用于不同强度复合材料型材的增强件制造方法以及得到的增强件的制作方法

专利名称：用于不同强度复合材料型材的增强件制造方法以及得到的增强件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于不同强度复合材料型材的增强件的制造方法。本 发明还涉及得到的增强件以及包括用该方法得到的至少一种增强件的复 合产品。
背景技术：
人们已经知道用于各个领域的越来越多复合材料的基本原理，作为说 明的一些例子，这里所指的有运动产品、航海或汽车领域的产品。所述的基本原理是在聚合物基体中有增强件。这种增强件用于为复合 材料提供机械强度的主要部分。这些增强件通常是天然材料的纤维，但更 通常的是合成纤维，玻璃纤维更加普遍。根据纤维的直径、它们的长度、它们的性能，根据编织纤维层、非编 织纤维层、缝合纤维层、粘接或连接纤维层的内部分布，根据它们的布置、 构成基体的聚合物的性能，根据需求和用途实现无限多的制作组合。根据需要，会使我们有必要让一个区域比另一个区域得到更大的增强。在这种情况下，已知的是在该区域中设置增强件，如果需要的话，根 据该区域的形状切割增强件，而将该区域叠置在连续的增强件上。这样就避免了在整个表面上设置高强度的连续的增强件，而只是有限 的区域需要高强度。还存在另一个实际上没有被克服的问题，而本发明的 方法正是要解决这一问题。事实上，我们采用滑雪板或推雪板的制造作为例子，以此作为总体描 述，但对用途没有任何限制，通常发现叠置的多层增强件被埋到热塑性树 脂或热塑性聚合物的基体内。先将这样得到的毛产品切割，然后对其精加工。在毛板制造步骤期间，叠置这些增强件，整个长度上的强度相同，该强度至少等于所需的最大强度，也就是所述板会受到最大外力的区域的最 大强度。可以将补充增强层设置在板内的最大外力区域中。我们知道这种方案 有许多缺陷。首先它使含有增强件的区域太厚。此外，因为从没被加固的区域到巳被加固的区域的过渡不理想，所以 得到的板没有最佳特性。因为从纤维的一端到另一端不连续，所以板的总的强度也会受到影 响。不再能够保证整个长度上因应力产生的渐进变形，弯曲不再均匀。由此从经济上来讲也有不足。如果使增强件在整个长度上徒劳地加 长，制造商不仅会损失成品板中的增强件的无用部分，而且会使被切割部 分的无用的增强件作为垃圾损失。现有技术方法还会导致产生大量的废物循环。发明内容本发明可以克服这些缺陷，沿应力的主方向使用连续的纤维，而且在 至少一个区域通过不同的分布产生加大的强度。


现在根据一个非限定性的实施方式描述本发明的方法，用一个非限定 的实施例描述该实施方式，所述例子是附图所示的对象，这些附图是 图1A是用本发明方法得到的简单增强件的俯视图； 图1B和1C分别是沿图1A的1B-1B线和1C-1C线的增强件的横截面图；图2A和2B是用相同方法得到的更复杂的增强件的两幅横截面图，这 是沿与图1A相同的剖面线作的横截面；图3A和3B是实施本发明方法以便得到简单增强件的第一转动设备的 两幅示意图；图3C和3D是为了便于阅读图3A和3B的两幅补充俯视图； 图4A和4B是能够实施该方法以便得到简单增强件的具有过渡的第二实施方式的两幅示意图；图5A和5B是能够实施该方法以便得到简单增强件的经过展开的第三 实施方式的两幅示意图；和图6表示根据本发明方法得到的增强件获得的推雪板的示意图。
具体实施方式
现在首先对照附图详细描述本发明的方法。图1中示出的增强件10由第一层12构成，该片层例如是未编织的玻璃纤维，第二层14设置在该第一片层的上表面上。第二层14由连续线16构成，在目前的情况下，将连续线的方向调节到纵向方向，该方向用箭头F表示。该方法连续进行，可以重复生产基体18，例如用于制造推雪板。 每一个基体包括三个主区域P1、 P2和P3，但过渡区T不包括在内。 例如在第一区域P1中，增强线16是连续的，它们沿纵向方向F平行设置，彼此间留有间隔。然后，后面的主区域P2是增强线16之间的间隔被改变的区域，在这种情况下，该间隔减小。在这两个区域之间，因为各线是连续的，所以有一个过渡区域T。 如果用于推雪板，则在中间区域P2的出口有一个到达增强线16的间隔与区域P1的间隔相同的区域P3的过渡区域T。在固定用途中，布置完全对称，但并不认为这是必须的。 在所示的情况下，被镶嵌在底部的这些增强线应当进行固定，以便保持间隔，直至增强件镶嵌埋入到聚合物基体内。为此，可以利用任何合适的固定设备，例如连接设备或缝合设备。 各剖面图表示两个层12和14的叠加。应注意的是在图1C所示的区域P2中，各线彼此靠近。当然，附图仅 是示意性的，可以根据产品将所述线压扁，在缝补的情况下更是如此。在图1中还示出了处在第一层12下面的下部第三层20，这是最后一 层，例如是面层。该方法致力于获得图6所示的产品。应注意的是， 一旦将一个或多个增强件埋入到聚合物树脂中并且得到 了网状花纹时，通常就要准备对产品进行切割。在所示的情况中，产品是推雪板，在图6中用虚线表示切割。我们发现在中部区域P2中，就窄而小的表面来讲这些线16的密度变 大，这样就使需要受到大的机械外力而且应当具有高刚性的区域的强度增 大。在端部区域P1和P3中，各线分隔开，它们的密度较小，使该需要受 到较小外力的区域具有比较小的机械强度，但具有比较大的柔性，这对于 高质量的推雪板来讲是必须的。可以采用过渡区域T，以便按照所需要的比例逐渐变化。反之，利用增强线的连续性充分保护系统的强度。这种连续性也可以 传递应力，并且能将前部、中部和后部不同的部分进行连接。还应注意的是，废料D正好合适，增强线几乎全部用完。在该实施方 式中，经计算表明第一次用的材料节省25%。因为不必要使端部区域像中间区域一样有相同密度的增强线16，所以 成品也是最佳的。可以提高或改进沿横向方向的强度，但在制造第一片层12时，也可 以将增强线沿横向方向均匀合并来提高过该横向方向的强度。该方法适用于所有沿给定方向在给定区域中希望复合材料的机械强 度得到改进的产品。该方法可以适应无限多的变换，因为增强线的特性、直径、增强线的 类型、过渡区域的数量、角度都是可以改变和调节的参数。在图1A中示出了一个简单实施方式，但也可以对相同增强线的长度 进行一系列不同的变换。用本发明方法得到的增强件10也可以包括一连串片层，在图2A和 2B中示出了叠置的增强线16和16'的两个层14和14'。在这种情况下，可以在直径、间隔、加密区域的叠置或非叠置以及己 经列出的所有其它参数方面实现大量的组合。因为是连续制造增强件，所以基体18是一个接一个的。因此，需要求助于这样的装置，即用这种装置得到的结果既精确又能重复，而且还能在高速下生产。第一种实施方式示于图3A 3D。该装置就像公知的那样包括一个传输器22，将由层12和层20构成的 合成物置于该传输器上，在合成物上适于设置由线16构成的层14。来自线轴的线16通过具有可变间隔的分配设备24。在图示的实施方 式中，该设备包括水平导向件26，如图3A和3C所示，水平导向件能沿 前进方向S获取横切于纵向方向F的位置。该导向件26包括一些彼此独 立的通道28。通道的数量和这些通道之间的间隔与探求的底部间隔相配合，以便导 向件垂直时设置层14的线。当必须减小间隔时，如图3B和3D所示，调整导向件的方向，以便形 成不同于90。的入射角，越是希望减小各线16之间的间隔，入射角偏离 90。越多。对于沿S方向的给定前进速度来讲，导向件的转速取决于相应过渡区 域T的形状。在该实施方式提出的某些实施情况中的一个缺陷就是会使设置的各 线偏离过渡区域的端部。因此，可以使导向件倾斜以便进行补偿，但这会 使配置复杂化。图4A和4B所示的变型旨在利用一个导向件26-1，该导向件包括一 些具有倾斜壁的隔间，所述导向件可以垂直移动。 将线16的发送设备与另一个导向件连接。因此，在改变导向件26-l和保持设备的相对位置时，这些线处在下部 或上部。因此当壁倾斜时，可以使各线16之间的间隔改变。可以利用导向件的移动或是利用发送设备的移动，或者利用这两者的 移动来实现相对运动。根据另一个变型，导向件26-2是具有能够占据不同位置的铰接分支 36的支撑34，如图5A和5B所示，根据分支间的分隔距离的加大或縮小， 就能产生不同的间隔。这些说明仅是示意性的，可以有其他变换，特别是在具有可变间隔的 支撑上设置导向轮，这种导向轮经调节后实现凸轮的运动。
权利要求
1.一种用于复合材料的增强件(10)的制造方法，该增强件包括被埋入到聚合物基体中的至少两个层(12、14)，其特征在于，至少其中的一个层(14)由在主方向F上连续的线(16)构成，其特征还在于，沿该主方向F可变间隔地设置这些线。
2. 根据权利要求1的增强件(10)的制造方法，其特征在于，其中的一 个层(14)的线(16)与至少另一层结合。
3. 根据权利要求1或2的增强件(10)的制造方法，其特征在于，利用 粘结或缝制结合这些线。
4. 根据上述任一权利要求的增强件(10)的制造方法，其特征在于， 它包括具有可变间隔的线(16、 16')的多个层(14、 14')。
5. 实施权利要求1 4的任一方法的装置，其特征在于，该装置包括一个 传输器(22)，其上设置至少一个层(12)以及具有可变间隔的分配设备(24)，用于由线(16)构成的层(14)。
6. 根据权利要求5的装置，其特征在于，具有可变间隔的分配设备(24) 包括水平导向件(26)，该水平导向件能获取横切于主方向F的位置，导 向件包括一些彼此独立的通道(28)，所述导向件能够获取不同的角度位置，以便改变所述各线(16)之间 的间隔。
7. 根据权利要求5的装置，其特征在于，具有可变间隔的分配设备(24) 包括一个导向件(26-1)，该导向件包括一些具有倾斜壁的间隔，分配设 备还包括线(16)的发送设备，所述导向件和发送设备彼此间可以运动。
8. 根据权利要求5的装置，其特征在于，具有可变间隔的分配设备(24) 包括具有能够占据不同位置的铰接分支(36)的支撑(34)，根据所述分 支间的分隔距离的加大或縮小，这些位置产生不同的间隔。
全文摘要
本发明涉及一种用于复合材料的增强件(10)的制造方法，该增强件包括被埋入到聚合物基体中的至少两个层(12、14)，其特征在于至少其中的一个层(14)由在主方向F上连续的一些线(16)构成，其特征还在于沿该主方向F可变间隔地设置这些线。
文档编号B29C70/20GK101247940SQ200680021271
公开日2008年8月20日 申请日期2006年6月15日 优先权日2005年6月15日
发明者格特·瓦格纳, 蒂埃里·克莱西 申请人:法兰西塞特克斯