[發明專利]用于通過直接法制造復合材料部件的具有恒定寬度的新型中間材料

無效

• 申請號: 200980147460.4
• 申請日: 2009-11-23
• 公開（公告）號: CN102227304A
• 公開（公告）日: 2011-10-26
• 發明（設計）人: 讓-馬克.貝勞德;阿蘭.布魯耶爾;讓-弗洛倫特.拉梅瑟;雅克.杜卡爾
• 申請（專利權）人: 赫克賽爾加固材料公司
• 主分類號: B29C70/08
• 分類號: B29C70/08;B29C70/14;B29C70/20;B29C70/50;B29C70/54;B29B15/14
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 王國祥

技術領域

本發明涉及適于形成復合材料部件的加固材料的技術領域。更具體地，本發明涉及新型中間材料(其用于通過隨后注射或灌注熱固性樹脂制造復合材料部件)、從該材料的堆疊物(stack)中制造復合材料部件的方法，以及獲得的復合材料部件。

背景技術

復合材料部件或物品(即，一方面，含有一個或幾個加固物或纖維層，另一方面，含有可包含熱塑性材料的主要熱固性基質(″樹脂″)的部件或物品)的制造可例如通過稱為″直接法″或″LCM″(來自英語″液體復合材料成型(Liquid?Composite?Moulding)″)的方法實現。直接法通過以下事實定義：一個或多個纖維加固物以″干″狀態制備(即，不含最終基質)，樹脂或基質單獨制備，例如通過注射到含有纖維加固物的模具中(″RTM″法，來自英語″樹脂傳遞成型(Resin?Transfer?Moulding)″)，通過遍及纖維加固物的厚度灌注(″LRI″法，來自英語″液體樹脂灌注(Liquid?Resin?Infusion)″或″RFI″，來自英語″樹脂膜灌注(Resin?Film?Infusion)″)，或者可選擇地，通過用輥或刷在纖維加固物的每一單元層上手工涂覆/浸漬并連續施用在模具上。

稱為直接法的其它方法使用預浸漬材料，其已經含有足夠比例的樹脂用于形成希望的復合材料部件。該材料清楚地描述在文獻US?2005/048280、WO?92/20521和EP?0?554?950中。

對于RTM、LRI或RFI法，通常首先必須的是制造希望的最終產品的模型的纖維預成型件(preform)，然后用樹脂浸漬該預成型件。通過不同壓力，在適當溫度注射或灌注樹脂，然后一旦在預成型件中含有全部必需的樹脂量，使組合達到較高溫度以完成聚合/成網周期，并因此固化。

在機動車、航空或航海工業中使用的復合材料部件特別容易受到非常嚴格的要求，尤其是在它們的機械性質方面。因此，特別重要的是使用一方面非常穩定，另一方面易于處理和加工的材料。

在這些領域中，大量預成型件從加固材料(主要是碳纖維，特別是單向碳纖維)形成。為了滿足所需要的高的質量標準和生產力(特別是航空領域)，日益需要實現自動化方法。因此需要具有規則結構和特別小的寬度偏差的單向材料，以盡可能避免在覆蓋(draping)或自動放置(deposition)中兩個相鄰加固物間的材料空隙((gap)或重疊(overlap)。

現有技術提供了加固絲束(strands)的單向層，其中絲束間的內聚通過相對于所述加固絲束橫向拉伸的熱塑性粘合絲束或玻璃/熱塑性織造或非織造織物來保證。該層例如由SIGMATEX?UK?Limited，Runcom?Cheshire?WA7?1TE，United?Kingdom以PW-BUD銷售。

在這些條帶上，絲束間的粘合僅限于點粘合，加固纖維在粘合絲束之間是自由的。結果，存在大的寬度偏差(特別是在粘合絲束之間)，從而產生0.40-1.00mm的寬度標準偏差。

而且，當平行于加固絲束的方向(通常稱為0°軸)切割該單向層以獲得希望的寬度時，切割邊緣不平整以及留有單絲片段。這些切割纖維對于隨后的過程通常是非常不方便的，例如在線圈(稱為″環″)上形成軟塊(wads)、材料纏繞(material?windings)。

因此，本發明目的在于提供實現具有高度一致的給定寬度的單向層的方法，其適于從一個或多個絲束制造復合材料部件的直接法，同時限制材料損失。

本發明的另一個目的是提供制造沿主要方向無切割纖維的單向層的方法。

在這方面，本發明目的在于提供制備在每一面上與聚合物粘合劑相結合的加固絲束或單絲的條帶的方法，所述條帶具有遍及整個長度基本恒定的給定寬度，其中所述絲束或單絲在平行于條帶長度的方向上伸展，其特征在于包括以下步驟：

a)借助于定尺寸設備將條帶寬度調節至希望的寬度，

b)在每一面上使條帶與聚合物粘合劑相結合，以確保條帶的均勻內聚，使得粘合劑的總重量小于所得條帶總重量的15％。

所述聚合物粘合劑例如為一種或多種熱塑性和/或熱固性聚合物的粉末或一種或多種熱塑性和/或熱固性聚合物的非織造織物。在條帶的兩面上使用非織造布是特別優選的。

當聚合物粘合劑為作為聚合物粘合劑的熱固性或優選熱塑性纖維的非織造布或織物時，有利的是在調節條帶寬度后使其與條帶結合，以維持調節后得到的寬度。因此，可將條帶依尺寸制成希望的寬度(該寬度遍及它的整個長度基本恒定)，并通過使纖維條帶與聚合物粘合劑粘合結合固定得到的尺寸，從而將寬度偏差最小化。