本发明专利技术涉及一种新的中间材料，其意图与热固性树脂联合用于制造复合部件，所述中间材料具有表面密度为１００至２８０ｇ／ｍ２的碳纤维单向层，在该单向层的每个表面上结合有热塑性纤维的平幅，所述平幅的厚度为０．５至５０微米，优选３至３５微米，所述中间材料的总厚度为８０至３８０微米，优选９０至３２０微米。本发明专利技术还涉及使用这种材料制造复合部件的方法，和得到的复合部件。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】适合制作复合部件的新的增强材料本专利技术涉及适合制作复合部件的新的增强材料的
更具体地，本专利技术涉及含有单向层的新的中间材料，其用于通过接下来注射或灌注热固性树脂而制造复合部件，从这种材料的堆叠物制造复合部件的方法，以及获得的复合部件。复合部件或物品(即，一方面，包括一个或者多个增强材料或者纤维层，和另一方面，包括主要的热固性(“树脂")基质，并且其可包括热塑性物质)的制造可例如通过称为〃直接法〃或者〃 LCM"(来自英语〃 Liquid Composite Moulding")的方法获得。直接方法通过以下事实定义一种或者多种纤维增强材料以"干"状态(即，没有最终的基质)使用，该树脂或者基质单独使用，例如通过注射到含有该纤维增强材料的模具中 (〃 RTM"方法，来自英语Resin Transfer Moulding)，通过贯穿该纤维增强材料的厚度灌注(“LRI"方法，来自于英语"Liquid Resin Infusion"，或者"RFI"方法，来自于英语〃 Resin Film Infusion")，或者纤维增强材料的每个单元层上通过辊或者刷手工涂覆 /浸渍，在该模具上连续施涂。对于所述的RTM，LRI或RFI方法，通常首先需要建立所需的成品的模具的纤维预成型物，然后将该预成型物用树脂浸渍。将该树脂在某温度通过压差注射或者灌注，然后一旦所有量的必要树脂都包含在该预成型物中，就将该组合件加热至较高的温度从而完成该聚合/交联(polymerization/reticulation)循环,并由此使其硬化。用于汽车，航空或者航海工业中的复合部件尤其是受制于非常严格的要求，特别是在它们的机械性能方面。实际上，该部件的机械性质主要涉及到作为纤维体积率(VFR) 的参数。在这些部分中，大量的预成型物基于增强材料，主要是碳纤维，特别是单向类型的碳纤维而制造。理论上可通过假设两种类型的结构为六边形或者正方形而计算包含在单向层中的最大纤维体积率。分别假设六边形类型的结构和正方形结构，获得的最大VFR分别为 90. 7% 和 78. 5% (An Introduction to Composite Materials, D.Hull，T. W. Clyne, Second Edition, Cambridge Solid State Science Series, 1996)。但是事实上，对于复合部件，似乎难以获得大于70%的纤维体积分率。实际上，本领域技术人员通常接受的是，约60%的纤维体积率(VFR)对于实现满意的复合部件，同时具有良好的再现性是标准的(S.T.Peters， “ Introduction,composite basics and road map“ ， in Handbook of Composites，Chapman & Hall，1998，p.l_20and particularly p. 8)。接下来在该部件的制造过程中结合(特别是通过注射或者灌注)至该单向增强层的树脂可为热固性树脂，例如环氧类型的热固性树脂。为了容许正确地流经由不同的碳纤维层的堆叠物构成的预成型物，该树脂常常是非常流动性的。这种类型的树脂的主要缺点是聚合/交联之后它是易脆的，这导致制造的复合部件的耐冲击性差。为了解决这个问题，现有技术文档提出了碳纤维的单向层与热塑性纤维的平幅 (web)的联合。诸如这些方案显著地描述于专利申请或者专利EP1125728，US 628016, WO 2007/015706,WO 2006/121961和US 6，503，856中。添加这种平幅使得可以改善冲击后压缩(CAI)试验中的机械性质，该机械性质通常用于表征该结构的抗冲击性。文献US 2006/0154545描述了在单向织物情况下的这种方案，但是在所描述的材料的特性时，这使得不可能获得满意的VFR。以下给出有关单向的这些现有技术解决方案的详细描述。以Toray Industries Inc.的名义提交的专利申请EP 11257 描述了将一层增强纤维结合到短纤维非织造材料的增强材料。将该非织造材料层压到该增强材料层的至少一面，从而使得构成该非织造材料的纤维穿过该层的增强纤维(由碳制成)，由此整合到该增强纤维中。该非织造材料由低熔点纤维和高熔点纤维的混合物构成。重要的是，指出所有引用的实施例都使用单种非织造材料，其联合到织物或者单向层组成的增强纤维层的仅一面上，导致不对称的增强材料。 实施例4使用由300g/m2的单向织物组成的一层增强纤维。没有提及该非织造材料所使用的厚度，但是在给定它的表面密度(8g/m2)和它的所述90%的孔隙率的情况下，厚度一定是比较高的。所用的堆叠物的类型为2s，即7个含有单种非织造材料的插入层。如果将该文档中的教导应用于碳纤维层(其具有较小的表面密度，例如134g/m2)，该碳纤维层与相同类型的平幅结合，但是在每一侧上进行结合，获得对称的材料，会导致非常低的纤维体积率，这与产生用于航空工业的主要结构不相容。以Boeing Company的名义提出的专利申请WO 2007/015706描述了制造预成型物的方法，该预成型物结合了将多层碳纤维和多层非织造材料交替从而增加复合结构的抗冲击性的缝合组合件。该非织造材料置于每个插入层上，并且没有置于该碳纤维层的每一侧。 该专利申请没有提及碳层的表面密度的任何范围，也没有提及该非织造材料的厚度范围。 实施例提及了使用三种不同的非织造材料，其中仅提及了表面密度为4. 25g/m2(0. 125oz/ yd2，美国单位),8. 5g/m2(0. 25oz/yd2)，和 12. 7g/m2 (0. 375oz/yd2)。没有提及这些产品的厚度。基于共聚物的平幅中之一实际上对抗冲击性具有负面影响。实施例表明产生的面板的厚度，碳层的表面密度(190g/m2)和碳纤维的类型(T700，体积密度为1780kg/m3)。对于在冲击后压缩(CAI)中具有最好的断裂应力结果的面板，厚度变化为从0. 177至0. 187英寸 (4. 5至4. 75mm)。从这些厚度和有关纤维类型和碳层的表面密度的信息，可以评价该面板的VFR，其变化范围是M至57%，低于本领域技术人员在主要部件的制造时通常考虑的值。 最好的CAI结果(39. 6ksi或者273MPa)在VFR为讨％时获得。在专利申请WO 2006/121961中，在形成所述预成型物的过程中，将由可溶纤维 (例如环氧树脂的纤维)构成的非织造材料在碳纤维层的每个插入层插入。该非织造材料不直接与与该碳层相连。所示的实施例使用碳纤维织物，其表面密度为370g/m2，非织造材料为60g/m2。制造的板使得可以获得仅55%的VFR。同时，缺乏精确的冲击后压缩(CAI) 试验(没有冲击能量的说明)使得不可能推导出所示的测量值的机械性能。专利US 6，503，856提及了使用碳层，在该碳层上，将两个粘合剂层以平幅形式重叠在该碳层的至少一侧上。这个专利没有提及粘合剂层的厚度(仅提及了两个层的纤维的直径)，该碳的优选表面密度为200至1000g/m2。电源(电池，燃料电池)是这种产品的目标应用，并且没有强调这种产品的相关性。因此，似乎将平幅添加到本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．新的中间材料，其意图与热固性树脂联合用于制造复合部件，所述中间材料具有表面密度为１００至２８０ｇ／ｍ２的碳纤维单向层，在该单向层的每个表面上结合有热塑性纤维的平幅，所述平幅各自的厚度为０．５至５０微米，优选３至３５微米，所述中间材料的总厚度为８０至３８０微米，优选９０至３２０微米。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：让马克伯劳德，
申请(专利权)人：赫克赛尔加固材料公司，
类型：发明
国别省市：FR
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