具有改良特性的片材模塑复合料的制作方法

专利名称：具有改良特性的片材模塑复合料的制作方法
技术领域：
本发明的技术领域和工业适用性本发明在总体上涉及增强纤维复合材料，而更具体地说，涉及具有改良特性的片材模塑复合料。
背景技术：
在纤维增强式树脂制品的制造中，片材模塑复合料经常使用。各种片材模塑复合料用于生产A级表面的部件，与钢相比，在成本、重量、式样灵活性和耐腐蚀方面，提供一种令人感兴趣的解决方案。
片材模塑复合料由一种混合物组成，所述混合物包括一种热固性树脂、一种热塑性塑料(通常溶于苯乙烯中)和催化剂、粒状填料和若干短切增强纤维如玻璃纤维。在大多数情况下，树脂和短切纤维夹在塑料材料薄膜之间以便形成一种层压式片材，所述层压式片材以卷起的形式卷绕或者悬垂用于储存。层压式片材在一定条件下储存，上述一定条件将不会造成树脂最终固化。但将使糊料能从通常的10000-40000厘泊(毫帕斯卡秒-mPa.s)范围增稠到通常所希望的模塑粘度范围，通常是在30,000,000和50,000,000厘泊(mPa.s)之间。在使用时，除去保护用载体薄膜，并将叠压式片材切成若干具有所希望形状和尺寸的坯料或层。然后将各层模塑，以便形成一种固化的复合部件。在大多数应用中，复合结构中采用多层层压式片材，并且通常包括在模头/模具的表面积25-50％之间。当模塑层压式片材时，树脂和玻璃在加热和压力下于模具内流动，以便覆盖整个模具表面。片材模塑复合料在要求美感、耐腐蚀性、较轻重量的尺寸控制和高强度等各种应用中使用。
用目前可用的片材模塑复合料的一个不足之处是，当模塑和固化时，装料不能形成A级类型表面的部件。这是由于有时短切纤维移动到片材模塑复合料的表面而形成表面缺料。另外，片材模塑复合料有时在模具中不能良好流动，尤其是如果不正确装料时更是如此，并且这样产生表面缺料如表面孔隙。因此，某些SMC(片材模塑复合料)复合部件可能报废，或需要砂磨和修理，或必须用别的方式再加工，以便用于需要所希望的表面外观的各种应用。
当这些用片材模塑层制造的复合部件涂漆时，在表面特性方面还产生另一个问题。由于从片材模塑糊料中释放出挥发性液体(如水、苯乙烯或二乙烯基苯单体)或是由于在固化加工期间释放出树脂中或纤维束内/周围所含的水分或溶剂而可能产生油漆爆裂。这些是十分普遍的，通常影响5-10％或更多的涂过油漆的SMC复合部件，同时导致在再加工和报废方面很大的成本。
此外，为了能长距离而均匀的流动产生一种没有波浪形的表面，在片材模塑复合料中所用的纤维通常由玻璃制造者作为多股长丝束或“分裂部分”提供。在两层片材模塑复合料糊料之间浸渍短切纤维床的作用常常留下夹在复合片材内的空气，所述夹带的空气常常是在纤维束旁边或它们之间，此处表面张力上的微小差别都严重地影响润湿纤维束或分裂部分。遗憾的是，这种集束也可能包括夹带的空气，所述夹带的空气当在流动期间释放时，产生微小的气泡，这些微小的气泡在压力梯度下缓慢移动。为了抽空这些气泡，有用的是具有模塑复合料流动填满模具，以便使压力梯度的作用能将那些气泡移向流锋的边缘，并因此流向部件的边缘。这种大的流动通常要求用代表部件面积50％或更少的装料装入模具。另一些情况表明，在真空下模塑可以帮助除去无关的气体。
此外，在装料中各种叠层式片材的流动是不均匀的。在叠层中心的一些片材比接触工具(模具)的那些片材流动慢很多。这不能用对顶层进行专门处理来解决油漆爆裂的问题。
在目前可用的片材模塑复合料方面的另一个问题是，在常规装配生产线涂漆系统中它们难以与钢部件一起油漆。通常，复合部件要求在涂布装饰性面漆之前利用涂布的导电底漆。为了改良静电喷涂能力，将导电材料加到片材模塑复合料中。然而，典型的片材模塑复合料要求加入大量的导电材料，以便将表面导电性改良到足以能实际上静电喷涂。这样增加了原材料成本，并且可能降低与增加纤维装料有关的表面品质。
生产片材模塑复合料的一种可能的方法是在各层片材模塑复合料糊料之间的局部区域中，局部夹一小片湿法纺织毡片代替短切纤维，并将最终层压制品模塑成一种复合部件。然而，在一常规湿法织物贴面层毡片内所含的纤维在压力下不能很好地流动，并且也不打算那样做。因此，用这种方法形成的复合部件具有与用短切纤维形成的复合部件类似的不良表面特性。
美国专利4,302,499举例说明了一种制造可模塑的复合材料的方法，上述方法包括以下步骤在一个SMC片材外侧面上设置一种织物材料，如‘499专利的图3和5中所示，以便提供耐腐蚀性和避免纤维穿透。在‘499专利中，树脂在模塑期间穿过贴面层流动，以便在贴面层的外侧面上形成一种富含树脂的层，但没有树脂设置在贴面层的外侧面上。此外，‘499专利指出贴面层的性能是关键，并说明这些性能包括贴面层必须可渗透，以便在模塑加工期间树脂穿过贴面层流动，并且贴面层必须在纵向和横向两个方向上具有每英寸至少10磅的抓样断裂强度，以便避免在压塑期间撕裂。因此，‘499专利包括一个如图2所示的系统，此处贴面层覆盖在整个模具表面上，并且贴面层坚固到足以保持完整而不撕裂，而同时在模塑期间贴面层显然不与树脂一起流动。图4和5中所示的第二实施例另外在例1中说明，并采用一种合成织物(Nexus)，所述合成织物能显著伸长，但它在一比较低温度(275F)下模塑，并提供在树脂的外表面上的织物，及在此处模塑期间树脂穿过贴面层流动。‘499专利未说明制造一种A级表面部件的方法。
目前技术中的另一个不足之处是，片材重量由于目前可用的制造技术而受到限制。通常是用一种刮刀将树脂或片材模塑糊料涂布到两个载体膜层上，并将一层短切玻璃或玻璃毡片夹在两个涂装树脂的层之间，以便形成一种复合片材。一种这样的片材模塑配混生产线在Rossi等人的美国专利No.6,251,974中示出，它包括在本文中作为参考。另一种这样的片材模塑配混生产线在转让给Budd Company、Greve的美国专利No.6,103,032和No.6,119,750中示出，它们包括在本文中作为参考。用刮刀，通常是头朝下的溢流刮刀来涂布片材模塑糊料，只允许用两层片材模塑糊料，因为先有技术说明，一个载体膜在刮刀下方通过，以便形成每层糊料，并且这个载体膜在模塑之前必须在片材外部除去和设置。因此，由于只有两个树脂层，所以必须使片材模塑糊料透过纤维包装，而同时保持合适的糊料/纤维分布限制可达到的厚度。因此，在先有技术中，需要将几层复合片材放在模具中，以便提供一种用于复合部件所希望材料量的装料。
在目前技术中还有另一个不足之处是，片材重量不一致。这归因于由于增稠而在片材模塑糊料中粘度变化及利用刮刀或其它糊料分配装置作为计量工具，它们的通过速率与所计量介质的粘度有关。因此，为了制造具有一恒定重量和体积的部件，装料量在不同部件之间必须调节，这样导致各复合部件的流动和性能上不一致。
因此，十分理想的情况是改良片材模塑复合料的特性。这会使片材模塑复合料部件能在各种复合材料应用中使用，其中注重了表面品质及报废和再加工。
因此，还十分理想的情况是改良用片材模塑复合料制造的复合部件静电喷涂能力。
发明概述因此，本发明的目的是改良用片材模塑复合料复合片材制造的复合部件的物理和表面特性及静电喷涂能力。
上述目的可以通过用一种湿法织物毡片代替全部或一部分作为若干短切纤维或一个毡片加入的纤维状材料来完成，上述湿法织物毡片具有独特的柔软而膨松，或不规则成形的不连续纤维状材料，所述纤维状材料在模塑加工期间能很好地流动。改良的流动归因于纤维状材料的不扭结。这也提供了一种隔离层，所述隔离层阻止增强材料束移动到复合部件的表面。
通过将若干导电材料加入到具有不规则成形纤维的毡片中，可以得到一种可静电喷涂的复合部件，所述可静电喷涂的复合部件用片材模塑复合料制造，具有改良的表面特征。
本发明的另一个特点包括通过一种比传统的刮刀箱系统简单的体积挤出糊料输送系统将片材模塑糊料加到一种片材模塑复合料中的新颖而独特的方法。这可用于在一个配混生产线上加入几个糊料层。另外，这个实施例还能生产较厚的复合片材，因为糊料层不需要通过整个片材厚度。这也可用于由单个复合片材，或装料制造复合部件，上述单个复合片材或装料可以覆盖大部分模具的表面。可供选择地，一种复合部件可以用本发明较厚片材模塑复合片材的一个顶层和其它常规片材模塑复合料层制造。
这也可用于制造一种复合部件，在所述复合部件中将顶层专门制成是没有空隙的，并且遵循独特的下面装料的“栓塞”流，以便覆盖部件整个可见的A级表面。在这种无孔隙层的情况下，不需要片材的长距离流动来排除空气。
另外，本发明在一个配混生产线内提供具有专门建立的若干层的片材模塑复合料的复合片材。例如，各种复合片材和模塑的复合部件可以提供具有特殊的表面特征，如改良的表面导电性、紫外光稳定的表面，彩色表面、增强的抗碰撞能力等。另外，本发明允许用各种回收的材料或低密度包芯材料，上述回收的材料或低密度包芯材料起降低成本和重量的作用。另外，通过加入一种如上所述的贴面层，可以得到一种隔离层，所述隔离层阻止增强材料束移动到复合部件的表面。
在考虑了下面的详细说明和所附权利要求时，及参照附图时，本发明的另一些目的和优点将变得显而易见。
附图简介

图1-3是按照本发明3个优选实施例所述具有改良的表面特性的片材模塑复合料透视图；图4是用于制造图1的片材模塑复合料的示意图；图5是用于制造图2的片材模塑复合料的示意图；及图6是用于制造图3的片材模塑复合料的示意图。
图7-9是用于制造按照本发明所述片材模塑复合料的替代示意图；图10是一种按照本发明的一个优选实施例所述具有改良的表面特性的片材模塑复合料的透视图。
图11是按照本发明一个优选实施例所述的一种片材模塑复合料的复合片材在压实之前的剖视图；图12是用于制造图11的一种片材模塑复合片材和片材模塑复合料的示意图；及图13是用至少一层图12的片材模塑复合料用于制造一种导电片材模塑复合料的复合片材的示意图。
图14是用于制造图12的片材模塑复合料替代示意图。
图15是图14的漏斗形分配装置的近视图；图16是图15中所示的漏斗形分配装置的局部放大剖视图。
图17和18是按照本发明另一个优选实施例所述用于制造片材模塑复合料的另一些示意图；图19是图17中所用的体积糊料挤出装置其中之一的近视图；图20是图19的缝型挤出模头的侧视图；图21是图18的预制整体模塑体积挤出装置的近视图；图22是图21的预制整体模塑缝型挤出模头的侧视图；图23示出一种可用于图19和21的体积糊料挤出装置的缝型挤出模头的另一个优选实施例，上述缝型挤出模头具有一个可变形的模唇；及图24示出一种可在图17和18中使用的体积糊料挤出装置的另一个优选实施例。
发明的详细说明和优选实施例图1-3示出用于一种片材模塑复合料片材100的三个优选实施例，所述片材模塑复合料片材100用来制造一种具有优越表面特性的片材复合料部件。
现在参见图1，一种片材模塑复合料片材100示出为具有一个第一载体膜层102，一个第一糊料层104，一个毡片，或贴面层106，一个第二糊料层110，及一个第二载体膜层112，上述贴面层106沿着贴面层的长度和宽度具有伸长，所述伸长优选的是通过在贴面层中采用多个不连续的不规则成形的玻璃纤维108达到。尽管各纤维108示出为不规则成形，但正如下面进一步说明的，这些纤维可供选择地可以包括长的短切纤维或不规则的连续纤维。如本文所用的“纤维”可以包括单根长丝或若干长丝束。如本文所用的“伸长”包括贴面层能沿着贴面层的长度和/或宽度伸展，而不显著使纤维分离而形成中断或孔(或撕裂)，因此形成一个基本上是连续的贴面层，所述连续的贴面层靠近并保证一个部件的富含树脂表面。“伸长”还包括在模塑部件期间与糊料一起从贴面层中流动的纤维，因此当在压塑期间各种糊料在模具内流动时，贴面层的纤维与糊料一起流动，以便邻近部件的富含树脂层形成一个基本上连续的层，特别是人们描述一种湿法伸长时，所述湿法伸长是在贴面层用糊料润湿之后发生，并且在本发明情况下，粘合剂优选的是溶于糊料中，以便有助于这种湿法伸长。如图4中将要看到的，片材100被压实，以便让包括糊料层104、110的糊料被润湿，穿过贴面层106，形成一层片材模塑复合料片材(在图4中示出为177)。在压实期间，糊料层104被压入贴面层106中。基本上，压实的贴面层106和糊料层104用作一个隔离层，通过隔离层的贴面层106部分中的长丝保持隔离层中糊料的完整性。
隔离层用来避免挥发性液体或气体穿过糊料层到达表面的通道，并且避免挥发性液体或气体在部件的表面处(或附近)用别的方法形成空隙或空穴。均匀增强式隔离层另外防止在表面处形成裂纹，如果用于溶剂的部位待吸收，则上述裂纹是另一种类型。空穴和裂纹部分地导致涂料爆裂，因为这些缺陷主要是保持来自涂料蒸发所产生的挥发物，并在涂布到表面上的涂料固化期间损坏涂料表面。贴面层和隔离层还防止下面的增强纤维穿透到表面。优选的是，在隔离层(取贴面层上空的形式)中的玻璃含量包括约10％。糊料可以是一种用于形成A级表面的市售树脂，并且通常包括一种混合物，所述混合物包括一种热固性树脂，一种热塑性塑料(通常溶于苯乙烯中)和催化剂，及粒状填料，并且可以任意地包括其它配料，如细的短切增强纤维，如玻璃纤维，各种颜料或染料，紫外光稳定的添加剂，弹性体，及其它化学药品。优选的是组合式贴面层和糊料层跨过模塑的部件具有一基本上恒定的厚度和玻璃含量，或者至少厚度和玻璃含量逐渐变化，以便使收缩的变化减至最少，并因此使模塑部件的A级表面的波纹度减至最少。
在另一个优选实施例中，如图2所示，一层短切增强纤维158可以在加入第二树脂层110之前或之后加在贴面层106的顶部上。这些纤维158优选的是长度在13mm和50mm(0.5和2英寸)之间，并且用玻璃，碳纤维，或任何其它纤维状材料制造。纤维158的量改变，但优选的是少于在传统SMC糊料中所用的量。另外，所加的纤维158的量优选的是不超过使片材模塑糊料104、110能完全穿过贴面层106润湿的量。如图5中所看到的，将片材100压实，以便透过贴面层106和纤维158能润湿使包括糊料层104、110的糊料，用于形成一种片材模塑复合料片材(图5中示出为177)，所述片材包括如上所述的糊料隔离层和贴面层。可供选择地，增强纤维158可以用一种片材形式，如用一种玻璃纤维绞股线提供。
在还有另一个优选实施例中，如图3所示，在不用第二糊料层110情况下直接将第二载体膜层112连接到贴面层106上，以便形成一个未压实的片材模塑复合料片材100。如在图5中将要看到的，将片材100压实，以便能透过贴面层106润湿糊料，所述糊料包括第一糊料层104，形成一种片材模塑复合料片材(在图6中以177示出)。
第一糊料层104和第二糊料层110的组成通常是如该技术中众所周知的在没有用于形成一SMC部件的纤维状增强部分情况下的片材模塑复合物材料的典型配方。它们基本上由聚酯和热塑性树脂，催化剂，内脱模剂，无机填料，及一种或若干增稠剂组成。例如，在层104、110中所用的这些糊料可以制备成具有如下所述表1中的一种组成。可供选择地，糊料层104、110可以具有一种类似于ROSS等人的美国专利NO.5,089,544中所介绍的组成，所述专利包括在本文中作为参考。利用一种真空脱气装置来除去涂布之前糊料中所夹带的空气。一种这样的真空脱气装置通称为“Versator”，它由Cornell Machine Company制造。可供选择地，夹带的空气或气体可以用Vidaurre的美国专利6,218,458中所介绍的方法除去，上述方法包括在本文中作为参考。可供选择地，不设置隔离层(亦即，除104之外)的糊料层可以包括具有与顶层104不同特征的另一种SMC糊料，其中包括不能提供A级表面的糊料。
表I-片材模塑复合料糊料
在一个优选实施例中，贴面层106包括不规则成形的纤维108，所述不规则成形的纤维108优选的是可以采取各种形状的不连续玻璃纤维。例如，一些纤维108可以呈螺旋形，而另一些纤维可以是用任何其它许多方式卷曲或弯曲。在压塑法形成一种片材模塑复合料片材177和形成固化的复合部件期间，不规则成形的纤维108显示出比在先有技术的直纤维中所发现的流动更好。这样造成各种独特形状的固化的复合部件比先有技术可用的部件更好的表面特性。一般认为改良的表面特性是当片材模塑复合料片材100被压实形成片材模塑复合料177和然后接着加热并压缩而形成复合部件时，纤维108变直和/或在A级表面处或其附近没有纤维束的结果。在一个可供选择的实施例中，不规则成形的纤维基本上包括一种在连续长丝毡片或长的短切纤维中所提供的连续长丝。可供选择地，贴面层包括一种合成纤维，所述合成纤维具有足够的强度和伸长，以便当片材被压塑时拉伸，同时提供一种增强纤维的隔离层，以便防止纤维在隔离层的表面处穿透，并保持在模塑加工内接触(亦即，不熔化来消除隔离层附近的贴面层)，上述模塑加工通常经受150-160℃(300-315°F)的温度，并且在放热固化期间(交联期间)，达到高于200℃(390°F)，并可以超过230℃(450°F)一段时间(20秒或更多)。优选的是各纤维在285℃(545°F)下不熔化。
不规则成形的纤维108可以用许多不同的方法生产。例如，纤维可以用如Houpt等人的美国专利No.5,431,992中所介绍的各种方法生产，上述专利包括在本文中作为参考文献。在Houpt等人所公开的一种方法中，不规则成形的玻璃纤维108可以由一种旋转纤维成形法生产。在这种方法中，熔化的玻璃可以从一个炉子通过前炉供给成纤机。成纤机生产不规则成形的玻璃纤维贴面层可以利用真空装置收集在运输机上。当纤维被成纤机中的鼓风机向下吹时，它们变细并呈现它们不规则的形状。
可供选择地，具有半卷曲纤维和卷曲纤维108的非织造纤维贴面层106可以如Helwig等人的美国专利No.5,935,879；No.5,972,166或No.6,054,022中所介绍的方法生产，上述专利也包括在本文中作为参考。另一些替代的市售贴面层，如Hollingsworth & Vose Co.产品编号8000064、8000065、8000068、8000069、8000114和8000115，或BGFIndustries产品编号497A、504、550、627、975、或Hollnee LLC产品Surmat N-700、Surmat N-751、Surmat N-754、Surmat N-758、ConformatN-701、Conformat N-720、Conformat N-764、Conformat N-780、或OwensCorning产品编号OC9001、OC9002、BF75、BV85、F3540-AE7、F35125P-YH21、F40305-XD31、或Freudenberg Group贴面层，或Viledon Group贴面层等可以和本发明一起使用，或者其它的市售毡片优选的是满足溶解度和湿法伸长要求。
为了得到用于本发明的一种优选贴面层的不规则成形的玻璃纤维108，需要一些满足许多约束的特殊组成。在Houpt等人的专利中，提供了两种这样的纤维108，所述两种这样的纤维108可以单独或集中式使用。优选的是，采用一种双玻璃不规则成形的纤维108，亦即每种纤维包括两种不同的玻璃组成，玻璃A和玻璃B，如果要制造本发明一种理想的不规则成形的玻璃纤维横截面，则纤维108的一半是玻璃A，同时另一半是玻璃B。实际上，在贴面层106中可以有各种不同比例的玻璃A和玻璃B量，同时玻璃A的重量百分含量在15-85％之间变动，其余部分为玻璃B。在Houpt等人的参考文献中，玻璃A包括一种高硼酸盐、低碱石灰铝硅酸盐组成，或者玻璃具有硼酸盐含量是在总成分重量的约14和24％之间。另外，玻璃B包括一种高苏打、低硼酸盐石灰铝硅酸盐组成，其中苏打含量是在总成分重量的大约14和25％之间。
然后，将如Houpt等人所述的玻璃纤维108改性，以便形成贴面层106。用于制备贴面层106的一般操作手续包括首先制备一种不规则成形的玻璃纺织纤维108和有机聚合物粘结剂的料浆，所述有机聚合物粘结剂的浓度为重量百分数0.1-4.0％水溶液。聚合物粘结剂可以取粉末或纤维形式，或者二者。此外，可以将聚乙烯醇加到料浆中。水可以含有在湿法成网非织造织物制造中常用的一些粘度调节剂、表面活性剂、和消泡剂。料浆中除水之外的各种材料比例可以是在大约10-50重量％粘结剂纤维，大约50-90重量％不规则成形的玻璃108，粘合剂粉，或它们的混合物，及大约0-15重量％的聚乙烯醇。
在纤维108分散之后，将料浆转移到斜金属丝长网造纸机的成形部分上并脱水。使最终的纤维网通过一个烘炉以便将毡片干燥，并将粘结剂纤维和/或粘结剂粉熔化到玻璃纤维108上。然后通过一种水基聚合物组成使干毡片饱和并用一个真空狭缝除去过量水基聚合物组成涂布二级粘结剂。然后使毡片通过第二个烘炉，在此处毡片再次干燥，并且粘结剂固化以便形成贴面层106。
可供选择地，可以用一种金属丝圆筒、Stevens Former、Roto Former、Inver Former、或Ventl Former，其中一个高位调浆箱首先将料浆沉积在一个移动的金属丝筛上。真空装置或类似抽吸装置除去水，从而产生贴面层。常规烘炉完成熔化和干燥步骤。如上所述，不规则成形的纤维108允许比在直纤维毡片中所发现的充填更均匀的体积。另外，不规则成形的纤维108要求较少的粘结剂材料，因此能更容易流动。
用于生产贴面层106的一种可供选择的方法包括首先制备如上所述的料浆。接着，使料浆脱水以便形成湿法成网非织造毡片。将一种二级水基粘结剂涂布到湿法成网非织造毡片上，随后通过一个第二脱水步骤，以便除去饱和毡片中过量的水。最后，将毡片放在炉中使毡片干燥和固化，以便形成成品非织造贴面层106。
在还有另一种可供选择的方法中，可以在加入二级水基粘结剂之前将经过干燥的纤维毡片卷起。然后在稍后时间于一个分开的离线法中将毡片解卷，以便加入二级水基粘结剂，所述二级水基粘结剂产生成品非织造贴面层106。
优选的是，贴面层用一种粘结剂制造，所述粘结剂十分易溶于糊料所提供的单体中，上述单体通常是苯乙烯。优选的是，这种十分易溶的粘结剂具有一溶解度高于约35％，更优选的是高于50％，更优选的是高于75％，和甚至高达几乎100％。测定溶解度的一种优选方法包括测定用Sohxlet蒸馏设备逆流法测定溶于丙酮中的上浆量。这种逆流法优选的是包括一种Soxhlet萃取法，所述Soxhlet萃取法采用5个连串的蒸馏，通常用丙酮或苯乙烯作溶剂。在这种方法中，制备一种贴面层试件并称重。将一预定量的溶剂在设备中蒸馏，并滴在一个贴面层试件上以便溶解粘结剂。将滴落的溶剂蒸馏并重复这个步骤4次。在5次滴落溶剂之后测量贴面层重量，并在贴面层上进行燃烧试验，以便确定残留的粘结剂量。然后测定粘结剂的比值以便确立在溶剂中的溶解度。当贴面层在复合片材的糊料中润湿时，这种优选的粘结剂基本上溶解，而其余的纤维因为各纤维的摩擦接合和糊料的粘度而以基本上是片材形式保留在复合片材内。当这种复合片材被压塑时，各纤维将变直(如果不是已经是直的)并相对滑动，同时糊料在模具中流动。各种糊料将拉住纤维，并使纤维基本上在模具表面的平面中流动。纤维和糊料粘度之间的摩擦接合将促进贴面层长丝的比较均匀的流动，而同时不留下孔和撕裂，并因此贴面层长丝在模塑之后保持处于基本上连续的层。
因此，本发明优选的是提供一种贴面层，所述贴面层在所有方向上都比较均匀地流动，以便当包括糊料的隔离层和贴面层纤维在模具中流动时，保证贴面层纤维跨过部件比较均匀地分布。如下面更详细说明的，本发明还保证贴面层纤维不相对分开而在贴面层中形成一个孔(或“撕裂”)，并因此贴面层即使在模塑之后也包括一个连续贴面层，并合理地保持跨过部件一种一致的厚度。因此，贴面层必须在长度和宽度二者上具有伸长，并且如果在结合的糊料和贴面层流动期间没有足够的长度来保持摩擦接合，则纤维可能分开并在贴面层中产生孔(或表观撕裂)。此外，纤维的不规则形状和/或弯曲或不在一个平面上(相对于贴面层的水平面)的位置将对贴面层表观拉伸或流动的能力产生影响。正如该领域的技术人员所了解的，贴面层将基本上覆盖模具靠近模塑部件A级表面的整个表面，并因此保持隔离层完整，及防止下面的增强纤维(束)和/或气体在表面处出现。此外，在模塑期间(及之后)，糊料中的树脂将在模具表面上部件的外部(A级)表面处形成一层薄的富含树脂层，并且没有(或很少)贴面层长丝或增强纤维可以在这个薄的富含树脂层下看到。优选的是薄的富含树脂层具有一个厚度仅为1-3根长丝直径。图4-6分别示出用于制造图1-3新的片材模塑复合料的优选方法。
现在参见图4和6，装配过程150通过从一卷筒或卷轴152解卷第一载体膜层102并跨过一个运载皮带154输送它开始。当然，在另一些实施例中，运载皮带154不需要，此外第一载体膜层102的抗拉强度强到足够夹持整个片材模塑复合料片材100。将第一层糊料104作为一种湿树脂从一传统的分配装置117分配到第一载体膜层102上达到在1.27和3.0mm(0.05和0.12英寸)厚之间的一个厚度，并用一种刮刀156，通常是一种头朝下的溢流刮刀计量。将毡片，或贴面层106或类似的毡片状材料通过一连串张紧辊109从一个毡片卷筒107解卷到第一层树脂糊料104上。可供选择地，尽管未示出，糊料104可以用一种涂布器如挤塑机或一种刮刀设置在贴面层106的顶部上，和然后将覆盖贴面层的糊料铺放在载体102的顶部并如本文所述处理。
如图4所示，第二载体膜层112从一卷筒或卷轴162中解卷，并从另一个传统的分配装置117将糊料层加到第二载体膜层112的内侧面上。第二层糊料110计量在1.27和3.0mm(0.05和0.12英寸)的厚度处。糊料层110的厚度用一个刮刀166控制。然后将第二载体膜层112和糊料层110绕一个辊108卷绕并铺放在贴面层106的顶部，以使糊料层110是在第二载体膜层112的下方。这形成了图1所示的片材模塑复合料片材100。可供选择地，如图6所示，将第二载体膜层112解卷，并在不加第二糊料层110的情况下铺放到贴面层106上，以便形成未压实的片材模塑复合料片材100。
在另一个可供选择的实施例中，如图5所示，在加第二糊料层110之前，用一种短切机160将部分成丝或未成丝的纤维短切加到贴面层106上。
如图4-6所示，金属丝网皮带170压实片材模塑复合料片材100，以便形成一种相应的具有理想片材重量的经过压实的片材模塑复合料片材177，然后卷绕到一个卷取辊172上。通过利用简单的间隙调节控制由相应刮刀166，156所设置的糊料量，该技术的技术人员可以控制总的经过压实的片材重量。可供选择地，片材177可以用该技术中众所周知的方法悬垂到一个收集容器(未示出)中。
然后在任何模塑应用之前，将每批压实的片材模塑复合料片材177在室温下或大约32℃的温度下成熟和增稠因而增加粘度1-14天，然后可以通过将片材模塑复合料片材177切割成合适的层或层压尺寸，除去第一和第二载体膜层102、112，在一种加热配合的金属或复合模中将其余材料模塑到合适的形状，及在加热和加压下将它固化分批进一步处理，以便制成一种成品复合部件(未示出)。优选的是，固化步骤在大约5-10MPa(750-1500psi)下，于140-163℃下进行约半分钟到约3分钟。当然，该技术的技术人员应该认识到，用于复合部件的固化条件可以根据象部件尺寸和部件几何形状这样的因素而有很大变化。
如图7-9进一步示出的，示出了用于形成一种复合片材的额外一些方法。因为该方法与上述参照图4和5的方法相同，所以只参照图7-9说明重要的不同之处，并且类似的元件采用相同的标号。如图7所示，第一载体膜102在一个装置下通过，以便用如图7所示的一种刮刀箱156，或是如图8所示的一种压延装置155，或是如图9所示的一种糊料挤出机157，或是如图14所示的一种漏斗装置17B，来提供第一糊料层104。将一个贴面层106或是如图7所示加在糊料层104的下面，或是如图8和9所示加在糊料层104的上面。如图7所示，刮刀箱156的刮刀计量贴面层上部糊料的厚度，而图8和9中的糊料117的贴面层的下部计量。在图7所示的实施例中，迫使糊料117通过贴面层，以便润湿贴面层并形成富含树脂的隔离层，而同时形成片材。图8的压延装置155包括一对压浆辊，上述一对压浆辊计量涂布到载体膜102(或贴面层)上的树脂量，并能涂布一薄层糊料和在两压浆辊之间小心计量。压浆辊迫使所夹带的气体从糊料中选出，并跨过贴面层的宽度形成一个比较均匀的糊料层，及迫使糊料润湿贴面层。由于气体被挤出，所以在用压延装置的情况下可以不需要脱气装置。由于糊料层可以更精确地涂布，并且被辊强迫润湿贴面层，所以只需涂布足够的糊料，以便润湿贴面层和在模塑之后保持一足够的富含树脂层。因此，本发明更经济地提供一个顶层，所述顶层包括价格更贵的树脂和/或一些添加剂，如着色染料、紫外(UV)稳定剂等，因为所用的材料量最少。因此，图7-9提供一种由一第二装置164涂布的第二糊料层163，上述第二装置164优选的是如各图中所示的糊料挤出机，但可供选择地第二装置包括一种如本文所述的漏斗装置。
将一层短切玻璃158涂布在第二糊料层163的顶部上，或者可供选择地在这个阶段可以涂布一种毡片或贴面层。如图7-9所示，用一第三装置167，优选的是糊料挤出机或上述其它装置涂布一任选的第三糊料层165，并将一任选的第二短切的玻璃层159涂布在第三糊料层165的顶部上。如上所述，这种第二层短切玻璃可以包括一种毡片或贴面层。可以涂布额外的交替式糊料层和增强层(如短切纤维和/或毡片)对，以便达到所希望的片材厚度，但为了清楚起见这些图7-9示出了两层短切纤维158、159。最后，通过一个装置166在玻璃159的顶层和膜112的顶层之间涂布一种糊料顶层110。尽管示出一个糊料挤出机把糊料110涂布到玻璃159上，但可以用挤出机按与图4所示相同的方式将糊料110涂布到薄膜112上，或者是用如图4所示的刮刀166。然后优选的是将片材如上所述压实，但在图7-9中未示出。
因此，如图10所示，在这个实施例中，片材100包括一个在第二糊料层104顶部上的第一膜层102。第一糊料层104包括一种A级糊料，并包括如上所述的隔离层。将一种在其长度和宽度上具有伸长的贴面层106涂布在第一糊料层104的顶部上。将一个糊料层111设置在贴面层106的顶部上。第一糊料层104和/或第三糊料层111优选的是在压实时润湿贴面层106。将一第二载体膜112设置在片材100的侧面上。第二糊料层110优选的是设置在第二载体片材112上。一层增强材料158如短切玻璃、合成纤维、毡片、贴面层、或其它增强材料设置在第二和第三糊料层110、111之间。第二和第三树脂层110、111在压实期间润湿增强材料层。由于第一糊料层提供上述隔离层，其余的糊料层可以包括一种较低成本的糊料，或者一种具有与顶层A级糊料不同性能的糊料。如上所述，片材厚度可以通过加额外的增强材料层对及如本公开所述的糊料改变到任何所希望的厚度。
与传统成形的片材模塑复合料复合部件相比，按照本发明形成片材177所述成形的复合部件显示优越的表面特性。这归因为由第一糊料层所形成的隔离层，并且隔离层由如上所述贴面层支承。由于片材在压塑期间流动，所以本发明的贴面层必须伸长以便适应糊料流动而不撕裂，如本文进一步详细说明的。因此，优选的贴面层包括长纤维和/或不规则成形的纤维和/或随机取向的连续纤维或长丝。长纤维优选的是大于50mm长，而更优选的是大于100mm长，但优选的是短于1000mm，而更优选的是在100mm和300mm之间，但在某些应用中长纤维可以长于1000mm，并且可以包括连续纤维的长度。
根据毡片重量和所希望的机械性能，毡片可以用一种湿法或干法形成，并且可以进行针刺或者不进行针刺。现已发现，针刺在按照本发明所述方法中改良了贴面层的拉伸能力。不规则成形的纤维提供纤维108的膨松和柔软性。在一个优选实施例中，贴面层纤维(不管是不规则成形还是用别的方法)包括比粗纤维束细的成丝纤维。其中纤维108在压力下于糊料层104、110中的片材模塑糊料的顶部上并与该片材模塑糊料一起流动。纤维可以包括玻璃纤维、有机纤维、碳纤维、天然纤维、合成纤维或它们的任何组合。制造贴面层的一种优选的干法包括利用一种已知的干毡片法，所述干毡片法采用连续的长丝，而且还包括针刺操作以便将纤维截断成约100-200mm长的长纤维段，并把一种垂直尺寸加到纤维上，以便改良贴面层的性能。
贴面层106可以用各种重量毡片片材制造，上述各种重量毡片片材能在各种应用中使用，所述各种应用处对表面增强材料要求较重或较轻的毡片重量。利用具有不规则成形的纤维108的贴面层106可供在低LOI(极限耗氧指数)下的粘结剂纤维用，以便形成贴面层106，上述粘结剂纤维有助于在压机模塑中流动容易。正如该领域的技术人员所理解的，LOI是灼烧损失，或者也称之为固体量，并通过燃烧试验确定。灼烧损失的重量百分数是样品有机物含量的粗略量度。优选的是粘结剂以在4和20％之间的量存在。该领域的技术人员知道，制造一种按照本发明所述复合片材的方法，可以利用第一载体膜或者第二载体膜其中之一，或者二者，以便承载糊料的隔离层，然后将一个贴面层涂布在如上所述糊料层上方。一种优选的贴面层在机器运行方向和横向方向二者上都具有足够的抗拉强度，以便在制造片材的过程期间尤其是当贴面层在如图7所示的刮刀箱156下通过时，改良加工，并且当压塑复合片材时可以帮助避免撕裂或产生孔。优选的是贴面层在机器运行方向上具有一抗拉强度是在每米约5和250牛顿(N/M)之间，而在横向方向上具有一抗拉强度是在5和500N/m之间。更优选的是，贴面层当接收润湿时和在润湿之前(亦即“干的”)，在长度方向上具有一强度为大于50N/m和甚至更优选的是大于200N/m，那样贴面层当在如图6所示的刮刀下通过时保持完整。因此，贴面层在每个方向上将具有一抗拉强度优选的是至少在5和50N/m之间，而更优选的是在每个方向上至少10N/m，及更优选的是在其长度方向上大于50N/m和在其宽度方向上大于10N/m。
尽管上述例子只表明了片材模塑复合料片材100的一层，但应该理解，通常使用一个以上的层来形成一种复合部件。用来形成复合部件的片材模塑复合料片材100的层数随所希望的复合部件厚度不同而变，但通常是在2-4层范围内。因为该技术的技术人员已知并因此在本文中没有更详细地加以说明，各层设置在压塑机内一个模具中。然后将模具在各层上闭合，并且由于压力，当糊料在模具内流动时，各层在长度和宽度上伸长，以便覆盖模具的表面和充填模腔。按照本发明所述的贴面层在糊料流动时不撕裂的情况下在长度和宽度二者上伸长，因此覆盖在模具内形成的部件表面处邻近富含树脂层的模具表面。优选的是，贴面层在两个方向上具有一伸长在约5和50％之间。更优选的是，贴面层在每个方向(长度和宽度)上能有至少百分之五(5％)的伸长，而更优选的是在两个方向上都有至少10％的伸长，和更优选的是在至少一个方向上具有至少30％的伸长，及更优选的是在两个方向上具有至少30％的伸长，或者在至少一个方向上具有40％伸长而在第二方向上有至少5％、及优选的是大于5％的伸长。在具有较深撑压的模塑部件中，贴面层优选的是在流动方向上具有至少20-30％的伸长。贴面层可以根据制造部件所需的流动量和/或撑压规定，并因此可以规定在一特定方向上所需的伸长。甚至更优选的是，由于粘结剂的溶解度和如上所述长丝的移动，贴面层在每个方向上具有高达100％或更大的湿伸长。
在一个优选实施例中，将一个片材模塑复合料片材100的顶层和一个或多个按照先有技术制造的片材模塑复合料片材安放在模具中。在合适的模塑和固化之后，这样形成一种复合部件，所述复合部件在复合部件的可见侧面上具有一个A级表面侧面，而非A级表面通常在不可见侧面上发现。如果所形成的复合部件的顶面和底面二者都需要A级表面，则可以用片材模塑复合料片材100的顶层和底层，同时在这些片材100(其中一些片材可以包括一种不认为是A级糊料的糊料)内含有一个或多个按照先有技术制造的片材模塑复合料片材。在使用图2的复合片材100的情况下，贴面层106将比纤维158更靠近复合部件的可见表面设置。此外，本发明提供了一种着色隔离层的能力，因而能在不是整个复合片材着色的情况下将部件模塑成彩色，所述彩色优选的是耐UV的，以便保持模塑的颜色。
此外，专门地考虑了可以制成片材模塑复合料片材100的一些专用元件的许多修改。例如，可以改变片材100顶层的糊料层104树脂组成，以便利用另一些树脂，其中包括改性环氧树脂类、乙烯基酯类、丙烯酸酯类、或聚氨酯改性聚酯树脂类、它们都具有更好的冲击/韧度性能。可供选择地，如Woodson等人的美国专利No.6,020,443中所述，复合片材100的顶层可以通过用一种采用开口复分解聚合作用(“ROMP”)的二聚环戊二烯树脂(DCPD)和一种钌、锇或铁基催化剂改变。上述专利No.6,020,443包括在本文中作为参考。为了降低复合部件密度，一部分填料可以用一种特殊粘土或经过处理的填料代替，上述特殊粘土或经过处理的填料改良了润湿作用而同时增加了糊料在涂布之前的粘度。这提供了足够的粘度，因此当复合物在模具中流动时，复合物承载增强材料，因而跨过模塑的部件保持基本上一致的玻璃装料。通过减少为达到该粘度所必须的填料量，可以增加复合料内树脂的体积分数。一种具有较低比重的成分体积分数的这种增加，可以产生一种具有较低重量的部件。然而，当填料的体积分数减少时，额外的增强材料可能需要控制复合部件的线性膨胀系数(“CLTE”)和刚度。
另外，可以将各种研磨纤维、碳/石墨纤维绞合线、碳/石墨粉、碳/石墨片、或短纤维绞合线(8mm或更少)混合到糊料104、110中，以便有助于模量或CLTE。从Superior Graphite Company购买的两种优选品级石墨包括品级2139天然片和品级5039合成片。在石墨粉或片的情况下，粉或片包括糊料104、110配方中至少5重量％，和优选的是在大约20和35重量％之间，以便达到足够的静电涂布电导率。加石墨粉或片代替碳或玻璃纤维或除了碳或玻璃纤维之外，使树脂糊料104、110的比重降低，因此产生更轻重量的模塑复合料。照这样，除了石墨片或粉之外，通常加象碳酸钙这样的填料，以便使比重保持在一个优选范围内和此外保持较低的成本。另外，可以如Bening的美国专利No.5,965,470中所述，可以将碳微纤维或微丝加到糊料层104、110中，以便改良CLTE、电导率、可涂布性及表面品质，上述美国专利No.5,965,470包括在本文中作为参考。
另外，在贴面层106内可以用一种导电材料或如上所述各种导电材料如碳纤维、片、微丝或粉的组合代替一部分不规则成形的纤维108。当压塑时，不规则成形的纤维在流动过程中如上所述变直。其间，各导电材料保持在一个基本上连续的网络中，因而保持了复合材料内的导电性。这样生产一种由片材模塑复合料片材100制成的可静电喷涂的复合部件，所述复合部件具有如上所述改良了的表面特性。可供选择地，可以用铝或其它导电的金属物质代替上面所列举的导电材料，以便增加导电性和导热性。在另一个可供选择的实施例中，隔离层包括一种具有导电填料材料如石墨材料的糊料，以便在成品复合部件中提供表面导电性(如下面更详细说明的)。
在另一个实施例中，将一种复合片材按照本发明所述制成如上所述在顶侧上具有一个贴面层，并把一个第二贴面层涂布到部件的背侧面上。因而背侧面可以具有A级特性，这种情况通常是不需要的，或者贴面层将赋予改良的性能，其中包括减少部件的翘曲。该技术的技术人员应该理解，制造这种片材的优选方法，尽管没有示出，包括将一个糊料层涂布到每个载体片材上，在每个糊料层的顶部上提供一个贴面层，及优选的是靠近每个贴面层安放一个中间树脂层及在各中间树脂层之间安放一层增强材料。可供选择地，第二贴面层可以包括增强材料，及在两贴面层之间将设置一层糊料。
具有至少一层按照本发明所述片材模塑复合料片材100的复合部件有许多优于先有技术片材模塑复合料层状复合部件的优点。首先，本发明减少了SMC复合部件通过在一个隔离贴面层106情况下具有若干富含树脂的糊料104，106显示涂布爆裂、在不破坏顶部表面层的情况下保持部件中玻璃束的倾向。因而这样减少了复合部件的再加工，降低了成本和废品。具有片材模塑复合料片材100的一个顶层的复合部件流动相当好，以便形成一种合理固定的表皮。当加入如上所述的导电材料时，形成一种具有良好静电喷涂能力的复合部件，上述良好静电喷涂能力能用粉料涂层或静电喷涂器。各复合部件同样还可以具有改良的导热性，因而减少了与导热性有关的表面缺料的危险，如起泡、翘曲或爆裂。最后，本发明生产具有A级类型表面的复合部件。
若用现今的发明，一种复合部件可以用一种装料模塑，所述装料比通常用的装料覆盖更大部分的模具，并产生一种基本上没有波浪形的表面。例如，一种典型的装料含覆盖模具的40％，并且在压塑期间，装料会流动以便覆盖整个模具。若用现今的发明，由于存在贴面层和隔离层，已成功地试验了60％、70％、80％及更高的模具覆盖率。当模塑装料用一整体的“厚”片材制造以便形成如本发明所能实施的装料时，用本发明得到进一步的改进。因此，最终限定隔离层厚度的贴面层厚度必须调节，以便当在模塑期间复合片材流动时提供一种良好的树脂层和贴面层。当选择贴面层厚度时，必须考虑贴面层面积重量、密度、纤维直径和模具覆盖率，及目标结果是厚度至少大于整个模塑部件约0.1mm。优选的是，在贴面层具有100mm长度、直径为15微米的长丝情况下，对一60％的模具覆盖率来说，发现贴面层重量为约每平方米120克是令人满意的。申请人发现，对大多数应用来说，可以用表面层重量为40-120g/m2，而在约20g/m2和约200g/m2之间的重量在某些应用中可能有用。
现在参见图11，用来制造一种导电片材模塑复合料(如图12中77所示)的整层导电片材模塑复合料(SMC)片材10的在压实之前一般表示为10，上述导电片材模塑复合料按照本发明的另一个优选实施例制造。片材10从顶部到底部与上面参照图1所述的相同，但用短切纤维16代替贴面层106。图11-13的说明聚焦在导电纤维上，并因此表面层在下面各段中没有讨论。然而，该领域的技术人员应该理解，这种讨论直接可用于图1-10，其中在贴面层情况下涂布导电糊料，如上所述。
在图11中，以成层的形式设置了一个第二载体膜层12，一个顶部糊料层14，许多短切增强纤维16，一个导电糊料层18和一个第二载体膜20。当然，对片材模塑复合料片材10来说，从顶部到底部的成层顺序可以相反。形成图11的SMC片材10的方法在图12中示出，并与图4所示的方法相同，但用短切纤维代替毡片。优选的是，短切增强纤维16是从该技术中普遍已知的纤维状材料中选定，如玻璃纤维，碳纤维，天然纤维，聚合物及其它该技术中已知的可成纤材料，或者它们的混合物。
在本发明的图11中所用的含糊料层14的组成优选的是对目前用于如上所述模塑A级表面和/或结构部件的配方的一种改变。除了聚酯树脂(聚酯树脂可以包括热塑性的，热固性的，反应性单体等，如该领域的技术人员所已知的)之外，配方包含各种填料如碳酸钙，一种树脂抑制剂和引发剂(催化剂)，一种碱土金属氧化物或聚氨酯增稠剂，及一种内脱模剂。当然，根据糊料的成品复合部件所希望的特征，还可以加入其它添加剂。
导电糊料层18优选的是配方与糊料层14相同，但另外包括一种用来提供成品复合部件(在图13中以114示出)中表面导电性的石墨材料23。两种优选品级的石墨材料23包括石墨片和合成石墨粉。如表2所示，一种优选的石墨片是品级2139合成石墨片，及一种优选的石墨粉是品级5039合成石墨粉，二者都从Superior Graphite Company购买。石墨材料23的优选粒径和形态学可以改变，但它优选的是小于30微米。试验结果表明，沿着一种成品复合部件114的可见表面，由至少一层导电片材模塑复合料77所形成的电导率小于每平方106欧姆用于静电喷涂能力是必需的。为了保证这种静电喷涂能力，石墨材料23在导电糊料层18配方中的浓度必需是至少15重量％。
表2石墨材料23
糊料层14和导电糊料层18的优选组成分别在上面表1和下面表3中示出。
表3导电糊料层18
在导电糊料配方层18中使用石墨材料23的某些其它优点是石墨材料23用作一种无机添加剂或填料能力的结果。因此，加入石墨材料23常常会增加总片材模塑糊料系统的粘度。当其它添加剂如碳酸钙(CaCo3)的总量在整个导电糊料配方18中可以减少时，可以保持一种有用的模塑粘度。经常，石墨材料23会比其它填料重量更轻并显示较低的比重，因此用本发明模塑的部件114的最终重量可以比常规片材模塑复合部件更轻。
此外，通过用一种必需量的石墨材料23代替其它无机填料，已经观察到线性热膨胀系数和热膨胀系数改良，这种改良可以提供一种在随后模塑的复合部件上很少翘曲的表面层，并因此可以显示改良的表面品质。
现在参见图12，图12示出一种用于用图11的SMC片材10制造压实的SMC复合料77的优选装配方法，所述装配方法一般表示为50。装配方法通过从一个卷筒或卷轴52将第一载体膜层20解卷并跨过一个载体皮带54传送它。当然，在其它实施例中，在第一载体膜20的抗拉强度足够强到夹持整个SMC片材10的地方，载体皮带54不需要。然后将导电糊料层18以一种湿糊料18’的形式从一传统的分配装置17加到第一载体膜层20上。装置17优选的是用一种刮刀56，一般是一种头朝下的溢流刮刀计量糊料18’。此处所示的装置示出一个与刮刀56相对的弓形后侧，但该领域的技术人员应该理解，同样可以用一种矩形刮刀箱。
然后，将取成丝或未成丝纤维形式的增强纤维16用一个切碎机60切短加到导电糊料层18上。从一个卷筒或卷轴62将第二载体膜层12解卷，并用另一个传统的分配装置17将一糊料层14设置到第二载体膜12上。糊料层14作为一种湿糊料14’设置到第二载体膜12的内侧上。糊料层14的厚度用一个刮刀66控制。然后将第二载体膜12层和糊料层14绕一个辊68轧制并铺放在短切增强纤维16的顶部上，以使糊料层14是在第二载体膜层12的下方。这形成图12中所示的导电SMC片材10。一个金属线网皮带70压实导电SMC片材10，以便在轧制到一个卷取辊72上之前形成一种所希望面积重量的压实式导电SMC复合料77。在压实步骤期间，糊料层14和导电糊料层18中的过量糊料在短切增强纤维16内渗透并穿过短切增强纤维16。通过用一种简单的间隙调节控制由相应刮刀66，56所设置的糊料14’和18’的量，该领域的技术人员可以控制总的压实复合料77重量和每种压实的复合料77内所含的成丝增强材料百分率二者。
然后，在任何模塑应用之前于大约32℃下让每批压实的导电SMC复合料77成熟和增稠因而增加粘度大约1-14天。然后可以将批料通过将SMC复合料77固化到一个合适的层或层压尺寸，除去第二和第一载体膜12，20，在加热的配合金属或复合模中将其余材料模塑到一种合适的形状，及在加热和压力下将它固化以便制成一种成品复合部件(如图13中的114)进行进一步处理。优选的是，固化步骤是在大约5-10MPa(75-1500psi)下于约140-163℃(280-325°F)进行半分钟到3分钟。
在一个优选实施例中，如图13所示，将一个导电SMC复合料77的顶层102及一个或多个按照先有技术制造的传统SMC层104安放在模具112中。将模具112闭合，并在加热和压力下用常规方法将各层102、104压塑和压固，以便形成一个在顶部可见表面116上具有一导电表面的复合部件114。如果所形成的复合部件114的顶部可见表面116和底部可见表面118二者都需要导电表面，则可以利用压实的导电SMC复合物77的一个顶层102和底层102A，同时将一个或多个按照现有技术制造的片材模塑复合料层104夹在导电SMC复合料77的这些层102，102A之间。
在一个可供选择的实施例中，如图14所示，一个漏斗形分配装置17B代替其它附图4，5，6，7-9和12中所示的传统分配装置的其中之一或一个以上，比如图12中所示的刮刀56。在一个实施例中，所有常规装置都包括这种漏斗形装置，不过没有象这样示出。漏斗形分配装置17B有助于防止夹带空气，而夹带空气在传统分配装置如一个刮刀56中是常见的。为了控制分配装置17B中的粘度，可以对装置17B加热或冷却，以便保持一个恒定的温度，并因此能更好实现和控制粘度及由其流动。可以在装置17B的出口22附近对装置17B加热，以便降低糊料18’的粘度，并因而改良润湿片材10内的玻璃纤维或毡片。在这方面，热源(未示出)可以在出口22附近贴着装置17B的一个壁24或者在该壁24之内加热，或者利用垂直进料缝隙21内的隔板23作为一个热源。可供选择地，可以应用如本文所述的一种体积糊料挤出装置。
漏斗装置17B的输出通过用组成和温度控制糊料18’的粘度，加上控制进料缝隙21内的压力进行控制，上述进料缝隙21内压力的控制可以通过控制装置17B中糊料的高度完成，并可以包括通过已知的机械装置(未示出)的一种任选的装置17B的增压作用。因此，通过控制压力，可以避免刮刀的欠加料和过加料，因而分别避免了太薄，或太厚涂布(或凌乱)。另外，该领域的技术人员应该理解，可以将一个以上漏斗串联设置，并因此可以将一种以上类型的糊料设置到片材上；例如，第一漏斗可以包括一种排成丝的糊料以便在部件外部提供一种富含树脂的层，而一种成丝糊料可以通过一个靠近非成丝糊料的第二漏斗设置。
如图2B所示，新的漏斗形分配装置17B优选的是安装到一个常规的刮刀箱上，而更优选的是安装到一种常规刮刀的口唇上，如图2A所示。糊料18’的高度通过一个浮阀或类似装置控制，以便使刮刀56不过进料并迫使过量的糊料在刮刀56的下面。装置17B包括一个底脚19，所述底脚19向外伸入主分配区中，该主分配区保证在机器运转时薄膜层20不卡住。将底脚19调到在它和薄膜层20之间具有一个小的间隙，所述小的间隙足以防止糊料18’流出回到分配装置17B。另外，分配装置17B具有一个垂直进料缝隙21，所述进料缝隙优选的是用一个或多个隔板23分成两个或多个更窄的缝隙21’，每个这样的缝隙21，21’都形成一个糊料柱。最靠近底脚19的第一个这样的缝隙21’首先接触载体膜20。即使从第一个这样的缝隙21’设置的糊料包括气泡或者不完全涂装薄膜20，每个随后的缝隙21’将帮助涂装在前面缝隙21’中糊料的任何缺料上。因此，将多缝式漏斗形分配装置17B设计成减少糊料18’内夹带的空气或空隙，并形成具有均匀高度和厚度的一层18。优选的是，缝隙21和21’的宽度可通过安装较少/添加、较薄/较厚的板23，和/或调节壁24进行调节。在一个优选实施例中，底脚19设置在薄膜20(或一个贴面层)上方约0.03-0.25英寸之间，及刮刀56的尖头设置在薄膜20上方约0.05-0.125英寸之间，然而这些间隙将取决于糊料组成，粘度，及整个操作条件。
然后，让每批压实的SMC片材77在任何模塑应用之前在大约32℃下成熟和增稠由此增加粘度大约1-14天。然后，可以将批料通过下列步骤进一步处理将SMC片材10切到合适的层或层压尺寸，除去上面和下面载体膜12，20，在一个热的配合金属或复合物对模中将留下的材料模塑成一种合适的形状，及在加热和加压下将它固化，以便制成一种成品复合部件(未示出)。优选的是，固化步骤是在大约5-10MPa(750-1500psi)于约140-163℃(280-325°F)温度下进行约半分钟至3分钟。
在上述压实步骤期间，糊料层14和糊料层18中的过量树脂渗入纤维层158内并穿过该纤维层158以便将它润湿。压实的SMC片材77当固化时形成一种复合部件，其中可见的表面层形成一个富含树脂和几乎没有多孔的层，所述这些具有改良的表面特性，同时与传统的片材模塑复合料的复合物相比具有较少的表面孔。
此外，如果在纤维层18中使用导电材料如碳纤维或镀镍的碳纤维或玻璃纤维，则可以得到具有改良的静电喷涂能力特性的固化复合部件。这种导电纤维可以除了玻璃纤维之外或者代替玻璃纤维使用。同样，导电片、微丝、粉末、或者碳纤维或镀镍的碳纤维或玻璃纤维或者导电颗粒，在浸渍树脂的成纤纤维层中都可以使用，其中每一种都可以看做是用于本公开目的的导电纤维。另外，通过把各种导电材料集中在很靠近复合部件表面位置处的纤维层18内，则与传统的具有导电材料的片材模塑复合料的复合部件相比，在复合部件内需要较少的导电材料，这样降低了原料成本。
图17和18示出一种用于制造新的片材模塑复合料片材271的配混生产线的两个优选实施例，上述片材271被连续加工，以便形成一种复合部件。在这些实施例中，利用一个容积式泵给一个缝型挤塑模头进料，所述缝型挤塑模头渡过配混生产线。这种利用这种容积计量系统来涂布片材模塑糊料被认为具有许多优于用刮刀箱涂布技术制造的传统片材模塑复合料片材的优点。
现在参见图17，图17示出一种用于制造片材模塑复合料片材271的新配混生产线200。首先，将一种下面载体膜202从一个筒子架204解卷。片材模塑糊料的量用一种体积糊料挤出装置208按体积涂布到载体膜20的表面上，以便形成一层206。体积糊料挤出装置208在下面图19和20中更详细示出。
下面在表1中公开了一种用于片材模塑糊料层206的优选组成。然而，可以将其它的添加剂加到组成中，上述添加剂包括脱模剂，减少纤维突起的薄断而添加剂，抗静电添加剂，紫外(“UV”)光稳定剂添加剂，及其它在该技术中设想的添加剂，以便对由片材模塑复合料271所形成的复合部件提供所希望的表面特性。
另外，可以将各种导电材料加到片材模塑糊料层206上，以便改良静电喷涂能力。这些包括研磨纤维，碳/石墨纤维绞合线，石墨粉，石墨片，或短纤维绞合线(8mm或更少)，以便帮助模量或CLTE。
接着，与上述步骤一样，将一层薄的非织造织物，或贴面层210，从一个筒子架212或类似装置解卷，并安放在片材模塑糊料层206的顶部上。这种贴面层210优选的是如2001年10月28日提交的临时申请60/328,620中所述的扭结式纤维贴面层，或者可以包括一种具有上述特性的贴面层，本申请要求上述申请60/328,620的优先权并包括在本文中作为参考。
接着，优选的是用一个第二体积糊料挤出装置216涂布另一个树脂糊料层214。将这个树脂糊料层214按配方制造，以便提供极好的机械性能和合适的收缩控制。由于这是一个内树脂层，所以在树脂糊料层214中不需要如上述表1中所示的那些表面特性添加剂。因此，为对复合部件提供所希望的表面特性而在该技术中所设想的抗静电添加剂，紫外(“UV”)光稳定剂添加剂及其它添加剂都不需要。因此，在没有这些添加剂的情况下，一种优选的树脂组成与表1中所示的组成相同。
接着，将一层短切玻璃纤维增强材料218加在树脂糊料层214上。这层短切玻璃纤维增强材料218按照先有技术中所发现的是有代表性的。将一种多末端玻璃纤维粗纱220送入切碎机222，以便形成短切玻璃纤维增强材料218。然后优选的是用一个第三体积糊料挤出装置226加一第三糊料层224。然后可以将一第二层短切玻璃纤维增强材料228加在第三糊料层224上。
用于形成其余片材模塑复合料250的方法通过在没有外部载体层206和贴面层210的情况下，按上述各段中所做的相反的顺序加入各成分进行。因此，将另一个糊料层214，及一个外部载体层202铺放在短切玻璃纤维增强材料层228顶部上。当然，如果在片材模塑复合料250的两侧面上都希望是一种A级表面，则可以在树脂糊料层214和外部载体层202之间加入额外一层贴面层210和外部糊料层206。
最后，片材模塑复合料片材271通过轧制片材模塑复合料250或使该复合料250通过一个压实装置240形成，并通过绕一心轴242卷绕或该技术已知的其它包装装置进行包装用于以后加工。可供选择地，片材模塑复合料片材271可以垂悬在一个箱中。此外，片材模塑复合料片材271可以在配混生产线上以一规则的间隔切断，并将切断的片材在一储存容器中平放用于以后加工。这种方法的优点是，片材模塑复合料片材271不会由于弯曲而损坏，这样可以产生改良的表面特性。
然后将片材模塑复合料片材271通常是在大约29-46℃(85-115°F)的温度下成熟1-14天。这使片材271的粘度能增加到足以使片材模塑糊料和增强材料在随后的形成一复合部件的模塑法中一起均匀地流动而不是分开流动。
可供选择地，如图18中所示，可以用一种预制整体模塑体积糊料挤出装置244加入一种预制整体模塑复合料糊料层230代替第三糊料层224。
预制整体模塑复合料层230是专门按配方制造的糊料，所述糊料在与适当浸渍各种填料混合时是有效的，上述填料可以随后加入糊料中。这些填料因为各种原因加到糊料中，其中包括废料和重量减少，并且上述填料通常不加到片材模塑复合料中，因为它们能产生表面缺料。由于这些填料包括在中间层中，所以它们对表面特性有很少或者没有影响。这些填料包括低密度填料和各种粒度和形态的回收材料。
在下面所示的图19和21中，示出体积糊料挤出装置208，216，226和预制整体模塑体积糊料挤出装置224的近视图。图20和22分别示出图19和21缝型挤塑模头的近视图和侧视图。
现在参见图19和20，体积糊料挤出装置208包括一个糊料箱260和一个缝型挤塑模头262，所述缝型挤塑模头262具有一个阿基米德螺旋电机驱动装置264，上述糊料箱260和缝型挤塑模头262通过一对管线265，267连接在一起，每个管线265，267都具有一个容积式泵266，268。当然，尽管示出了体积糊料挤出装置208，但体积糊料挤出装置216和226(图17)具有同样的设计和操作。在操作时，装在糊料箱260中的片材模塑糊料206利用泵226从箱260通过管线265泵送到模头262上。一部分糊料206穿过安装在模头262上的逢隙284从模头262出来落在运输机皮带278上，而其余糊料用一种受容积式泵268控制的方式从模头262出来通过管线267。缝隙284从内向外逐渐变细并具有一个恒定的圆形横截面。一个过滤器274连接到管线267上并防止块体或大纤维颗粒返回糊料箱260。这个过滤器270还防止缝隙284堵塞。糊料206优选的是在圆筒260中保持在低真空压力下，以便排除糊料中的气泡，同时防止溶剂起泡。穿过缝隙284的糊料输出从糊料206经过泵266的通过量和糊料206经过泵268的通过量之间的减法得到。
阿基米德螺旋装置264具有许多功能。首先，它可用于补偿在糊料206跨过管线278的宽度W的通过量中沿着模头262的压降。它还让沿着缝隙284整个宽度糊料206分配左右平衡具有灵活性。这样能通过朝向过滤器270移动块体连续净化缝隙284。通过缝隙284的颗粒物将排放在规定缝隙284逐渐变细的几何形状的管线278上。
现在参见图21和22，图21和22示出预制整体模塑复合料体积糊料挤出装置244。预制整体模塑复合料体积糊料挤出装置244基本上用与图17，19和20的挤出装置208，216，226相同的方式操作。装置208，216，226和装置244之间的唯一不同是所用的树脂糊料类型和模头262中由于填料类型和所用的增强材料不同而所必需的缝隙284的宽度不同。这里，为了能在管线上合适分配树脂糊料230，较宽的缝隙是必要的。
当然，尽管本发明的优选实施例公开了体积糊料挤出装置208，216，226和244来分配各自的片材模塑糊料，但也可以用其它可供选择的挤出机装置与上述模头结合或是替换上述模头。两个更优选的例子下面在图23和24中示出。
现在参见图23，一个缝型挤塑模头300可以替代体积糊料挤出装置208，216，226和244中的一个或多个缝型挤塑模头262。缝型挤塑模头300与图19-22中的模头262用同样方式操作。一个不同是缝型挤塑模头300具有一个可变形的口唇302，所述可变型的口唇302能控制缝隙284的间隙，以便平衡上述左右线性通过量，而更一般的是保证缝隙284和跨过配混生产线宽度始终相等的通过量。
现在参见图24，图24示出体积糊料挤出装置400的另一个实施例。此处，在操作时，装在糊料箱408中的片材模塑糊料406用容积式泵414从糊料箱408经由管线412通过过滤器416泵送到缝型挤塑模头410。过滤器416防止大的颗粒物涂布到片材模塑层424上。然后将糊料406通过安装在模头410上的缝隙418用与图19-23的缝型挤塑模头262，300相同的方式排出，并落到装有以前涂布的片材模塑层424的运输机皮带422上。
另外，设想了挤塑机的另一些实施例和/或替换图19-24的体积糊料挤出装置。这些包括具有机筒附件的挤塑机和具有适当设计的分配通道的挤塑机，上述具有机筒附件的挤塑机迫使片材模塑糊料穿过缝隙，而上述具有适当设计的分配通道的挤塑机用缝隙代替阿基米德螺旋装置264进料。此外，可以发现上述漏斗装置或一种常规分配装置对涂布一层或多层糊料是有用的。此外，体积分配器与上述各导电糊料层组合是有用的。
另外，可以将各种附加控制装置加到图19-24所示的体积糊料挤出装置上，和加到如该技术中已知的上面列举的另外类型的挤塑机上。例如，可以加一些装置如加热元件和其它测量装置，以便控制体积糊料挤出装置不同部分内糊料的粘度。此外，可以将一种真空脱气装置(未示出)安装到一个或多个体积糊料挤出装置中，上述真空脱气装置用来除去各个糊料中夹带的空气。这种真空脱气装置通常装备有一个接收容器，所述接收容器是处在压力之下，并能使糊料在较低转速下除去，以便减少积热。
本发明具有一些优于目前采用的片材模塑复合料基复合材料的重要优点。首先，利用体积计量技术能沿着一条配混生产线加多层片材模塑糊料和增强材料，因而能在一个配混生产线中生产较厚的复合片材271。这减少了需要装到模具中以便形成一种复合部件的复合片材271的数目。这通过减少了在模塑之前必须除去的载体膜片材的量增加了制造效率。此外，这增加了片材模塑配混生产线的生产率，因为生产线速度相对于其次，利用体积计量技术来涂布片材模塑糊料可用于比用传统的刮刀箱式涂布系统制造的复合片材高的复合片材271重量的一致性。克服了象先有技术中那样需要控制复合片材271装料的重量，因而改良了部件之间模塑的一致性，部件之间模塑的一致性可以产生具有改良的机械和美学特点的复合部件。
第三，片材模塑糊料206的顶层专门制成没有空隙，并允许独特的下层装料“栓塞流”，以便盖住整个复合部件的可见A级表面。在这种“无孔”层情况下，抑制了对长路流动片材271来排除空气的需要。“栓塞流”是描述流动类型的流变术语，此处材料基本上起一种“可变形体”的作用，所述“可变形体”保持更多的整体性并因此在很小剪切变形的情况下前进。这种类型流动与注射热塑性塑料时的流动相反，此处在模腔间隙中心的材料比沿着表面的材料流动更快。这种类型的流动通称为“源泉流”。
第四，本发明结果是一种片材模塑复合片材271，所述复合片材271在它的各层内可能具有一个或多个专门的特征，其中包括例如一种没有夹带空气的顶层，一种导电顶层，一种彩色或光稳定的顶层，一种导电的电磁干扰(EMI)屏蔽式顶层，及一种低密度或低成本增强式中间区域。这可用于具有改良的表面光洁度、较低重量，及提供回收解决方案的片材模塑复合部件。
第五，无空隙的顶层和厚装料能力与这种新技术的组合供一种由一个顶部片材模塑复合片材271装料用，能形成一种具有A级可见表面的模塑复合部件。根据所希望的待形成的复合部件厚度，传统的片材模塑复合片材的一次或多次装料，或者本发明的复合片材271的额外装料，都可以加在复合片材271顶层的下面。
尽管利用一些优选实施例说明了本发明，但当然，应该理解，本发明不限于这些优选实施例，因为该领域的技术人员，尤其是根据上述说明，可以进行各种改变。
权利要求
1.一种在压实之前用于制造具有改良的表面特性的复合部件的单层片材模塑复合料片材，其包括第一载体膜层；第一糊料层，所述第一糊料层邻近载体膜层设置；贴面层，所述贴面层在第一载体膜层对面邻近第一糊料层设置；第二载体膜层；及第二糊料层，所述第二糊料层设置在贴面层和第二载体膜层之间。
2.如权利要求1所述的层，其中，上述贴面层还包括数个不规则成形的长丝或纤维。
3.如权利要求1所述的层，其中，上述第一糊料层包括一隔离层，所述隔离层能在模塑时产生基本上没有表面孔和裂纹的外表面。
4.如权利要求3所述的层，还包括一层短切纤维，所述短切纤维位于上述表面层和上述第二糊料层之间。
5.如权利要求4所述的层，还包括一个第三糊料层，所述第三糊料层在贴面层和短切纤维层之间。
6.如权利要求5所述的层，其中，上述层在一个具有一表面的模具中压塑；上述贴面层包括若干纤维；上述纤维在压塑期间与糊料一起流动；上述贴面层在模塑之后以一基本上连续的形式基本上覆盖整个模具表面。
7.如权利要求6所述的层，其中，上述贴面层包括一粘结剂，所述粘结剂十分易溶于第一糊料层的一种树脂中。
8.如权利要求7所述的层，其中，粘结剂具有一在树脂中的溶解度为高于约35％。
9.如权利要求8所述的层，其中，粘结剂具有一在树脂中的溶解度为高于约50％。
10.如权利要求9所述的层，其中，粘结剂具有一在树脂中的溶解度为高于约75％。
11.如权利要求10所述的层，其中，粘结剂具有一在树脂中的溶解度为几乎100％。
12.如权利要求7所述的层，其中，上述贴面层还包括长纤维。
13.如权利要求12所述的层，其中，上述第一糊料层和上述贴面层的其中之一包括一导电材料。
14.如权利要求1所述的层，其中，上述贴面层包括一粘结剂，所述粘结剂十分易溶于第一糊料层的一种树脂中。
15.如权利要求14所述的层，其中，粘结剂具有一在树脂中的溶解度为高于约35％。
16.如权利要求15所述的层，其中，粘结剂具有一在树脂中的溶解度为高于约75％。
17.如权利要求14所述的层，其中，上述贴面层还包括若干长纤维。
18.如权利要求17所述的层，其中，上述层在一个具有一表面的模具中压塑；上述贴面层纤维在压塑期间与糊料一起流动；上述贴面层在模塑之后以一基本上连续的形式基本上覆盖整个模具表面。
19.如权利要求18所述的层，其中，上述纤维具有长度是在约100mm和约300mm之间。
20.如权利要求18所述的层，其中，上述贴面层用干成型法制造，及其中将上述干成型的贴面层进行针刺。
21.如权利要求20所述的层，其中，上述贴面层在上述干成型法中用连续的长丝制造。
22.如权利要求18所述的层，其中，上述贴面层在其宽度和长度方向的每个方向上都具有干抗拉强度为至少5N/m。
23.如权利要求22所述的层，其中，上述贴面层在长度方向上具有干抗拉强度为至少50N/m。
24.如权利要求7所述的层，其中，上述第一糊料层还包括一聚酯树脂，若干填料，一树脂抑制剂和引发剂，一碱土金属氧化物，和一内脱模剂。
25.如权利要求24所述的层，其中，上述短切纤维是从包括各种短切玻璃纤维和各种短切碳纤维的一组中选定。
26.如权利要求1所述的层，其中，上述贴面层和上述第一糊料的其中之一包括一导电材料。
27.如权利要求26所述的层，其中，上述导电材料是从一组材料中选定，所述这组材料包括若干不规则成形的碳纤维、碳片、碳微丝，及碳粉。
28.如权利要求1所述的层，其中，上述贴面层包括各种纤维；上述层在一个具有一表面的模具中压塑，和上述各纤维在压塑期间与糊料一起流动，同时上述贴面层在模塑之后以基本上连续的形式基本上覆盖整个模具表面。
29.如权利要求28所述的层，其中，上述贴面层具有一重量是在约20g/m2和约200g/m2之间。
30.如权利要求29所述的层，其中，上述贴面层具有一重量是在约40g/m2和约120g/m2之间。
31.如权利要求30所述的层，其中，上述贴面层包括下述一组纤维的其中之一长的短切纤维，连续长丝，和不规则成形的纤维。
32.如权利要求31所述的层，其中，上述贴面层在其宽度和长度上各具有一干抗拉强度为至少5N。
33.如权利要求32所述的层，其中，上述贴面层在其长度上具有一干抗拉强度为至少50N。
34.如权利要求33所述的层，其中，贴面层纤维当暴露于高于200℃的温度下20秒钟时不熔化。
35.如权利要求28所述的层，其中，所述层在模具中模塑之后，贴面层在基本上是整个模具表面上具有一厚度为至少大约0.1mm。
36.如权利要求35所述的层，其中所述层切成一形状并安放在模具中，以使层的形状在模塑之前覆盖模具表面的约40％以上。
37.如权利要求36所述的层，其中，片材的形状在模塑之前覆盖模具表面约60％以上。
38.如权利要求37所述的层，其中，片材的形状在模塑之前覆盖模具表面约80％以上。
39.如权利要求1所述的层，其中，所述层被压实，并且贴面层与第一糊料层整体式配混。
40.如权利要求39所述的层，其中，上述贴面层包括一粘结剂，所述粘结剂十分易溶于第一糊料层中的一种树脂；上述贴面层被糊料层润湿和上述粘结剂基本上被上述糊料溶解。
41.一种制造单层片材模塑复合料片材的方法，其包括以下步骤加入第一载体膜层；加入贴面层的第一侧面，所述贴面层的第一侧面邻近上述第一载体膜层；加入第一糊料层，所述第一糊料层在上述贴面层和上述第一载体膜层之间；加入第二载体膜层，所述第二载体膜层邻近上述贴面层的一个第二侧面；加入第二糊料层，所述第二糊料层在上述贴面层和上述第二载体膜层之间；及将上述组合式贴面层和各糊料层压实，以便形成整层片材模塑复合料。
42.如权利要求41所述的方法，还包括在上述贴面层和上述第二糊料层之间加入若干第一类型短切纤维的步骤，上述各种短切纤维从包括各种短切玻璃纤维和各种短切碳纤维的一组纤维中选定。
43.如权利要求42所述的方法，还包括在贴面层和短切纤维层之间加入一种第三糊料层的步骤。
44.如权利要求43所述的方法，其中，上述第一糊料层提供一种隔离层，所述隔离层能在模塑时产生一个基本上没有表面孔和裂纹的外表面。
45.如权利要求44所述的方法，还包括在贴面层和第二膜层之间加入一个或多个额外的糊料层和增强层交替对的步骤。
46.如权利要求41所述的方法，还包括下列步骤将上述层设置在压塑机中一个模具内；将上述层在上述模具内压塑；在上述压塑步骤期间使上述贴面层中若干纤维与上述第一糊料一起流动，以便用上述贴面层纤维基本上覆盖整个上述模具表面；在模塑之后上述贴面层保持基本上连续。
47.如权利要求46所述的方法，其中，上述贴面层在流动步骤期间宽度或长度各伸长约10％以上。
48.如权利要求46所述的方法，还包括在压塑步骤之前基本上将上述贴面层中的一粘结剂溶解在上述糊料层内的步骤。
49.如权利要求46所述的方法，其中，上述贴面层包括若干不规则成形的纤维。
50.如权利要求48所述的方法，其中第一糊料层包括一个隔离层，所述隔离层当模塑形成一A级表面时，具有一个基本上没有表面孔和裂纹的外表面。
51.如权利要求41所述的方法，还包括用上述糊料层的其中之一润湿上述贴面层并将上述贴面层的粘结剂基本上溶于上述糊料层内的步骤。
52.如权利要求51所述的方法，还包括将一导电材料加入上述贴面层和上述第一糊料层二者其中之一内。
53.如权利要求51所述的方法，还包括以下步骤将上述层设置在压塑机中一个模具内；在上述模具内压塑上述层；在上述压塑步骤期间使上述贴面层中若干纤维与上述第一糊料一起流动，以便用上述贴面层纤维基本上覆盖整个模具表面；在模塑后上述贴面层基本上保持连续。
54.一种具有改良表面特性的复合部件的制造方法，其包括形成整层片材模塑复合料片材，形成上述整层的方法包括(a)加入第一载体膜层；(b)加入贴面层，所述贴面层邻近上述第一载体膜层；(c)加入第一糊料层，所述第一糊料层是在上述贴面层的一个第一侧面和上述第一糊料层之间；(d)加入第二载体膜层；所述第二载体膜层邻近上述贴面层的一个第二侧面，以便形成一种片材模塑复合料片材；(e)压实上述载体膜、贴面层和糊料层，以便形成整层片材模塑复合料；(f)将上述整层增厚；(g)将上述整层切成多个具有所希望形状的可模塑层；(h)将上述多个可模塑层的至少其中之一加到一个具有一表面的模具中；(i)在上述模具内压塑上述可模塑层；(j)使上述可模塑层的上述第一糊料层流动，以便覆盖上述模具表面；(k)在上述流动步骤(j)期间使上述可模塑表面的上述贴面层跨过基本上是整个模具表面伸长；及(l)在一第一压力和一第一温度下将上述可模塑层固定足够的时间，以便形成复合部件。
55.如权利要求54所述的方法，其中，上述第一糊料直接安放到第一载体模上。
56.按照权利要求54所述的方法，其中用一个刮刀将上述第一糊料直接安放到上述贴面层上并在上述刮刀下通过上述贴面层挤塑；以便润湿上述贴面层，并在上述贴面层和第一载体膜之间形成一层糊料。
57.按照权利要求54所述的方法，其中，上述第一糊料用一种压延装置涂布，并且上述贴面被第一糊料用上述压延装置润湿。
58.如权利要求54所述的方法，其中(d)邻近上述贴面层的一个第二侧面加入一第二载体膜层，以便形成一种片材模塑复合料片材，包括(d)将一第二糊料层加到上述贴面层的一个第二侧面和上述第二载体膜的一个侧面二者其中之一上，并在此之后将上述第二载体膜层设置到上述贴面层上，以便形成一种片材模塑复合料片材。
59.如权利要求54所述的方法，其中，固化上述可模塑层的步骤，包括在约140-163℃温度下和大约5-10MPa之间固化上述可模塑层在大约半分钟和3分钟之间的步骤。
60.如权利要求58所述的方法，还包括在将上述第二糊料层加到上述贴面层上之前将若干短切纤维加到上述贴面层上的步骤。
61.如权利要求60所述的方法，还包括在贴面层和短切纤维层之间加入一第三糊料层的步骤。
62.如权利要求61所述的方法，还包括在贴面层和第二薄膜层之间加入一个或多个额外的交替式糊料层和增强材料层对的步骤。
63.如权利要求62所述的方法，其中，第三糊料层是用一压延装置，糊料挤塑机或漏斗涂布器进行涂布。
64.如权利要求54所述的方法，其中，上述第一糊料层当模塑形成一A级表面时，形成一个隔离层，所述隔离层具有基本上没有表面孔和裂纹的外表面。
65.如权利要求54所述的方法，其中，(b)邻近上述第一载体膜层加入一个贴面层的步骤，包括(b)邻近上述第一载体膜层加入一个贴面层，上述贴面层包括各种纤维和一种导电材料。
66.如权利要求65所述的方法，其中，上述导电材料从一组材料中选定，所述这组材料包括若干不规则成形的碳纤维、碳片、碳微丝，和碳粉。
67.如权利要求54所述的方法，其中，步骤(k)还包括在上述压塑步骤期间使上述贴面层伸长，以便基本上覆盖整个上述模具表面；上述贴面层在压塑步骤之后保持基本上连续。
68.如权利要求67所述的方法，其中，上述贴面层在其宽度和长度二者上各伸长10％以上。
69.如权利要求68所述的方法，其中，上述贴面层在其宽度和长度二者上各伸长在50％以上；上述各种纤维当暴露一超过200℃的温度下20秒钟时不熔化。
70.如权利要求68所述的方法，其中，上述贴面层包括若干纤维和一种粘结剂，还包括在上述糊料层其中之一中基本上溶解上述粘结剂的步骤；上述贴面层通过上述各种纤维与糊料一起流动伸长。
71.如权利要求70所述的方法，其中，上述伸长的贴面层在基本上是整个模具表面上具有厚度为至少约0.1mm。
72.如权利要求71所述的方法，其中，上述粘结剂十分易溶于上述第一糊料层的一树脂中，上述方法还包括以下步骤用上述糊料润湿上述贴面层，及在上述糊料中溶解上述粘结剂。
73.如权利要求72所述的方法，其中，上述贴面层还包括各种长纤维。
74.如权利要求73所述的方法，还包括通过一种干成型法形成上述贴面层的步骤。
75.如权利要求74所述的方法，还包括针刺上述贴面层的步骤。
76.如权利要求67所述的方法，其中，上述贴面层包括若干不规则成形的纤维。
77.如权利要求54所述的方法，其中，上述贴面层在固化步骤期间经受超过200℃的固化温度；上述贴面层在上述固化温度下不熔化。
78.如权利要求77所述的方法，其中，上述贴面层包括若干长纤维和一种粘结剂，同时还包括基本上将上述粘结剂溶解在上述糊料层其中之一中的步骤；上述贴面层通过使上述纤维与糊料一起流动伸长。
79.如权利要求78所述的方法，其中，上述伸长的贴面层在基本上是整个模具表面上具有一厚度为至少约0.1mm。
80.如权利要求45所述的方法，还包括在压塑步骤之前将一第二层加在上述可模塑层顶部的步骤。
81.如权利要求80所述的方法，其中，上述第二层包括一种与可模塑层的糊料不同的糊料。
82.一种用来制造具有表面导电性的复合部件的整层导电片材模塑复合料片材，其包括第一糊料层；若干短切增强纤维；及导电糊料层，上述导电糊料层包括一热固性树脂和一石墨材料。
83.如权利要求82中所述的导电片材模塑复合料复合片材，其中，石墨材料包括一石墨粉。
84.如权利要求82所述的导电片材模塑复合料复合片材，其中，上述石墨材料包括一石墨片。
85.如权利要求82所述的导电片材模塑复合料复合片材，其中，上述石墨材料不少于上述导电糊料层大约20重量％。
86.如权利要求82所述的导电片材模塑复合料复合片材，其中，上述热固性树脂包括一聚酯树脂。
87.如权利要求82所述的导电片材模塑复合料复合片材，其中若干短切增强纤维包括一个贴面层；上述片材在一个具有一表面的模具中压塑；在压塑期间上述贴面层纤维与糊料层一起流动；上述贴面层在模塑之后以一基本上连续的形式基本上覆盖整个模具表面。
88.一种整层导电片材模塑复合料的制造方法，所述导电片材模塑复合料可以随后用来制造导电复合部件，上述方法包括加入第一载体膜层；加入第一糊料层到上述第一载体膜层上，上述第一糊料层包括一种第一糊料配方；加入若干短切增强纤维到上述第一糊料层上；加入一导电糊料层到上述第一糊料层上，上述导电糊料层包括一种导电糊料配方，上述导电糊料配方包括一热固性树脂和一石墨材料；加入一第二载体膜层到上述导电糊料层上，以便形成一片材模塑复合料复合片材；将上述片材模塑复合料复合片材压实，以便形成一个整层片材模塑复合料；及使上述整层增厚。
89.按照权利要求88所述的方法，其中，上述石墨材料包括一石墨粉。
90.按照权利要求88所述的方法，其中，上述石墨材料包括一石墨片。
91.按照权利要求88所述的方法，其中，上述石墨材料包括不少于上述糊料层的大约20重量％。
92.按照权利要求88所述的方法，其中，上述热固性树脂包括一聚酯树脂。
93.按照权利要求88所述的方法，其中，上述若干短切增强纤维包括一个贴面层，所述方法还包括以下步骤在具有一个表面的模具中压塑上述层；在压塑步骤期间使各种纤维与糊料层一起流动；及在上述流动步骤期间用上述各种纤维以基本上连续的形式基本上覆盖整个模具表面。
94.一种复合部件的形成方法，所述复合部件沿着一个可见的表面具有一电导率为低于每平方106欧姆，上述方法包括形成一种导电片材模塑复合料复合片材，所述导电片材模塑复合料复合片材包括一第一糊料层、若干短切增强纤维、及一导电糊料层，所述导电糊料层包括一热固性树脂和一石墨材料；压实上述导电片材模塑复合料复合片材，以便形成一整层导电片材模塑复合料；加入至少一层上述导电片材模塑复合料到一个模具中，以使上述第二糊料层紧密耦合到上述模具的一个表面上；及在第一温度和一第一压力下模塑至少一层上述导电片材模塑复合料足够的时间，以便将上述导电片材模塑复合料固化而形成复合部件。
97.如权利要求96所述的方法，其中，形成导电片材模塑复合料复合片材包括加入第一载体膜层；加入第一糊料层到上述第一载体膜层上，上述第一糊料层包括第一糊料配方；加入若干短切纤维到上述第一糊料层上；加入导电糊料层到上述若干短切纤维上，上述导电糊料层包括一第二糊料配方，上述第二糊料配方包括一热固性树脂和一石墨材料；加入第二载体膜层到上述导电糊料层上，以便形成一导电片材模塑复合料片材；压实上述导电片材模塑复合料片材，以便形成一个整层导电片材模塑复合料；使上述整层增厚；及将上述整层切成多个具有所希望形状的可模塑层；及除去上述整层中的上述第一载体膜层和上述第二载体膜层。
98.按照权利要求96所述的方法，其中，形成一导电片材模塑复合料复合片材包括形成一导电片材模塑复合料复合片材，上述导电片材模塑复合料复合片材包括一第一糊料层、若干短切增强纤维、及一导电糊料层，所述导电糊料层包括一热固性树脂和一石墨粉。
99.按照权利要求96所述的方法，其中，形成一导电片材模塑复合料复合片材包括形成一导电片材模塑复合料复合片材，上述导电片材模塑复合料复合片材包括一第一糊料层、若干短切增强纤维、及一导电糊料层，所述导电糊料层包括一热固性树脂和一石墨片。
100.按照权利要求96所述的方法，其中，形成一导电片材模塑复合料复合片材包括形成一导电片材模塑复合料复合片材，上述导电片材模塑复合料复合片材包括一第一糊料层、若干短切增强纤维、及一导电糊料层，所述导电糊料层包括一热固性树脂和一石墨材料，上述石墨材料包括不少于上述导电糊层的大约20重量％。
101.按照权利要求96所述的方法，其中，形成一导电片材模塑复合料复合片材包括形成一导电片材模塑复合料复合片材，上述导电片材模塑复合料复合片材包括一第一糊料层、若干短切增强纤维、及一导电糊料层，所述导电糊料层包括一热固性树脂和一石墨材料，上述石墨材料包括不少于上述导电糊料层的大约20重量％，其中上述石墨材料从包括石墨粉和石墨片的这组中选定。
102.按照权利要求96所述的方法，其中，模塑上述至少一层包括在约140-163℃之间的温度、在约5-10MPa的压力下模塑上述至少一层上述导电片材模塑复合料约半分钟至3分钟，以便将上述导电片材模塑复合料固化而形成复合部件。
103.按照权利要求96所述的方法，其中，上述各种短切纤维包括一个贴面层，模塑步骤还包括以下步骤在一个具有一表面的模具中压塑上述片材；在压塑步骤期间使各纤维与糊料层一起流动；及在上述流动步骤期间用上述各纤维以一种基本上连续的形式基本上覆盖整个模具表面。
104.一种在一个片材模塑配混生产线上加入一层片材模塑糊料的方法，其包括将一个体积糊料挤出装置连接到片材模塑配混生产线上，上述体积糊料挤出装置包括一个糊料箱，所述糊料箱流动式连接到一个缝型挤塑模头上，上述糊料箱具有一定量片材模塑糊料；将上述片材模塑糊料量从上述糊料箱泵送到上述缝型挤塑模头上；及按体积将上述片材模塑糊料量的其中一部分从上述缝型挤塑模头涂布到片材模塑配混生产线上，以便形成一层片材模塑糊料。
105.如权利要求104所述的方法，其中，上述缝型挤塑模头包括一预制整体模塑体积缝型挤塑模头。
106.如权利要求104所述的方法，其中，将一定量片材模塑糊料泵送到一个缝型挤塑模头上的方法包括在上述糊料箱和上述缝型挤塑模头之间流体式连接一个输入管线和一个引出管线；其中，上述输入管线具有一个第一容积式泵和其中上述引出管线具有一个第二容积式泵；用上述第一容积式泵将一第一片材模塑糊料量通过上述输入管线从上述糊料箱泵送到上述缝型挤塑模头；及用上述第二容积式泵将一第二片材模塑糊料量通过上述引出管线从上述缝型挤塑模头泵送到上述糊料箱，其中，上述第一量和上述第二量之间的差代表输送到片材模塑配混生产线上的糊料通过量。
107.如权利要求104所述的方法，其中，按体积涂布一部分上述片材模塑糊料量，包括按体积将一部分上述片材模塑糊料量通过上述缝型挤塑模头涂布到片材模塑配混生产线上，以便形成一层片材模塑糊料，上述缝隙具有一宽度W。
108.如权利要求107所述的方法，还包括将一个阿基米德螺旋装置连接到上述缝型挤塑模头上，上述阿基米德螺旋装置用来控制上述片材模塑糊料量的上述部分跨过上述缝隙宽度W的左右分配平衡。
109.如权利要求104所述的方法，其中，按体积涂布一部分上述片材模塑糊料量包括通过上述缝型挤塑模头上的一个缝隙按体积涂布一部分上述片材模塑糊料量到片材模塑配混生产线上，以便形成一层片材模塑糊料，上述缝隙具有一个宽度W，上述缝隙具有一可变形的口唇，所述口辱能控制上述缝隙的间隙宽度，以便平衡穿过上述缝隙的左右线性通过量。
110.如权利要求107所述的方法，还包括在上述输入管线内连接一个过滤器，以便防止大的颗粒物进入上述缝型挤塑模头。
111.如权利要求104所述的方法，还包括压实一个带有上述糊料的贴面层的步骤，其中上述贴面层包括一种基本上可溶于上述糊料的粘结剂。
113.一种将片材模塑糊料涂布到一个片材模塑配混生产线上的体积糊料挤塑模头，其包括一个糊料箱，所述糊料箱具有一种片材模塑糊料量；一个缝型挤塑模头，所述缝型挤塑模头具有一个缝隙，所述缝隙具有一个宽度W；一个输入管线，所述输入管线用于将上述糊料箱流动式连接到上述缝型挤塑模头上；一个第一容积式泵，所述第一容积式泵连接到上述输入管线上，该第一容积式泵能通过上述输入管线将上述片材模塑糊料量泵送到上述缝型挤塑模头上；一个引出管线，所述引出管线用于流动式将上述缝型挤塑模头连接到上述糊料箱上。
114.如权利要求113所述的体积糊料挤出装置，其中，上述缝型挤塑模头包括一预制整体模塑体积缝型挤塑模头。
115.如权利要求113所述的体积糊料挤出装置，还包括一个第二容积式泵，所述第二容积式泵连接到上述引出管线上，上述第二容积式泵能通过上述引出管线将上述片材模塑糊料的其中第一部分从上述缝型挤塑模头泵送到上述糊料箱；上述片材模塑糊料的其中第二部分跨过上述宽度W引出上述缝隙，上述第一部分和上述第二部分包括上述片材模塑糊料量。
116.如权利要求115所述的体积糊料挤出装置，还包括一个阿基米德螺旋装置，所述阿基米德螺旋装置连接到上述缝型挤塑模头上，上述阿基米德螺旋装置用来控制上述片材模塑糊料量的上述部分跨过上述缝隙宽度W分配的左右平衡。
117.如权利要求113所述的体积糊料挤出装置，其中，上述缝隙具有一种可变形的口唇，上述可变形的口唇能控制上述缝隙的间隙宽度，以便平衡穿过上述缝隙的左右线性通过量。
118.如权利要求113所述的体积糊料挤出装置，还包括一个连接在上述输入管线内的过滤器。
119.如权利要求113所述的方法，还包括压实带上述糊料的贴面层的步骤；上述贴面层包括一粘结剂，所述粘结剂基本上可溶于上述糊料中。
120.一种供在结构增强式压塑复合部件用的片材模塑复合料片材，所述片材以一未经压实的形式包括在一对外部薄膜层之间第一层树脂糊料，所述第一层树脂糊料涂布到外部薄膜层对的其中之一层上第二层树脂糊料，所述第二层树脂糊料涂布到外部薄膜层对的其中另一层上；n层增强纤维；及(n-1)层树脂糊料，所述(n-1)层树脂糊料用一个体积糊料挤出装置按体积涂布到上述n层增强纤维每层之间，其中n至少是2。
121.如权利要求120所述的片材模塑复合料片材，其中，上述(n-1)层树脂糊料的至少其中之一是预制整体模塑复合料层。
122.如权利要求121所述的片材模塑复合料片材，其中，上述预制整体模塑复合料层用一个体积糊料挤出装置按体积涂布，所述体积糊料挤出装置具有一个预制整体模塑体积缝型挤塑模头。
123.如权利要求121所述的片材模塑复合片材，其中，上述预制整体模塑复合料层包含若干低密度填料。
124.如权利要求121所述的片材模塑复合片材，其中，上述预制整体模塑复合料层包含各种粒度和形态的回收材料。
125.如权利要求120所述的片材模塑复合片材，其中，上述第一层树脂糊料用一个体积糊料挤出装置按体积涂布。
126.如权利要求120所述的片材模塑复合片材，其中，上述第一层和上述第二层是用一个体积糊料挤出装置按体积涂布。
127.如权利要求120所述的片材模塑复合片材，还包括加入至少一层贴面层代替上述各增强纤维层中其中相应的一层。
128.如权利要求120所述的方法，还包括压实一个带上述糊料的贴面层；上述贴面层包括一粘结剂，所述粘结剂基本上可溶于上述糊料中。
全文摘要
公开了一种用一种片材模塑复合料制造的复合部件，因为具有比传统的片材模塑复合料复合部件改良的特性。将纤维状材料作为一个邻近一糊料层的贴面层加入。贴面层在模塑加工期间很好地流动。改良的复合部件流动特性和表面特性归因于在模塑期间贴面层伸长和改良了充填能力。
文档编号D04H1/00GK1568254SQ02820230
公开日2005年1月19日 申请日期2002年10月11日 优先权日2001年10月12日
发明者雅克·杰勒德, 弗兰克·R·齐霍茨基, 迈克尔·H·扬德尔, 保罗·R·克鲁姆劳夫, 季奥瓦尼·蒙塔尼亚, 小唐纳德·B·塞奇 申请人:欧文斯科尔宁格公司, 欧文斯康宁合成物有限公司