用于将强化纤维缝合在一起的固定线制造技术

本发明专利技术涉及用于缝合强化纤维的固定线（１、５、１０、１６），特别用于形成纤维预制品，以通过注入可硬化塑料材料生产强化纤维复合物。本发明专利技术的固定线（１、５、１０、１６）具有界面（４、９、１５、１９），用于局部增加由可硬化塑料材料制成的基质的延展性，至少一个基线（２，６，１１，１２，１７）特别用于减小在完成的复合元件的基质中在固定线（１、５、１０、１６）穿过的区域中形成微裂纹的趋势。例如，界面４可以借助热塑性材料，例如聚丙烯、聚乙烯等施加覆盖基线（１）的涂层来形成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于将强化纤维缝合在一起的固定线本专利技术涉及一种将强化纤维缝合在一起的固定线，尤其涉及形成纤维预制品，用于通过注入(impregnation)可固化聚合物材料生产强化纤维 复合元件。为了使用可固化聚合物材料例如环氧树脂或聚酯树脂生产强化纤维 复合元件，纺织缝合(textile sewing)方法经常被使用以由强化纤维和 /或机织强化织物形成加强所需要的纤维预制品。技术强化织品，例如芳 族聚酰胺纤维、玻璃纤维或碳纤维尤其被用作固定纤维。此外，例如出于更好的加工性能的原因，使用例如聚酯细丝等，所述 聚酯细丝是弹性的但是在随后的复合元件中仅仅能够承受低的机械载荷。 如果使用同时作为强化纤维的固定线，则可以另外地获得复合元件在线方 向上的强度和刚度的增加。强化和非强化固定线都被使用以将强化纤维在 基体上缝合在一起或者缝合在纤维预制品的组合中。此外，机织强化织物 和/或强化纤维还可以借助固定线被缝合在一起，以形成没有基体的复合 纤维预制品。以已知方法通过对纤维预制品注入可固化聚合物材料或能够由交联 固化的树脂系统(例如环氧树脂、聚酯树脂、BMI树脂等)，以及随后对 聚合物材料的固化，制成完工的复合元件，从而封闭纤维预制品的基质由 可固化聚合物材料形成。例如，为此，已知的RTM处理("树脂模制转换 (Resin Moulding Transfer)")可以被使用。在用于纤维预制品制造的同样已知的TFP ("Tailored Fiber Placement")处理的情况中，例如，带有固定线的强化纤维借助于CNC自 动缝合或剌绣机被连接到平面基体上。在这里几乎完全随意设置纤维取 向，以及在敷设操作中改变纤维取向，使得可以获得纤维方位对机械力的 最佳适应，所述机械力将被随后的复合元件吸收。然而，在使用常规固定线时，例如聚合物细丝等，可能存在强化纤维 复合元件的机械性能的损坏，这是由于强化纤维的起伏和/或破裂可能出现在固定线的区域中以及微裂纹可能出现在基质(matrix)区域中。微裂 纹出现的原因之一在于树脂在固定线穿过的区域中积聚。由于基质局部非 常脆弱，因此微裂纹可能源于不同热膨胀系数和刚度的急剧变化而在这里 发生。为了改善复合元件的机械性能，还已知的是使用可以在特别是TFP处 理中溶解(dissolve)的固定线。在缝合操作完成之后固定线分解的影响 之一在于由固定线引起的强化纤维的起伏被减小。此外，在基质中固化 处理之前可分解固定线进入溶液中，假定适当地选择材料，可附加地改善 其碰撞强度，从而在固定线穿过的区域中形成很少的微裂纹。然而，可溶解固定线仅仅有条件地适合TFP处理或者其它缝合方法， 由于它们不具有所要求的常规固定线的机械处理性能，进而线断裂、细丝 拆解、末端分裂等可能发生。此外，可溶解固定线的整个材料能够以不受 控制的方式扩散在整个基质上，导致整个复合元件的不确定的机械改变。本专利技术的目的是获得一种在纤维预制品生产中，例如通过TFP处理(工 艺)，在基质(matrix)中的缝合区域中获得延展性(ductility)的局部增 加，同时优化固定线的加工性能。通过依据专利权利要求1中特征条款的固定线，可以实现这个目的。固定线具有界面(interface),特别是对于由可固化聚合物材料形成 的基质(matrix)的延展性的局部增加，以及至少一个芯线，意味着由 于在固定线穿透的位置的区域中形成微裂纹的趋势减小，完工复合元件的 机械性能被改善。同时，依据本专利技术的固定线可能实现固定线的最佳操作 性能，特别是在"TFP"处理被应用时。此外，界面可能仅仅获得在固定 线区域中树脂基质的延展性的局部增加，使得树脂基质其余部分的机械性 能的损坏极大地被排除。此外，依据本专利技术的固定线可在己知CNC自动缝 合或刺绣机上容易地且高速地被处理，不需要任何重大结构改变。此外，依据本专利技术的固定线还可使强化纤维的平铺(laid)纤维股被 缝合在一起以产生片状强化形成物。这种片状强化形成物例如为碳纤维、 玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维等的机织或无纺织物。依据本专利技术的固定线的另一有益改进使得芯线或多个芯线改善界面 的加工性能和/或影响复合元件的机械性能。因此，可能的是使用依据本专利技术的通过至少一个芯线与热塑性材料的界面(interface)组合而形成的固定线，在高速自动，特别是CNC控制、 缝合或剌绣机等上，通过TFP处理生产纤维预制品。依据本专利技术的固定线的另一有益改进，芯线或多个芯线由确保适当加 工性能的线材料形成，特别是由聚酯材料等形成。特别是，由聚酯形成的芯线可能获得固定线的良好的综合加工性能， 所述固定线通过至少一个芯线与热塑性材料界面的组合而形成。术语"良 好加工性能"旨在特别表示固定线尤其可在自动缝合或刺绣机上被处理， 而没有断裂、拉长、线损伤等。依据本专利技术的固定线的另一有益改进，芯线或多个芯线由能够承受高 机械载荷的材料制成，特别是碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维等。因 此，固定线最初可用于强化纤维的连接和固定，但是如果需要，也在固定 线的纵向轴方向上以明显的程度吸收机械力，以在最终的复合元件中补充 强化纤维。此外，可能的是，由多个细丝形成芯线自身，也就是说，例如 由单独碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维等。依据另一有益改进，固定线具有大致圆形的外周轮廓。因此，固定线可以在己知自动CNC缝合或刺绣机上容易地且一般地加工，无需对机器侧的任何重大改变。依据本专利技术的另一有益改进，通过使用聚合物材料，特别是使用热 塑聚合物材料，封闭至少一个芯线的至少部分来形成界面。这允许以简单方式形成依据本专利技术的固定线使用热塑性材料封闭例 如聚酯细丝的常规固定线。通过热塑性材料封闭，围绕固定线的树脂基质 或树脂系统的延展性仅仅在局部被增加。 一种结果在于在固定线穿透的 区域中形成微裂纹的趋势被减小，同时避免了热塑性材料不受控制地渗入 树脂基质。此外，仅仅具有相对小的材料厚度的封闭的影响在于在固化处理期间仅仅相对少量的热塑性材料被释放进基质中，从而根据本专利技术， 基质的延展性仅仅有局部变化。本专利技术的又一有益改进在于，界面通过结合(bonding)至少一个芯线与聚合物材料，特别是热塑聚合物材料的界面线而形成。这涉及一种例如具有大致半圆形横截面形状的芯线，该芯线在半圆形 的基线区域中与界面线结合，所述界面线同样地具有大致半圆形横截面形 状，从而，产生具有同样大致半圆形橫截面形状的固定线。芯线与例如由 聚丙烯材料形成的界面线的结合可以例如通过将热塑性材料熔合至芯线 而发生。不同于圆形的横截面形状，实际上任何希望的形状在这里都是可 行的。依据另一有益改进，界面通过绞合(twist)至少一个芯线和至少一个聚合物材料，特别是热塑性聚合物材料的界面线而形成。这允许依据本专利技术的固定线由预先制造的半成品，例如常规聚酯固定 线和热塑性线，以特别简单方式来制造。附图中-附图说明图1显示通过依据本专利技术的固定线的第一示例实施例的横截面，图2显示通过依据本专利技术的固定线的第二示例实施例的横截面， 图3显示通过依据本专利技术的固定线的第三变型方式的横截面，禾口 图4显示依据本专利技术的固定线的第四变型方式的一部分的平面图。图1显示依据本专利技术的固定线的第一示例实施例的横截面。 固定线1由芯线2形成，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将强化纤维缝合在一起以形成纤维预制品的固定线（１、５、１０、１６），用于通过注入可固化聚合物材料来生产纤维强化复合元件，其特征在于：固定线（１、５、１０、１６）包括热塑性聚合物材料的界面（４、９、１５、１９），用于局部增加由可固化聚合物材料制成的基质在固定线穿过的区域中的延展性，该固定线（１、５、１０、１６）具有由多个碳纤维细丝制成的至少一个芯线（２、６、１１、１２、１７）。

【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：保罗约恩，乌尔里希艾贝特，
申请(专利权)人：空中客车德国有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]