專利名稱:對(duì)纖維加固模壓塑料物品的改進(jìn)的制作方法
這項(xiàng)發(fā)明與纖維加固塑料的模壓物品有關(guān)，并與模壓這種物品的方法有關(guān)。
在此以前，纖維加固塑料物品已用含有玻璃纖維的固化堅(jiān)實(shí)薄片模壓，而所含的玻璃纖維是由很長(zhǎng)的玻璃纖維股(即纖維束)所形成，股束至少有200公分的長(zhǎng)度，它們雜亂無章彎彎曲曲地分布于整張薄片。
為了能有滿意的效果，模壓這樣的薄片前，必須預(yù)先將它們均勻地預(yù)熱。為了令薄片的表面不會(huì)遇熱及發(fā)生破壞，同時(shí)亦令薄片的核心部分可以升溫到需要的模壓溫度。溫度及時(shí)間的控制一定要非常準(zhǔn)確，這樣材料并不輕易被深沖模壓。
現(xiàn)在的發(fā)明，是一種用于模壓滲透性薄片狀纖維強(qiáng)化而未經(jīng)固化的顆粒塑性材料的工藝方法。材料經(jīng)已被粘結(jié)在一起，并被熱空氣穿過，使加熱到模壓的溫度，然后再要經(jīng)過模壓的工藝。
經(jīng)過預(yù)熱之后，該材料可被模壓成為一件不滲透性的物件，如在模具中稍為加壓，亦能使它將持滲透性。亦可在模具中全力加壓，使融溶了的熱塑性材料潤(rùn)濕纖維，然后將模子微2開啟，讓材料因纖維回彈力膨脹。同時(shí)變得具有可滲透性，正如已在英國(guó)專利申請(qǐng)檔案第8400293(于1984年1月6日歸檔)中所描述A所作的權(quán)利要求
的那樣。在某種情況下，特別是當(dāng)需要一個(gè)光滑或釉面涂層時(shí)，則該結(jié)構(gòu)可能在模壓之前或之后，被液體熱固性樹脂來浸漬。正如已在英國(guó)專利申請(qǐng)檔案第8400294(于1984年1月6日歸案)中所描述及所作的權(quán)利申請(qǐng)那樣。
這展開的薄片狀結(jié)構(gòu)最好含有20%到60%以重量計(jì)的強(qiáng)化纖維。纖修具有高彈性系數(shù)(如本文說明的)，長(zhǎng)度介于7至50毫米左右。薄片另含40%至80%以重量計(jì)的全部或基本上未曾固化的顆粒塑料。在薄片內(nèi)的纖維及塑料成份粘結(jié)而成一滲透性結(jié)構(gòu)。
纖維形狀最好是單根的離散的，因而，當(dāng)要用玻璃纖維，而得到的卻是碎的成股成束的，則可在結(jié)構(gòu)形成之前，被股束破開成為單根的纖維。
高度彈性系數(shù)是指彈性系數(shù)顯著地高于固化薄片的那種系數(shù)。這種薄片可由這結(jié)構(gòu)造成，屬于這范圍的纖維包括玻璃、碳及陶瓷纖維、諸如用商業(yè)名字Kevlar及Nomex出售的Aramid纖維。此外亦通常包括彈性系數(shù)高于10，000兆帕斯格爾的任何纖維。
用來生產(chǎn)上述那種結(jié)構(gòu)的工藝方法，已在共同被未批準(zhǔn)英國(guó)專利申請(qǐng)檔案第8400290(1984年1月6日歸檔)中揭示了。
按照這發(fā)明，一個(gè)方便的作法包括在烤爐中加熱這薄片在爐內(nèi)，熱空氣穿過安放在敞門支架上的薄片。
這個(gè)發(fā)明現(xiàn)在請(qǐng)參看附圖再作進(jìn)一步的說明，在附圖內(nèi)圖1是開展?jié)B透性材料的斷面概略圖，在本發(fā)明中它們是適于用來作開始原料的。
圖2顯示在此發(fā)明過程中，被熱空氣加熱的烤爐側(cè)面剖視圖，以及圖3是一個(gè)模具的側(cè)面剖視圖，它顯示一個(gè)按本發(fā)明的工藝方法制成的模壓制品。
首先參看圖1，這里顯示一個(gè)未壓實(shí)的纖維結(jié)構(gòu)1，它們由纖維2與分散的顆粒塑料3組成，纖維與塑料顆粒粘結(jié)在一起形成一個(gè)(凝聚但亦有)滲透性的結(jié)構(gòu)。
圖2顯示一個(gè)烤爐，供加熱圖1顯示的滲透性結(jié)構(gòu)之用，這烤爐的組成是包括一個(gè)上面部分4，及一個(gè)下面部分5，這部件4與5包括相應(yīng)的充氣室6及7。部件4的下壁8與部件5的上壁9，由格柵組成，以方便空氣通道的暢順。
為了加熱結(jié)構(gòu)1，熱空氣被導(dǎo)入充氣室7，穿過格柵9，結(jié)構(gòu)1及格柵8，然后從充氣室6排出。
如所描述的那樣，加熱之后，比如說，200℃，結(jié)構(gòu)1被轉(zhuǎn)送到如圖3所顯示的那種模具處。
現(xiàn)在參看圖3，這顯示一個(gè)模具，它有一個(gè)上面的部件13，以及及一個(gè)輔助的下面部件12，結(jié)構(gòu)1是在它們之間被模壓的。在實(shí)施加熱工序的前或后，結(jié)構(gòu)1可以用一種液態(tài)的熱固性樹脂來浸漬，而當(dāng)結(jié)構(gòu)在模具中時(shí)，部分樹脂便會(huì)凝固起來。
模具可用來完全固化這結(jié)構(gòu)，因而最后所得的模制品是堅(jiān)實(shí)的和不能滲透的。或者這模制品可以部分地壓實(shí)，以便保持多孔性。此外，為了獲取多孔性的物件，也可將該物品，部分或完全地壓實(shí)和固化。然后將模具稍微打開，容許玻璃纖維的回彈力使模制品膨脹到所要求的厚度。
合適的熱塑性塑料包括聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯，丙烯苯乙烯丁二烯，聚乙烯對(duì)酞酸鹽，及聚氯乙烯，它們均可成塑料又可不成塑料?？梢灶A(yù)期的是，任何不與水起化學(xué)腐蝕作用及在加熱后，不受化學(xué)上的分解而能有足夠程度上轉(zhuǎn)化的熱塑性材料都能被使用。
可以用來浸漬這結(jié)構(gòu)的熱固化材料，包括酚醛樹脂及聚酯樹脂，比如苯酚甲醛樹脂，尿素及蜜胺甲醛樹脂，環(huán)氧樹脂，不飽和聚脂類及聚氨基甲酸酯樹脂。
一張轉(zhuǎn)變粘結(jié)未固化的滲透性材料，由33%長(zhǎng)13厘米，直徑11微米的單根玻璃纖維，67%的聚丙烯粉末，和一種專利的抗老化劑組成，具有每平方米3，000克的單重。將它放入一個(gè)哈里孔工程公司制造的干燥通過烤爐，灌入230℃的熱空氣于薄片的上部面上，而下面則施以部分真空。這薄片網(wǎng)層的多孔性質(zhì)，容許熱空氣穿透，因而令材料得到均勻的加熱。經(jīng)過一個(gè)短時(shí)間(約6秒)，這個(gè)仍舊滲透性的材料被充分加熱到230℃。由于230℃約比聚丙烯的熔點(diǎn)高50℃，因此容許網(wǎng)層快速地從烤爐中搬出來，并模壓成形。當(dāng)網(wǎng)層被加熱時(shí)，筆者留意到隨著材料的厚度。壓降基本上是恒定的，開始時(shí)氣壓是76公分水標(biāo)，加熱完成后，氣壓上升到85公分水標(biāo)。
再一例子是被利用的材料，其組成是50%的玻璃纖維(長(zhǎng)13毫米，直徑11微米，如以前的一樣)，50%的聚丙烯粉末+抗老化劑，加熱的時(shí)間約4秒鐘，壓降同上面的例子中的相同。
這種加熱一個(gè)多孔的未固化網(wǎng)膜的技能，具有許多量大的利益一a)節(jié)約3加工時(shí)間與成本，因?yàn)槭∪チ酥圃旒庸ぁ?br>b)在模壓操作之前，材料的加熱更加快速;相對(duì)于紅外線烤爐中一張固化薄片需3分鐘，它只要約6秒鐘。
c)可改善隨材料的厚度而產(chǎn)生的溫度梯度，這是因?yàn)闊峥諝馐峭ǖ来┻^網(wǎng)膜的厚度均勻地加熱。而紅外線在加熱一張固化薄片時(shí)其橫斷面的溫度發(fā)展總是從表面到中心，這就有在中心達(dá)到所想望的溫度之前，塑料的表面已發(fā)生熱力降解的危險(xiǎn)。
d)在加熱之前，壞件可從未固化的網(wǎng)層上割切下來，這“廢”料可不費(fèi)力地“再漿化”供重復(fù)使用。而從固化薄片切下的壞材料則必須研磨成為顆粒以供再用，這樣成本要高得多。
權(quán)利要求
1.一種用滲透性薄片，狀經(jīng)纖維強(qiáng)化專經(jīng)固化的顆粒塑性材料模壓成器物的工藝方法，這些材料已經(jīng)粘結(jié)在一起，被熱空氣穿透使加熱達(dá)到模壓的溫度，然后使它再經(jīng)過模壓工序。
2.如在權(quán)利要求
1中所要求的工藝方法內(nèi)，薄片被模壓成為不透氣的器件。
3.如在權(quán)利要求
1中提的工藝方法內(nèi)，模具中的薄片在施加有限的壓力來模壓時(shí)，可保持滲透性。
4.如在權(quán)利要求
1中所提的工藝方法內(nèi)，模具中的薄片被施以全壓，使熔化了的熱塑性材料去潤(rùn)濕纖維，然后稍微打開模具，讓材料因纖維的反彈力膨脹，同時(shí)變成不滲透性的。
5.如在權(quán)利要求
1至4中所提的工藝方法內(nèi)，在模壓之前或之后，薄片用液體熱固性樹脂來浸漬。
6.如在權(quán)利要求
5中所提的工藝方法內(nèi)，所用的熱固性材料是酚醛樹脂及聚酯樹脂。
7.如在權(quán)利要求
6中所提的工藝方法內(nèi)，所用的樹脂是苯酚甲醛樹脂，尿素及蜜胺甲醛樹脂，環(huán)氧樹脂，不飽和聚酯類及聚氨酯類樹脂。
8.如在權(quán)利要求
1至7中所提的工藝方法內(nèi)，被模壓的薄片狀材料，含有20%至60%以重量計(jì)的強(qiáng)化纖維。纖維具有高彈性系數(shù)(如本文已說明的)，長(zhǎng)度介于7至50毫米之間。另薄片含40%至80%以重量計(jì)的全部或基本上未經(jīng)固化的顆粒塑料。而薄片中的纖修質(zhì)及塑料成份被粘結(jié)而成一滲透性結(jié)構(gòu)中。
9.如在前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求
中所提的工藝方法，它包括在烤爐中加熱薄片，在爐中熱空氣穿過安放在敞開支架上的薄片。
10.如在權(quán)利要求
9中所要提的工藝方法內(nèi)，敞開的支架是用格柵做成。
11.一種用來將滲透性薄片狀經(jīng)纖維強(qiáng)化而未經(jīng)固化的顆粒塑料模壓成器件的工藝方法，這些材料已經(jīng)粘結(jié)在一起，基本上如本文所描述，及如附圖所展示的一樣。
12.如前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求
所提的工藝方法，此方法能制成一纖維強(qiáng)化塑料物品。
專利摘要
一種將滲透性薄片狀經(jīng)纖維強(qiáng)化而未經(jīng)固化的顆粒塑料模壓成為器件的工藝方法。這些材料已經(jīng)粘結(jié)在一起，并被熱空氣穿過使加熱達(dá)到模壓需要的溫度。然后再須經(jīng)過模壓工序。
文檔編號(hào)B29B7/90GK85100805SQ85100805
公開日1986年7月9日 申請(qǐng)日期1985年4月1日
發(fā)明者蘭德文, A·J·維利姆 申請(qǐng)人:威景鐵有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan