制作自增强热塑性复合材料的方法技术

一种制作自增强热塑性复合材料的方法，具有至少以下步骤：提供由热塑性材料构成的条带(1)；将所述塑料条带(1)编织成基织物(10)。为此，所述塑料条带(1)通过至少以下步骤制作：由部分结晶的聚酯均聚物(PET)以熔化温度T1通过在至少一个喷丝头上挤出并随后拉伸来制作预拉伸的连续纤维(2)；在加工温度T2<T1的情况下，将大量彼此相邻和/或彼此叠加的预拉伸连续纤维(2)与由无定形聚酯均聚物构成的基质连接，其中T1和T2之间的温差至少为ΔT＝30℃。之间的温差至少为ΔT＝30℃。之间的温差至少为ΔT＝30℃。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制作自增强热塑性复合材料的方法


[0001]本专利技术涉及一种制作具有权利要求1前序部分特征的自增强热塑性复合材料的方法。

技术介绍

[0002]从WO2005123369A1已知行李箱物品，其中结构元件例如特别是半壳由具有高抗冲击性和低比重的聚烯烃复合材料构成。该复合材料由预拉伸塑料条带的织物构成，所述预拉伸塑料条带由聚丙烯、聚乙烯或其共聚物构成的薄膜的剪裁件而形成。这些箱体具有非常好的使用特性并且非常耐用。然而，生产非常复杂，需要对生产设施进行大量投资。生产中的一个基本问题是塑料条带必须进行预拉伸以获得更高的机械强度。然后通过在加热的模具中热成型织物剪裁件来实现半壳或其他结构元件的制作。但在热成型过程中，预拉伸的塑料条带会部分收缩。为了解决这个问题，需要夹框，因此需要对设施进行适当的投资并且进行精确的温度控制。这样得到的箱体确实非常抗冲击，即使在低温下也是如此，但它们也具有高度的弹性变形能力。更高的形状刚度对于操作仍然打开的箱体正好是特别希望的。
[0003]另一个缺点是聚烯烃塑料，由其构成的半壳和其他结构元件虽然基本上可以种类单纯地回收，但材料质量随着每个回收过程而下降，直到最终只能焚烧。
[0004]美国专利No.5,380,477A描述了一种纤维增强层压板，其由由聚酰胺(“尼龙”)构成的基质和所谓的结合了两种塑料的“Bico”纤维形成，核心例如由聚酯构成，而外皮也由聚酰胺构成。由纤维形成所谓的无纺布，即没有纺织的面。然后在压力和温度的影响下，在模具中将几块织物剪裁件相互连接起来。在此，增强纤维的外皮熔化并连接到基质纤维的类似的塑料上。由别的塑料形成的增强纤维这样地嵌入基质中。但这样形成的层压板含有两种塑料，因此种类单纯的回收是不可能的。
[0005]DE102016205556A1描述了如何加工无定形并且部分结晶的和无定形聚酯纤维的混合物。最后，由此应该获得具有部分结晶基质的结构部件，使得引起具有无定形纤维的无纺布的部分结晶。但这种原位结晶不会带来高机械强度。

技术实现思路

[0006]因此，本专利技术的目的是创造一种自增强且高弹性的热塑性复合材料，该复合材料可以持续回收利用，并且通过省去夹框中的进一步加工还可以被更经济地制作并且被进一步加工。
[0007]该目的通过具有权利要求1的特征的用于制作自增强热塑性复合材料的方法来实现。
[0008]本专利技术保留了提供条带织物形式的复合材料作为基织物的已知概念，由其随后可以通过在压模中热成型制作结构元件。在此，本专利技术的关键一方面在于材料选择和为此所使用的塑料条带的构造。
[0009]因为根据本专利技术的塑料条带虽然从化学角度看由相同的热塑性材料构成，但它以两种不同的特征、即结晶度存在，基质材料和纤维材料的温度之间存在很大差异，至少30℃，特别是甚至50℃。这种巨大的温差允许在更简单、因此更具成本效益的设备上进一步加工基织物。不需要精确控制温度，并且在结构件制造中可以省去使用夹框。
[0010]根据本专利技术，通过使用以连续形式制作并嵌入基质中的预拉伸聚酯纤维来实现高机械强度。因此，纤维在基质中拉紧并单向定向地集合。嵌入基质中的预拉伸增强聚酯纤维在随后的织物剪裁件热成型过程中不会收缩，或者不会收缩到对产品质量产生不利影响的程度。由此可以在没有高生产成本的情况下获得没有收缩和变形的元件。这主要是由于复合材料的各个组分之间存在较大的温差，因此在随后的热成型结构化过程中，纤维组分在任何情况下都不会受到影响。
[0011]关于回收利用，对于本专利技术而言，基质和其中包含的复丝纤维均由聚酯构成。本专利技术的特点是使用部分结晶聚酯作为纤维，使用无定形聚酯作为基质。
[0012]由于在每种情况下优选使用均聚物或PET共聚物，但不使用其他聚合物，因此对于后续回收过程不存在干扰物质。
[0013]用于纤维的部分结晶聚酯和用于基质的无定形聚酯的分开导致两种组分纤维和基质的各自加工温度之间的较高的温差ΔT，其中这样地影响纤维使得其失去强度甚至形状稳定性的温度，比基质中的加工温度明显更高。
[0014]由于这种温差，纤维在嵌入基质中时不会受到影响。因此，在施加基质时，纤维不会被过于强烈地被加热。在由塑料条带制成的基织物的后续热成型过程中，仅将基质加热到可以实现永久塑料成型的程度和/或，如有必要，可以使几层织物层相互连接的程度，但是与此同时基质中所含纤维的机械性能不受影响。
[0015]上述材料选择的一个非常有利的副作用是部分结晶聚酯可以被拉伸。通过根据本专利技术，能够将由部分结晶聚酯构成的预拉伸纤维随后嵌入基质中的方式，能够实现约400MPa的高强度
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在连续纤维的延伸方向上负载的情况下。
[0016]选择聚酯作为原材料使产品具有极高的可持续性，因为聚酯作为热塑性缩聚物，在回收过程中能够有针对性地设置产品特性，因此回收的聚酯，即所谓的R
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PET，具有至少如新货物一样的产品属性。再加工过程可以根据需要经常重复，因此复合材料的残留物，以及由它制成的部件，都可以在其使用寿命结束后种类单纯地进行再加工。例如，如果由复合材料制成箱体，则由客户返还的箱体可以用来制作新的箱体，而不会造成任何质量损失。此外，可以使用世界各地以各种形式积累的聚酯废料。
[0017]根据本专利技术选择材料的优点是行李物品所需的所有其他元件也可以由聚酯制成。纺织元件可以焊接或粘合到结构元件上。纺织元素可以相互缝合，其中接缝也可以用聚酯线制成。半壳可以通过聚酯拉链连接。注塑件也可以由聚酯制成，因此这样制成的箱体可以种类单纯进行回收。
[0018]根据本专利技术选择材料的另外的优点是，机械性能可以通过纤维的拉伸程度容易地调节，塑料条带易于着色并且在纤维和基质之间存在牢固的连接即使在负载下也不会脱落。
[0019]应用下面描述的方法制造箱体，其中除了选择用于制作塑料条带的材料外，整个过程的温度控制尤为重要。
[0020]首先，制作塑料条带。为此，首先由部分结晶的聚酯均聚物以熔化温度T1通过在至少一个喷丝头上挤出并随后拉伸来制作预拉伸纤维。基于聚合物的绝对结晶度，部分结晶聚酯均聚物的相对结晶度大于75％，熔融温度约为260℃
±
10
°
。纤维优选被卷绕，然后从线轴进一步加工，以便能够补偿纤维纺丝和基质制作过程中的不同通过速度。
[0021]纤维优选加工成复丝，即作为大量单根纤维的束，但不加捻等。
[0022]展开的复丝被分开，使得纤维层变得更宽和更低。由此实现了对塑料条带横截面的期望的薄矩形轮廓的匹配。
[0023]基质的形成通过在线挤出或在所谓的薄膜堆叠方法中实现。两者都可以实现，使纤维以拉紧和定向的方式嵌入基质中，从而在根据本专利技术制作的塑料条带的线性延伸中，可以实现比使用根据开头提到的现有技术的无纺布的情况下显着更高的强度。
[0024]在在线挤出的过程下，制备的纤维束被引导通过挤出机的润湿工具，即通过允许纤维通过的喷嘴工具并且同时施加液态聚酯熔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制作自增强热塑性复合材料的方法，具有至少以下方法步骤：
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提供由热塑性材料构成的条带(1)；
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所述塑料条带(1)编织成基织物(10)；其特征在于，所述塑料条带(1)通过至少以下步骤制作：
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由部分结晶的聚酯均聚物(PET)以熔化温度T1通过在至少一个喷丝头上挤出并随后拉伸来制作预拉伸的连续纤维(2)；
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在加工温度T2<T1的情况下，将大量彼此相邻和/或彼此叠加的预拉伸连续纤维(2)与由无定形聚酯均聚物构成的基质连接，其中T1和T2之间的温差至少为ΔT＝30℃。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纤维和基质材料这样地选择，使得T1和T2之间的温差至少为ΔT＝50℃。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，PET纤维材料的熔化温度T1在250℃～270℃之间。4.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，基于PET聚合物中可达到的最大绝对结晶度，PET纤维材料的相对结晶度大于75％。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，通过将液态聚酯熔体施加到彼此相邻和/或在彼此叠加的预拉伸纤维(2)上，在挤出机的润湿工具中制作所述基质。6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述基质通过至少两层薄膜连接而形成，所述薄膜分别由无定形聚酯均聚物构成并且将预拉伸的连续纤维包在它们之间。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述PET基质材料在施加于所述纤维时的加工温度T2在160℃至230℃之间。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：丰德弗有限责任公司，
类型：发明
国别省市：