用于制造纤维型坯的方法_2

文档序号:8448392阅读:来源:国知局
发明的方法需要与通常所使用的浸渍剂浓度相比提高了的含量,该含量如所述那样优选在带有粘结剂的长丝纱的总重量的2%至14%重量百分比的范围内,并且尤其优选在3%至7%重量百分比的范围内。
[0022]粘结剂在此包括热塑性聚合物或未固化的热固性聚合物或部分固化的热固性聚合物或者还有这些聚合物的聚合化合物/聚合合成物。合适的热塑性聚合物例如是聚乙烯亚胺、聚醚酮、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚砜、聚醚砜、聚醚醚砜、芳族聚羟基醚、热塑性聚氨酯树脂或这些聚合物的混合物。作为未固化或部分固化的热固性聚合物,可以使用的例如有环氧化物、异氰酸酯、酚醛树脂或不饱和聚酯。在此有利的是,所述连续的细带状的带有粘结剂的增强纤维条子是下述长丝纱,该长丝纱在铺放头区域中的加工温度下、也就是通常在室温下是不发粘的并且例如能够从卷筒退绕。但是在温度升高时,所述粘结剂或带有粘结剂的增强纤维应是发粘的,并且会使得由此制成的纤维束具有很好的粘着性。这种增强纤维纱线或增强纤维条子例如在WO 2005/095080中有所描述,这里明确援引其相关的公开内容。这种长丝纱被由多种不同的环氧树脂所组成的粘结剂浸润,其中这些环氧树脂在其特性如环氧值和分子量等方面以及在其浓度方面以特定方式相互区别。
[0023]在根据本发明的方法的一种优选的实施形式中,所述至少一条条子是被预浸渍的长丝纱,而所述粘结剂包括第一树脂组分和第二树脂组分,其中,所述长丝纱的长丝被第一树脂组分浸渍并通过第一树脂组分至少部分地连接,其中,所述第一树脂组分含有至少两种双酚A环氧氯丙烷树脂Hl和H2,其重量比Hl:H2为1.1至1.4,其中Hl的环氧值为1850?2400mmol/kg,平均分子量仏为800?1000g/Mol,在室温下是固态的,H2的环氧值为5000?5600mmol/kg,平均分子量Mn为小于700g/Mol,在室温下是液态的,并且此外还含有芳族聚羟基醚Pl,其酸值为40?55mg KOH/g,平均分子量M1^J 4000?5000g/mol。所述预浸渍的长丝纱在外侧上具有粘着到长丝上的颗粒或液滴形式的第二树脂组分,其中该第二树脂组分在室温下是固态的,具有80?150°C范围内的熔化温度并且以预浸渍长丝纱的总重量的0.5%至10%重量百分比的浓度存在于纱线外侧上,并且其中纱线外侧的表面积的至少50%不具有第二树脂组分,并且纱线内部不具有第二树脂组分。这种用粘结剂预浸渍的长丝纱在专利申请WO 2013/017434中已有描述,在此明确援引其相关的公开内容。
[0024]在另一种优选的实施形式中,所述至少一条条子可以是一个由单方向地沿预浸料坯的延伸方向并进而沿预浸料坯的输送方向布置的增强纤维所组成的预浸料坯。在本发明的范围内预浸料坯应理解为用聚合物基体系统浸渍的增强纤维半成品。在此可以是纱线预浸料坯(“tow pr印reg”),也就是说,是用基体系统浸渍的单个纱线。但是也可以是由相互并排平行布置的、单方向取向的增强纤维组成的幅状的半成品,该增强纤维用基体系统进行浸渍。在使用预浸料坯的情况下,所述基体系统是粘结剂。
[0025]在此情况下作为基体系统或粘结剂使用的同样是热塑性聚合物或未固化的热固性聚合物或部分固化的热固性聚合物或聚合物合成物,在此可以采用之前所述的聚合物。在带有粘结剂的增强纤维的所述至少一条条子是预浸料坯的情况下,优选的是,所述粘结剂、也就是所述基体系统的浓度在预浸料坯的重量的15%至70%重量百分比的范围内,而在所述增强纤维是碳纤维的情况下,特别优选在20%至60%重量百分比的范围内。
[0026]带有粘结剂的增强纤维的所述至少一条细带状的条子从卷筒退绕或者在使用预浸料坯的情况下从作为喂料装置的滚筒退绕,并被输送给铺放头。优选的是,所述喂料装置、也就是卷筒或滚筒与铺放头固定相连,从而在铺放头运动时带动喂料装置。由此可以实现所述至少一条条子的稳定行进。
[0027]为了改善所述至少一条细带状条子的可靠定位、增加其宽度并且实现纵向切割装置的良好切割效果,将所述至少一条条子引导到布置在铺放头上的展平单元上,该展平单元在越过铺放设备的所述至少一条连续的细带状的条子的输送方向上看布置在所述第一输送装置上游。作为展平单元,适合使用单个位置固定的和/或可转动地被支承的杆件,或者由多个位置固定的和/或可转动地被支承的杆件构成的系统,通过其能够提高条子中的线张力。所述杆件的表面应该以有利的方式这样构造,使得在杆件上所输送的纱线条子的磨损保持很小。为此可以采用已知的表面和材料。杆件优选这样布置,使得所述至少一条连续的细带状的条子以在大于20°范围内的包绕角围绕杆件被引导。
[0028]优选的是,所述至少一条由带有粘结剂的增强纤维组成的条子具有至少6_的条子宽度。同样优选的是,所述至少一条条子的宽度与厚度的比例为至少20。
[0029]所述至少一条条子接着在展开单元之后经过所述第一输送装置,借助该第一输送装置调整所述至少一条条子的特定的输送速度,并且通过该第一输送装置将所述至少一条条子输送至纵向分割装置。
[0030]所述至少一条条子通过合适的用于侧向引导所述至少一条增强纤维条子的装置在与输送方向横向的方向上进行稳定,从而使得条子直接并且无侧向偏移地通过各输送装置和分割装置。由此可以在纵向分割装置中得到具有工整的切割边的工整的切割,因为可以至少基本平行于所述至少一条条子的长丝地进行切割。优选的是,为此所述杆件、辊子、滚轮/滚筒或其他引导装置以及在必要时还有所述输送装置都以与所述至少一条细带状的条子的输送方向成直角以及相互平行的方式取向。此外,在一种优选的实施形式中,所述杆件、辊子、滚轮或其他用于对所述至少一条细带状条子进行引导的引导元件都在与条子的相应的接触部位上设计成有凸度的。引导元件的轮廓优选在有凸度的区域中具有50mm至600mm范围内的半径。
[0031]对于纵向和横向切割工艺过程(定长切割工艺过程)而言有利的是,所述至少一条增强纤维条子在张力下被输送通过所述铺放设备,并且尤其是在第一输送装置和第二输送装置之间在所述至少一条增强纤维条子中建立张力。由此可以可靠地将所述至少一条增强纤维条子保持扁平和很好地铺开,以及使所述至少一条增强纤维条子稳定地行进,这尤其有利于在纵向分割装置中产生好的切割结果。这一点可以例如通过下述方式实现,即这样调整所述第一输送装置和第二输送装置的速度,使得该第二输送装置的速度大于该第一输送装置的速度。优选的是,所述至少一条条子在40?300cN/mm范围内的线拉力下被输送至所述纵向分割装置。
[0032]在一种有利的实施形式中,由所述至少一条条子通过的第一输送装置和/或第二输送装置包括一个或多个用于输送所述至少一条条子的、被驱动的辊子或滚轮。在此,所述辊子或滚轮可以这样相对布置,使得在使用中,所述至少一条增强纤维条子缠绕所述辊子或滚轮。在另一种优选的实施形式中,所述第一输送装置和/或第二输送装置具有被驱动的、速度可控的辊对,其带有在辊对的辊子之间的可调节的辊隙,所述至少一条增强纤维条子由于辊对所施加的压力而被输送通过所述辊隙。
[0033]此外在一种同样优选的实施形式中,所述第一输送装置和/或第二输送装置可以具有吹风装置,借助该吹风装置能够输送所述至少一条连续的细带状的增强纤维条子。所述吹风装置在此与可调式空气输入装置耦合。
[0034]利用纵向分割装置将所述至少一条条子沿其纵向延伸切割成分条子。如此获得的分条子具有优选在0.5?5_范围内并且特别优选在0.5?3_范围内的宽度。利用由这样的分条子所制成的纤维束可以实现在纤维型坯或由其制成的纤维复合材料结构件中的高的纤维体积分数。
[0035]所述纵向分割装置具有用于将所述至少一条增强纤维条子沿其纵向延伸进行分割的至少一个分割元件。纵向分割装置的所述至少一个分割元件可以是至少一个激光束结
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