[发明专利]通过重叠和交织搭并纱线制造的新型中间材料

说明书

技术领域

本发明涉及适合于制造复合材料部件的增强材料技术领域。更具体地，本发明涉及新中间材料，所述新中间材料用于通过随后注射或渗透热固性树脂来制造复合材料部件，涉及由这种材料制造复合材料部件的方法，以及涉及得到的复合材料部件。

背景技术

可例如通过使用直接或LCM(液体复合材料模制)方法制造复合材料部件或制品，所述复合材料部件或制品包含一片或多片增强片材或纤维片材和基质，所述基质主要由热固性(树脂)类型制成并且可包含热塑性塑料。直接法通过以下事实来定义：一片或多片纤维增强体以干状态(即，不含最终的基质)使用，所述树脂或基质单独地使用，例如通过注射至含纤维增强体的模具中(RTM法，树脂压铸)，通过渗透通过纤维增强体的厚度(LRI或液体树脂渗透法，或RFI或树脂膜渗透法)或通过使用辊或刷子手工涂覆/浸渍至纤维增强体的各个层的每层上，在形成之后施加。

对于RTM、LRI或RFI法，通常需要以希望的完成制品的形状制造纤维预成型体(preform)，然后用树脂浸渍这种预成型体。将树脂通过压力或温度差注射或渗透，然后一旦在预成型体中含有所有需要数量的树脂，将浸渍的预成型体加热至较高温度以实施聚合/固化周期，并因此导致它硬化。

特别地，在机动车、航空或造船工业中使用的复合材料部件受非常严格的规则管理，特别是在机械性质方面。然而，部件的机械性质主要与一个参数有关，即，纤维体积分数(FVF)。此外，在那些领域中，特别重要的是得到非常规则并且容易处理和使用的材料。

在那些领域中，大量预成型体由织物(具体地，WO 94/12708)或编织物制造，特别是圆筒状的(例如，EP 1798428和US2007/0193439)。为了改善由这种预成型体制造的部件的冲击强度，发明者想到将化学粘合剂施用至这种编织物或织物，以改善所得部件的机械性能，特别是它们的冲击强度。

然而，将这种用于改善冲击强度的化学粘合剂施用至成型体如编织物卷筒不是容易的事。出现了粘合剂连续性问题和自动化问题。另外，将化学粘合剂施用至织物或编织物可能会限制所得材料的变形性，并因此限制它在复杂形状上的使用。

发明内容

在本文中，本发明材料必须为具有良好机械性质的具有一次或二次结构的复合材料部件以及为具有高纤维体积分数的部件提供设计可能性。

这种中间材料必须也能够以具有竞争力的成本和以相对容易的方式制造。本发明的一个目标也是提供能够以可容易地自动化的方式制造的材料。

本发明的材料必须容易操纵和使用。具体地，本发明提出了一种新的中间材料，其能够以具有圆柱形或复杂形状的编织物类型的复杂形状制造。本发明材料必须也能够以具有令人满意的变形性的织物或编织物的形式制造。

因此，本发明提供包含重叠和交织带材的组合体的中间材料，其特征在于至少一些带材，优选所有的带材，包含在平行于带材长度的方向上伸展的一系列增强纱线或单丝，以形成单向片材，在所述单向片材的每个面上与由热塑性纤维形成的无纺布关联，其中所述带材称为搭并带材(veiled tape)，所述两片无纺布的热塑性为所述搭并带材提供内聚性。

本发明材料的其它特征在权利要求中详述。

本发明材料意在使用直接法制造复合材料部件。另外，在每一搭并带材中无纺布的重量占每一带材总重量的3%-10%。

本发明还提供制造复合材料部件的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

a)提供至少一种本发明材料；

b)任选地，堆叠多个本发明材料并任选地将它们固定成预成型体的形式；

c)通过渗透或注射来添加热固性树脂；

d)通过遵循预定的温度和压力周期的聚合/固化步骤固结希望的部件，接着冷却。

根据本发明方法的一种具体实施，通过渗透添加热固性树脂，压力低于大气压，具体地，压力低于1bar，例如为0.1bar-1bar。

在另一方面，本发明提供可使用所述方法得到的复合材料部件，其纤维体积分数(FVF)具体为50%-63%，优选为53%-60%。

附图说明

根据下列描述并参考附图，各种其它特征变得显而易见，其中：

图1和2分别为在本发明的上下文中使用的带材的概略的透视性部分剖面图和横截面图，其中单向片材与两片无纺布关联；

图3示出本发明中间材料可具有的不同织造结构；

图4示出具有圆筒状编织形状的本发明材料；

图5A和5B表示用于在真空下测量由带材形成的预成型体的厚度的设备；