[发明专利]向纤维网或细丝网浸渍粉末的方法和生产复合材料的方法

说明书

本发明涉及向纤维或细丝网浸渍粉末的方法，特别是，生产包括连续的、刚性或柔韧性的、所述网与基体紧密接触的复合材料。本发明不仅与由这个方法获得的复合材料有关，并且也与获得该复合材料的粗加工产品有关。

通过把纤维放入热塑性的基体中增强复合材料是一类非常有用的材料，特别地，使生产质量比金属材料显著小并具有非常好的机械特性的材料成为可能。此外，在已经把增强纤维或细丝涂覆所希望的热塑性树脂形成复合材料的基体之后，这些材料可通过简单模刻即可获得。当然，获得的复合材料的机械特性取决于增强纤维或细丝和基体之间的界面质量。

因此要使得在纤维或细丝和基体之间的粘着非常好。基本上两个因素确定该粘着；一方面，是树脂和增强纤维或细丝之间的粘着特性，就是说，选择打算形成基体的材料；另一方面，是在复合材料内的空隙率。第二个因素明显地是由树脂在纤维物质的纤维或细丝之间的渗透能力产生的。这是因为没有放入基体内的每一种纤维或细丝、或者纤维或细丝的每一部分没有对复合材料的机械特性做出贡献或做出部分贡献。因此，空隙率相对地减少了复合材料的机械特性。

在所建议的把热塑性的树脂混入纤维或细丝的常规方法中，融化树脂以便使得树脂以液体状态渗透进被浸渍的纤维或细丝，然后可以使所浸渍的纤维物质成型，以便给出要求得到的合成材料部分的形状。由于树脂的粘性，这个方法的缺点是很难使得融化的树脂完全在纤维或细丝之间渗透。

在试图弥补这个缺点所用的方法之中，纤维的后浸渍早已经被建议，使纤维穿过含有在适当溶剂内的热塑性基体的槽。这个方法的缺点是众所周知的，它与所用的溶剂有关，就是说，需要回收溶剂，产生了不完全回收溶剂和卫生问题的危险。此外，或许最棘手的问题是最高性能的树脂对于主要溶剂是惰性的。

也有建议使用已知的“科明歌尔”(Comingle)编制方法合并热塑性基体，在该方法中，把增强纤维和基体纤维混合编制在一起。编制之后，加热编制物，以使以纤维形势呈现的基体融化，然后进行压模，以便获得所要求的部件。在加热和压缩期间，对于纤维状的基体必须融化，然后移动，以便在增强纤维之间进行渗透。以这种方式，如何获得基体的均匀分布不是显而易见的。已经建议了各种方法以便试图弥补这个缺点并允许减少空隙率。

因此，在欧洲专利EP-B1-0226420、EP-B1-0354139和EP-B1-0466618中，已经建议形成由增强纤维或细丝与热塑性纤维的混合物组成的纱线，例如玻璃、芳香聚酰胺和碳增强纤维或细丝。一旦这些纱线被放入模子中，就形成所要求的增强结构，纱线的热塑性塑料被融化以形成基体，所以，与热塑性纤维混合在一起的增强纤维或细丝被混合在热塑性基体中。设定在合成物纱线中，热塑性纤维与增强纤维或细丝紧密混合在一起，获得的复合材料的空隙率是低的。

这个解决方案的缺点是制备这样的合成物纱线的成本是高的，所以，这个解决方案只对几种高级产品或要求先进技术的产品保留而很少应用。另一方面，这个成本使得该解决方案与大多数应用相比没有竞争性，上面提到的涂覆技术继续被使用在大多数应用中。

也有人已经建议把粉末形成的基体加入由织物或非织物构成的纱线或纤维物质。因此，在已经建议的方法中，纱线在流化床内被浸渍小粒径的粉末，在流化床内，粉末保持悬浮。然后，粉末涂覆的纱线用在性质上与粉末相容的热塑性涂料涂覆。这种已知为FIT的方法用来生产能够被编制的柔韧性的预浸料坯。然而，应当注意，预浸料坯的柔韧性取决于挤压的鞘的厚度。如果这个层鞘很薄，预浸料坯实际上是柔韧的，但涂料是易碎的；如果涂料很厚，它不易碎，但预浸料坯的柔韧性较少。

对这个预浸料坯，为保持它的柔韧性，粉末必须不融化在鞘内部。因此，在处理操作期间，粉末可以在纱线内移动。构成鞘和在最终产品中对基体的构成做出贡献的聚合物将不能够对最终产品的粘着做出贡献，除非它在增强纤维之间充分地移动和除非它受到充分地高压。

特别地，另一类技术使用玻璃纤维栅网。这些玻璃纤维栅网通过热塑性膜的压延，树脂膜和纤维栅网的压缩成型，铸造中间夹有两层压延的聚合物膜的两个栅网之间的熔融聚合物，或者把粉状的树脂静电溅射到栅网上，然后进行基体的融化和部件的压缩。

法国专利2258254已经建议了一种静电溅射方法，用于把粉末引入纤维材料。该方法类似于静电喷涂。粉末粘合它所遇到的第一纤维，所以它快速地阻挡丝网的小孔，并防止渗透。这个结论已由该文件的作者的低纤维含量的试验样本所确认。