纖維復(fù)合材料及其生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及纖維復(fù)合材料，其含有一層或多層的增強(qiáng)纖維或增強(qiáng)長(zhǎng)絲，并含有與之連接的一層或多層條帶紗；還涉及其生產(chǎn)方法。
【專利說(shuō)明】纖維復(fù)合材料及其生產(chǎn)方法
[0001 ] 描述
[0002]本發(fā)明涉及纖維基質(zhì)中間體(也稱為“粗紗”)及其生產(chǎn)方法。本發(fā)明尤其涉及纖維基質(zhì)中間體，其用于生產(chǎn)具有熱塑性基質(zhì)的纖維復(fù)合材料。由這些中間體制備的產(chǎn)品可以例如是有機(jī)片材，其目前主要用于汽車和飛機(jī)結(jié)構(gòu)中。其它潛在應(yīng)用是生產(chǎn)前端部件、座椅、載體和踏板。
[0003]有機(jī)片材是纖維基質(zhì)中間體。它們由連續(xù)纖維制成的織造織物或平紋織物構(gòu)，被包埋在熱塑性基質(zhì)中。熱塑性基質(zhì)的優(yōu)勢(shì)在于高的自動(dòng)化潛力，例如中間體的連續(xù)生產(chǎn)和熱成型性，以及與常規(guī)熱固性纖維復(fù)合材料相比的短加工時(shí)間。這尤其在具有短加工時(shí)間的汽車工業(yè)中受到極大關(guān)注。這里通常使用的纖維材料是玻璃、芳族聚酰胺和碳。在織造織物和平紋織物中，纖維也可以彼此按照直角運(yùn)行，從而可以具有比其金屬原型更好的機(jī)械性能，例如剛度、強(qiáng)度和熱膨脹性。與金屬片材相比，拉伸和壓縮行為不是對(duì)稱的。
[0004]高強(qiáng)度熱塑性纖維復(fù)合材料通常通過(guò)首先使得一束連續(xù)長(zhǎng)絲、例如碳纖維、芳族聚酰胺纖維或玻璃纖維作為增強(qiáng)纖維鋪置制備。然后，將由熱塑性粘合劑材料例如聚酰胺樹(shù)脂、熱塑性聚氨酯或聚酯構(gòu)成的基質(zhì)材料的漿料涂布在增強(qiáng)纖維之上和/或之下。然后通過(guò)加熱和可能施加壓力使得基質(zhì)材料熔融，從而得到纖維復(fù)合材料。例如，WO 2005/033390A2公開(kāi)了這種方法。
[0005]可交聯(lián)的材料和相似材料的基質(zhì)材料也當(dāng)然是常見(jiàn)的，是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的。
[0006]混雜的纖維復(fù)合材料也可以用作有機(jī)片材，其中除了增強(qiáng)長(zhǎng)絲之外，還引入其它長(zhǎng)絲作為基質(zhì)材料。長(zhǎng)絲優(yōu)選沿著單向取向；這可以例如通過(guò)使用合適的引導(dǎo)裝置和紗線引導(dǎo)設(shè)備分離長(zhǎng)絲進(jìn)行。再次，最后施涂基質(zhì)材料或固定試劑，從而以加熱或化學(xué)方式生產(chǎn)復(fù)合材料。
[0007]生產(chǎn)混雜纖維復(fù)合材料的現(xiàn)有技術(shù)方法的缺點(diǎn)是有時(shí)難以實(shí)現(xiàn)基質(zhì)材料的均勻施涂。另外，通常必須分離或分布不同類型的長(zhǎng)絲，這些長(zhǎng)絲的不同機(jī)械性能會(huì)引起問(wèn)題。
[0008]本發(fā)明解決了此問(wèn)題，因?yàn)楸景l(fā)明提供了一種纖維復(fù)合材料，其含有一層或多層的增強(qiáng)纖維或長(zhǎng)絲以及與之接觸的一層或多層條帶紗。
[0009]在本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)“條帶紗(ribbonyarn)”理解為表示單向取向長(zhǎng)絲的分布排列，其中寬度:厚度的比率是至少10:1，優(yōu)選50:1，更優(yōu)選40:1，最優(yōu)選30:1，例如厚度為0.2mm和寬度為6_。這種排列是通過(guò)合適的粘合劑固定的，例如漿料或熱塑性粘合劑。
[0010]用于條帶紗的材料優(yōu)選是在W02013/117728中描述的那些。這些材料的主要優(yōu)點(diǎn)是處理簡(jiǎn)單，基質(zhì)材料的分布特別均勻，能實(shí)現(xiàn)短的固結(jié)路徑，并得到非常均勻的產(chǎn)物。在無(wú)扭絞情況下卷繞的條帶紗可以例如易于運(yùn)輸和在現(xiàn)場(chǎng)使用。
[0011]對(duì)于本發(fā)明的纖維復(fù)合材料，優(yōu)選的是，至少一層的增強(qiáng)纖維或增強(qiáng)長(zhǎng)絲位于兩層條帶紗之間。這種夾心結(jié)構(gòu)導(dǎo)致形成非常均勻的中間體，其可以容易且便宜地進(jìn)一步在隨后步驟中加工。
[0012]所以，本發(fā)明纖維復(fù)合材料的條帶紗優(yōu)選含有以下物質(zhì)的紗線:聚酰胺6，聚酰胺6,6，聚酯，聚對(duì)苯二甲酸乙二酯，或聚丙稀。這些優(yōu)選的條帶紗例如以商品名Enka TecTape由PHP Fibers,Obernburg(德國(guó))銷售。
[0013]當(dāng)然，條帶紗也可以由其它材料制成?？梢院鸵矁?yōu)選的是，例如條帶紗是由通常用作增強(qiáng)纖維或長(zhǎng)絲的材料制成。例如，條帶紗可以由玻璃復(fù)絲紗制成，其中長(zhǎng)絲也在此方法中基本上彼此平行地分布和引入。這些玻璃復(fù)絲方便地使用合適的漿料固定，優(yōu)選由具有線密度為12000 dtex f 2000的復(fù)絲紗構(gòu)成，也優(yōu)選是經(jīng)過(guò)粘合活化的。因此，本發(fā)明也涉及纖維復(fù)合材料，其中增強(qiáng)纖維或增強(qiáng)長(zhǎng)絲也是條帶紗的形式。
[0014]另外，本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)纖維復(fù)合材料的方法，其特征在于使得一層或多層的增強(qiáng)纖維或長(zhǎng)絲與一層或多層條帶紗接觸。
[0015]在這里優(yōu)選的是，這些條帶紗的層從一個(gè)或多個(gè)卷線筒展卷。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，增強(qiáng)長(zhǎng)絲本身也是條帶紗的形式。
[0016]以此方式得到的纖維復(fù)合材料可以然后在加熱和/或壓力下固結(jié)，從而然后例如作為所謂的有機(jī)片材進(jìn)行進(jìn)一步加工。
[0017]在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，多層的增強(qiáng)纖維和長(zhǎng)絲是與多層的條帶紗一起扭絞的，從而即使在沒(méi)有熱處理或壓力的情況下也能結(jié)合。當(dāng)然理想的是，所有層、即包括用于形成增強(qiáng)層的纖維或長(zhǎng)絲的層也是條帶紗的形式。
[0018]本發(fā)明還涉及生產(chǎn)纖維復(fù)合材料的方法，此方法在權(quán)利要求6-11中更詳細(xì)地描述。
[0019]另外，將通過(guò)以下實(shí)施例更詳細(xì)地描述本發(fā)明，但是這些實(shí)施例并不限制本發(fā)明。
[0020]實(shí)施例1
[0021]條帶紗是從公稱線密度為1880 dtex f 280的聚酰胺6復(fù)絲生產(chǎn)的，如W02013/117728所述。此方法包括以下步驟，并且也通過(guò)在附圖中的示意圖解釋。
[0022]-紗線的展卷
[0023]-可能洗滌
[0024]-干燥
[0025]-分布
[0026]-施涂5重量％的來(lái)自EMS-ChemieAG的粘合劑Griltex 2A(在含水分散體中的共聚酰胺)
[0027]-將共聚酰胺在窯中于120°C固結(jié)
[0028]-以無(wú)扭絞方式卷繞。
[0029]實(shí)施例2
[0030]重復(fù)進(jìn)行實(shí)施例1，不同之處是代替聚酰胺6，使用線密度為12000dtex f2000的玻璃復(fù)絲紗(經(jīng)過(guò)粘合活化的)。
[0031]施涂5重量％的來(lái)自EMS-Chemie AG的粘合劑Griltex 2A(在含水分散體中的共聚酰胺)或2重量％的漿料。
[0032]實(shí)施例3
[0033]使得從上述實(shí)施例制得的條帶紗進(jìn)行以下處理以生產(chǎn)纖維復(fù)合材料(在這種情況下是玻璃纖維混合粗紗):
[0034]a)—層聚酰胺6條帶紗和一層玻璃復(fù)絲條帶紗；
[0035]b)作為多層制備(三層夾心):
[0036]—層聚酰胺6條帶紗(頂部)，一層玻璃復(fù)絲條帶紗(中間)和一層聚酰胺6條帶紗(底部)。
[0037]c)作為多層制備(五層雙夾心):
[0038]一層聚酰胺6條帶紗(頂部)，然后是一層玻璃復(fù)絲條帶紗和一層聚酰胺6條帶紗，再然后是一層玻璃復(fù)絲條帶紗，最后是一層聚酰胺6條帶紗(底部)。
[0039]上述玻璃纖維混合粗紗使用共聚酰胺和/或漿料粘合(預(yù)固定)。所得的粗紗以無(wú)扭絞方式卷繞。
[0040]或者，這些層在窯中僅僅在約120°C下加熱，使得共聚纖維輕微熔融，然后將這些層用輥筒(壓延機(jī))一起壓制而固結(jié)，并且以無(wú)扭絞方式卷繞。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種纖維復(fù)合材料，其含有一層或多層的增強(qiáng)纖維或長(zhǎng)絲以及與之接觸的一層或多層條帶紗。2.根據(jù)權(quán)利要求1的纖維復(fù)合材料，其特征在于至少一層的增強(qiáng)纖維或長(zhǎng)絲位于兩層條帶紗之間。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的纖維復(fù)合材料，其特征在于增強(qiáng)纖維或長(zhǎng)絲是選自碳纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維和/或芳族聚酰胺纖維。4.根據(jù)上述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)的纖維復(fù)合材料，其特征在于條帶紗的紗線是以下物質(zhì)的紗線:脂族聚酰胺例如聚酰胺6、聚酰胺6，6、聚酰胺4，6，芳族聚酰胺例如PPA，聚酯例如聚對(duì)苯二甲酸乙二酯，或聚丙烯。5.根據(jù)權(quán)利要求3或4的纖維復(fù)合材料，其特征在于增強(qiáng)纖維或長(zhǎng)絲也是條帶紗的形式。6.—種生產(chǎn)纖維復(fù)合材料的方法，其特征在于使得一層或多層的增強(qiáng)纖維或長(zhǎng)絲與一層或多層的條帶紗接觸。7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征在于條帶紗基本上由聚酰胺6或聚丙烯紗線組成。8.根據(jù)權(quán)利要求6或7的方法，其特征在于多層條帶紗以無(wú)扭絞方式從一個(gè)或多個(gè)卷線筒展卷。9.根據(jù)權(quán)利要求6-8中一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征在于增強(qiáng)纖維或長(zhǎng)絲也作為條帶紗層引入。10.根據(jù)權(quán)利要求6-9中一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征在于纖維復(fù)合材料隨后在加熱和/或壓力下固結(jié)。11.根據(jù)權(quán)利要求6-9中一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征在于增強(qiáng)纖維或長(zhǎng)絲的層是通過(guò)扭絞在一起而固結(jié)的。12.根據(jù)權(quán)利要求6-11中一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征在于增強(qiáng)纖維或長(zhǎng)絲是選自碳纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維和芳族聚酰胺纖維。
【文檔編號(hào)】B29B15/10GK105934316SQ201480072681
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2014年12月19日
【發(fā)明人】C·維埃特, A·弗拉什耐克爾, V·賽亞克
【申請(qǐng)人】Php纖維有限公司