包括增强面层的轻量复合热塑性片材制造技术

一种用于机动车辆内部结构组件的多层纤维增强片材，在典型的实施方案中，包括，具有第一表面和第二表面的可渗透的纤维增强热塑性芯层。该芯层包括大量用热塑性树脂粘结在一起的增强纤维，并且它具有约０．１－１．８ｇｍ／ｃｃ的密度。多层纤维增强片材还包括施加到该芯层第一表面上的至少一第一增强面层，以及施加到该芯层第二表面上的至少一第二增强面层。每个第一和第二增强面层包括增强纤维基体和热塑性树脂，其中施加到第一表面的增强纤维基体以双向取向排列，施加到第二表面的增强纤维基体以双向取向排列。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术通常涉及轻量多孑L纤,强的热塑性聚^;片材，狄其涉及包括 增强面层的轻量多孑L纤^强的热塑性聚*片材。技术背景在US4978489和US4670331中已经/z^了轻量多孔纤,强的热塑性片材， 且由于容易将纤^t强的热塑性片#^制成制品，因此该片材在产品制造工业 中^^于糾糾的应用。已经成功^^已知才棘，例如，热压，压塑，真空 成形，以及热成形将纤维增强热塑性片材形成制品。苛刻的汽车糾节约标扭需要斷^辆的总重量以满议些标准。传统 车辆的座齢背系M^由^^4喊吹模塑^^得的。4 制^*是巨大的资本 投资。虽然钢座赠背薄，但与聚"^》b^M冈材非常致密。钢座椅靠背可 达约3-6 lbs。钢座椅靠^^泉焊到座#^匡架上，将结构增强件附着在钢座椅 靠背的拐角处以防加载时钢材弯曲。吹塑座椅靠背比钢座椅靠背轻，但 、庞 ;UL^度可达50mm或更大。将吹塑塑料座^t背Wfc^接在座;^匡C
技术实现思路
一方面，提^"#用于机动车辆内部结构组件的多层纤,强片沐该多 层纤维增强片材包括具有第一表面和第二表面的可渗透的纤维增强热塑性芯层。该芯层包括大量用热塑'li^脂粘结在^的增强纤维，并且它具有约0.1 —1. 8gm/cc的密度。多层纤维增强片材还包^^到芯层第一表面上的至少一 第一增强面层，以;Sj^a到芯层第二表面上的至少一第^Jt强面层.每个第一和第二增强面层^嗜强纤维基体和热塑'魁賴旨，其中施加到第一表面的增强 纤维基体以双向取向朝刚，*到第二表面的增强纤维基体以双向取向排列.另一方面，提#^由多层纤维增强材料形成的机动车辆内部结构组件， 多层纤^t强片材包括具有第一表面和第二表面的可渗透的纤^t强热塑性芯层。芯层包括大量用热塑##脂粘结在"^的增强纤维并^*约0.1 — 1. 8gm/cc 的密度。该多层纤维增强片材还包^fe^到芯层笫一表面上的至少一第一增强面层，以A^到芯层第二表面上的至少一第^f强面层。每个第""^第^ 强面层包括嗜强纤维基体和热塑性树脂，其中施加到第一表面的增强纤维基体 以双向取向排列，；^口到第二表面的增强纤维基体以双向取向朝刚。另一方面，提^-"种制造机动车辆内部结构部件的方法。该方法包树成 具有第一表面和第二表面的可渗逸纤维增强的热塑性芯层。该芯层包括大量用 热塑性时脂粘结在"^的增强纤维并具有约0.1-1.8gm/cc的密度。该方法还 包括在第一表面Ji^置至少一第一增强面层，在第二表面Ji^置至少一第^ 强面层，将至少一第一增强面层附着到第一表面，将至少一第二增强层附着到 第二表面以形成多层纤维增强的片林以及将该多层纤维增强片#^制成预定形状。每个第 第^强面层包树强纤维基体和热塑'wr脂，其中胁到第一表面的增强纤维基体以双向取向排列，編口到第二表面的增强纤维基体以 双向取向排列。附图说明图1是按照本专利技术一个实施^的复M塑性片材的剖面示意图。 图2是按照本专利技术另一个实施方案的复合热塑性片材的剖面示意图。 图3是图1中的复合热塑性片材的分解i^L示意图。 M实施方式下面絲述一种具有增强面层的可成形的轻量复絲塑性片林该片材用 来制造机动车辆内部结构组件，例如，座椅靠背。比^^斤知的钢制设计，可以 ^^该复M塑性片材以使载重内部组件的重量减^E多约达60 %而不牺牲强 度。该复合片材食化约60秒或更少的循环时间以及约160° F的温^j显度下低 压热成形，该〗^成形方法用，例如，g紹制积^^替了用于已知4W殳计的 4P^^几，在一个实^案中该复合热塑性片材的厚度为约2 — IO咖，在另一个 实^T案中为约2-4咖，这可PH^t椅靠背的^空间，从而增大机动车辆中 的ll部空间和/^ft空间，参照附图，图1是轻量复合热塑性片材10的剖面示意图。在典型的实施方 案中，轻量复合热塑性片材10包括具有第一表面14和第二表面16的轻量多孔 芯12。第一增强面层18附着在芯12的第一表面14上。第二增强面层20附着 在芯12的第二表面16上，将装饰面层22粘结到第二增强面层20上。在可替 代的实^r案中，复合片材10 ^^占结在第4第Jiit强面层18和20上的装饰面层22,或者没有装饰面层。芯12由以开^L^构构成的网状物形成，该开^^构由随机交叉的增强纤维 形成的，使用一种或多种热塑性树脂将该增强纤维至少部分固定在-"^，其中 多孔芯12的孔隙率通常为芯12总体积的约1% -95%,尤其是约30% -80%。 在另一个实施方案中，多孔芯12由开^L^构构成，该开3L^构由随机交叉的增 强纤维形成，^^一种或多种热塑'1±#脂将该增强纤维至少部分固定在"^, 其中有约40% - 100。/。的泡:!L^构是开孔的并允许空^气体i;m。在一个实施 方案中，芯12的密^约0.1 -1. 8gm/cc，在另一个实封案中约为0. 3 -1. 0 gm/cc。芯12用已知制ii^r法形成，例如，湿法成网，气iiM置成网法，干混 法，^^针刺法，以及其它用来制iiib纺产品的已知方法。也可^^这些制 it^法的《且合。芯12包括约20% - 80重量％的具有平均M约为5 - 50mm的增强纤维，以 及约20%-80重量％的完全或大体上未固结的纤维^#* 的热塑'|±#料， 其中百^*以芯12的总重量为絲。在另一个实施方案中，芯12包括约30% -55重量％的增强纤维。在另一个实施方案中，芯12包括具有平均M为约5 -25咖的增强纤维。合适的纤维包括，^局限于，金属纤维，金y^匕iLW 维，金刷t^成纤维，玻璃纤维，石墨纤维，碳纤维，陶资纤维，矿物纤维， 玄^纤维，幼秆维，^^fe^纤维，洋麻纤维，黄贿维，亚麻纤维， ;J^Mf维，纤维素纤维，剑麟维，椰纤维，以;SJi述纤维的^^。在一个典型的实;^Mr案中，将具有约5 — 50mm平均"ML的增强纤^热塑 'hi^^^立，例如聚丙烯粉末，加AJ，J可含表面活性剂的搅动的含7JC泡沫中。 将组分搅动足够时间以形成增强纤维和热塑'Iii^絲含水泡沫中的沐〖^ 物，然后#^的^^錄^^合适的支撑结构上，例如，金属丝网，而后 穿过支撑结构排除水形成网状物。在高于热塑性塑^^末的软化温度下干燥并 加热网状物。然后将该网状物^P并压成预^f度以生产具有约1 — 95 %孔隙率 的复合芯12。在高于芯12中的热塑'li^脂的软^J显度下加热网状物以J4^t化塑料材 ^Hfit过一个或多个固结设备，例如a^辊，双带层y^/L，定>(^2^( indexing presses),多层多E^^，热压罐，以及其它用于层压和固结片材和织物的类 似设备以使塑料材料能流动并润湿纤维，在固结设备中固结it^之间的间距设定为小于未固结网状物的尺寸而高于能充分固结网状物的尺寸，因此允许网状物4it过^^膨胀并J4^M^可渗透。在一个实施方案中，间距i议为大于 能完全固结网状物的尺寸的约5%-10%,完全固结的网状物是指完全压实并基 本无孔隙的网状物。完全固结的网状物具有小于5 %孔隙率并具有可忽略的开孔 结构。在制造过程中孩,塑料材料包括为增强网状物结构内聚力而包*短塑 料纤维。通it^用网状物结构内的塑'l!i^料的热棒性来实现津給。充分加热网 状物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于机动车辆内部结构组件的多层纤维增强片材，所述多层纤维增强片材包括：　　　　可渗透的纤维增强热塑性芯层，包括许多用热塑性树脂粘合在一起的增强纤维，所述可渗透芯层具有约０．１－１．８ｇｍ／ｃｃ的密度且包括第一表面和第二表面；　　　　至少一施加在所述第一表面的第一增强面层；以及　　　　至少一施加在所述第二表面的第二增强面层；　　　　每个所述第一和第二增强面层包括增强纤维基体和热塑性树脂，其中施加在所述第一表面的所述增强纤维基体按照双向取向排列，施加在所述第二表面的所述增强纤维基体按照双向取向排列。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：AM康诺弗，S戴维斯，
申请(专利权)人：阿兹代尔公司，
类型：发明
国别省市：US[]