[發明專利]平面復合材料

有效

• 申請號: 201380014808.9
• 申請日: 2013-02-08
• 公開（公告）號: CN104169077B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: B.巴瑟
• 申請（專利權）人: 奎德蘭特塑料合成股份公司
• 主分類號: B32B5/06
• 分類號: B32B5/06;B32B5/12;D04H3/04;D04H3/115;D04H3/105;D04H5/02;B32B5/26;B32B5/08;B32B27/12;B32B27/32;B32B27/34;B32B27/28;B29C70/16;B
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 任宇

技術領域

本發明涉及一種根據權利要求1前序部分所述的平面復合材料以及用于制造這種平面復合材料的方法和一種所述平面復合材料的應用。

背景技術

熱塑性塑料由于它較低的重量越來越多地被用于制造模制件、尤其用于制造機動車的構件。為了使其具有足夠的強度和剛性，通常將它與強化纖維相結合。例如通過將連續玻璃纖維網與無序取向纖維(Wirrfasern)和熱塑性熔條引導到一起并且在雙帶壓力機上固化而制造由玻璃網加強的熱塑性塑料制成的平面半成品。由這樣得到的平面半成品能夠通過熱壓裝置被在型模內制成構件。然而，該纖維強化是不定向的，即，它等同地作用在所有方向上，沒有優選方向，使得這種復合材料的強度是有限的。然而，在許多情況下需要構件在優選方向上被加強。這可以這樣實現，即使用由平行的纖維束(粗紗)制成的纖維織物或纖維預浸料(Fasergelege)作為加強纖維。例如，在WO2006/111037中，描述了一種平面復合材料，該材料包含由熱塑性纖維制成的無紡纖維層和由平行加強纖維束制成的織物層或者纖維預浸料層。各層可以或者針刺結合、縫合或相互熱結合。這種復合材料能夠通過熱壓裝置處理為具有有針對性的加強的構件。

在針刺時，纖維束被打開，并且纖維被部分斷裂。但是，在這過程中，各單個纖維略微相對移動，使得取向被部分抵消，并且降低了加強作用。在縫合時，各單個纖維束通過粘合線相互結合，并且與無紡層的纖維相結合。但是，在這過程中，纖維束未被打開，從而熱塑性熔體能夠僅僅不完全地浸泡織物層或纖維預浸料層，因而導致由此制成的構件的承載能力降低。

因此，本發明所要解決的技術問題是，提供一種使用纖維預浸料層加強的復合材料，該復合材料沒有上述提及的缺點。本發明另一個要解決的技術問題是，提供一種平面復合材料，它在多個方向上被加強，能夠利用這種平面復合材料制造具有雙向被強化的構件。

原則上，如果為了強化而使用纖維織物，上述另一個技術問題也可根據WO2006/111307的復合材料所解決。不過，在編織時，纖維束在交叉點上波動，因而導致在纖維方向上的耐壓強度降低。此外，在纖維束之間的交叉點處沒有熱塑性塑料。這些干燥位置導致不均勻的浸漬。這些缺點同樣要通過本發明避免。

其它類型的平面復合材料在EP?0203803A1和US3，761，345A中有所描述。

EP?0203803A1涉及一種強化的樹脂體，它含有由平行的加強纖維構成的層和由芳香尼龍纖維制成的緩沖層。該纖維組織被嵌入到硬化樹脂內。芳香尼龍纖維是由芳族聚酰胺制成的高性能強化纖維，它與脂族聚酰胺相比不能融化，并且因此不能進行熱塑性加工。

US?3,761,345A描述了一種纖維結構，它能夠吸收樹脂。此外，能夠通過樹脂的硬化制造玻璃纖維加強的樹脂產品。該纖維結構由多個層組成。其中，纖維能夠或者是單向的或者是以回路的形式存在；此外，中心層還能夠由較短的中斷纖維的無序取向束組成。但是，在US?3,761,345A中沒有公開層內纖維至少部分地由熱塑性塑料組成的無紡纖維層，此外，也沒有描述通過對復合材料的熱塑性熱壓進行的構件或半成品的制造。

發明內容

因此，本發明的一個主題是平面復合材料，包括：

-至少一層由無紡纖維構成的層A，它由重量百分比40-100％的熱塑性纖維和重量百分比60-0％的強化纖維、或者熱塑性薄膜組成，和

-由平行的強化纖維束構成的至少兩個單向的纖維預浸料層B和B'，其中，所述層B和B′具有雙向的纖維取向。

根據本發明，在復合材料中，各層不僅相互縫合而且針刺結合。

術語“熱塑性塑料”在本技術領域中通常被這樣理解，即，有關材料在常規加工條件下是可熔融的并且可熱塑變形。

根據有利的實施例，層A的無紡纖維含有重量百分比高達50％的強化纖維。根據另一有利實施例，層A的無紡纖維不含強化纖維，并且因此只由熱塑性纖維構成。根據另一個有利的實施例，層A由熱塑性薄膜構成。

“雙向“表示兩個纖維預浸料層B和B'的關系，即纖維預浸料層B的縱軸線與纖維預浸料層B’的縱軸線不平行。

本發明的另一個主題的是制造這種復合材料的方法。在此，有兩種變型方案：

在第一變型方案中，首先根據梳理法、氣流成網法或者無紡紡絲法或者根據所謂的造紙方法來制造無紡纖維層A，隨后雙向地相互取向的纖維預浸料層B和B′與層A連續地導引到一起。之后，將層相互縫合，最后針刺結合。