通过超声波焊接制备纤维增强半成品板的方法和设备技术

本发明专利技术的目的为一种用于制备纤维增强半成品板(4)的连续方法。本发明专利技术的目的还为一种用于进行用于制备纤维增强半成品板(4)的连续方法的设备。本发明专利技术的另一目的为纤维增强半成品板(4)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过超声波焊接制备纤维增强半成品板的方法和设备本专利技术提供一种制备纤维增强半成品板的连续方法。本专利技术还提供一种用于进行用于制备纤维增强半成品板的连续方法的设备。本专利技术还提供纤维增强半成品板。纤维增强材料因其突出的特定性质，其应用在最近几十年不断增加。纤维增强材料用于特别是进行加速的结构中，以便能够减轻重量，从而使能量消耗最小化，而不发生材料的强度或刚度的损失。纤维增强材料，也称为纤维复合物或简称为复合物，是由基体材料组成的至少双相材料，在所述基体材料中基本上完全嵌入和包封了纤维。所述基体具有赋予形状的功能，旨在保护所述纤维免受外部影响，并且是在纤维之间传递力并引入外部负荷所必须的。所述纤维对于材料的机械性质具有决定性贡献，其中在工业上通常使用玻璃纤维、碳纤维、聚合物纤维、玄武岩纤维或天然纤维。根据预期的用途，所用的基体材料通常是热固性或热塑性聚合物，偶尔甚至为弹性体。热固性聚合物早已在许多行业中确立。然而，决定性缺点为固化时间过长，这导致在加工以得到组件期间循环时间相应过长。这使得基于热固性塑料的复合物尤其对于大体积工业应用而言是没有吸引力的。相比之下，基于热塑性塑料的复合物只要是已经完全固结的半成品产品的形式，那么在进行进一步处理时例如通常仅仅加热、成形和冷却，这目前在不到1分钟的循环时间内就可以实现。处理还可以与其他方法步骤结合，例如热塑性塑料的嵌入成型，这使得可实现非常高度的自动化和功能集成。所用的增强材料基本上是半成品织物，例如梭织物、多层无纬物(multi-plylaid)或无纺布(例如毛毡、无定向无纬纤维垫(random-laidfibremat)等)。这些形式的纤维增强的特征在于在半成品织物中纤维的取向已经确定且之后不能再改变，并且因此在之后的部件中力路径(forcepath)已经确定且之后不能再改变。虽然这确实允许直接生产多向增强复合材料，但它在片结构的柔韧性、机械性能(例如刚度和强度)和经济性方面具有缺点。在基于热塑性塑料的体系中，这些半成品纺织物通常在压力和温度的作用下用聚合物浸渍，然后切成一定尺寸并作为固化片材进行进一步加工。除了这些已经建立的基于半成品织物的体系之外，由多个相应的单向纤维增强半成品以其大表面叠加、即“面对面”叠加的方式构成的基于热塑性塑料的纤维增强半成品板正在变得越来越重要。这些单向纤维增强半成品通常是片材的形式。所述单向纤维增强半成品片材——下文也称为“带材(tapes)”或单数形式“带材(tape)”——的制备记载在例如EP2631049A1中。优选的是其中基体材料由达到至少50重量％的程度、优选至少70重量％、特别优选由达到至少90重量％的程度、非常特别优选至少95重量％、特别地由达到至少97重量％的程度的一种或多种热塑性塑料组成的带材。热塑性塑料优选选自包括聚碳酸酯，聚酰胺，聚乙烯，聚丙烯，聚亚苯基砜，聚醚酰亚胺，聚醚酮如聚醚醚酮、聚醚酮酮、聚醚醚醚酮、聚醚醚酮酮、聚(醚酮-醚酮酮)和热塑性聚氨酯的系列中的一种或多种。特别优选的是热塑性聚碳酸酯或基于聚碳酸酯的热塑性塑料。在本专利技术的上下文中，“基于聚碳酸酯的热塑性塑料”应理解为意指包含至少50重量％、优选至少60重量％、优选至少70重量％、特别是至少80重量％、特别优选至少90重量％、非常特别优选至少95重量％、尤其是至少97重量％的聚碳酸酯的热塑性塑料。换句话说，在本专利技术的上下文中，基于聚碳酸酯的热塑性塑料可包含不超过50重量％，优选不超过40重量％，优选不超过30重量％，特别不超过20重量％，特别优选不超过10重量％，非常特别优选不超过5重量％，尤其是不超过3重量％的一种或多种不同于聚碳酸酯的成分作为共混配合物(partner)。优选的是基于聚碳酸酯的热塑性塑料基本上由特别是达到100重量％程度的聚碳酸酯组成。当本文提及聚碳酸酯时，其还包括不同的聚碳酸酯的混合物。此处，聚碳酸酯在本文中用作总称，因此包含均聚碳酸酯和共聚碳酸酯。聚碳酸酯还可以为直链或以已知方式支链的。优选的是基于聚碳酸酯的塑料由达到70重量％、80重量％、90重量％程度或基本上、特别是由达到100重量％程度的线性聚碳酸酯组成。聚碳酸酯可以以已知的方式由二酚、碳酸衍生物和任选的链终止剂和支化剂制备。与聚碳酸酯的制备有关的细节本领域技术人员已经知晓至少约40年。在本文中，可以参考例如Schnell,ChemistryandPhysicsofPolycarbonates,PolymerReviews,第9卷,IntersciencePublishers,NewYork,London,Sydney1964；参考D.Freitag,U.Grigo,P.R.Müller,H.Nouvertné,BAYERAG,PolycarbonatesinEncyclopediaofPolymerScienceandEngineering,第11卷,第2版,1988,第648-718页；以及最后参考U.Grigo,K.KirchnerandP.R.MüllerPolycarbonateinBeckerBraun,Kunststoff-Handbuch,Volume31,Polycarbonate,Polyacetale,Polyester,Celluloseester,CarlHanserVerlagMunich,Vienna1992,第117-299页。芳族聚碳酸酯例如通过界面方法，在任选使用链终止剂和任选使用三官能或大于三官能的支化剂的情况下，通过二酚与羰基卤化物(优选光气)和/或与芳族二羰基二卤化物(优选苯二羰基二卤化物)的反应来制备。同样可以通过熔融聚合方法通过二酚与例如碳酸二苯酯的反应进行制备。适用于制备聚碳酸酯的二酚为例如氢醌、间苯二酚、二羟基联苯、双(羟基苯基)烷烃、双(羟基苯基)环烷烃、双(羟基苯基)硫醚、双(羟基苯基)醚、双(羟基苯基)酮、双(羟基苯基)砜、双(羟基苯基)亚砜、α,α’-双(羟基苯基)二异丙基苯、衍生自靛红衍生物或酚酞衍生物的苯并吡咯酮，以及相关的环被烷基化、环被芳基化和环被卤化的化合物。优选使用的二酚为基于邻苯二甲酰亚胺的那些，例如2-芳烷基-3,3'-双(4-羟基苯基)邻苯二甲酰亚胺或2-芳基-3,3'-双(4-羟基苯基)邻苯二甲酰亚胺,如2-苯基-3,3'-双(4-羟基苯基)邻苯二甲酰亚胺；2-烷基-3,3'-双(4-羟基苯基)邻苯二甲酰亚胺，如2-丁基-3,3'-双(4-羟基苯基)邻苯二甲酰亚胺、2-丙基-3,3'-双(4-羟基苯基)邻苯二甲酰亚胺、2-乙基-3,3'-双(4-羟基苯基)邻苯二甲酰亚胺或2-甲基-3,3'-双(4-羟基苯基)邻苯二甲酰亚胺；以及基于在氮上取代的靛红的二酚，如3,3-双(4-羟基苯基)-1-苯基-1H-吲哚-2-酮或2,2-双(4-羟基苯基)-1-苯基-1H-吲哚-3-酮。优选的二酚为4,4'-二羟基联苯、2,2-双(4-羟基苯基)丙烷(双酚A)、2,4-双(4-羟基苯基)-2-甲基丁烷、1,1-双(4-羟基苯基)-对-二异丙基苯、2,2-双(3-甲基-4-羟基苯基)丙烷、二甲基双酚A、双(3,5-二甲基-4-羟基苯基)甲烷、2,2-双(3,5-二甲基-4-羟基苯基)丙烷、双(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.制备纤维增强半成品板的方法，其包括以下操作：(1)从辊上展开两个、三个、四个、五个、六个或更多个单向纤维增强半成品；(2)通过超声波焊接来连接该两个、三个、四个、五个、六个或更多个单向纤维增强半成品以提供纤维增强半成品板片材；(3)从纤维增强半成品板片材切割纤维增强半成品板。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.17 EP 15200643.3;2015.12.17 EP 15200659.9;1.制备纤维增强半成品板的方法，其包括以下操作：(1)从辊上展开两个、三个、四个、五个、六个或更多个单向纤维增强半成品；(2)通过超声波焊接来连接该两个、三个、四个、五个、六个或更多个单向纤维增强半成品以提供纤维增强半成品板片材；(3)从纤维增强半成品板片材切割纤维增强半成品板。2.用于制备纤维增强半成品板的方法，其特征在于，两个、三个、四个、五个、六个或更多个面对面叠加的单向纤维增强半成品通过超声波焊接不可分离地连接。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述两个、三个、四个、五个、六个或更多个单向纤维增强半成品以大于99％、优选99.5％至99.99％、特别优选99.8％至99.9％的程度连接，基于其彼此面对的表面计。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法连续进行。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·克瑙普，T·格里姆，H·伯格尔，
申请(专利权)人：科思创德国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE