TW311944B - - Google Patents

Description

經濟部中央梂隼局員工消費合作社印製 S11944 A7 __B7_五、發明説明（） 本發明係81於熔浸法，更特定言之*本發明係闢於K缗 雄強化的樹脂材料之製法。 Μ纖維強化的樹脂材料強度高但質量輕，因此在許多工 業上是需求相當高的構築材料。 這樣的材料的製法述於ΕΡ-Β-0167303，其中，纖維束覆 於具弧形表面之已受熱的擠壓頂端上，熔融的熱塑性聚合 物由弧形表面上的溝槽以與形成灌维束之潘絲圼垂直的方 向注入此纖维束中。 當此方法用於黏性相當大的材料上時，搡作上會有嚴重 的問題產生：壓出的聚合物會將纖維束推離壓出前端表面 ，而不是滲入纖雄束中，因此會塗覆在纖維束的各個纖维 上。未被聚合物所環繞（潤濕）的纖維無法使複合材料具有 楗械性質。在另一個加工步驟中，可Κ改菩嫌维的潤濕倩 況，但通常會降低纖維長度，因此也會降低纖雄的強化效 果。為了要克服此問題，所Μ就提高嫌維在擠壓前端上的 壓力，這將會使得擠壓前端上的磨擦力提高到所不欲的程 度。 ΕΡ-Α-397506揭示一種方法•其不同於ΕΡ-Β-1673035之 處在於弧形表面的相對側具有二個或二個以上之狭缝形進 給開口。ΕΡ-A-39 75 06並未揭示具有一偭Μ上狹缝形進給 開口之任何技術效果。 本發明提出一種製造以纖維強化的聚合材料的方法，此 方法之步驟包含：將纗維束順著弧線置於弧形載體表面上 並將熔融的聚合物或液態聚合物注入纖维束中，此方法之 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格#210X297公釐〉 A7 B7 311944 五、發明説明（) 特徵在於：聚合物經由位於表面上的至少8個溝槽注入， 每®溝槽實質上都與纖維束垂直。 令人訝異地，本發明之方法使得材料有效地浸潤；舉例 言之，它確保潘雄束中的各個纖維被聚合物所環繞。因此 ’與K前所用的方法比較，此方法所製得的材料比利用以 前所用的方法所製得者更為均勻。 此外，此方法可用來Μ產製速率相當高、成本相當低的 方式製造Μ纖維強化的聚合性樹脂材料。 現對本發明之方法作更詳细之描述；將纖維束置於弧形 表面上。載體的弧形表面使得孅維的袖向張力轉變成徑向 張力。徑向力會受到孅維的袖向預張力、纖維與表面的接 觭角度及表面的半徑的影響。在這些參數中，就某一推擠 速率、纖维滲透性和聚合物黏度來說，可藉由改變表面的 幾何形狀Μ達到最佳狀況。 弧形載體可由載體表面提供，如：由圓柱形的載體提供 。或者，可以將弧形部分切下或者在載體上形成溝紋。所 刺的載趕之形狀可以是任何逋合與所用的其他設備一起搡 作的形狀。舉例言之，可將它置於壓出機上。其側壁K由 表面向上延伸以助於遢維束通過其上並避免聚合物由纖维 束的側邊離開者為佳。 熔融的聚合物或液態聚合物（雖然也可使用熱固性樹脂 *但基本上是熱塑性樹脂）受到壓力而通遇浸滴設備之弧 形表面上的多個溝槽。這些溝槽實質上與堪雄排列方向及 纖維束的移動方向垂直，否則這些纖雄可能會陷在溝榷中 本紙張尺度通用中國國家標隼（CMS ) A4規潘^2〖(Γχ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（ A7 B7 經 濟 部 中 央 標 準 A 員 工 消 費 合 作 社 印 製 。弧形表面最少8個溝槽，但溝榴數以大於δ為佳，如； 至少為12。溝槽的數目視，如：欲浸潤的纖維束厚度、所 用的聚合物黏度及所須的推擠速率，而定。此聚合物在設 備和玻璃缵维之間形成膜。此聚合物膜同時潤滑此設備並 將玻璃纖維潤濕。因為纖维由一側浸潤，所Μ空氣由纖維 束的另一側排出，此降低的複合物中的空隙含量。聚合物 膜的厚度是一個重要的參數。如果膜太薄，此纖維會與設 餚表面接觸，此會使得設備表面和纖維之間有磨擦力存在 ，潘維就不會再有浸潤效果存在。如果膜太厚，聚合物會 推擠在它旁邊的纖维*就不會通遇纖維束內，使得複合物 內的空隙過多。基本上|膜厚為0.05至1毫米。 當纖維通過位於設備表面的溝槽時，纆由溝槽送達的聚 合物會形成厚度一定的膜。此膜的厚度因為前面所提到的 解釋而受到限制，在高黏度聚合物的例子中，根據先前技 藝之方法，將無法使足量的聚合物浸潤纖維束中所有的谶 絲。通過設備表面之後，此聚合物被壓至.潘維束中以提高 浸潤度Μ降低聚合物膜的厚度。在將膜厚降至零且纖维接 觸到設備表面之前，由設備上的另一個溝榷將聚合物加至 膜上·•等，至少鑲雄束完全潤濕為止。用於黏度相當低 (於切爱應力為103-104Pa · s及操作溫度下，黏度50Pa · s或更低）的聚合物時，須將其推擠速率降低至使此方法 具有羥濟上的儍勢為止。聚合物通過纖維素之傳送速度可 以很快使單溝槽及小量接觸面積在工具上就足夠’但相當 粘之聚合物，lOOPa· s及更高（於切變應力為l〇3-l〇4Pa· 請 先 閎 讀 背 之 注 項 再 填 寫 本 頁 Λ 訂 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) Α4規海^2ΐσχ297公釐〉 經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（） S及搡作溫度）時•冲出速率須縮減至一個程度使該方法 不再有經濟上吸引力◊本發明之方法特別適用於相對黏度 (根據適當的ASTM方法測得）低於50的熱塑性聚合物。 溝槽之間的空間不必相等。初期的浸潤效果比末期快得 多。纖維最先到達的溝槽必須很密，然後逐漸拉開兩個溝 槽之間的鉅離。 浸潤程度亦與弧形表面積：溝槽面積比有闞。基本上， 此比例範圍為5至20。 根據通過弧形表面上的纖維束寬度 來選擇每個溝榷在與谶維束垂直方向上的寬度；僅浸潤纖 維束的一部分（如：中央部分）當然無法滿足所需。 每個溝播在延著纖維束方向的寬度大部分取決於聚合物 的黏度。舉例言之，這些溝槽不能太窄否則會砠塞，溝槽 太淺也會使得某些聚合物（如：聚丙烯）的剪應力變小。通 常，比較喜歡數量多但淺的溝榷，比較不喜歡較寬的溝槽 。溝槽的寬度基本上是0.2至1.5毫米，對高黏度聚合物而 言，溝榷的寬度M0.2至0.5毫米為佳。 基本上是利用，如：壓出機（若所用的熱塑性聚合物，則 可加熱此壓出楗）將聚合物送至溝榷中。壓出機藉由載體 上的孔而與壓出楗相通。 經由弧形表面上的溝槽來供懕的聚合物會在欲浸潤的嫌 维束上形成聚合物膜，此膜延伸於整個接觸面積上。此膜 實質上可消除纖雄束和弧形表面之間的磨擦力。因此•對 缵維造成損害並限制製造速率的張力不會積聚於纖維束之 間。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格(721(Tx297公釐） {請先閣讀背面之注意事項再填寫本I) 訂 311944 五、發明説明（) 將纖雄束散佈在弧形表面上，藉此降低纖維束在弧形表 面上的厚度，如此可Μ改菩浸潤程度。降低纖維束的厚度 能夠減少聚合物的運送長度（即，浸潤路徑）。缴维束厚度 的較佳範圍是5至25條潘絲。 可適當地設計適用於本發明之方法的設餚Μ使它小到能 夠用於線上（inline)浸潤程序，如：輪廓的推擠或孅絲的 纒繞。 適當的強化纖維之實例有玻璃、碳和芳醯胺纖维。用Μ 浸濁這些鑛維之通當的熱塑性聚合物之實例包括聚烯烴（ 如：聚乙烯和聚丙烯）、聚酯（如：聚對笨二甲酸乙二酯 (PET))和聚酮。也可Μ使用熱固性聚合物·如：酚醛樹脂 或環氧樹脂。 現在以實例及附圖對本發明作更詳细之描述，其中： 圖1是適用於本發明之方法的設餚部分之透視圖；而 圖2是圖1所示的設備的部分截面圖及通過其表面上的 纖维束。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 圓號銳明 1 載 體 2 弧 形 表面 3 側 壁 4 溝 槽 5 中 央 孔 6 m 維 束 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格芦2ΐσχ297公| ) 經濟部中央榡準局貝工消費合作社印裝 A 7 ______B7 五、發明説明（） 7 方向 δ 通道 9 聚合物膜 對照圖1，具弧形表面2的載體1有側壁3 (即，載體的 溝槽形式）。弧形表面上有至少8個溝播4，聚合物經由這 S構槽注入纖维束中。載體基本上與壓出機（未示）連通， 壓出機將載體導至載體的中央孔5 ，此孔與溝槽4相通。 對照圖2 ，绻雄束6以方向7通過弧形表面2上。聚合 物經由通道8注入纖維束中，聚合物則是經由與壓出機連 通的中央孔5進入通道8中。離開通道8的聚合物會在纖 維束6和弧形表面2的接觸面上形成聚合物瞑9 ，此膜用 Μ降低它們之間的磨擦力。 下面的實例用Μ說明本發明： 蓄例 大小適當的2400旦玻璃嫌维依照本方法浸在聚丙烯基質 中。此聚丙烯的熔融流動指數（MFI)是25克/10分鐘，相對 黏度是2.1(根據ASTM D 160卜86在萘烷溶液中Μ0.3重量 X測得）。如圖1所示者，玻璃纖維被推到壓出鑲模上。弧 形表面垂直於纖维方向上的寬度是14毫米。此孅維束散在 弧形表面的整届寬度上，將纖維束的厚度減至約7條纖絲 。弧形表面的半徑是25毫米，遢维與表面的接觸角度是 100它。表面上有11個溝榷，溝槽間的距離延著纖维方向 逐漸加大；每®溝槽的寬度是0.3 5毫米。纖维束的軸向張 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規狢（％ΐ(Γχ297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 311944 五、發明説明（） 力約SO牛頓。壓出_模位於壓出機上方，壓出機將聚丙烯 加熱至250t： •並M2巴的壓力將聚丙烯供應到設備上。 然後將經過浸潤的纖維導經已受熱的圓形鏞模而製成長條 & ’此條狀物被切成粒狀而用於注射模製法中。推擠速率 是20米/分鐘。 將粒狀物注射模製成試樣，测定其張力和撓曲性質。所 測得的抗張強度是105MPa，撓曲強度是195MPa，撓曲模量 是 9 . 3GPa。 嫻於此技藝之人士知道如何由前面的描述及附圖對本發 明作各種修飾。申請人希望能將這些修飾含括在所附申請 專利範圍内。 本纸柒尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（1汾0父297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

1. 311944 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 2 . 3 . 4 . 一種製造 將纖雄束 薄模上， ，其特徵 ⑷注入 根據申請 面上至少 根據申請 (4)之間 根據申請 (6)方向 Μ纖維 (6)順 將熔融 為聚合 ，每個 專利範 有12個 專利範 的距離 專利範 上的每 強化的聚合材料之方 著弧線置於具弧形載 的聚合物或液態聚合 物經由孤形表面（2) 溝槽實質上與纖維束 圍第1項之方法’其 垂直的溝槽（4)。 圍第1或2項之方法 隨著纖維束的移動方 圍第1或2項之方法 涸溝槽（4)的寬度範 法，其步驟包括： 體表面（2)的壓出 物注入此镅維束中 上的至少8個溝槽 (6)垂直。 中弧形載體（2)表 ，其中連縝的溝槽 向（7)而拉長。 *其中延著缩维束 圍為0.2至1 . 5毫米 (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁 裝· 5. 6 . 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 根據申請專利範圍第1或2項之方法*其中聚合物的相 對黏度低於50。 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其中聚合物是熱 塑性聚合物，選自聚烯烴、聚酯和聚嗣。 一種適用於根據申請專利範圍第1或2項之方法的壓出 薄模，其中包含袖向的孔（5)，此孔經由徑向通道（8) 而與强形內表面上的溝槽（4)相通，其特徴為有至少8 假該溝槽存在。 、1Τ 本纸伕尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐）