短纤维增强复合材料的浆状模塑成型制造技术

本发明专利技术涉及短纤维增强复合材料的成型方法。采用工业和民用上被大量废弃的纤维及纤维制品下脚料作为原材料，将短纤维和水溶性树脂基体在作为介质的水中混合，制成浆料，通过真空吸塑，然后干燥，再经热压定型得到制品。本发明专利技术具有设备投资小，生产效率高，产品制造成本低等多种优点，而且原材料的选用和生产过程都充分体现了环保的宗旨。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及短纤维增强复合材料的成型方法。现有的短纤维增强复合材料的成型方法有模压成型(包括SMC和BMC)、喷射成型、挤出成型和注射成型等。模压成型是将一定量的短纤维、树脂基体和辅助材料等制成的预混料或预浸料加入金属模具中，经加热加压固化成型的方法。它存在以下缺点制品的纤维含量不高，成型压力大(10～40MPa)，要使用造价昂贵的金属模具，设备投资大。喷射成型是将树脂组分从喷枪两侧喷出，同时将切短的玻璃纤维由喷枪喷出，使其与树脂混合均匀，沉积到模具上，当沉积到一定厚度时，用辊轮压实，使纤维浸透树脂，排除气泡，固化后成制品。喷射成型存在以下缺点成套喷射设备昂贵，生产过程产生环境污染，制品的纤维含量较低，树脂损耗大，只能生产单光面制品。挤出成型是将切短的纤维与热塑性树脂粉料在挤出机中加热熔融混合，挤出后冷却切粒，然后再将短纤维增强粒料投入挤出机中挤压塑化，挤出成型，冷却后定型制得成品。此工艺的缺点是设备投资大，只适合使用热塑性树脂基体，不适用于形状复杂的制品，纤维损伤严重，制品的纤维含量较低。注射成型是将一次挤出造粒的纤维增强粒料，送入到注塑机内加热塑化，再将熔融物料经喷嘴注入模腔，冷却后定型得到制品。此工艺的缺点是设备投资大，模具费用高，只适合使用热塑性树脂基体，纤维损伤严重，制品的纤维含量较低。本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种设备投资小、生产效率高、产品制造成本低的短纤维增强复合材料的浆状模塑成型方法。本专利技术的目的是通过以下措施实现的。短纤维增强复合材料的浆状模塑方法是，将短纤维与水溶性的树脂基体均匀地分散在作为介质的水中，制备成浆料，经真空吸塑成型制得模坯，模坯经干燥，然后热定型得到产品。前述的短纤维可采用回收的纤维或纤维制品下脚料，它可以是植物类的或矿物类的纤维，也可以是有机物的或无机物的纤维，例如报纸、旧纸皮、麻制品和各种纺织品的下脚料，废弃的玻璃钢经破碎后回收的玻璃纤维等等，它可以是单一的或混杂的纤维。本专利技术的设备主要是制浆系统、成型系统、干燥系统和定型系统，它们均可采用通用设备。本专利技术的实现步骤如下。步骤一 制浆将纤维切短成1～30mm长，然后放入制浆机内，并加入水和水溶性的树脂基体(如脲醛树脂、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇缩醛)，高速混合2～10分钟制得浆料。所述浆料中含短纤维0.8～8％(重量)，水溶性树脂基体1～5.5％(重量)，其余为水。步骤二 真空成型将步骤一制得的浆料输送到成型系统的吸浆池中，然后把吸塑模具沉入浆料中，以真空吸塑成型，抽真空时间为10～120秒，使浆料在模具上沉积至一定厚度，再让模具离开浆池，并用气压使已成型的模坯脱离模具。步骤三 干燥将坯件自然晾干和/或送入远红外线炉中烘干至坯料中的含水量为10～40％(重量)。步骤四 热压定型将经步骤三干燥的坯件放入已加热至130～160℃并具有排气功能的铝合金模具中，用0.2～2MPa的压力热压定型，时间为1～15分钟。本专利技术可采用回收的纤维和纤维制品的下脚料为原料，而且用水作为介质，水可被回收循环使用，生产中不会排出废气和废水，因此本专利技术是一种生产短纤维增强复合材料的环保的新方法。除此之外，本新方法还有以下的优点成型速度快，制品的纤维含量高，可进行机械化大规模生产，成型压力较低，模具造价低，制品的总造价低。实施例一将旧报纸和长度为2～15mm回收的短剑麻纤维放入制浆机内，分别加入自来水、聚醋酸乙烯酯以及脲醛树脂，用1000转/分钟的转速搅拌3分钟。浆料中各组分的重量百分含量分别为纸纤维1.1％，短剑麻纤维1.3％，聚醋酸乙烯酯2.3％，脲醛树脂3.0％，其余为水。将浆料输送到吸浆池中，用130×160mm2的模具真空吸浆30秒钟，脱模后制得坯板。把坯板放入远红外线炉中加热3分钟，然后将坯板置于加热到130℃并具有排气功能的铝合金模具中，用0.8MPa的压力热压定型，定型时间为5分钟。卸压、脱模，制得厚度为4.6mm的板材，此板材的力学性能为弯曲强度45.0MPa，弯曲模量4911MPa，冲击韧性11.8KJ/m2。实施例二将旧报纸、长度为10～30mm回收的短剑麻纤维和长度为2～10mm回收的短玻璃纤维放入制浆机内，分别加入自来水、聚醋酸乙烯酯以及脲醛树脂，用1000转/分钟的转速搅拌4分钟。浆料中各组分的重量百分含量分别为纸纤维1.1％，短剑麻纤维1.1％，短玻璃纤维1.1％，聚醋酸乙烯酯1.6％，脲醛树脂2.0％，其余为水。将浆料输送到吸浆池中，用直径390mm(有直角圆边)的圆凳模具真空吸浆40秒钟，脱模后制得坯件。坯件在室温下晾置12小时，然后送入远红外线炉干燥4分钟，再将坯件置于加热至140℃、并具有排气功能的铝合金模具中，用0.6MPa的压力热压定型，定型时间为4分钟。卸压、脱模，制得直径为390mm的圆凳面。权利要求1.短纤维增强复合材料的浆状模塑成型，其特征在于将短纤维与水溶性的树脂基体均匀地分散在作为介质的水中，制备成浆料，经真空吸塑成型制得模坯，模坯经干燥，然后热压定型得到制品。2.根据权利要求1所述的短纤维增强复合材料的浆状模塑成型，其特征在于其步骤为步骤一 制浆将纤维切短成1～30mm长，然后将其放入制浆机内，并加入水和水溶性的树脂基体，高速混合2～10分钟制得浆料，所述浆料中含短纤维0.8～8％(重量)，水溶性树脂基体1～5.5％(重量)，其余为水；步骤二 真空成型将由步骤一制得的浆料输送到成型系统的吸浆池中，然后把吸塑模具沉入浆料中，以真空吸塑成型，抽真空时间为10～120秒，使浆料在模具上沉积至一定的厚度，再让模具离开浆池，并用气压使已成型的模坯脱离模具；步骤三 干燥将坯件自然晾干和/或送入远红外线炉中烘干至坯料中的含水量为10～40％(重量)；步骤四 热压定型将经步骤三干燥的坯件放入已加热至130～160℃并具有排气功能的铝合金模具中，用0.2～2MPa的压力热压定型，时间为1～15分钟。3.根据权利要求1或2所述的短纤维增强复合材料的浆状模塑成型，其特征在于所述的水溶性的树脂基体是脲醛树脂、聚醋酸乙烯酯和聚乙烯醇缩醛。全文摘要本专利技术涉及短纤维增强复合材料的成型方法。采用工业和民用上被大量废弃的纤维及纤维制品下脚料作为原材料,将短纤维和水溶性树脂基体在作为介质的水中混合,制成浆料,通过真空吸塑,然后干燥,再经热压定型得到制品。本专利技术具有设备投资小,生产效率高,产品制造成本低等多种优点,而且原材料的选用和生产过程都充分体现了环保的宗旨。文档编号B29C41/16GK1322615SQ01107639公开日2001年11月21日 申请日期2001年3月16日 优先权日2001年3月16日专利技术者张茂安, 杨桂成, 李家驹 申请人:广州市科宝有限公司 本文档来自技高网...

【技术保护点】
短纤维增强复合材料的浆状模塑成型，其特征在于：将短纤维与水溶性的树脂基体均匀地分散在作为介质的水中，制备成浆料，经真空吸塑成型制得模坯，模坯经干燥，然后热压定型得到制品。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张茂安，杨桂成，李家驹，
申请(专利权)人：广州市科宝有限公司，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]