使塑料增强的复合基材和使用该复合基材的纤维增强塑料制造技术

用于塑料增强的复合基材，它包含用针刺成一体的纤维薄毡和密闭泡孔的泡沫塑料片。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于塑料增强的复合基材，以及使用这种复合基材的纤维增强塑料。通常使用树脂泡沫塑料(resin foam)作为纤维增强塑料(下面简称为FRP)的内芯层材料，使得FRP产品的重量变轻并改善其刚度，或者进一步使之具有隔热性能。作为用于这种FRP产品的模塑方法，目前常用将纤维薄毡和具有溶剂耐受性并对用于模塑FRP的树脂具有良好亲和性的树脂泡沫塑料交替层压的手工铺叠法(HLU法)；或者树脂转移模塑法(RTM法)，该方法使用被纤维薄毡所包裹或夹在中间的泡沫塑料。但是，这种用于FRP产品的常规模塑方法具有下列缺点(1)将纤维薄毡和树脂泡沫塑料交替层压，或者用纤维薄毡包裹或夹心泡沫塑料需要耗费许多时间和劳动力；(2)FRP层和树脂泡沫塑料之间的粘合仅依靠树脂的化学粘合力。因此，如果该粘合力是弱的，则由于外力或长时间内各种材料不同的膨胀或收缩而很可能发生剥离，从而使品质下降。因此存在着必须使用与模塑树脂高度相容的树脂泡沫塑料这一限制。另外，FRP产品的剪切强度是差的。(3)作为解决上面缺点(2)的一种方法，提出了使用具有连续泡孔的树脂泡沫塑料片，使FRP模塑树脂渗入该连续泡孔的树脂泡沫塑料片中，以改善与FRP层的粘合力。但是，发现该方法存在着密度增加并同时使隔热性能下降的缺点。本专利技术的目的是解决现有技术的上述问题，提供用于塑料增强的复合基材，该复合基材的重量轻并具有优良的刚度和隔热性能，适用于模塑纤维增强塑料，并提供使用该复合基材的纤维增强塑料。为达到上述目的，本专利技术提供一种用于塑料增强的复合基材，它包括用针刺(needling)成一体的纤维薄毡和密闭泡孔的泡沫塑料片。另外，为达到上述目的，本专利技术提供纤维增强塑料，它包括用于塑料增强的复合基材，该复合基材包含用针刺成一体的纤维薄毡和密闭泡孔的泡沫塑料片，和施加至该用于塑料增强的复合基材上并被固化的树脂，其中树脂借助于针刺穿部分渗入基材的另一侧并被固化。下面，参照较好的实例对本专利技术进行详细的描述。在附图中附图说明图1是用于塑料增强的本专利技术复合基材的制备方法的一个实例的示意图。图2是用于塑料增强的本专利技术复合基材的侧视图，显示纤维薄毡的纤维穿过密闭泡孔的泡沫塑料片的针刺穿部分的状况。图3是用于塑料增强的本专利技术复合基材的制备方法的另一个实例的示意图。如上所述，用于塑料增强的本专利技术复合基材包括纤维薄毡和密闭泡孔的泡沫塑料片。所述纤维薄毡可以是例如表面平整薄毡、短切原丝薄毡、连续原丝薄毡或纸，其中可使用树脂粉或树脂乳液将单股纤维或绞合股纤维化学地粘合成片材，或者可以使用机械方法，如用针刺或机械缝纫将它们结合成片材。这种纤维薄毡的单位重量最好为20-1200g/m2。另外，由所用纤维薄毡种类所决定的最好的单位重量是从经济效益的观点考虑的(它对应于可市售获得产品的范围)。表面平面薄毡、纸20-100g/m2短切原丝薄毡、连续原丝薄毡200-1200g/m2用于构成这种纤维薄毡的纤维可以是，例如无机纤维如玻璃纤维、陶瓷纤维或碳纤维，或者是有机纤维如聚酯纤维。另一方面，作为本专利技术中与上述纤维薄毡一起使用的密闭泡孔的泡沫塑料片，其厚度可以为1-50mm，最好为3-10mm。这种密闭泡孔的泡沫塑料片可由例如丙烯酸树脂、氯乙烯树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、聚乙烯/聚苯乙烯共聚物、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物(ABS)或橡胶制成。即可使用任何材料，只要它是能形成密闭泡孔的泡沫塑料的树脂即可。但是，由于该树脂将在模塑FRP时使用，因此形成泡沫塑料的树脂需要具有溶剂耐受性(耐受溶剂的种类取决于所使用的模塑树脂)。这种密闭泡孔的泡沫塑料片的发泡幅度常在5-50倍的范围内，最好为10-30倍。如果该发泡幅度较低，则重量下降及隔热效果会变差。另一方面，如果发泡幅度太高，则该泡沫塑料会在FRP形成过程中作为缓冲材料，从而会降低工作效率。用于塑料增强的本专利技术复合基材可如下制得，例如，如图1所示，用缝纫机械3将纤维薄毡1和密闭泡孔的泡沫塑料片2刺成一体，以便例如如图2所示，纤维薄毡1的至少部分纤维4穿过密闭泡孔的泡沫塑料片2中的针刺穿的部分5。另外，如图3所示，可将纤维薄毡1置于密闭泡孔的泡沫塑料片2的两侧，以便将薄毡1和泡沫片2用针刺成一体。可分别使用一种或多种纤维薄毡1和密闭泡孔的泡沫塑料片2进行针刺。在组合使用不同种类的纤维薄毡的情况下，最好使用如表面平整薄毡那样具有光滑表面的薄毡作为最外面一层进行针刺，使得模塑后FRP具有光滑的表面。在上述针刺中，针孔数可以例如在1-100孔/cm2，最好在3-50孔/cm2的范围内，在需要考虑隔热性的情况下，针孔数应尽可能少。另外，为了提高粘合性能，可将粘合剂置于纤维薄毡1和密闭泡孔的泡沫塑料片2之间，或者用合适的线将纤维薄毡1和密闭泡孔的泡沫塑料片2缝制在一起。在后面的情况中，缝纫线无需使用与纤维薄毡相同的纤维制成。可在生产线上用缝纫机械预先针刺纤维薄毡1和密闭泡孔的泡沫塑料片2制得用于塑料增强具有所述结构的本专利技术复合基材，或者可使用上面装有针刺针的合适的辊在操作点上进行针刺制得该复合基材。可通过调节所述针的直径改变如此制得的用于塑料增强的本专利技术复合基材中针刺穿部分(针孔)的直径。针的直径通常为0.3-3mm，最好为0.7-2.5mm。如上所述，用于塑料增强的本专利技术复合基材是一种纤维薄毡和密闭泡孔的泡沫塑料片用针刺成一体的复合基材。当使用这种用于塑料增强的复合基材模塑FRP或制造FRP产品时，可以获得下列效果。即，可简单地将FRP模塑树脂施加在用于塑料增强的本专利技术复合基材上形成FRP或制造FRP产品。因此，由于在FRP形成过程中树脂通过针刺穿部分进行渗透，所以无需设置密闭泡孔的泡沫塑料和纤维薄毡的设置时间，并可缩短FRP的形成时间。结果，与单独使用纤维薄毡和密闭泡孔的泡沫塑料片的情况相比，操作可很快完成。用于形成FRP或制造FRP产品的树脂可以是通常已知的液态热固性树脂。它最好是，例如不饱和的聚酯树脂、乙烯酯树脂、酚醛树脂(phenol resin)、甲基丙烯酸甲酯树脂、环氧树脂、二环戊二烯树脂或呋喃树脂。从浸渍性能和模塑性的观点看，其中的不饱和聚酯树脂是最好的。如此得到的本专利技术纤维增强的塑料包含由针刺成一体的纤维薄毡和密闭泡孔的塑料片组成的用于塑料增强的复合基材，以及施加至该用于塑料增强的复合基材上并被固化的树脂，其中树脂通过针刺穿的部分渗透至另一侧并固化，使得密闭泡孔的泡沫塑料片与FRP层之间的粘合不仅依靠化学粘合力，还依靠在针刺穿部分用于模塑FRP的树脂的渗透和固化以及进入密闭泡孔的泡沫塑料片的树脂的渗透部分形成的固定作用，从而形成强的机械粘合。因此，就作为密闭泡孔的泡沫塑料片的材料而言，仅需考虑其溶剂耐受性，而无需考虑与FRP模塑树脂的化学粘合性能。另外，在本专利技术纤维增强塑料中用于塑料增强的复合基材是通过将纤维薄毡和密闭泡孔的泡沫塑料片用针刺成一体获得的。因此，简单地将树脂施加在上层纤维薄毡上，树脂就会渗透针刺穿部分(在密闭泡孔的泡沫塑料片上由针刺形成的孔)进入下面一侧并被固化，从而可简化模塑生产。另外，由于在上述用于塑料增强的复合基材中使用了密闭泡孔的泡沫塑料片，因此可获得与常规产品具有相同刚度级别的FRP产品，同时，通过改本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于塑料增强的复合基材，它包含用针刺成一体的纤维薄毡和密闭泡孔的泡沫塑料片。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：伊藤晴康，荒木定男，安田义信，辻修也，
申请(专利权)人：旭玻璃纤维股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]