本申請(qǐng)是申請(qǐng)目為2010年09月13日、發(fā)明名稱(chēng)為“用于汽車(chē)面板的模制產(chǎn)品”的201080042197.5號(hào)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

本發(fā)明涉及模制產(chǎn)品以及其生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

在汽車(chē)工業(yè)中，結(jié)構(gòu)面板被廣泛地用于需要具有高強(qiáng)度和低重量的各種應(yīng)用中。模制的加強(qiáng)面板尤其用在汽車(chē)中作為例如包裹架、頂棚蓋、發(fā)動(dòng)機(jī)艙面板或貨箱底板，而且還可以用作位于車(chē)輛外側(cè)的面板，諸如下發(fā)動(dòng)機(jī)罩或外輪罩拱襯套。另外，衰減噪音的額外聲學(xué)特性尤其是材料的吸聲系數(shù)可以是一種要求。例如，最終具有蜂窩芯的復(fù)合材料面板被用在裝飾部分、天窗面板、硬質(zhì)頂蓋、包裹架、備用輪罩以及行李板組件。根據(jù)選擇的材料，它們還能夠用作地板覆面層、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋或發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋。纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料被用作這些產(chǎn)品的主要材料或表層，有時(shí)，結(jié)合有用于特殊目的的額外的層。

復(fù)合的材料(或簡(jiǎn)稱(chēng)復(fù)合材料)是由兩個(gè)或更多的具有顯著不同的物理或化學(xué)特性的組成材料制成的工程材料，在微觀層次上成品結(jié)構(gòu)內(nèi)依然是獨(dú)立的和不同的。

復(fù)合材料由被稱(chēng)為組成材料的單獨(dú)的材料制成。組成材料有兩種：基質(zhì)材料和加強(qiáng)材料。每種類(lèi)型的至少一部分是必需的?；|(zhì)材料通過(guò)保持它們的相對(duì)位置環(huán)繞并支撐加強(qiáng)材料。加強(qiáng)材料施加它們特殊的機(jī)械特性和物理特性從而增強(qiáng)了基質(zhì)材料。配合作用產(chǎn)生了從單獨(dú)的組成材料難以獲得的材料特性。工程復(fù)合材料必須被成形加工成一定的形狀。在將加強(qiáng)材料放到模具型腔內(nèi)或模具表面上之前或之后，可以將基質(zhì)材料引入到加強(qiáng)材料中。該基質(zhì)材料在物理狀態(tài)上經(jīng)歷變化，例如，對(duì)于熱塑性材料而言，在熔化狀態(tài)后，零件形狀基本確定。根據(jù)基質(zhì)材料的性質(zhì)，這種在物理狀態(tài)上的變化可以以各種方式發(fā)生，諸如從熔化狀態(tài)(熱塑性狀態(tài))變化到化學(xué)聚合狀態(tài)(硬塑狀態(tài))或凝固狀態(tài)。

絕大多數(shù)商業(yè)上生產(chǎn)的復(fù)合材料使用通常被叫做樹(shù)脂溶液的聚合物基質(zhì)材料。取決于起始的原材料，存在可利用的許多不同的聚合物。存在幾個(gè)主要的種類(lèi)，每個(gè)種類(lèi)具有很多變型。最常見(jiàn)的被稱(chēng)為聚酯、乙烯基脂、環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、聚酰亞胺、聚酰胺、聚丙烯、聚醚醚酮以及其他等等。加強(qiáng)材料通常為纖維，而且通常地為地產(chǎn)礦物(groundminerals)。復(fù)合材料可以通過(guò)使用至少部分地由諸如玻璃纖維的加強(qiáng)纖維構(gòu)成的纖維材料層或纖維材料墊以及黏合材料制成，黏合材料為粉末、液體溶液的形式或者為黏合纖維。材料被混合并固化，通常地將材料在模壓機(jī)中熱成型并直接地生產(chǎn)出想要的產(chǎn)品形狀。

美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)us20050214465公開(kāi)了一種利用聚酰胺作為基質(zhì)材料生產(chǎn)復(fù)合材料的方法，藉此，加強(qiáng)材料被浸漬有內(nèi)酰胺熔化物，將該內(nèi)酰胺熔化物活化用于陰離子聚合作用并隨后加熱。另一種已知的方法是拉擠成型工藝。生產(chǎn)的材料可以被顆?；㈦S后被用在注射成型或擠壓成型的方法中。

使用的另一種方法是將加強(qiáng)纖維混合有熱塑性塑料熔化物。同樣，這里接下來(lái)主要是通過(guò)注射成型，最終通過(guò)在注射成型后的壓模從而得到想要的產(chǎn)品形狀。

使用熱塑性塑料熔化物或具有熔化物的浸漬物使得到的產(chǎn)品緊湊并無(wú)孔，這是由于熔化物將填充加強(qiáng)材料之間的間隙并封閉存在的所有孔隙。

美國(guó)專(zhuān)利us7132025公開(kāi)了一種利用熱塑性纖維作為基質(zhì)材料的方法。首先，將這些纖維混紡有加強(qiáng)纖維隨后干鋪成為混紡網(wǎng)。接著將該混紡網(wǎng)用橫撐(needling)加固、加熱并壓緊而得到最終產(chǎn)品。利用常規(guī)的烤爐或通過(guò)紅外輻射將該混紡網(wǎng)加熱到高于熱塑性纖維的軟化點(diǎn)的溫度并直接地將其壓緊，從而提供一種壓緊的并且部分加固的可熱成型的半成品。

美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)us20050140059公開(kāi)了一種生產(chǎn)由纖維制成的模制零件的方法，藉此，首先將該纖維在板間加熱然后壓縮成型，利用額外的抽氣而得到形狀更好的產(chǎn)品。所用的纖維為作為黏合纖維的雙組份纖維以及作為散纖維如再加工棉以及聚丙烯的其他纖維。盡管在說(shuō)明中提及使用高壓蒸汽或流動(dòng)空氣作為用于在壓縮成型前對(duì)材料加熱的可選方案，然而實(shí)際公開(kāi)的方法僅使用加熱板獲得一分鐘的200℃來(lái)對(duì)纖維材料加熱和加固。在所用的材料以及所公開(kāi)的方法中并未公開(kāi)使用蒸汽。

wo2004098879公開(kāi)了一種利用針狀的(needled)無(wú)紡網(wǎng)作為原材料生產(chǎn)熱塑性纖維和加強(qiáng)纖維的混合物的復(fù)合材料的方法。這種網(wǎng)結(jié)合有一對(duì)金屬薄片，一個(gè)為高熔點(diǎn)的熱塑性材料的金屬薄片，一個(gè)為低熔點(diǎn)的熱塑性材料的金屬薄片。然后，或者使用紅外波或者使用熱空氣將分層的疊片加熱到這樣的溫度，以使得熱塑性纖維以及低熔點(diǎn)熱塑性材料的金屬薄片被加熱高于它們的熔化溫度并持續(xù)一個(gè)短暫的時(shí)間，該時(shí)間足以使其軟化。然后直接按壓分層材料，例如使用滾子。該專(zhuān)利公開(kāi)了以聚酰胺-6作為黏合纖維并以玻璃纖維和pet(聚對(duì)苯二甲酸乙二酯)纖維作為加強(qiáng)纖維的組合物的一種實(shí)施例。

此外，wo2007000225公開(kāi)了一種利用低熔點(diǎn)纖維和高熔點(diǎn)纖維的組合物生產(chǎn)剛性零件的方法，藉此，將纖維網(wǎng)加熱到高于低熔點(diǎn)纖維的熔化溫度。該應(yīng)用還公開(kāi)了在型芯材料中利用玻璃纖維或聚酯纖維作為高熔點(diǎn)纖維并利用聚丙烯或聚酯纖維作為低熔點(diǎn)纖維。這種型芯材料在兩個(gè)外部的熱塑性金屬薄片層之間是分層的。在加熱步驟中，內(nèi)部型芯材料由于型芯纖維的內(nèi)部壓強(qiáng)而膨脹，給整個(gè)材料一種高聳效果(loftfingeffect)。最終產(chǎn)品包含部分的高壓縮區(qū)域以及部分的這種高聳區(qū)域。實(shí)際上，這是以聚丙烯和玻璃纖維的組合物來(lái)完成的并被稱(chēng)為軟高聳。

現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)是需要高溫來(lái)得到最終的復(fù)合材料。將要達(dá)到的加熱溫度取決于基質(zhì)聚合物。為了形成該復(fù)合材料，利用諸如熱空氣、接觸加熱或紅外線加熱的干熱方法來(lái)加熱基質(zhì)纖維和加強(qiáng)纖維。產(chǎn)品被正常地加熱到高于基質(zhì)聚合物的實(shí)際熔點(diǎn)從而補(bǔ)償例如從加熱裝置到成型裝置的溫度損失。將聚合物加熱到高于熔點(diǎn)加速了降解。

使用接觸加熱器具有另外的缺點(diǎn)，即，必須壓縮產(chǎn)品從而獲得遍及產(chǎn)品厚度的良好的熱傳遞。熱空氣通常在溫度高于黏合聚合物的熔化溫度時(shí)使用因此聚合物遭到熱損害，同時(shí)，使用紅外線加熱僅僅對(duì)于薄的材料是可行的。在更厚的材料中，需要加熱內(nèi)部型芯的能量對(duì)于聚合物外表面是有破壞性的。通常，這種方法僅用于高達(dá)4-5mm的厚度。

另一個(gè)缺點(diǎn)是大部分用作基質(zhì)纖維和加強(qiáng)纖維的熱塑性聚合物具有彼此接近的熔化溫度，例如聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(pet)的熔化溫度為230-260℃的范圍內(nèi)，聚丙烯的熔化溫度在140-170℃之間，聚酰胺-6的熔化溫度在170-225℃之間以及聚酰胺-6.6在220-260℃之間。使用同為熱塑性聚合物的基質(zhì)纖維和加強(qiáng)纖維，例如pa6.6作為基質(zhì)纖維并以pet作為加強(qiáng)纖維，必須將它們加熱到基質(zhì)纖維的熔化溫度之上，這會(huì)導(dǎo)致加強(qiáng)纖維開(kāi)始熔化或軟化。這將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)皺縮，形成非常緊湊的復(fù)合材料。

毛氈由于它們的熱絕緣特性和聲絕緣特性而尤其廣泛地用在汽車(chē)工業(yè)中。該趨勢(shì)向可回收材料發(fā)展，因此熱塑性粘結(jié)劑在過(guò)去幾年中已經(jīng)作出了顯著的貢獻(xiàn)。由諸如聚酯纖維、聚酰胺的高性能聚合物制成的纖維由于它們的機(jī)械特性以及耐熱特性從而是非常令人感興趣的。但是必要的黏合劑形成它們應(yīng)用在模制的3d零件中的限制。

迄今為止，黏合劑通常比加強(qiáng)纖維具有更低的熔點(diǎn)，使其對(duì)于模制的纖維網(wǎng)具有相對(duì)差的性能表現(xiàn)并限制了其應(yīng)用到車(chē)輛的回火區(qū)域。這些類(lèi)型的模制的纖維網(wǎng)中沒(méi)有一個(gè)適合于發(fā)動(dòng)機(jī)艙或引擎間的高溫暴露表面，尤其是發(fā)動(dòng)機(jī)接觸區(qū)域的高溫暴露表面。由于黏合劑的改性結(jié)構(gòu)尤其易感于水解現(xiàn)象，故這些黏合劑的一些是具有澆注性能的改性聚合物(例如共聚酯)。

用于模制這種現(xiàn)有技術(shù)已知的毛氈的工藝是“冷”成型工藝，在此，通過(guò)各種手段將毛氈預(yù)熱，然后再將毛氈轉(zhuǎn)到冷模中，為了得到零件形狀毛氈在其內(nèi)被壓緊；或者用于模制這種現(xiàn)有技術(shù)已知的毛氈的工藝是“熱”成型工藝，在此，將毛氈引入到封閉的模具中，熱傳遞介質(zhì)如空氣被引入其內(nèi)用于使黏合劑處于其熔點(diǎn)，然后排出熱傳遞介質(zhì)。然后將該零件通過(guò)或者不通過(guò)冷卻輔助設(shè)備在工具內(nèi)或工具外冷卻(參見(jiàn)例如ep1656243、ep1414440以及ep590112)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的是為了找到一種可替代的方法用以結(jié)合基質(zhì)纖維和加強(qiáng)纖維而沒(méi)有當(dāng)前現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，并得到能被用到汽車(chē)應(yīng)用中的產(chǎn)品，尤其還被用到發(fā)動(dòng)機(jī)艙或其他具有高溫的區(qū)域。

利用權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料產(chǎn)品以及權(quán)利要求8所述的利用蒸汽處理固化聚酰胺網(wǎng)的方法，包含加強(qiáng)纖維的高聳的網(wǎng)結(jié)構(gòu)是可能的，從而得到多孔的加強(qiáng)材料，其中復(fù)合材料產(chǎn)品包括至少一個(gè)由聚酰胺基質(zhì)和加強(qiáng)纖維構(gòu)成的聚酰胺加強(qiáng)層，其特征在于由于將以纖維或粉末或薄片形式的基質(zhì)材料以及該加強(qiáng)纖維利用加壓蒸汽的處理方法固化，該聚酰胺加強(qiáng)層是多孔的；以及所述的方法是利用蒸汽處理來(lái)固化用粉末、薄片或纖維的形式作為基質(zhì)以及加強(qiáng)纖維構(gòu)成的聚酰胺網(wǎng)。這樣的材料具有良好的動(dòng)態(tài)楊格模量以及熱穩(wěn)定性。

已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一種制備高聳的空氣滲透性的復(fù)合材料的方法，該復(fù)合材料具有剛性增加的、隨機(jī)布置的黏合纖維和加強(qiáng)纖維，該黏合纖維和加強(qiáng)纖維在纖維交叉點(diǎn)通過(guò)黏合纖維的熱塑性樹(shù)脂的球狀體結(jié)合在一起。

在這種方法中，高模數(shù)的加強(qiáng)纖維混紡有形成聚酰胺纖維的基質(zhì)或混紡有聚酰胺粉末或聚酰胺薄片用以通過(guò)任何合適的方法諸如氣流成網(wǎng)方法、濕法成網(wǎng)方法、梳棉工藝等而形成網(wǎng)。然后利用飽和蒸汽將這個(gè)網(wǎng)加熱使樹(shù)脂基質(zhì)材料在低于該聚合物的熔化溫度的溫度而熔化，該聚合物的熔化溫度為如根據(jù)iso11357-3使用差示掃描量熱儀(dsc)所測(cè)量的。例如，如利用dsc所測(cè)量的，聚酰胺-6(pa-6)的熔化溫度tm為220℃。然而，根據(jù)本發(fā)明在蒸汽工藝中同樣的pa-6的熔化溫度為例如190℃。

該網(wǎng)被放置在具有至少一個(gè)蒸汽可滲透面的耐壓模具中。封閉并夾緊該模具用以承受內(nèi)部壓強(qiáng)。施加至少9巴絕對(duì)氣壓的飽和蒸汽從而熔化黏合劑。高于20巴絕對(duì)氣壓的飽和蒸汽是不經(jīng)濟(jì)的。優(yōu)選地，11到15巴絕對(duì)氣壓的范圍是好的工作范圍。聚酰胺的熔化溫度的實(shí)際轉(zhuǎn)換取決于在容腔內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽壓強(qiáng)，在該容腔中蒸汽模塑產(chǎn)品。因此，選擇所用的壓力也取決于加強(qiáng)纖維的熔化溫度。例如，用pa-6作為黏合纖維，優(yōu)選的壓強(qiáng)為11巴絕對(duì)氣壓到15巴絕對(duì)氣壓。

通過(guò)使用蒸汽取代通常的熱空氣、熱板或紅外波，利用蒸汽中的水分子的作用可以將聚酰胺的熔點(diǎn)轉(zhuǎn)變成較低的溫度。水對(duì)聚酰胺的作用是已知的并且通常被認(rèn)為是不利的；許多現(xiàn)有技術(shù)描述了用以避免其影響或試圖防止它的方法。出乎意料地，剛好是這樣的作用，使用pa(聚酰胺)作為單獨(dú)的黏合材料并保持加強(qiáng)纖維如pet(聚酯纖維)處于其纖維形式，使得其可以將以粉末、薄片或纖維形式應(yīng)用的pa與具有同樣熔點(diǎn)的其他熱塑性纖維(如pet)相結(jié)合，上述熔點(diǎn)如由dsc所測(cè)量。現(xiàn)在，可以得到具有多孔結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定的成型產(chǎn)品，因此，增強(qiáng)了聲學(xué)特性，如吸聲性和氣流阻性，以及熱傳導(dǎo)性。

蒸汽作用是基于可逆的擴(kuò)散機(jī)制。使用小纖維直徑形式的或顆粒大小形式的聚酰胺，熔化和固化是快速的并且提供了短的生產(chǎn)循環(huán)。一旦蒸汽從模具排放，聚酰胺就變成為固體狀態(tài)并且可以將零件作為剛性零件而脫模。相比于其他的在得到可處理的結(jié)構(gòu)件之前需要在模具內(nèi)或模具外被明確地冷卻的熱塑性黏合劑，這是有利的。

相比于沒(méi)有蒸汽的加熱方法，因?yàn)楝F(xiàn)在可以將所用的整體溫度保持得非常低，所以pet纖維的彈性保持完整，這就獲得更高聳的材料。而且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)pa的黏合劑足以得到最終產(chǎn)品所需要的剛性。因?yàn)閜et纖維保持它們的彈性而且pa熔化基質(zhì)材料僅僅將交叉點(diǎn)黏合。由于網(wǎng)內(nèi)的空隙體積，材料保持其高聳的外觀。因此，最終產(chǎn)品將是氣體可滲透的。而且還發(fā)現(xiàn)當(dāng)使用玻璃纖維作為加強(qiáng)纖維同時(shí)使用聚酰胺纖維作為基質(zhì)，則使用蒸汽是有利的。由于對(duì)黏合特性的精準(zhǔn)控制，在加熱和冷卻的兩個(gè)期間內(nèi)對(duì)于該方法需要更少的能量。

在正常的加熱工藝中，將材料加熱到熱塑性基質(zhì)材料的熔點(diǎn)。由于產(chǎn)品較慢的熱對(duì)流材料的冷卻是慢的，并且由于加強(qiáng)纖維缺乏彈性材料同時(shí)下坍并變得更緊湊。因此，熔化狀態(tài)將持續(xù)更長(zhǎng)的時(shí)間。所以更難以控制黏合劑的量。而且，在冷卻期間，由于黏合基質(zhì)處于更長(zhǎng)的熔化狀態(tài)，材料保持松軟并因此更難以處理。尤其當(dāng)處理較大的汽車(chē)裝飾零件如貨車(chē)或更大車(chē)輛的頂棚或貨箱地板時(shí)。

出乎意料地，還發(fā)現(xiàn)蒸汽一從材料排出，熔化工藝就立即停止并且材料重回其固體狀態(tài)。由于可立即地處理材料，這對(duì)于能降低產(chǎn)品循環(huán)時(shí)間是有利的。能夠立即停止熔化工藝的事實(shí)也是控制黏合特性并因此控制材料的多孔性的非常精確的方法。這對(duì)于材料的空氣可滲透性是重要的。

用于聚酰胺基質(zhì)的材料可以是粉末、薄片或纖維的形式。然而，使用結(jié)合加強(qiáng)纖維的纖維是最優(yōu)的，因?yàn)槔w維混合得更好并且在固化之前處理形成的網(wǎng)期間，纖維趨向于保持在混合位置。薄片或粉末可能落在網(wǎng)外的加強(qiáng)纖維之間或者落在成型模的底部上。

所有類(lèi)型的聚酰胺是可行的，特別地，copa(共聚聚酰胺)聚酰胺-6(pa-6)或聚酰胺-6.6(pa6.6)是可行的。然而，根據(jù)本發(fā)明，聚酰胺的不同類(lèi)型或聚酰胺的不同類(lèi)型的混合同樣將作為黏合劑起作用。期望的是在基本的聚酰胺配方中正常使用的添加劑是所主張的基本的聚酰胺材料的一部分，例如為了得到耐紫外性的化學(xué)化合物。

加強(qiáng)纖維可以是具有根據(jù)dsc測(cè)量的熔化溫度的任何熱塑性聚合物基材料，該熔化溫度比在蒸汽環(huán)境中的聚酰胺黏合劑的熔化溫度高。具有在230-260℃之間的熔化溫度的pet將如加強(qiáng)纖維一樣工作良好。加強(qiáng)纖維還可以是任何礦物材料，尤其是玻璃纖維(gf)、碳纖維或玄武巖纖維。而且也可以使用兩個(gè)加強(qiáng)纖維組的混合，例如pet與gf的混合。材料的選擇基于最終產(chǎn)品的整體的熱穩(wěn)定性要求以及單獨(dú)材料的價(jià)格。

根據(jù)所需的材料特性，加強(qiáng)纖維可以是切斷纖維、環(huán)狀細(xì)絲或粗紗。

附圖說(shuō)明

參考附圖，在下面對(duì)作為非限定性的實(shí)施例的優(yōu)選形式的說(shuō)明中，本發(fā)明的這些特征以及其他特征將是清楚的。

圖1為不同的樣品的動(dòng)態(tài)楊格模數(shù)的曲線圖；

圖2為同樣的樣品的損失系數(shù)的曲線圖；

圖3為使用熱成型板或根據(jù)本發(fā)明的蒸汽工藝來(lái)固化的網(wǎng)的吸聲性比較；

圖4為使用熱成型板或根據(jù)本發(fā)明的蒸汽工藝來(lái)固化的網(wǎng)的熱導(dǎo)率比較。

具體實(shí)施方式

對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合材料，基質(zhì)形成的黏性纖維混合有加強(qiáng)纖維并梳理而形成網(wǎng)。為了處理的目的利用橫撐將網(wǎng)預(yù)粘結(jié)。(但是可以使用任何類(lèi)型的預(yù)粘結(jié)工藝)。為了防止復(fù)合材料樣品尤其在工具釋放蒸汽壓強(qiáng)時(shí)粘著或固化到模具上，可以使用薄的無(wú)紡物作為表面覆蓋物。所用的無(wú)紡物對(duì)于最終產(chǎn)品的主要特征諸如厚度、聲學(xué)特性或剛性基本沒(méi)有影響。根據(jù)本發(fā)明，聚酰胺加強(qiáng)層的網(wǎng)按照說(shuō)明利用飽和蒸汽而固化。

目前工藝水平的樣品與根據(jù)本發(fā)明的聚酰胺加強(qiáng)層進(jìn)行了比較。目前工藝水平的復(fù)合材料根據(jù)市場(chǎng)上的可利用性來(lái)購(gòu)買(mǎi)。

復(fù)合材料1，一種目前工藝水平的復(fù)合材料，其基于聚丙烯作為黏合劑以及玻璃纖維作為加強(qiáng)材料，其具有881kg/m³的密度并在市場(chǎng)上已知為symalite。

復(fù)合材料2，一種目前工藝水平的毛氈基材料，其由雙組份的pet作為黏合劑以及棉作為加強(qiáng)材料而制成，其具有314kg/m³的密度。

復(fù)合材料3，一種根據(jù)本發(fā)明由45％的pa黏合纖維和55％的玻璃纖維作為加強(qiáng)纖維而制成的復(fù)合材料。網(wǎng)的起始重量為1000克每平方米。根據(jù)本發(fā)明利用飽和蒸汽的11巴絕對(duì)氣壓持續(xù)9秒鐘來(lái)模制該復(fù)合材料。形成的聚酰胺加強(qiáng)層的最終密度為384kg/m³。

復(fù)合材料4，一種根據(jù)本發(fā)明由55％的pa黏合纖維和45％的玻璃纖維作為加強(qiáng)纖維而制成的復(fù)合材料。網(wǎng)的起始重量為1000克每平方米。根據(jù)本發(fā)明利用飽和蒸汽的11巴絕對(duì)氣壓持續(xù)9秒鐘來(lái)模制該復(fù)合材料。形成的聚酰胺加強(qiáng)層的最終密度為303kg/m³。

測(cè)量遍及溫度范圍的動(dòng)態(tài)楊格模數(shù)，并根據(jù)iso6721-4由該動(dòng)態(tài)楊格模數(shù)計(jì)算抗張強(qiáng)度的損失系數(shù)。利用va2000型的0.1dbmetravib黏性分析器來(lái)完成測(cè)量和計(jì)算。對(duì)于所有復(fù)合材料的結(jié)果，參見(jiàn)圖1和圖2。

對(duì)于用在汽車(chē)工業(yè)中的復(fù)合材料零件，熱穩(wěn)定性要求是日益增加的。尤其在發(fā)動(dòng)機(jī)艙中，歸因于新電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的更多的熱量以及歸因于通過(guò)隔離將熱量保持在內(nèi)部用以使燃油的整體使用最優(yōu)化的可選擇的方法，直接地導(dǎo)致更高的熱穩(wěn)定性要求。通常地，發(fā)動(dòng)機(jī)艙材料的測(cè)試為長(zhǎng)期的在120℃或150℃的熱穩(wěn)定性測(cè)試。然而，實(shí)際的溫度可以在很短的時(shí)間輕易地升到180-190℃。該溫度范圍可能發(fā)生在接近熱的發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)面或者發(fā)生在熱的發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)面的周?chē)?，如排氣管道、歧管或壓縮機(jī)。

熱穩(wěn)定性測(cè)試的一個(gè)要求是需要知道復(fù)合材料產(chǎn)品在暴露于高溫期間是否保持其結(jié)構(gòu)和形狀。例如，放置在陽(yáng)窗下的包裹架不應(yīng)當(dāng)在過(guò)了不久便下陷。發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋應(yīng)當(dāng)保持其剛性。遍及該溫度范圍的抗張強(qiáng)度損失系數(shù)對(duì)于產(chǎn)品在使用時(shí)的剛性保持是重要的。

圖1示出了動(dòng)態(tài)的楊格模數(shù)。復(fù)合材料1是一種目前工藝水平的產(chǎn)品，其基于pp基質(zhì)以及玻璃纖維作為加強(qiáng)材料，示出了按絕對(duì)值計(jì)算的比根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合材料3和復(fù)合材料4更高的模數(shù)。這主要?dú)w因于更高的整體密度。然而，趨勢(shì)是在更低的密度下得到同樣的或更好的剛性性能以節(jié)省汽車(chē)的重量。然而，更重要的是，目前工藝水平的復(fù)合材料1顯示出在被測(cè)的溫度范圍上動(dòng)態(tài)楊格模數(shù)的顯著損失。因此，由pp組合物制成的產(chǎn)品在更高溫度下趨于變得更軟。復(fù)合材料2為copet/pet雙組份黏合纖維以及棉作為加強(qiáng)材料的組合物，其示出了自支撐的整體上非常低的動(dòng)態(tài)楊格模數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合材料在被測(cè)的溫度范圍內(nèi)顯示了非常好的性能。已發(fā)現(xiàn)聚酰胺加強(qiáng)層的動(dòng)態(tài)楊格模數(shù)在150℃到210℃的溫度范圍內(nèi)的改變沒(méi)有超過(guò)20％。呈現(xiàn)出整體上更熱穩(wěn)定的產(chǎn)品。

圖2示出了復(fù)合材料產(chǎn)品在被測(cè)的溫度范圍內(nèi)的抗張強(qiáng)度損失系數(shù)。復(fù)合材料1為目前工藝水平的產(chǎn)品，其是基于聚丙烯(pp)作為基質(zhì)黏合纖維以沒(méi)有蒸汽的成型方法生產(chǎn)的。盡管該產(chǎn)品在高達(dá)160℃時(shí)具有好的損失系數(shù)，然而由于熔化其迅速地失去其熱穩(wěn)定性。

復(fù)合材料2為copet/pet雙組份黏合纖維連同棉作為加強(qiáng)纖維的組合物。因此，在被測(cè)的溫度范圍內(nèi)的差的損失系數(shù)基本上歸因于copet，其在80℃已經(jīng)軟化并在高于110℃開(kāi)始熔化。盡管這取決于所用的copet。更高溫熔化的copet具有其他的缺點(diǎn)，這些缺點(diǎn)包括在成本上的增加。在一種絕對(duì)的方法中，使用單獨(dú)的pet的復(fù)合材料將使產(chǎn)品具有好的熱穩(wěn)定性，由于需要非常高的熔化溫度t，在今天如何能夠?qū)訌?qiáng)纖維沒(méi)有熱量損害地獲得它并不是已知的故。

復(fù)合材料3和復(fù)合材料4為根據(jù)本發(fā)明利用蒸汽來(lái)固化的pa黏合劑與玻璃纖維加強(qiáng)纖維的組合物。兩者在60-210℃的溫度范圍內(nèi)具有小于0.15的穩(wěn)定的抗張強(qiáng)度損失系數(shù)。

可以將聚酰胺加強(qiáng)產(chǎn)品完全地壓緊或部分地壓緊用以得到成形產(chǎn)品。由于根據(jù)本發(fā)明的使用飽和蒸汽的固化工藝，可以得到具有較低密度的產(chǎn)品并依然得到想要的剛性。因?yàn)槔蔑柡驼羝募訜峁に噷⒕埘０佛ず侠w維在比熱塑性加強(qiáng)纖維更低的溫度熔化，并且在厚度上所有的聚酰胺黏合纖維在幾乎相同的時(shí)間熔化，所以加強(qiáng)纖維的網(wǎng)結(jié)構(gòu)上的彈性可以被保持。通過(guò)將基質(zhì)形成的聚酰胺的量降低到這樣的程度，即，整個(gè)產(chǎn)品剛好完全地被黏合，可以得到多孔加強(qiáng)層，該多孔加強(qiáng)層僅具有復(fù)合材料的材料體積密度的5％到80％的密度。然而優(yōu)選地，從5％到60％的范圍，甚至更優(yōu)選地從5％到25％的范圍是可以得到的并且由于整個(gè)零件的成本更低所以是更有利的。因此，可以得到非固態(tài)但保持多孔的產(chǎn)品，由于材料的多孔性以及更好的熱傳導(dǎo)性(參見(jiàn)附圖4)故而表現(xiàn)為更好的聲學(xué)吸收體(參見(jiàn)附圖3)。通過(guò)或者壓得更緊或者增加pa基質(zhì)的量而調(diào)節(jié)密度，可以調(diào)節(jié)聲學(xué)特性以及熱傳導(dǎo)性?xún)烧摺?/p>

利用由65％的玻璃纖維和35％的pa黏合纖維構(gòu)成的同樣的網(wǎng)材料生產(chǎn)樣品a和樣品b。根據(jù)本發(fā)明利用飽和蒸汽固化復(fù)合材料a并利用熱板之間的壓緊固化復(fù)合材料b。處理復(fù)合材料a和復(fù)合材料b兩者以獲得完全黏合的產(chǎn)品。

根據(jù)用于阻抗管測(cè)量(在200hz到3400hz之間測(cè)量)的astm(e-1050)以及iso(10534-1/2)標(biāo)準(zhǔn)，形成的復(fù)合材料的聲學(xué)吸收特性利用阻抗管測(cè)量。根據(jù)iso8301利用防護(hù)熱板測(cè)量熱傳導(dǎo)性。相比于在熱板中處理的產(chǎn)品，發(fā)現(xiàn)在蒸汽中處理的產(chǎn)品的聲學(xué)吸收性和熱傳導(dǎo)性更好。這部分地歸因于在熱處理期間需要利用熱板壓得更緊從而得到完全黏合的產(chǎn)品。所以，首先得到更緊密的產(chǎn)品b，因此得到在熱傳導(dǎo)性和聲學(xué)特性?xún)烧呱巷@示出下降的更少孔的產(chǎn)品。