專利名稱：：熱固性增強(qiáng)的耐腐蝕層壓制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及增強(qiáng)的聚合物層壓制品。更具體地說，本發(fā)明涉及耐腐蝕的、增強(qiáng)的熱固性塑料層壓制品，以及引入該層壓制品內(nèi)的面紗(surfacingveil)。面紗作為主要的防腐層用于熱固性樹脂的、纖維增強(qiáng)的層壓制品中在玻璃纖維增強(qiáng)的塑料工業(yè)上是眾所周知的。在美國試驗與材料協(xié)會(下文稱ASTM)C582—87中標(biāo)題為“用于耐腐蝕設(shè)備的接觸模壓的、增強(qiáng)的熱固化塑料層壓材料的標(biāo)準(zhǔn)說明”(StandardSpecificationforContact—MoldedReinforcedThermosettingPlastic(RTP)LaminatesforCorrosionResistantEquipment)的章節(jié)中，接觸模壓在3.4節(jié)中被定義為“…一種制造方法，其中玻璃纖維以短切原絲薄氈或方格布的形式通過手或經(jīng)過繞絲機(jī)應(yīng)用于模壓，或以來自切斷機(jī)—噴槍的連續(xù)玻璃纖維的短切原絲的形式應(yīng)用于模壓。樹脂母料可通過各種方法(包括刷、輥或噴槍)施用。通過輥壓來加固復(fù)合層壓材料?！泵婕喕虮衷贏STMC582—87，ASTMD4097—88和ASTMD3299—88中有定義。面紗或薄氈在ASTMC582—87，ASTMC582—87的5.2.1節(jié)中定義為“主要用來在增強(qiáng)塑料上產(chǎn)生光滑表面的細(xì)纖維薄氈?！?，ASTMC582—87的5.2.1.2節(jié)指出，可接受的面紗的要求是“(a)樹脂相容性，(b)纖維均勻分布，(c)單絲(不扭成一束)，(d)面紗層的干燥厚度應(yīng)該是最小10密耳，每10密耳干面紗產(chǎn)生10—15密耳樹脂飽和的面紗層，和(e)最小纖維長度應(yīng)是0.5英寸。注9——RTP層壓材料的耐化學(xué)性由樹脂提供。在與固化的樹脂結(jié)合后，面紗幫助確定富樹脂層的厚度，減少微裂隙，并提供非芯給(nonwicking)的耐化學(xué)性層。在選擇特定用途的面紗時其它需要考慮的包括以下幾個方面(a)懸垂性(面紗應(yīng)與模的形狀相適應(yīng))，(b)干和溫的抗張強(qiáng)度，(c)粘合劑溶解能力(如果使用的話)，(d)均勻潤濕，(e)面紗應(yīng)浸濕透，在層壓過程中沒有截留空氣，和(f)面紗不應(yīng)該抑制樹脂固化。”面紗是當(dāng)用樹脂飽和(有時稱作“浸濕”)時保持很高的樹脂/增強(qiáng)比時的增強(qiáng)材料。熱固性樹脂是非常耐化學(xué)品的，而現(xiàn)有技術(shù)的面紗在許多情況下易受所含化學(xué)藥品的侵蝕。如果現(xiàn)有技術(shù)的面紗暴露于所含的化學(xué)藥品中，那么將因樹脂的破裂，開始侵蝕增強(qiáng)材料，導(dǎo)致使用壽命縮短和設(shè)備故障?，F(xiàn)有技術(shù)的面紗通常由玻璃單絲或聚酯纖維制成。最常使用的單絲玻璃纖維在現(xiàn)有技術(shù)中已知的是“C”玻璃。用于面紗的最常使用的聚酯纖維是由E.I.DupontdeNemours&amp;Co.出售的，商標(biāo)為Dacron。相關(guān)技術(shù)的舉例是下述美國專利美國專利5,077,115公開了包括熱塑性母料的熱塑性復(fù)合材料，它用涂敷陶瓷填料進(jìn)行充分的填充。在本發(fā)明的重要特征中，陶瓷填料已用粘結(jié)于填料的橡膠狀聚合物涂敷過。在一個優(yōu)選的實施方案中，熱塑性母料包括氟聚合物，優(yōu)選氯氟聚合物，陶瓷填料是一種熔化無定形硅石，它用橡膠狀聚合物材料進(jìn)行涂敷過。這一發(fā)明的熱塑性復(fù)合材料表現(xiàn)出很多優(yōu)點(diǎn)，它非常適合用作粘合用膜，尤其是適合于制造多層印制電路接合物的粘合用膜。美國專利4,943,473公開了一種柔性層壓的含有氟聚合物的復(fù)合材料，其具有耐火和耐化學(xué)性，柔性復(fù)合材料由柔性紡織的、無紡的和編織的基材和含有氟聚合物的膜制成。美國專利4,886,699公開了一種玻璃纖維增強(qiáng)的氟聚合物電路層壓制品，該制品包括一層或多層夾在一層或多層“無規(guī)”微纖維玻璃增強(qiáng)的氟聚合物當(dāng)中的氟聚合物浸漬的玻璃布。美國專利4,886,689公開了一種母體—母體復(fù)合共混粘合劑和粘結(jié)非相容聚合物的方法，該粘合劑在粘合劑粘合層中用來粘結(jié)非相容的聚合物層。美國專利4,777,351公開了一種包括導(dǎo)電性聚合物組合物的裝置。美國專利4,770,927公開了一種增強(qiáng)的氟聚合物復(fù)合物，它包括一種基材，該基材有一種包括全氟聚合物起始層的涂布母體和一種包括氟彈性體，氟塑料，氟彈性體/氟塑料共混物，或它們的結(jié)合物的外套層。起始層中的全氟聚合物可以是全氟塑料、全氟彈性體或它們的共混物。美國專利4,677,017披露了熱塑性氟聚合物與熱塑性聚合物的共擠方法。共擠復(fù)合膜包括至少一種熱塑性氟聚合物層和至少一種鄰近該熱塑性氟聚合物層的熱塑性聚合物層。美國專利4,539,113公開了完全由氟樹脂制造的氟樹脂過濾器，同時具有很高的耐腐蝕性和高耐熱性。美國專利4,505,971公開了一種具有橡膠化合物粘結(jié)層的氟塑料和金屬層壓制品，及將橡膠化合物粘接到氟塑料和/或粘接到金屬上的方法和組合物。美國專利4,163,505公開了可折疊的流體貯存罐的襯里，它是多面體形的襯里，垂直安置在圓柱形貯存罐的內(nèi)側(cè)，并安裝在罐的內(nèi)頂。美國專利3,833,453公開了一種難燃的、纖維填充的、可冷成形的熱塑性片材，它是玻璃纖維增強(qiáng)的乙烯/氯三氟乙烯復(fù)合物片材，可以通過在模具的外面溫和地預(yù)熱該片材，而單獨(dú)地在環(huán)境溫度下在模具中制成成形物體。根據(jù)本發(fā)明，提供了一種耐腐蝕的熱塑性氟聚合物面紗和具有熱塑性氟聚合物的面紗的耐腐蝕的、增強(qiáng)的熱固性塑料層壓制品。單獨(dú)的繪制圖是本發(fā)明多層層壓制品的放大側(cè)視圖。本發(fā)明是由氟聚合物制造的面紗，和利用本發(fā)明面紗的接觸模壓的、增強(qiáng)的塑料層壓制品。本文所使用的接觸模壓法包括在ASTMC582—87、ASTMD4097—88中公開的接觸模壓法，以及在ASTMD3299—88和ASTMD4097—88中所公開的繞絲模壓或制造。本發(fā)明的面紗是由熱塑性氟聚合物如氯三氟聚合物，四氟乙烯和全氟烷氧樹脂，氟化乙烯丙烯的共聚物，聚氟乙烯和聚偏氟乙烯制成的。本發(fā)明最優(yōu)選的面紗是由乙烯和氯三氟乙烯的共聚物(有時稱作ECTFE)如HALAR制得的紗，這在USP3,833,453中有描述，HALAR是乙烯和氯三氟乙烯的共聚物，由AusimontUSA，Inc.ofMorristown，NewJersey出售并在HALARFLUOROPOLY-MERRESINADVANTAGE.EXPANDEDLIST-CHEMICALRESISTANCEOFHALARFLUOROPOLYMER中有說明。本發(fā)明最優(yōu)選的面紗是熔噴法熱塑性氟聚合物纖維過濾介質(zhì)，由Ausi-montUSA，Inc.ofMorristown，NewJersey出售并用HALAR出售。增強(qiáng)材料除了面紗之外還包括短切原絲薄氈，方格布和由玻璃纖維制成的粗紗。如果需要還可使用其它增強(qiáng)纖維，但玻璃纖維是優(yōu)選的。本發(fā)明的優(yōu)選層壓制品使用熱固性樹脂。適宜的熱固性樹脂包括聚酯或乙烯基酯熱固性樹脂，和其它由酚類、呋喃類、環(huán)氧化物及類似物制成的熱固性樹脂。ASTMC582—87的1.1節(jié)指出可使用“熱固性聚酯，乙烯基酯，或其它合格的熱固性樹脂層壓材料”。在本發(fā)明中可使用的聚酯和乙烯基酯熱固性樹脂在ASTMC582—87的3.2節(jié)和3.3節(jié)中定義如下“3.2聚酯…由二羥基衍生物和二元有機(jī)酸或酸酐進(jìn)行縮聚制得的樹脂，其中至少一種組分促使形成烯屬不飽和樹脂，該樹脂能與苯乙烯基單體化合和反應(yīng)得到高度交聯(lián)的熱固性共聚物。3.3乙烯基酯…特征在于活性不飽和鍵主要處在端部位置的樹脂，該樹脂能與苯乙烯基單體化合和反應(yīng)得到高度交聯(lián)的熱固性共聚物。注2——這些樹脂按照與聚酯在制造RTP組分時同樣的方式進(jìn)行處理?！崩硐氲厥牵F(xiàn)有技術(shù)中周知的催化劑與用來形成本發(fā)明的層壓制品的熱固性樹脂一起使用，引發(fā)化學(xué)反應(yīng)，從而導(dǎo)致熱固性樹脂固化。典型的催化劑包括過氧化物類如丁酮過氧化物，氫過氧化枯烯及類似物。現(xiàn)有技術(shù)中周知的促進(jìn)劑優(yōu)選用來縮短熱固性樹脂的固化時間。典型的促進(jìn)劑包括環(huán)烷酸鉆、過氧化苯甲酰及類似物。實施例根據(jù)ASTMC582—87，按照以下方式接觸模壓耐腐蝕性層壓制品的片材在制造該實施例的耐腐蝕層壓制品時，由AusimontUSA，Inc.ofMorristown，NewJersey出售的和從HALARR制造的熔噴熱塑性氟聚合物過濾介質(zhì)用作面紗。在制造該實施例的層壓制品時使用的面紗具有3盎司/碼2的重量，并表現(xiàn)出應(yīng)用于靜止或旋轉(zhuǎn)模具時所需要的良好機(jī)械性能。具有11/2盎司/碼2的重量的面紗不能表現(xiàn)出應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)模具時所需要的機(jī)械性能，因而不能使用。面紗纖維的平均纖維直徑為7.9—8.5μm，其中“μm”是微米。面紗達(dá)到了良好的飽和或浸濕狀態(tài)，同時有很高的樹脂/增強(qiáng)比。該面紗允許截留的空氣很容易地輥壓出來，并能象普通的面紗一樣很容易地通過襯里空隙檢查。該面紗有不同的兩面。一面是“光滑的”，另一面是“模糊的”。在制備該實施例的層壓制品時，模糊面是面向模具的。在制造該實施例的耐腐蝕層壓制品10時所用的熱固性樹脂是由DowChemicalCompany以商標(biāo)Derakane470—36出售的乙烯基酯樹脂，并在FabricatingTips—Derakanevinylesterresins(引入本文作參考)和DerakaneResinsChemicalResistanceandEngi-neeringGuide(引入本文作為參考)有敘述。較好地，促進(jìn)劑和催化劑與乙烯基酯樹脂一起使用。按照DowChemicalCompany的介紹，乙烯基酯樹脂Derakane470—36用來制造層壓制品10時，環(huán)烷酸鉆用作促進(jìn)劑和丁酮過氧化物用作催化劑。促進(jìn)劑與樹脂混合，然后加入催化劑引發(fā)放熱反應(yīng)。用來增強(qiáng)層壓制品10的短切原絲薄氈是“E”型玻璃纖維，11/2盎司/英尺2，經(jīng)過上膠和使用與樹脂相容的粘合劑，按照ASTMC582—87，5.2.2節(jié)的要求。用來增強(qiáng)層壓制品10的方格布是“E”型玻璃，241/2盎司/碼2，5×4方形織物和使用與織物相容的粘合劑，按照ASTMC582—87，5.2.3節(jié)的要求。根據(jù)ASTMC582—87，尤其是它的第6節(jié)來制造層壓制品10，如在以下步驟中所列那樣。步驟1將催化的乙烯基酯樹脂的涂料施加在模具表面。模具是面向加工的那一面或者腐蝕性化學(xué)藥品與層壓制品10接觸。步驟2使用一層面紗12，讓模糊面朝向模具表面，然后使用齒形人力壓輥將其輥壓入模具表面上的催化的樹脂中，消除截留的空氣并將該層壓成均勻厚度。步驟3施加第二層催化的乙烯基酯樹脂的涂料。步驟4使用第一層14的11/2盎司/英尺2“E”型玻璃纖維短切原絲薄氈，然后使用齒形人力壓模將其輥壓入該樹脂中，消除空氣截留并將該層壓成均勻厚度。步驟5施加第三層乙烯基酯樹脂的涂料。步驟6使用第二層16的11/2盎司/英尺2“E”型玻璃纖維短切原絲薄氈，然后使用齒形人力壓模將其輥壓入該樹脂中，消除空氣截留并將該層壓成均勻厚度。步驟7施加第四層乙烯基酯樹脂的涂料，并讓層壓制件放熱。步驟8施加第五層催化的乙烯基酯樹脂的涂料。步驟9使用第三層18的11/2盎司/英尺2“E”型玻璃纖維短切原絲薄氈，然后使用齒形人力壓模將其輥壓入該樹脂中，消除空氣截留并將該層壓成均勻厚度。步驟10施加第六層乙烯基酯樹脂的涂料。步驟11使用第一層20的241/2盎司/碼2方格布，然后使用齒形人力壓模將其輥壓入該樹脂中，消除空氣截留并將該層壓成均勻厚度。步驟12施加第七層乙烯基酯樹脂的涂料。步驟13使用第四層22的241/2盎司/英尺2“E”型玻璃纖維短切原絲薄氈，然后使用齒形人力壓模將其輥壓入該樹脂中，消除空氣截留并將該層壓成均勻厚度。步驟14施加第八層乙烯基酯樹脂的涂料。步驟15使用第二層24的241/2盎司/碼2方格布，然后使用齒形人力壓模將其輥壓入該樹脂中，消除空氣截留并將該層壓成均勻厚度。步驟16施加第九層乙烯基酯樹脂的涂料。步驟17使用第五層26的241/2盎司/英尺2“E”型玻璃纖維短切原絲薄氈，然后使用齒形人力壓模將其輥壓入該樹脂中，消除空氣截留并將該層壓成均勻厚度。步驟18施加第十層乙烯基酯樹脂的涂料。步驟19使用第六層28的281/2盎司/英尺2“E”型玻璃纖維短切原絲薄氈，然后使用齒形人力壓模將其輥壓入該樹脂中，消除空氣截留并將該層壓成均勻厚度。步驟20施加第十一層乙烯基酯樹脂的涂料，并讓層壓制件放熱。讓層壓制品10完全固化，然后準(zhǔn)備試驗。從層壓制品10上切下許多樣品(標(biāo)為A—F)進(jìn)行試驗。樹脂涂敷的面紗12的固化厚度約為0.030英寸。根據(jù)每一表中所示出的ASTM試驗操作程度測試樣品A—F，結(jié)果記錄在以下表1—5中。表1中所示的抗張性能類似使用現(xiàn)有技術(shù)的面紗所達(dá)到的抗張性能。表2中所示的撓曲性能高于使用現(xiàn)有技術(shù)的面紗所達(dá)到的撓曲性能，表明本發(fā)明的面紗和層壓制品10具有更高的柔性。表3中所示的面內(nèi)剪切強(qiáng)度在含有本發(fā)明面紗的層12和含有短切原絲薄氈的層14之間進(jìn)行測試。層12和14之間的平均面內(nèi)剪切強(qiáng)度大約是3,300磅/英寸2，并且是可接受的。耐磨性示于表4，并且是可接受的。而抗壓縮性能示于表5。HALAR氟聚合物(由它制造面紗)的耐化學(xué)品性示于表6。表1塑料抗張性能標(biāo)準(zhǔn)測試方法ASTMD638<p>表2未增強(qiáng)的和增強(qiáng)的塑料和電絕緣材料的撓曲性能ASTMD790表3增強(qiáng)塑料的面內(nèi)強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)測試方法ASTMD3846<p>表4塑料耐磨性能ASTMD1242</tables>注耐磨性試驗在層壓制品的耐腐蝕面進(jìn)行表5取向纖維組合物的抗壓性能ASTMD3410<p>表6耐化學(xué)性的最高工作溫度表6(續(xù))耐化學(xué)性的最高工作溫度表6(續(xù))耐化學(xué)性的最高工作溫度<p>雖然在上面已經(jīng)詳細(xì)地敘述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，還應(yīng)明白，決不是由它們限制了本發(fā)明，本發(fā)明的范圍由以下權(quán)利要求限定。權(quán)利要求1.一種增強(qiáng)的耐腐蝕性層壓制品，包括熱塑性氟聚合物的面紗。2.權(quán)利要求1的層壓制品，其中該熱塑性氟聚合物是乙烯和氯三氟乙烯的共聚物。3.權(quán)利要求2的層壓制品，其中該熱塑性氟聚合物是熔噴的。4.權(quán)利要求2的層壓制品，其中該層壓制品是接觸模壓的。5.根據(jù)權(quán)利要求1的層壓制品，包括a.熱固性樹脂的起始層，其中有熱塑性氟聚合物纖維薄氈，和b.含有增強(qiáng)玻璃纖維的熱固性樹脂的第二層。6.權(quán)利要求5的層壓制品，其中該熱塑性氟聚合物是乙烯和氯三氟乙烯的共聚物。7.權(quán)利要求6的層壓制品，其中該熱塑性氟聚合物是熔噴的。8.根據(jù)權(quán)利要求1—7中任一項的層壓制品，其中該層壓制品是接觸模壓的。9.權(quán)利要求1—7中任一項的層壓制品，其中該層壓制品是由熱固性樹脂制成。10.權(quán)利要求9的層壓制品，其中該熱固性樹脂是乙烯基酯樹脂。全文摘要根據(jù)本發(fā)明，提供了一種熱塑性氟聚合物的耐腐蝕面紗，以及具有熱塑性氟聚合物面紗的耐腐蝕性的、增強(qiáng)的熱固性塑料層壓制品。文檔編號B29C70/08GK1121866SQ9410947公開日1996年5月8日申請日期1994年8月15日優(yōu)先權(quán)日1993年4月5日發(fā)明者E·D·小貝雷申請人:4B塑料制品公司