[发明专利]处理纤维的方法、处理纤维的设备和由此获得的经处理纤维制成的带

说明书

本发明涉及一种用于处理纤维的方法，涉及一种用于处理纤维的设备，以及因此得到的一种由经处理纤维制成的带。该处理方法包括以下步骤：连续地供应纤维束(1)，通过静电沉积第一树脂(51)的颗粒将第一树脂(51)施加到纤维束(1)上，通过加热粘合第一树脂(51)的颗粒到纤维束(1)上，并通过沉积第二树脂(91)的丝体将表面涂层施加到纤维束(1)的至少一侧，由此，从而得到的由纤维制成的带相对于所用的纤维具有最小的树脂负载。

技术领域

本发明涉及用于获得在带铺设工艺中使用的带的处理纤维，提出一种用于处理纤维的方法和设备，其中由于通过受控的静电沉积施加第一树脂并且通过旋转或植绒工艺施加第二树脂的部分和可渗透表面涂层，由此获得的由经处理纤维制成的带相对于所用纤维具有最小树脂负载。

背景技术

由经处理纤维制成的带从通常为纤维束(“丝束(tow)”)形式的增强材料(例如碳纤维或玻璃纤维)和粘合剂(例如树脂)获得。该行业的当前的需求速度意味着用复合材料手工制造部件已经被自动带铺设工艺(automatic tape laying process)所取代，例如ATL(“自动带铺设(Automated Tape Laying)”)或AFP(“自动纤维铺设(Automated FiberPlacement)”)，其中必须处理纤维束以使纤维具有足够的稠度(consistency)，使得它们在带铺设工艺过程中在其定向中不会承受损坏或偏差。

今天，由纤维制成的带由干纤维、预浸渍纤维(预浸渍)或半预浸渍纤维获得。

干纤维在其处理方法中不引入主要树脂负载，而是在制造部件的实际工艺中(例如浸渍工艺或树脂传递模塑(RTM)工艺)施加主要树脂负载。制备干纤维预制件有不同的方法，例如编织、三维织物或缝制，其中缝制目前在自动带铺设工艺过程中提供对使用而言更紧凑和适合的结果。

描述用于处理干纤维的一种方法的一篇文献是专利文献US20150375461，其描述了一种在自动带铺设工艺中使用的干纤维材料，该材料包含作为基底的单向纤维层，热塑性罩被增加到其上，附接到其至少一侧，所述热塑性罩通过短纤维、热塑性网格或多孔热塑性膜获得，除此之外，在该方案中应用一种或者两种粘合剂来确保其聚合。

预浸渍纤维可以是单向纤维和织物两者，其预先浸渍有生产部件所需的一定量的树脂，通常是热固性树脂，但是它也可以是热塑性树脂。通常，当树脂是热固性树脂时，它部分地固化以便于处理预浸渍纤维，因为混合物必须在冷的环境中保存以防止其完全交联。预浸渍纤维通过热熔工艺或溶剂沉浸工艺获得。热熔包括用热的薄的树脂膜涂覆增强材料，然后施加压力和热以实现用树脂浸渍增强材料。沉浸工艺包括将树脂溶解在溶剂浴中并将增强材料浸入其中，随后从其中蒸发溶剂。

描述处理预浸渍纤维的工艺的一些文献是，例如，专利文献JP2010260888，其描述了防止空气积聚和不规则浸渍的制造预浸渍材料的一种方法，该方法包括对材料施加热和压力以转移树脂。专利文献JPH09241403描述了一种用于在预浸渍材料的表面上沉积粘附粉末以改善其粘性的系统。专利文献JPS61220808描述了一种系统，其用于通过静电装置将树脂沉积在由碳纤维制成的带上，以及随后高于树脂的熔融温度的加热步骤，以形成完全预浸渍的材料。专利文献JP2007099926描述了一种用于在由纤维制成的带的一侧上使用导电片和在所述束的相反侧上使用带电粉末树脂制造预浸渍材料的方法，该树脂通过静电力被沉积在纤维的丝体之间，然后加热并熔化树脂并再次形成预浸渍材料。

由半预浸渍纤维制成的带是通过在纤维上施加树脂膜而获得的，但是没有用树脂完全地润湿它们，直到它们在制造部件的过程中经受高温和高压。

描述用于处理半预浸渍纤维的工艺的一些文献是，例如，专利文献US20110171034，其描述了一种半预浸渍材料，该材料包括第一热固性树脂层，在两侧上涂覆有纤维增强层，其中一层涂覆有具有特定粘性水平的第二层树脂。专利文献JP2012107160描述了一种基于编织纤维的复合材料，该复合材料具有由部分热固性树脂和部分热塑性树脂的构成的基体，后者通过静电纺丝粘合，并且由纳米纤维构成的无纺布形成。