用于制备纤维复合材料的方法和设备技术

本发明专利技术涉及用于制备纤维复合材料的方法，其包括以下步骤：a) 通过一个或更多个伸展设备将一个或更多个纤维束引入到浸渍室(62)中，以使得产生至少两张处于相叠的、空间上分离且伸展的纤维网；b) 通过水平取向的分配条(70)导入熔体，所述分配条分别布置在两张纤维网之间；c) 使各张纤维网如此会聚，以使得它们处于相叠且彼此接触；d) 经会聚的纤维网在工具的末端处牵拉通过其中发生初始成形的引出喷嘴(65)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制备纤维复合材料的方法和设备本专利技术涉及用于制备复合材料的方法，以及涉及可使一个或更多个纤维束浸渍有熔体的设备。特定的构造允许加工各种纤维材料和纤维类型，甚至是具有较高的Tex值的那些(例如重丝束(heavytow))。特点是实现了坚固的单纤维在非常宽的粘度范围内的浸渍。因此与常用的现有技术方案不同，还可加工较高粘度的体系。纤维束在熔体浸渍期间的展开是已知的。EP0056703A1描述了一种方法，其中将增强纤维-粗纱牵拉通过热塑性塑料的熔体，至少一个呈受热的伸展棒形式的受热表面浸入其中，以便使粗纱伸展。然而，在实践中，总是需要多个伸展设备。然而待施加的引出力随着伸展设备的数量、熔体的粘度和引出速度显著增加。因为所得的高引出力，以及还有在棒上的机械摩擦损伤增强纤维，并因此劣化复合材料的性能，所以可供使用的工作窗口非常小。再加上浸渍的品质、以及还有由此导致的产品的品质，随着增加的熔体粘度和增加的引出速度而下降。因此，EP0056703A1的方法仅在至最多30Pas的熔体粘度和低引出速度(0.3m/min以下)的情况下产生良好的结果。低基质粘度实现更有效的浸渍。粘度越高，浸渍效果越差。减轻该效应的可能方式导致以下方案：使用非常低的工艺速度，或使用非常大量的偏转点(Umlenkpunkte)，其导致高的纤维损伤并还减慢工艺。一些技术方案使用圆形偏转单元，其具有内置喷嘴用于涂覆基质；展开的纤维粗纱经其单独地或作为网产品(Bahnware)被牵拉。在此润湿和浸渍在一个步骤中发生。对于非常简单的方法或非常低的基质粘度而言，由此可实现足够的浸渍效果。网的速度受到限制，这取决于辊布置，因为否则纤维损伤太过强烈地增加，或者浸渍过弱。该方法是一些专利申请的主题；可例如提及US4059068、US5798068、WO2009/074490、US2005/0221085和EP0397506A2。在该方法的替代方法中，可通过固定式偏转点完成涂覆(EP0415517A1)。与上述不同，本专利技术的目的在于解决上述问题且特别是提供一种方法，其中可以简单的方式在短的熔体停留时间下实现高的浸渍度，同时可避免纤维损伤并仍然可实现高的引出速度。该方法应当特别地甚至在大范围的纤维类型下，以及还在较高的基质粘度下产生非常良好的浸渍品质。“非常良好的浸渍品质”是指存在非常精细分布的单长丝纤维，其在理想情况下每一根都完全地被基质包围，并且几乎不存在未浸渍的长丝束或长丝区域(Filamentnester)。此外，产品中也几乎不存在空气夹杂物。浸渍品质借助薄片的显微图像照片或REM-照片标准化评估。该目的经由用于制备复合材料的方法来实现，该方法实现了润湿技术和进一步浸渍的特定组合。所述方法包括以下步骤：a)一个或更多个纤维束通过一个或更多个伸展设备引入至浸渍室中，以使得产生至少两张处于相叠的、空间上分离且伸展的纤维网；b)通过水平取向的分配条导入熔体，所述分配条分别布置在两张纤维网之间；c)将各纤维网会聚，以使得它们处于相叠并且彼此接触；d)将经会聚的纤维网在工具的末端处牵拉通过其中发生初始成形的引出喷嘴。该产品可随后经压延和冷却。“纤维束”应理解为较大数量的单长丝的束。其通常是几千根单长丝。纤维束可由一根粗纱或者也可由多根粗纱组成；其优选由1至最多1000根粗纱组成，并特别优选由1至最多800根粗纱组成。在本专利技术的方法中，这些粗纱单独地从筒管中退卷或引出，并且在伸展设备之前或在伸展设备起始处会聚，使得它们产生单个纤维束。这里，“粗纱”通常应理解为一束单长丝；该束可由单一纤维类型或者也可由不同的纤维类型组成。原则上，所有长度足够的纤维都是合适的；可使用无机纤维、聚合物纤维以及天然纤维。合适的纤维的实例是金属纤维、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SiO2制成)、玄武岩纤维、碳化硅纤维、芳族聚酰胺纤维、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、聚醚醚酮制成的纤维、以及还有纤维素纤维，其已借助粘胶方法纺丝并通常称为粘胶纤维、大麻纤维、亚麻纤维、黄麻纤维等等。通过举例方式，纤维的横截面可为圆形、矩形、卵形、椭圆形、或茧形。在具有不同于圆形的横截面的纤维的情况下(例如平板玻璃纤维)，可在成品件中实现更高的纤维填充度，并因此实现更高的强度。纤维束膨胀和如此引导，以使得最迟在熔体涂覆期间产生至少两张处于相叠的网。网分离可在工具中或者在工具之前就已发生。在一个优选实施方案中，至少两个纤维束分别单独地通过伸展设备膨胀，并通过单独的孔被引入至浸渍室中。由此直接获得两张空间上分离的纤维网。这里，重叠布置纤维束、伸展设备和引入孔是合适的，从而使得不需要使纤维网偏转。然而，在特定情况下，纤维束、伸展设备和引入孔也可以不同地布置，以使纤维网偏转到适当位置中。在另一优选实施方案中，至少两个纤维束分别单独地通过伸展设备膨胀，并通过同一孔引入至浸渍室中。在进入浸渍室时，各纤维网再次分开。之前分离开的网的分开可通过在打开的工具中手动穿入来实现。因此，优选容易打开的至少两部分的工具。在另一实施方案中，纤维束通过伸展设备膨胀并且在此或此后通过合适的设备分离成多张处于相叠的、空间上分离且伸展的纤维网。然而，分离开的纤维网在此偏转。随后将纤维网引入至浸渍室中。在这里的变体中，两个或更多个纤维束分别单独地通过伸展设备膨胀，并且在此或此后通过合适的设备分别分离成多张处于相叠的、空间上分离且伸展的纤维网，使其偏转，并随后引入至浸渍室中。在本专利技术的范围内，这些不同实施方案的任意组合也是可行的。方法步骤a)中的展开取决于最终产品的几何形状。若最终产品为带时，则纤维束展开了相对高的倍数。相反，若最终产品相对厚，例如具有矩形或正方形横截面时，则基于最终产品的宽度纤维束可展开相对低的倍数，从而不能给出任何合理的普遍适用的上限。展开取决于最终产品的几何形状可优选为最多30倍、特别优选最多20倍、特别优选最多14倍且非常特别优选最多8倍，在各种情况下都基于纤维束的原始宽度。特别地，在相对厚的最终产品的情况下，可合理的是使超过两张处于相叠的网会聚。这里优选纤维束展开到如此的程度，使得其平均厚度为长丝直径的1至50倍、特别优选为长丝直径的1至40倍、特别优选为长丝直径的1.5至35倍、且非常特别优选为长丝直径的1.8至30倍。在此跨越纤维网的宽度取平均值。在纤维具有非圆形横截面的情况下，选择最短的横截面轴作为长丝直径。关于纤维横截面，可遵照由纤维制造商提供的信息。在各种纤维的混合物的情况下，选择基于单长丝数目的算术平均值作为长丝直径。当制造商的信息不可用时，或在相同类型的纤维具有不同几何形状的情况下，例如在天然纤维的情况下，平均长丝直径经由扫描电子显微镜照片(REM-照片)测量和基于单长丝数目的算术平均值的计算来确定。用于展开一个或多个纤维束的合适的伸展设备是本领域技术人员已知的。通过举例方式，至少一个偏转棒用于该目的。实际上一个接一个地布置多个例如两个、三个或四个偏转棒。复合材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制备纤维复合材料的方法，其包括以下步骤：a)通过一个或更多个伸展设备将一个或更多个纤维束引入到浸渍室中，以使得产生至少两张处于相叠的、空间上分离且伸展的纤维网；b)通过水平取向的分配条导入熔体，所述分配条分别布置在两张纤维网之间；c)使各张纤维网如此会聚，以使得它们处于相叠且彼此接触；d)经会聚的纤维网在工具的末端处牵拉通过其中发生初始成形的引出喷嘴。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.02 EP 15162335.21.用于制备纤维复合材料的方法，其包括以下步骤：a)通过一个或更多个伸展设备将一个或更多个纤维束引入到浸渍室中，以使得产生至少两张处于相叠的、空间上分离且伸展的纤维网；b)通过水平取向的分配条导入熔体，所述分配条分别布置在两张纤维网之间；c)使各张纤维网如此会聚，以使得它们处于相叠且彼此接触；d)经会聚的纤维网在工具的末端处牵拉通过其中发生初始成形的引出喷嘴。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤a)中，通过伸展设备将至少两个纤维束分别单独展开，并通过单独的孔引入到浸渍室中。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤a)中，通过伸展设备将至少两个纤维束分别单独展开，并通过同一孔引入到浸渍室中。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤a)中，通过伸展设备展开纤维束并且在此或此后通过合适的设备将所述纤维束分离成多张处于相叠的、空间上分离且伸展的纤维网。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述复合材料的基质是热塑性模塑料、热固性塑料、热塑性塑料-热固性塑料-混合体系、热塑性弹性体或交联弹性体。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述步骤a)中，纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：MR伯林，U宗德尔曼，
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