具有由复合材料制成的桶体的家用电器及用于生产此类桶体的工艺的制作方法

本发明涉及一种具有由复合材料制成的桶体的家用电器(诸如洗衣机或烘干机)，并且涉及用于生产此类桶体的工艺。更详细而言，本发明特别涉及包括由具有聚合物基质的复合材料制成的桶体的清洗机或洗衣机/烘干机，并且涉及用于桶体生产的工艺。

背景技术

在现有技术中，具有由复合材料制成的桶体的家用电器(诸如洗碗机、清洗机和/或烘干机)为众所周知的。此类家用电器的桶体大体上由复合材料制成，该复合材料包括用颗粒(诸如滑石或碳酸钙颗粒)增强或用纤维(诸如玻璃纤维)增强的聚合物基质(诸如聚丙烯基质)。

包括如以上表述的桶体的家用电器的示例例如在专利申请n.us2004/123633中被公开。

更详细地，具有用玻璃纤维增强的聚合物基质的复合材料大体上用于实现旨在承受高应力的桶体，如高转速模型的清洗机和洗衣机/烘干机的桶体，大体上达到800到1600rpm，而具有用滑石或碳酸钙颗粒增强的聚合物基质的复合材料大体上用于实现其中转速低于800rpm的承受较低应力的桶体，诸如洗碗机桶体或低端模型的清洗机和洗衣机/烘干机。

由于与矿物颗粒(诸如碳酸钙和滑石颗粒)的成本相比，玻璃纤维的成本相对高，故用玻璃纤维增强材料实现的桶体的成本比用矿物颗粒增强的桶体的成本贵大约25-30％。这促使显著地增加高转速模型的清洗机和洗衣机/烘干机的桶体的生产成本，以及因此此类清洗机和洗衣机/烘干机本身的生产成本。

技术实现要素：

本发明的目的在于设计一种包括由具有聚合物基质的复合材料制成的桶体的家用电器，诸如特别是清洗机或洗衣机/烘干机，该复合材料还针对高转速模型确保期望的机械性能，同时相对于出于相同目的而在市场上目前可用的材料需要较低的生产成本。

本发明的又一目的在于提供一种用于此类家用电器的桶体的生产的工艺，该工艺执行起来容易且经济。

在第一权利要求及其相应的权利要求中阐述的、设计用于实现本发明的目的的家用电器，包括由具有聚合物基质的复合材料制成的桶体，并且其中用于使其增强的玻璃纤维的部分用pet纤维代替，从而确保桶体的相当的机械物理和化学性能，同时显著降低其生产成本。

在实施例中，复合材料的基质通过按25％和40％之间的重量百分比引入玻璃纤维和pet纤维的混合物而得到增强，这足以确保复合材料的足够的机械性质。

在又一实施例中，pet纤维按5％和30％之间的重量百分比存在于复合材料中。

在另一实施例中，复合材料还包括基于马来酸酐的增容剂，以促进纤维与基质的聚合物材料之间的界面粘附，用于确保桶体的复合材料随着时间的推移具有足够的机械和化学耐受性。

在实施例中，通过对包括基质的聚合物材料、玻璃纤维以及pet薄片的混合物的挤压从pet薄片获得pet纤维。

在本实施例的版本中，pet薄片从回收的材料获得，并且优选地从使用过和处理过的塑料瓶获得。

本发明的工艺目的包括通过注射成型获得桶体，在此期间复合材料的温度维持在pet纤维的熔融温度以下，以便不改变后者的形状。

在版本中，工艺还包括在注射成型之前挤压包括基质的聚合物材料、玻璃纤维以及pet薄片的混合物，用于获得包含pet纤维的复合材料。

在又一版本中，在挤压期间，混合物的温度维持在pet的玻璃化转变温度和熔融温度之间，并且优选接近于其熔融温度，用于允许pet薄片的拉伸和后者以纤维形式的再成形。

附图说明

设计用于实现本发明的目的的家用电器包括由根据附图1的复合材料制成的桶体，在图1中示意性地示出在挤压阶段之前和之后的复合材料。

图中示出的元件被如下编号：

1.复合材料

2.聚合物材料

3.玻璃纤维

4.pet纤维

f.pet薄片

m.混合物。

具体实施方式

本发明的家用电器具有待清洗的物品可放置于其中的桶体。更详细地，如已知的，在家用电器为洗碗机的情况下，家用电器还包括一个或更多个篮状物，该篮状物可移除地放置在桶体中并且待清洗的器具(即，待清洗的盘、厨具、餐具、陶器等)由使用者放置于篮状物中。在家用电器为清洗机、烘干机或洗衣机/烘干机的情况下，家用电器还包括滚筒，其可旋转地放置在桶体中并且其中待清洗和/或烘干的衣物由使用者放置在该滚筒中。

本发明的家用电器的桶体由复合材料1制成，复合材料1包括聚合物材料2(诸如例如聚丙烯)的基质，和嵌入在基质的聚合物材料2中的玻璃纤维3。

本发明特别地参照了高转速模型的清洗机、烘干机或洗衣机/烘干机而被开发，然而其也可适用于洗碗机。

对于桶体随着时间的推移抵抗高转速循环，玻璃纤维3赋予复合材料最佳的机械性质，并且具体而言为最佳的屈服强度。

根据本发明，复合材料1还包括嵌入在基质中的聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)纤维4，其与玻璃纤维3混合。

更详细地，构成根据本发明的家用电器的桶体的复合材料中的玻璃纤维3的部分用pet纤维代替，从而允许降低桶体的生产成本，并且因此降低家用电器的生产成本，同时仍然还针对高转速模型确保桶体的合适的机械性质，并具体为合适的屈服强度。

此外，已证实，用包括玻璃纤维3和pet纤维4的混合物的复合材料获得的桶体具有良好的耐洗涤剂性和抗氧化性，可比得上用仅包括玻璃纤维的复合材料获得的桶体的耐洗涤剂性和抗氧化性。

根据实施例，玻璃纤维3和pet纤维4(即，其混合物)按25％和40％之间的重量百分比存在于复合材料1中。

以上表述的纤维的总量实际上确保桶体的足够的机械性质。

在又一实施例中，pet纤维4按5％和30％之间的重量百分比存在于复合材料1中。在以上表述的范围内的复合材料1中的pet纤维4的含量实际上允许显著地降低桶体的生产成本，而不危及桶体的性能。

根据另一实施例，复合材料1还包括基于马来酸酐的增容剂，以促进纤维与基质的聚合物材料2之间的界面粘附。实际上，已证实，此类增容剂适合于既促进玻璃纤维3与基质之间又促进pet纤维4与基质之间的粘附。在复合材料1的配方中对增容剂的引入，对于将随着时间的推移的最佳耐受性(机械和化学两者)赋予复合材料以及因此赋予用其实现的桶体而言为特别重要的。

在实施例中，通过挤压包括基质的聚合物材料2、玻璃纤维3以及pet薄片f的混合物m而从pet薄片f获得pet纤维4，如附图1中示意性示出的。这允许通过调节挤压工艺的操作参数来获得具有期望平均纵横比的pet纤维。

在本实施例的版本中，pet薄片f从回收的材料，即，从消费后的pet获得。这允许进一步降低复合材料的成本以及因此用其获得的桶体的成本，并且减少根据本发明的家用电器的整个生产工艺的环境影响。

pet薄片f可例如从使用过的和废弃的pet包装物获得。具体而言，根据本实施例的优选版本，pet薄片f从废弃的塑料瓶获得。从pet瓶获得的薄片实际上具有最佳厚度，这允许在挤压时容易获得具有期望纵横比的pet纤维。

本发明的目的还在于用于生产如以上描述的家用电器的桶体的工艺。本发明的工艺包括通过注射成型从复合材料获得桶体。更详细地，工艺包括将复合材料1注射在用于形成桶体的铸模中。

根据本发明，在桶体的注射成型期间，复合材料的温度维持在pet纤维的熔融温度以下，该熔融温度为大约250℃。这允许保持pet纤维的形状，使得如设计的复合材料的期望机械特征不会由用于获得桶体的注射成型工艺改变。

在版本中，工艺包括在注射成型之前挤压包括基质的聚合物材料2、玻璃纤维3以及pet薄片f的混合物m，用于获得包含pet纤维4的复合材料1。在挤压期间，与玻璃纤维3相比具有显著降低的成本的pet薄片f被拉伸，从而形成pet纤维4，如图1中示意性示出的。如此获得的pet纤维(具有显著高的纵横比)连同玻璃纤维3使聚合物基质增强，使得它们改进复合材料的整体机械性质。结果，复合材料的总成本被降低，而不显著地使后者的机械性质受损，并且仍然使用简单且经济的生产工艺。

根据工艺的又一版本，在挤压期间，混合物m的温度维持在pet的玻璃化转变温度和熔融温度之间。这允许薄片f的热塑性pet材料软化并且以纤维的形式再成形。更详细地，混合物在挤压期间的温度维持在约70℃和260℃之间，70℃和260℃分别为pet的玻璃化转变温度和熔融温度。

优选地，在工艺的又一版本中，在挤压期间，混合物m的温度维持接近于并如以上表述的那样低于熔融温度。更详细地，温度维持在pet的熔融温度附近，即，在低于熔融温度最高35℃-40℃下。

因此，通过设定接近于pet的熔融温度的挤压工艺的温度分布而在挤压机中软化添加到聚合物材料2中的pet薄片f。以该方式，pet薄片更容易以纤维的形式再成形。

根据本发明的家用电器和用于生产家用电器的桶体的工艺因此允许获得具有最佳机械性质、也适合于高转速模型的清洗机和洗衣机/烘干机的桶体，同时显著降低它们的生产成本。

实际上已证实，通过用pet纤维部分地代替用于生产桶体的复合材料的玻璃纤维，复合材料的机械性质不会受到危及。

作为示例，下面在表1中报告在包括聚丙烯基质和嵌入在其中的34％wt的玻璃纤维的复合材料，以及包括聚丙烯基质和嵌入在其中的24％wt的玻璃纤维和10％pet纤维的复合材料两者上进行的物理性质和机械测试的结果。

表1

如可由表1中报告的结果容易地证实的，用pet纤维部分地代替玻璃纤维略有一点地影响复合材料的物理和机械性质，使得如此获得的复合材料仍然适合于用来实现以高转速为特征的清洗机、烘干机和洗衣机/烘干机的桶体，同时允许此类桶体的生产成本显著降低。