專利名稱：可熱成型復(fù)合物板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于熱塑性材料的復(fù)合物板及其制造方法。
在眾多的工業(yè)應(yīng)用當(dāng)中，例如陸用、海中和空中運(yùn)輸工具的內(nèi)襯中，希望能夠采用質(zhì)輕、價(jià)廉并且機(jī)械性能良好，尤其是其沖擊強(qiáng)度和撓曲強(qiáng)度均良好的復(fù)合物板。這些機(jī)械性能優(yōu)選地不能過(guò)度地受約60～100℃的溫度的影響，這一溫度是推進(jìn)器或加熱裝置附近，或者陽(yáng)光曝曬下未經(jīng)通風(fēng)的運(yùn)輸工具經(jīng)常達(dá)到的。
同樣重要的是，應(yīng)易于給這些熱成型板提供隨應(yīng)用場(chǎng)合而變化并能夠滿足不同應(yīng)用場(chǎng)合要求的形狀，例如使其中的某些部分用作靠臂、貯存容器和把手增強(qiáng)物等。因此這些板必須能夠在不會(huì)破裂的情況下熱成型，甚至能夠深度熱成型。
填充了木材粒料的熱成型片材可以從市場(chǎng)上購(gòu)得，并業(yè)已在汽車(chē)工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。雖然這些片材在經(jīng)受極端的深度熱成型時(shí)會(huì)產(chǎn)生一些問(wèn)題，但是鑒于其價(jià)格便宜、密度低，可有利地將其用作制造具有所欲性能的復(fù)合物板的起始材料。
為了改善這些片材的機(jī)械性能，可能特別希望用金屬棒、肋條等將其進(jìn)行增強(qiáng)，然而這種解決方案十分復(fù)雜，并且使得其中包括這些增強(qiáng)物的復(fù)合物板不能熱成型。
另外，可以通過(guò)使用其中分散有增強(qiáng)纖維的熱塑性片材而獲得良好的機(jī)械性能。然而，這些纖維一般會(huì)增大深度熱成型時(shí)破裂的危險(xiǎn)，而且此類片材密度高。
舉例言之，文件DE2,048,311描述了一種基于熱塑性材料的復(fù)合物板，它包含一個(gè)或多個(gè)優(yōu)選紡織纖維的增強(qiáng)纖維氈墊以及在其厚度中均勻分散的木纖維。后一特征是不利的它特別會(huì)降低板的機(jī)械強(qiáng)度，并使之在熱成型過(guò)程中破裂的危險(xiǎn)性增大。除了此種解釋之外，據(jù)懷疑木纖維和增強(qiáng)纖維之間的接近，更不要說(shuō)接觸，會(huì)進(jìn)而導(dǎo)致木纖維在熱塑性材料內(nèi)部的粘固，從而增加深度熱成型時(shí)破裂的危險(xiǎn)性。在文件DE2,048,311中，熱成型甚至完全未被提及。另外，在整塊板中使用了同一種熱塑性材料，從而排除了在中央?yún)^(qū)域中使用最優(yōu)化的材料，例如廉價(jià)材料。最后，該文件所使用的方法中所得板的各層不可能厚度均一。
故此本發(fā)明的目的在于提供一種輕型板，它易于制造，價(jià)格低廉，具有良好的沖擊強(qiáng)度和撓曲強(qiáng)度，能夠耐受熱成型，而不會(huì)破裂。另外還希望該板能夠從用例如WOOD-STOCK片材的纖維素顆粒增強(qiáng)的熱塑性片材出發(fā)，采用簡(jiǎn)單的制造方法來(lái)制造。
更加具體而言，本發(fā)明涉及一種復(fù)合物板，它有至少三層基于熱塑性材料的層，包括其中分散有纖維素顆粒的中間層(A)層和置于所述中間層兩邊、被增強(qiáng)纖維織物增強(qiáng)、基本不含纖維素顆粒的兩個(gè)邊層(B)層。
(A)、(B)各層中的熱塑性材料主要含有一種或多種例如選自如下的熱塑性聚合物聚烯烴、聚酰胺、氟聚合物或乙烯類聚合物。采用聚烯烴，例如α烯烴的均聚物或共聚物，尤其是聚丙烯，可以得到很好的結(jié)果。任選地，共聚物可以有利地占聚丙烯質(zhì)量的至少70％。采用聚丙烯均聚物，即含至少99％(質(zhì)量)的丙烯的聚丙烯，可以得到優(yōu)異的結(jié)果。
除了這些聚合物之外，該聚合物還可以含有一種或多種其他添加劑，例如穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、抗氧劑、顏料、抗靜電劑、相容劑、偶聯(lián)劑等。這些添加劑可以采用任何使用量。一般而言，其用量為中等。相對(duì)于熱塑性材料的質(zhì)量而言，任何一種添加劑的含量不超過(guò)10％。
構(gòu)成(A)層和(B)層的熱塑性材料可以相同或不同。對(duì)中間層(A)層優(yōu)選采用不同的熱塑性材料，尤其是采用相對(duì)于構(gòu)成邊層(B)層的材料而言，其機(jī)械性能較不均一或較差的材料。它甚至可以是一種泡沫體，甚至更優(yōu)選地是回收或較便宜的熱塑性材料。
如果構(gòu)成相鄰層的熱塑性材料不同，則希望構(gòu)成這些熱塑性材料的聚合物具有足夠的相容性，以使得在兩層中間無(wú)需再加一個(gè)粘合劑層。熱塑性材料優(yōu)選為不同的聚烯烴。按照一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，構(gòu)成(A)層和(B)層的熱塑性材料可以含有至少50％(質(zhì)量)(相對(duì)于相關(guān)層的聚合物總質(zhì)量而言)的一種或多種聚烯烴。作為聚烯烴，優(yōu)選使用一種或多種丙烯聚合物。特別優(yōu)選的是，構(gòu)成(A)層和(B)層諸層的熱塑性材料含有至少70％(質(zhì)量)的丙烯；丙烯包含在均聚物中或者幾種均聚物和/或共聚物的共混物中同樣好。
中間層(A)層中含有的纖維素顆?？梢詫儆谌魏晤愋?，尤其是鋸末、木粉、木纖維、紙顆粒或紙版顆粒，或者為植物纖維，例如亞麻、棉花或者竹纖維、廢棄稻草及其混合物。這些顆粒的平均直徑優(yōu)選為約0.1～3毫米。希望其含水量不超過(guò)15％(質(zhì)量)。為了改善纖維素顆粒和構(gòu)成(A)層的熱塑性材料之間的粘合力，將其相容化可能是有用的，例如向其中加入少量的相容劑，如不飽和有機(jī)硅烷(乙烯基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基-丙基三甲氧基硅烷等)，以及任選的一種或多種過(guò)氧化物。相容劑的效果可以通過(guò)結(jié)合使用少量的合適交聯(lián)劑而得到改善，所述的交聯(lián)劑例如多元醇的三丙烯酸酯、四丙烯酸酯或五丙烯酸酯。另一種相容化方法在于使用含一種或多種改性聚合物的熱塑性聚合物，例如馬來(lái)酸酐接枝的聚烯烴，以提高其與纖維素顆粒的親和力。
中間層(A)層中，相對(duì)于每100份質(zhì)量的熱塑性材料而言，纖維素顆粒的濃度一般為至少30份，優(yōu)選為至少70份。而且這一濃度一般為至多250份，優(yōu)選為至多150份。
舉例言之，采用G.O.R.Applicazioni Speciali公司以WOOD-STOCK為商標(biāo)銷售的填充木材顆粒的聚丙烯片材作為中間層(A)層，可以得到相當(dāng)好的結(jié)果。
兩個(gè)邊層(B)層諸層含有一種或多種可為任何已知類型的增強(qiáng)纖維織物。優(yōu)選采用無(wú)機(jī)纖維，例如碳纖維、玻璃纖維或金屬纖維。采用玻璃纖維織物可以得到相當(dāng)好的結(jié)果。這些纖維長(zhǎng)度大，一般為幾分米，其長(zhǎng)度通常至少相應(yīng)于板的長(zhǎng)度或?qū)挾取＿@些纖維優(yōu)選地與熱塑性材料相容，或者使之相容。為此，它們可以特別以帶有合適膠料的形式提供，所述的膠料例如基于硅氧烷的膠料?？梢酝瑫r(shí)使用幾類不同的纖維。
所用纖維的織物優(yōu)選地具有促進(jìn)熱塑性材料粘固的結(jié)構(gòu)。為此目的，可以使用開(kāi)孔織物，以使熱塑性材料能滲透之。從混合增強(qiáng)纖維和熱塑性纖維的織物來(lái)制備邊層(B)層也是有可能的。制備(A)層和(B)層的細(xì)節(jié)將提供于下文的方法中。
無(wú)論采用何種方法來(lái)制造邊層(B)層，其中的熱塑性材料成分優(yōu)選為均一的。特別地，它不具有纖維結(jié)構(gòu)，即使在從混合增強(qiáng)纖維和熱塑性纖維的織物出發(fā)來(lái)制備(B)層的情況下，也是如此。
采用增強(qiáng)纖維的織物，較之其他類型的纖維增強(qiáng)方式，例如均勻分布短纖維或氈墊的方式，可以帶來(lái)更高的力學(xué)性能。此外，它大大降低了在深度熱成型過(guò)程中破裂的可能性。這是一個(gè)令人驚異的結(jié)果，因?yàn)榇饲叭藗冋J(rèn)為基于用纖維織物增強(qiáng)的制品的變形特性比被增強(qiáng)制品，例如用短纖維增強(qiáng)的制品要差。
在邊層(B)層諸層中，相對(duì)于各個(gè)邊層的總重量，增強(qiáng)纖維的濃度一般為約10％至70％。當(dāng)這一濃度是相對(duì)于板的總質(zhì)量而言時(shí)，在相近機(jī)械性能的情況之下，其濃度值比均勻充填纖維的板明顯要低，從而降低了密度和材料成本。
如前所述，兩個(gè)邊層(B)層基本不含纖維素顆粒，即含少于5％(質(zhì)量)的纖維素顆粒。理想地，這些層中完全不含纖維素顆粒。
除了上述成分之外，(A)層和/或(B)層任選地含有一種或多種常用無(wú)機(jī)填料，例如碳酸鈣、滑石等。
依對(duì)復(fù)合物板的要求不同，(A)層和(B)層的厚度可以任意選擇。中間層(A)層一般至少厚1毫米。通常至多厚4毫米。另外，邊層(B)層一般厚度至少為0.1毫米。另外，它一般至多厚0.5毫米。
根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，中間層(A)層與邊層(B)層諸層的厚度之比為2～40。
除了中間層(A)層和兩個(gè)邊層(B)層之外，本發(fā)明的復(fù)合物板還可以任選地含有任何材料的其他層，只要其存在不會(huì)影響板的熱成型性能。但是，這些附加層優(yōu)選地也是基于熱塑性材料的。它可以是涂在邊層(B)層之一的外表面的至少一部分上的一個(gè)薄的裝飾層，或者涂在兩個(gè)邊層的外表面上。這種裝飾層可以例如由聚氯乙烯或聚烯烴制成，任選地為具有封閉表面的泡沫體層的形式，并可以任選地刻花或帶有紋理。如果需要的話，可以任選地在邊層(B)層和裝飾性表層之間施用粘合劑層。
邊層(B)層并不一定與中間層(A)層直接相鄰。另外，可以任選地在(B)層與中間層(A)層所在側(cè)的相對(duì)一側(cè)，亦即在相對(duì)于板的兩個(gè)外表面之一較近的一側(cè)，放置一個(gè)或多個(gè)其他層。這樣例如如下結(jié)構(gòu)的復(fù)合物板滿足本發(fā)明的定義B/A/B、D/B/A/B/D、D/B/A/B、B/D/A/B、B/D/A/D/B、D/B/D/A/B(D代表任何層，或者代表任何幾個(gè)層)。
然而，由于機(jī)械強(qiáng)度的原因，希望邊層(B)層，尤其是其中所包含的增強(qiáng)纖維織物，不要離板的外表面太遠(yuǎn)。優(yōu)選邊層(B)層諸層厚度的中間至板的最近的外表面的距離(按照垂直于板厚度測(cè)量)不超過(guò)(A)層厚度中間和(B)層厚度中間的距離。
本發(fā)明的復(fù)合物板尤其可以應(yīng)用于運(yùn)輸工具的內(nèi)裝飾，例如用于制造擋泥板、后玻璃框架、門(mén)的邊襯、車(chē)體元件等。
可以用任何已知的方法來(lái)制造該板，無(wú)論是連續(xù)法還是非連續(xù)法，尤其是通過(guò)熱軋或壓制各層。如果從用纖維素顆粒增強(qiáng)的熱塑性片材，例如WOOD-STOCK片材出發(fā)來(lái)制造該板，則本發(fā)明的復(fù)合物板的生產(chǎn)可以有利地與該片材的生產(chǎn)在線進(jìn)行，從而省去了對(duì)之重新加熱。該板特別有利的另外一種制造方法敘述于下文之中。
由于本發(fā)明的板帶來(lái)的熱成型時(shí)的優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明還涉及一種如上所述的熱成型板。術(shù)語(yǔ)“熱成型板”應(yīng)理解為按照如下方法所形成的板，它使得其至少一部分發(fā)生變形，所述的變形按照垂直于該板的平均平面來(lái)測(cè)量，至少等于其厚度的二倍，尤其是至少等于其厚度的10倍。
本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及一種特定的方法，采用它可以生產(chǎn)如上所述的復(fù)合物板。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的已知方法，第一個(gè)制造步驟為制備平坦的復(fù)合物板，例如通過(guò)熱軋或壓制各層實(shí)現(xiàn)。該板然后可以在第二步中熱成型。因此，熱成型有時(shí)是對(duì)厚的整體復(fù)合物板進(jìn)行，這在深度熱成型時(shí)通常會(huì)導(dǎo)致破裂。一般而言，熱成型包括將置于兩個(gè)外形為目標(biāo)制品形狀的半模之間，在加熱該板之后，通過(guò)這些半模對(duì)板施加高壓。根據(jù)其形狀的不同，兩個(gè)半模分別稱為陰模和陽(yáng)模。
本發(fā)明還涉及制造上述定義的復(fù)合物板的簡(jiǎn)單方法，它使得有可能同時(shí)組裝其各層并使之熱成型，甚至是深度熱成型，而不會(huì)導(dǎo)致破裂。
更具體而言，本發(fā)明還涉及一種熱成型復(fù)合物板的方法，所述的復(fù)合物板包括至少三個(gè)熱塑性材料層，包括一個(gè)其中分散有纖維素顆粒的中間層(A)層和置于所述中間層兩側(cè)的用增強(qiáng)纖維織物增強(qiáng)并且基本不含纖維素顆粒的兩個(gè)邊層(B)層，在該方法中各層同時(shí)組裝和熱成型，不對(duì)(A)層和(B)層預(yù)先組裝。
由于該方法將組裝和熱成型結(jié)合起來(lái)，一個(gè)加熱步驟即足以組裝各層并同時(shí)對(duì)得到的復(fù)合物板同時(shí)進(jìn)行熱成型，所以節(jié)約了時(shí)間和能量。
同時(shí)對(duì)各層進(jìn)行熱成型和組裝意味著對(duì)該板的各個(gè)區(qū)域，這兩個(gè)操作同時(shí)進(jìn)行，因此必須在同一個(gè)模具中進(jìn)行，但是這被認(rèn)為是彼此分開(kāi)的。所以這并不排除該板的某些區(qū)域的各層先于其他區(qū)域進(jìn)行組裝和熱成型，在如下情形時(shí)尤其如此當(dāng)使用包括一個(gè)或多個(gè)起初是突出或縮回部分的模具時(shí)，對(duì)板的一個(gè)或多個(gè)高度變形的區(qū)域在板的其他區(qū)域進(jìn)行同時(shí)組裝和熱成型之前，先進(jìn)行同時(shí)組裝和熱成型。
本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與據(jù)此制得的復(fù)合物板的性能相關(guān)。因此，已觀察到本發(fā)明的方法令人驚異地得到表面整飾度明顯優(yōu)于已知方法的復(fù)合物板。另外業(yè)已發(fā)現(xiàn)，在不預(yù)先連接(A)層和(B)層的情況下進(jìn)行該操作，可以大大降低熱成型時(shí)破裂的危險(xiǎn)，尤其是在深度熱成型的情況下。術(shù)語(yǔ)“深度熱成型”應(yīng)理解為下面的熱成型在熱成型過(guò)程中，至少板的一部分發(fā)生形變，按照垂直于板的平均平面的方向來(lái)測(cè)量，該形變至少等于其厚度的5倍，特別是其厚度的至少15倍。當(dāng)變形部分邊緣的至少一個(gè)區(qū)域的坡度相對(duì)于該板的平均平面而言構(gòu)成至少30°角時(shí)，本發(fā)明的方法尤其有利。
一般而言，進(jìn)行熱成型操作之前，各層被置于金屬框架之中，但是其放置方式為使得可能彼此相互滑近。為此目的，例如有可能使用的框架包括置于彼此疊放的各層兩側(cè)的兩個(gè)類似部分，以將其壓在一起并且使之繃緊，同時(shí)對(duì)其周緣施加明確限定的壓力。為了使各層繃緊并且基本上平坦，所加壓力必須足夠高；但是壓力同時(shí)必須足夠低，以使各層，或者各層中的某些部分在需要的情況下發(fā)生移動(dòng)，從而避免破裂。尤其可以采用的是沿其周邊均勻地設(shè)有彈簧和壓力栓的和金屬框架，用以對(duì)堆放各層的周緣施加確定的壓力。為了使各層始終被框架夾緊，即使當(dāng)邊緣發(fā)生輕微的移動(dòng)時(shí)也是如此，希望各層的尺度比框架大并且當(dāng)被放置在框架中時(shí)能夠超過(guò)它。此外，明顯的是，所用框架的尺寸必須比模具大，以防止其不能閉合。
為了熱成型，各層可以在疊放之前分別預(yù)熱，或者在疊放之后同時(shí)預(yù)熱。
按照第一個(gè)實(shí)施方案，被上述框架或任何類似的裝置繃緊的疊放的各層然后被置于一個(gè)爐內(nèi)，例如一個(gè)紅外線爐內(nèi)，在此被加熱到加工溫度最高的熱塑性材料的加工溫度以上。對(duì)于半結(jié)晶熱塑性材料(例如聚烯烴等)，這一溫度稍高于其熔點(diǎn)Tm；對(duì)于無(wú)定形熱塑性材料(PVC等)，這一溫度通常為約Tg+100℃,Tg為玻璃化溫度。舉例言之，當(dāng)(A)層和(B)層諸層均基于聚丙烯(Tm≈160℃)時(shí)，疊放的各層被加熱到約190℃(±20℃)。
雖然各層在熱成型之前并未組裝，但它們彼此疊放在一起，單純的彼此接觸即足以保障中間層通過(guò)外層被加熱。另外，選擇合適波長(zhǎng)的紅外輻射，可以使其影響滲透到熱塑性材料的內(nèi)部。通過(guò)選擇合適的顏料和/或填料，還可以用來(lái)使不同層具有不同的吸收特性。因此，例如，使用不加顏料的邊層和深色的中間層(A)層可以得到非常好的結(jié)果。
如果除中間層之外的各層足夠薄，還可以對(duì)中間層(A)層單獨(dú)預(yù)熱，然后將其與其他未預(yù)熱的各層結(jié)合在一起，這樣單純與中間層的接觸一般就可以將其加熱到需要的溫度。
接著，疊放的各層被迅速地放入熱成型模具中，借助施加的高壓，各層被同時(shí)組裝和熱成型。模具一般被冷卻，令該板在模具中冷卻到確定的溫度，例如50℃，再將其取出。加壓時(shí)間特別取決于板厚度。
按照另一個(gè)實(shí)施方案，加熱和熱成型在模具中同時(shí)進(jìn)行。這樣，例如疊放的各層可以不經(jīng)預(yù)熱置于裝配在加熱軋機(jī)兩個(gè)夾頭上的兩個(gè)半模之間。兩個(gè)夾頭以及相應(yīng)地兩個(gè)半模首先部分地合攏，使兩個(gè)半模與疊放的各層相接觸。僅當(dāng)疊放的各層達(dá)到熱成型所需要的溫度時(shí)，模具才完全合攏。不言而喻的是，為了使各層達(dá)到熱成型所需要的溫度，這種情形下在咖熱軋機(jī)中的停留時(shí)間比前一情況下長(zhǎng)，一般為約幾分鐘。雖然在熱成型之后板可以任選地在同一個(gè)壓機(jī)中冷卻，但是這種操作要求壓機(jī)輪流加熱和冷卻，這會(huì)延長(zhǎng)加工時(shí)間。所以，在采用這種方案時(shí)，優(yōu)選采用一個(gè)加熱軋機(jī)和一個(gè)冷卻壓機(jī)。此時(shí)，一旦熱成型實(shí)際上業(yè)已完成，即從加熱軋機(jī)的夾頭上拆除模具，不經(jīng)將其打開(kāi)，將其置于冷卻壓機(jī)中，在此其中的板可以在壓力下冷卻。
如上所述，(A)層和(B)層在熱成型之前并未直接或間接地結(jié)合到一起，僅僅是彼此疊放在一起。至于其他的附加層，無(wú)論其與(A)層和(B)層之一組裝在一起抑或未與任何層事先結(jié)合在一起，這無(wú)關(guān)緊要。例如在某些情況下使用已經(jīng)涂有薄裝飾層(D)層的邊層(B)層，此時(shí)，三個(gè)層，即(D+B)層，(A)層和(B+D)層可以在一個(gè)步驟中加熱和熱成型。
根據(jù)一個(gè)有利的實(shí)施方案，本發(fā)明的方法在包括一個(gè)陽(yáng)半模和一個(gè)陰半模的熱成型模具中進(jìn)行，并且在熱成型操作的至少部分階段在陰半模中形成真空，其中的壓力優(yōu)選地被降低到0.05到0.02兆帕。按照這一實(shí)施方案，疊放的各層置于陰半模之上，與其整個(gè)周緣相接觸，從而只要陰半模的形狀合適，形成一個(gè)封閉的空間。然后對(duì)這一空間抽真空。所施加的真空壓力一般不能使疊放的各層緊貼在陰模的整個(gè)表面上。然而，真空的確可以避免僅僅模具對(duì)疊放的各層施加壓力，并且可以使這一壓力更加均一，因?yàn)橥ǔｊ幠．a(chǎn)生的壓力非常局域化，尤其是在變形區(qū)的邊緣，增加了在這些位點(diǎn)破裂的危險(xiǎn)。特別可以通過(guò)陰模上的幾個(gè)細(xì)直徑孔來(lái)產(chǎn)生真空，這些孔與外部的真空泵相連。這一實(shí)施方案降低了板破裂的危險(xiǎn)，并且可能得到的表面整飾度令人驚異。
按照一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)施方案，中間層(A)層和邊層(B)層均在熱成型步驟之前分開(kāi)制造，并且均呈含各種增強(qiáng)填料的均一熱塑性板的形式。
中間層(A)層可以用一種本身已知的方法來(lái)生產(chǎn)，例如可以通過(guò)一臺(tái)帶有片材模頭并任選地在其后連接有壓延機(jī)的擠壓機(jī)，擠壓混有所需量的纖維素顆粒的熱塑性材料來(lái)生產(chǎn)。
邊層(B)層也可以用任何適當(dāng)?shù)姆椒▉?lái)生產(chǎn)，例如用熔融熱塑性材料浸漬纖維織物，或者層壓兩個(gè)熱塑性片材層之間的纖維織物層來(lái)進(jìn)行。也可以通過(guò)混合的一層或多層增強(qiáng)纖維織物層和熱塑性材料層(混合織物)出發(fā)來(lái)生產(chǎn)邊層(B)層，所述的混合織物例如購(gòu)自VETROTEX的TWINTEX玻璃纖維/聚丙烯復(fù)合物。這是因?yàn)椋ㄟ^(guò)將所述的混合織物加熱到高于其中所含有的熱塑性纖維熔點(diǎn)的溫度，對(duì)其施加壓力然后冷卻之(簡(jiǎn)言之，即對(duì)織物進(jìn)行“壓固”)，也可以得到被增強(qiáng)纖維織物增強(qiáng)的均一熱塑性片材。在此類從混合織物出發(fā)得到的片材類型中，其中的增強(qiáng)纖維與熱塑性片材粘固非常之好。
按照另一個(gè)有利的實(shí)施方案，所用的邊層(B)層不是均一片材的形式，而是直接采用增強(qiáng)纖維和熱塑性纖維的混合織物，沒(méi)有如上所述的將這些織物壓固成均一片材(即其中的熱塑性材料成分均勻分布的片材)的步驟。使用此類混合織物帶來(lái)一些其他的優(yōu)點(diǎn)尤其可以深度熱成型而不會(huì)破裂。另外，這樣得到的板更加均一。
在優(yōu)選的混合織物中，增強(qiáng)纖維相對(duì)于織物的總重量的比例為30％到70％。
實(shí)施例以下實(shí)施例非限制性地說(shuō)明了本發(fā)明板及其制造方法的操作和優(yōu)點(diǎn)。實(shí)施例3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，而實(shí)施例1R、2R和4R供對(duì)比之用。
實(shí)施例1R-4R各種復(fù)合物板的性質(zhì)采用兩步熱成型法生產(chǎn)了四種不同的復(fù)合物板加熱和熱成型在加熱的第一壓機(jī)中進(jìn)行，加壓冷卻在冷卻的第二壓機(jī)中進(jìn)行，將熱成型后包括板的模具轉(zhuǎn)移到該第二壓機(jī)中。操作條件如下
各板尺寸為250×350毫米且其結(jié)構(gòu)如下-(1R)由填充50％(質(zhì)量)木質(zhì)顆粒的聚丙烯組成的WOOD-STOCK片材，厚度2.5毫米；-(2R)熱軋4層彼此疊放的對(duì)稱織物(即沿兩個(gè)主要方向上單位長(zhǎng)度纖維數(shù)相等的織物)制得的板，所述的對(duì)稱織物是玻璃纖維和聚丙烯纖維混合織物。這些織物的面積密度是600克/平方米，且其中玻璃纖維的質(zhì)量含量是60％。
-(3)按照本發(fā)明的板，由如下層組成夾在兩個(gè)邊層之間的厚度1.6毫米的中間WOOD-STOCK芯層(木纖維的重量含量為50％)；由如上所述的混合織物制得的厚度035毫米的兩個(gè)邊層。
-(4R):AZDELPM10400片材，由用長(zhǎng)纖維的各向異性氈墊增強(qiáng)的聚丙烯片材組成。
這樣制得的復(fù)合物板性質(zhì)如下。其沖擊強(qiáng)度用無(wú)缺口Charpy試驗(yàn)(ISO179(1993)標(biāo)準(zhǔn))測(cè)量得到。
可以清楚地看到本發(fā)明的板密度(ρ)低，沖擊強(qiáng)度好，彎曲模量高(尤其當(dāng)其表示為單位質(zhì)量的彎曲模量時(shí)-參見(jiàn)F20/ρ和F100/ρ)，且彎曲模量基本與溫度無(wú)關(guān)(參見(jiàn)F20/F100)，雖然玻璃纖維含量較低(23％)。
實(shí)施例5熱成型相繼將下述材料放入框架之中-如上所述的玻璃纖維和聚丙烯的混合織物；-厚度2毫米的WOOD-STOCK織物；和-另外一層相同的混合織物。
上述疊放的三層用紅外輻射加熱到190℃，然后置于溫度設(shè)在30±10℃的熱成型模具中；其陽(yáng)模部分固定在壓機(jī)的上壓板上，包括一個(gè)底部直徑22毫米、高55毫米、母線傾角5°的圓臺(tái)形凸起；其陰模部分固定在壓機(jī)的下壓板上，包括一個(gè)相應(yīng)形狀的空腔。擠壓壓力為1.6MPa。打開(kāi)模具時(shí)，可以看到內(nèi)層(WOOD-STOCK片材)未破裂，并與兩個(gè)邊層粘合在一起；所得到的板沒(méi)有不正常的變形(除所希望的變形之外)。
對(duì)比實(shí)施例6R和7R-熱成型重復(fù)實(shí)施例5，僅僅使用無(wú)邊層的WOOD-STOCK片材(預(yù)先加熱到170℃而不是190℃)。熱成型后所得到的板破裂。
重復(fù)實(shí)施例5，僅僅使用與實(shí)施例4R中相同的AZDEL片材，沒(méi)有邊層(預(yù)先加熱到190℃)。所得到的板也破裂了。
權(quán)利要求
1．包括至少三個(gè)熱塑性材料層的復(fù)合物板，包括一個(gè)其中分散有纖維素顆粒的中間層(A)層以及置于所述中間層兩側(cè)、被增強(qiáng)纖維織物增強(qiáng)且基本不含纖維素顆粒的兩個(gè)邊層(B)層。
2．按照權(quán)利要求1的板，其中構(gòu)成(A)層和(B)層諸層的熱塑性材料含有至少50％(質(zhì)量)的一種或多種聚烯烴。
3．按照前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的板，其中構(gòu)成(A)層和(B)層諸層的熱塑性材料含有至少70％(質(zhì)量)的聚丙烯。
4．按照前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的板，其中的增強(qiáng)纖維織物是玻璃纖維織物。
5．按照前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的板，其中構(gòu)成(B)層的熱塑性材料是均一的。
6．按照前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的板，其為熱成型板。
7．包括至少三個(gè)熱塑性材料層，包括一個(gè)其中分散有纖維素顆粒的中間層(A)層以及置于所述中間層兩側(cè)、被增強(qiáng)纖維織物增強(qiáng)且基本不含纖維素顆粒的兩個(gè)邊層(B)層的復(fù)合物板的生產(chǎn)方法，在該方法中各層被同時(shí)組裝和熱成型，不預(yù)先組裝(A)層和(B)層。
8．前一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中在熱成型過(guò)程中，至少板的一部分發(fā)生形變，按照垂直于其平均平面的方向測(cè)量，該形變等于其厚度的至少5倍。
9．權(quán)利要求7或8的方法，該方法在一個(gè)熱成型模具中進(jìn)行，所述的模具包括一個(gè)陽(yáng)半模和一個(gè)陰半模，并且在熱成型的至少一部分在陰半模中形成真空。
10．按照權(quán)利要求7到9的方法，其中的邊層(B)層直接采用增強(qiáng)纖維和熱塑性纖維的混合織物，沒(méi)有將這些織物壓固成均一片材的在先步驟。
全文摘要
包括至少三個(gè)熱塑性材料層的復(fù)合物板,包括一個(gè)其中分散有纖維素顆粒的中間層(A)層以及置于所述中間層兩側(cè)、被增強(qiáng)纖維織物增強(qiáng)且基本不含纖維素顆粒的兩個(gè)邊層(B)層。該復(fù)合物板的熱成型方法,其中各層同時(shí)組裝和熱成型,不對(duì)(A)層和(B)進(jìn)行預(yù)先組裝。
文檔編號(hào)B29C51/08GK1225604SQ97196497
公開(kāi)日1999年8月11日 申請(qǐng)日期1997年5月3日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月16日
發(fā)明者A·奧迪諾, M·克拉塔斯, D·德里莫伊, C·德亨瑙 申請(qǐng)人:索爾維公司