將環狀低聚物加工成熱塑性聚對苯二甲酸丁二酯塑料的方法
2023-05-30 06:01:46
專利名稱：將環狀低聚物加工成熱塑性聚對苯二甲酸丁二酯塑料的方法
技術領域：
本發明涉及根據獨立權利要求的前序部分用於製備含有PBT或者PBT共混物的纖維增強塑料製品的方法。本發明還涉及根據獨立權利要求前序部分的含有PBT或者PBT合金的纖維增強塑料製品。
迄今仍然難於在設計用於加工熱固性塑料體系(例如RTM方法或者預浸料工藝)的製備方法中加工用於製備纖維增強塑料製品的熱塑性塑料體系。加工熱塑性塑料體系的難點尤其在於提供不僅化學上穩定，而且為進一步加工而能轉化為低粘度狀態的合適反應性原材料。
因此，一段時間以來，人們已經致力於開發能夠類似於熱固型塑料進行加工的熱塑性塑料。一種已知的這類體系是例如基於聚醯胺(PA)，例如以內醯胺作為原材料的PA-12。另一非常有前景的體系基於聚酯，例如聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)。用於製備聚酯或者PBT的反應性原材料以所謂環狀或者大環狀低聚物形式存在，它們與對應的聚合反應催化劑相混合。這種體系的特點在於，所述反應性原材料能轉換為低粘度熔體，這使得其適用於藉助注射方法(例如LCM方法)的加工。
LCM稱為「液體複合物模塑」。在本文中，LCM方法或LCM技術是指這樣一種方法，即向多部件模塑工具、特別是兩部件模塑工具的腔室中填充單組分或者多組分纖維坯體或者纖維結構，並向該封閉的模塑工具的腔室中進給或者注射熱固性或者熱塑性塑料基體，這些塑料基體流過並浸漬纖維坯體而形成纖維複合構件並填充模塑工具的腔室，並在模填充完成後使該纖維複合構件固化或聚合併隨後脫模。所述的LCM方法當然也包括具有熔融芯體或者永久芯體(例如泡沫材料芯體)的變型方案，其中熔融芯體或者永久芯體與纖維機構一起置入到打開的模塑工具中。
如果在LCM方法中加工熱固型的塑料基體體系，則涉及樹脂傳遞模塑(RTM)法。因此，對於上述的注射方法，LCM方法被理解為RTM方法的上位概念，其除了熱固性塑料基體體系之外還包括熱塑性塑料基體體系。RTM方法在例如Ktte，「Der Resin-Transfer-Molding-Prozess-Analyse eines Harzinjektionsverfahrens」，Verlag TVRheinland，1991中有詳細描述。
然而，在利用LCM技術加工熱塑性基體體系時也常提到RTM方法。
然而，所述環狀低聚物的低粘度性能對於在其它方法中加工也是有利的，因為低粘度的反應性原材料起到對纖維的最佳飽和或者浸漬作用，這對於稠密纖維結構形式的高纖維含量的塑料製品具有特別重大的意義。
US 6369157示例性描述了一種合適的反應性原材料，其可以被加工為PBT塑料或者PBT塑料合金。作為加工方法可以提及例如預浸漬工藝、RTM方法、拉擠方法、擠出方法以及壓模法。
本發明的任務在於提出用於加工PBT塑料體系或者屬於前者的基於環狀低聚物的反應性PBT原材料的具體方法。本發明的另一主題還在於由此所得的含PBT塑料的產品。
根據本發明，該任務通過獨立權利要求的特徵部分得以實現。改進的實施方案在從屬權利要求中記載，它們由此成為說明書的一部分。
定義反應性原材料根據下面定義的反應性原材料尤其包括聚酯(尤其是PBT)的環狀或者大環狀低聚物(稱為CPBT)，其與聚合反應催化劑共混。此外，反應性原材料還包括含有例如在聚合反應結束後獲得PBT共混物(PBT塑料合金)的上述材料的共混物(合金)。用於製備聚酯或者PBT塑料的所述反應性原材料在US 6369157中有詳細描述，其內容在此成為本公開的一部分。環狀低聚物形式的特別合適的反應性PBT原材料是Cyclics公司以CBTTM(環狀對苯二甲酸丁二酯)名稱製備的那些。聚合反應催化劑可以例如是鋅催化劑或者其它合適的催化劑。
聚酯根據下面定義的聚酯尤其包括塑料例如PET(聚對苯二甲酸乙二酯)以及相關共混物和特別是PBT(聚對苯二甲酸丁二酯)或者PBT共混物(PBT塑料合金)。
纖維結構根據下面定義的纖維結構是平面狀的結構，並尤其包括紡織平面結構，例如纖維網(Vliese)、「無紡布」、不形成網眼的體系，例如紡織物、單向或者雙向紡粘織物(Gelege)、編織物或者氈等，或者例如形成網眼的體系，例如編結物或者針織物以及刺繡結構。
纖維根據下面定義的纖維結構中的纖維是例如3-150mm纖維長度的長纖維或者連續纖維並且例如以粗紗形式加工成纖維結構。
所述纖維可以是玻璃纖維、芳族聚醯胺纖維、碳纖維、塑料纖維、天然纖維或者它們的混合物。塑料纖維特別可以是聚酯纖維，例如PET、PBT或者PBT共混物。對於無機纖維而言優選使用玻璃纖維，因為與芳族聚醯胺纖維或者碳纖維相比，在回收利用纖維增強的塑料製品時，玻璃纖維可以相對低的費用從塑料基體分離出來，而且玻璃纖維也相對廉價。
PBT纖維的特徵在於，由於生產工藝其在纖維方向上具有結晶取向，而纖維之間的基體基本上不具有晶體取向，即是非晶態的。
板根據下面定義的板是指具有特定的抗彎剛度和厚度相對小於長度和寬度的平面物體。所述的板具有例如0.5mm或者更大的厚度，優選1mm或者更大的厚度，尤其是2mm或者更大的厚度和10mm或者更小、優選6mm或者更小，特別是4mm或者更小的厚度。
覆層方法為了製備預浸漬的纖維結構(預浸漬)，通常是纖維氈，迄今用反應性塑料基體浸透(浸漬)或者用反應性粉末塗覆纖維結構，其中該粉末(尤其是經加熱的粉末)本身具有粘附性能並由此保持粘附在纖維結構上。
已知的是，將反應性原材料(即環狀低聚物)以薄膜形式施加到纖維結構上，其中通過該薄膜熔融，由於該反應性原材料在熔融狀態下的低粘度而發生纖維結構的浸漬。
因為預浸漬體通常是粘性的，按照已知技術這些預浸漬體通常在一面或者兩面具有剝離層，也即分離薄膜。這種剝離層使得可以將連續製備的預浸漬體在所謂滾筒上形成軋制產品，以在進一步加工成纖維增強板材料之前進行中間存儲，而不會發生彼此粘合。另一方面，該剝離層在其它加工工藝中也具有意義，因為其在生產經固化或者經聚合的板材料時防止裝置(即壓榨機或者輥)與預浸漬體粘合。在預浸漬體固化或者聚合成板材料(也稱為有機片材)後，除去剝離層。因此，剝離層不是最終產物的一部分，而僅是生產的輔助物。
本發明的理念在於改善製備和進一步加工所謂預浸漬體半成品的方法，和在更廣泛的意義上，在於改善由聚酯(例如PET和特別是PBT或者PBT共混物)在使用反應性原材料的情況下製備板材料的方法。
為此，在第一步驟中用反應性原材料浸漬或者塗覆纖維結構。為此，該纖維結構可以用液態的反應性原材料浸漬，例如藉助將纖維結構浸沒到溶液浴中，其中在浸漬後再次將溶劑除去。此外，液態原材料也可以經噴霧、抹平、澆塗、輥塗或者刮刀塗覆到纖維結構上。
在一個可供選擇的變型方案中，可用粉末形式或者薄膜形式的反應性原材料塗覆該纖維結構，在這兩種情況下反應性原材料均在生產工藝過程中熔融以浸漬纖維結構。如果該反應性原材料以粉末形式施加到纖維結構上，那麼為了改善粘附性能可以對其進行加熱，由此粉末可以甚至軟化或者熔融。作為備選方案或者與之相結合，可以對纖維結構進行預熱並用粉末塗覆。該粉末塗覆可以在水平或者垂直通過的纖維網上進行，其中粉末相應地以垂直或者水平形式供給到纖維網上。所述粉末可以藉助重力和/或藉助氣流或者空氣流供給。氣流或者空氣流優選經加熱，使得粉末在撞擊到纖維網時產生粘附性能。此外，粉末也可以藉助靜電方法供給。
在上述方法中，纖維結構的兩層或者多層也可以如上所述進行浸漬或者塗覆和合併成多層纖維網。
在接下來的步驟中，經反應性原材料浸漬或者塗覆的一層或者多層纖維網在一面或者兩面用塑料膜或塑料箔形式的覆層塗覆。該塑料膜或塑料箔由此成為待製備的纖維增強板材料的一體化組成部分。
所述塑料膜或者塑料箔可以由熱塑性塑料或者熱固性塑料構成。優選該覆層是由聚酯，例如PET和尤其是PBT或者PBT共混物製成的聚合熱塑性膜。
所述塑料膜具有例如大於50μm、優選大於100μm且小於2000μm、尤其是小於1000μm的厚度。由於該反應性原材料的粘附性，所述塑料膜保持粘附在經浸漬或者經塗覆的纖維結構上。塑料膜可以作為從滾筒上展開的固態薄膜或者藉助擠出機作為熔融的部分固態或者固態的薄膜進行施加。
所述施加在纖維網上的覆層也可以是具有上述組成的不含纖維的(聚合)塑料外層的纖維增強的網狀塑料材料。
纖維網的纖維優選由玻璃或者聚酯，例如PET和特別是PBT或者PBT共混物製成。通過應用聚酯纖維(例如PBT纖維)實現了單一類型的板材。
為了進一步加工，在壓力和熱作用下使具有所施加覆層的預浸漬體聚合為聚酯(例如PET和特別是PBT或PBT共混物)，由此使覆層和纖維結構的聚合塑料基體緊密結合，和使得覆層成為板狀纖維複合體的一體化組成部分。
在此，覆層和熔點或者分解點高於反應性原材料的聚合溫度。因而在塑料基體的聚合過程中該覆層不會受損。
因為PBT的熔點(約220℃)高於所用反應性原材料的聚合溫度(約180-190℃)，由PBT膜構成的覆層不會由於在塑料基體聚合時的熱作用而受到不利影響。另外，由聚酯(特別是PBT)製成的覆層產生了按回收利用的標準的複合材料中的單一類型的塑料。
一體化施加覆層還具有額外的優點，即實現了板材料的高表面品質，這是由於覆層不含纖維。
纖維網的覆層和塑料基體在聚合狀態下優選由同一種塑料或者彼此相近的塑料或者塑料合金組成。
在本發明的改進方案中，覆層可以經著色，從而使板材已經具有經著色的外觀。所述著色可以是使得設置在覆層下的纖維增強層不再可見的類型。由此可以任選地省去後面的刷色漆步驟。
本發明的板材的生產從纖維結構和原材料的供給直到由壓製機卸出成品板材優選連續和在線進行，即在一個生產線中進行。
為此，將一個或者多個纖維結構連續地或者視需要一起供給到加工裝置中，將這些例如以網輻形式從套筒上打開並用反應性原材料在線浸漬或者塗覆。浸漬或者塗覆可以例如藉助浸漬浴在進料裝置、噴霧裝置、粉末分散裝置、用於將粉末靜電轉移到纖維結構上的裝置或者用於將由反應性原材料構成的液態、半固態或者固態的膜例如通過擠出或者從滾筒上進行供給的裝置中連續地進行。
然後在線地將(經聚合)的塑料膜或者塑料箔施加到用反應性原材料浸漬或者塗覆的纖維網的一面或兩面上，其中塑料膜從滾筒(捲筒)打開或者直接在線擠出並以液態、部分固態或固態施加到經浸漬或者經塗覆的纖維網上。
在後續的通過式軋機中，該複合體在壓力和/或熱作用下聚合成纖維增強的板材。所述軋制過程可以經下遊的軋制輥和/或藉助軋制板進行。軋制裝置可以包括例如相對於上面的固定軋制結構件工作的浮式液壓控制的下軋制板。這種通過式軋機例如藉助帶(例如PTFE帶或者鋼帶)進行操作，並依賴於加熱段的長度而允許中等或者高的通過量。
然後，可以沿著通過方向的橫向和/或縱向將所述網狀的經聚合板材剪切成單個板或者條並分批堆疊。由於該覆層，在將預浸漬體進一步加工為板材時，裝置受到保護。
在本發明的一個具體實施方案中，在用覆層塗覆之後未導引預浸漬體通過軋機，而是使其纏繞到滾筒上或者進行剪切和分批堆疊，其中各板由於覆層的剝離功能而不發生相互粘附。這樣供給到中間存儲過程中的預浸漬體可以在之後的時間如上所述地進一步加工成板材或者以其它路徑(例如在模壓機中)進行加工。
本發明的纖維增強的板材可以用作平板或者條帶製品。此外，該板材可以例如藉助深衝壓進一步加工成熱成型製品。此外，上述平板形式的板材可以進一步加工成多層複合體，尤其是夾心複合體，其中其他層可以包括例如泡沫材料、金屬箔或者金屬板。
這種多層複合體的製備同樣可以連續和在線進行，其中其它的層(例如泡沫材料層)同樣連續地供給。在一個優選實施方案中多層複合體的製備在生產纖維增強板材之後在線和直接地進行。如果將上述板材進一步加工成多層複合體，在某些情況下足夠的是，預浸漬體材料僅塗覆一層具有持久塑料膜作為剝離層的覆層，而第二表面用臨時的可剝離層塗覆，該層在製備多層複合體時再次被去除。在這種情況下，該含持久的塑料膜的覆層構成多層複合體的覆層，而第二表面是與其它複合層的接觸面。
上述板材或者由其製備的複合板或者熱成型製品可用於交通運輸業，例如公路交通工具的製造(汽車、客車、卡車、輕型交通工具等)、軌道交通工具的製造(鐵路、有軌電車、快速軌道交通、磁懸浮列車)，航空(飛機製造、太空飛行)，船舶、艦艇和船隻製造以及用於纜車艙。此外，所述板材可以用於高層建築和地下建築，室內裝飾和特別是建築工業以及用於生產運動器械。
單一類型的塑料製品本發明的主題還在於單一類型的纖維增強的塑料製品(在下文中稱為單一類型的塑料製品)，其含有由聚酯(例如PET和尤其PBT或者PBT共混物)製成的纖維和同樣由聚酯(例如PET和尤其是PBT或者PBT共混物)製成的塑料基體。單一類型的塑料製品可以例如是纖維增強的塑料板，其由用反應性原材料浸漬或塗覆的預浸漬體製備，該預浸漬體在壓力和/或熱作用下聚合成纖維增強的塑料板。該纖維結構可以例如用反應性粉末狀原材料塗覆，或者用視需要存在於溶液中的液態形式的反應性原材料浸漬。還可以考慮的是，纖維結構的一面或者兩面用由反應性原材料製成的膜進行塗覆，其中該膜被低粘度熔融以浸漬纖維。
在壓力和熱量作用下，塑料基體在軋制裝置中聚合，形成纖維增強的塑料板。
用反應性原材料塗覆的纖維結構也可以在成型工具中在施加壓力和熱量和塑料基體聚合成為成型的單一類型塑料製品的條件下進行加工。
上述板材可以根據上述覆膜方法製備並另外在一側或者兩側含有用聚酯(例如PET和特別是PBT或者PBT共混物)製備的覆膜的塗層。
此外，所述單一類型的纖維增強單組分塑料製品還可以是藉助前文所述的LCM方法製備的模塑體。為此，將反應性原材料合乎目的地進料或者注射到設計為纖維結構的成型工具中。纖維結構中的纖維由聚酯(例如PET和特別是PBT或者PBT共混物)構成。
單組分塑料製品另一加工方法的特徵在於所述纖維增強材料完全由聚酯(例如PET和特別是由PBT或者PBT共混物)構成。為了製備上述塑料製品，將反應性原材料加工成線型纖維，其進而聚合成聚酯(例如PET和特別是PBT或者PBT共混物)。備選地，纖維也可以直接由聚酯(例如PET和特別是PBT或者PBT共混物)製備。該纖維的特徵在於，其具有取向為纖維方向的結晶性，因而具有好的機械性能(例如剛度和抗拉強度)。上述纖維將在後續的加工步驟中加工成如上面定義的纖維結構。
在後續的方法步驟中，各纖維或粗紗至少在表面熔融，其中熔融塑料與纖維相結合或粘合，並在重結晶條件下硬化成位於纖維間的優選各向同性的塑料基體。這一方法步驟的特徵在於施加了壓力和/或熱量。這種方法可以例如是熱壓或者熱壓制方法。
結果獲得了在塑料基體中嵌有同類塑料纖維的自增強的密實塑料製品。所述塑料製品在此具有與用無機纖維結構增強的塑料製品相類似的機械性能。在本文中，同類或者單一類型是指兩個組分都由聚酯構成。
上述經聚合的塑料製品的特徵在於其良好的熱成型能力，並使其在後續成型方法中利用熱量和/或壓力進一步成型或者最終成型。
所述塑料製品(在下文中稱為單組分塑料製品)可以板或者模塑體形式製備，其中板優選在相應的軋制裝置或者輥壓裝置中連續製備，而模塑體優選在相應連接的成型工具(例如模壓機)中逐件製備。
多層複合體本發明的主題還在於含有至少一層由開孔和/或閉孔泡沫材料構成的層的多層複合體。該泡沫材料由聚酯(例如PET和特別是PBT或者PBT共混物)構成。在優選的實施方案中，多層複合體的至少一層其它層含有由聚酯(例如PET和特別是PBT或者PBT共混物)構成的塑料基體。該其它層優選是纖維增強塑料板。
所述具有泡沫層的多層複合體可以含有例如由如上所述的板形式的單一類型塑料製品或者單組分塑料製品構成的層，尤其是一面或者雙面覆蓋層。此外，所述層也可以由根據上述覆箔方法製備的板材構成。
所述多層複合體可以例如是由泡沫材料芯體和雙面覆層組成的夾心元件，其中該泡沫材料芯體由聚酯(例如PET和特別是PBT或者PBT共混物)構成，而雙面覆層由具有由聚酯(例如PET和特別是PBT或者PBT共混物)構成的塑料基體的纖維增強塑料板形成。
根據一個具體實施方案，為了製備所述的多層複合體，在連續或者非連續方法(例如間歇工藝)中將用反應性原材料浸漬或者塗覆的纖維結構(所謂的預浸漬體)施加到(聚合)泡沫材料層上，其中預浸漬體利用熱和/或壓力聚合成增強層，其與泡沫材料層形成長效粘合，其中泡沫材料層是芯體材料。
通過反應性原材料的粘附性能可以將增強層優異地施加到泡沫材料層上。基體材料的聚合導致在增強層和泡沫材料層之間的長效的堅固粘合。
多層複合體，尤其是三層夾心複合體可以例如具有大於3mm，優選大於5mm，尤其優選大於8mm和小於30cm，優選小於20cm，特別是小於10cm的總層厚。
泡沫材料的擠出本發明的另一目的在於連續地製備多層複合體，尤其是夾心複合體。在一個優選的連續方法中，纖維增強的塑料板用由(經聚合的)聚酯(例如PET和特別是PBT或者PBT共混物)組成的塑料基體製備。一種具有發泡劑的可發泡的由(經聚合)聚酯(例如PET和特別是PBT或者PBT共混物)製備的原材料藉助擠出機由一個或多個噴嘴擠出。原材料在從擠出機開口離開時隨著壓力釋放膨脹成平板狀的發泡塑料。
在擠出步驟的優選實施方案中，麵條狀股線形式的原材料通過孔板擠出，其中股線在從擠出機出口離開時膨脹並彼此粘合或者熔合成平板狀的發泡塑料。所述起始材料也可以通過單個的狹縫噴嘴擠出。
可發泡的原材料可以直接擠出到同樣連續供給的纖維增強板材上，使得經擠出的原材料與板材相粘合併由此與其緊密結合。
在本發明的另一實施方案中，將可發泡的(經聚合)原材料擠出到尚未或者僅部分聚合的板材上，其中該反應性原材料通過其粘附作用達到與所擠出的原材料的緊密結合。在後面的方法步驟中，板材在熱量和/或壓力作用下完全聚合。
所述板材可以例如按照上面描述的覆膜方法製備，其中該板材合乎目的地僅在一面，即在其裸露的未經進一步塗覆的表面，用上面描述類型的覆層進行塗覆。該覆層特別是由聚酯(例如PET和特別是PBT、PBT共混物)製成的塑料膜或者塑料箔。
所述板材也可以以上面描述的單一類型塑料製品形式或者單組分塑料製品形式存在。根據後一實施方案，存在單一類型夾心複合體。
混雜纖維結構在PBT塑料或其反應性PBT原材料的另一用途中，含有混雜纖維結構的增強纖維，例如無機纖維，如玻璃纖維、碳纖維或者芳族聚醯胺纖維以及塑料纖維形式的基體纖維由(a)聚酯(如PET和特別是PBT或者PBT共混物)或者由(b)反應性原材料(如CBTTM)製備。增強纖維和基體纖維優選被彼此加工成具有儘可能均勻的分布。
通過應用熱量和/或壓力使得基體纖維在後面的加工步驟中熔融並變形為增強纖維周圍的或者滲透到由增強纖維構成的纖維結構中的塑料基體，而增強纖維保持未受損害。基體纖維和增強纖維可以例如彼此交織或者編織成纖維結構。
由混雜纖維結構製備的塑料製品可以是纖維增強的塑料板，其在壓機中，特別是通過式壓機中製備。此外，所述塑料製品可以是模塑體，其在成型工具，特別是壓制工具中在熱量和/或壓力作用下成型。
根據變型方案(a)，所述的聚酯僅熔融成塑料基體並再次硬化。根據變型方案(b)，反應性原材料經熔融、聚合併硬化成塑料基體。
根據變型方案(b)，由於反應性原材料在熔融狀態的低粘度性能，實現了增強纖維的良好浸透。
在混雜纖維結構的一個具體改進方案中，增強纖維可以由PBT或者PBT共混物製備，而混雜纖維結構的基體纖維由所述反應性PBT原材料製備。因為與對應的反應性原材料相比，(經聚合)PBT或者PBT共混物具有更高的熔點，增強纖維在基體纖維經聚合轉化為塑料基體時不會熔融。
通過成型工具製備纖維增強的模塑件用於加工PBT基體體系的另一方法涉及藉助成型工具製備纖維增強的模塑體，在下文中稱為壓模法。該成型工具至少包括兩個工具部件，它們可一起形成封閉的成型工具，從而形成給出模塑體外部輪廓的腔室。
在所述方法的第一實施方案中，用纖維結構以及粉末狀的形成塑料基體的反應性原材料填充到打開的成型工具的腔室中，其中引入的粉末量根據所要製備的模塑件的大小確定，使得在後面的成型工藝中儘可能不存在或者根本不存在過量的基體材料。將成型工具關閉，在應用熱量和/或壓力條件下使粉末狀的反應性原材料熔融並滲入到纖維結構中並對其進行浸漬。同時，塑料基材開始聚合併對其進行固化工藝。模塑件幾乎完全聚合和硬化。得到了由PBT製備的纖維增強模塑件，其在達到其成型穩定性時脫模並視需要可以再進行回火。代替PBT還可以使用其他聚酯(例如PET或者PBT共混物或其原材料)進行加工。
在所述方法的具體實施方案中，該成型工具以多步，優選兩步封閉以進行成型過程。由此可以逐步降低封閉壓力，使得連續熔融的粉末材料可以連續地滲入到纖維結構中，而不會使纖維結構在成型工具封閉時在最大壓力下從它們的預定位置移開或者變型。此外，成型工具的多步封閉使得可以從腔室中去除任選過量的基體材料。
在所述方法的另一實施方案中，反應性PBT原材料也可以以液態供給到打開的成型工具的腔室中。
本方法具有下面的優點可以免去通過分開的裝置在分開的方法步驟中以液態形式供給或者注入基體材料，因而可以以技術上更簡單的裝置更經濟地進行生產。
用持久性的泡沫芯體製備塑料製品另一方面是利用由聚酯(例如PET、PBT或者PBT共混物)製成的泡沫材料芯體藉助成型工具製備纖維增強的塑料製品。為此將一個或多個分開的泡沫材料芯體用增強纖維包封並置入成型工具中。
在第一個變型方案中，反應性原材料、尤其是PBT原材料在應用上述壓模方法情況下在其多個可能的變型方案中例如以液態或者粉末狀形式供給到打開的成型工具中。
在第二個實施方案中，在已知的LCM工藝中將反應性原材料，尤其是PBT原材料以液態注入到成型工具中。
在此，聚合的PBT塑料基體既與增強纖維，又與合乎目的的同類泡沫材料芯體緊密結合。
成型工具的預塗覆本發明的另一方面涉及在LCM或者壓模方法中預處理成型工具的腔室。用反應性原材料塗覆該腔室，該反應性原材料在實際成型工藝中聚合成聚酯、PET和特別是PBT或者PBT共混物，形成塑料製品的表面。
塗層可以以粉末形式施加到成型工具的優選經預熱的腔壁上，所述粉末塗層在燒結工藝中熔融成薄膜。塗層也可以以液體形式施加，例如噴霧或者塗刷。此外，該塗層還可以作為固體膜施加。該膜可以利用軟化或者熔融(例如通過加熱)設置到腔壁的輪廓上。此外，該膜可以還可以藉助壓力或真空或者通常藉助機械手段施加到腔壁上。
還可以考慮的是，不使用反應性原材料，而是按照上述方式之一將(經聚合)的聚酯(例如PET和特別是PBT或者PBT共混物)施加到工具的腔壁上。
聚合形式的塗層優選由與成品模塑件的塑料基體相同或者類似的塑料組合物構成。該塗層可以例如大於10μm，優選大於100μm，特別是大於500μm，並小於5mm、優選小於3mm，特別是小於2mm。
在施加上述塗層之前可以另外用合適的剝離膜塗覆工具模，這使得經硬化的塑料製品易於脫模。
所述具有塑料的塗層的目的在於製備具有高品質表面的纖維增強塑料製品。因此，高的表面品質尤其歸因於塗層不含增強纖維。
在下文中將示例性地和參照附圖詳細闡述本發明。其中
圖1用於實施覆膜方法的裝置；圖2用於製備多層複合體的裝置；圖3泡沫材料擠出裝置的孔板；圖4夾心元件的橫截面。
圖1示出了用於從聚酯製備纖維增強板材的裝置。連續進料的網狀纖維結構1藉助粉末塗覆裝置3用粉末形狀的反應性原材料2進行塗覆。施加到纖維結構上的粉末可以經加熱以改善粘附性能。備選地，可以對該纖維結構進行預加熱並用粉末塗覆。然後在兩側連續進料聚酯薄膜形式的覆層4a，4b，並將它們施加到經塗覆的纖維結構的裸露表面上。在通過式壓機5中反應性原材料經聚合，形成塑料基體並和覆層緊密結合。經硬化的板材在離開通過式壓機5後進料到剪切或者鋸斷裝置6中的輥式輸送機8上並按長度剪切成各板7。
圖2示出了夾心複合體的製備，其中通過擠出裝置1的孔板18(圖3)的開口19擠出股線狀的含發泡劑的聚酯21a、21b。在離開孔板18後被擠出的股線21a、21b膨脹並彼此粘合成板狀泡沫材料體22。仍然是軟的泡沫材料體22在調節裝置23中調節到理想的厚度和寬度塊體。然後進給用反應性原材料浸漬或塗覆的網狀纖維結構24a、24b並將它們施加到泡沫材料體22的裸露表面。然後使該層狀複合體在軋制或者輥壓裝置25中軋製成夾心複合體，從而使反應性原材料聚合為塑料基體且其自身與泡沫材料體22的表面緊密結合。然後該夾心複合體在剪切或者鋸斷裝置(未示出)上按長度剪切成各夾心板10。所述夾心板10(圖4)由聚酯泡沫材料芯體12以及設置在其兩面的由纖維增強PBT塑料製成的覆層11、13構成。
權利要求
1.用於由經熱塑性塑料基體浸漬的含有至少一個平面狀纖維結構的纖維網製備纖維增強板材的方法，其特徵在於所述一個或者多個纖維結構經含有聚酯的環狀或者大環狀低聚物的反應性原材料浸漬或者塗覆，且所述纖維網含有一個或多個合併的經浸漬或塗覆的纖維結構，一面或兩面用含有經聚合的聚酯的覆層塗覆，並將該用覆層塗覆的纖維網在軋制裝置中軋製成板材，其中所述反應性原材料聚合到在纖維結構周圍並與覆層長效結合的塑料基體中。
2.權利要求1的方法，其中所述反應性原材料含有與聚合反應催化劑相共混的PBT(CPBT)的環狀低聚物。
3.權利要求1或2的方法，其中所述覆層含有PET、PBT或者PBT塑料合金或者由它們構成。
4.權利要求1-3中任一項的方法，其中將所述覆層以純塑料薄膜形式施加到纖維網上。
5.權利要求1-3中任一項的方法，其中將所述覆層以固態、部分固態或者液態形式擠出到纖維網上。
6.權利要求1-3中任一項的方法，其中將所述覆層作為具有由聚酯，優選由PET、PBT或者PBT共混物組成的裸露和不含纖維的塑料外層的纖維增強的網狀塑料材料施加到纖維網上。
7.權利要求1-6中任一項的方法，其中所述板材在供給網狀纖維結構條件下連續和在線製備。
8.權利要求1-7中任一項的方法，其中纖維網的所述一個或者多個纖維結構經反應性原材料在線浸漬或者塗覆，或者已經預浸漬或者預塗覆後供給到裝置中。
9.權利要求1-8中任一項的方法，其中將所述一個或者多個用反應性原材料浸漬或者塗覆的纖維結構連續並以網狀供給和合併成一個纖維網，且該纖維網在一面或者雙面用覆層、優選薄膜或者擠出膜形式的覆層在線塗覆。
10.權利要求1-9中任一項的方法，其中所述一側或兩側用覆層塗覆的纖維網在通過式壓機中在線軋製成板材。
11.用於製備纖維增強塑料製品的方法，其中該纖維增強塑料製品包含嵌入在由聚酯構成的塑料基體中的纖維結構，至少用纖維結構和含有與聚合催化劑共混的聚酯的環狀或大環低聚物的反應性原材料填充成型工具的腔室，並封閉該盛成型工具和在應用壓力和/或熱量的情況下使反應性原材料聚合成熱塑性塑料基體，其特徵在於，用由含有聚酯或者經聚合的聚酯例如PET、PBT或者PBT共混物的環狀或者大環低聚物的反應性原材料製成的膜塗覆所述工具的腔壁。
12.用於製備多層複合體的方法，該多層複合體至少含有一層由泡沫材料製成的層和與該層相結合的由纖維增強板材製成的覆層，其特徵在於，所述泡沫材料和板材都含有由聚酯構成的塑料基體，且為了製備該多層複合體，使經含有混有聚合反應催化劑的聚酯的環狀或者大環低聚物的反應性原材料浸漬或者塗覆的單層或者多層纖維網與由經聚合的聚酯製備的泡沫材料層結合成層壓體，且使所述反應性原材料聚合成聚酯，以形成板材的塑料基體並與泡沫材料層緊密結合。
13.權利要求12的方法，其中藉助擠出機將含有發泡劑的原材料擠出到經浸漬或者塗覆的纖維網上，並在釋放壓力條件下膨脹成泡沫材料層，該層與經浸漬或者塗覆的纖維網合併並與之相結合。
14.權利要求13的方法，其中所述原材料通過孔板以各股線形式擠出，各股線在離開時膨脹成泡沫材料並彼此粘合形成泡沫材料層。
15.權利要求11-13中任一項的方法，其中在所述泡沫材料層的兩側塗覆板材。
16.用於製備多層複合體的方法，該多層複合體至少含有一層由泡沫材料製備的層和與其相結合的由纖維增強板材製備的覆層，其特徵在於所述泡沫材料和板材都含有由聚酯構成的塑料基體，且為了製備該多層複合體，將含有發泡劑的原材料擠出到板材上，在壓力釋放時膨脹成泡沫材料層，並與板材合併得到多層複合體。
17.權利要求16的方法，其中所述原材料以各股線形式從孔板擠出，各股線在離開時膨脹成為泡沫材料並彼此粘合形成泡沫材料層。
18.權利要求16或17的方法，其中在所述泡沫材料層的兩側用板材塗覆。
19.用於製備纖維增強的塑料製品的方法，其特徵在於所述纖維結構的增強纖維和塑料基體都由聚酯構成，其中將具有定向結晶性的聚酯纖維加工成纖維結構，並將纖維結構加工成構成塑料基體的纖維增強的塑料製品，其中纖維表面熔融和固化以形成圍繞在纖維未熔融部分周圍的各向同性的塑料基體。
20.權利要求19的方法，其中所述塑料製品以熱壓方法製備。
全文摘要
本發明涉及由用熱塑性塑料基體浸漬的纖維網製備纖維增強的板材的方法，其中該板材含有至少一個平面纖維結構。本發明的特徵在於，其中使用含有聚酯的環狀或者大環低聚物的反應性原材料浸漬或塗覆一個或多個平面纖維結構，且含有一個或多個合併的浸漬或者塗覆纖維結構的纖維網的一面或者兩面用含有經聚合的聚酯的覆層塗覆，且將該經覆層塗覆的纖維網在軋制裝置中軋製成板材，其中反應性原材料聚合到在纖維結構周圍和與覆層持久粘合的塑料基體中。
文檔編號B29C70/46GK1925977SQ200580006631
公開日2007年3月7日 申請日期2005年2月19日 優先權日2004年3月4日
發明者M·亨內, K·貝雷, D·拉庫特, M·欣特曼 申請人:艾爾坎技術及管理有限公司