈坯喂入縫編機(jī)頭進(jìn)行縫編，即制得成品縫編氈。
從材料性能的角度出發(fā)，增強(qiáng)纖維的熔點(diǎn)應(yīng)高于所用的基體纖維10℃以上；基體纖維和增強(qiáng)纖維優(yōu)選的重量比是60～40∶40～60，當(dāng)需要材料有良好的外觀時(shí)，可以選擇基體纖維高的比例。
本發(fā)明所采用的基體纖維是聚丙烯纖維，增強(qiáng)纖維是玻璃纖維。
本發(fā)明所述基體纖維其單絲直徑在6微米至1毫米之間，優(yōu)選范圍是10微米至0.1毫米之間；增強(qiáng)纖維單絲直徑在4微米至0.1毫米之間，優(yōu)選范圍是8微米至25微米之間。
本發(fā)明步驟A中將基體纖維和增強(qiáng)纖維均勻放置于紗架上可采用如下的方法之一A、在基體纖維和增強(qiáng)纖維生產(chǎn)場(chǎng)地離縫編氈預(yù)混體生產(chǎn)場(chǎng)地近，便于運(yùn)輸?shù)那闆r下，可將較細(xì)紗支的基體纖維和增強(qiáng)纖維(俗稱原絲筒)按所需比例分別交替、均勻地放于紗架上，這樣可以保證基體纖維和增強(qiáng)纖維充分混合均勻；B、在纖維生產(chǎn)場(chǎng)地離縫編氈生產(chǎn)場(chǎng)地遠(yuǎn)，運(yùn)輸不方便時(shí)，可將基體纖維和增強(qiáng)纖維按所需比例先絡(luò)成紗支較粗的紗團(tuán)，然后再運(yùn)至縫編氈生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。這也就是行業(yè)內(nèi)熟知的混纖紗的方法；C、也可使用基體纖維、增強(qiáng)纖維在拉絲階段就均勻混合的復(fù)合紗。
本發(fā)明推薦使用的方法是方法A。該方法可以按需要方便地調(diào)整纖維品種和比例，省去了絡(luò)紗工序，經(jīng)濟(jì)、靈活，纖維少受了磨擦、損傷。
本發(fā)明采用成熟的縫編方法制得含有增強(qiáng)纖維和基體纖維的縫編氈。專業(yè)人員都知道，縫編氈沒(méi)有針刺氈篷松，便于產(chǎn)品的運(yùn)輸，使用時(shí)可直接根據(jù)產(chǎn)品要求，裁成所需尺寸使用通常的片材熱壓工藝，進(jìn)行熱壓成型，制得增強(qiáng)纖維含量高的復(fù)合材料，其力學(xué)性能和拉伸強(qiáng)度高。而且多余的邊角料也可以重復(fù)使用，材料的浪費(fèi)率幾乎為零。生產(chǎn)中的運(yùn)輸、加工成本也得到降低。
本發(fā)明所涉及的鋪氈、縫編技術(shù)是行業(yè)內(nèi)成熟的技術(shù)。市場(chǎng)上可以買到配套的縫編氈生產(chǎn)設(shè)備。
圖1是縫編法制備纖維增強(qiáng)熱塑性塑料氈類預(yù)混體的流程圖示意圖。
1為紗架、2為纖維(包括基體纖維和增強(qiáng)纖維)、3為張力輥、4為短切機(jī)、5為氈坯輸送帶、6為縫編機(jī)構(gòu)、7為縫編線張力輥、8為縫編線(可選用聚丙烯纖維制得的線)、9為縫編氈、10為收卷托輥、11為氈卷。
具體實(shí)施方式1、將聚丙烯纖維和玻璃纖維按表1所述的重量比(表1中只列出了玻璃纖維的重量比，余量即為聚丙烯纖維)分別交替、均勻地放于紗架上，均勻放置于紗架1上，經(jīng)張力輥后一起引入至短切機(jī)；2.短切后的混合纖維均勻著落在氈坯輸送帶上，形成氈坯；C.將氈坯喂入縫編機(jī)構(gòu)6進(jìn)行縫編，即制得成品縫編氈，收卷成氈卷11。
為了便于考察、比較這種預(yù)混體的性能，我們將它做成片材，進(jìn)行力學(xué)性能檢測(cè)，所有涉及到的工藝、數(shù)據(jù)詳述于下將制得的縫編氈直接放入熱平板模中熱壓，模溫190℃，壓力4kg/cm2，時(shí)間6分鐘。冷壓壓力3kg/cm2，冷壓時(shí)間5分鐘，冷卻方式，水冷。
片材各項(xiàng)檢測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表調(diào)節(jié)不同的玻纖含量，我們將制得的片材進(jìn)行了拉伸強(qiáng)度檢測(cè)，所得數(shù)據(jù)表一表一
在玻璃纖維含量達(dá)到60％時(shí)，片材的拉伸強(qiáng)度有最大值。
權(quán)利要求
1.一種縫編法制備纖維增強(qiáng)熱塑性塑料氈類預(yù)混體的方法，使用縫編法將基體纖維和增強(qiáng)纖維制成氈，作為纖維增強(qiáng)熱塑性塑料預(yù)混體，其特征在于包括如下步驟A.將基體纖維和增強(qiáng)纖維按95～20∶5～80的重量比均勻放置于紗架上，然后一起引入至短切機(jī)；B.短切后的混合纖維均勻著落在成型網(wǎng)帶上，形成氈坯；C.將氈坯喂入縫編機(jī)頭進(jìn)行縫編，即制得成品縫編氈。
2.如權(quán)利要求
1所述的縫編法制備纖維增強(qiáng)熱塑性塑料氈類預(yù)混體的方法，其特征在于基體纖維和增強(qiáng)纖維的優(yōu)選重量比為60～40∶40～60。
3.如權(quán)利要求
1所述的縫編法制備纖維增強(qiáng)熱塑性塑料氈類預(yù)混體的方法，其特征在于增強(qiáng)纖維的熔點(diǎn)高于所用的基體纖維10℃以上。
4.如權(quán)利要求
1所述的縫編法制備纖維增強(qiáng)熱塑性塑料氈類預(yù)混體的方法，其特征在于所述的基體纖維和增強(qiáng)纖維均勻放置于紗架上的方法可采用如下之一A、在基體纖維和增強(qiáng)纖維生產(chǎn)場(chǎng)地離縫編氈預(yù)混體生產(chǎn)場(chǎng)地近，便于運(yùn)輸?shù)那闆r下，可將較細(xì)紗支的基體纖維和增強(qiáng)纖維按所需比例分別交替、均勻地放于紗架上，這樣可以保證基體纖維和增強(qiáng)纖維充分混合均勻；B、在纖維生產(chǎn)場(chǎng)地離縫編氈預(yù)混體生產(chǎn)場(chǎng)地遠(yuǎn)，運(yùn)輸不方便時(shí)，可將基體纖維和增強(qiáng)纖維按所需比例先絡(luò)成紗支較粗的紗團(tuán)，然后再運(yùn)至針刺氈生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)；C、使用基體纖維、增強(qiáng)纖維在拉絲階段就均勻混合的復(fù)合紗。
5.如權(quán)利要求
1至4任意一項(xiàng)所述的縫編法制備纖維增強(qiáng)熱塑性塑料氈類預(yù)混體的方法，其特征在于A、所述基體纖維為聚丙烯纖維；B、所述增強(qiáng)纖維選為玻璃纖維。
6.如權(quán)利要求
1至4任意一項(xiàng)所述的縫編法制備纖維增強(qiáng)熱塑性塑料氈類預(yù)混體的方法，其特征在于基體纖維其單絲直徑在6微米至1毫米之間、增強(qiáng)纖維單絲直徑在4微米至0.1毫米之間。
7.如權(quán)利要求
6所述的縫編法制備纖維增強(qiáng)熱塑性塑料氈類預(yù)混體的方法，其特征在于基體纖維單絲直徑優(yōu)選范圍是10微米至0.1毫米之間，增強(qiáng)纖維單絲直徑優(yōu)選范圍是8微米至25微米之間。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種縫編法制備纖維增強(qiáng)熱塑性塑料氈類預(yù)混體的方法，使用縫編法將基體纖維和增強(qiáng)纖維制成氈，作為纖維增強(qiáng)熱塑性塑料預(yù)混體，包括如下步驟A、將基體纖維和增強(qiáng)纖維按95～20∶5～80的重量比均勻放置于紗架上，然后一起引入至短切機(jī)；B、短切后的混合纖維均勻著落在成型網(wǎng)帶上，形成氈坯；C、將氈坯喂入縫編機(jī)頭進(jìn)行縫編，即制得成品縫編氈。采用本發(fā)明制得含有增強(qiáng)纖維和基體纖維的縫編氈，便于運(yùn)輸，使用時(shí)可直接根據(jù)產(chǎn)品要求，裁成所需尺寸使用通常的片材熱壓工藝，進(jìn)行熱壓成型，制得片材力學(xué)性能和拉伸強(qiáng)度高。而且多余的邊角料也可以重復(fù)使用，材料的浪費(fèi)率幾乎為零，生產(chǎn)中的運(yùn)輸、加工成本得到降低。
文檔編號(hào)D04H1/44GK1990927SQ200510134918
公開(kāi)日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2005年12月29日
發(fā)明者趙東波, 趙謙, 鄧洪, 夏濤, 費(fèi)傳軍, 彭基成 申請(qǐng)人:中材科技股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan