[发明专利]用于通过直接法制造复合材料部件的具有恒定宽度的新型中间材料

说明书

技术领域

本发明涉及适于形成复合材料部件的加固材料的技术领域。更具体地，本发明涉及新型中间材料(其用于通过随后注射或灌注热固性树脂制造复合材料部件)、从该材料的堆叠物(stack)中制造复合材料部件的方法，以及获得的复合材料部件。

背景技术

复合材料部件或物品(即，一方面，含有一个或几个加固物或纤维层，另一方面，含有可包含热塑性材料的主要热固性基质(″树脂″)的部件或物品)的制造可例如通过称为″直接法″或″LCM″(来自英语″液体复合材料成型(Liquid Composite Moulding)″)的方法实现。直接法通过以下事实定义：一个或多个纤维加固物以″干″状态制备(即，不含最终基质)，树脂或基质单独制备，例如通过注射到含有纤维加固物的模具中(″RTM″法，来自英语″树脂传递成型(Resin Transfer Moulding)″)，通过遍及纤维加固物的厚度灌注(″LRI″法，来自英语″液体树脂灌注(Liquid Resin Infusion)″或″RFI″，来自英语″树脂膜灌注(Resin Film Infusion)″)，或者可选择地，通过用辊或刷在纤维加固物的每一单元层上手工涂覆/浸渍并连续施用在模具上。

称为直接法的其它方法使用预浸渍材料，其已经含有足够比例的树脂用于形成希望的复合材料部件。该材料清楚地描述在文献US 2005/048280、WO 92/20521和EP 0 554 950中。

对于RTM、LRI或RFI法，通常首先必须的是制造希望的最终产品的模型的纤维预成型件(preform)，然后用树脂浸渍该预成型件。通过不同压力，在适当温度注射或灌注树脂，然后一旦在预成型件中含有全部必需的树脂量，使组合达到较高温度以完成聚合/成网周期，并因此固化。

在机动车、航空或航海工业中使用的复合材料部件特别容易受到非常严格的要求，尤其是在它们的机械性质方面。因此，特别重要的是使用一方面非常稳定，另一方面易于处理和加工的材料。

在这些领域中，大量预成型件从加固材料(主要是碳纤维，特别是单向碳纤维)形成。为了满足所需要的高的质量标准和生产力(特别是航空领域)，日益需要实现自动化方法。因此需要具有规则结构和特别小的宽度偏差的单向材料，以尽可能避免在覆盖(draping)或自动放置(deposition)中两个相邻加固物间的材料空隙((gap)或重叠(overlap)。

现有技术提供了加固丝束(strands)的单向层，其中丝束间的内聚通过相对于所述加固丝束横向拉伸的热塑性粘合丝束或玻璃/热塑性织造或非织造织物来保证。该层例如由SIGMATEX UK Limited，Runcom Cheshire WA7 1TE，United Kingdom以PW-BUD销售。

在这些条带上，丝束间的粘合仅限于点粘合，加固纤维在粘合丝束之间是自由的。结果，存在大的宽度偏差(特别是在粘合丝束之间)，从而产生0.40-1.00mm的宽度标准偏差。

而且，当平行于加固丝束的方向(通常称为0°轴)切割该单向层以获得希望的宽度时，切割边缘不平整以及留有单丝片段。这些切割纤维对于随后的过程通常是非常不方便的，例如在线圈(称为″环″)上形成软块(wads)、材料缠绕(material windings)。

因此，本发明目的在于提供实现具有高度一致的给定宽度的单向层的方法，其适于从一个或多个丝束制造复合材料部件的直接法，同时限制材料损失。

本发明的另一个目的是提供制造沿主要方向无切割纤维的单向层的方法。

在这方面，本发明目的在于提供制备在每一面上与聚合物粘合剂相结合的加固丝束或单丝的条带的方法，所述条带具有遍及整个长度基本恒定的给定宽度，其中所述丝束或单丝在平行于条带长度的方向上伸展，其特征在于包括以下步骤：

a)借助于定尺寸设备将条带宽度调节至希望的宽度，

b)在每一面上使条带与聚合物粘合剂相结合，以确保条带的均匀内聚，使得粘合剂的总重量小于所得条带总重量的15％。

所述聚合物粘合剂例如为一种或多种热塑性和/或热固性聚合物的粉末或一种或多种热塑性和/或热固性聚合物的非织造织物。在条带的两面上使用非织造布是特别优选的。

当聚合物粘合剂为作为聚合物粘合剂的热固性或优选热塑性纤维的非织造布或织物时，有利的是在调节条带宽度后使其与条带结合，以维持调节后得到的宽度。因此，可将条带依尺寸制成希望的宽度(该宽度遍及它的整个长度基本恒定)，并通过使纤维条带与聚合物粘合剂粘合结合固定得到的尺寸，从而将宽度偏差最小化。