由基材和在任一側上的至少一個覆蓋層製成的多層產品；該多層產品的製造方法及著色...的製作方法
2023-05-15 00:11:41
專利名稱：由基材和在任一側上的至少一個覆蓋層製成的多層產品；該多層產品的製造方法及著色 ...的製作方法
背景技術：
玻璃纖維增強產品是廣為人知的。它們用於各種用途。一類玻璃纖維增強產品由諸如具有嵌入熱塑性樹脂中的無規則分布纖維的產品的片材組成。取決於它們的製造方法，它們既可以相當緊密地堆積，得到具有大於1.00g/cm3，通常大於1.20g/cm3密度的片材，或得到具有小於1.20，通常小於1.00g/cm3密度的鬆散堆積片材結構。
本發明涉及具有由鬆散堆積片材結構製成的基材的產品。
所述鬆散堆積的片材結構具有優異的強度與重量比，使得它們適於很多應用。
然而，在一些應用中，希望進一步改進這些已知鬆散堆積結構的硬度和表面性質。
已知的是通過用不含任何纖維的熱塑性薄膜或層覆蓋片材來改進纖維增強片材的表面性質。當進一步處理所得的覆蓋片材時，尤其是當加熱它時，片材的纖維傾向於伸出覆蓋層的表面，因此再次削弱表面性質。
為了增強用玻璃纖維增強的熱塑性材料的機械性能，已經提出用含線形高性能纖維的材料層覆蓋熱塑性片材。
發明概述本發明的多層產品包括玻璃纖維增強熱塑性產品形式的基材和覆蓋層，基材具有無規分布的纖維，並且密度小於1.20g/cm3，優選小於1.00g/cm3，覆蓋層是長或連續纖維增強的熱塑性塑料薄膜，其中長或連續纖維是彼此大致平行取向的。
本發明的產品具有良好機械性能和表面性質的最佳組合。更重要的是其熱膨脹係數(CTE)很低。對於本發明的產品，其中基材用若干覆蓋層覆蓋在每一側，其中在每個鄰近覆蓋層中的長或連續纖維的取向是不同的，可能獲得用於實際目的時可以視為各向同性的產品。
基材以及覆蓋層中的熱塑性材料可以是相同或不同的。熱塑性塑料可以從所有已知的熱塑性材料中選擇。
本發明的產品可以通過在具有所需形狀的模具中加熱多層產品並將其壓制或真空固化而形成。
可以採用或不採用中間表面處理進行著色，例如使用底漆、阻燃處理等。
發明詳述本發明的多層產品包括在每一側具有至少一個覆蓋層的基材。
基材由具有無規分布纖維且密度小於1.20，優選小於1.00g/cm3的玻璃纖維增強熱塑性產品形成。
覆蓋層由長或連續纖維增強的熱塑性薄膜形成，在每層中纖維彼此大致平行取向。
基材上述種類的基材是已知的且為市售的產品。可以通過各種方法製造它們。可以通過類似造紙的方法來製造它們，其中增強纖維和熱塑性材料一起混入水溶液，隨後通過真空去除水。將如此獲得的片狀產品乾燥並加熱和最後壓制，由此熱塑性材料軟化並在冷卻時與纖維保持在一起。該方法的說明可見US4,734,321。
在製造適合基材的其它方法中，混合增強纖維和熱塑性材料的纖維並針刺所得的結構。加熱針刺結構並最終壓製成中間產品。該方法例如在WO02/076711中描述。
基材中增強纖維的含量在較寬的範圍內變化。增強纖維的含量通常為20-90重量％。
纖維平均長度為約7-200mm。
基材具有低密度且透氣。基材通常厚度為1-10mm。
覆蓋層單層覆蓋層或多層覆蓋層由長或連續纖維增強的熱塑性薄膜或者預浸料坯形成，長或連續纖維彼此是大致平行取向的。這種薄膜是市售的。
例如，所述薄膜可通過下述方法製得從具有相對低的熔融粘度的熱塑性聚合物熔體拉伸出許多連續長絲，同時保持長絲在拉緊狀態下沿拉伸方向排列。所述方法例如已經在EP A-0 056 703中描述。長纖維的平均長度超過100mm。纖維單獨地嵌入熱塑性材料中。薄膜的厚度為0.1-1.0mm。
增強纖維基材中和覆蓋層中的增強纖維的材料可以是相同或不同的。纖維可以由玻璃(各種玻璃都適合)、碳、合成材料、礦物或天然材料製造。
熱塑性材料基材和覆蓋層的熱塑性材料可以是相同或不同的。但是應選擇它們使得在高溫加壓加熱它們時基材和覆蓋層粘接在一起。例如合適的熱塑性材料是聚烯烴、聚碳酸酯、乙烯基芳族均聚物、含乙烯基芳族化合物的共聚物，含乙烯基芳族化合物的接枝共聚物或含乙烯基芳族化合物的嵌段共聚物、熱塑性聚酯、熱塑性聚氨酯、聚醚醯亞胺、聚苯硫醚、聚苯醚、聚醯胺或包含至少一種上述熱塑性材料的熱塑性材料的共混物。
製造多層產品的方法本發明的多層產品的製造方法相對簡單。在如權利要求中所限定的基材的兩側上施加一層或多層膜。為防止本發明的多層產品的變形，最簡單的是在基材每一側施加相同數目的膜並具有平衡取向。當使用多於一層的膜時，膜通常施加成每個緊鄰的層的長或連續纖維的方向不同於前一層的取向。通常以0°/90°層疊，但也可以是單一定向或準各向同性的疊層，這取決於應用。基材和膜在加壓和一定溫度下一起加熱以確保基材和膜或預浸料坯之間良好的粘接。在這一過程期間或在隨後的步驟中，多層產品可以通過在適合形狀的模具中壓制或真空固化而被模製成所希望的三維形狀。也可能在覆蓋層施加膜之前在加壓加熱的條件下對基材進行處理。
著色多層製品多層產品可以用一或兩層著色層來著色。為了獲得最佳表面性質和著色層的良好粘著性，在多層產品的表面進行預處理是可取的。這種預處理可以由例如使用合適底漆層和或表面阻燃處理組成。
本發明產品的用途本發明的產品可以用於許多應用。由於它們的低密度、高勁度、低CTE以及良好的表面性質，它們理想地適合用於汽車工業或戶外交通工具的車身板。
權利要求
1.一種多層產品，其由基材和在其每一側的至少一層覆蓋層製成，覆蓋層完全或部分覆蓋基材，基材是具有無規分布的纖維並且密度小於1.2g/cm3，優選小於1.0g/cm3的纖維增強熱塑性產品，覆蓋層是長或連續纖維增強的熱塑性薄膜，每個平衡層中纖維彼此大致平行取向。
2.權利要求1的多層產品，其中基材纖維的平均長度為約7-200mm。
3.權利要求1的多層產品，其中覆蓋層的長或連續纖維的平均長度為至少100mm。
4.權利要求1的多層產品，其中覆蓋層的長或連續纖維每個單獨地嵌入熱塑性材料中。
5.權利要求1的多層產品，其中基材和覆蓋層中的塑料材料可以是相同或不同的，選自下述熱塑性材料聚烯烴、聚碳酸酯、乙烯基芳香族均聚物、含乙烯基芳族化合物的共聚物，含乙烯基芳族化合物的接枝共聚物或含乙烯基芳族化合物的嵌段共聚物、熱塑性聚酯、熱塑性聚氨酯、聚醚醯亞胺、聚苯硫醚、聚苯醚、聚醯胺或包含至少一種上述熱塑性材料的熱塑性材料的共混物。
6.權利要求1的多層產品，其中基材厚度為1.0-10.0mm。
7.權利要求1的多層產品，其中覆蓋層厚度為0.1-5mm。
8.權利要求1的多層產品，其中基材和覆蓋層的熱塑性材料包括相容的熱塑性材料。
9.權利要求1的多層產品，其中在基材的每一側上有至少兩層覆蓋層，在基材每一側上的至少兩層覆蓋層的長纖維具有長或連續纖維的不同取向。
10.權利要求1的多層產品，其中基材中的纖維由下述材料中的任何一種製得玻璃、碳、合成材料、礦物或天然纖維。
11.權利要求1的多層產品，其中長纖維由下述材料中的任何一種製得玻璃、碳、合成材料、礦物或天然纖維。
12.一種製造多層產品的方法，在基材的每一層上至少部分覆蓋至少一層膜或預浸料坯層，基材是具有無規分布的纖維並且密度小於1.2g/cm3，優選小於1.0g/cm3的纖維增強熱塑性產品，覆蓋層是長或連續纖維增強的熱塑性塑料，每個層中纖維彼此大致平行取向。
13.權利要求12的方法，包括至少一個附加步驟在對應產品所需形狀的模具中在加壓條件下在高於基材中熱塑性材料的玻璃化轉變溫度的溫度加熱覆蓋有覆蓋層的多層產品。
14.權利要求15的方法，包括在施加覆蓋層之前在加壓條件下加熱基材的步驟。
15.一種著色的多層產品，由基材和在其每側的至少一層覆蓋層製得，基材是具有無規分布的纖維並且密度小於1.2g/cm3，優選小於1.0g/cm3的纖維增強熱塑性產品，覆蓋層是長或連續纖維增強的熱塑性塑料，每層中纖維彼此大致平行取向，在至少一側提供至少一層著色層。
16.一種權利要求17的著色的多層產品，其中在外覆蓋層和一層或多層著色層之間具有底漆層。
17.一種為多層產品著色的方法，該多層產品由基材和在其每側的至少一層覆蓋層製得，基材是具有無規分布的纖維並且密度小於1.2g/cm3，優選小於1.0g/cm3的玻璃纖維增強熱塑性產品，覆蓋層是長或連續纖維增強的熱塑性塑料膜，其中纖維彼此大致平行取向，該方法任選地提供由底漆著色的表面，以及任選地對待著色的表面進行表面處理，然後施加一層或多層著色層。
全文摘要
一種多層產品，由基材和在其每一側的至少一層覆蓋層製成，覆蓋層完全或部分覆蓋基材，基材是具有無規分布的纖維並且密度小於1.2g/cm
文檔編號B29C70/46GK1910037SQ200580002402
公開日2007年2月7日 申請日期2005年1月3日 優先權日2004年1月14日
發明者M·I·比雷爾 申請人:通用電氣公司