专利名称：用于通过直接法制造复合材料部件的具有恒定宽度的新型中间材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及适于形成复合材料部件的加固材料的技术领域。更具体地，本发明涉及新型中间材料(其用于通过随后注射或灌注热固性树脂制造复合材料部件)、从该材料的堆叠物(Stack)中制造复合材料部件的方法，以及获得的复合材料部件。
背景技术：
复合材料部件或物品(即，一方面，含有一个或几个加固物或纤维层，另一方面，含有可包含热塑性材料的主要热固性基质(“树脂")的部件或物品)的制造可例如通过称为〃直接法〃或〃 LCM"(来自英语〃液体复合材料成型(Liquid Composite Moulding)“)的方法实现。直接法通过以下事实定义一个或多个纤维加固物以"干"状态制备(即，不含最终基质)，树脂或基质单独制备，例如通过注射到含有纤维加固物的模具中(“RTM"法，来自英语〃树脂传递成型(Resin Transfer Moulding)“)，通过遍及纤维加固物的厚度灌注(“LRI"法，来自英语〃液体树脂灌注(Liquid Resin Infusion)“ 或〃 RFI"，来自英语"树脂膜灌注(Resin Film Infusion)“)，或者可选择地，通过用辊或刷在纤维加固物的每一单元层上手工涂覆/浸渍并连续施用在模具上。称为直接法的其它方法使用预浸渍材料，其已经含有足够比例的树脂用于形成希望的复合材料部件。该材料清楚地描述在文献us 2005/048280.W0 92/20521和EP 0 554 950 中。对于RTM、LRI或RFI法，通常首先必须的是制造希望的最终产品的模型的纤维预成型件(preform)，然后用树脂浸渍该预成型件。通过不同压力，在适当温度注射或灌注树脂，然后一旦在预成型件中含有全部必需的树脂量，使组合达到较高温度以完成聚合/成网周期，并因此固化。在机动车、航空或航海工业中使用的复合材料部件特别容易受到非常严格的要求，尤其是在它们的机械性质方面。因此，特别重要的是使用一方面非常稳定，另一方面易于处理和加工的材料。在这些领域中，大量预成型件从加固材料(主要是碳纤维，特别是单向碳纤维) 形成。为了满足所需要的高的质量标准和生产力(特别是航空领域)，日益需要实现自动化方法。因此需要具有规则结构和特别小的宽度偏差的单向材料，以尽可能避免在覆盖(draping)或自动放置(deposition)中两个相邻加固物间的材料空隙((gap)或重叠 (overlap)0现有技术提供了加固丝束(strands)的单向层，其中丝束间的内聚通过相对于所述加固丝束横向拉伸的热塑性粘合丝束或玻璃/热塑性织造或非织造织物来保证。该层例如由 SIGMATEX UK Limited, Runcom Cheshire WA7 1TE, United Kingdom 以 PW-BUD 销售。在这些条带上，丝束间的粘合仅限于点粘合，加固纤维在粘合丝束之间是自由的。 结果，存在大的宽度偏差(特别是在粘合丝束之间)，从而产生0. 40-1. OOmm的宽度标准偏差。而且，当平行于加固丝束的方向(通常称为0°轴)切割该单向层以获得希望的宽度时，切割边缘不平整以及留有单丝片段。这些切割纤维对于随后的过程通常是非常不方便的，例如在线圈(称为"环")上形成软块(wads)、材料缠绕(material windings) 0因此，本发明目的在于提供实现具有高度一致的给定宽度的单向层的方法，其适于从一个或多个丝束制造复合材料部件的直接法，同时限制材料损失。本发明的另一个目的是提供制造沿主要方向无切割纤维的单向层的方法。在这方面，本发明目的在于提供制备在每一面上与聚合物粘合剂相结合的加固丝束或单丝的条带的方法，所述条带具有遍及整个长度基本恒定的给定宽度，其中所述丝束或单丝在平行于条带长度的方向上伸展，其特征在于包括以下步骤a)借助于定尺寸设备将条带宽度调节至希望的宽度，b)在每一面上使条带与聚合物粘合剂相结合，以确保条带的均勻内聚，使得粘合剂的总重量小于所得条带总重量的15%。所述聚合物粘合剂例如为一种或多种热塑性和/或热固性聚合物的粉末或一种或多种热塑性和/或热固性聚合物的非织造织物。在条带的两面上使用非织造布是特别优选的。当聚合物粘合剂为作为聚合物粘合剂的热固性或优选热塑性纤维的非织造布或织物时，有利的是在调节条带宽度后使其与条带结合，以维持调节后得到的宽度。因此，可将条带依尺寸制成希望的宽度(该宽度遍及它的整个长度基本恒定)，并通过使纤维条带与聚合物粘合剂粘合结合固定得到的尺寸，从而将宽度偏差最小化。根据一种实施方案，使纤维条带在其每一面上与宽度大于条带宽度的非织造布或织物相结合，并在条带的每一条边缘热切割非织造布或织物。特别是，该过程使得可以在没有碎屑的情况下得到清晰的(sharp)边缘，这是由于所述切割不在丝束上进行，而是沿着丝束边缘且在丝束外面进行。另外，在切割期间加热非织造布，直到聚合物粘合剂至少部分地熔融。一旦冷却，所述聚合物则可以维持条带尺寸。理想地，特别是当所述非织造布或织物在条带边缘之外的超出部分(overflow)足以切割时，并且当所述切割不距离条带边缘太近进行时，将位于条带每一面上的两份粘合剂粘合起来，以将丝束或单丝的条带基本上包封在粘合剂封套内。作为此最后方案的一部分，为了进一步促进实现清晰边缘和条带宽度的良好控制，一方面将条带0和另一方面将从条带每一边缘切割的部分0通过诸如进料辊或抽吸的手段除去。本发明方法使得可以从单一加固丝束或从数个加固丝束制造给定宽度的材料，所述加固丝束沿着平行于材料长度的方向伸展。在本发明的上下文中，得到具有基本恒定宽度的条带，S卩，在整个长度上宽度偏差非常小的条带。将长度视为表示最小约一百米。将条带或带子视为表示长度远大于宽度的材料层。通常，根据本发明方法制备的条带具有非常长的长度，特别是能够匹配市场上可利用的丝束的长度。借助于本发明方法，在整个长度上条带宽度的标准偏差明显小于0. 25mm, 优选0. 22mm,且优选小于或等于0. 20mm。条带宽度和标准偏差可根据表3实施例中所述的方法测定。可将标准偏差定义为平均值偏差的均方根，如在下式中
权利要求
1.制备在每个面上与聚合物粘合剂相结合的加固丝束或单丝的条带的方法，所述条带在其整个长度上具有基本恒定的给定宽度，其中所述丝束或单丝在平行于所述条带长度的方向上伸展，特征在于所述方法包括以下阶段a)借助于定尺寸设备将所述条带宽度调节至希望的宽度，b)使所述条带在其每个面上与粘合剂结合，以确保所述条带的均勻粘着，使得所述粘合剂的总重量少于所得条带总重量的15%。
2.权利要求1的方法，其特征在于所述聚合物粘合剂为一种或数种热塑性和/或热固性聚合物的粉末。
3.权利要求1的方法，其特征在于所述粘合剂为一种或数种热塑性和/或热固性聚合物的非织造布或织物。
4.权利要求3的方法，其特征在于使所述粘合剂与所述条带在调节了所述条带宽度后相结合，以维持调节后所得的宽度。
5.权利要求4的方法，其特征在于所述非织造布或织物的宽度大于所述条带宽度，以及所述非织造布或织物的热切割在所述条带的每个边缘进行。
6.权利要求5的方法，其特征在于一方面将所述条带和另一方面将从所述条带的两个边缘切割的部分通过进料辊或通过抽吸除去。
7.前述权利要求中的任一项的方法，其特征在于条带宽度在其整个长度上的标准偏差小于0. 25mm，优选小于0. 22mm,并且优选小于0. 20mm。
8.前述权利要求中的任一项的方法，其特征在于所述条带由相当于单丝集合的单一丝束形成。
9.前述权利要求中的任一项的方法，其特征在于所述条带由数个丝束形成。
10.前述权利要求中的任一项的方法，其特征在于同时形成数个条带。
11.前述权利要求中的任一项的方法，其特征在于所述聚合物粘合剂的重量为所述条带总重量的0. 1 10%，并且优选为所述条带总重量的3 10%。
12.前述权利要求中的任一项的方法，其特征在于所述丝束或单丝的材料选自下列材料碳、玻璃、芳族聚酰胺、二氧化硅、陶瓷和它们的混合物。
13.前述权利要求中的任一项的方法，其特征在于所述聚合物粘合剂为选自以下的材料聚酰胺(PA:PA6、PA12、PA11、PA6. 6、PA6. 10、PA6. 12、...)、共聚酰胺(CoPA)、醚或酯嵌段聚酰胺(ΡΕΒΑΧ、ΡΕΒΑ)、聚邻苯二甲酰胺(PPA)、聚酯(聚对苯二甲酸乙二醇酯-PET-、聚对苯二甲酸丁二醇酯-PBT-...)、共聚酯(CoPE)、热塑性聚氨酯(TPU)、聚缩醛(POM. ··)、聚烯烃(PP、HDPE, LDPE, LLDPE. · · ·)、聚醚砜(PES)、聚砜(PSU. · ·)、聚亚苯基砜(PPSU. · ·)、 聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚酰亚胺(PEI)、热塑性聚酰亚胺、 液晶聚合物(LCP)、苯氧基聚合物、嵌段共聚物如苯乙烯-丁二烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物 (SBM)、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(MAM)和它们的混合物。
14.在每个面上与聚合物粘合剂结合的加固丝束或单丝的条带，其中所述丝束或单丝在平行于所述条带长度的方向上伸展，其特征在于所述条带的给定宽度在其整个长度上基本上恒定以及标准偏差明显小于0. 25mm，优选小于0. 22mm并且优选小于或等于0. 20mm。
15.权利要求14的条带，其特征在于它沿其纵向边缘没有切割的纤维。
16.权利要求14或15的条带，其可根据权利要求1-13中的任一项中限定的方法得到。
全文摘要
本发明涉及制备在其每个表面上与聚合物粘合剂(2a，2b)相结合的加固丝束(l)或单丝的条带(I)的方法，所述条带沿其整个长度(l)具有基本恒定的给定宽度(L)，其中所述丝束或单丝沿平行于条带长度的方向伸展，特征在于所述方法包括以下步骤a)使用校准装置(13)将条带宽度调节至希望的宽度，b)使条带在其每个表面上与粘合剂结合，以确保条带的均匀粘着，使得粘合剂总重量不超过所得条带总重量的25％。本发明还涉及可通过该方法获得的条带。
文档编号B29C70/50GK102227304SQ200980147460
公开日2011年10月26日 申请日期2009年11月23日 优先权日2008年11月28日
发明者让-弗洛伦特.拉梅瑟, 让-马克.贝劳德, 阿兰.布鲁耶尔, 雅克.杜卡尔 申请人:赫克赛尔加固材料公司