用于复合物品制造的树脂可溶性膜纱和其制造方法技术

本发明专利技术的实施例是有关用于液体树脂浸渍工艺的树脂可溶性热塑性膜纱，制造用于液体树脂浸渍工艺的树脂可溶性热塑性膜纱的方法，和使用用于液体树脂浸渍应用的树脂可溶性热塑性膜纱制造复合物品的方法。根据本发明专利技术的实施例并且在合并有所述膜纱的复合物中充当增韧剂的所述树脂可溶性热塑性膜纱具有改良的特征，包括(但不限于)相对于现有技术的膜纱增加的均一性和减小的厚度。这些特征转化成复合物品加工的改良，包括(但不限于)实质上或完全消除固化期间所述膜纱的过早溶解。所得复合物品也实现了包括(但不限于)增韧剂在整个所述复合物中的分布均匀性的改良。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术是关于制造用于复合物品制造的树脂可溶性膜纱的方法。
技术介绍
液体树脂浸溃(liquid resin infusion ;LRI)是一种用以制造用于一系列不同行业的纤维增强型复合物品和组件的工艺，所述行业包括航天、运输、电子、建筑和休闲行业。LRI技术的一般概念涉及通过将纤维增强物、织物或预成型纤维增强物(“预成型坯”)放入模具(双组件模具或单面模具)中，接着在高压(或环境压力)下将树脂注入模腔或真空袋密封单面模具中来将树脂浸溃于该材料或预成型坯中。树脂浸溃于该材料或预成型坯中，产生纤维增强型复合 物品。LRI技术尤其适用于制造复杂形状的结构，要不然，这些结构难以使用常规技术来制造。液体树脂浸溃工艺的变体包括(但不限于)柔性模具树脂浸溃(Resin Infusion with Flexible Tooling;RIFT)、恒定压力浸溃(ConstantPressure Infusion ;CPI)、整体树脂浸溃(Bulk Resin Infusion ;BRI)、受控大气压树脂浸溃(Controlled Atmospheric Pressure Resin Infusion ;CAPRI)、树脂传递模塑(Resin Transfer Molding ;RTM)、西曼复合物树脂浸溃模制工艺(Seemann CompositesResin Infusion Molding Process ；SCRIMP)、真空辅助树脂浸溃(Vacuum-assisted ResinInfusion ；VARI)和真空辅助树脂传递模塑(Vacuum-assisted Resin Transfer Molding ；VARTM)。因为大部分树脂浸溃系统本来易碎，所以实现注射工艺所必需的粘度水平阻碍了增韧剂的使用。换句话说，韧性和低粘度的性质在常规树脂浸溃系统中互相排斥。将所述增强剂添加到LRI系统中一般会导致树脂粘度有不可接受的增加和/或导致固化材料对溶剂的抗性降低。这些局限性使得按照常规添加到预浸溃体中的增韧剂的添加在LRI应用中一般不合适。一种增加通过液体树脂浸溃工艺制造的复合物品的韧性的方法涉及使用插入到干结构性增强纤维层片之间的树脂可溶性热塑性材料的非编织膜纱。所述膜纱可包含连续或短切聚合物纤维的无序毡。这些纤维可以是纺成丝束的纱线或单丝。当彼此交织时，层片和膜纱的层形成预成型坯。当将预成型坯安置于模具中并且注入可固化树脂时，树脂可溶性热塑性膜纱至少部分地溶解于整个树脂中，产生经过增韧的复合物品。已知现有技术的树脂可溶性热塑性膜纱会具有多种缺点，包括松厚性、低强度、不均勻织物面积重量(fabric areal weight ;FAW)和过早溶解。包含膜纱的纤维的FAW和某些特征(例如细度)的可变均一性直接影响了纤维的溶解速率以及增韧剂在复合物中的分布均勻性。松厚性会影响复合物制造以及复合物固化层片厚度(composite cure plythickness ；CPT)。
技术实现思路
本文揭示一种非编织工程膜纱，其包含多股直径介于10微米与16微米之间的纤维，其中少于20%的所述纤维的直径小于8微米；所述膜纱在纺织品的整个宽度上的织物面积重量变化小于10%，所述膜纱具有通过压延工艺来获得的厚度。膜纱的织物面积重量可以介于5克/平方米与80克/平方米之间并且厚度介于20 μ m与90 μ m之间。包含所述多股纤维的材料可以是具有天然固相并且适合于在与可固化组合物的组分接触后经历至少部分的相转变而成为流体相的聚合物，其中所述聚合物在小于所述可固化组合物实质上开始固化的温度并且小于所述非编织工程纺织品的固有熔融温度的温度下可溶。聚合物的熔融流动指数可以介于18与38之间。在一个实施例中，非编织工程膜纱在整个膜纱中还包含多个孔眼。膜纱可以通过例如熔喷或纺粘的熔体挤出工艺来制造。当所述工艺是熔喷工艺时，工艺的至少一个加工参数可以设定为在预定范围内、高于预定阈值或低于预定阈值，其中至少一个加工参数包括熔体泵速度、收集器速率速度、气流速率和气流温度中的一者。本文揭示一种使用熔喷工艺制造非编织工程膜纱的方法，其包含:(a)增加熔体泵速度，而同时降低气流速率；(b)将材料装载到挤压机中，其中所述材料是具有天然固相并且适合于在与可固化组合物的组分接触后经历至少部分的相转变而成为流体相的聚合物，其中所述聚合物在小于所述可固化组合物实质上开始固化的温度并且小于所得非编织工程膜纱的固有熔融温度的温度下可溶；和(C)使所述聚合物以纤维形式从模头挤出并且到达移动收集器上，所述纤维形成 非编织工程膜纱，其中增加所述熔体泵速度同时降低所述气流速率可提供直径介于10微米与16微米之间的纤维，其中少于20%的所述纤维的直径小于8微米，所述膜纱在所述膜纱的整个宽度上的织物面积重量变化小于10%。所述方法还可以包含(d)使非编织工程膜纱经受压延工艺。膜纱的织物面积重量可以介于5克/平方米与80克/平方米之间并且厚度介于20 μ m与90 μ m之间。在一个实施例中，所述方法还包含(e)使膜纱经受离线穿孔工艺，所述离线穿孔工艺是通过针或激光中的一者来实现。本文揭示一种用于复合物品制造的预成型坯，其包含:(a)至少一个包含增强纤维的结构性组分；(b)至少一个接触所述结构性组分的非编织工程膜纱，所述膜纱包含多股直径介于10微米与16微米之间的纤维,其中少于20%的所述纤维的直径小于8微米,所述膜纱在所述膜纱的整个宽度上的织物面积重量变化小于10%，所述多股纤维包含具有天然固相并且适合于在与可固化组合物的组分接触后经历至少部分的相转变而成为流体相的聚合物，其中所述聚合物在小于所述可固化组合物实质上开始固化的温度和小于所述非编织工程纺织品的固有熔融温度的温度下可溶。聚合物的熔融流动指数可以介于18与38之间。所述结构性组分可以呈多个相邻的增强纤维层的形式并且非编织工程膜纱可以呈插入到相邻的增强纤维层对之间的多个树脂可溶性热塑性膜纱的形式。在一个实施例中，预成型坯可以适合于树脂浸溃。膜纱的织物面积重量可以介于5克/平方米与80克/平方米之间并且通过压延工艺来获得的厚度介于20μπι与90μπι之间。在一个实施例中，预成型坯在整个膜纱中还包含多个孔眼。本文揭示一种使用液体树脂浸溃工艺制造复合物品的方法，其包含:(a)将包含增强纤维的多个结构性组分布置于模具中；(b)使多个非编织工程膜纱与所述多个结构性组分交织，所述多个膜纱包含多股平均直径介于10微米与16微米之间的纤维，其中少于20%的所述纤维的直径小于8微米，并且在所述纺织品的整个宽度上的织物面积重量变化小于10%，所述交织布置形成预成型坯；(C)使所述预成型坯与树脂接触，其中所述树脂的初始温度小于75°C; (d)将所述预成型坯加热到预定温度阈值，其中在达到所述预定温度阈值之前大部分所述纤维溶解；和(e)使所述预成型坯固化，同时将所述预成型坯保持在所述预定温度阈值下持续一段预定时间。在一个实施例中，所述预定温度阈值可以是约180°C。多股纤维可以包含具有天然固相并且适合于在与可固化组合物的组分接触后经历至少部分的相转变而成为流体相的聚合物，其中所述聚合物在小于所述可固化组合物实质上开始固化的温度并且本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.12.01 US 61/418,4731.一种非编织工程膜纱，其包含多股平均直径介于10微米与16微米之间的纤维，其中少于20%的所述纤维的直径小于8微米；所述纺织品在所述纺织品的整个宽度上的织物面积重量变化小于10%，所述纺织品具有通过压延工艺来获得的厚度。2.根据权利要求1所述的非编织工程膜纱，其中所述纺织品的织物面积重量介于5克/平方米与80克/平方米之间并且厚度介于20 μ m与90 μ m之间。3.根据权利要求1所述的非编织工程膜纱，其中包含所述多股纤维的材料是具有天然固相并且适合于在 与可固化组合物的组分接触时经历至少部分的相转变而成为流体相的聚合物，其中所述聚合物在小于所述可固化组合物实质上开始固化的温度并且小于所述非编织工程膜纱的固有熔融温度的温度下可溶。4.根据权利要求3所述的非编织工程膜纱，其中所述聚合物的熔融流动指数介于18与38之间。5.根据权利要求1所述的非编织工程纺织品，其中所述多股纤维由热塑性聚合物制成。6.根据权利要求1所述的非编织工程膜纱，其在整个所述纺织品中还包含多个孔眼。7.根据权利要求1所述的非编织工程膜纱，其中所述纺织品是通过选自熔喷或纺粘的熔体挤出工艺来制造。8.根据权利要求7所述的非编织工程膜纱，其中所述方法是熔喷工艺，所述工艺的至少一个加工参数设定为在预定范围内、高于预定阈值或低于预定阈值，所述至少一个加工参数包含熔体泵速度、收集器速率速度、气流速率和气流温度中的一者。9.一种使用熔喷工艺制造非编织工程膜纱的方法，其包含:增加熔体泵速度，而同时降低气流速率； 将材料装载到挤压机中，其中所述材料是具有天然固相并且适合于在与可固化组合物的组分接触时经历至少部分的相转变而成为流体相的聚合物，其中所述聚合物在小于所述可固化组合物实质上开始固化的温度并且小于所得非编织工程膜纱的固有熔融温度的温度下可溶；和 使所述聚合物以纤维形式从模头挤出并且到达移动收集器上，所述纤维形成非编织工程膜纱，其中增加所述熔体泵速度同时降低所述气流速率可提供平均直径介于10微米与16微米之间的纤维，其中少于20%的所述纤维的直径小于8微米，所述膜纱在所述纺织品的整个宽度上的织物面积重量变化小于10%。10.根据权利要求9所述的制造非编织工程膜纱的方法，其还包含使所述非编织工程膜纱经受压延工艺。11.根据权利要求9所述的制造非编织工程膜纱的方法，其中所述膜纱的织物面积重量介于5克/平方米与80克/平方米之间并且厚度介于20 μ m与90 μ m之间。12.根据权利要求9所述的制造非编织工程膜纱的方法，其中包含所述多股纤维的材料是具有天然固相并且适合于在与可固化组合物的组分接触时经历至少部分的相转变而成为流体相的聚合物，其中所述聚合物在小于所述可固化组合物实质上开始固化的温度并且小于所述非编织工程膜纱的固有熔融温度的温度下可溶。13.根据权利要求9所述的制造非编织工程膜纱...

【专利技术属性】
技术研发人员：多米尼克·蓬索尔，罗伯特·布莱克伯恩，比利·哈蒙，理查德·普林斯，马克·道尔，
申请(专利权)人：氰特科技股份有限公司，
类型：
国别省市：