【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于由纤维复合材料生产构件的方法
[0001]本专利技术涉及一种用于由纤维复合材料生产构件的方法，包括将用基质浸渍的纤维引入到在内模具和外模具之间形成的模具空间的内模具上的步骤。
技术介绍
[0002]属于纤维复合材料的有机片材在现有技术中是已知的，并且主要用于飞机、船舶和汽车制造中，以便获得与传统材料相比相当更轻的构件以及可比较的或甚至改进的刚度。这种有机片材通常具有嵌入热塑性基质中的纤维织造织物或无纬纤维网(laid fiber web)，并且作为纤维基质半成品，通常具有玻璃、芳族聚酰胺或碳作为纤维材料。由于有机片材可以借助于已知的金属加工方法以简单的方式热成形，因此与传统的热固性纤维复合材料相比，加工时间更短。
[0003]通常，这种有机片材用于飞机、船舶或车辆制造领域，以便由纤维复合材料单独预制构件并在随后的最终组装步骤中组装它们。因此，构件通常借助于内模具和外模具在压机中形成，其中内模具和外模具之间的模具空间对应于要模制的构件。
[0004]在通过压制生产构件时，由于非常轻微的不均匀性以及所使用的内模具和外模具不完全一致，可能会出现压制压力在构件上的不同压力分布。在生产期间存在较低压制压力的区域种，成品构件的稳定性通常较低，因为由于压力较低，材料能够形成较少的内部键，也可以称为桥。特别是对于具有复杂形式的构件，即，例如具有多个曲率的构件，所描述的问题更加突出，因为在具有复杂形式的外模具和内模具中，由于在生产内模具和外模具时制造误差较低，不平整度增加并且内模具和外模具之间的一致性降低。>
技术实现思路
[0005]由此出发，本专利技术解决的问题是提供一种方法，借助于该方法能以特别简单的方式由纤维复合材料制造具有高强度和复杂形式的部件。
[0006]本专利技术解决的问题由独立权利要求的特征处理。在从属权利要求中发现有利的配置。
[0007]因此，本专利技术涉及一种用于由纤维复合材料制造构件的方法，包括以下步骤：将用基质浸渍的纤维引入到在内模具和外模具之间形成的模具空间的内模具上，将分离膜引入到用基质浸渍的纤维上使得在外模具和分离膜之间形成沿外模具的侧表面延伸的空腔，在大于环境压力的压力下将导热油(thermal oil)供应到空腔中使得导热油在该压力下作用于分离膜，将导热油加热到高于基质的玻璃化转变温度，将导热油冷却到低于基质的玻璃化转变温度，其中至少在冷却到低于玻璃化转变温度期间，导热油在分离膜上的压力实质上保持恒定。
[0008]与借助于现有技术已知的压机的成形方法相比，例如C型框架压机包括固定的内模具和仅在竖直方向上可移动的外模具，用于产生仅具有竖直分量的压制压力，所提出的方法的特征在于，由于导热油作用在分离膜上并因此作用在用基质浸渍的纤维上的压制压
力在分离膜的法线方向上，因此同样在要获得的构件或用基质浸渍的纤维的法线方向上作用于分离膜的每个点。通过在分离膜和外模具之间形成的空腔中使用导热油，基质上的压制压力因此与外模具和/或内模具的任何不均匀性无关。与已知的压机相比，成形所需的压制或固结压力不由压机产生或仅部分由压机产生，而是完全或实质上由导热油产生。
[0009]借助于所提出的将导热油加热到高于基质的玻璃化转变温度，随后将导热油冷却到低于基质的玻璃化转变温度，其中导热油在分离膜上的压力至少在冷却到低于玻璃化转变温度期间实质上保持恒定，确保所获得的构件变得特别稳定并具有改进的结构和高的断裂强度。特别地，借助于所提出的方法，获得了具有>98％的内键含量的构件。在本专利技术的含义内，保持恒定的压力意味着导热油的压力在冷却阶段期间优选地相同。实质上保持恒定的压力优选意味着在冷却阶段中压力变化不超过+/
‑
5％。
[0010]因此，所提出的方法可以以特别简单的方式将用基质浸渍的纤维在压力和温度下形成特别稳定的构件，因为由于在生产期间均匀的压力分布，可以在用基质浸渍的纤维的材料中形成许多桥。以这种方式生产的构件因此特别适用于飞机、轮船和/或车辆。从在外模具和分离膜之间的空腔中使用导热油作为压力和加热介质以及至少在冷却到低于玻璃化转变温度期间保持导热油的压力实质恒定的基本概念出发，可以在整个分离膜上获得相等的固结压力，可以在材料中以积极的方式强制形成桥，并且可以生产出非常稳定的构件。
[0011]通常，内模具和外模具可以具有任何形状，尤其是要获得的构件的负形(negative shape)，如圆柱体和/或横截面为半圆形或半圆形状的，扁平的，具有单个或多个曲率和/或弓形。该方法可以使用压机实施，其中内模具构成下模(lower die)，外模具构成上模(upper die)。更优选地，在它们的边缘处彼此搁置的内模具和外模具以压力密封和/或密封的方式封闭和/或彼此搁置以便在它们的边缘处接触。在这种情况下，该方法优选地包括将外模具定位在内模具上使得外模具和内模具在它们的边缘处以密封方式彼此搁置以形成模具空间的另一步骤。
[0012]虽然该方法通常可以用任何用基质浸渍的纤维实施，但这些纤维优选地被设计为玻璃纤维、聚芳酰胺纤维和/或碳纤维。最特别优选地，纤维用热塑性基质浸透或用热塑性基质浸渍。特别地，用基质浸渍的纤维被设计为纤维基质半成品、纤维复合材料和/或有机片材，这些术语有时在本专利技术的上下文中同义地使用。用基质浸渍的纤维优选被设计为用热塑性基质浸透的纤维和/或为玻璃纤维增强铝，也称为GLARE，作为混合材料。通常，玻璃纤维增强铝具有许多层，每层只有十分之几毫米厚，并且交替地由铝和玻璃纤维层压板构成，例如玻璃纤维增强塑料材料。
[0013]更优选地，用基质浸渍的纤维可以被配置为无纬纤维网或机织织物，其中增强纤维嵌入在塑料基质中。无纬稀松布(laid scrim)同样可以作为纤维提供，特别是以单轴或单向的无纬稀松布的形式，其可以通过固定一股平行线来获得，以双轴无纬稀松布的形式，其中两股平行线固定在两个轴的方向上，或者以多轴无纬稀松布的形式，其中多股平行线固定在不同轴的方向上。与机织织物相比，无纬网的特点是通过省略机织织物中不可避免的起伏而带来更大的强度。此外，机织织物可以包含多种组织类型，诸如平纹组织或斜纹组织。
[0014]用基质浸渍的纤维可以包含所谓的预浸材料和/或可以形成为带。优选地，用基质浸渍的纤维以连续材料的形式提供。基质可以是环氧树脂或热塑性基质以及它们的混合
物。例如，基质可以包含聚苯硫醚或聚醚酮，诸如聚芳醚酮(PAEK)或聚醚醚酮(PEEK)，作为热塑性聚合物。预浸材料优选具有50μm至200μm，例如约180μm的厚度，其中包含的碳纤维优选具有0.1μm至20μm，例如6μm至9μm的厚度。
[0015]如已经提到的，在该方法期间，将导热油的温度增加到高于基质的玻璃化转变温度。在本专利技术的含义内，玻璃化转变温度Tg是在温度增加或加热期间发生的逐渐且可逆的转变，在基质的无定形区域中从硬且相对脆的状态到粘性或橡胶状状态。基质的玻璃化转变温度可以通过动态差示量热法测定，这是一种用于测量当基质被加热或冷却时被输出本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种由纤维复合材料生产构件(1)的方法，包括以下步骤：将用基质浸渍的纤维(1)引入到在内模具(7)和外模具(8)之间形成的模具空间的所述内模具(7)上；将分离膜(14a)引入到所述用基质浸渍的纤维(1)上，从而在所述外模具(8)和所述分离膜(14a)之间形成沿所述外模具(8)的侧表面(14)延伸的空腔(15)；以大于环境压力的压力向所述空腔(15)供应导热油(17)，使得所述导热油(17)在所述压力下作用于所述分离膜(14a)；将所述导热油(17)加热到高于所述基质的玻璃化转变温度，和将所述导热油(17)冷却到低于所述基质的所述玻璃化转变温度，其中至少在冷却到低于所述玻璃化转变温度期间，所述导热油(17)在所述分离膜(14a)上的压力实质上保持恒定。2.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在加热所述导热油(17)期间的加热速率高于在冷却所述导热油(17)期间的冷却速率。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括以下步骤：将所述导热油(17)的温度保持在高于所述基质的所述玻璃化转变温度至少10分钟，优选至少20分钟，更优选至少40分钟。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括以下步骤：将所述导热油(17)加热至温度≥250℃、≥300℃或≥400℃，和将所述导热油(17)冷却至温度≤80℃、≤100℃、≤150℃或≤200℃。5.根据前述权利要求所述的方法，包括以下步骤：在加热到高于所述基质的所述玻璃化转变温度之前、期间和/或之后，将所述导热油(17)在所述分离膜(14a)上的压力增加到≥3巴、≥5巴或≥10巴。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括以下步骤：将所述导热油(17)在所述分离膜(14a)上的压力保持在≥3巴、≥5巴或≥10巴至少80分钟，优选至少120分钟，更优选至少180分钟。7.根据前述权利要求所述的方法，包括以下步骤：在将所述导热油(17)冷却到低于所述基质的所述玻璃化转变温度之后，将所述导热油(17)在所述分离膜(14a)上的压...
【专利技术属性】
技术研发人员：费边，
申请(专利权)人：辛北尔康普机器及成套设备有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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