[發(fā)明專利]用于生產(chǎn)單－或多－層纖維預(yù)制品以及固定絲線和襯層的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680032195.1
• 申請日: 2006-07-24
• 公開（公告）號: CN101253037A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 保羅·約恩;烏爾里奇·埃貝茨
• 申請（專利權(quán)）人: 空中客車德國有限公司
• 主分類號: B29C70/54
• 分類號: B29C70/54
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 王新華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用實質(zhì)對準(zhǔn)的纖維束，通過TFP(剪裁式纖維鋪放，英文為″Tailored?Fibre?Placement″)過程生產(chǎn)單-或多-層纖維預(yù)制品用的方法，以便：它們沿著力通量定向，鋪設(shè)在至少一個襯層上，并且利用至少一個固定絲線附加，纖維預(yù)制品具有實質(zhì)任何期望的材料厚度。

本發(fā)明還涉及執(zhí)行該方法用的固定絲線以及襯層。

背景技術(shù)

在輕型結(jié)構(gòu)中，尤其在飛機結(jié)構(gòu)中，由纖維強化塑料制造的復(fù)合部件的使用不斷增加，其能夠承受極端的機械負載并且同時提供高的重量節(jié)約潛力。這些部件由隨后浸潤或注入可固化聚合物材料的強化纖維形成，以形成完成的部件，例如聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂或相類似物。

該強化纖維在這種類型的部件中的對齊對其剛性和強度具有決定性影響。為實現(xiàn)最佳機械性能，如果可能，該強化纖維應(yīng)按照負載的方向，并且不具有任何波的形成。另外，每個單獨的強化纖維期望接受均勻負載。

對于諸如例如編織或鋪設(shè)纖維織物的傳統(tǒng)半成品，對于聚合材料的強化，由于強化纖維總是沿特定、固定方位布置在那里，不是能夠?qū)崿F(xiàn)所有可以想到的纖維方位。雖然鋪設(shè)的纖維織物能夠被“覆蓋”，更確切地說，以無折皺的平坦方式鋪設(shè)，例如以形成圓環(huán)部件，該強化纖維通常無法使它們與按照更復(fù)雜的力通量線的通路成直線。

一種符合根據(jù)負載纖維對準(zhǔn)要求的可能方式是已知的TFP過程。這涉及沿任何期望的通路曲線鋪設(shè)依次由彼此平行延伸的多個分離的強化纖維形成的纖維束，用于機械強化(“粗紗”)，并借助于襯層上的固定絲線附加它們，以形成纖維預(yù)制品(“預(yù)制品”)，從而：各個纖維束的對準(zhǔn)能夠?qū)嶋H最佳地經(jīng)調(diào)節(jié)到作用在完成的復(fù)合部件上的力。采用對應(yīng)于傳統(tǒng)縫紉方法的方式，通過在襯層下彼此聯(lián)接的上部固定絲線和下部固定絲線，執(zhí)行固定。該纖維束的附加優(yōu)選地利用之字型縫線優(yōu)選地執(zhí)行。采用這種方式實現(xiàn)的纖維束的機械負載承受能力的最優(yōu)使用能夠使其數(shù)目最小，并且因此也使重量最小。此外，該部件的橫截面能夠采用理想的方式調(diào)節(jié)到各自的局部負載。此外，通過鋪設(shè)附加纖維束，強化能夠具體地形成在接受特殊負載的區(qū)域中，諸如例如其中引導(dǎo)力或相類似物的區(qū)域。例如利用玻璃纖維、碳纖維、芳族聚酰胺纖維或類似物形成分離強化纖維。

在例如也用于紡織工業(yè)的通常CNC-控制的自動縫紉和繡花機上執(zhí)行利用TFP過程生產(chǎn)纖維預(yù)制品。一旦所有需要的層已利用纖維束鋪設(shè)，通常已具有期望的最終輪廓的完成纖維預(yù)制品被放置在可關(guān)閉的模具中，并且注入可固化聚合物材料并接著固化以形成完成的復(fù)合部件。多個TFP纖維預(yù)制品與/或強化纖維層可組合在這里。通過一個在另一個頂部上放置多個(單，單-層)纖維預(yù)制品形成多-層纖維預(yù)制品，以便能夠產(chǎn)生由于用于TFP過程的自動縫紉或繡花機中的有限針長度無法生產(chǎn)的更大材料厚度。多層纖維預(yù)制品相應(yīng)地具有至少兩個襯層，近似彼此平行地延伸在多層纖維預(yù)制品內(nèi)。

例如在相應(yīng)地設(shè)計的可關(guān)閉模具中利用已知RTM過程(樹脂傳遞模塑，英文為″Resin?Transfer?Moulding″)，可執(zhí)行采用可固化聚合物材料的纖維預(yù)制品的注入。

然而，對于固定絲線和襯層，TFP過程將在后面的復(fù)合組件中不再執(zhí)行任何功能、尤其無襯層功能的兩個元件，引導(dǎo)進入纖維預(yù)制品。然而，在實現(xiàn)層的理想順序中，襯層和固定絲線共同導(dǎo)致問題，并且此外，占明顯比例的總重量，尤其是如果多個纖維束被一個在另一個頂部地放置，或利用一個鋪設(shè)在另一個頂部上的多個纖維束形成更大材料厚度的單-層纖維預(yù)制品。雖然利用編織強化纖維，例如利用編織玻璃或碳纖維織物，也可形成襯層本身，即使在這種情況中，至少一些強化纖維具有未根據(jù)負載的對準(zhǔn)。此外，通過在TFP過程期間，利用縫紉針穿入也損害了編織強化纖維，這樣典型的材料值可能被損壞。為了避免提及的困難，例如通過容易熔化的材料可以形成固定絲線，但這導(dǎo)致進入纖維預(yù)制品的不確定的材料量，這會損壞通過利用可固化聚合物材料注入后面的復(fù)合材料中形成的矩陣的機械性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種方法，利用它，能夠產(chǎn)生實質(zhì)任何期望材料厚度的單-或多-層纖維預(yù)制品，沒有TFP過程通常需要的固定絲線與/或通常所需的襯層的煩擾影響。

按照本發(fā)明的用于利用實質(zhì)對準(zhǔn)的纖維束生產(chǎn)單層或多層的復(fù)合部件的方法(纖維束沿著力的通量定向)包括以下步驟：

a)纖維束在剪裁式纖維鋪放過程中被鋪設(shè)在襯層上并由固定絲線附加，以形成纖維預(yù)制品，固定絲線和/或襯層由水溶性材料形成，并且纖維預(yù)制品具有實質(zhì)任何期望的材料厚度，