專利名稱:纖維增強塑料模壓件的制作方法
本發明涉及以纖維增強塑料為材料的模壓塑料件以及一種模壓這種塑料件的方法。
到目前為止，纖維增強塑料模壓件，都是用經玻璃纖維織物席增強壓實的熱熔塑料板模壓出這種玻璃纖維織物席由很長的玻纖絲股(例如纖維束)構成，其長度可能有200厘米或更長些。這些纖維束呈不規則的彎曲狀延伸分布于板材中。
這樣，在一個制造這種材料的例子中，多層玻纖織物介于多層熱熔塑料之間，該復合結構又經用針穿扎處理以使各層材料產生一定程度的結合，然后將其在壓力下加熱，形成牢固壓實的板材。
在將這種材料送入模壓成形機之前，當加熱到使該塑料質軟化的溫度，使板厚略有增加的現象。這可能是由于通常為玻璃質的礦物纖維織物層(在層壓階段這些織物層已被壓在一起)發生還原。從而部分地回復到它們原來的形態。然而這種板厚增加是很有限的，同時也導致材料表面被從熔化了的塑料質中突出的粗纖維及纖維束毀損的情況。對進行過針穿扎處理的材料，這兩種缺點的影響尤其嚴重。纖維束受針穿扎處理而成本板材表面呈垂直向的環狀，從板材表面露出來并高高穿出表面。形成毛發狀的外表。但是中間幾層纖維織物網的厚度幾乎不膨脹，結果厚度膨脹了的板材的撓韌性幾乎與原先只經過壓實的板材一樣。
由于有這些問題，所以人們全都先將熱脹了的板材壓成所需的一定形狀，然后讓其在模子中冷卻到使塑料軟化的溫度以下，同時繼續加壓，以保證該模壓塑料件充分堅固。在這種條件下該模壓塑料件會達到最大的強度，但其撓韌度相對其重量來講則較低，而且模壓制件當然也是不能滲透的。
這種對纖維增強塑料件進行模壓的工藝發明包括對一種壓實的板層內分布有增強纖維的熱熔塑材料板進行加熱和模壓，板內增強纖維約占板重的20%至70%之間，增強纖維具有較高的彈性系數(如在此說明的)，其長度約在7至50毫米之間，這樣該玻璃纖維上的應力就會引起該塑料材料膨脹至模子的形狀并形成多孔狀。
已經發現這種制件成品的膨脹程度及相對原板材的厚度增加遠高于已知用于各種結構的材料，且均勻度也更高，從而壓出的制件撓韌性要高得多，并且凝聚的表面也較光滑。在通過自由膨脹，將成形模工具的尺寸，定至間隙少于最終厚度，從而控制膨脹程度的情況下，上述現象尤為明顯。
下面的比較例子將會講清對這些問題的相對的改善，以及改善的方法。
對比例子將壓實的玻纖增強熱熔塑料樣品切成每片寬度約2厘米的小條，并列排在一起置于一臺熱壓機的下模板上，然后將上模板蓋到離下模板6毫米高處，這個高度比任何一塊樣品的厚度都大許多。再將熱壓機加熱到200℃溫度，該溫度超過了樣品的軟化溫度點。5分鐘后，讓熱壓機冷卻，打開壓模板，并將每塊樣品的膨脹情況記錄下來。表1列出了記錄的結果表1實例材料 厚度(毫米) 膨脹后表面特征膨脹前 膨脹后1、60%重量的聚丙烯， 3.75 4.5 不平整且呈毛發狀經針扎處理的玻纖織 但不能滲氣。
物增強。
2、50%重量的聚丙烯 2.1 4.9 不規則且粗纖束鉆出。
由玻纖織物層壓增強 但不能滲氣。
3、50%重量的聚丙烯 3.55 6.0 光滑且多孔。
50%重量的以傳統造 (上下模紙工藝制備，并經壓 板間距)實的12毫米玻纖。
4、50%重量的聚丙烯。 2.65 6.0 光滑且多孔。
50%以英國專利號 (上下模112975及1329409 板間距)的方法制備的12毫米長玻纖。
應該注意到只有兩種以造紙工藝方法制備的樣品膨脹到填滿模板間空間的程度，并在模板表面上形成足夠的壓力以產生光滑平整的制件表面。
接著又用根據英國專利第1129757及1329409號的方法制備的樣品重復了上述實驗，但這次使用的是不同種類的熱熔塑料作為基質，并將模板預熱到275℃，實驗結果在表2中列出，從中可以看到這些材料的變化情況與表1中第三、第四種材料基本相同。
表2實例材料 厚度(毫米) 膨脹后表面特征膨脹前 膨脹后5、60%重量的聚乙烯 3.35 6.00 光滑且多孔對苯甲酸脂、40%重量的12毫米長玻纖。
6、60%重量的聚炭酸脂 3.60 6.00 光滑且多孔40%重量的12毫米長玻纖。
雖然這些材料的撓韌性在膨脹過程中會增大，但其延展韌性則下降。所以在膨脹率達到100%這個十分適當的數值時，即膨脹后的厚度為材料原來的厚度的2倍時，撓韌度達到最大值。
在制備材料過程中發現玻纖增強材料的比例對材料的膨脹能力影響很大。一般來講，增強材料含量越高的樣品，膨脹率就越大，且產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%重量的玻纖(在其它密度不同的塑料中要按相當的體積比例推算)，但最多只可用70%重量的玻纖。能產生良好的膨脹率及膠合度，而制件表面為多孔狀的最優比例為50%重量的玻纖。
在模壓過程中通過將數層不同成份的 層材料疊壓到一起的方法可以制出一種改善了的制件。因此，舉例來說，根據英國專利1129757和1329409號的工藝方法制備出4張單位重量均為每平方米500克的板材，其中兩張含有40%重量的12毫米長、直徑11微米的玻纖，另兩張含60%的相同玻纖，板材其余的成份均是聚丙烯。將四張板材疊在一起，其中玻纖含量較低的兩張放在外面，然后將四張板材在一臺非封閉式壓機上加以熱壓，結果發現中間的兩層較外面的兩層膨脹得更多，從而形成一張表面光滑平整，膠結良好的很厚的硬板。
表3將用本發明方法制造的材料與另兩種由其它方法制造的已有商業性材料之膨脹效果作了比較。從而可以看出本發明的材料同該兩種已有商業性產品相比下能夠產生相當大的膨脹，而產品的表面狀況沒有明顯損壞。
表4顯示了玻纖含量對膨脹特性的影響，并表明如果應用適當，甚至在膨脹程度相當大的條件下也能維持一個可接受的撓性系數值。
表5及表6顯示了在一張各層玻纖含量不同的四層壓合板中玻纖含量對膨脹程度的影響。
表7顯示了膨脹對材料韌度的影響，表明韌度隨膨脹程度增加而增強。
注1、玻纖長度13毫米，直徑11微米。
2、在所有實例中其余部分均為聚丙烯。
3、在經定位撐竿固定的模板間之膨脹。
4、單位g/m2＝克/平方米，Sec/100ml＝秒/100毫升g/cc＝克/立方厘米， Sec＝秒MPa＝百萬帕斯卡，N.mm＝牛頓/毫米表6
注1、玻纖長度為11毫米，直徑11微米。
2、在所有實例中其余部分均為聚丙烯。
3、在經定位撐竿固定的模板間之膨脹。
4、單位見表5之注。
表7實例膨脹率% 韌性(N.mmX108)27 0 1128 55 2229 90 3730 110 4331 150 38注玻纖其纖維長度13毫米，直徑11微米，占重量40%聚乙烯對苯二酸酯。占重量60%此膨脹程序證明亦可被應用于模壓制件，例如這種制件可以根據的工藝方法制造，圖1為本發明工藝中使用的增強塑料板截面圖。
圖2為-紅外線加熱爐的截面圖。
圖3為本發明工藝中使用的一付模具的截面圖。
首先參照圖1，此圖顯示了一張經玻纖2增強的熱熔塑料板1，玻纖2的長度在7到50毫米之間。
現在看圖2，該圖顯示一臺加熱爐3，該爐具有一個紅外線加熱裝置4及一條耐高溫的傳送帶5，以將板1送入和取出加熱爐3。傳送帶5套在張緊滾筒6上。
經過加熱后，板1被傳送到一付具有上部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加壓，然后上部8縮回，讓板1中的玻纖材料復原，同時讓制件膨脹，這個過程使得制件將空氣吸入，使制件成多孔狀。
上述的工藝過程可以有幾種方法。可任隨選擇，比如說，在板1膨脹后可將模具上部8再次合上以將制件的一部份壓實。或者可以讓板材自由膨脹到其最大程度，然后再進行模壓。壓實的程度最好大至能影響板材的透氣性能，因此可將此作為決定模壓制件透氣性的一種方法。
如果模壓制件將要被涂上一層粘合劑或包上一層軟泡沫塑料材料，那么成品制件的透氣性就對之十分有利。通過在制件另一面抽真空的辦法，不必在制件上鉆孔就可以達到牢固的粘結效果。
勘誤表 CPCH85600權利要求
1.一種壓制纖維增強塑料制件的方法，包括對一塊壓實的熱熔塑料板材進行加熱和模壓處理。該塑料板材中分布有占其重量的20至70%的增強纖維，纖維的彈性系數(如在本文中說明的)很高，其長度約在7至50毫米，這樣，玻璃纖維中的應力就會使塑料材料在模子中膨脹開來并形成透氣的多孔狀。
2.如權利要求
1中所提出要求的一種工藝，其中膨脹程度是這樣控制的即將成形模具的間隙定得小于塑料在不受限制地自由膨脹情況下可達到的最終厚度。
3.如權利要求
1或2提出要求的一種程序，其中熱熔塑料至少具有占重量30%的玻璃纖維。
4.如權利要求
3提出要求的一種程序，其中熱熔塑料具有占重量50%的玻纖。
5.如權利要求
1至4提出要求的一種程序，其中板材系由兩層或兩層以上成份不同的塑料材料組成，在模壓過程中將其層壓到一起。
6.如權利要求
1至5提出要求的一種程序，其中三張或以上的板材結合在一起，外面兩層比中間兩層所含玻纖重量較少。
7.如權利要求
1至5提出的一種程序，其中板材先在一加熱爐中加熱，然后傳送到一付至少由兩部分組成的模具內，再對模中的板材加壓，隨后就松開，模子至少有兩件部件要分離開來，讓模壓制件中的玻纖成份復原，同時讓制件膨脹使其產生為孔。
8.如權利要求
7提出要求的一種程序，其中模子的部件在制件膨脹后重新合上以將其部份壓實。
9.如實例1至31中任何一例中所提出的模壓制造纖維增強塑料材料制件的一種程序。
10.基本上可參照本文，如附圖所示的一種模壓纖維增強塑料材料制件的程序。
11.一件根據上述權利要求
1至8中任何一項提出的程序制造的纖維增強塑料模壓制件。
專利摘要
一種壓制纖維增強塑料制件的方法，它包括對一塊壓實的熱熔塑料板材進行加熱和模壓處理。該塑料板材中分布有占重量20％至70％的增強纖維，纖維的彈性系數(如在本文中所說明的)很高，其長度約在7至50毫米之間，這樣，玻纖中的應力就會使塑料材料在模子中膨脹開來并形成透氣的多孔狀。
文檔編號B29C51/00GK85101542SQ85101542
公開日1987年1月24日 申請日期1985年4月1日
發明者拉德萬, 斯克爾定 申請人:威景鐵有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan