[發明專利]用于生產完全浸漬的熱塑性預浸料的系統

在審

• 申請號: 201811257152.4
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN111098527A
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 張明福;克里斯托弗·桑多瓦爾;賈維德·阿斯拉爾
• 申請（專利權）人: 約翰斯曼維爾公司
• 主分類號: B29C70/50
• 分類號: B29C70/50;B29C70/54;B29C70/12;B29C70/16;B29C70/08
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 金海霞;楊青

本發明涉及用于生產完全浸漬的熱塑性預浸料的系統。具體地，本發明涉及一種熱塑性預浸料，其包含纖維網或絲網，其中所述纖維網或絲網包含短切纖維。所述熱塑性預浸料還包含完全浸漬所述纖維網或絲網的熱塑性材料，使得所述熱塑性預浸料具有小于5％的空隙率。所述熱塑性材料是通過單體或低聚物的原位聚合形成的聚合物，其中超過90％的所述單體或低聚物反應以形成所述熱塑性材料。所述熱塑性預浸料包含5至95重量％之間的所述熱塑性材料，并且形成所述纖維網或絲網的短切纖維是非粘合的。

背景技術

纖維強化復合材料正越來越普遍地應用于運輸、消費品、風能和基礎設施中。選擇復合材料而不是傳統材料例如金屬、木材或未強化塑料有許多原因，其中包括輕量、耐腐蝕性和提高的機械強度。在纖維強化聚合復合材料領域內，由于更好的耐久性、可回收利用性、熱成型性、提高的生產量、較低的材料成本和較低的制造成本，熱塑性樹脂正被越來越多地代替熱固性樹脂用作基質樹脂。

許多連續纖維強化的熱塑性復合材料從浸漬帶生產。這些浸漬帶可能是用熱塑性樹脂浸漬的單向纖維帶。它們可以是分層的并被熱成型，以生產具有所需形狀和強度的大量各種不同的復合材料。低成本和高質量地生產浸漬帶伴有巨大挑戰。傳統上，將熱塑性樹脂熔化并施加到纖維，但熔融的熱塑性樹脂具有非常高的粘度，并且當與需要的高纖維含量相組合時，引起不完全的樹脂浸漬和/或低的生產量。需要的是具有高生產量的連續制造方法，所述方法產生沒有缺陷的完全浸漬的熱塑性預浸料，并且在所述纖維與基質樹脂之間偶聯良好。對于常規的部分浸漬的熱塑性預浸料來說，在固結步驟中需要高壓來促進額外的浸漬，這引入了過量的樹脂基質流動并引起最終部件中纖維取向的不利變化。本發明的完全浸漬的熱塑性預浸料在實現最終復合材料部件中的所需性能中是有利的，因為在固結步驟中不需要額外的浸漬。

發明內容

本文描述的實施方式提供了完全浸漬的熱塑性預浸料產品，特別是用于制造它們的系統和方法。根據一種情況，提供了一種用于制造熱塑性預浸料的系統，所述系統包括包含上方皮帶和下方皮帶的雙皮帶裝置。所述上方皮帶被放置在所述下方皮帶頂上，以壓緊經過所述雙皮帶裝置的纖維絲網。所述下方皮帶具有基本上長于所述上方皮帶的縱向長度。所述系統還包括干燥裝置，其被放置在所述下方皮帶頂上，并被構造成用于在所述纖維絲網移動通過所述干燥裝置時從所述纖維絲網除去殘留水分。所述系統還包括樹脂施加模具，其被放置在所述下方皮帶頂上，并被構造成用于在所述纖維絲網移動通過所述樹脂施加模具時向所述纖維絲網施加單體或低聚物。所述單體或低聚物可以聚合以形成熱塑性聚合物。所述系統另外包括固化爐，其被構造成用于在纖維絲網移動通過所述固化爐時執行所述單體或低聚物的聚合，并由此形成所述熱塑性聚合物。所述纖維絲網包含短切纖維，并且所述雙皮帶裝置被構造成用于在所述纖維絲網經過所述固化爐時壓緊所述纖維絲網和施加的單體或低聚物，使得所述單體或低聚物完全飽和所述纖維絲網，并且在所述單體或低聚物聚合后所述纖維絲網被所述熱塑性聚合物完全浸漬。

根據另一種情況，提供了一種形成熱塑性預浸料的方法，所述方法包括將纖維絲網在雙皮帶壓機裝置的下方皮帶頂上移動，并通過放置在所述下方皮帶頂上的干燥裝置干燥所述纖維絲網，以從所述纖維絲網除去殘留水分。所述方法還包括通過放置在所述下方皮帶頂上的樹脂施加模具向所述纖維絲網施加單體或低聚物，并將所述纖維絲網和施加的單體或低聚物在所述雙皮帶壓機裝置的下方皮帶與上方皮帶之間通過，以壓迫所述單體或低聚物通過所述纖維絲網，并由此用所述單體或低聚物完全飽和所述纖維絲網。所述方法還包括將完全飽和的纖維絲網通過固化爐，所述固化爐被構造成用于在所述纖維絲網移動通過所述固化爐時聚合所述單體或低聚物，并由此形成所述熱塑性聚合物。所述纖維絲網包含短切纖維，并且在所述單體或低聚物聚合后，所述纖維絲網被所述熱塑性聚合物完全浸漬。