CN203864132U

CN203864132U - 增强复合材料制成的半成品及模压成型件

Info

Publication number: CN203864132U
Application number: CN201320853718.6U
Authority: CN
Inventors: E·于默尔; D·布瓦松; D·特雷斯
Original assignee: Plastic Omnium SE
Current assignee: Plastic Omnium SE
Priority date: 2013-12-23
Filing date: 2013-12-23
Publication date: 2014-10-08
Anticipated expiration: 2023-12-23

Abstract

本实用新型涉及增强复合材料制成的半成品及模压成型件。所述半成品包括由以热固性树脂为基体的增强复合材料构成的主体，其特征在于，在所述主体的至少一个外表面上覆盖有与传送设备及成型设备都不粘的单独的干纤维层。根据本实用新型，由于在增强复合材料构成的主体外表面上覆盖有单独的干纤维层，增强复合材料的热固性树脂基体就不会与传送设备和成型设备直接接触，因此避免了粘连设备和污染基体。并且，在后续的成型过程中，由于增强复合材料受热软化，树脂基体将浸渍所述干纤维层，由此将其融合到主体中，与主体形成一个整体，而不需要再将其除去。

Description

增强复合材料制成的半成品及模压成型件

技术领域

本实用新型涉及增强复合材料制品领域，更具体地，涉及由增强复合材料制成的半成品及由该半成品制成的模压成型件。

背景技术

以热固性树脂为基体的增强复合材料，特别是纤维增强塑料，在很多领域都发挥着巨大作用，代替了传统材料。在使用中，经常需要对采购的纤维增强塑料进行二次加工成型，其工艺通常包括剪裁、传送、模制成型等步骤，有时还需进行预成型。

在此过程中，树脂基体可能与传送设备或成型设备发生粘连，不仅会污染相关设备，也可能在材料中混入杂质。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决上述技术问题。

为此，本实用新型提供了一种增强复合材料制成的半成品，包括由以热固性树脂为基体的增强复合材料构成的主体，其特征在于，在所述主体的至少一个外表面上覆盖有与传送设备及成型设备都不粘的单独的干纤维层。

术语“半成品”是指尚未制造完工为最终产品，仍需进一步加工的中间产品。

术语“干纤维层”是指主要由非浸渍纤维构成的层。

根据本实用新型，由于在增强复合材料构成的主体外表面上覆盖有单独的干纤维层，增强复合材料的热固性树脂基体就不会与传送设备和成型设备直接接触，因此避免了粘连设备和污染基体。并且，在后续的成型过程中，由于增强复合材料受热软化，树脂基体将浸渍所述干纤维层，由此将其融合到主体中，与主体形成一个整体，而不需要再将其除去。

本实用新型对片状模塑料（英文为sheet molding compound，常用缩写SMC）特别有用。SMC是由树脂基体浸渍纤维或短切纤维毡，两边覆盖保护膜（通常是聚乙烯薄膜）而制成的一类片状模压料。市场上购买到的SMC通常是卷状。SMC具有优越的电气性能，耐腐蚀性能，重量轻及工程设计容易、灵活等优点，其机械性能更可与部分金属材料相媲美，因而广泛应用于运输车辆、建筑、电子/电气等行业中。

利用SMC模压制成制件的工艺通常是直接将一层或多层SMC置入模具，在一定的温度和压力下SMC受热软化并充满模腔，以获得制件的形状。在机动车行业的应用中，经常需要使用高强度SMC制造对机械强度要求更高的部件，但是因为高强度SMC含有大量增强纤维，在模塑时树脂的流动性就会变差，影响成型效果。因此，需要在模压前对高强度SMC先进行预成型处理，使其获得与模压模具形状相似的预成型体。相似地，如采用由连续纤维或回收纤维增强的SMC，也需要进行预成型处理。

须知，成品SMC两面都覆盖有保护膜，模压步骤前须将其去除。在常规的生产过程中一般在剪裁SMC前揭膜，剪裁后直接将SMC置入模具。而当需要进行预成型处理时，如仍在剪裁前揭膜，不仅SMC可能与自动剪裁台的传送带发生粘连、并可能被传送带上的灰尘或残留纤维所污染，而且在预成型步骤中，由于受热变形，SMC还会与预成型装置发生粘连，使机械手难以将其取出，且将污染预成型装置。而如果在剪裁后或预成型步骤后揭膜，则只能采取手动的方式，无法自动化，而且这种手动操作也是具有很大难度的，因为此时该保护膜与树脂基体在边缘处已经结合得十分紧密，操作人员很难找到揭膜起始处。因此，这种手动揭膜的操作耗时耗力，无疑降低了生产效率，提高了生产成本。

按照本实用新型的SMC半成品，其主体由一层片状模塑料层构成或多层片状模塑料层叠置构成，在该主体的一个或两个主要外表面都覆盖有所述干纤维层。由于SMC半成品呈大致扁平的板状，即在XY两个方向上的尺寸远大于与之垂直的Z方向上的尺寸，术语“主要表面”即指其平行于XY面的大尺寸表面。由于传送中必然将主要外表面置于传送设备上，模制步骤中与模具大面积接触的也是主要外表面，因此优选这两个面上都覆盖干纤维层。

如前所述，由于成型后不需要将纤维层除去，则不存在揭膜步骤的问题。按照本实用新型的SMC成型工艺包括将卷状SMC展开、揭膜、在其表面铺设干纤维层、在剪裁台上剪裁、通过传送设备传送至（预）成型设备等步骤。此工艺是可以完全自动化的，因此可以提供生产效率，节约成本。

优选地，所述干纤维层是由互连的纤维构成的层，其构成独立的纤维薄层，可以以卷状独立储存，并可以由相关设备自动地连续地铺设在SMC上以提高生产效率。

优选地，所述干纤维层是非织造粘合纤维层。即将短纤维或者长丝进行定向或随机排列，形成纤网结构，然后采用机械、热粘或化学等方法加固而成。可以采用任何合适的非织造方法制造该纤维层，如湿法、干法、水刺、针刺、纺粘等等。当然，干纤维层也可以是织造的纤维层，如毡制品、织物等。

所述干纤维层的优选密度范围为1-100g/m²，更优选为5到50g/m²。已知常用SMC的单层密度范围是2-3kg/m²，对比可知所述干纤维层的密度远小于主体的密度。

所述干纤维层可以是连续的，或网格状的，或打有孔的，只要其能够将SMC的树脂基体与传送设备及成型设备隔离开即可。

形成所述干纤维层的纤维可以是任意合适的纤维，如玻璃纤维、纸纤维、矿物纤维（如碳纤维、镍涂层的碳纤维、玄武岩纤维）、天然纤维（如棉纤维、亚麻纤维、大麻纤维）、聚合物纤维（如芳纶纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、共混物纤维、聚酰亚胺纤维、粘胶纤维）、金属纤维（如钢纤维、铝纤维）。

优选地，形成所述干纤维层的纤维是加强纤维。这可以增强最终产品的机械性能。

更优选地，所述加强纤维与主体中的纤维类型相同。这是因为，如前所述，在后续的成型过程中，干纤维层将浸渍于主体的树脂基体中，与主体融合为一个整体，而当加强纤维与主体中的纤维类型相同时，融合后的模制件均一度最好。

本实用新型还涉及一种模压成型件，由前述半成品通过模压成型而成，且所述干纤维层与所述主体融合成为一个整体。

附图说明

下面将参照附图对本实用新型作进一步的详细说明。本领域技术人员容易理解的是，这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本实用新型的保护范围构成限制。图中相同的附图标记表示相同或相似的部件。为了说明的目的，这些图并非完全按比例绘制。

图1是根据本实用新型的由SMC制成的半成品的分解立体图；

图2示出了将市购SMC加工成图1所示半成品的过程。

具体实施方式

图1以分解图的方式示出了根据本实用新型一个实施例的由SMC制成的半成品的结构。在本例中，半成品1包括由SMC层构成的主体2和两个分别覆盖SMC层上下两个外表面的干纤维层3。可以理解的是，主体2也可以包括多个叠置的SMC层，本领域技术人员可以根据具体的设计目标来确定。

术语“干纤维层”是指主要由非浸渍纤维构成的层。优选地，所述干纤维层是由互连的纤维构成的层，其构成独立的纤维薄层。在本例中，所述干纤维层是非织造粘合纤维层，即将短纤维或者长丝进行定向或随机排列，形成纤网结构，然后采用机械、热粘或化学等方法加固而成。当然，干纤维层也可以是织造的纤维层。在本例中，干纤维层是连续的，这样成型后得到的模制件表面均一。形成所述干纤维层的纤维可以是任意合适的纤维，本例中采用玻璃纤维，与SMC层中的增强纤维类型相同，这样成型后得到的模制件整体均一度最好。

图2示出了将市购SMC加工成图1所示半成品的过程和设备10。加工顺序为从左到右。市购SMC通常呈卷12的形式，首先将其展开，得到单层SMC5。市购SMC5两面一般都覆盖有保护膜4，接下来通过揭膜设备14将保护膜4去除并卷起，由此得到裸露的SMC层2。然后从缠有干纤维层3的两个卷筒16同时向SMC层2的上下表面铺设干纤维层3，并通过轧辊18将干纤维层3压在SMC层2表面上，使它们构成多层的连续的片状材料6。最后，将该多层材料放置在自动剪裁台20上，由剪裁设备22将其剪裁成所需的大小和形状，即得到图1所示的半成品1。

虽然在本工艺中增加了铺设干纤维层的步骤，但是因为SMC的展开、揭膜与铺设干纤维层都是同步自动进行的，所以并不会降低生产效率。而与现有技术中在剪裁之前就进行揭膜的方式相比，由于干纤维层3的存在，SMC的树脂基体不会与传送设备、剪裁设备以及后续的成型设备发生粘连、或被这些设备上的灰尘和纤维碎片所污染。另外，与现有技术中在剪裁甚至成型之后才进行揭膜的方式（则不会发生粘连和污染）相比，由于模压成型之后，干纤维层与SMC主体融为一体，不需进行手工揭膜，整套设备10可以是全自动的，由此提高了生成效率、节约了生成成本。

本实用新型还涉及由上述半成品通过模压成型制得的模压成型件（未示出）。可以设想，将具有合适大小和形状的上述半成品转移到模压成型模具中（不需要预成型步骤时）或先后转移到预成型模具和模压成型模具中（需要预成型步骤时），施加适当的温度和压力，从而得到具有所需形状和构造的模压成型件。由于经历了模压成型步骤，所述干纤维层融合到所述主体中，与之成为一个整体。这省却了揭膜的步骤。而且当构成所述干纤维层的纤维是加强纤维时，融合到主体中的干纤维层还能进一步增强所述模压成型件的机械性能。

附图和以上说明描述了本实用新型的非限制性特定实施例。为了教导发明原理，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施例的变型落在本实用新型的范围内。本领域技术人员应该理解上述特征能够以各种方式结合以形成本实用新型的多个变型。由此，本实用新型并不局限于上述特定实施例，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

Claims

1.一种增强复合材料制成的半成品，包括由以热固性树脂为基体的增强复合材料构成的主体，其特征在于，在所述主体的至少一个外表面上覆盖有与传送设备及成型设备都不粘的单独的干纤维层。

2.如权利要求1所述的半成品，其特征在于，所述以热固性树脂为基体的增强复合材料是片状模塑料(SMC)，所述主体由一层片状模塑料层构成或多层片状模塑料层叠置构成。

3.如权利要求2所述的半成品，其特征在于，所述主体的两个主要外表面都覆盖有所述干纤维层。

4.如权利要求1或2或3所述的半成品，其特征在于，所述干纤维层是由互连的纤维构成的层。

5.如权利要求4所述的半成品，其特征在于，所述干纤维层的密度范围为1-100g/m²。

6.如权利要求5所述的半成品，其特征在于，所述干纤维层的密度范围为5到50g/m²。

7.如权利要求4所述的半成品，其特征在于，所述干纤维层是非织造粘合纤维层。

8.如权利要求1或2或3所述的半成品，其特征在于，所述干纤维层是连续的，或网格状的，或打有孔的。

9.如权利要求1或2或3所述的半成品，其特征在于，形成所述干纤维层的纤维选自以下集合：玻璃纤维、纸纤维、矿物纤维、天然纤维、聚合物纤维、金属纤维。

10.如权利要求9所述的半成品，其特征在于，所述矿物纤维选自碳纤维、镍涂层的碳纤维、玄武岩纤维，所述天然纤维选自棉纤维、亚麻纤维、大麻纤维，所述聚合物纤维选自芳纶纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、共混物纤维、聚酰亚胺纤维、粘胶纤维，所述金属纤维选自钢纤维、铝纤维。

11.如权利要求1或2或3所述的半成品，其特征在于，形成所述干纤维层的纤维是加强纤维。

12.如权利要求11所述的半成品，其特征在于，所述加强纤维与所述主体中的纤维类型相同。

13.一种模压成型件，其特征在于，它由上述权利要求中任一项所述的半成品通过模压成型而成，且所述干纤维层与所述主体融合成为一个整体。