用于生产纤维复合材料的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于生产纤维复合材料的方法，所述方法包括以下步骤：·a)在具有径向环绕的带圆角突起部（2）的至少一个偏转杆（1）上方引导纤维束，并且使所述纤维束扩展；·b)随后将所扩展的纤维束牵拉到浸渍室中；·c)将熔融物施加到所扩展的纤维束上；·d)将浸渍有熔融物的所述纤维束牵拉通过位于设备的端部处的取出模具。本发明专利技术特征在于通过所述方法以及对应装置实现的非常好的浸渍质量。

Methods and devices for the production of fiber composites

The invention relates to a method for producing composite material. The method comprises the following steps: a) with radial surround with rounded protrusions (2) at least one of the deflection lever (1) above the guide fiber bundle, and the fiber bundle extension; b) will then be extended the fibers are pulled to the impregnation chamber; c) the melt is applied to fiber bundle expansion; d) to impregnate the fiber melt pulling through the beam end is removed from the mold equipment. The present invention is characterized by a very good impregnation quality achieved through the method and the corresponding device.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生产纤维复合材料的方法和装置
本专利技术涉及一种用于生产复合材料的方法和装置，其中，可以对一个或多个纤维束进行温和地扩展并且随后用熔融物浸渍。该方法/该装置还允许更具有成本效益的纤维类型（例如，由E玻璃组成的纤维）以最小纤维断裂进行最佳地扩展。
技术介绍
纤维束在浸渍期间的散开是已知的。一种常见的纤维扩展方式是经由多种偏转杆增加偏转来使纤维束散开。根据杆的数量，这种方式可以实现偏转角和表面质量都很好的效果。原则上，通过增加偏转来实现高级别的纤维扩展。然而，该过程导致纤维束中单独纤丝的断裂，这种断裂阻碍了进一步的处理并且使处理操作不稳定。相反，较小偏转则无法实现完全的纤维散开。EP0056703A1描述了如下方法：使增强纤维粗纱被牵拉通过热塑熔融物，经加热的分散器杆形式的至少一个经加热表面已浸渍到该热塑熔融物中，以便分散粗纱。然而，实际上，始终需要多个分散器装置。要施加的取出（take-off）力随着分散器装置的数量、熔融物的粘度和取出速度极大地增加。由于所产生的高取出力和在杆上的机械摩擦损坏了增强的纤维并且因此对复合材料的性质具有不利影响，所以可用的操作窗口很小。另一因素是浸渍质量以及因此产品的质量随着熔融物粘度的增加和取出速度的增加而降低。因此，EP0056703A1的方法只有在熔融物粘度高达30Pas并具有低取出速度（低于0.3m/min）时才能实现好的效果。EP0602618A1提供了经由空气喷嘴进行精细纤维扩展的另一装置，该空气喷嘴加宽了预分散的纤维束并且使其变得均匀。该过程的缺点在于单独的纤维扩展不受控制，即，通过经压缩空气使整个织物呈扇形散开。这种方式并非始终能适用于粘结的纤维束。WO92/21493公开了一种经由振动杆进行纤维扩展的方式。该技术尤其用于碳纤维。同样存在纤维断裂不受控制的风险，这种断裂使整个方法不稳定。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述问题，并且尤其是提供一种对纤维束进行受控扩展使得即使是粘结的纤维束也被分开的方法和装置，其中，应该仅需要较低的取出力，使得最大可能程度地避免了纤维断裂。出人意料地，现在已经发现，当在具有带圆角突起部的形状特别的偏转杆上方引导纤维束从而使其扩展时，实现了该目的。本专利技术因此提供了一种由单向纤维和基质生产复合材料的方法，该方法包括以下步骤：a)在具有径向环绕的带圆角突起部的至少一个偏转杆上方径向地引导纤维束，从而使所述纤维束偏转和扩展；b)随后将所扩展的纤维束牵拉到浸渍室中；c)向所扩展的纤维束施加熔融物；d)将浸渍有熔融物的所述纤维束牵拉通过位于设备的端部处的取出模具。然后可以对产品进行压光和冷却。方法步骤a）应该被理解为还强调：可以在至少一个这种偏转杆上方分别引导多个纤维束并且然后使纤维束在不迟于取出模具之前聚集在一起。表述“纤维束”应该被理解为表示一束数量相对较大的单独纤丝。此处通常涉及几千根单独的纤丝。纤维束可以由一根粗纱或者多根粗纱组成；其优选地由1到不超过1000根粗纱组成，并且尤其优选地由1到不超过800根粗纱组成。在本专利技术的方法中，这些粗纱被单独地从包装物解开或者抽出，并且，在分散器装置之前或者在分散器装置开始处，使这些粗纱按照产生单个纤维束的方式聚集在一起。术语“粗纱”在此处通常应该被理解为表示一束单纤丝；这束单纤丝可以由单种纤维类型或者多种纤维类型组成。原则上，长度足够的所有纤维都是合适的；可以使用无机纤维、聚合纤维以及还有自然纤维。合适的纤维的示例是金属纤维、玻璃纤维（例如，由E玻璃、A玻璃、C玻璃、D玻璃、AR玻璃、R玻璃、S1玻璃、S2玻璃等制成）、碳纤维、金属化碳纤维、硼纤维、陶瓷纤维（例如，由Al2O3或者SiO2制成）、玄武岩纤维、碳化硅纤维、芳纶纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯纤维、聚酯纤维（例如，由聚对苯二甲酸丁二酯制成）、由液晶聚酯制成的纤维、聚丙烯腈纤维、以及由聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚苯硫醚、聚醚酮、聚醚醚酮以及还有纤维素纤维制成的纤维，这些纤维都已经通过粘胶法纺成并且通常被称为粘胶纤维、大麻纤维、亚麻纤维、黄麻纤维等。纤维的横截面可以是，例如，圆形、矩形、卵形、椭圆形、或者茧形。利用横截面偏离圆形的纤维（例如，扁平的玻璃纤维），可以在成品零件中实现更高的纤维填充水平，因此实现更高的强度。复合材料的基质可以是热塑性模塑组合物、热固性材料、热塑-热固混合体系、热塑弹性体或者交联弹性体。热塑性模塑组合物由作为主成分或者唯一成分的热塑性材料组成。其它成分可以是，例如，稳定剂、处理助剂、颜料、阻燃剂、其它热塑性材料（诸如，共混组分）、冲击改性剂等。合适的热塑性材料是，例如，聚烯烃（诸如，聚乙烯或者聚丙烯）、聚酯（诸如，聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚芳酯或液晶聚酯）、碳酸酯、聚酯碳酸酯、聚酰胺（诸如，PA46、PA6、PA66、PA610、PA612、PA1010、PA11、PA12、半芳族聚酯（PPA）或者透明聚酰胺，例如，基于线性或者支链的脂肪酸、环脂族酸或芳族二羧酸和胺）、聚芳基酮醚（诸如，聚醚醚酮、聚醚酮或者聚醚醚酮酮）、聚苯硫醚、聚醚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、苯乙烯丙烯腈共聚物（SAN）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）、聚缩醛、聚氨酯、聚酰亚胺、聚砜、聚醚砜、聚苯醚、和含氟聚合物（诸如，PVDF或者ETFE）。该熔融物也可以包括随后会被再次去除的溶剂。然而，可能的是，而是施加然后会在现场聚合的单体作为熔融物；因此可能的是，例如，经由阴离子内酰胺聚合来产生聚酰胺基质。另一变型包括：施加具有相对较低分子量的聚合物和交联剂作为熔融物，并且然后在浸渍过程期间并且尤其在浸渍过程之后进行扩链。合适的热固性材料是，例如，不饱和聚酯树脂、环氧树脂、氨基塑料、酚醛塑料、交联聚丙烯酸酯、聚氨酯、三聚氰胺甲醛树脂、乙烯基酯树脂、和双马来酰亚胺树脂。在方法步骤b)中施加的熔融物在这种情况下是树脂-硬化剂混合物或者任何其它合适的前体，例如，预聚物。合适的热塑性弹性体是，例如，TPE-O（基于聚烯烃的热塑性弹性体，例如PP/EPDM）、TPE-V（基于烯烃的交联热塑性弹性体，尤其是PP/交联EPDM）、TPE-U（基于聚氨酯的热塑性弹性体）、TPE-E（热塑性聚酯弹性体）、TPE-S（苯乙烯类嵌段共聚物，例如，SBS、SEBS、SEPS、SEEPS、MBS）、以及TPE-A（聚酰胺弹性体）。合适的交联弹性体从复合橡胶材料获得，如本领域中已知的，该复合橡胶材料包括硫化剂，并且还可选地包括硫化助剂、填充剂、油、和其它常规添加剂。这种类型的弹性体的示例是EPDM、苯乙烯/丁二烯橡胶、丁基橡胶、硅橡胶、环氧橡胶、氯丁橡胶、丙烯酸橡胶等。为了本专利技术的目的，术语“熔融物”作为示例用于上面提到的施加至纤维束并且然后提供基质的任何可流动的材料。在方法步骤a)中的扩展取决于最终产品的几何形状。如果最终产品是卷材（tape），则将纤维束扩展相对较大的因子。相反，如果最终产品相对较厚，例如，具有矩形或者方形横截面，则纤维束基于最终产品的宽度的扩展可能明显较小；因此，无法规定任何有用的普遍适用的上限。根据最终产品的几何形状，在每一情况下基于最终产品的宽度可以产生优选不超过30、尤其优选地不超过20、特别优选地不超过14、极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由单向纤维和基质生产纤维复合材料的方法，所述方法包括以下步骤：a)在至少一个偏转杆上方径向地引导纤维束，从而使所述纤维束偏转和扩展，所述至少一个偏转杆具有径向环绕的带圆角突起部；b)随后将所扩展的纤维束牵拉到浸渍室中；c)向所扩展的纤维束施加熔融物；d)将浸渍有熔融物的所述纤维束牵拉通过位于设备的端部处的取出模具。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.30 EP 15165851.51.一种由单向纤维和基质生产纤维复合材料的方法，所述方法包括以下步骤：a)在至少一个偏转杆上方径向地引导纤维束，从而使所述纤维束偏转和扩展，所述至少一个偏转杆具有径向环绕的带圆角突起部；b)随后将所扩展的纤维束牵拉到浸渍室中；c)向所扩展的纤维束施加熔融物；d)将浸渍有熔融物的所述纤维束牵拉通过位于设备的端部处的取出模具。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述复合材料的所述基质是热塑性模塑组合物、热固性材料、热塑-热固混合体系、热塑弹性体或者交联弹性体。3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在所述步骤a)中，将所述纤维束分散为一程度，使得其平均厚度是纤丝直径的1到50倍。4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，将所获得的纤维股在离开所述取出模具之后进行压光处理。5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，将所获得的所述纤维股切成长度为4到60mm的细长形长纤维增强粒。6.根据权利要求1-4中的任一项所述的方法，其特征在于，所获得的所述纤维股是薄板或者其它板材、卷材、圆形型材、矩形型材或者复合型材。7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，-在步骤a)中，将所述纤维束扩展至为最终产品的宽度的至少1.2倍的宽度；-在步骤c)中，通过至少一个施加器模具来施加所述熔融物；-在步骤c')中，凭借横截面缩窄部来使润湿后的所述纤维束接近后续产品的横截面；-在步骤c'')中，半径使所述润湿后的纤维束偏转5°到60°的角度；以及-在步骤c''')中，在松弛区使纤维分布均匀成一致的高度。8.根据权利要求1-6中的任一项所述的方法，其特征在于，-在步骤a)中，经由一个或多个分散器装置来扩展一个或多个纤维束，所述分散器装置各自包括具有径向环绕的带圆角突起部的至少一个偏转杆；-在步骤b)中，然后以一种方式将所述一个或多个扩展的纤维束牵拉到浸渍室中，使得产生...

【专利技术属性】
技术研发人员：MR贝尔林，U宋德曼，
申请(专利权)人：赢创德固赛有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE