專利名稱：制造熱塑性塑料/連續(xù)纖維混雜復(fù)合材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備熱塑性塑料-連續(xù)纖維混雜復(fù)合材料的方法，更具體地，涉及一種制備熱塑性塑料-連續(xù)纖維混雜復(fù)合材料的方法，該復(fù)合材料具有優(yōu)良的柔韌性， 易于在不直接將熔融熱塑性樹脂浸漬到伸展的連續(xù)纖維束內(nèi)的情況下、通過粘結(jié)帶狀的熱塑性塑料而編織，并且通過形成其中連續(xù)纖維和熱塑性塑料交替層疊的多層結(jié)構(gòu)，該復(fù)合材料最大化了編織后的熱熔融浸漬時的均一性和浸漬度。
背景技術(shù)：
連續(xù)纖維增強熱塑性塑料連續(xù)地包括在具有相對脆弱的機械強度的熱塑性塑料內(nèi)的增強纖維，例如玻璃纖維或碳纖維。與具有最多Imm長度的短纖維增強熱塑性塑料或具有約5mm至50mm長度的長纖維增強熱塑性塑料(LFT)例如玻纖氈增強熱塑性塑料(GMT) 相比，連續(xù)纖維增強熱塑性塑料在機械強度、剛度和抗沖擊性方面非常優(yōu)異。此外，具有柔韌性的連續(xù)纖維增強熱塑性塑料可以在短方向或兩個方向上編織， 并且這樣形成的連續(xù)纖維增強熱塑性結(jié)構(gòu)可以適用于要求多種機械性能的產(chǎn)品上。連續(xù)纖維增強熱塑性塑料通常通過擠拉成型法、混合后熱壓法等方法來制備。該擠拉成型法將擴(kuò)寬地伸展的連續(xù)纖維束穿過液態(tài)(或熔融)樹脂桶或模具，以使熱塑性樹脂浸入該連續(xù)纖維束。當(dāng)工藝條件最優(yōu)化時，該擠拉成型法可以提高浸漬度；然而，該方法難以控制熱塑性樹脂的含量，并且會降低柔韌性且不易編織?；旌虾鬅釅悍ㄊ沁@樣一種方法即，將連續(xù)纖維和纖維型熱塑性樹脂混合，然后對其進(jìn)行熱壓。由于連續(xù)纖維和熱塑性樹脂的物理粘結(jié)，熱壓混合的纖維不會大大降低纖維的柔韌性，從而編織較為容易，并且在編織之后進(jìn)行熱輥壓時，可成形性和浸漬度優(yōu)良，并且可以自由控制連續(xù)纖維增強熱塑性塑料的熱塑性樹脂及增強纖維的含量。然而，由于熱塑性樹脂在連續(xù)纖維束內(nèi)隨機混合，所以當(dāng)在編織之后進(jìn)行熱輥壓時，局部不會發(fā)生充分浸漬，物理特性的均一性降低；并且當(dāng)把熱塑性樹脂制備成纖維型時，就可加工性而言，會限制性地作用于具有充分伸長特性的熱塑性塑料。因此，急需開發(fā)出一種制備如下熱塑性塑料-連續(xù)纖維混雜復(fù)合材料的方法，該復(fù)合材料易于編織，編織后的熱熔融浸漬時的均一性和浸漬度優(yōu)良，并且能夠應(yīng)用于各種類型的熱塑性塑料。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本發(fā)明的一個方面涉及提供一種制備熱塑性塑料-連續(xù)纖維混雜復(fù)合材料的方法，該復(fù)合材料具有優(yōu)良的柔韌性，易于在不直接將熔融熱塑性樹脂浸漬到伸展的連續(xù)纖維束內(nèi)的情況下、通過粘結(jié)帶狀的熱塑性塑料而編織，并且通過形成其中連續(xù)纖維和熱塑性塑料交替層疊的多層結(jié)構(gòu)，該復(fù)合材料最大化了編織后的熱熔融浸漬時的均一性和浸漬度。本發(fā)明的另一個方面涉及提供一種通過所述制備方法而制備的熱塑性塑料-連
4續(xù)纖維混雜復(fù)合材料。 本發(fā)明的另一個方面涉及提供一種使用熱塑性塑料-連續(xù)纖維混雜復(fù)合材料制
備的片型或板型的連續(xù)纖維增強熱塑性塑料產(chǎn)品。 如下文所述，可通過本發(fā)明來實現(xiàn)本發(fā)明的上述方面。為了實現(xiàn)該方面，本發(fā)明提供了一種制備熱塑性塑料-連續(xù)纖維混雜復(fù)合材料的方法，該材料易于編織，并且編織后的熱熔融浸漬時的均一性和浸漬度優(yōu)良，所述方法包括a)擴(kuò)寬地均勻伸展玻璃纖維束；b)加熱該伸展的玻璃纖維；c)通過將加熱的玻璃纖維與帶狀的熱塑性塑料粘結(jié)來制備熱塑性塑料-連續(xù)纖維粘結(jié)材料；d)通過將該粘結(jié)材料折疊成之字形形狀來制備多層熱塑性塑料-連續(xù)纖維粘結(jié)材料；以及e)擠壓該多層熱塑性塑料-連續(xù)纖維粘結(jié)材料。此外，本發(fā)明還提供了通過該方法制備的熱塑性塑料-連續(xù)纖維混雜復(fù)合材料。此外，本發(fā)明還提供了使用該熱塑性塑料-連續(xù)纖維混雜復(fù)合材料制備的、片狀或板狀的連續(xù)纖維增強熱塑性塑料產(chǎn)品。


圖1是示意性示出使用凸桿和導(dǎo)向桿來擴(kuò)寬地均勻伸展玻璃纖維束的過程的示意圖。圖2是示意性示出根據(jù)本發(fā)明的、制備熱塑性塑料-連續(xù)纖維混雜復(fù)合材料的方法的示意圖。圖3是示意性示出根據(jù)本發(fā)明的、熱塑性塑料-連續(xù)纖維混雜復(fù)合材料的彎曲強度、彎曲模量等的示意圖。主要元件的詳細(xì)說明1:第一導(dǎo)向桿2 第一凸桿3:第二導(dǎo)向桿4 第二凸桿5:第三導(dǎo)向桿
具體實施例方式下面，將詳細(xì)描述本發(fā)明。本發(fā)明提供了一種制備熱塑性塑料-連續(xù)纖維混雜復(fù)合材料的方法，該復(fù)合材料易于編織，并且編織后的熱熔融浸漬時的均一性和浸漬度優(yōu)良，所述方法包括a)擴(kuò)寬地均勻伸展玻璃纖維束；b)加熱該伸展的玻璃纖維；c)通過將加熱的玻璃纖維與熱塑性塑料粘結(jié)來制備熱塑性塑料-連續(xù)纖維粘結(jié)材料；d)通過將該粘結(jié)材料折疊成之字形形狀來制備多層熱塑性塑料-連續(xù)纖維粘結(jié)材料；以及e)擠壓該多層熱塑性塑料-連續(xù)纖維粘結(jié)材料。如果步驟a)中的玻璃纖維束可大致用于連續(xù)纖維增強熱塑性塑料，則可以不受限制地使用任何束。此外，玻璃纖維的直徑越小，該玻璃纖維就越好。一般來講，優(yōu)選該玻璃纖維的直徑為約15 μ m至20 μ m。對于玻璃纖維束來說，1200特的玻璃纖維束比MOO特的玻璃纖維束容易制備成更大的寬度，但當(dāng)考慮到該混雜復(fù)合材料的經(jīng)濟(jì)性時，2400特的玻璃纖維束生產(chǎn)率更高，所以更優(yōu)選使用MOO特的玻璃纖維束。在步驟a)中，可以通過使用處于多個階段的凸桿和導(dǎo)向桿來使玻璃纖維束逐漸變寬并均勻伸展，其中，如果必要，可以控制所使用的凸桿和導(dǎo)向桿的數(shù)量。該導(dǎo)向桿的作用是防止玻璃纖維束分離并將其導(dǎo)向至凸桿，并且該導(dǎo)向桿具有如下結(jié)構(gòu)該導(dǎo)向桿的與玻璃纖維束接觸的中央部是平坦的，并且該中央部相對于導(dǎo)向桿的兩端具有凹陷的形狀，該凹陷的形狀可根據(jù)玻璃纖維的寬度來進(jìn)行控制。該凸桿的作用是將玻璃纖維束均勻伸展成片狀，并且優(yōu)選地，與玻璃纖維束接觸的表面滿足下列方程式1至方程式3
過導(dǎo)向桿中心的水平線到凸桿中心的高度，L是從玻璃纖維與導(dǎo)向桿的接觸點到玻璃纖維與凸桿中心的接觸點的距離，S是從穿過凸桿中心的豎直線到導(dǎo)向桿的距離，χ是從凸桿的軸向?qū)ΨQ平面到玻璃纖維的水平距離，X0是從導(dǎo)向桿的縱向?qū)ΨQ平面到玻璃纖維的水平距離，φ是穿過凸桿中心的豎直線與凸桿的切線所夾的角度。通過下圖1和圖2，可以更詳細(xì)地表示出L、H、S、cp、x*&。[圖1]
權(quán)利要求
1.一種制備熱塑性塑料-連續(xù)纖維混雜復(fù)合材料的方法，所述方法包括以下步驟a)擴(kuò)寬地均勻伸展玻璃纖維束；b)加熱被伸展的玻璃纖維；c)通過將加熱的玻璃纖維與帶狀的熱塑性塑料粘結(jié)來制備熱塑性塑料-連續(xù)纖維粘結(jié)材料；d)通過將所述粘結(jié)材料折疊成之字形形狀來制備多層熱塑性塑料-連續(xù)纖維粘結(jié)材料；以及e)擠壓所述多層熱塑性塑料-連續(xù)纖維粘結(jié)材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備熱塑性塑料-連續(xù)纖維混雜復(fù)合材料的方法，其中，所述步驟a)通過使用導(dǎo)向桿和凸桿將所述玻璃纖維束均勻地伸展成片狀而進(jìn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備熱塑性塑料-連續(xù)纖維混雜復(fù)合材料的方法，其中，所述步驟b)通過在120°C至280°C的溫度下加熱所述被伸展的玻璃纖維而進(jìn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備熱塑性塑料-連續(xù)纖維混雜復(fù)合材料的方法，其中，所述步驟c)通過將多個具有預(yù)定寬度的所述帶狀的熱塑性塑料在伸展?fàn)顟B(tài)下無間隙地平行布置在同一平面上而進(jìn)行，并且所述寬度的總和與所述加熱的玻璃纖維的寬度一致。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備熱塑性塑料-連續(xù)纖維混雜復(fù)合材料的方法，其中，具有預(yù)定寬度的熱塑性塑料帶具有2 40mm的寬度以及500 4000旦尼爾的纖度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備熱塑性塑料-連續(xù)纖維混雜復(fù)合材料的方法，其中，所述步驟c)通過將所述帶狀的熱塑性塑料定位在所述加熱的玻璃纖維的上部或上部/下部上而進(jìn)行，并且所述熱塑性塑料-連續(xù)纖維粘結(jié)材料具有由所述玻璃纖維和所述帶狀的熱塑性塑料層疊而成的結(jié)構(gòu)，或具有由所述帶狀的熱塑性塑料、所述玻璃纖維和所述帶狀的熱塑性塑料依次層疊而成的結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備熱塑性塑料-連續(xù)纖維混雜復(fù)合材料的方法，其中，所述步驟c)中的所述帶狀的熱塑性塑料是帶狀的聚丙烯。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備熱塑性塑料-連續(xù)纖維混雜復(fù)合材料的方法，其中，所述帶狀的聚丙烯具有30 200 μ m的厚度并包含偶聯(lián)劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備熱塑性塑料-連續(xù)纖維混雜復(fù)合材料的方法，其中，所述步驟e)通過在120°C至280°C的溫度下擠壓而進(jìn)行。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備熱塑性塑料-連續(xù)纖維混雜復(fù)合材料的方法，其中，所述玻璃纖維占40wt %至80wt %。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備熱塑性塑料-連續(xù)纖維混雜復(fù)合材料的方法，其中，所述導(dǎo)向桿具有中央部平坦但兩端凸起的結(jié)構(gòu)，并且所述導(dǎo)向桿的作用是防止所述玻璃纖維束分離并將所述玻璃纖維束導(dǎo)向至所述凸桿，所述凸桿滿足以下方程式1至方程式3，并且所述凸桿的作用是將所述玻璃纖維束均勻伸展成片狀，[方程式1]
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制備熱塑性塑料-連續(xù)纖維混雜復(fù)合材料的方法，其中，所述凸桿具有至少0. 95的r/R值和至少45°的φ值。
13.一種利用根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項所述的方法而制備的熱塑性塑料-連續(xù)纖維混雜復(fù)合材料。
14.一種連續(xù)纖維增強塑性材料，所述連續(xù)纖維增強塑性材料是通過以片狀或板狀形狀、對權(quán)利要求13所述的熱塑性塑料-連續(xù)纖維混雜復(fù)合材料進(jìn)行編織和熱輥擠壓而制備的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制備熱塑性塑料/連續(xù)纖維混雜復(fù)合材料的方法，所述方法包括以下步驟a)均勻擴(kuò)寬地展開玻璃纖維束；b)加熱被展開的玻璃纖維；c)將加熱的玻璃纖維與帶狀的熱塑性塑料粘結(jié)，以形成熱塑性塑料/連續(xù)纖維粘結(jié)物；d)將該粘結(jié)物折疊成之字形形狀，以形成多層熱塑性塑料/連續(xù)纖維粘結(jié)物；以及e)擠壓該多層熱塑性塑料/連續(xù)纖維粘結(jié)物。本發(fā)明的方法制造的混雜復(fù)合材料易于編織，并且在編織之后對該混雜復(fù)合材料進(jìn)行熱熔融和浸漬時，其表現(xiàn)出優(yōu)良的均一性和浸漬度。
文檔編號B29C70/12GK102196895SQ200980142310
公開日2011年9月21日 申請日期2009年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月22日
發(fā)明者尹志勛, 尹鏞熏, 樸哲賢, 樸明哲, 鄭基燻, 金熙俊 申請人:樂金華奧斯株式會社