拉挤部件制造技术

一种拉挤复合部件，其包含：包括热固性聚氨酯树脂的基体材料；和在树脂基体内部提供的纤维。所有在树脂基体内部的纤维是基本上单一方向取向的，而且该基体材料的断裂伸长率大于纤维的断裂伸长率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及使用拉挤成型工艺制造纤维增强复合部件的方法和 系统。更具体地说，本专利技术涉及使用聚氨酯树脂基体的复合部件。
技术介绍
在拉挤成型工艺中形成的纤维增强复合结构部件一般包含嵌入在树 脂基体(例如聚合物，比如不饱和聚酯或环氧乙烯基酯)中的纤维增强物 (例如玻璃、聚合物或碳纤维)。该纤维增强物一般都包括纱线或丝束(每 一种都包含大量的纤维或长丝)和一种或多种纤维毡片或纤维网幅。为了制造例如用于门和窗的线状物(lineals)的复合结构部件，要牵引 所述丝束穿过液体树脂前体材料的常压浴槽(一般是敞口的槽或缸)来将 其涂覆。涂覆后，即将丝束牵引通过固化口模来聚合和凝固树脂。使用 常压浴槽来涂覆丝束的一个困难是丝束内部的单根纤维或长丝可能不能 充分地被树脂涂覆。例如，丝束的外表面可能涂有树脂，而该丝束里面 的长丝或纤维可能仅部分被涂覆。因为复合结构部件的强度主要依赖于树脂基体和纤维增强物之间的 相互作用，所以理想的是完全涂覆尽可能多的单根长丝或纤维。未涂覆 的长丝得不到结构支撑，不能承担任何大的压縮荷载。另外，和长丝掺 混的空隙区变成了会在负荷下引发裂纹的位点，从而降低了所述复合部 件的刚性和强度。因此，减少存在于制成部件中的部分涂覆长丝、空隙等的数量是有利的。有关常压浴槽的另一个难点是，其通常包括相对大体积的未固化树 脂的前体化学物质，这些化学物质的较大表面积暴露在空气中。不希望 这些化学物质蒸发到周围大气中，因为设计用于降低蒸气蒸发的缓解系 统可能相对昂贵，并可能妨碍保持产品质量和生产能力所需的许多操作。用于拉挤复合部件制造的常规树脂(例如聚酯、乙烯基酯、酚醛树脂等)的极限强度为约8000 15000psi，弹性模量为约350000-500000。该弹 性模量能很好地与那些增强纤维的弹性模量匹配。当给这样的复合部件 施加压力或弯曲载荷时，该载荷会被这些增强纤维以产生相对平衡载荷 和较高极限强度的方式分担。然而，这些常规树脂体系的断裂伸长率一 般是约1.5%~3%，其超过了之前纤维的4%-6%的断裂伸长率。当超过树 脂的断裂伸长率时，树脂将会断裂，留下那些未支撑的纤维。这使得荷 载集中在小百分数的可用纤维上，并超过其极限强度，从而导致在低于 完整纤维增强封装件最大理论值的荷载下的部件破坏。用于拉挤复合部件制造的常规树脂在与纵向(即牵引)方向垂直的方 向上强度也较小。因此，该拉挤复合部件可以使用横向取向的增强纤维 来给部件提供必要的横向强度。例如，该增强材料可以同时包含纵向贯 穿拉挤部件的纤维丝束和给部件提供多方向强度的纤维毡片。然而，加 入横向纤维或纤维毡片不合需要地增加了部件的重量和费用，而且增加 了制造该部件的加工难度。因此，相比通过常规树脂体系所提供的拉挤复合部件，需要提供一 种改进的树脂体系来给拉挤复合部件提供增强的结构强度。还需要一种 不使用横向增强纤维就具有足够横向强度来提供抗弯能力的复合部件， 并允许用螺丝、钉子等来固定该部件。还需要提供一种在拉挤成型工艺 中使用聚合材料涂覆增强材料的改进系统和方法。
技术实现思路
本专利技术的一个示例实施方案涉及拉挤复合部件，该拉伸复合部件包 括包含热固性聚氨酯树脂的基体材料和在树脂基体内部的纤维。所有在 树脂基体内部的纤维是基本上单一方向取向的，该基体材料的断裂伸长率大于纤维的断裂伸长率。本专利技术的另一个示例实施方案涉及用于门或窗的线状物，它包含热 固性聚氨酯树脂和在聚氨酯树脂内部用于该线状物的增强材料。该增强 材料由基本上互相平行取向的纤维丝束组成。该热固性聚氨酯树脂的断 裂伸长率基本上等于或大于该增强材料的断裂伸长率。本专利技术的另 一个示例实施方案涉及拉挤复合部件，该拉伸复合部件 包括包含热固性聚氨酯树脂的基体材料和在树脂基体内部的纤维。所有 在树脂基体内部的纤维是基本上单一方向取向的，该基体材料的断裂伸 长率大于纤维的断裂伸长率。该基体材料包含选自二苯甲烷二异氰酸酯、 二苯甲烷二异氰酸酯的聚合物异构体以及它们组合的异氰酸酯材料。该基体材料还包含具有至少3官能度和约600-800分子量的第一聚醚多元 醇、具有至少3官能度和约100-300分子量的第二聚醚多元醇、脱模材 料和填料材料。本专利技术的另一个示例实施方案涉及一种制造拉挤复合部件的方法， 其包括提供热固性聚氨酯树脂，提供多根基本上互相平行取向的纤维， 牵引该多根纤维通过该热固性聚氨酯树脂来制造具有基本上在单一方向 排列纤维的拉挤部件。该热固性聚氨酯树脂的断裂伸长率大于所述多根 纤维的断裂伸长率。附图说明图1所示为现有技术拉挤成型工艺制造的普通复合部件的透视图。 图2所示为根据使用改进的树脂而不需要横向纤维增强材料的示例实施方案在拉挤成型工艺中制造的普通复合部件的透视图。图3所示为根据示例实施方案的拉挤成型生产线的各部件的示意图。 图4所示为根据示例实施方案用于制造复合部件中的浸渍口模的透视图。图5所示为图4的浸渍口模的剖透图。 图6所示为图4的浸渍口模的横截图。图7所示为根据示例实施方案在制造复合部件的方法中各步骤的流 程图。具体实施例方式根据一个示例实施方案，提供了一种使用改进的树脂体系来制造拉 挤复合部件的方法和装置。该复合部件以用于制造窗、门及类似物中的 线状物或其它部件的形式提供。根据其它示例实施方案，可以使用这里 描述的树脂、体系和方法来制造任何各种其它部件，包括用于扫帯、f产 和其它手用工具的把手；用于侵蚀防护的打板桩；用于卡车和汽车的框 架构件和门增强件；用于水冷却塔和例如蜂窝式电话塔的构造单元的RF 透明结构；混凝土加强筋；公路反光灯；护栏和柱子；用于石油钻探平 台和化工装置的不导电的和耐腐蚀栅栏；以及任何各种其它产品。该改进的树脂体系是用来提供具有较高弯曲强度和压縮强度的部 件，从而使部件的制造可以不需要在横向上(即垂直于纵向或"拉伸"方向 的方向)提供纤维增强材料。相比使用传统的树脂体系的常规复合部件， 这种部件可以有利地以更低的重量、材料成本和资本成本来制造。与使 用横向纤维(例如引入部件的纤维网幅或毡片)的常规拉挤成型工艺相比， 根据本专利技术描述的示例实施方案的复合部件的制造速度不会因为添加横 向纤维而减慢，从而仅需较少的机器在给定时间内提供所需数量。图1所示为传统的普通拉挤复合部件10，其使用纵向取向纤维(显示 为在"X"方向取向的纤维24)和横向取向纤维(显示为在"Y"方向取向的纤 维18)。横向纤维18可以提供为例如层12、 14和16，其包括浸渍了树脂 前体26的纤维毡片。如图1所示，纵向取向的纤维的层20和22(也浸渍 了树脂前体26)被设置在毡片12、 14和16之间或中间。因为如图1所示 的复合部件IO使用了传统树脂体系(如聚酯、乙烯基酯或酚醛树脂等)， 所以需要纤维层12、 14和16为部件10提供横向强度。图2是根据示例实施方案使用提供增强结构刚性的树脂体系制造的 通用拉挤部件50的透视图。如图2所示，部件50没有使用横向取向(即 "Y"方向)纤维，而是提供只在基本上平行于纵向(即"X"方向)的方向上取 向的纤维54作为纤维增强物。图1的横向纤维18所提供的强度改为由 与常规树脂体系相比具有改进的机械性能的树脂56提供。因此，部件50 可以以相对简单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种拉挤复合部件，其包含：含有热固性聚氨酯树脂的基体材料；和在树脂基体内部提供的纤维；其中所有在树脂基体内部的纤维是基本上单一方向取向的，而且该基体材料的断裂伸长率大于纤维的断裂伸长率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：RJ布朗，S哈尔琴科，HD科菲，
申请(专利权)人：米尔加德制造有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]