制造纤维复合部件的方法技术

本发明专利技术涉及片状模塑料（SMC）和由该片状模塑料（SMC）制造基于由下列组分构成的聚氨酯反应混合物的纤维复合部件的方法：(A)至少一种芳族异氰酸酯组分，(B)70重量%至100重量%的至少一种具有至少70%的仲OH基团、数均OH值为15至500 mg KOH/g且官能度为1.9至2.5的多元醇组分，(C)0至30重量%的至少一种数均OH值为15至500 mg KOH/g且官能度为1.9至2.5的多元醇，(D)任选的短链多元醇，(E)内部脱模剂，(F)热潜伏性催化剂，和(G)任选的辅助剂和/或添加剂，其中在23℃下所述PUR反应混合物的起始粘度为2500至14000 mPas且NCO基团/OH基团之比为1.35:1至10:1。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造纤维复合部件的方法本专利技术涉及片状模塑料（SMC）和由这种片状模塑料（SMC）制造纤维复合部件的方法。纤维复合材料原则上由塑料基质材料和置于其中的天然或人造、有机或无机纤维形成。纤维复合部件由于其低比重及其高刚性和负荷能力而广泛用于航天和航空技术、车辆建造、机器制造和设备制造以及运动器材中。在纤维复合部件的领域中，存在多种不同的成型方法，例如树脂传递模塑（RTM）法或真空导入法，其中将纤维铺设物嵌入模具中，关闭模具并随后将树脂注入该模具中。树脂在模具中的交联通常通过供热而进行。对于这一方法的难点和因此缺点是使用填料，由此提高原料混合物的粘度，因此不能将纤维完全浸渍。此外，填料不再均匀地分散在部件中。部件是不均匀的，这不利地影响该部件的性能。片状模塑料（SMC）形式的纤维增强材料在多种工业应用中由于其方便的操作、在加工成部件时提高的效率和该纤维复合部件的良好表面品质得到使用，并例如描述在WO99/50341A1中。在WO99/50341A1中描述了纤维增强部件的制造，其中其由多个SMC层制成。在WO03/080319A1中描述了制造具有可流动铺设物或织物增强的树脂垫（SMC）的方法以及由此获得的部件。SMC表示“片状模塑料”并且是根据DINEN14598-1（树脂垫（SMC）和纤维增强模压料（BMC）的增强可固化模塑料规范-第1部分:名称;德语文本EN14598:2005）的英文名称。SMC通常表示具有优选各向同性性能的具有增强纤维的可流动树脂垫。SMC是平面树脂垫，其例如基于不饱和聚酯树脂或乙烯酯树脂。通常使用玻璃纤维作为增强纤维，但其它材料也适用于增强。常见的SMC配方例如由大约30%的聚合物、大约30%的填料和大约30%的玻璃纤维构成。余量由附加物构成，例如着色颜料、固化剂、分散助剂和类似物质。SMC由所谓的树脂储备糊料（反应混合物）和增强纤维制成。将该树脂储备糊料和纤维相继施加到两个载体薄膜上。在施加增强纤维后，将这两个载体薄膜压在一起，以使得产生一种夹层结构。这一夹层结构通过压制和滚压运动（Walkbewegung）加工成所谓的SMC，其中纤维均匀地被树脂润湿。最后，将该夹层结构卷绕到卷筒上或切割和堆叠。所述反应混合物的部分固化/熟化在整个过程中以化学和/或物理的方式进行。在固化/熟化过程后，可以将熟化的，但尚未完全固化的SMC进一步加工。在剥去载体薄膜后，SMC通常在经加热的压制工具中加工成纤维复合部件。该工具模具的温度通常为大约130℃至155℃。通过该工具温度，开始固化，其中SMC经历放热交联反应。在压制工具中加工时，通常手动进行SMC的计量加入。为了毫无问题地制造模制件（部件），遵循准确计量加入量是重要的。为此，将SMC不仅根据模板切割，而且还称重。切割物的称重用作监测，并实现可能的切割物校准。然后将SMC置于工具中并合上工具。施加压制力并保持如此之久，直至该模制件完全固化。在工业使用SMC时，除了良好操作、短熟化时间、在室温下的长储存稳定性外，还要求快速周期时间以及低排放（低VOC；其例如由任选包含于SMC中的挥发性溶剂造成）。除了聚酯、乙烯酯和环氧体系外，仅存在少量树脂，其由于其强度和同时其高韧性而优选用于制造复合部件。其中尤其还包括聚氨酯树脂，其由于其韧性及其强度也特别地用于制造纤维复合型材，例如在拉挤工艺中。基于聚氨酯的纤维复合部件相对于由乙烯酯、不饱和聚酯树脂（UPE）或UPE-氨基甲酸酯杂化树脂制成的部件而言具有改进的韧性。PUR已用于制造纤维复合部件，但是不在“SMC法”中，因为PUR对于SMC法而言由于反应混合物的高反应性而不可操作。SMC的基质组分必须满足某些前提条件。树脂储备糊料必须例如能够将增强纤维完全嵌入并能够将由此获得的SMC在尽可能低的温度和低的压力下进一步加工成部件/模制件。SMC应在熟化过程后尽可能低粘性或甚至不粘，但是不完全固化。所述树脂基质因此应是仅仅预聚合（部分聚合）的，以使得其还可熔化，但是在触摸时不再粘性。在工具中固化后，如此制成的部件应可以从模具中取出而无粘附。交联的树脂基质应与增强纤维，但不与工具模具具有高的界面粘附。纤维复合部件应具有良好的机械性能、化学稳定性和耐热变形性。基于不饱和聚酯和乙烯酯的SMC由US5236976A和WO03/080319A1已知。在这一文献中使用的树脂的缺点是，该树脂含有苯乙烯并且在制造、加工过程中以及在成品纤维复合部件中出现苯乙烯蒸发，这不利地影响部件品质以及工作环境。此外，所制成的纤维复合部件的机械性能，特别是拉伸强度对于多种应用而言不足。因此，本专利技术的目的是制造纤维复合部件的方法，该纤维复合部件具有低VOC值并具有良好的机械性能，例如高的温度稳定性、高的拉伸强度和良好的表面，其中该方法应为容易、尽可能连续和成本有利的。令人惊奇地发现，基于特定聚氨酯的相应纤维复合部件在SMC法中的制造成功了，其中增强纤维被具有提高的特征值（NCO基团与OH基团之比）的特定低粘性聚氨酯反应性混合物包覆，并然后部分固化成储存稳定的SMC。仍呈反应性的这种SMC然后任选在暂时储存后在工具模具中成型成为部件并完全固化。根据本专利技术制造的部件以及相应的SMC不具有或具有低的VOC值。在本专利申请中，SMC被理解为根据工艺情形而具有或不具有载体薄膜的部分固化的纤维增强聚氨酯（PUR）层。因此，本专利技术的主题是制造基于聚氨酯的纤维复合部件的方法，其包括下列方法步骤：a)制造聚氨酯反应混合物b)将所述反应混合物施加在两个载体薄膜的至少之一上c)向所述两个载体薄膜的至少之一上的反应混合物供给增强纤维d)将来自c)的两个载体薄膜组装在一起，以使得所述载体薄膜在两面上包围包含增强纤维的反应混合物并形成夹层结构，e)将所述夹层结构经由滚柱和/或轧辊进行滚压，任选随后卷绕成所谓的片状模塑料（SMC），或任选随后将所述夹层结构切割成所谓的SMC片并将这些SMC片堆叠f)任选将经卷绕的SMC或SMC堆叠体储存g)将来自步骤e)或f)的产品裁剪（Konfektionierung）并除去所述两个载体薄膜h)任选将来自步骤g)的多个产品堆叠i)在压制成型工具中将来自步骤g)或h)的产品成型和完全固化以产生纤维复合部件，其中所用的聚氨酯反应混合物由下列组分构成A)一种或多种芳族异氰酸酯组分，B1)70重量%至100重量%的一种或多种具有基于分子中的所有OH基团计70%至100%的仲OH基团、数均OH值为15至500mgKOH/g（根据DINENISO53240，第2部分，2007年11月版）且数均官能度为1.9至2.5的聚醚多元醇，B2)0重量%至30重量%的一种或多种多元醇，其选自数均OH值为15至500mgKOH/g（根据DINENISO53240，第2部分，2007年11月版）且数均官能度为1.9至2.5的聚醚多元醇、聚酯多元醇和聚碳酸酯多元醇但排除多元醇组分B1)，其中B1)和B2)的总和为100重量%，并且组分B1)和B2)的OH基团总数的至少70%是仲OH基团，C)任选的一种或多种数均OH值为550至2000mgKOH/g（根据DINENISO53240，第2部分，2007年11月版）且数均官能度为1.9至6的短链多元醇，D)一种或多本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.制造基于聚氨酯的纤维复合部件的方法，其包括下列方法步骤：a) 制造聚氨酯反应混合物b) 将所述反应混合物施加在两个载体薄膜的至少之一上c) 向所述两个载体薄膜的至少之一上的反应混合物供给增强纤维d) 将来自c)的两个载体薄膜组装在一起，以使得所述载体薄膜在两面上包围包含增强纤维的反应混合物并形成夹层结构，e) 将所述夹层结构经由滚柱和/或轧辊进行滚压，任选随后卷绕成所谓的片状模塑料（SMC），或任选随后将所述夹层结构切割成所谓的SMC片并将这些SMC片堆叠f) 任选将经卷绕的SMC或SMC堆叠体储存g) 将来自步骤e)或f)的产品裁剪并除去所述两个载体薄膜h) 任选将来自步骤g)的多个产品堆叠i) 在压制成型工具中将来自步骤g)或h)的产品成型和完全固化以产生纤维复合部件，其中所用的聚氨酯反应混合物由下列组分构成A) 一种或多种芳族异氰酸酯组分，B1) 70重量%至100重量%的一种或多种多元醇组分，其选自具有基于分子中的所有OH基团计70%至100%的仲OH基团、数均OH值为15至500 mg KOH/g（根据DIN EN ISO 53240，第2部分，2007年11月版）且数均官能度为1.9至2.5的聚醚多元醇、聚酯多元醇和聚碳酸酯多元醇，B2) 0重量%至30重量%的一种或多种多元醇，其选自数均OH值为15至500 mg KOH/g（根据DIN EN ISO 53240，第2部分，2007年11月版）且数均官能度为1.9至2.5的聚醚多元醇、聚酯多元醇和聚碳酸酯多元醇但排除多元醇组分B1)，其中B1)和B2)的总和为100重量%，并且组分B1)和B2)的OH基团总数的至少70%是仲OH基团，C) 任选的一种或多种数均OH值为550至2000 mg KOH/g（根据DIN EN ISO 53240，第2部分，2007年11月版）且数均官能度为1.9至6的短链多元醇，D) 一种或多种内部脱模剂，E) 一种或多种在50℃至120℃，优选60℃至100℃的温度下呈催化活性的热潜伏性催化剂，F) 无机填料，G) 任选的辅助剂和/或添加剂，其中在23℃下所述PUR反应混合物的起始粘度为2500至14000 mPas（根据DIN EN ISO 53019, 粘度测定法 – 通过旋转粘度计的粘度和流动曲线测定 – 第1部分:基本原理和测量几何，2008年9月版，剪切速率d/dt = 1 1/s测量）且组分A)的NCO基团量与组分B1)、B2)和C)的OH基团量之比为1.35:1至10:1。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.04 EP 16158613.61.制造基于聚氨酯的纤维复合部件的方法，其包括下列方法步骤：a)制造聚氨酯反应混合物b)将所述反应混合物施加在两个载体薄膜的至少之一上c)向所述两个载体薄膜的至少之一上的反应混合物供给增强纤维d)将来自c)的两个载体薄膜组装在一起，以使得所述载体薄膜在两面上包围包含增强纤维的反应混合物并形成夹层结构，e)将所述夹层结构经由滚柱和/或轧辊进行滚压，任选随后卷绕成所谓的片状模塑料（SMC），或任选随后将所述夹层结构切割成所谓的SMC片并将这些SMC片堆叠f)任选将经卷绕的SMC或SMC堆叠体储存g)将来自步骤e)或f)的产品裁剪并除去所述两个载体薄膜h)任选将来自步骤g)的多个产品堆叠i)在压制成型工具中将来自步骤g)或h)的产品成型和完全固化以产生纤维复合部件，其中所用的聚氨酯反应混合物由下列组分构成A)一种或多种芳族异氰酸酯组分，B1)70重量%至100重量%的一种或多种多元醇组分，其选自具有基于分子中的所有OH基团计70%至100%的仲OH基团、数均OH值为15至500mgKOH/g（根据DINENISO53240，第2部分，2007年11月版）且数均官能度为1.9至2.5的聚醚多元醇、聚酯多元醇和聚碳酸酯多元醇，B2)0重量%至30重量%的一种或多种多元醇，其选自数均OH值为15至500mgKOH/g（根据DINENISO53240，第2部分，2007年11月版）且数均官能度为1.9至2.5的聚醚多元醇、聚酯多元醇和聚碳酸酯多元醇但排除多元醇组分B1)，其中B1)和B2)的总和为100重量%，并且组分B1)和B2)的OH基团总数的至少70%是仲OH基团，C)任选的一种或多种数均OH值为550至2000mgKOH/g（根据DINENISO53240，第2部分，2007年11月版）且数均官能度为1.9至6的短链多元醇，D)一种或多种内部脱模剂，E)一种或多种在50℃至120℃，优选60℃至100℃的温度下呈催化活性的热潜伏性催化剂，F)无机填料，G)任选的辅助剂和/或添加剂，其中在23℃下所述PUR反应混合物的起始粘度为2500至14000mPa...

【专利技术属性】
技术研发人员：M肖恩斯坦，
申请(专利权)人：科思创德国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE