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用增強元件增強的模塑制品,其制造方法及其用圖

文檔序號:10674157閱讀:448來源:國知局
用增強元件增強的模塑制品,其制造方法及其用圖
【專利摘要】本發明涉及一種用于通過注塑制造用至少一種增強元件增強的模塑制品的方法。增強元件由此整體地連接到注塑模具壁上,使得隨著之后聚合物基體的注塑,增強元件被固定在模具中。本發明同樣涉及根據該方法能夠制造的增強的模塑制品。根據本發明的模塑制品用于制造機動車零件、工業產品和消費品、以及體育用品。
【專利說明】
用増強元件増強的模塑制品,其制造方法及其用途
技術領域
[0001] 本發明涉及一種用于通過注塑制造用至少一種增強元件增強的模塑制品的方法。 增強元件由此整體地連接到注塑模具壁上,使得隨著之后聚合物基體的注塑,增強元件被 固定在模具中。本發明同樣涉及根據該方法能夠制造的增強的模塑制品。根據本發明的模 塑制品用于制造機動車零件、工業產品和消費品、以及體育用品。
【背景技術】
[0002] 由于嘗試用塑料材料替代金屬,對其機械性能有越來越高的要求。一種當前的用 于改善機械性能的過程在于將纖維增強材料、如玻璃纖維或碳纖維引入到塑料材料基體。 然而由以這種方式增強的塑料材料制得的部件通常具有顯著低于金屬部件的剛性。
[0003] 通過用纖維帶狀物選擇性增強模塑制品可以實現進一步的改善。例如,這是通過 這些纖維帶狀物在模塑制品上或模塑制品中的特定的施用或引入來實現的。用于制造塑料 材料模塑制品的最重要的方法之一是注塑法。由于經濟原因,期望的是將注塑法中已有的 一種或更多種纖維帶狀物施用到模塑制品中或模塑制品上,并且之后不進行分離步驟。
[0004] 然而,由此產生了特別是注塑模具中纖維帶狀物的可靠且可重復的固定的問題。 關于將纖維帶狀物固定在注塑模具中,現有技術中已描述了多種途徑。
[0005] 由DE 10 2011 077 834 Al已知一種通過注塑或傳遞模塑制造纖維復合結構件的 方法。由此,將半成品插入到注塑模具中,并在關閉模具后將纖維增強的塑料材料注入。由 此,通過夾緊件確保半成品在模具中的緊固位置。
[0006] DE 10 2007 037 680 Al中描述了另一種用于制造用連續纖維部分增強的注塑部 件的方法。此處使用特殊的模具模型,這使得能夠將針引入到模具模型中。在熱塑性材料注 射之前,用這些針將連續纖維半成品布置在模具模型中。在注射后,將針收回。
[0007] DE 10 2011 120 986 Al描述了一種用于制造具有模制的成型結構和/或功能性 結構的纖維復合空心型材部件的注塑方法。首先,在此將核心傾注到第一模具中,然后用在 硬質塑料中飽和的纖維材料覆蓋第一模具。在第二模具中,該被覆蓋的核心至少部分地硬 化,并模制功能性結構或成型結構。從模具中移出空心型材后,核心被至少加熱到其熔融溫 度并且從空心型材中熔化出來。

【發明內容】

[0008] 基于此,本發明的一個目的是提供一種用于制造增強的模塑制品的方法,所述方 法使得能夠準確固定增強元件并因此使得模塑制品能夠具有良好的機械性能。準確固定應 理解為增強元件通過注塑過程自其初始位置移動不多于2mm,優選不多于1mm。此外,本發明 的一個目的是產生增強元件的準確固定,而不沒有如現有技術所述的模具調整或固定插入 件的復雜性。
[0009] 該目的是通過權利要求1特征的用于制造增強的模塑制品的方法以及權利要求16 特征的相應地增強的模塑制品來實現的。在權利要求17中,表明了根據本發明的用途。其他 從屬權利要求列出了其他有利的實施方案。
[0010] 根據本發明,提供了一種用于制造由至少一種纖維帶狀物增強的模塑制品的方 法,所述方法包括以下步驟:
[0011] a)用第一熱塑性聚合物的熔體浸漬連續的、扁平的粗紗以形成纖維帶狀物,
[0012] b)在纖維帶狀物上區域性地施用至少一種黏合劑,然后熔化該至少一種黏合劑,
[0013] c)冷卻并硬化纖維帶狀物,
[0014] d)將注塑模具加熱到不低于所述黏合劑熔融點以下20K的溫度,
[0015] e)將至少一種纖維帶狀物引入到注塑模具中,使涂覆有黏合劑的纖維帶狀物區域 中的至少一部分與至少一個控溫的注塑模具壁接觸,
[0016] f)將第二熱塑性聚合物注塑到模具中,
[0017] g)從注塑模具中移出用至少一種纖維帶狀物強化的模塑制品。
[0018] 根據本發明,纖維帶狀物用作模塑制品的增強元件。
[0019] 由此優選地,在步驟a)中的浸漬期間使用的第一熱塑性聚合物選自聚酰胺、聚烯 烴、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚砜、聚酰亞胺、聚酯、聚醚、聚苯乙烯或者所列出聚合物中的一 種或更多種的混合物。
[0020] 此外優選地,在步驟f)中的第二熱塑性聚合物優選選自聚酰胺、聚烯烴、聚丙烯酸 酯、聚碳酸酯、聚砜、聚酰亞胺、聚酯、聚醚、聚苯乙烯或者所列出聚合物中的一種或更多種 的混合物。
[0021] 優選地,用于浸漬的第一熱塑性聚合物和/或用于包覆成型的第二熱塑性聚合物 包含添加劑。添加劑優選選自無機穩定劑、有機穩定劑、潤滑劑、消泡劑、鏈延長劑、縮合催 化劑、熒光增白劑、增塑劑、黏結劑、含鹵素的阻燃劑、無鹵素的阻燃劑、抗沖改性劑、顆粒填 料、染料、顏料和/或其混合物。
[0022]就添加劑而言,不包括纖維填料。
[0023] 在一個優選的實施方案中,第二熱塑性聚合物是纖維增強的,優選地其是用具有 扁平或圓形橫截面的玻璃纖維或碳纖維增強的。在此優選具有〇.1_至50_長度以及5μπι到 40μπι直徑的纖維。碳纖維增強材料的比例相對于第二塑料材料基體和任選存在的其他添加 劑的總質量為3重量%至50重量%、優選5重量%至40重量%,玻璃纖維增強材料的比例相 對于第二塑料材料基體和任選存在的其他添加劑的總質量為5重量%至75重量%、優選15 重量%至65重量%、特別優選30重量%至50重量%。
[0024] 然而,也可以使用未增強形式的第二熱塑性聚合物。
[0025] 優選地,添加劑的比例相對于第一聚合物和/或第二聚合物的總質量為0.1重量% 至20重量%,特別優選0.5重量%至10重量%。
[0026] 用于浸漬的第一熱塑性聚合物和/或用于包覆成型的第二熱塑性聚合物可以分別 涉及非結晶或部分結晶的聚合物。這些聚合物具有根據ISO 11357的"半步高度(half-step-height)"方法所測定的30°C至350°C、優選35°C至230°C、特別優選40°C至200°C的玻 璃化轉變溫度。
[0027]根據ISO 11357,在20K/分鐘的加熱速率下的動態差示掃描量熱法(DSC)中,非結 晶聚合物呈現出至多5J/g、優選至多3J/g、特備優選0至lj/g的熔化熱。
[0028]非結晶聚合物由于它們的非晶性并不呈現出熔點。
[0029] 如果用于浸漬的第一熱塑性聚合物和/或用于包覆成型的第二熱塑性聚合物涉及 部分結晶的聚合物,則它們具有根據規定最大峰值為熔融點的I SO 11357所測定的50 °C至 420 °C、優選100 °C至350 °C、特別優選170 °C至300 °C的熔融點。
[0030] 作為第一熱塑性聚合物和/或第二熱塑性聚合物,優選使用聚酰胺。由此,聚酰胺 優選由脂肪族或脂環族的二胺與芳香族或脂肪族的二羧酸和/或由內酰胺得到。對于特別 的優選方案,使用由C6-C17脂環族二胺和/或C4-C12脂肪族二胺與C4-C20脂肪族二羧酸和/ 或芳香族二羧酸、和/或由內酰胺形成的均聚聚酰胺和共聚聚酰胺。對于二羧酸特別優選丁 二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十一烷二酸、十二烷二酸、十三烷二 酸、十四烷二酸、1,3-環己二甲酸和1,4-環己二甲酸,二十烷二酸、萘二甲酸、對苯二甲酸和 間苯二甲酸。
[0031]還優選由上述二胺與二羧酸、和/或具有4至15個C原子的內酰胺、和/或具有4至15 個C原子的α,ω-氨基酸形成的聚酰胺。對于二胺特別優選六亞甲基二胺、七亞甲基二胺、八 亞甲基二胺、九亞甲基二胺、十亞甲基二胺、十一亞甲基二胺、十二亞甲基二胺、三甲基六亞 甲基二胺、2-甲基-1,5-戊二胺、異佛爾酮二胺、降莰烷二胺、1,3_雙(氨甲基)環己烷、MACM、 MXD、PACM、PXD和TMACM (MACM表示3,3 二甲基-4,4 二氨基環己基甲烷,MXD表示間苯二甲 胺,PACM表示4,4 二氨基環己基甲烷,PXD表示對苯二甲胺,TMACM表示3,3',5,5'_四甲基-4,4'二氨基環己基甲烷)。
[0032] 還優選由間苯二甲胺和/或六亞甲基二胺與對苯二甲酸和/或間苯二甲酸制成的 聚酰胺。
[0033] 優選的非結晶聚酰胺選自PA 6I、PA 6I/6T、PA 6I/6T/6N、PA MXDI/6I、PA MXDI/ XDT/6I/6T、PA MXDI/12I、PA MXDI、PA MACM10、PA MACM12、PA MACM14、PA MACM18、PA NDT/ INDT、PA TMDC12、PA MACMI/12、PA MACMT/12、PA MACMI/MACM12、PA MACMT/MACM12、PA MACMI/MACMN、PA MACMT/MACMN、PA MACMI/MACM36、PA MACMT/MACM36、PA MACMI/MACMT/12、 PA 6I/MACMI/12、PA 6I/6T/MACMI/MACMT、PA 6I/6T/MACMI/MACMT/12、PA MACM6/11、PA 61/6T/MACMI/MACMT/MACM12/612、PA MACMI/MACMT/MACM12/12、PA MACMI/MACMT/MACM12、 PA 6I/6T/6N/MACMI/MACMT/MACMN、PA MACM10/10及其混合物或共聚物,相對于 100摩爾 % 的全部單體的摩爾比例總和,最多25摩爾%能夠被PACM替代,和/或月桂內酰胺全部 或部分地被己內酰胺替代。
[0034] 對于特別的優選方案,非結晶聚酰胺選自PA MACM12、PA MACM14、PA MACM12/ PACM12、PA MACMI/12PA MACMI/MACMT/12、PA 6I/6T/MACMI/MACMT/12、PA 6I/6T/MACMI/ MACMT/PACMI/PACMT/12、PA MACMI/MACMT/MACM12及其混合物。
[0035]還優選選自PA 6、PA 66、PA 69、PA 610、PA 612、PA 11、PA 12、PA 1010、PA 1012、 PA 1210、PA 1212、PA PACM12、PA 6/PACMT及其混合物的部分結晶聚酰胺。特別優選PA 12、 PA PACM12、或PA 66和PA 6I/6T的混合物,PA 6I/6T具有67/33的重量比。
[0036]所使用的聚酰胺以及其單體的拼寫和縮寫符合ISO標準1874-1:1992。例如,拼寫 PA NDT/INDT表示由2,2,4-三甲基六亞甲基二胺、2,4,4-三甲基六亞甲基二胺和對苯二甲 酸形成的聚酰胺。
[0037]另一優選實施方案提供了用于浸漬的第一聚合物與用于包覆成型的第二聚合物 相同,然而添加劑在類型和數量上能夠不同。
[0038] 粗紗包括連續纖維,也稱為單向排列的單纖維,特別是碳纖維、天然纖維、玻璃纖 維、礦物質纖維或者芳族聚酰胺纖維,優選單纖維具有扁平或圓形的橫截面的玻璃纖維或 碳纖維,特別優選碳纖維。在處理粗紗期間,即引導粗紗通過鋪展裝置時,單纖維以平面樣 式排列以使浸漬的扁平粗紗生成和產生纖維帶狀物。
[0039] 在用第一熱塑性聚合物浸漬扁平粗紗后,纖維帶狀物中的纖維比例相對于纖維帶 狀物的總質量優選為1重量%至65重量%的,特別優選5重量%至50重量%,特別優選10重 量%至40重量%。
[0040] 步驟a)中扁平粗紗的浸漬以如下形式進行:使以連續帶存在的扁平粗紗穿過其中 供應經加熱和熔化的第一熱塑性聚合物的加熱浸漬裝置。在浸漬結束時,引導經浸漬的扁 平粗紗穿過矩形噴嘴。
[0041] -個優選實施方案提供,通過作為分散、或通過施用懸浮液、或通過在箱或線狀物 上滾涂來實施步驟b)中的至少一種黏合劑的施用。如果通過作為粉末分散來進行黏合劑的 施用,那么粉末顆粒的晶粒大小優選80μηι至500μηι,特別優選100μπι至200μηι。
[0042] 可以通過黏合劑的施用量來調節至少一種黏合劑的覆蓋、層厚度、形態以及黏附 能力。由此,黏合劑的量優選為l〇g/m2至50g/m 2,特別優選15g/m2至30g/m2。
[0043] 至少一種黏合劑同樣可以以離散點,或以幾何圖案如條形、矩形、菱形、圓形、橢圓 形,或在區域內以統計分布部分地或全部地覆蓋纖維帶狀物的表面。例如,這可以利用具有 不連續的計量裝置或在計量裝置和纖維帶狀物之間具有不同的篩插入件的結構化再成型 輥來產生。
[0044] 在一個優選實施方案中,僅將黏合劑施用到纖維帶狀物的一側。在另一優選實施 方案中,將黏合劑施用到至少一個表面上,例如兩個、三個或四個表面上。
[0045] 在一個優選實施方案中,將黏合劑供應至纖維帶狀物,以使得可以通過浸漬裝置 提供的纖維帶狀物的熱使黏合劑熔化。
[0046] 在另一優選實施方案中,也可以通過額外的熱處理來產生或輔助黏合劑的熔化。 優選地,可以通過熱空氣,熱氣體特別是氮氣,超聲,激光和/或輻射來產生纖維帶狀物的熱 處理。在此優選紅外輻射。
[0047] 此外,優選地,黏合劑只在加熱到不低于黏合劑熔化溫度范圍以下20K時才具備黏 合作用,優選只在加熱到其熔化溫度范圍內的溫度時才具備黏合作用。
[0048] 優選地,至少一種黏合劑選自共聚酰胺或共聚酯。本文包括:特別是具有根據規定 最大峰值為熔融點的I SO 11357所測定的70 °C至160 °C、優選90 °C至140 °C的熔融點的共聚 酰胺,以及具有根據規定最大峰值為熔融點的I SO 11357所測定的80 °C至180 °C、優選100 °C 至150°C的熔融點的共聚酯。
[0049] 優選地,用作黏合劑的共聚酰胺具有根據ISO 1133,在160°C以及2.16kg的負載下 50Pa · s至3000Pa · s、優選200Pa · s至2000Pa · s的熔融黏度。優選地,用作黏合劑的共聚 酯具有根據150 1133,在160°(:以及2.161^的負載下50?3.8至1500?3.8、優選100?3.8至 1000 Pa · s的熔融黏度。
[0050] 優選地,用于黏合劑的共聚酰胺由20摩爾%至80摩爾%的己內酰胺、0至60摩爾% 的月桂內酰胺、10摩爾%至60摩爾%的脂肪族二羧酸、0到30摩爾%的芳香族二羧酸與至少 一種二胺形成,己內酰胺、月桂內酰胺、脂肪族二羧酸與芳香族二羧酸的總和加起來為100 摩爾%,至少一種二胺以與二羧酸總和相等的摩爾量使用。
[0051 ] 優選地,用于黏合劑的共聚酯由55摩爾%至95摩爾%的芳香族二羧酸、5摩爾%至 45摩爾%的脂肪族二羧酸與100摩爾%的至少一種脂肪族二醇形成,二羧酸的摩爾比例加 起來為100摩爾%。
[0052]黏合劑可以包含關于第一聚合物和/或第二聚合物所提到的一種或更多種添加 劑。
[0053]在用于制造用至少一種纖維帶狀物作為增強元件增強的模塑制品的方法的一個 優選實施方案中,為了能夠降低在步驟a)后存在的纖維帶狀物的厚度,通過一對再成型輥 或者成型后噴嘴在步驟b)之前或之后進行纖維帶狀物的再成型。通過這種額外的再成型, 可以制備特別薄的纖維帶狀物、即厚度小于〇.25mm的纖維帶狀物。在通過一對再成型輥再 成型的情況下,成型輥在一個軸上垂直地布置為一個在另一個的上方。下方的成型輥安裝 固定在可旋轉地安裝的軸上。上方的成型輥可旋轉地安裝在軸上。借助氣缸,可以使上方的 再成型輥以限定的壓力(0至10巴)壓到下方的再成型輥上。為了使纖維帶狀物保留在再成 型輥之間,在下方的軸上有平行于下方的再成型輥裝配并且保證再成型輥或纖維帶狀物的 橫向引導的兩個共同運行的引導輥。在通過成型后噴嘴再成型期間,成型后噴嘴被加熱并 且具有與將制備的纖維帶狀物相同的尺寸。
[0054] 在冷卻和硬化纖維帶狀物后,纖維帶狀物具有0.02mm至5mm、優選0.15mm至4mm、特 別優選〇 · 2mm至2mm、非常特別優選0 · 2 5mm至Imm的厚度。優選地,纖維帶狀物的寬度為1mm至 40mm、優選2謹至3Ctam、特別優選5謹至2Ctam。
[0055] 此外,優選地,在冷卻和硬化纖維帶狀物后,纖維帶狀物可以被分離成部分件。這 特別可以通過切削、激光處理、擠壓,鋸削、水射流、彎曲或者這些手段的組合來進行。
[0056] 然而,在另一實施方案中,也可以在冷卻和硬化后首先不實施分離步驟,而是將纖 維帶狀物作為連續帶纏繞在線筒上。在此情況下,以適合于待在其他步驟中強化的模塑制 品的長度進行連續帶的分離。
[0057] 另一優選實施方案提供,將作為連續帶存在的纖維帶狀物連續不斷地供應到注塑 模具中,纖維帶狀物被區域性地引入到注塑模具中,連續帶的分割僅在注塑過程后進行。 [0058]通過手動和自動方式都可以實施將纖維帶狀物引入到注塑模具中。為此,可以使 用具有夾持器、真空吸嘴或銷的處理系統。可以自動地和/或通過計算機控制來控制處理系 統。
[0059]另一優選方案提供,在步驟d)中,將注塑模具加熱到不低于黏合劑熔融點以下20K 的溫度,特別是50°C至200°C、優選70°C至180°C、特別優選90°C至160°C。由此應選擇黏合劑 和第二熱塑性聚合物的組合,以使得在所述模具溫度下是適合加工的。
[0060] 在步驟e)中,由此可以優選地通過施加 5N/cm2至30N/cm2、優選ΙΟΝ/cm2至20N/cm 2 的壓力使至少一種纖維帶狀物與至少一個控溫的注塑模具壁接觸。
[0061] 優選在未結構化的模具壁上進行纖維帶狀物的黏合。然而,也可以賦予模具壁在 進行黏合的區域以凹槽、孔道、凹痕、椎體等形式的壓制模式結構化的表面。
[0062] 在另一實施方案中,可以在浸漬步驟a)和步驟b)中黏合劑的施用之間提供其他步 驟,在該其他步驟中連接至少兩種纖維帶狀物以形成層合體。由此,在步驟b)中,在層壓步 驟中制備的層合體的至少一側進行黏合劑的施用。
[0063] 根據本發明,同樣提供根據前述方法能夠制造的增強的模塑制品。除了精確固定 增強插入件之外,模塑制品具有超出現有技術中存在的方案的其他積極性能。因此,在注塑 過程結束后在模塑制品外壁上保留的黏合劑層增加了對抗增強插入件的纖維的應力集中 的保護。同樣,可以向黏合劑添加紫外穩定劑并因此保護位于其下的增強插入件的基體聚 合物層免受降解,而無需改變該基體聚合物自身的成分。同樣,通過選擇模具表面合適的壓 型或切槽,可以為模塑制品上保留的黏合劑層提供結構化。因此,也可以在增強插入件的位 置提供特別的美學或觸感外觀,否則會使其他表面加工步驟成為必需。
[0064] 前述增強的模塑制品用于制造機動車零件,特別是底盤部件、結構性部件、扶手、 座椅殼體、連接支柱(coupling strut)、發動機支架、風扇、薄板、內飾件、外飾件、傳動部件 和輪輞;以及工業產品和消費品,特別是控制桿、加壓容器、工具零件、家用電器、潔具部件、 固定件、園藝用具;體育用品,特別是鞋、弓、碎冰錐、球拍、自行車架、踏板、頭盔和護具。
[0065] 旨在通過參考后面的實施例更加詳細的說明根據本發明的主題,而不希望將所述 主題限制于本文所示出的具體實施方案。
【具體實施方式】 [0066]所用材料:
[0067] 纖維帶狀物
[0068]為了制備所使用的纖維帶狀物,使用Toray公司的具有7μπι單纖維直徑和1%環氧 樹脂膠料的連續碳纖維CF ROVING T700SC-12K-50C。
[0069] 用于浸漬的第一聚合物包含62重量%的聚酰胺66、32重量%的聚酰胺6I/6T(67/ 33)、4重量%的抗沖改性劑以及2重量%的其他添加劑。
[0070] 纖維帶狀物具有以下特性:
[0071] ?拉伸彈性模量:49400MPa
[0072] ?斷裂應力:750MPa
[0073] ?斷裂伸長:1.5%
[0074] ?纖維比例(質量):30%
[0075] ?纖維比例(體積):21 %
[0076] ?密度:1.28g/cm3
[0077] ?熔融溫度:260 Γ
[0078]為了測試,制備下列3種尺寸的纖維帶狀物(長度X寬度X厚度,單位:mm):50X 10 Χ0· 35,100 X 10X0.35,和 160 X 10X0.35。
[0079]黏合劑
[0080] 黏合劑A包含37 · 6摩爾%的內酰胺6、50 · 2摩爾%的內酰胺12、12 · 2摩爾%的己二 酸、12.2摩爾%的六亞甲基二胺。其熔融點為125°(:。
[0081 ] 黏合劑B包含60.0摩爾%的內酰胺6、10.0摩爾%的己二酸、20.0摩爾%的癸二酸、 10.0摩爾%的十二烷二酸、40.0摩爾%的六亞甲基二胺。其熔融點為110 °C。
[0082] 第二聚合物/注塑聚合物
[0083]作為用于包覆成型的第二聚合物,用于測試的有:
[0084] 聚合物C,其包含35重量%的聚酰胺66、12重量%的聚酰胺61/61'(67/33)、50重 量%的玻璃纖維、2重量%的抗沖改性劑以及1重量%的其他添加劑。
[0085] 聚合物D,其包含20重量%的對苯二甲酸、8重量%的間苯二甲酸、20重量%的六亞 甲基二胺、50重量%的玻璃纖維以及2重量%的其他添加劑。
[0086]測試件的制備/注塑條件
[0087] 測試的測試件在Arburg公司的注塑機Allrounder 370S上注塑。有螺桿噴嘴的螺 桿直徑為20mm。鎖定壓力最高為700kN。塑化單元標準3區域螺桿。
[0088] 設定下列注塑參數: L uuvu」 測訊
[0091] 根據DIN EN ISO 527的拉伸測試
[0092] 根據DIN EN ISO 527,用拉伸伸長機(Universal testing machine ZlOO,制造 商:Zwick/Roell)測量測試件的抗拉強度。夾有注塑的測試件的夾具的初始間隔為115mm。 橫向速度為5毫米/分鐘。拉伸伸長率的測量通過兩個夾持器進行。使用的測試件涉及ISO測 試件,標準:IS0/CD 3167,Al型,170 X 20/10 X 4mm。其中引入的纖維帶狀物的尺寸為160 X 10 X0.35mm[長度X寬度X高度]。
[0093] 拉伸剪切測試
[0094]根據DIN 53 283,在控溫的表面上實施涉及增加黏合劑強度的拉伸剪切測試。由 此,黏合劑表面([長度X寬度]50 X 10/100 X 10mm)、黏合劑類型(黏合劑A,黏合劑B)、黏合 劑的量(15g/m2/30g/m2/40g/m 2)以及表面溫度(120°C /140°C)是變化的。拉速為100毫米/分 鐘。
[0095] 偏移測量
[0096] 通過Leica M420巨視顯微鏡和IM 1000圖像處理軟件實施偏移測量。纖維帶狀物 由此被粘到模具排出側的空腔中。為了測量偏移,將排出銷設置為零位線的參照點。在注塑 過程后,測量纖維帶狀物相對于在拉伸測試件上排出銷的印記的偏移。
[0098]根據本發明的實施例示出,盡管有高的熔體壓力,但是借助于黏合引入的增強插 入件保持了它們在模具中的精準定向。
[0099]相應地,根據本發明的實施例比在CE2中具有非固定插入件的模塑制品具有更高 的拉伸強度,所述非固定插入件在熔體的影響下偏離它們的位置,并且不再正確地傳遞力 流。同樣,根據本發明的實施例實現的拉伸強度比CEl中未經增強的模塑制品的拉伸強度 尚。
[0100]此外,實施例E1-E7以及E9-E11示出增強插入件的偏移主要在μπι范圍內增加,因此 最精確的增強是可能的。此外,實施例El-Ell示出在各種邊界條件下黏合劑固定的適用性。 實施例Ε1-Ε7示出利用約30g/m 2的中等量的黏合劑可以實現的最低偏移值。實施例Ε9-Ε10 同樣示出,在兩側都施用黏合劑的情況下,實現高的拉伸強度,模塑制品因此不會分層。
【主權項】
1. 一種用于制造用至少一種纖維帶狀物增強的模塑制品的方法,其包括以下步驟: a) 用熱塑性聚合物的熔體浸漬連續的、扁平的粗紗以形成纖維帶狀物, b) 在浸漬的纖維帶狀物上區域性地施用至少一種黏合劑,然后熔化所述至少一種黏合 劑, c) 冷卻并硬化所述纖維帶狀物, d) 將注塑模具加熱到不低于所述黏合劑熔融點以下20K的溫度, e) 將所述至少一種纖維帶狀物引入到所述注塑模具中,使涂覆有黏合劑的所述纖維帶 狀物的區域中的至少一部分與至少一個控溫的注塑模具壁接觸, f) 將第二熱塑性聚合物注塑到所述模具中, g) 從所述注塑模具中移出增強的模塑制品。2. 根據權利要求1所述的方法,其特征在于,在步驟a)中的浸漬期間使用的第一熱塑性 聚合物選自聚酰胺、聚烯烴、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚砜、聚酰亞胺、聚酯、聚醚、聚苯乙烯 或者所列出材料中的一種或更多種的混合物。3. 根據前述權利要求中任一項所述的方法,其特征在于,在步驟f)中的所述第二熱塑 性聚合物選自聚酰胺、聚烯烴、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚砜、聚酰亞胺、聚酯、聚醚、聚苯乙 烯或者所列出的材料中的一種或更多種的混合物。4. 根據權利要求2或3所述的方法,其特征在于,用于浸漬的所述第一熱塑性聚合物和/ 或用于包覆成型的所述第二熱塑性聚合物包含添加劑,所述添加劑選自無機穩定劑、有機 穩定劑、潤滑劑、消泡劑、鏈延長劑、縮合催化劑、熒光增白劑、增塑劑、黏結劑、含鹵素的阻 燃劑、無鹵素的阻燃劑、抗沖改性劑、顆粒填料、染料、顏料和/或其混合物。5. 根據前述權利要求中任一項所述的方法,其特征在于,通過作為粉末分散、或通過施 用懸浮液、或通過作為箱或線狀物滾涂來實施步驟b)中的所述至少一種黏合劑的施用。6. 根據前述權利要求中任一項所述的方法,其特征在于,所述黏合劑只在加熱到不低 于所述黏合劑熔融點以下20K時才具備黏合作用。7. 根據前述權利要求中任一項所述的方法,其特征在于,所述至少一種黏合劑以離散 點,或以幾何圖案如條形、矩形、菱形、圓形、橢圓形,或在區域內以統計分布部分或完全地 覆蓋所述纖維帶狀物的表面。8. 根據前述權利要求所述的方法,其特征在于,所述至少一種黏合劑選自共聚酰胺或 共聚酯。9. 根據權利要求8所述的方法,其特征在于,所述共聚酰胺具有根據ISO 11357的70°C 至160 °C、優選90 °C至140 °C的熔融點,和/或根據I SO 1133的在160 °C以及2.16kg的負載下 50Pa · s至3000Pa · s、優選200Pa · s至2000Pa · s的熔融黏度,和/或所述共聚酯具有根據 ISO 11357的80°C至180°C、優選100°C至160°C的熔融點,和/或根據ISO 1133的在160°C以 及2.161^的負載下50?3.8至1500?3.8、優選100?3.8至1000?3.8的熔融黏度。10. 根據前述權利要求所述的方法,其特征在于,通過黏合劑的施用量來調節所述至少 一種黏合劑的覆蓋、層厚度、形態以及黏附能力,黏合劑的施用量優選為l〇g/m 2到50g/m2,特 別優選為15g/m2到30g/m2。11. 根據前述權利要求中任一項所述的方法,其特征在于,所述纖維帶狀物的再成型在 步驟b)之前或之后進行。12. 根據前述權利要求中任一項所述的方法,其特征在于,在步驟e)中,將注塑模具加 熱到不低于所述黏合劑熔融點以下20K的溫度,特別是50°C至200°C、優選70°C至180°C、特 別優選90°C至160°C。13. 根據前述權利要求中任一項所述的方法,其特征在于,在步驟e)中,通過施加5N/cm2 至30N/cm2、優選lON/cm2至20N/cm2的壓力使所述至少一種纖維帶狀物與所述至少一個控溫 的注塑模具壁接觸。14. 根據前述權利要求中任一項所述的方法,其特征在于,所述粗紗包括連續纖維,特 別是碳纖維、天然纖維、玻璃纖維、礦物質纖維或芳香族聚酰胺纖維,優選單纖維具有扁平 或圓形橫截面的玻璃纖維或碳纖維,特別優選碳纖維。15. 根據前述權利要求中任一項所述的方法,其特征在于,在浸漬步驟a)和步驟b)中所 述黏合劑的施用之間,連接至少兩種纖維帶狀物以在其它裝置中形成層合體,并且在步驟 b)中在所述層合體的至少一側進行黏合劑的施用。16. -種根據前述權利要求中任一項能夠制造的增強的模塑制品。17. 根據前述權利要求所述的模塑制品用于制造以下的用途:機動車零件,特別是底盤 部件、結構性部件、扶手、座椅殼體、連接支柱、發動機支架、風扇、薄板、內飾件、外飾件、傳 動部件和輪輞;以及工業產品和消費品,特別是控制桿、加壓容器、工具零件、家用電器、潔 具部件、固定件、園藝用具;體育用品,特別是鞋、弓、碎冰錐、球拍、自行車架、踏板、頭盔和 護具。
【文檔編號】C08K9/04GK106042262SQ201610191153
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年3月30日 公開號201610191153.8, CN 106042262 A, CN 106042262A, CN 201610191153, CN-A-106042262, CN106042262 A, CN106042262A, CN201610191153, CN201610191153.8
【發明人】西蒙·伯恩哈德·韋斯, 克里斯汀·克魯澤, 彼得·洛克
【申請人】Ems專利股份公司
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