專利名稱：近凈形預(yù)浸料坯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有復(fù)雜幾何形狀的近凈形預(yù)浸料坯，例如2-維或3-維預(yù)浸料坯；涉及制造這些近凈形預(yù)浸料坯的方法和裝置；還涉及由這些近凈形預(yù)浸料坯制造結(jié)構(gòu)復(fù)合制品的方法和裝置。
此前，已經(jīng)使用各種方法來制造結(jié)構(gòu)復(fù)合制品。例如，復(fù)合材料壓模法是這樣一種方法——其中在一個閉式壓模中使用高壓縮壓力迫使樹脂和玻璃的加熱熱固性或熱塑性材料的矩形進(jìn)料流成復(fù)雜形狀以形成復(fù)合制品。為了使樹脂和玻璃在塑模內(nèi)橫向流動，高壓縮壓力(例如7MPa至10MPa)是必須的。在這種壓模法中，當(dāng)玻璃沒有隨樹脂均勻流動時就會產(chǎn)生問題，形成富含樹脂的區(qū)域并導(dǎo)致玻璃在最終復(fù)合制品中的不均勻分布。同樣，可以通過壓縮的迅速固化和剪切條件在復(fù)合制品或部件內(nèi)部形成內(nèi)應(yīng)力。這兩種情況在壓模過程中都是不理想的，因?yàn)楫?dāng)存在這兩種情況中的一種或兩種時，制成的復(fù)合部件就會表現(xiàn)出不均勻的機(jī)械性能和翹曲。
在美國專利No.6,030,575中描述了另一種已知的制備復(fù)合制品的方法。在這種已知方法中，可以使用樹脂和補(bǔ)強(qiáng)纖維的“預(yù)成型坯”模制復(fù)合制品，使用少量(例如5-10wt％)的樹脂粘合劑材料和短切(chopped)補(bǔ)強(qiáng)纖維將其成型成最終復(fù)合制品的特定尺寸。樹脂粘合劑的用途是將短切補(bǔ)強(qiáng)纖維結(jié)合在一起以便處理(handling)預(yù)成型坯并將其裝入注模中。美國專利No.6,030,575描述了一種制造纖維預(yù)成型坯的方法，而沒有描述制備近凈形預(yù)浸料坯。在美國專利No.6,030,575的方法中，將纖維預(yù)成型坯置于閉合式壓模中，然后再向該閉合式壓模中注入額外的樹脂，浸濕并包封預(yù)成型坯的補(bǔ)強(qiáng)纖維。注射壓力通常為1.75MPa至3.5MPa。這種纖維預(yù)成型法需要額外的樹脂以及注射設(shè)備；而且當(dāng)樹脂沒有完全填滿預(yù)成型坯時容易產(chǎn)生高廢品率，使得由這種纖維預(yù)成型坯制成的最終復(fù)合部件含有裸纖維的干斑(dry spots)。
在復(fù)合材料工業(yè)中仍然需要的是一種以快速率(例如＜15分鐘)、用低模塑壓力(例如＜10MPa)、無需樹脂注射設(shè)備且以最小(例如＜10％)廢品率制造纖維均勻分布在樹脂母體中的復(fù)雜形狀的復(fù)合制品的方法。
本發(fā)明的一個方面涉及一種制備復(fù)雜構(gòu)造的預(yù)浸料坯的方法，包括將例如短切補(bǔ)強(qiáng)纖維噴到具有待制造制品的復(fù)雜形狀的多孔篩上。在該多孔篩后方的鼓風(fēng)機(jī)將空氣送過篩網(wǎng)并將纖維固定在適當(dāng)位置上。同時或隨后，將例如粉狀或纖維狀母體樹脂，如熱塑性或熱固性母體樹脂，噴向篩網(wǎng)以便與補(bǔ)強(qiáng)纖維接觸并結(jié)合。最終復(fù)合制品所需的母體樹脂和補(bǔ)強(qiáng)纖維的部件設(shè)計(part design)決定了使用的纖維/樹脂比率。也可以通過設(shè)計使纖維/樹脂的比率在部件內(nèi)變化以符合部件的局部應(yīng)力要求。
在本發(fā)明的方法中，對母體樹脂施加足以熔化樹脂并使其與篩網(wǎng)上的制品表面的纖維粘合的熱量。本發(fā)明的方法形成一種多孔骨架結(jié)構(gòu)，其不會阻礙空氣流動而且使均勻分布于整個結(jié)構(gòu)表面的纖維和樹脂結(jié)合以保持其形狀。這種獨(dú)立式均勻的骨架結(jié)構(gòu)或制品被稱作下文所定義的“預(yù)浸料坯”。
本發(fā)明的另一方面涉及一種制備復(fù)雜形狀的復(fù)合制品的方法，包括將通過上述本發(fā)明的方法制得的預(yù)浸料坯置于塑模中并將該預(yù)浸料坯壓固成復(fù)合制品。如果母體樹脂是熱塑性的，將該預(yù)浸料坯加熱、固結(jié)，然后冷卻以固化樹脂。如果母體樹脂是熱固性的，或(環(huán)狀低聚物)，將該預(yù)浸料坯加熱，固結(jié)，然后交聯(lián)以固化樹脂。
本發(fā)明的制備復(fù)合制品的方法有利地使用了比傳統(tǒng)壓模法更低的壓力，而且制成質(zhì)量更好的復(fù)合材料，其由于塑模內(nèi)極小的纖維運(yùn)動而更加均勻。
“預(yù)浸料坯”在這里是指含有補(bǔ)強(qiáng)纖維和母體樹脂與一種或多種任選組分的混合物的未固結(jié)獨(dú)立式結(jié)構(gòu)，這些組分結(jié)合在一起成為可以處理并裝入壓模中的形狀。
“近凈形”在這里是指在少量(例如低于10％)周長調(diào)整的情況下非常接近但不完全符合待模塑的最終部件的形狀。
一般而言，本發(fā)明涉及制造具有復(fù)雜形狀或構(gòu)造的結(jié)構(gòu)，例如2-維或3-維均勻骨架結(jié)構(gòu)或制品，也就是由其可以制造結(jié)構(gòu)復(fù)合部件的“預(yù)浸料坯”。
由含有下述物質(zhì)的預(yù)浸料坯組合物制備本發(fā)明的預(yù)浸料坯(a)補(bǔ)強(qiáng)纖維材料，(b)母體樹脂材料，和(c)任選地，各種添加劑或其它附加組分。
制備預(yù)浸料坯通常包括將預(yù)浸料坯組合物沉積在多孔或有孔篩網(wǎng)上。該篩網(wǎng)具有待制造制品的形狀；或作為選擇地，該篩網(wǎng)為平板狀。典型地，通過推進(jìn)或噴涂方法進(jìn)行沉積。在篩網(wǎng)后方的鼓風(fēng)機(jī)將空氣送過篩網(wǎng)并使預(yù)浸料坯組合物固定在適當(dāng)位置上。在本發(fā)明的沉積預(yù)浸料坯組合物的方法中，對該預(yù)浸料坯組合物施加熱量，該熱量應(yīng)足以熔化至少部分預(yù)浸料坯組合物的母體樹脂并使母體樹脂與篩網(wǎng)上的制品表面上的預(yù)浸料坯組合物的補(bǔ)強(qiáng)纖維材料粘合。本發(fā)明的方法形成下述多孔骨架結(jié)構(gòu)，其完全不會阻礙空氣流動而且使均勻分布于整個結(jié)構(gòu)表面的纖維和樹脂結(jié)合以保持其形狀。這種獨(dú)立式均勻骨架結(jié)構(gòu)或制品是本發(fā)明的“預(yù)浸料坯”。
可以以各種方式將預(yù)浸料坯組合物沉積到多孔篩上。例如，一種將預(yù)浸料坯組合物沉積到篩網(wǎng)上的方法是同時沉積預(yù)浸料坯組合物的所有組分。另一種將預(yù)浸料坯組合物沉積到篩網(wǎng)上的方法是分別并以任何順序依序沉積預(yù)浸料坯組合物的各組分。例如，一種將預(yù)浸料坯組合物沉積到篩網(wǎng)上的方法是同時沉積預(yù)浸料坯組合物的補(bǔ)強(qiáng)纖維材料和母體樹脂。另一種將預(yù)浸料坯組合物沉積到篩網(wǎng)上的方法是首先將補(bǔ)強(qiáng)纖維沉積到篩網(wǎng)上，然后將母體樹脂沉積到多孔篩上，這樣之前沉積的補(bǔ)強(qiáng)纖維以復(fù)合制品所需的適當(dāng)比率與母體樹脂結(jié)合。
本發(fā)明的預(yù)浸料坯組合物中使用的補(bǔ)強(qiáng)纖維可以是，例如，玻璃、石墨、碳、芳族聚酰胺、合成纖維(例如聚酯和聚酰胺纖維)或高撓曲模量有機(jī)聚合物纖維。本發(fā)明中所用的補(bǔ)強(qiáng)纖維應(yīng)該選自可以承受熔化母體樹脂并形成本發(fā)明的預(yù)浸料坯所需溫度的材料。本發(fā)明中可用的市售補(bǔ)強(qiáng)有機(jī)纖維的例子是分別由E.I.duPont和Honeywell出售的KEVLARTM和SPECTRATM纖維。
補(bǔ)強(qiáng)纖維的尺寸可以變化。纖維的長度可以為10毫米至連續(xù)纖維。優(yōu)選地，纖維的長度為15毫米至75毫米。纖維的直徑可以為1至100微米；優(yōu)選為5至50微米。因此，纖維的縱橫比可以是150至75,000；優(yōu)選為300至15,000。
在預(yù)浸料坯組合物中使用的補(bǔ)強(qiáng)纖維的量可以是13vol％至65vol％；優(yōu)選15vol％至60vol％。
通常，本發(fā)明的預(yù)浸料坯組合物中使用的母體樹脂可以是熱塑性或熱固性母體樹脂。母體樹脂可以以粉狀、纖維狀或丸狀來進(jìn)行使用。
本發(fā)明中使用的熱塑性母體樹脂的例子可以是聚烯烴(例如聚丙烯和聚乙烯)；和聚酯。
本發(fā)明中使用熱固性母體樹脂的例子可以是酚醛樹脂、乙烯基酯樹脂、聚酯樹脂、或環(huán)氧樹脂，包括用于這些樹脂的硬化劑。
在本發(fā)明的一個具體實(shí)施方式
中，預(yù)浸料坯組合物中使用的母體樹脂可以是環(huán)狀低聚物。環(huán)狀低聚物具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)和2至10的聚合度。環(huán)狀低聚物是下述獨(dú)特類型的樹脂——其在該低聚物的熔點(diǎn)和分解點(diǎn)之間的溫度下進(jìn)行開環(huán)聚合，并從室溫(25℃)下的固體轉(zhuǎn)化成具有5厘泊(cps)至100cps粘度的低粘液體，然后鏈延長至熱塑性樹脂中。
本發(fā)明中用作母體樹脂的環(huán)狀低聚物的例子可以是，例如，聚碳酸酯、聚酯、尼龍、聚酰胺、聚(對苯二甲酸1，4-丁二酯)(PBT)、聚(對苯二甲酸1，4-亞環(huán)己基二亞甲酯)(PCT)、聚(對苯二甲酸亞乙酯)(PET)和聚(二羧酸1，2-亞乙基2，6-萘酯)(PEN)低聚物；含有兩個或多個上述單體重復(fù)單元的共聚多酯低聚物；其混合物以及異-和鄰-取代的鄰苯二甲酸。優(yōu)選地，使用PBT作為本發(fā)明的母體樹脂。
預(yù)浸料坯組合物中單獨(dú)使用的母體樹脂，或使用的母體樹脂與任選組分的結(jié)合物的量可以是87vol％至35vol％；優(yōu)選85vol％至40vol％。
除了補(bǔ)強(qiáng)纖維和母體樹脂，用于形成本發(fā)明的預(yù)浸料坯的預(yù)浸料坯組合物可以含有一種或多種具有預(yù)定用途和用于為預(yù)浸料坯或?yàn)樽罱K復(fù)合部件提供各種益處或改進(jìn)的其它任選組分。例如，能夠加入本發(fā)明的預(yù)浸料坯組合物中的一種或多種其它任選組分可以包括，例如，增韌劑、偶聯(lián)劑、清除劑、低熔添加劑、填料、阻燃劑、流動改性劑、顏料、紫外線穩(wěn)定劑、脫模劑、芯殼膠粒；納米大小的補(bǔ)強(qiáng)粒子；礦物顆粒；二環(huán)氧樹脂、二異氰酸酯樹脂、或其混合物，以提高制成的預(yù)浸料坯和復(fù)合制品的性能。
預(yù)浸料坯組合物中用作母體樹脂組分的一部分的任何其它任選組分的量可以是0至50wt％；優(yōu)選1wt％至40wt％。
可以在加入預(yù)浸料坯組合物的任何其它組分之前或之后單獨(dú)加入其它任選組分；可以與預(yù)浸料坯組合物的所有其它組分同時加入其它任選組分；或者可以使任選組分與預(yù)浸料坯組合物的一種或多種其它組分結(jié)合，例如可以在預(yù)浸料坯組合物的母體樹脂與補(bǔ)強(qiáng)纖維結(jié)合之前將任選組分分散到預(yù)浸料坯組合物的母體樹脂中。任選組分可以是粒狀、粉狀、纖維狀、丸狀或其混合形式。
例如，在本發(fā)明的一個具體實(shí)施方式
中，任選地，在預(yù)浸料坯組合物中加入礦物顆粒，并將這種預(yù)浸料坯組合物沉積到多孔篩上。礦物顆?？梢耘c預(yù)浸料坯組合物的其它組分同時或相繼分別沉積。優(yōu)選地，將礦物顆粒分散在母體樹脂中并將該分散體與補(bǔ)強(qiáng)纖維同時或在補(bǔ)強(qiáng)纖維之后沉積到多孔篩上以形成預(yù)浸料坯。
本發(fā)明的預(yù)浸料坯組合物中可以使用的礦物顆粒包括，例如，滑石、粘土、碳酸鈣、云母、硅灰石(wollastinite)或其混合物。
礦物顆粒的粒度可以是0.1微米至500微米，優(yōu)選10微米至100微米。
礦物顆粒作為二次補(bǔ)強(qiáng)材料用以提高制成的結(jié)構(gòu)復(fù)合部件的剛度和尺寸穩(wěn)定性。礦物顆粒作為添加劑的應(yīng)用還降低了制備最終復(fù)合部件的成本。
在一個優(yōu)選實(shí)施方式中，礦物顆?？梢约尤虢Y(jié)晶和半結(jié)晶熱塑性材料中以提高加工過程中的晶體形成速率。在這種情況下，礦物顆粒補(bǔ)強(qiáng)劑與補(bǔ)強(qiáng)纖維一起加入以提供更各向同性的性質(zhì)并同時獲得長補(bǔ)強(qiáng)纖維補(bǔ)強(qiáng)的大多數(shù)的積極機(jī)械益處。例如，在特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，將如滑石的礦物顆粒并入環(huán)狀對苯二甲酸丁二酯低聚物(CBTO)中。CBTO在存在熱量的情況下聚合并結(jié)晶以形成半結(jié)晶熱塑性材料。礦物顆粒提高了聚合物的結(jié)晶速率，降低了模塑周期時間。礦物顆粒在CBTO中的分散與熱噴預(yù)浸料坯法的操作參數(shù)相容，而且可以提高由此方法制成的制品的物理性質(zhì)和工藝條件。
在本發(fā)明的另一具體實(shí)施方式
中，任選地，可以在本發(fā)明的預(yù)浸料坯組合物中加入偶聯(lián)劑。例如，可以將如二環(huán)氧樹脂的偶聯(lián)劑分散到母體樹脂中，而且這種分散體可以與補(bǔ)強(qiáng)纖維同時、在補(bǔ)強(qiáng)纖維之前或之后沉積到多孔篩上以形成預(yù)浸料坯。用于本發(fā)明預(yù)浸料坯組合物中的偶聯(lián)劑可以包括，例如，脂族雙環(huán)氧化合物、芳族雙環(huán)氧化合物、芳族二異氰酸酯、脂族二異氰酸酯或其混合物。優(yōu)選地，例如雙酚A的二環(huán)氧甘油醚的雙環(huán)氧化合物或其它聚環(huán)氧化合物可用于本發(fā)明。例如，市售的聚環(huán)氧化合物是由陶氏化學(xué)公司出售的DER*662UH。
在使用預(yù)浸料坯形成復(fù)合材料的模塑過程中，二環(huán)氧樹脂可作為偶聯(lián)劑起到提高母體樹脂分子量的作用而且可以產(chǎn)生交聯(lián)。例如，在一個優(yōu)選實(shí)施方式中，可以用偶聯(lián)劑提高CBTO的聚合。CBTO在熱量下聚合，但是如濕氣或填料的數(shù)種不同因素的干涉會使CBTO的最終分子量低于所需量。雙環(huán)氧化合物的存在可以通過提高其分子量來提高CBTO的聚合。母體樹脂的分子量可以為40,000至200,000。作為圖解，下面顯示該偶聯(lián)體系涉及的化學(xué)作用的示意圖

二環(huán)氧樹脂在CBTO中的分散與熱噴預(yù)浸料坯法的操作參數(shù)相容，而且可以提高由該方法制成的制品的物理性質(zhì)。
在另一個具體實(shí)施方式
中，可以在本發(fā)明的預(yù)浸料坯組合物中加入酸清除劑。例如，上述用作偶聯(lián)劑的雙環(huán)氧化合物也可以用作酸清除劑。其它酸清除劑包括，例如，脂族雙環(huán)氧化合物、芳族雙環(huán)氧化合物、芳族二異氰酸酯、脂族二異氰酸酯或其混合物。
作為圖解，下面是闡明該酸清除劑體系的化學(xué)作用示意圖 在本發(fā)明的又一具體實(shí)施方式
中，預(yù)浸料坯組合物可以包括，例如增韌劑，例如如芯殼膠粒的芯殼抗沖改性劑材料。優(yōu)選地，將這些芯殼膠粒分散到母體樹脂中，并使這種分散體與補(bǔ)強(qiáng)纖維同時、在補(bǔ)強(qiáng)纖維之前或之后沉積到多孔篩上以形成預(yù)浸料坯。
其它用于本發(fā)明預(yù)浸料坯組合物中的增韌劑包括，例如，加入來自羥基封端的聚醚(例如聚乙二醇、聚丁二醇、聚環(huán)氧丙烷)的低Tg(＜0℃，優(yōu)選＜-40℃)嵌段，或加入聚烯烴橡膠。
使用芯殼膠粒提高結(jié)構(gòu)復(fù)合部件的剛度。例如，本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施方式是在CBTO中加入芯殼膠粒。芯殼粒子在CBTO中的分散與熱噴預(yù)浸料坯法的操作參數(shù)相容，而且可以提高由本發(fā)明方法制成的制品的物理性質(zhì)。
作為圖解，使用芯殼材料的化學(xué)作用示意圖如下
X＝環(huán)氧官能度作為可用于母體樹脂的抗沖改性劑材料的說明，芯殼抗沖改性劑材料優(yōu)選具有下列性質(zhì)(1)優(yōu)選地，芯材的組合物含有低Tg，優(yōu)選低于-40℃的芯。例如，芯的組合物可以含有Tg為-80℃的聚丁二烯；或Tg為-40℃的聚丙烯酸酯。
(2)優(yōu)選地，殼材與母體樹脂相容。例如，殼材可以是與聚酯母體樹脂相同的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。更優(yōu)選地，殼材可與母體樹脂的端基反應(yīng)。例如，殼材優(yōu)選可與酸或聚酯母體樹脂的羥基端基反應(yīng)(一種含環(huán)氧化物的殼，由甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物構(gòu)成)。殼材的相容性或反應(yīng)性可以使抗沖改性劑分配在主要為離散單球形式的母體樹脂中。
(3)芯優(yōu)選具有0.1微米至2微米的粒度以通過有效的起裂紋和/或屈服(yielding)機(jī)制提供改進(jìn)的延性。
(4)優(yōu)選地，抗沖改性劑粒子的分布具有如通過熱噴法進(jìn)行加工和流動的大小。優(yōu)選地，如CBTO的母體材料和芯殼改性劑可以在熔融法中預(yù)混，然后研磨成適合加工的粒度分布。
在本發(fā)明的一個具體實(shí)施方式
中，由CBTO、玻璃纖維和芯殼改性劑構(gòu)成的復(fù)合材料提供了堅韌的復(fù)合系統(tǒng)。這種系統(tǒng)可用于如汽車零件和其它耐用品的最終用途。
本發(fā)明的另一具體實(shí)施方式
包括，例如，將納米大小的無機(jī)粒子加入預(yù)浸料坯組合物中。這些納米粒子可以分散在母體樹脂中以提供剛度、韌度、耐熱性和尺寸穩(wěn)定性的平衡均優(yōu)于傳統(tǒng)補(bǔ)強(qiáng)策略的復(fù)合制品。
例如，使用CBTO作為母體樹脂時，納米粒子可以分散在CBTO中并可以提高CBTO的物理性質(zhì)。這種納米粒子在CBTO中的分散與熱噴預(yù)浸料坯法的操作參數(shù)相容，而且可以提高由此方法制成的制品的物理性質(zhì)。
本發(fā)明包括一種如下制備預(yù)浸料坯熱塑性組合物的獨(dú)特方法通過熱噴法將嵌有CBTO的有機(jī)粘土與補(bǔ)強(qiáng)纖維結(jié)合。這種方法提供了一種制造預(yù)浸料坯的機(jī)制，其在足以使CBTO聚合的溫度下模制時，會形成用納米粒子和更大比例補(bǔ)強(qiáng)纖維補(bǔ)強(qiáng)的復(fù)合材料。
通常，該方法包括在分層粘土中嵌入(添加)熔融的聚對苯二甲酸丁二酯環(huán)狀低聚物。然后使該低聚物聚合以制造復(fù)合材料。用本發(fā)明特定的有機(jī)粘土體系進(jìn)行的PBT補(bǔ)強(qiáng)涉及可以從粘土表面引發(fā)PBT聚合的官能化季銨鹽的使用。這導(dǎo)致了提高的粘土分散性和具有提高的物理性質(zhì)(例如模量和耐熱性)的復(fù)合材料。此外，在這些復(fù)合材料制造過程中使用剪切可以因填料分散性的提高而提高制成的復(fù)合材料的最終性能。與未改性PBT和前述由惰性粘土制成的納米復(fù)合材料相比，這些材料具有更好的耐熱性/剛度性質(zhì)。
作為本發(fā)明在這個方面的圖解，一個示意圖表示如下

在上述示意圖中，A是有機(jī)粘土，B是嵌入粘土，C是片狀剝落的粘土，其中一些接枝到PBT上。本發(fā)明的這個方面涉及上述示意圖中(B)所示的用作熱噴法給料的嵌有CBTO的有機(jī)粘土的使用。在熱噴處理過程中，用嵌有CBTO的有機(jī)粘土填滿大量補(bǔ)強(qiáng)纖維之間的間隙。在160℃至260℃之間的溫度下，優(yōu)選在200℃左右模制預(yù)浸料坯，該溫度促進(jìn)CBTO的聚合，最終結(jié)果是形成雙組分補(bǔ)強(qiáng)的CBTO基復(fù)合材料。模壓溫度可以根據(jù)所用催化劑、納米材料和成核體系而變化。
制造本發(fā)明的復(fù)雜構(gòu)造的預(yù)浸料坯的方法包括將優(yōu)選切成所需尺寸的補(bǔ)強(qiáng)纖維沉積，例如，噴到多孔篩上，該篩網(wǎng)具有待制造制品的復(fù)雜形狀。在該多孔篩后方的鼓風(fēng)機(jī)將空氣送過篩網(wǎng)并將纖維固定在適當(dāng)?shù)奈恢蒙?。同時或隨后，將粉狀或纖維狀的母體樹脂，例如熱塑性或熱固性母體樹脂，噴向篩網(wǎng)以便與補(bǔ)強(qiáng)纖維接觸并結(jié)合。最終復(fù)合制品所需的母體樹脂和補(bǔ)強(qiáng)纖維的部件設(shè)計決定了適合的纖維/樹脂比率。也可以設(shè)計使纖維/樹脂的比率在部件內(nèi)變化以符合部件的局部應(yīng)力要求。
本發(fā)明的制造預(yù)浸料坯的方法的關(guān)鍵是，對母體樹脂施加的、使該樹脂與篩網(wǎng)上的制品表面的纖維粘合的熱量。該溫度通常為125℃至250℃，優(yōu)選為150℃至225℃。這形成本文稱作“預(yù)浸料坯”的均勻骨架結(jié)構(gòu)或制品，其不會阻礙空氣流動而且使纖維和樹脂結(jié)合以保持其形狀。
用于提供熱量的熱源可以是，例如，采用火焰或熱氣體材料(例如空氣或如氮?dú)獾亩栊詺怏w)的熱噴槍。任何其它公知的可以用于本發(fā)明的足以熔化母體樹脂的熱源為，例如電或電介質(zhì)加熱器和感應(yīng)加熱器。
在本發(fā)明的一個具體實(shí)施方式
中，通過使樹脂熔化的熱噴槍或其它熱源將母體樹脂與補(bǔ)強(qiáng)纖維同時噴到多孔篩表面。當(dāng)熔融樹脂與篩網(wǎng)表面接觸時，樹脂固化到篩網(wǎng)表面的纖維中。
在本發(fā)明的另一具體實(shí)施方式
中，將母體樹脂與補(bǔ)強(qiáng)纖維同時噴到多孔篩表面；并用位于篩網(wǎng)表面上或附近的熱源使樹脂和纖維在篩網(wǎng)表面粘結(jié)在一起。
在本發(fā)明的又一具體實(shí)施方式
中，在多孔篩上或者在單獨(dú)操作中噴涂補(bǔ)強(qiáng)纖維之后，將所有或部分母體樹脂噴到多孔篩表面。
在本發(fā)明的再一具體實(shí)施方式
中，可以在纖維和樹脂沉積之后施加額外的熱量以進(jìn)一步固結(jié)預(yù)浸料坯。同樣地，在原始篩網(wǎng)上方可以放置第二個篩網(wǎng)以便在施加進(jìn)一步固結(jié)所用熱量的同時對該預(yù)浸料坯施加壓力。
在本發(fā)明的再一具體實(shí)施方式
中，一開始可以將補(bǔ)強(qiáng)纖維面罩置于篩網(wǎng)上以防止樹脂穿過篩網(wǎng)并提高模制部件的表面特性?？梢詮某删碇破飞锨邢略撁嬲植⑵渲糜诤Y網(wǎng)上或者以短切纖維的形式噴到篩網(wǎng)上。
在本發(fā)明的方法的一個優(yōu)選實(shí)施方式中，在噴涂過程中使用采用熱惰性氣體的熱噴槍加熱并熔化母體樹脂。使用惰性氣體而非火焰作為熱源制造熱噴預(yù)浸料坯在樹脂體系的處理過程中可以得到降低催化劑/樹脂混合物的氧化或去活化的意外優(yōu)勢。例如，在CBTO的處理過程中，使用惰性氣體作為熱源時會產(chǎn)生聚合成更高分子量(例如40,000至200,000)的CBTO樹脂體系；以及在降低的周期時間(例如90分鐘至30分鐘)內(nèi)的轉(zhuǎn)化。在熱槍中使用惰性氣體代替火焰時，制成的復(fù)合部件的如韌度和顏色的物理性質(zhì)也得到改進(jìn)。此外，由于不使用火焰，粉末樹脂粒子在該過程中不會燒盡，從而使樹脂產(chǎn)率提高例如10％。
在本發(fā)明的又一個具體實(shí)施方式
中，可以在預(yù)浸料坯中加入額外的補(bǔ)強(qiáng)材料以便按需要為成型的復(fù)合制品提供額外的補(bǔ)強(qiáng)。例如，可以在預(yù)浸料坯中加入一片含有纖維補(bǔ)強(qiáng)劑(和非必要地，母體樹脂)的補(bǔ)強(qiáng)織物。該補(bǔ)強(qiáng)織物可以加到篩網(wǎng)的一面或兩面上?？梢詫⒃撗a(bǔ)強(qiáng)織物加到篩網(wǎng)的整個表面上；或者加到部分篩網(wǎng)上，例如可以將分成多片的補(bǔ)強(qiáng)織物加到篩網(wǎng)的某些區(qū)域上以便按照部件設(shè)計所指定在特定區(qū)域提供額外的補(bǔ)強(qiáng)?？梢栽诶w維和樹脂噴涂之前或之后將該補(bǔ)強(qiáng)織物加到預(yù)浸料坯上?？梢栽谛纬深A(yù)浸料坯后將該補(bǔ)強(qiáng)織物加到預(yù)浸料坯上。在另一具體實(shí)施方式
中，首先從篩網(wǎng)上取下預(yù)浸料坯，然后將補(bǔ)強(qiáng)織物施加到篩網(wǎng)上，然后將預(yù)浸料坯放回篩網(wǎng)上以完成預(yù)浸漬。在按如上所述使用補(bǔ)強(qiáng)織物之前，該補(bǔ)強(qiáng)織物可以在織物中含有預(yù)定量的母體樹脂。
可以在預(yù)浸料坯的一個或兩個表面上添加其它織物補(bǔ)強(qiáng)件以提高最終制品壓模時的物理性質(zhì)。該補(bǔ)強(qiáng)織物通常含有編織或縫合補(bǔ)強(qiáng)纖維(例如玻璃或碳、芳綸、或光譜纖維)束?？梢园凑詹考O(shè)計所指定將該補(bǔ)強(qiáng)織物加到部件的整個表面上或者選擇性地使其位于部件的高應(yīng)力區(qū)域。通常從成卷織物上切下織物片段并將其置于預(yù)浸料坯上，同時該預(yù)浸料坯在施加吸力作用下位于篩網(wǎng)上。然后施加熱量以熔化預(yù)浸料坯中現(xiàn)存的樹脂以便使織物與該預(yù)浸料坯粘合。可以在噴涂預(yù)浸料坯之前將織物施加到預(yù)浸料坯的篩網(wǎng)面(screen side)上，或者將預(yù)浸料坯從篩網(wǎng)上取下，將織物施加到篩網(wǎng)上并將預(yù)浸料坯放回原處，由此將織物施加到預(yù)浸料坯的篩網(wǎng)面上。然后可以在有或沒有吸力作用下施加熱量以便將織物粘合在適當(dāng)?shù)奈恢蒙?。在壓模過程中可以將浸透織物所需的母體樹脂加入到噴涂的纖維預(yù)浸料坯中或者在施用到噴涂的預(yù)浸料坯之前使其存在于織物中。
上面描述了這樣一種方法——其中將纖維和樹脂噴到施加了吸力的三維多孔篩上以制造可以壓模成復(fù)合制品的近凈形預(yù)浸料坯。必須將如CBTO的某些母體樹脂材料干燥至環(huán)境條件中通常的濕度以下以便適度聚合。例如，該樹脂不能含有0.05％以上的水分。在許多情況下，不僅母體樹脂，補(bǔ)強(qiáng)纖維也必須干燥。補(bǔ)強(qiáng)纖維的表面可能會在暴露在環(huán)境空氣中時吸收超過1％的水分，這會對母體樹脂的聚合產(chǎn)生負(fù)面影響或者以一些其它方式對復(fù)合制品的質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響。已經(jīng)開發(fā)出一種新型的使熱噴預(yù)浸料坯干燥的方法，其中熱干氣通過在封閉裝置器上的預(yù)浸料坯。該方法利用了預(yù)浸料坯的多孔性質(zhì)。裝置器環(huán)繞預(yù)浸料坯并且在預(yù)浸料坯的入口側(cè)和可能在出口側(cè)含有均勻間隔的開孔以使熱氣均勻通過預(yù)浸料坯。由于濕氣從預(yù)浸料坯到氣體的高擴(kuò)散速率，可以實(shí)現(xiàn)相當(dāng)高的干燥速率。
可以直接在預(yù)浸料坯模制之前進(jìn)行干燥操作以防止?jié)駳庠傥铡；蛘?，將干燥的預(yù)浸料坯密封在不透水的袋子或其它容器內(nèi)并儲存。將預(yù)浸料坯從袋中取出進(jìn)行模制，該袋可以再利用。或者，該袋可以由與模制的母體樹脂相容的材料制成，例如聚酯薄膜與CBTO相容，而且該袋可以與預(yù)浸料坯一起模制以變成模制復(fù)合制品的表面膜。
一旦制成預(yù)浸料坯，本發(fā)明的一個具體實(shí)施方式
包括對該熱噴預(yù)浸料坯施加熱塑性表面膜。表面膜可以提供一些增強(qiáng)作用，例如提高的表面質(zhì)量，耐紫外線性、耐蝕性、涂料粘合性、底漆消除性(primerelimination)、或者模制顏色(molded-in color)。在如CBTO的某些母體樹脂中，聚酯熱塑性表面膜會與CBTO反應(yīng)，由此使表面膜粘合到母體樹脂上。本發(fā)明所用的聚酯熱塑性膜的一個例子是Mylar*。
表面膜的厚度可以是例如0.025毫米至0.25毫米。
通?？梢詫⒈砻婺で谐膳c待模制部件的形狀一致并且使其在壓模中與預(yù)浸料坯組合。在3-維成型件的情況下，表面膜可以包括幾塊獨(dú)立的薄膜或者以置于塑模中時覆蓋部件表面的方式切割。在另一具體實(shí)施方式
中，在3-維部件的情況下可以使用可拉伸薄膜。在又一具體實(shí)施方式
中，表面膜可以在單獨(dú)的操作中熱成型以適合部件的表面。
在本發(fā)明的再一具體實(shí)施方式
中，一旦制成用于壓模成復(fù)合制品的近凈形預(yù)浸料坯，可以在熱噴預(yù)浸料坯上施加纖維熱塑性表面罩膜。例如通過將許多纖絲噴到預(yù)浸料坯表面上以形成纖維熱塑性表面罩膜。在如CBTO的母體樹脂中，如聚酯罩膜的熱塑性表面罩膜優(yōu)選與CBTO反應(yīng)，由此使該罩膜粘合到母體樹脂上。優(yōu)選地，噴涂的罩膜與3-維表面一致，得到平滑外觀。表面罩膜可以提供一些增強(qiáng)作用，例如提高的表面質(zhì)量、耐紫外線性、耐蝕性、涂料粘合性、底漆消除性、或者模制顏色。
可以從纖維紗中將纖維熱塑性表面罩膜噴到成型預(yù)浸料坯的任何一面上?？梢栽谘a(bǔ)強(qiáng)纖維和母體樹脂噴涂之前將其噴到多孔篩上，或者在補(bǔ)強(qiáng)纖維和母體樹脂噴涂之后將其噴涂到預(yù)浸料坯頂部上。另一選擇是在獨(dú)立的操作中噴涂該表面罩膜并或與少量母體樹脂結(jié)合在一起或部分或完全熔化以便將纖維粘合在一起。
盡管上文描述了制備3-維預(yù)浸料坯，本發(fā)明還包括無需使樹脂分散的溶劑或漿料而用纖維補(bǔ)強(qiáng)劑使母體樹脂以粉末形式分散以制造用于加工復(fù)合部件的可成形纖維預(yù)浸料坯的方法。例如，通過將樹脂和纖維同時沉積在施加了吸力的多孔篩上來制造一片可成形的纖維預(yù)浸料坯。在另一具體實(shí)施方式
中，預(yù)浸料坯組合物可以分布在如帶子的平面上，進(jìn)行加熱，然后固結(jié)成平板。同時對粉末樹脂和在沉積材料的表面上施加熱量以至少部分熔化樹脂并使其與纖維粘合形成多孔預(yù)浸料坯。將制得的預(yù)浸料坯塑造成3-維形狀并壓模制成纖維補(bǔ)強(qiáng)的結(jié)構(gòu)復(fù)合部件。
可以以連續(xù)方法制造預(yù)浸料坯以制成片材或成卷的預(yù)浸料坯材料?；蛘?，可以以分批法制造預(yù)浸料坯以制成具有指定大小的片材。分批制造的片材可以根據(jù)指定部件的設(shè)計需要具有矩形以外的其它形狀。在這種變體中，可以制造特制的坯料，其在成形成復(fù)合部件的3-維形狀時，產(chǎn)生非常小(低于10％)的周邊廢料預(yù)浸料。
在本發(fā)明的另一具體實(shí)施方式
中，如上所述制得的預(yù)浸料坯可以與其它結(jié)構(gòu)結(jié)合以獲得改進(jìn)的最終復(fù)合產(chǎn)品。例如，肋條形結(jié)構(gòu)極大地提高了結(jié)構(gòu)復(fù)合部件設(shè)計的整體剛度。然而，從制造角度考慮，需要密集的勞動將肋條形結(jié)構(gòu)并入整體結(jié)構(gòu)中。典型地，在二次操作中使肋條形結(jié)構(gòu)與原結(jié)構(gòu)結(jié)合。在壓模法的某些情況下，纖維和樹脂可以流到肋條區(qū)段，但是肋條設(shè)計的尺寸受到限制而且不能使用含有定向纖維的產(chǎn)業(yè)用紡織品(engineered fabrics)。
因此，本發(fā)明的一個具體實(shí)施方式
包括將熱噴涂預(yù)浸料坯與使用用于兩個預(yù)浸料坯的相同母體樹脂的具有所需構(gòu)造的預(yù)制產(chǎn)業(yè)用紡織品預(yù)浸料坯合并模塑。通過將預(yù)浸料坯模塑在一起，可以無需二次結(jié)合而使兩種結(jié)構(gòu)成為一體。
與通過口型的拉擠成型類似，而無需母體樹脂完全固化，可以在連續(xù)操作中制造具有恒定截面的加強(qiáng)肋條形預(yù)浸料坯?？梢酝ㄟ^數(shù)種方法將樹脂施加到織物上?？梢詫⑵漕A(yù)浸入織物或絲束、與補(bǔ)強(qiáng)纖維共混、或者在口型之前的過程中與粉末或液體一起加入。如果需要，肋條預(yù)浸料坯可以足夠柔韌以成型成弧形型材。如果需要更復(fù)雜的幾何形狀，例如網(wǎng)格形，可以在塑模中以分批操作制造肋條段預(yù)浸料坯?？梢詫⑷炕虿糠直匦璧哪阁w樹脂置于肋條預(yù)浸料坯中。出于制造原因，如果需要在肋條預(yù)浸料坯中加入少于全部量的樹脂時，多余量的樹脂可以分散到熱噴涂預(yù)浸料坯內(nèi)并且流到壓模中需要的地方。
使用上述方法，其中將纖維和樹脂和任何其它任選組分噴到施加了吸力的3-維多孔篩上，由此制造可以壓模成復(fù)合制品的近凈形預(yù)浸料坯。
由預(yù)浸料坯制造復(fù)合制品的方法通常包括將一個或多個預(yù)浸料坯置于塑模內(nèi)并在壓力和升高的溫度下將這個(這些)預(yù)浸料坯固結(jié)成復(fù)合制品。通常，溫度為室溫(25℃)至200℃；壓力為0.1MPa至0.7MPa。
盡管預(yù)浸料坯可以“照原樣”并且在不改性和不再添加母體樹脂的情況下用于壓模中，但在一個具體實(shí)施方式
中，額外的母體樹脂粉末可以噴撒到塑模中的多個預(yù)浸料坯的下方、之間和上方。
如果母體樹脂是熱塑性的，對該預(yù)浸料坯進(jìn)行加熱、固結(jié)，然后冷卻以使樹脂固化。
如果母體樹脂是熱固性的，對該預(yù)浸料坯進(jìn)行加熱、固結(jié)，然后交聯(lián)以使樹脂固化。使用作為熱固性樹脂配方物一部分加入到預(yù)浸料坯組合物中的交聯(lián)劑進(jìn)行交聯(lián)。該交聯(lián)劑可以包括，例如典型的胺、酐、酚類硬化劑、或其混合物。
可以以快速速率(例如低于60分鐘，優(yōu)選1分鐘至30分鐘，更優(yōu)選0.5分鐘至5分鐘)、在低模塑壓力(例如低于3.4MPa，優(yōu)選0.1MPa至2.4MPa，更優(yōu)選0.1MPa至0.7MPa)并以最小的廢料率(例如低于25％，優(yōu)選2％至20％，更優(yōu)選3％至10％的廢料率)進(jìn)行本發(fā)明制造復(fù)合制品的方法。
在比傳統(tǒng)壓模法(其在例如7MPa至10MPa下運(yùn)作)低得多的壓力(例如0.1MPa至0.7MPa)下運(yùn)作本發(fā)明制造復(fù)合制品的方法；并且由于塑模內(nèi)纖維運(yùn)動的最小化和在需要時有意改變部件的纖維含量的能力，而產(chǎn)生與部件的設(shè)計需求接近得多的更好質(zhì)量的復(fù)合材料。
而且，與樹脂注射法相比，使用本發(fā)明的方法時無需使用樹脂注射設(shè)備。
此外，與必須從矩形板上進(jìn)行切割的織物相比，在本發(fā)明的方法中，廢料率達(dá)到最低，例如低于25％，優(yōu)選2至20％，更優(yōu)選3至10％的廢料率，因此稱作“近凈形”。
在本發(fā)明的一個具體實(shí)施方式
中，預(yù)浸料坯或其一部分，例如周邊廢料或過噴材料可以回收并再循環(huán)回到熱噴過程中。為了將熱噴涂近凈形預(yù)浸料坯法產(chǎn)生的廢物降至非常低的程度，有缺陷的預(yù)浸料坯、周邊廢料、過噴材料或其它形式的另外廢纖維和樹脂可以回收并再循環(huán)回到熱噴過程中。通過將廢物的大小降至可以以均勻方式噴涂并能被穿過多孔預(yù)浸料坯篩網(wǎng)提供的吸力固定在適當(dāng)位置的形式，實(shí)現(xiàn)再循環(huán)。通過結(jié)合使用一些方法，例如切碎并分散成本質(zhì)上與原始原材料接近的粒子，實(shí)現(xiàn)廢物大小的降低。或者，可以將廢物磨成可以噴涂到預(yù)浸料坯中的較小粒度。該粒度通常為10微米至500微米。
提供下列實(shí)施例僅僅是為了舉例說明本發(fā)明，其不應(yīng)該以任何方式被解釋成對本發(fā)明的限制。除非另行指明，所有的份數(shù)和百分比都是按重量計。
下列實(shí)施例中使用的各種設(shè)備和原材料描述如下(1)火焰噴射設(shè)備是Thermal Polymer Systems出售的配有空氣噴射器的熱聚合物體系火焰噴槍(Thermal Polymer Systems Flame SprayGun)-型號F311-FX-P。
(2)定容供料裝置是K-Tron Soder Corp.出售的K2 VolumetricFeeder-型號K2VT20。
(3)補(bǔ)強(qiáng)纖維進(jìn)料設(shè)備是Aplicator出售的提供42毫米長的纖維的Aplicator Glass Chopper Gun-型號52021。
(4)篩網(wǎng)上的鼓風(fēng)機(jī)是Twin City Fan and Blower Co.出售的TwinCity Fan and Blower Co.-型號TBA 1410P7。
(5)母體樹脂涂敷設(shè)備是Leister出售的Leister Electric Hot AirGun-型號10,000S/10KW。
(6)多孔篩是含有a16規(guī)格多孔板、3.175毫米直徑的孔、4.763毫米中心三角形排列的預(yù)浸料篩。
(7)玻璃罩膜是Owens Corning出售的Owens Corning M524-C64Glass Veil。
(8)另一玻璃罩膜是來自Nicofibers，Inc.的Surmat SF 100/40克/平米。
(9)補(bǔ)強(qiáng)纖維是由Owens Corning出售的Owens Corning359A-AA-208Glass Roving制得的。
(10)補(bǔ)強(qiáng)玻璃纖維織物是TF-22，一種來自Fiber Glass Industries，Inc.的三軸針織玻璃纖維織物。
(11)用于預(yù)浸料坯壓縮試驗(yàn)的熱空氣源是來自Heat TransferTechnologies，Inc.的Moen Heating System-型號為HT 103BS。
(12)CBTO表示為Cyclics Corp.出售的環(huán)狀對苯二甲酸丁二酯低聚物-商標(biāo)為XB3C，XB3-CA4，和XB2HC-CA4。
實(shí)施例1A.預(yù)浸料坯的制備將預(yù)浸料坯組合物噴到502毫米×648毫米的平板多孔篩上。在篩網(wǎng)一面上的鼓風(fēng)機(jī)提供了304米/分鐘的初始空氣速度。首先在篩網(wǎng)上施加單層玻璃膜。使用切碎槍以200克/分鐘的速度將玻璃纖維加入、切斷并均勻噴到預(yù)浸料坯篩網(wǎng)上。同時，使用帶有定容供料裝置(以便以240克/分鐘的速度通過火焰噴槍定量供給粉末)的火焰噴槍以與篩網(wǎng)表面的玻璃纖維均勻混合的方式噴涂CBTO粉末樹脂XB3C(250-600微米粒度)。將這些操作持續(xù)250秒。用熱噴槍對預(yù)浸料坯再施加額外熱量60秒。噴涂完成后通過篩網(wǎng)的空氣速度為195米/分鐘。預(yù)浸料坯重量為1814克。
在對流烘箱中，85℃下，在施加了真空的密封箔袋內(nèi)部將該預(yù)浸料坯干燥4小時。
B.復(fù)合制品的制備將與上述部分A中使用的篩網(wǎng)具有相同尺寸的鋼壓模置于立式壓力機(jī)中。該塑模在下半部含有空腔而在上半部含有適合進(jìn)入該空腔的活塞。該塑模提供了2.65毫米的部件厚度。一個O圈環(huán)繞下半部的空腔，并通過側(cè)面的氣口施加真空。該塑模配有油加熱并加熱至190℃。將該預(yù)浸料坯置于空腔內(nèi)并以1.3MPa的外加壓力封閉壓力機(jī)。施用該溫度和壓力1小時。然后關(guān)閉壓力機(jī)并在脫模之前將溫度冷卻至40℃。
制成的復(fù)合制品重1521克而且從表面上看為完全浸透，僅有少量的表面孔隙。計算出的玻璃含量為53wt％。
實(shí)施例2A.預(yù)浸料坯的制備該實(shí)施例演示了3-維成型件的預(yù)浸料坯的制造和模制。該部件是用于汽車的中間隔板(midgate)，一種用結(jié)構(gòu)反應(yīng)注射成型(SRIM)法制造的部件。該部件設(shè)計具有一些復(fù)雜的特征，例如波紋和完全圍繞該部件的褶皺邊。大致尺寸是137厘米×64厘米×3厘米，大致表面積是0.97平米。
制造適合該部件的預(yù)浸料坯篩網(wǎng)。初始空氣速度是219米/分鐘。首先在篩網(wǎng)上施加單層玻璃膜。使用切碎槍以200克/分鐘的速度將玻璃纖維加入、切斷并均勻噴到預(yù)浸料坯篩網(wǎng)上。同時，通過火焰噴槍以240克/分鐘的速度并以與篩網(wǎng)表面的玻璃纖維均勻混合的方式噴涂CBTO粉末樹脂(250-600微米粒度)。將這些操作持續(xù)743秒。用熱噴槍對預(yù)浸料坯再施加額外熱量180秒。噴涂完成后通過篩網(wǎng)的空氣速度為172米/分鐘。預(yù)浸料坯重量為5455克。
在對流烘箱中，85℃下，在施加了真空的密封箔袋內(nèi)部將該預(yù)浸料坯干燥4小時。
B.復(fù)合制品的制備將與上述部分A中使用的篩網(wǎng)具有相同尺寸的鋼壓模置于立式壓力機(jī)中。該塑模在下半部含有空腔而在上半部含有適合進(jìn)入該空腔的活塞。該塑模提供了大約3毫米的部件厚度。一個O圈環(huán)繞下半部的空腔。不施加真空。該塑模配有油加熱并加熱至220℃-228℃。將該預(yù)浸料坯置于空腔內(nèi)并以0.46MPa的外加壓力封閉壓力機(jī)。施用這個溫度和壓力35分鐘。然后關(guān)閉壓力機(jī)并在脫模之前在35分鐘內(nèi)將溫度冷卻至155℃致157℃。
制成的復(fù)合制品重5198克而且從表面上看為完全浸透，僅有少量的表面孔隙。部件重5198克且通過剪切邊緣修整的廢料重204克(或4％廢料)。從部件的各個部分切下樣品并分析玻璃含量。由于手工沉積法，11個樣品的玻璃含量從45wt％至74wt％不等，平均值為60wt％。不過，所有這些區(qū)域都完全浸濕，由于會繞開高玻璃含量區(qū)域的流型，這在SRIM法中是不可能的。測量由該部件制備的樣品的機(jī)械性能。兩個樣品的拉伸模量平均為14641.9MPa，拉伸強(qiáng)度平均為166.5MPa。(在等溫條件、5分鐘內(nèi)還用XB2HC-CA4樹脂模制中間隔板)。
對比例1嘗試在多孔篩(502毫米×640毫米)上原位制造含50/50纖維/樹脂(按重量計)的預(yù)浸料坯。以100/38的比率將含有D.E.R.TM662UH(一種700的EEW的雙酚型固體環(huán)氧樹脂)/D.E.H.84(一種含245的EW的酚類固化劑)的固體環(huán)氧粉末涂料配方物用作母體樹脂。首先按照實(shí)施例1中所述，在502毫米×640毫米篩網(wǎng)上制造重1070克并含有10wt％母體樹脂的預(yù)浸料坯。然后將等量干粉噴到預(yù)浸料坯上以達(dá)到所需的50wt％的樹脂。粉末的粒度為210微米至600微米。最初將鋪面玻璃膜置于篩網(wǎng)表面以防止透過篩網(wǎng)流失過量樹脂粉。在總共200克、600克和1000克后停止粉末噴涂并稱重以計算稱重粉末增量/施用粉末的收率。該產(chǎn)率連續(xù)從77％降至54％再降至33％。在噴涂1000克粉末后，僅有501克留在預(yù)浸料坯上。收率損失是由于粉末透過篩網(wǎng)流失和篩網(wǎng)的顫動。篩網(wǎng)表面的初始空氣速度為235米/分鐘。隨著添加更多粉末，由于氣流的減少，收率持續(xù)下降。在預(yù)浸料坯上噴涂了大約300克粉末后，空氣速度降至150米/分鐘以下，其是捕獲粉末所必須的最小氣流。這是由于粉末過濾到罩膜表面上。該對比例A的實(shí)驗(yàn)證明，添加干粉不能成功地在多孔篩上原位制造所需預(yù)浸料坯。
實(shí)施例3A.預(yù)浸料坯的制備將預(yù)浸料坯組合物噴到502毫米×648毫米的平板多孔篩上。在篩網(wǎng)一面上的鼓風(fēng)機(jī)提供了235米/分鐘的初始空氣速度。首先在篩網(wǎng)上施加單層玻璃膜。使用切碎槍以250克/分鐘的速度將玻璃纖維加入、切斷并均勻噴到預(yù)浸料坯篩網(wǎng)上。同時，用定容供料裝置(以便以300克/分鐘的速度定量供給粉末)以與篩網(wǎng)表面的玻璃纖維均勻混合的方式噴涂CBTO粉末樹脂XB2HC-CA4(150-500微米粒度)。同時用來自Leister電熱源的熱空氣施加熱量。將這些操作持續(xù)200秒。對預(yù)浸料坯再施加來自Leister熱源的額外熱量60秒。噴涂完成后通過篩網(wǎng)的空氣速度為183米/分鐘。預(yù)浸料坯重量為1840克。
在對流烘箱中，85℃下，在施加了真空的密封箔袋內(nèi)部將該預(yù)浸料坯干燥12小時。
B.復(fù)合制品的制備將與上述部分A中使用的篩網(wǎng)具有相同尺寸的鋼壓模置于立式壓力機(jī)中。該塑模在下半部含有空腔而在上半部含有適合進(jìn)入該空腔的活塞。該塑模提供了2.65毫米的部件厚度。一個O圈環(huán)繞下半部的空腔，并通過側(cè)面的氣口施加真空。該塑模配有油加熱并加熱至180℃。將該預(yù)浸料坯置于空腔內(nèi)并以1.3MPa的外加壓力封閉壓力機(jī)。施用這個溫度和壓力5分鐘。然后打開壓力機(jī)并取出部件。
制成的復(fù)合制品重1535克而且從表面上為看完全浸透。計算出的玻璃含量為52wt％。
實(shí)施例4在該實(shí)施例中，在補(bǔ)強(qiáng)纖維存在的情況下，在含有PBT的預(yù)浸料坯組合物中加入礦物顆粒。通過將CBTO粉末與滑石濃度為0.5％、1％、2％、5％、10％的滑石礦粉混合以制備樣品。CBTO和滑石粉末充分混合以形成均質(zhì)混合物。使用實(shí)施例1中所述的火焰噴槍熱源通過熱噴法噴涂混合物。同時，將短切玻璃纖維噴向多孔篩，在此熔融樹脂和玻璃結(jié)合以形成預(yù)浸料坯。操作參數(shù)如下預(yù)浸料坯制造CBTOXB3-CA4/滑石混合物-240克/分鐘玻璃Owens Corning 359A-AA-208-200克/分鐘噴涂時間310秒部件尺寸502毫米×648毫米×2.8毫米厚部件模塑CBTO固化-190℃實(shí)施例5該實(shí)施例闡明惰性氣體在本發(fā)明的方法中的使用。(發(fā)現(xiàn)熱空氣的使用與熱氮一樣有效)。
分別通過火焰噴槍和通過熱氮?dú)鈽屢?40克/分鐘的速度將未催化的CBTO樹脂樣品噴入玻璃瓶內(nèi)。通過酸滴定法測量酸含量。酸已知會抑制CBTO樹脂的適度聚合。在所有的火焰噴涂樹脂中都存在較高的酸含量。較高酸含量的存在還表示某種催化劑的失活機(jī)制。
該實(shí)施例中使用的產(chǎn)品是XB0-CA4、XB0-CA4.5和XB0-CA5，其含有各種含量的抗氧化劑。
酸含量結(jié)果火焰噴涂0.55-0.65meq/千克熱氮噴涂＜0.4meq/千克預(yù)浸料坯制造實(shí)驗(yàn)火焰噴槍使用丙烷/氧燃料源的熱聚合體系模型F311FX-P熱氮?dú)鈽屖褂肞lant氮?dú)庠吹腖eister 10000熱源CBTO XB3-CA4-速率240克/分鐘OCF 359A-AA-208玻璃粗紡速率200克/分鐘Aplicator切碎槍42毫米纖維長250秒噴涂時間面板尺寸502毫米×648毫米×2.85毫米厚將面板切成較小的數(shù)份以適合不同的塑模介電響應(yīng)結(jié)果將用火焰和氮?dú)庵圃斓臒釃娡款A(yù)浸料坯在一個包含介電傳感器的工具(319毫米×319毫米×3毫米厚)中壓模。介電響應(yīng)已經(jīng)證明是CBTO樹脂聚合的一個很好的指標(biāo)。
與火焰噴涂預(yù)浸料坯相比，該預(yù)浸料坯表現(xiàn)出更靈敏的聚合響應(yīng)并獲得更高值，表明更高活性的樹脂體系。
火焰噴涂最大聚合速率下的時間-2000秒最大介電響應(yīng)-9.6Log(Ion Visc)氮?dú)鈬娡孔畲缶酆纤俾氏碌臅r間-1000秒最大介電響應(yīng)-10.0Log(Ion Visc)外觀結(jié)果與由氮?dú)鈬娡康念A(yù)浸料坯模制成的受試面板相比，由火焰噴涂的預(yù)浸料坯模制成的受試面板具有更暗的外觀。該較暗的顏色歸因于聚合物在火焰中的降解。
模塑周期時間將火焰噴涂的預(yù)浸料坯在190℃下模塑40分鐘。打開塑模時，如半透明色所示，復(fù)合部件明顯沒有完全聚合，該半透明色在敞口塑模中再放置數(shù)分鐘后最終變成正常的透明色。
將熱氮噴涂的預(yù)浸料坯在190℃下模塑30分鐘。觀察到正常的透明色，表明部件在脫模時完全固化。
實(shí)施例6在該實(shí)施例中，在預(yù)浸料坯組合物中加入反應(yīng)性芯殼材料以便在補(bǔ)強(qiáng)纖維存在的情況下顯示出PBT的抗沖改性(impact modification)。通過將CBTO粉末與粉末化的環(huán)氧官能化抗沖改性劑以80/20重量比混合來制備樣品，并充分混合以形成均質(zhì)混合物。使用熱氮?dú)饬髯鳠嵩赐ㄟ^熱噴法噴涂該混合物。同時，將短切玻璃纖維噴向多孔篩，在此熔融樹脂和玻璃結(jié)合以形成預(yù)浸料坯。操作參數(shù)如下預(yù)浸料坯制造CBTO-XB3-CA4-240克/分鐘芯殼粒子-Atofina D400R-60克/分鐘玻璃-Owens Corning 359A-AA-208-250克/分鐘噴涂時間-175秒部件尺寸-502毫米×648毫米×2.8毫米厚部件模塑-CBTO固化190℃達(dá)35分鐘125,500千克/平米壓力實(shí)施例7在該實(shí)施例中，在預(yù)浸料坯組合物中加入非反應(yīng)性芯殼材料以便在玻璃纖維存在的情況下顯示出PBT的非反應(yīng)抗沖改性。通過將CBTO粉末與粉末化的抗沖改性劑以80/20重量比混合來制備樣品，并充分混合以形成均質(zhì)混合物。使用熱氮?dú)饬髯鳠嵩赐ㄟ^熱噴法噴涂該混合物。同時，將短切玻璃纖維噴向多孔篩，在此熔融樹脂和玻璃結(jié)合形成預(yù)浸料坯。操作參數(shù)如下預(yù)浸料壞制造CBTO-XB3-CA4-240克/分鐘芯殼粒子-Atofina D400-60克/分鐘玻璃-Owens Corning 359A-AA-208-250克/分鐘噴涂時間-175秒部件尺寸-502毫米×648毫米×2.8毫米厚部件模塑-CBTO固化190℃達(dá)35分鐘125,500千克/平米壓力實(shí)施例8在該實(shí)施例中，在預(yù)浸料坯組合物中加入環(huán)氧樹脂以便在補(bǔ)強(qiáng)纖維存在的情況下提高PBT的分子量。通過將CBTO粉末與固體環(huán)氧樹脂以99/1重量比混合來制備樣品，并充分混合以形成均質(zhì)混合物。使用熱氮?dú)饬髯鳠嵩赐ㄟ^熱噴法噴涂該混合物。同時，將短切玻璃纖維噴向多孔篩，在此熔融樹脂和玻璃結(jié)合形成預(yù)浸料坯。操作參數(shù)如下預(yù)浸料坯制造CBTO-XB3-CA4-237.6克/分鐘環(huán)氧樹脂-D.E.R.662UH 2.4克/分鐘玻璃-Owens Corning 359A-AA-208-250克/分鐘噴涂時間-175秒部件尺寸-502毫米×648毫米×2.8毫米厚部件模塑-CBTO固化190℃達(dá)35分鐘125,500千克/sq.meter pressure實(shí)施例9將一片Mylar聚酯薄膜放入壓模內(nèi)，然后將例如按照上述實(shí)施例1所述制備的熱噴涂預(yù)浸料坯置于該壓模中。在180℃的溫度和1.3MPa的壓力下將其壓模在一起。使聚酯薄膜緊緊粘合在制成的復(fù)合部件上。當(dāng)薄膜的試圖剝離致使補(bǔ)強(qiáng)纖維拉出時，證實(shí)其具有良好的粘合性。
實(shí)施例10在對試圖確定將XB3-CA4材料和短切玻璃的預(yù)浸料坯固結(jié)的合適條件的努力中，從大約一半玻璃和一半XB3-CA4的較大樣品上切下直徑為38毫米且重4.95克的圓盤形預(yù)浸料坯片段。最初樣品厚度為10.0毫米。將樣品置于一個在與Moen加熱系統(tǒng)的排放端相連的管件頂部的多孔金屬篩上。在該預(yù)浸料坯樣品頂部獨(dú)立地放置另一個篩網(wǎng)和中間有孔的重物。在預(yù)浸料坯樣品的中間放置一個熱電偶。對該系統(tǒng)的氣流調(diào)整為77升/分鐘。在該系統(tǒng)上的溫度控制器將排放空氣溫度設(shè)定為171℃。由于排放輸送管內(nèi)的熱損失，預(yù)浸料坯溫度在5分鐘內(nèi)僅能達(dá)到121℃。所述溫度和壓力使得預(yù)浸料坯在沒有達(dá)到足夠高溫度的情況下固結(jié)以引發(fā)樹脂反應(yīng)。最終預(yù)浸料坯厚度為5.25毫米。對于樣品的計算表明完全固結(jié)的部件是2.52毫米。因此，這些固結(jié)條件使得預(yù)浸料坯的空隙率降至48％。
實(shí)施例11在對試圖確定獲得所需的纖維含量所需的模塑壓力的努力中，制成含有底座的小型鋼塑模，其含有直徑40毫米且厚13毫米的空腔。從大約一半玻璃和一半XB3-CA4的較大樣品上切下直徑為38毫米且重5.56克的圓盤形預(yù)浸料坯片段。將該樣品置于塑模空腔內(nèi)。將37毫米直徑和50毫米長的桿狀物置于預(yù)浸料坯頂部并在該桿狀物頂部放置11.4千克的重物。對樣品形成的壓力為1.007atm.。將整個組裝件置于烘箱內(nèi)并加熱至180℃達(dá)90分鐘。當(dāng)樹脂熔化時，其從桿狀物和塑?？涨恢g的塑模中流出并溢到整個頂部。通過樹脂的燒盡分析位于桿狀物下方的制成的固化復(fù)合樣品的玻璃含量，且發(fā)現(xiàn)含有68.8wt％的玻璃。
實(shí)施例12使用與上述實(shí)施例3相同的條件制備和模制預(yù)浸料坯，只是使用下標(biāo)所示的兩種不同的調(diào)配環(huán)氧樹脂體系進(jìn)行10分鐘模塑時間。
塑模在由體系A(chǔ)制成的預(yù)浸料坯上沒有完全閉合(close)。材料非常迅速地膠凝而且釋放熱量使最終部件變色，而纖維在整個部件范圍內(nèi)均充分浸濕。體系B制成的預(yù)浸料坯在塑模內(nèi)完全閉合，而且沒有變色。纖維在整個部件范圍內(nèi)都充分浸濕。
實(shí)施例13按照與實(shí)施例3類似的方式制備面積重量為2137克/平米且大小為150厘米×75厘米的平板預(yù)浸料坯。使其橫切過中間隔板塑模的空腔，將棱角去除以清除塑模兩半之間的對中桿。如前所述用成型預(yù)浸料坯閉合塑模。模制部件充分浸濕，預(yù)浸料坯沒有任何撕裂跡象。該實(shí)施例表明對于一些3-維形狀來說，并不需要成型預(yù)浸料坯。
實(shí)施例14為了確定粉末樹脂通過預(yù)浸料坯噴涂法的收率，來進(jìn)行這個實(shí)驗(yàn)。將一層Surmat 100SF罩膜置于502毫米×648毫米多孔篩上。將空氣速度調(diào)整至244米/分鐘。然后伴隨著30秒來自Leister熱源的熱量，以296克/分鐘的速度僅噴涂粉末(XB2HC-CA4 150-500微米粒度)15秒。在罩膜上僅留有100克粉末，收率為68％。重復(fù)該實(shí)驗(yàn)。首先施用罩膜。然后僅噴涂玻璃直至達(dá)到455克/平米的面積重量。然后以296克/分鐘的速度僅噴涂粉末(XB2HC-CA4 150-500微米粒度)，此過程伴隨著來自Leister熱源的熱量，該熱量足以使預(yù)浸料坯粘合在一起以便從篩網(wǎng)上取下并稱重。然后將預(yù)浸料坯放回到篩網(wǎng)上并重新施加吸力。伴隨熱量以308克/分鐘的速度涂敷粉末30秒。再次取出預(yù)浸料坯，148克的噴涂量中有141克仍然留在預(yù)浸料坯上，收率為95％。在開始噴涂粉末之前噴涂少量玻璃的技術(shù)在粉末收率方面表現(xiàn)出明顯的進(jìn)步。
實(shí)施例15使用該方法的變化形式制造短切玻璃和三軸針織玻璃纖維織物的混合復(fù)合部件以獲得性能的改進(jìn)。該三軸織物來自Fiber GlassIndustries，Inc.并含有用聚酯線在0°、+45°和-45°方向上針織在一起成為織物的連續(xù)纖維。制造該預(yù)浸料坯的程序如下首先以225克/分鐘的速度噴涂短切纖維29秒并以300克/分鐘的速度噴涂粉末。粉末噴涂再持續(xù)17秒。然后施加一層三軸織物并在頂部噴涂粉末17秒。這完成預(yù)浸料坯的一半。移除該組件并以相同方式完成另一半。將組裝件移出并且以相同的方式完成另一半。用進(jìn)入這兩半內(nèi)部的短切纖維將這兩半組裝。將整個組裝件干燥并按照實(shí)施例3模制。該部件看起來非常好而且具有下列性質(zhì)(在我的辦公室中有這些記錄)。
實(shí)施例16使用下列方法將肋條結(jié)構(gòu)加入短切纖維預(yù)浸料坯部件中。按照實(shí)施例3噴涂預(yù)浸料坯。切下30厘米×30厘米的片段。將一部分OwensCorning短切纖維氈450克/平米置于多孔篩上并施加吸力。在上述纖維氈上施加相等重量的粉末，同時加熱使其熔化到纖維氈內(nèi)。切下7.5毫米×30毫米的纖維氈片段并在30毫米段的中心折疊以穿過整個7.5厘米區(qū)段形成高出1.25厘米的兩層片段。板條穿過上述30厘米×30厘米預(yù)浸料坯以及1.25厘米，形成肋條區(qū)段。在肋條的任一面上安置7.5厘米×2厘米的金屬條以使其與水平面保持垂直。將整個組件置于彈性硅氧烷真空袋內(nèi)。該袋有一個硬底、一個環(huán)繞周邊的封條、和一個施加真空的氣口。施加真空，固結(jié)該預(yù)浸料坯并將金屬條拉進(jìn)肋條內(nèi)。將組件放入傳統(tǒng)烘箱中以95℃過夜。然后將其取出，夾緊并剪斷真空軟管以保持真空，并將該組件放入180℃的烘箱中10分鐘。將其取出并使其冷卻，然后打開真空袋并取出部件。肋條仍然在垂直位置保持完好。其兩面都和短切纖維氈條一樣與主預(yù)浸料坯粘合在一起。本質(zhì)上，該結(jié)構(gòu)比平板預(yù)浸料坯剛硬。
權(quán)利要求
1.一種制造適合用于制備復(fù)合制品的近凈形預(yù)浸料坯的方法，包括(a)在多孔篩的一面上沉積至少13vol％的補(bǔ)強(qiáng)纖維，該多孔篩的另一面上有一個使纖維保持在篩網(wǎng)一面的位置上的真空裝置，(b)將樹脂母體材料沉積在與上述補(bǔ)強(qiáng)纖維同一面的多孔篩表面上，其中位于該多孔篩另一面上的真空裝置使樹脂母體材料與纖維保持在篩網(wǎng)一面的位置上，(c)加熱樹脂母體材料直至足以使樹脂母體材料與補(bǔ)強(qiáng)纖維在篩網(wǎng)表面上粘合以形成樹脂和纖維結(jié)構(gòu)，和(d)使樹脂和纖維結(jié)構(gòu)冷卻從而形成近凈形預(yù)浸料坯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中補(bǔ)強(qiáng)纖維的量為13vol％至65vol％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中形成的預(yù)浸料坯是平板、2-維結(jié)構(gòu)或3-維結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中補(bǔ)強(qiáng)纖維和樹脂母體材料同時沉積；或者樹脂母體材料在補(bǔ)強(qiáng)纖維之后沉積到篩網(wǎng)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中補(bǔ)強(qiáng)材料的形式是預(yù)定大小的短切纖維。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中樹脂母體材料的形式是預(yù)定大小的短切纖維；預(yù)定粒度的粉末；或預(yù)定粒度的丸粒。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括在至少部分預(yù)浸料坯中加入一塊含纖維補(bǔ)強(qiáng)劑的織物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括在將預(yù)浸料坯置于壓模中之前，在至少部分預(yù)浸料坯中加入額外的樹脂母體材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中樹脂母體材料是選自酚醛樹脂、乙烯基酯樹脂、聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂或其混合物的熱塑性樹脂。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中樹脂母體材料是選自聚烯烴、聚酯或其混合物的熱塑性樹脂。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中樹脂母體材料是包括環(huán)狀聚對苯二甲酸丁二酯低聚物的環(huán)狀低聚物。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中補(bǔ)強(qiáng)纖維是玻璃、石墨、碳、高撓曲模量有機(jī)聚合物纖維、或其混合物。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括在多孔篩的一面上沉積一種或多種選自增韌劑、清除劑、填料、偶聯(lián)劑、阻燃劑、流動改性劑、顏料、紫外線穩(wěn)定劑、脫模劑、芯殼膠粒、納米大小的補(bǔ)強(qiáng)粒子、礦物顆粒、二環(huán)氧樹脂或其混合物的任選組分。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中任選組分的量是樹脂的0至40wt％。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中將任選組分分散在樹脂母體材料中。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中礦物顆粒是滑石，其中偶聯(lián)劑是雙環(huán)氧化合物，其中清除劑是雙環(huán)氧化合物，其中增韌劑是芯殼材料。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中篩網(wǎng)表面的溫度為100℃至250℃。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中使用火焰噴射設(shè)備進(jìn)行母體樹脂材料的加熱和沉積。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中纖維具有150至75,000的縱橫比。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中用惰性氣體進(jìn)行加熱。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括在多孔篩上放置罩膜材料的步驟。
22.根據(jù)權(quán)利要求1的所述方法，包括在成型預(yù)浸料坯上放置罩膜材料的步驟。
23.根據(jù)權(quán)利要求21或22所述的方法，其中由熱塑性材料制成罩膜。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括如下干燥成型預(yù)浸料坯的步驟(i)將預(yù)浸料坯置于帶有入口和出口以使熱干氣通過的外殼中，并(ii)使熱干氣通過該外殼內(nèi)的預(yù)浸料坯。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括下述步驟使成型預(yù)浸料坯的表面與肋條形結(jié)構(gòu)接觸并使這種肋條形結(jié)構(gòu)附著在預(yù)浸料坯上以形成肋條形預(yù)浸料坯元件。
26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括下述步驟使預(yù)浸料坯中浸入會與樹脂母體材料反應(yīng)的額外樹脂；或浸入與樹脂母體材料不反應(yīng)的額外樹脂。
27.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括加熱和壓制預(yù)浸料坯以形成復(fù)合制品的步驟。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中壓力是0.1MPa至0.7MPa。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中廢料量低于25％。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中使廢料作為預(yù)浸料坯組合物的給料進(jìn)行再循環(huán)。
31.由權(quán)利要求1所述的方法制得的近凈形預(yù)浸料坯制品。
32.由權(quán)利要求27所述的方法制得的復(fù)合制品。
33.一種適合制造近凈形預(yù)浸料坯制品的預(yù)浸料坯組合物，包括(a)至少13vol％的補(bǔ)強(qiáng)材料；和(b)一種母體樹脂。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的預(yù)浸料坯組合物，包括礦物材料；偶聯(lián)劑；酸清除劑；增韌劑；或納米粒子材料。
35.一種制造適用于制備復(fù)合制品的近凈形預(yù)浸料坯的裝置，包括(a)用于在多孔篩的一面上沉積至少13vol％的補(bǔ)強(qiáng)纖維的裝置，該多孔篩的另一面上有一個使纖維保持在篩網(wǎng)一面的位置上的真空裝置，(b)用于將樹脂母體材料沉積在與上述補(bǔ)強(qiáng)纖維同一面的多孔篩表面上的裝置，其中位于該多孔篩另一面上的真空裝置使樹脂母體材料與纖維保持在篩網(wǎng)一面的位置上，(c)用于加熱樹脂母體材料直至足以使樹脂母體材料與補(bǔ)強(qiáng)纖維在篩網(wǎng)表面上粘合以形成樹脂和纖維結(jié)構(gòu)的裝置，和(d)用于使樹脂和纖維結(jié)構(gòu)冷卻從而形成近凈形預(yù)浸料坯的裝置。
36.一種組合物結(jié)構(gòu)，包括(a)按照權(quán)利要求1制得的預(yù)浸料坯；和(b)一種罩膜材料；一種肋條形結(jié)構(gòu)；或一種膜材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種適用于制備形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)復(fù)合部件的2－維和3－維近凈形預(yù)浸料坯的制造方法，包括(a)在多孔篩的一面上沉積至少13vol％的補(bǔ)強(qiáng)纖維，該多孔篩的另一面上具有一個使纖維保持在篩網(wǎng)一面位置上的真空裝置，(b)將樹脂母體材料沉積在與上述補(bǔ)強(qiáng)纖維同一面的多孔篩表面上，其中位于該多孔篩另一面上的真空裝置使樹脂母體材料與纖維保持在篩網(wǎng)一面的位置上，(c)加熱樹脂母體材料直至足以使樹脂母體材料與補(bǔ)強(qiáng)纖維在篩網(wǎng)表面上粘合，和(d)使樹脂和纖維結(jié)構(gòu)冷卻從而形成近凈形預(yù)浸料坯。將該預(yù)浸料坯置于壓模中；加熱并固結(jié)以制成均勻的復(fù)合部件。
文檔編號B29C70/46GK1726117SQ200380105823
公開日2006年1月25日 申請日期2003年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月20日
發(fā)明者J·H·巴龍, M·A·沙菲, D·H·班克, J·D·厄爾貝格, R·P·迪翁 申請人:陶氏環(huán)球技術(shù)公司