具有改良特性的片材模塑复合料制造技术

公开了一种用一种片材模塑复合料制造的复合部件，因为具有比传统的片材模塑复合料复合部件改良的特性。将纤维状材料作为一个邻近一糊料层的贴面层加入。贴面层在模塑加工期间很好地流动。改良的复合部件流动特性和表面特性归因于在模塑期间贴面层伸长和改良了充填能力。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的
和工业适用性本专利技术在总体上涉及增强纤维复合材料，而更具体地说，涉及具有改良特性的片材模塑复合料。
技术介绍
在纤维增强式树脂制品的制造中，片材模塑复合料经常使用。各种片材模塑复合料用于生产A级表面的部件，与钢相比，在成本、重量、式样灵活性和耐腐蚀方面，提供一种令人感兴趣的解决方案。片材模塑复合料由一种混合物组成，所述混合物包括一种热固性树脂、一种热塑性塑料(通常溶于苯乙烯中)和催化剂、粒状填料和若干短切增强纤维如玻璃纤维。在大多数情况下，树脂和短切纤维夹在塑料材料薄膜之间以便形成一种层压式片材，所述层压式片材以卷起的形式卷绕或者悬垂用于储存。层压式片材在一定条件下储存，上述一定条件将不会造成树脂最终固化。但将使糊料能从通常的10000-40000厘泊(毫帕斯卡秒-mPa.s)范围增稠到通常所希望的模塑粘度范围，通常是在30,000,000和50,000,000厘泊(mPa.s)之间。在使用时，除去保护用载体薄膜，并将叠压式片材切成若干具有所希望形状和尺寸的坯料或层。然后将各层模塑，以便形成一种固化的复合部件。在大多数应用中，复合结构中采用多层层压式片材，并且通常包括在模头/模具的表面积25-50％之间。当模塑层压式片材时，树脂和玻璃在加热和压力下于模具内流动，以便覆盖整个模具表面。片材模塑复合料在要求美感、耐腐蚀性、较轻重量的尺寸控制和高强度等各种应用中使用。用目前可用的片材模塑复合料的一个不足之处是，当模塑和固化时，装料不能形成A级类型表面的部件。这是由于有时短切纤维移动到片材模塑复合料的表面而形成表面缺料。另外，片材模塑复合料有时在模具中不能良好流动，尤其是如果不正确装料时更是如此，并且这样产生表面缺料如表面孔隙。因此，某些SMC(片材模塑复合料)复合部件可能报废，或需要砂磨和修理，或必须用别的方式再加工，以便用于需要所希望的表面外观的各种应用。当这些用片材模塑层制造的复合部件涂漆时，在表面特性方面还产生另一个问题。由于从片材模塑糊料中释放出挥发性液体(如水、苯乙烯或二乙烯基苯单体)或是由于在固化加工期间释放出树脂中或纤维束内/周围所含的水分或溶剂而可能产生油漆爆裂。这些是十分普遍的，通常影响5-10％或更多的涂过油漆的SMC复合部件，同时导致在再加工和报废方面很大的成本。此外，为了能长距离而均匀的流动产生一种没有波浪形的表面，在片材模塑复合料中所用的纤维通常由玻璃制造者作为多股长丝束或“分裂部分”提供。在两层片材模塑复合料糊料之间浸渍短切纤维床的作用常常留下夹在复合片材内的空气，所述夹带的空气常常是在纤维束旁边或它们之间，此处表面张力上的微小差别都严重地影响润湿纤维束或分裂部分。遗憾的是，这种集束也可能包括夹带的空气，所述夹带的空气当在流动期间释放时，产生微小的气泡，这些微小的气泡在压力梯度下缓慢移动。为了抽空这些气泡，有用的是具有模塑复合料流动填满模具，以便使压力梯度的作用能将那些气泡移向流锋的边缘，并因此流向部件的边缘。这种大的流动通常要求用代表部件面积50％或更少的装料装入模具。另一些情况表明，在真空下模塑可以帮助除去无关的气体。此外，在装料中各种叠层式片材的流动是不均匀的。在叠层中心的一些片材比接触工具(模具)的那些片材流动慢很多。这不能用对顶层进行专门处理来解决油漆爆裂的问题。在目前可用的片材模塑复合料方面的另一个问题是，在常规装配生产线涂漆系统中它们难以与钢部件一起油漆。通常，复合部件要求在涂布装饰性面漆之前利用涂布的导电底漆。为了改良静电喷涂能力，将导电材料加到片材模塑复合料中。然而，典型的片材模塑复合料要求加入大量的导电材料，以便将表面导电性改良到足以能实际上静电喷涂。这样增加了原材料成本，并且可能降低与增加纤维装料有关的表面品质。生产片材模塑复合料的一种可能的方法是在各层片材模塑复合料糊料之间的局部区域中，局部夹一小片湿法纺织毡片代替短切纤维，并将最终层压制品模塑成一种复合部件。然而，在一常规湿法织物贴面层毡片内所含的纤维在压力下不能很好地流动，并且也不打算那样做。因此，用这种方法形成的复合部件具有与用短切纤维形成的复合部件类似的不良表面特性。美国专利4,302,499举例说明了一种制造可模塑的复合材料的方法，上述方法包括以下步骤在一个SMC片材外侧面上设置一种织物材料，如‘499专利的图3和5中所示，以便提供耐腐蚀性和避免纤维穿透。在‘499专利中，树脂在模塑期间穿过贴面层流动，以便在贴面层的外侧面上形成一种富含树脂的层，但没有树脂设置在贴面层的外侧面上。此外，‘499专利指出贴面层的性能是关键，并说明这些性能包括贴面层必须可渗透，以便在模塑加工期间树脂穿过贴面层流动，并且贴面层必须在纵向和横向两个方向上具有每英寸至少10磅的抓样断裂强度，以便避免在压塑期间撕裂。因此，‘499专利包括一个如图2所示的系统，此处贴面层覆盖在整个模具表面上，并且贴面层坚固到足以保持完整而不撕裂，而同时在模塑期间贴面层显然不与树脂一起流动。图4和5中所示的第二实施例另外在例1中说明，并采用一种合成织物(Nexus)，所述合成织物能显著伸长，但它在一比较低温度(275F)下模塑，并提供在树脂的外表面上的织物，及在此处模塑期间树脂穿过贴面层流动。‘499专利未说明制造一种A级表面部件的方法。目前技术中的另一个不足之处是，片材重量由于目前可用的制造技术而受到限制。通常是用一种刮刀将树脂或片材模塑糊料涂布到两个载体膜层上，并将一层短切玻璃或玻璃毡片夹在两个涂装树脂的层之间，以便形成一种复合片材。一种这样的片材模塑配混生产线在Rossi等人的美国专利No.6,251,974中示出，它包括在本文中作为参考。另一种这样的片材模塑配混生产线在转让给Budd Company、Greve的美国专利No.6,103,032和No.6,119,750中示出，它们包括在本文中作为参考。用刮刀，通常是头朝下的溢流刮刀来涂布片材模塑糊料，只允许用两层片材模塑糊料，因为先有技术说明，一个载体膜在刮刀下方通过，以便形成每层糊料，并且这个载体膜在模塑之前必须在片材外部除去和设置。因此，由于只有两个树脂层，所以必须使片材模塑糊料透过纤维包装，而同时保持合适的糊料/纤维分布限制可达到的厚度。因此，在先有技术中，需要将几层复合片材放在模具中，以便提供一种用于复合部件所希望材料量的装料。在目前技术中还有另一个不足之处是，片材重量不一致。这归因于由于增稠而在片材模塑糊料中粘度变化及利用刮刀或其它糊料分配装置作为计量工具，它们的通过速率与所计量介质的粘度有关。因此，为了制造具有一恒定重量和体积的部件，装料量在不同部件之间必须调节，这样导致各复合部件的流动和性能上不一致。因此，十分理想的情况是改良片材模塑复合料的特性。这会使片材模塑复合料部件能在各种复合材料应用中使用，其中注重了表面品质及报废和再加工。因此，还十分理想的情况是改良用片材模塑复合料制造的复合部件静电喷涂能力。专利技术概述因此，本专利技术的目的是改良用片材模塑复合料复合片材制造的复合部件的物理和表面特性及静电喷涂能力。上述目的可以通过用一种湿法织物毡片代替全部或一部分作为若干短切纤维或一个毡片加入的纤维状材料来完成，上述湿法织物毡片具有独特的柔软而膨松，或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在压实之前用于制造具有改良的表面特性的复合部件的单层片材模塑复合料片材，其包括：第一载体膜层；第一糊料层，所述第一糊料层邻近载体膜层设置；贴面层，所述贴面层在第一载体膜层对面邻近第一糊料层设置；第二载体膜层；及第二糊料层，所述第二糊料层设置在贴面层和第二载体膜层之间。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：雅克杰勒德，弗兰克R齐霍茨基，迈克尔H扬德尔，保罗R克鲁姆劳夫，季奥瓦尼蒙塔尼亚，小唐纳德B塞奇，
申请(专利权)人：欧文斯科尔宁格公司，欧文斯康宁合成物有限公司，
类型：发明
国别省市：US[]