[发明专利]制造带状复合材料的方法及其设备

说明书

本发明涉及由纤维束和至少一种填料组分制造带状复合制品的方法，其中将纤维束送入带有注射室的注射箱，向其中注入可流动态的填料组分以使纤维束被填料组分浸透，由此形成复合材料。

WO 2007/107007 A1公开了由纤维束制造带状复合制品的方法，该方法用所谓的拉挤成型设备进行。该拉挤成型设备具有注射箱，将由玻璃纤维制成的束牵引经过该注射箱。将玻璃纤维牵引到该注射箱中，并在注射箱的注射室中，玻璃纤维被两种填料组分浸透。所述填料组分是多异氰酸酯和多元醇。这两种填料组分经供料系统送入注射箱，该供料系统可以将这两种填料组分互相汇入，特别是将它们互相混合。在注射箱中，这两种填料组分例如互相反应以产生聚氨酯并同时浸透纤维束的纤维，特别地，所述填料组分可以润湿纤维束。填料组分的反应可以例如产生聚氨酯，以使该复合制品由在聚氨酯基质中的玻璃纤维构成。

在经过注射箱后，将所得复合材料引入冷却单元，然后引入加热单元并同时实施复合制品的成型，以使其在离开拉挤成型设备时可以例如呈带状型材的形式。在这些单元的末端，存在牵引装置，其最初将纤维束牵引到注射箱中，然后将该复合材料牵引经过随后的工艺单元。

EP 1 960 184 B1揭示了带有注射室的注射箱，将纤维束牵引经过该注射箱并在其中使纤维束被填料组分浸透。在输入端，该注射箱具有导板，其带有布置在基质中的孔，纤维束的纤维经过所述孔。在注射室中，纤维被填料组分浸透，然后它们经过注射室的相邻的具有递减横截面的区域，其后是固化模具。

EP 513 927 A1描述了通过拉挤成型法制造塑料型材。就该塑料由两种组分制成而言，在该方法中使用超声改进这两种组分的混合。

不利地，纤维束牵引经过注射箱的速度受到限制，因为所选的容许牵引速度不能高于确保纤维束的纤维被所述至少一种填料组分完全浸透的速度。特别地，必须确保纤维被填料组分完全润湿，并且已经发现，纤维束以过高的速度牵引经过注射箱会导致形成气泡，以致在复合制品中有可能出现缺陷。因此必须避免形成气泡，这一必要性决定了纤维束牵引经过注射箱的最大速度。同时，纤维束牵引经过注射箱的速度在此同时决定了经由该拉挤成型设备可以提供带状挤出复合制品的速度。

特别在基于添加多异氰酸酯和多元醇作为填料组分的聚氨酯复合制品的制造过程中，在使用例如400毫米长的注射箱时，可实现的拉挤成型速度为例如最多0.5米/分钟。但是，为了设计更便宜的拉挤成型工艺，更高速度是合意的。但是，在更高工艺速度下，如果纤维束的纤维没有完全被聚氨酯润湿，会形成气泡，并制成脆性复合制品，其例如是型材形式并且无法承受规定的负荷。

因此本发明的目的是提供能以更高速度制造由纤维束和至少一种填料组分制成的复合制品、同时不会损害该复合制品的有利机械性质的方法。一个特定目的是提供允许更高工艺速度的用于拉挤成型设备的注射箱。最后，本发明的目的是提供在更高工艺速度下避免在复合制品中形成气泡的拉挤成型设备。

通过提供由纤维束和至少一种填料组分制成的带状复合制品的制造方法，实现所述目的，其中将纤维束送入带有注射室的注射箱，向其中注入可流动态的填料组分以使纤维束被填料组分浸透，由此形成复合材料，其中将能量引入注射室以在能量引入下使纤维束被填料组分浸透，其中填料组分的注入和能量的引入以互相独立的方式进行。

通过提供由纤维束和至少一种填料组分制成的带状复合制品的制造方法，实现所述目的，其中将纤维束送入带有注射室的注射箱，向其中注入可流动态的填料组分以使纤维束被填料组分浸透，由此形成复合材料，其中将能量引入注射室以在能量引入下使纤维束被填料组分浸透，其中填料组分的注入和能量的引入以空间上独立的方式进行，以防止在纤维束上形成气泡。

同样地通过提供由纤维束和至少一种填料组分制成的带状复合制品的制造方法，实现所述目的，其中将纤维束送入带有注射室的注射箱，向其中注入可流动态的填料组分以使纤维束被填料组分浸透，由此形成复合材料，其中将能量引入注射室以在能量引入下使纤维束被填料组分浸透，并且填料组分的注入位置不同于能量引入位置，以防止在纤维束上形成气泡。

本发明包括关于将能量引入注射室以在能量引入下使纤维束被填料组分浸透的效果的技术教导。该能量优选以选自微波、超声、高频波和冲击波的波形式引入注射室。