聚脂褙强的聚合物复合材料模制结构及其制作方法技术

本发明专利技术揭示了一种具有浴缸结构形状的聚合物复合材料结构及其制造方法。此结构包括一丙烯壳体及粘结于壳体之非光整面上的塑料模制褙强层。一纤维增强树脂层粘结于壳体的非光整侧。一重量承受加强结构粘结于壳体的非光整侧及纤维加强层。模制聚合物褙强层用交联热固聚合物制成，但不含有异氰酸酯。此复合材料结构的制作方法包括预制丙烯壳体、用纤维加强的树脂混合物通过喷涂及滚平对丙烯壳体的非光整侧进行加强、将加强壳体放入模子中，以其非光整面盖住位于壳体底板和边板下的加强结构和加强条，而后在低压下向壳体和阴模之间注入热固聚合物褙强材料。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及聚酯褙强的丙烯复合材料模制结构。更具体地，它涉及一种具有在模制过程中施加到一丙烯壳体上的聚酯聚合褙强材料的合成材料结构，用来制作诸如浴缸、厨房水槽、淋浴接水槽、盥洗盆之类的卫生器具的轻质耐用物件，这种结构是轻质的，且在承受撞击、使用者重力作用以及热冲击时能不受损坏或脱层。在浴室和厨房器具以及浴缸、旋涡水流浴缸及其他合成材料物件的开发中，传统的铸铁瓷质器具已逐渐被较轻的且更有弹性的合成材料结构所取代。采用铸铁陶瓷和搪瓷器具的难点之一就是其易受撞击损坏，且太重，这使得在搬动或安装厨房水槽、浴缸及旋涡水流浴缸之类的大件器具时有很大困难。铸铁陶瓷和搪瓷器具确实具有给人非常坚固的感觉且具有很高的重量承受能力等优点。工业上进行取代这些铸铁瓷质器具的初始尝试证明是困难的。早期的合成材料结构给人一种是塑料的空虚的感觉，当受到撞击、热冲击或承受一般洗澡者的重量时会变形、裂开、剥落或脱层。而且，当在器具的制作、运输和安装过程中受到外来的撞击时这类合成材料结构往往脱层、裂开、龟裂或剥落。授予Genovese等人的美国专利No.4，664，982和Kuszaj等人的美国专利申请号No.07/400，289中揭示了一种解决这些问题的成功办法，这两个文件的揭示内容在这里引为参考。两者都揭示了具有早期的铸铁瓷质器具外观和感觉的搪以合成材料的钢或不诱钢器具。这些结构很轻，具有高的结构强度，且可抵抗由于撞击或热冲击造成的脱层、剥落及凹陷。这些合成材料结构是先用钢或不诱钢成-->形，而后在钢或不诱钢的一面或两面搪以合成材料。由于是将一层塑料化学粘结到壳体的非光整面上，而使这些壳体具有优良的物理和机械性能。较佳的塑料层是一种通过反应注射模制（RIM）或通过加强的反应注射模制（“RRIM”）过程而注入包容壳体的模子内的用异氰酸酯改性的热固不饱和聚酯或聚醚泡沫。泡沫塑料是由于硅烷的作用而化学地粘结到壳体上，硅烷是一种偶合剂，它能在金属基团或搪瓷中的SiOH基团和增强泡沫塑料之间产生化学键从而形成层压结构。由于增强泡沫聚合层化学粘结到搪瓷钢或不诱钢外壳上，这些复合材料结构具有优良的物理及机械性能。然而，这些揭示的内容并未涉及其中一丙烯层粘结到一聚合物的或塑料模制结构上的一种复合材料结构的制造，而且，那些反应模制过程是在高压下进行的，需要大的且昂贵的液压压机保持模制过程中模子的闭合并防止正在反应的聚合泡沫逸出。尽管那些模制工序的固化时间很短，但所需的液压压模机之类的设备是昂贵的，需要大量投资。解决这些问题的另一个办法是采用把一聚合物的美化表面层直接粘结到描述成交联异氰酸酯改性的热固不饱和聚酯或聚醚树酯层的一泡沫塑料基底上以提供一种具有高撞击强度的抗脱层结构。那些结构及其制作过程揭示于均授予Graefe等人的美国专利No.4，844，944和4，844，955中，这里将其内容引为参考。由俄亥俄州西亚利山大利亚的Whittaker公司制作的异丁烯酸甲酯和商业上有售的Thixon  416粘结剂（它含有65%溶剂和包括聚氨酯苯酚和环氧树酯的35%固体物的掺合物），用来作为在塑料固化时将聚合美化层交联并化学地粘结到泡沫塑料中的异氰酸酯基团的底剂。异氰酸酯加在泡沫塑料中是为了在RIM或RRIM模制过程中使塑料层非常快速地固化。那些反应模制过程在高压下进行，且需要大型的昂贵的液压压机以保持在模制过程中模子的闭合并防止正在反应的聚合物泡沫逸出。尽管那些模制工序的固化时间很短，但所需的液压压-->模机之类的设备很昂贵，需要大量投资。因此，本专利技术的一个特征是提供一种聚酯褙强的丙烯复合材料模制结构，它具有铸铁陶瓷和搪瓷器具那样的坚固感觉和声音，但却不像那种结构那样重和有脱层问题。本专利技术的另一个特点是提供一种聚酯褙强的丙烯复合材料模制结构，它可在低压下模制，而不需要RIM或RRIM模制时所必需的那种昂贵的液压压模机。本专利技术实现了这些及其他的特点，它提供了一种最好制成浴缸形状的聚合物复合材料结构和一种制造这种复合材料结构的方法。聚合物复合材料结构包括一最好用聚异丁烯酸甲酯的可热成形丙烯聚合物制成的聚合物壳体层，它具有一光整侧和非光整侧。可以包括一层诸如玻璃纤维、碳、陶瓷、硼、石墨、石棉绒、芳族酰胺以及这些纤维的混合物之类的纤维增强树酯层粘结到丙烯壳体的非光整侧。最好这类层用在树酯褙强材料中加入切碎玻璃纤维来制成。一个承受重量的加强结构粘结于壳体的非光整侧以及纤维增强的树酯层。此承受重量的加强结构可包括木材，比如木屑板、刨花板、胶合板和木质板，也可包括一种聚合物复合材料或无机物的重量承受结构。此重量承受结构最好是一种用木屑板制成的放在浴缸底板部分下面长方形木质结构。此外，在浴缸壳体的边板部分下面放几条起加强作用的木板。最好是，用一种硅烷基偶合剂将壳体的非光整侧粘结于纤维增强层，此偶合剂用一种硅烷基底剂和一种异丁烯酸甲酯和溶剂的掺合物制成。异丁烯酸甲酯及溶剂掺合物最好包括二氯甲烷、苯乙烯和水，而硅烷基底剂包括溶解在甲苯、丁醇、2-丁氧基乙醇和乙醇的一种溶液中的3[2（乙烯基苄氨基）乙氨基]丙基三甲氧硅烷则比较合适。聚合物复合材料还包括一包绕着纤维增强树脂层和承受重量的-->加强结构模制的交联热固聚合物褙强层。交联热固聚合物层粘结于聚合物壳体的非光整侧并包括至少下列组分之一：聚酯、环氧、丙烯或乙烯基酯，单独的或掺合一起的，但不含有异氰酸酯。最好是，此交联热固褙强结构在固化前包括一种硬质不饱和聚酯树脂、一软性不饱和聚酯树脂、一种固化促进剂、一种过氧化物交联促进剂和一种填料，树脂对填料的比例为约2∶1至1∶30。填料可包括碳酸钙、三水合铝、玻璃球、砂、陶瓷、云母、滑石、硅石以及含有一种或多种这些填料的混合物。最好制成浴缸形状的聚合物复合材料结构采用本专利技术的方法制造。制造过程包括将聚合物壳体、最好是聚异丁烯酸甲酯的可热成形丙烯壳体，成形为一合适的形状，比如浴缸形状。聚合物壳体的非光整侧最好用上述的硅烷基偶合剂作为底剂。然后涂有底剂的（或无底剂的）聚合物壳体在其非光整侧用一种增强纤维的树脂混合物通过合适的喷涂和滚压或通过其它合适的工艺来加强。在加强的壳体充分固化后，壳体放入模子中，以其非光整侧盖住一承受重量的加强结构，比如木屑板，此加强结构放在壳体之承受重量的部分，比如，浴缸底板的下面。其它诸如木板之类的加强结构可放在壳体边板的下面。在足够压力下将如上所述的不饱和热固聚合物褙强材料和交联促进剂的一种未固化混合物注入模子，以迫使褙强材料涂覆壳体的非光整侧并覆盖纤维性加强材料和承受重量的加强结构。模制热固聚合物材料在适当温度下和足够时间内固化，以使热固材料硬化和交联以及纤维加强层结构粘结于壳体的非光整侧。在此制造方法的另一种实施例中，最好是把涂有底剂（或无底剂的）聚合物壳体放在模腔内以其非光整侧盖住玻璃纤维或其他纤维垫之类的纤维加强件。还可以有一个最好放在诸如木屑板的承受重量的加强结构和浴缸底板之间玻璃纤维垫。将热固聚合物材料注-->入模子，涂覆壳体的非光整侧，埋住纤维垫和重量承受板，以将这些加强和重量承受材料粘结于壳体的非光整侧。也可以设想将诸如玻璃纤维垫之类的纤维性加强材料通过热成形或通过将玻璃纤维和树脂喷涂到合适形状的筛网上制成预制纤维结构而后塞入。为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚合物复合材料结构，其特征在于，包括：一具有一光整侧和一非光整侧的聚合物壳体层；一粘结于聚合物壳体层的非光整侧的纤维增强树脂层，一粘结于聚合物壳体层的所述非光整侧及粘结于所述纤维增强树脂层的承受重量的加强结构；以及一包线所述纤维增强树脂层和所述重量承受加强结构的模制的交联热固聚合物褙强层，它粘结于聚合物壳体层的所述非光整侧，所述热固聚合褙强层包括至少一种选自由聚酯、环氧、丙烯、乙烯基酯及其掺合物组成的物组的组分，但不含有异氰酸酯。

【技术特征摘要】
1、一种聚合物复合材料结构，其特征在于，包括：一具有一光整侧和一非光整侧的聚合物壳体层；一粘结于聚合物壳体层的非光整侧的纤维增强树脂层，一粘结于聚合物壳体层的所述非光整侧及粘结于所述纤维增强树脂层的承受重量的加强结构；以及一包绕所述纤维增强树脂层和所述重量承受加强结构的模制的交联热固聚合物褙强层，它粘结于聚合物壳体层的所述非光整侧，所述热固聚合褙强层包括至少一种选自由聚酯、环氧、丙烯、乙烯基酯及其掺合物组成的物组的组分，但不含有异氰酸酯。2、如权利要求1所述的聚合物复合材料结构，其特征在于，所述聚合物壳体层的所述非光整侧由一种硅烷基偶合剂粘结于所述纤维加强层和模制交联热固褙强层。3、如权利要求2所述的聚合物复合材料结构，其特征在于，所述硅烷基偶合剂包含一种硅烷基底剂成分和一种异丁烯酸甲酯和溶剂掺合物。4、如权利要求3所述的聚合物复合材料结构，其特征在于，所述异丁烯酸甲酯和溶剂掺合物包括二氯甲烷、苯乙烯和水;而且所述硅烷基底剂成分还包括溶解在甲苯、丁醇、2-丁氧基乙醇和乙醇中的3[2（乙烯基苄氨基）乙氨基]丙基三甲基硅烷。5、如权利要求1所述的聚合物复合材料结构，其特征在于，所述聚合物壳体层是一种聚异丁烯酸甲酯的丙烯聚合物。6、如权利要求1所述的聚合物复合材料结构，其特征在于，所述纤维加强层包括一层从由玻璃纤维、碳、陶瓷、硼、石墨、石棉绒、芳族酰胺及其混合物组成的物组中选取的纤维;以及所述重量承受加强结构从由木材、聚合物复合材料和无机重量承受结构组成的物组中选取，木材中包括木屑板、刨花板、胶合板和木质板。7、如权利要求6所述的聚合物复合材料结构，其特征在于，所述的纤维加强层包括玻璃纤维;所述重量承受加强结构包括位于所述聚合物壳体的底板部分和边板部分下面的本质加强结构。8、如权利要求1所述的聚合物复合材料结构，其特征在于，在固化前的所述模制交联热固褙强层包括一种硬质不饱和聚酯树脂、一种软性不饱和聚酯树脂、一种固体促进剂、一种过氧化物交联促进剂和一种填料，树脂对填料的比例为从2∶1到约1∶30。9、如权利要求8所述的聚合物复合材料结构，其特征在于，所述填料选从由碳酸钙、三水合铝、玻璃球、砂、陶瓷、云母、滑石、硅石及其混合物组成的物组中选取。10、如权利要求1所述的聚合物复合材料结构，其特征在于，它具有浴缸的结构形状。11、一种制造一种聚合物复合材料结构的方法，其特征在于，包括：将一具有一光整侧和一非光整侧的聚合物壳体成形为一合适的形状;用加强纤维的一种树脂混合物对所述聚合物壳体的非光整侧进行加强;将所述经加强的聚合物壳体置于一模子中，以其所述非光整侧盖住位于所述聚合物壳体的重量承受部分下的一重量承受加强结构;以足够的压力将不饱和热固聚合物褙强材料和交联促进剂的未固化混合物注入模子中，以迫使所述褙强材料涂复在所述壳体的非光整侧并覆盖所述纤维加强材料和所述重量承受加强结构;以及以合适的温度及足够的时间使所述注入模子的热固聚合物褙强材料固化，以使热固聚合物材料硬化及交联并粘结于所述纤维加强材料和聚合物壳体的所述非光整侧，以允许将复合材料结构脱模而不会损坏。12、如权利要求11所述的制造聚合物复合材料结构的方法，其特征在于，还包括在加强前用硅烷基偶合剂作为底剂涂于聚合物壳体的所述非光整侧。13、如权利要求12所述的制造聚合物复合材料结构的方法，其特征在于，所述硅烷基偶合剂包括一种硅烷基底剂成分和一种异丁烯酸甲酯与溶剂掺合物。14、如权利要求13所述的聚合物复合材料结构的方法，其特征在于，所述异丁烯酸甲酯和溶剂掺合物还包括二氯甲烷、苯乙烯和水;而且所述的硅烷基底剂成分还包括溶解在甲苯、丁醇、2-丁氧基乙醇和乙醇中的3[2（丁烯基苄氨基）乙氨基]丙基三甲基硅烷。15、如权利要求11所述的制造聚合物复合材料结构的方法，其特征在于，所述非光整侧的加强包括将聚酯树脂混合物中的纤维进行喷涂和滚压，纤维从由玻璃、陶瓷、硼、碳、石墨、石棉绒及芳族酰胺组成的物组中选取，还包括在将所述加强壳体放入模子之前使所述增强纤维树脂层固化。16、如权利要求11所述的制造聚合物复合材料结构的方法，其特征在于，所述的重量承受加强结构从由木屑板、刨花板、胶合物、木质板、聚合物复合材料、无机重量承受结构及其组合组成的物组选取。17、如权利要求11所述的制造聚合物复合材料结构的方法，其特征在于，所述热固聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡尔T库什加，罗纳得D巴恩特，贾弗里E威利斯，
申请(专利权)人：美国标准股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]