[发明专利]借助内酰胺的聚合在模型内生产模制件的方法

说明书

本发明涉及一种在模型内加有纤维复合材料情况下借助内酰胺的聚合生产模制件的方法。此外，本发明还涉及新型的、按照本发明所提出的方法生产的模制件。

用内酰胺进行模制件的工艺生产，尤其是通过活性碱性快速聚合或本体聚合，这已被应用了约30年了。本发明意义上的模制件应理解为可借助已公开的铸造和聚合技术生产的零件，毛坯件、模型件等也属于此类。

在机器和仪表制造范围内，例如自多年以来，人们试图用其它在生产和应用方面具有技术的和/或经济的优点的材料来替代金属板材。作为选择的材料，此外塑料合成物也被接受，它们在性能上多种多样并按任何要求尽可能精确地被调整。不过到目前为止，还没有这样的合成物被提供，即它们在其强度、稳定性、硬度、刚度、韧性、耐热性，在其防火性能方面等能完全替代金属。只要各合成物至少部分达到甚至超过金属的技术性能，由于经济方面的原因，使用这些材料比使用金属好。因此始终需要，从可能的种类中选择出对任何应用场合都最佳的由许多花色品种组成的替代塑料合成物，以便最好地适合所要求的场合。

片状的塑料模制件的应用领域是交通工具制造和运输业。在这些领域中应用了以往由金属板制成的大面积模制件。近来，这些模制件主要由热固性塑料来代替，其中尤其是由不饱和聚酯树脂(UP-树脂)，聚氨酯(PU-树脂)和环氧树脂(EP-树脂)组成，对于小机械载荷部件，越来越多地采用热塑性塑料，其中，主要应用的是混合塑料(Massenkunststoffe)聚丙烯(PP)、聚碳酸脂(PC)、丙烯腈-J二烯-本乙烯及不同的混合形式。

尤其在交通工具制造方面，使用塑料的多样性逐渐表现出与金属材料相比具有缺点，因为近来存在废旧设备的回收和再利用的必要性。近年来，金属的再利用主要通过废料化处理解决了，而塑料回收才刚刚开始。已经表明，塑料的按类拣选是昂贵的。因此，从一开始就少用几种塑料种类显得更有意义。这些塑料种类则应尽可能广泛地在任何应用场合下被采用，在汽车制造中，例如保险杆，侧面板，挡泥板，顶盖，心土层组(Unterbodengruppen)，发动机罩等。在此，希望仅用一种塑料提供给许多应用场合。

在塑料翻新方面的重要参数是其所需能量消耗和残余塑料能重新加工成塑料零件的比率。通常，塑料零件被切碎并去除杂质。所获得的原料通常作为颗粒使用。如果是热塑性塑料，可用注塑机完全重新加工成新零件。与此相反，热固性塑料在相似条件下不熔融，因此只能在生产新的热固性塑料件时作为填料部分地被采用。因此，热塑性塑料由于其完全可重复加工性而比热固性塑料具有更大的意义，故此，寻找适合的热塑性替代材料受到人们的重视。

一种熟知的具有特别优良性能的热塑性材料是聚酰胺，它已被用来生产价值高的技术零件。聚酰胺在工艺性能方面易受影响，因此它作为金属替代物在技术和经济上引起人们的兴趣。不过，对于大面积的，相对于面积延伸而言基本上呈薄壁的模制件，聚酰胺目前还不可能制造。尤其对承载部件，占统治地位的除热固性塑料零件外还有那些必须承受强烈机械力而不被打碎的金属板。

此外，由聚酰胺组成的模制件借助内酰胺在模型内的聚合被生产。用内酰胺进行模制件的工业生产，尤其是通过活性碱性快速聚合或本体聚合，这已应用了近30年。本发明所指的扁平模制件是通常用薄片、金属板，或其它平面形材料生产的模制件，它们通常具有较大的平面延伸和相对较小的厚度。

由内酰胺组成的模制件一般是通过内酰胺在模型内聚合而生产的，并且比传统的、例如聚酰胺组成的塑料零件通常更硬、更刚和更耐磨。这主要是由于高的结晶度。通常方法中边界条件如温度、停留时间等的确定，以及通过所用添加剂及后处理的选择可对模件各工艺性能产生影响。不过上述条件中的大多数需要很大的经济和技术费用才能得以维持。高结晶率首先导致由内酰胺生产的模制件具有高脆性。因此，按照传统方法由内酰胺生产的模制件会由于所谓冷流(Kaltfluβ)导致的爆炸式裂痕而引起突然的过载被损坏。对于安全性重要的结构部件，这将导致巨大损失。

虽然在现有技术方面，模型内用玻璃纤维增强的被硬化的单质即热固性塑料已公开，但这些公开的方法对于专业人员而言是不能照搬的。热固性塑料，即传统意义的玻璃纤维塑料，是在自由基聚合作用下产生的。对于借助内酰胺聚合生产模制件是涉及热塑性塑料的生产，它是在离子聚合作用下形成的。在此，有些边界条件对于自由基聚合根本不重要。因此，由热固性塑料生产的方法知识的照搬对于由内酰胺聚合的热塑性塑料生产不一定有效，而阴离子聚合遵循自有的规律。热固性塑料的生产的规律是不能照搬的。