[发明专利]制造纤维复合部件的方法

说明书

本发明涉及片状模塑料（SMC）和由该片状模塑料（SMC）制造基于由下列组分构成的聚氨酯反应混合物的纤维复合部件的方法：(A)至少一种芳族异氰酸酯组分，(B)70重量%至100重量%的至少一种具有至少70%的仲OH基团、数均OH值为15至500 mg KOH/g且官能度为1.9至2.5的多元醇组分，(C)0至30重量%的至少一种数均OH值为15至500 mg KOH/g且官能度为1.9至2.5的多元醇，(D)任选的短链多元醇，(E)内部脱模剂，(F)热潜伏性催化剂，和(G)任选的辅助剂和/或添加剂，其中在23℃下所述PUR反应混合物的起始粘度为2500至14000 mPas且NCO基团/OH基团之比为1.35:1至10:1。

本发明涉及片状模塑料（SMC）和由这种片状模塑料（SMC）制造纤维复合部件的方法。

纤维复合材料原则上由塑料基质材料和置于其中的天然或人造、有机或无机纤维形成。纤维复合部件由于其低比重及其高刚性和负荷能力而广泛用于航天和航空技术、车辆建造、机器制造和设备制造以及运动器材中。

在纤维复合部件的领域中，存在多种不同的成型方法，例如树脂传递模塑（RTM）法或真空导入法，其中将纤维铺设物嵌入模具中，关闭模具并随后将树脂注入该模具中。树脂在模具中的交联通常通过供热而进行。对于这一方法的难点和因此缺点是使用填料，由此提高原料混合物的粘度，因此不能将纤维完全浸渍。此外，填料不再均匀地分散在部件中。部件是不均匀的，这不利地影响该部件的性能。

片状模塑料（SMC）形式的纤维增强材料在多种工业应用中由于其方便的操作、在加工成部件时提高的效率和该纤维复合部件的良好表面品质得到使用，并例如描述在WO99/50341 A1中。在WO 99/50341 A1中描述了纤维增强部件的制造，其中其由多个SMC层制成。在WO 03/080319 A1中描述了制造具有可流动铺设物或织物增强的树脂垫（SMC）的方法以及由此获得的部件。

SMC表示“片状模塑料”并且是根据DIN EN 14598-1（树脂垫（SMC）和纤维增强模压料（BMC）的增强可固化模塑料规范- 第1部分: 名称; 德语文本EN 14598:2005）的英文名称。SMC通常表示具有优选各向同性性能的具有增强纤维的可流动树脂垫。SMC是平面树脂垫，其例如基于不饱和聚酯树脂或乙烯酯树脂。通常使用玻璃纤维作为增强纤维，但其它材料也适用于增强。常见的SMC配方例如由大约30%的聚合物、大约30%的填料和大约30%的玻璃纤维构成。余量由附加物构成，例如着色颜料、固化剂、分散助剂和类似物质。SMC由所谓的树脂储备糊料（反应混合物）和增强纤维制成。将该树脂储备糊料和纤维相继施加到两个载体薄膜上。在施加增强纤维后，将这两个载体薄膜压在一起，以使得产生一种夹层结构。这一夹层结构通过压制和滚压运动（Walkbewegung）加工成所谓的SMC，其中纤维均匀地被树脂润湿。最后，将该夹层结构卷绕到卷筒上或切割和堆叠。所述反应混合物的部分固化/熟化在整个过程中以化学和/或物理的方式进行。在固化/熟化过程后，可以将熟化的，但尚未完全固化的SMC进一步加工。在剥去载体薄膜后，SMC通常在经加热的压制工具中加工成纤维复合部件。该工具模具的温度通常为大约130℃至155℃。通过该工具温度，开始固化，其中SMC经历放热交联反应。在压制工具中加工时，通常手动进行SMC的计量加入。为了毫无问题地制造模制件（部件），遵循准确计量加入量是重要的。为此，将SMC不仅根据模板切割，而且还称重。切割物的称重用作监测，并实现可能的切割物校准。然后将SMC置于工具中并合上工具。施加压制力并保持如此之久，直至该模制件完全固化。

在工业使用SMC时，除了良好操作、短熟化时间、在室温下的长储存稳定性外，还要求快速周期时间以及低排放（低VOC；其例如由任选包含于SMC中的挥发性溶剂造成）。