多層熱塑性半完成的纖維基體產(chǎn)品的制作方法

專(zhuān)利名稱(chēng)：多層熱塑性半完成的纖維基體產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以?shī)A層構(gòu)造模式組裝的多層熱塑性板半成品及其在機(jī)械應(yīng)力部件中、優(yōu)選在機(jī)動(dòng)車(chē)輛、飛機(jī)或風(fēng)力發(fā)電廠中的機(jī)械應(yīng)力部件中的用途。
背景技術(shù)：
互鎖塑料-金屬結(jié)合技術(shù)(又叫做混合技術(shù))在汽車(chē)制造中在重載、輕結(jié)構(gòu)部件，如前端、踏板支撐托架或制動(dòng)踏板的制作中是穩(wěn)固確立的，并且由于有效的減重部件而有助于降低燃料消耗。該混合技術(shù)將金屬的高剛度與強(qiáng)度和延展性與塑料(在慣例中優(yōu)選的是聚酰胺6)的良好動(dòng)態(tài)特性和高抗沖擊性相結(jié)合。在常規(guī)塑料-金屬混合技術(shù)中，通常將一個(gè)或多個(gè)重疊的薄壁的、預(yù)成形的金屬片或金屬型材鋪設(shè)在注塑模具中，并且然后使用聚酰胺肋條進(jìn)行選擇性增強(qiáng)(模內(nèi)組裝(In-Mold-Assembly)或IMA工藝)。金屬與塑料之間持久的摩擦和互鎖錨定通過(guò)穿孔、肋條以及包覆成形(overforming)來(lái)確保。同時(shí)，可以選擇性地引入多種功能，如固定件和引導(dǎo)裝置，這被描述為功能整合并且打開(kāi)了相當(dāng)大的節(jié)省潛力。相較于鋁或鎂壓鑄部件，模制部件的精加工是不必要的(“作為結(jié)構(gòu)部件的混合前端(Hybrid Front End as StructuralComponent)，，，昆斯特德菲(Kunststoffe) 03 / 1999,漢瑟出版社(Carl Hanser Verlag),第 82-86 頁(yè))。用于增加混合技術(shù)的用途和性能潛力并且節(jié)省額外的重量的一種新方法在于使用熱塑性纖維基體半成品代替重的金屬板。在一個(gè)注塑模具中，為這些熱塑性纖維基體半成品選擇性地提供聚酰胺肋條和筋板。在此，熱塑性熔體開(kāi)始與該半成品進(jìn)行密切結(jié)合，使得產(chǎn)生材料與材料的結(jié)合(“比剛輕(Lighter than Steel) 〃，昆斯特德菲03 / 2010,漢瑟出版社，第80-84頁(yè))ο既基于熱固性又基于熱塑性材料的纖維基體半成品是可得的。相較于熱固性半成品，基于熱塑性的系統(tǒng)可被多次加熱并熱重整。而且，可以容易地對(duì)熱塑性纖維基體半成品進(jìn)行焊接。結(jié)構(gòu)部件幾何所必須的熱塑性纖維基體半成品的成形可以在標(biāo)準(zhǔn)熱成形工藝中或在注塑模具中在該模具閉合的過(guò)程中完成。該熱成形工藝是用于通過(guò)在熱彈性狀態(tài)下拉拔而從扁平的熱塑性材料半成品(片和板)中生產(chǎn)三維模制部件(赫爾里奇(Herrlich),蘭德(Land),昆茨(Kunz),米凱利(Michaeli), “慣例塑料:特性(Plastics in Practice !Properties)，，，WEKA MEDIA(WEKA傳媒)基辛(Kissing)，2004，第10部分第7.1章第1_5頁(yè)，第10部分第7.4章第1_2頁(yè)；米凱利，“塑料加工介紹(Introduction to Plastics Processing).pdf ”,漢瑟出版社,慕尼黑(Munich) 2010，第 185-190 頁(yè))。熱塑性纖維基體半成品的熱成形的程序被表征為以下加工步驟(增強(qiáng)塑料工業(yè)協(xié)會(huì)(Reinforced Plastics Industrial Association), “纖維復(fù)合塑料手冊(cè)(FibreComposite Plastics Handbook) ”，維維格(Vieweg) + 托伊布納(Teubner),威斯巴登(Wiesbaden) 2010，第 477-482 頁(yè)):1.將該半成品手動(dòng)或自動(dòng)鋪設(shè)在一個(gè)保持裝置(夾緊架)中2.加熱該半成品3.使該半成品成形4.冷卻該成形的半成品5.使該成形的半成品脫膜然而，熱塑性纖維基體半成品的成形還可以例如在壓力機(jī)中完成，隨后轉(zhuǎn)移至注塑模具中。在進(jìn)一步加工之前，可對(duì)該成形的熱塑性纖維基體半成品進(jìn)行修整或以另外的方式進(jìn)行進(jìn)一步加工。熱塑性纖維基體半成品被細(xì)分為以下組別(舒爾曼(Schtirmann)，“具有纖維-塑料復(fù)合物的構(gòu)造(Construction with fibre-plastic composites) ”,施普林格出版社(Springer-Verlag)柏林(Berlin)海德堡(Heidelberg) 2005, 2007,第 156-157 頁(yè)):用長(zhǎng)纖維增強(qiáng)的系統(tǒng):ο GMT ;玻璃纖維氈增強(qiáng)的熱塑性材料；ο LFT:長(zhǎng)纖維增強(qiáng)的熱塑性材料用連續(xù)纖維增強(qiáng)的系統(tǒng):熱塑性預(yù)浸料根據(jù)生產(chǎn)工藝和由此導(dǎo)致的不同程度的浸潰和固結(jié)，對(duì)以下熱塑性預(yù)浸料進(jìn)行區(qū)分(“加工纖維增強(qiáng)塑料(Processing fibre-reinforced plastics)”，昆斯特德菲(Kunststoffe) 10 / 2003,漢瑟出版社，第 189-194 頁(yè)):紡織品或混合紗線預(yù)浸料:通過(guò)紡織加工法產(chǎn)自以下各項(xiàng)1.聚合物纖維和增強(qiáng)纖維或2.混合紗線粉末預(yù)浸料:經(jīng)由粉末散射工藝而產(chǎn)生溶劑預(yù)浸料:經(jīng)由溶劑浴而產(chǎn)生膜和熔體預(yù)浸料:使用熔體或片經(jīng)由壓制或?qū)訅汗に嚩a(chǎn)生在本發(fā)明的背景中，術(shù)語(yǔ)熱塑性預(yù)浸料和有機(jī)片以相同的含義使用。有機(jī)片是輕且剛性的板半成品，它們由一種熱塑性基體制成，其中嵌入了部分或完全浸潰的連續(xù)纖維。在這些纖維復(fù)合材料中，高強(qiáng)度連續(xù)纖維與塑料、優(yōu)選聚酰胺6和聚酰胺66特定結(jié)合。雖然這些纖維明確地確定復(fù)合材料的機(jī)械特性，如強(qiáng)度和剛度，但基體材料在這些纖維之間傳輸力、支持這些纖維抵抗屈曲、并且保護(hù)它們免受外部攻擊。優(yōu)選使用處于織物或非織造織物形式的連續(xù)的玻璃、碳或芳族聚酰胺纖維。這些纖維可以例如僅定向在一個(gè)方向上(單向)或在兩個(gè)方向上彼此成直角(正交的或平衡的)。連續(xù)纖維具有這樣的優(yōu)點(diǎn):它們能夠被高定向度地并且因此更大量地引入到非常拉伸的熱塑性基體中。而且，它們使得力能夠僅經(jīng)由這些纖維而在施力點(diǎn)之間流動(dòng)，這增大了部件的機(jī)械性能。對(duì)于根據(jù)以上所述的混合技術(shù)的混合部件的制作，有機(jī)板，而非金屬板在短周期時(shí)間內(nèi)通過(guò)熱成形而首先僅物理上成形或懸掛(draped)。產(chǎn)生了一種預(yù)成形件,任選地對(duì)該預(yù)成形件進(jìn)行加熱，直到恰好低于聚合物基體的熔點(diǎn)為止，然后放置在一個(gè)注塑模具中并且在選定的地方使用肋條、優(yōu)選是聚酰胺6進(jìn)行增強(qiáng)。
部件拐角尤其代表著針對(duì)此有機(jī)板成形工藝的一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)樵谶@些區(qū)域存在非常高程度的成形以及還有復(fù)雜的三維幾何(“對(duì)于復(fù)合材料的更多的加工自由(Moreprocessin g freedom for composites) ”，昆斯特德菲 I / 2010,漢瑟出版社，第 26-28頁(yè))。部件拐角和邊緣的精確表示通常是不可能的，此外通過(guò)在成形過(guò)程中施加壓力，會(huì)對(duì)連續(xù)纖維增強(qiáng)產(chǎn)生損傷，并且因此對(duì)所形成的部件造成弱化。另外，在成形過(guò)程中，連續(xù)纖維織物發(fā)生偏移。例如，這些纖維的正交安排會(huì)失去，根據(jù)部件的部分(sector)這會(huì)導(dǎo)致不同的定向和纖維角，并且因此導(dǎo)致剛度和強(qiáng)度方面的局部差異。從EP O 470 605 Al知曉了聚酰胺管，它們由相互兼容的聚酰胺類(lèi)型的至少三個(gè)層組成，其中至少一個(gè)層使用玻璃纖維來(lái)增強(qiáng)。這些聚酰胺管在與燃料相接觸后展現(xiàn)出改進(jìn)的長(zhǎng)度穩(wěn)定性，并且優(yōu)選通過(guò)在共擠出沖模中合并熔體流來(lái)產(chǎn)生。根據(jù)EP O 470 605 Al可獲得的產(chǎn)品的一個(gè)缺點(diǎn)是，相較于板半成品，這類(lèi)管在它們產(chǎn)生后通常不再是可熱成形的(赫爾里奇，蘭德，昆茨，米凱利，“實(shí)踐塑料:特性”，WEKA傳媒基辛，2004，第10部分第7.1章第1-5頁(yè)，第10部分第7.4章第1_2頁(yè))。根據(jù)EP O470 605 Al的空心部分因此允許不求助于熱塑性板半成品，特別是在熱成形方面。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的現(xiàn)在包括提供纖維增強(qiáng)的熱塑性板半成品，這些半成品與已知的半成品相比允許改進(jìn)的熱成形。出人意料的是，該問(wèn)題通過(guò)以?shī)A層構(gòu)造模式建立的多層熱塑性板半成品而得以解決，這些半成品含有一個(gè)層厚度為0.3mm至5mm的具有連續(xù)纖維增強(qiáng)的熱塑性復(fù)合材料或具有長(zhǎng)纖維增強(qiáng)的熱塑性復(fù)合材料的核心(A)，該核心的上側(cè)和/或下側(cè)的整個(gè)區(qū)域與層厚度為0.1mm至3mm的具有 可成形的熱塑性成形化合物的至少一個(gè)層(B)相結(jié)合，該成形化合物層相比核心(A)中的纖維增強(qiáng)的熱塑性復(fù)合材料的基體具有一個(gè)相當(dāng)?shù)幕蚋叩娜埸c(diǎn)，并且在成形溫度下在從I / s-100 / s的剪切速率范圍中顯示了一個(gè)在殘留含水量< 0.03%下根據(jù)IS011443測(cè)量為高至少10%的熔體粘度，其中該核心(A)含有
0.0Olwt.%至80wt.%的至少一種增強(qiáng)纖維,并且這具有3 μ m至40 μ m的纖維直徑。
具體實(shí)施例方式為了清楚起見(jiàn)，應(yīng)指出的是，以下列舉的一般性的或在優(yōu)選范圍內(nèi)提及的所有定義和參數(shù)是以任意組合涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。該核心(A)優(yōu)選具有為0.5mm-4mm、特別優(yōu)選為lmm_2.5mm的厚度。分別施加到核心(A)的上側(cè)和/或下側(cè)上的這個(gè)或這些層(B)的熱塑性材料優(yōu)選具有為0.2mm-2mm、特別優(yōu)選為0.6mm-1.5mm的厚度。這個(gè)或這些層(B)的成形化合物在成形溫度下在從I / s-100 / s的剪切速率范圍中優(yōu)選具有一個(gè)在殘留含水量< 0.03%下根據(jù)IS011443測(cè)量為高至少25%、特別優(yōu)選高至少50%并且相當(dāng)特別優(yōu)選高至少80%的熔體粘度。優(yōu)選的是該核心(A)和這個(gè)或這些層(B)通過(guò)膠合、焊接、層壓或壓延而結(jié)合在一起。根據(jù)本發(fā)明，這個(gè)或這些層(B)優(yōu)選通過(guò)涂覆工藝施加到該核心(A)上。
根據(jù)本發(fā)明，該核心(A)由處于連續(xù)纖維或切斷長(zhǎng)纖維形式的增強(qiáng)纖維安排和周?chē)臒崴苄圆牧匣w組成。作為熱塑性基體，該核心(A)含有至少一種熱塑性聚合物或共聚物。聚酰胺、聚酯或聚丙烯是優(yōu)選合適的。在間甲苯酚中的相對(duì)溶液粘度為2.0至4.0的聚酰胺6(PA6)和聚酰胺66(PA66)以及聚對(duì)苯二甲酸丁二酯是特別優(yōu)選合適的，特別優(yōu)選的是在間甲苯酚中的相對(duì)溶液粘度為2.3至3.0的聚酰胺6和聚對(duì)苯二甲酸丁二酯。相對(duì)溶液粘度nrel的測(cè)量在EN IS0307的基礎(chǔ)上完成。根據(jù)公式nrel=t / t(0)，在25° C下，溶解在間甲苯酚中的聚酰胺的流出時(shí)間t與溶劑間甲苯酚的流出時(shí)間t(0)的比值產(chǎn)生了相對(duì)溶液粘度。根據(jù)本發(fā)明的聚合物可以通過(guò)不同的方法產(chǎn)生、從不同的結(jié)構(gòu)單元中合成，并且在特定的應(yīng)用情況中，單獨(dú)地或與加工助劑、穩(wěn)定劑、聚合物合金配偶體(例如彈性體)或者還有增強(qiáng)材料(例如像礦物填充劑或玻璃纖維)以及任選地另外的填充劑結(jié)合，最終處理為具有特定調(diào)節(jié)的特性組合的材料。另外合適的是具有其他聚合物(優(yōu)選聚乙烯、聚丙烯、或ABS)含量的共混物，其中可以任選地使用一種或多種增容劑?？梢愿鶕?jù)需要通過(guò)添加彈性體來(lái)改進(jìn)聚酰胺的特性，特別是針對(duì)聚合物化合物的抗沖擊性方面。對(duì)于聚酰胺的生產(chǎn)，大量程序已經(jīng)變得已知，其中根據(jù)所希望的最終產(chǎn)品，而使用不同的單體結(jié)構(gòu)單元或用于建立一個(gè)所希望的分子量的各種鏈調(diào)節(jié)劑亦或還有具有用于預(yù)期的后續(xù)后處理的反應(yīng)基的單體。作為有待優(yōu)選使用的聚酰胺，使用這樣的聚酰胺:其產(chǎn)生是經(jīng)由在熔體中的縮聚來(lái)完成的。在本發(fā)明的背景中，內(nèi)酰胺的水解聚合也被理解為縮聚。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的聚酰胺是部分結(jié)晶性聚酰胺，這些聚酰胺可從二胺類(lèi)和二羧酸類(lèi)和/或具有至少5個(gè)環(huán)成員的內(nèi)酰胺類(lèi)或?qū)?yīng)的氨基酸類(lèi)開(kāi)始產(chǎn)生?？赡艿碾x析物優(yōu)選是脂肪族和/或芳香族二羧酸類(lèi)(特別優(yōu)選是己二酸、2，2，4-三甲基己二酸、2，4，4-三甲基-己二酸、壬二酸、癸二酸、間苯二甲酸、對(duì)苯二甲酸)、脂肪族和/或芳香族二胺類(lèi)(特別優(yōu)選是四亞甲基二胺、六亞甲基二胺、1，9_壬烷-二胺、2，2，4-和2，4，4-三甲基六亞甲基二胺) 、同分異構(gòu)的二氨基二環(huán)己基-甲烷類(lèi)、二氨基二環(huán)己基丙烷類(lèi)、雙氨基甲基環(huán)己烷、苯二胺類(lèi)、亞二甲苯基二胺類(lèi)、氨基羧酸類(lèi)(具體是氨基己酸)、或?qū)?yīng)的內(nèi)酰胺類(lèi)。包括所述單體中的多種的共聚酰胺。特別優(yōu)選的是使用來(lái)自?xún)?nèi)酰胺的聚酰胺，并且相當(dāng)特別優(yōu)選是己內(nèi)酰胺，并且尤其優(yōu)選是使用ε-己內(nèi)酰胺。作為熱塑性基體，核心(A)優(yōu)選含有通過(guò)活化的陰離子聚合而產(chǎn)生的聚酰胺或通過(guò)使用聚己內(nèi)酰胺作為主要組分的活化的陰離子聚合而產(chǎn)生的共聚酰胺。內(nèi)酰胺至聚酰胺的活化的陰離子聚合在工業(yè)規(guī)模上完成，這樣使得一方面，制備催化劑在內(nèi)酰胺中的溶液，任選地具有抗沖擊性改性劑；并且另一方面，制備活化劑在內(nèi)酰胺中的溶液，其中兩種溶液通常這樣構(gòu)成，即:使得按相等比例的同時(shí)引入產(chǎn)生所希望的總配方。另外的添加劑可任選地添加至內(nèi)酰胺熔體中。聚合通過(guò)在80° C至200° C、優(yōu)選100° C至140° C下將單獨(dú)的溶液混合至總配方中來(lái)完成。可能的內(nèi)酰胺是具有6至12個(gè)C原子的環(huán)內(nèi)酰胺、優(yōu)選是月桂內(nèi)酰胺并且特別優(yōu)選是ε-己內(nèi)酰胺。在本發(fā)明的意義上的催化劑是堿或堿土金屬內(nèi)酰胺酸鹽(Iactamate)、優(yōu)選作為在內(nèi)酰胺中的溶液、特別優(yōu)選是在ε -己內(nèi)酰胺中的己內(nèi)酰胺酸鈉。作為在本發(fā)明的意義上的活化劑，可以使用N-?；鶅?nèi)酰胺或?；然騼?yōu)選地，脂肪族異氰酸酯、特別優(yōu)選是二異氰酸六亞甲基酯的低聚物。作為活化劑，可以使用純物質(zhì)以及還有優(yōu)選地一種優(yōu)選在N-甲基-吡咯烷酮中的溶液。在一個(gè)進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例中，核心(A)含有一種熱塑性基體,該基體選自下組:聚酯類(lèi)、優(yōu)選聚對(duì)苯二甲酸亞烷基酯類(lèi)、特別優(yōu)選聚對(duì)苯二甲酸丁二酯類(lèi)和聚對(duì)苯二甲酸乙二酯類(lèi)、相當(dāng)特別優(yōu)選是聚對(duì)苯二甲酸丁二酯。優(yōu)選的聚對(duì)苯二甲酸亞烷基酯類(lèi)可以根據(jù)已知的方法從對(duì)苯二甲酸(或其反應(yīng)性衍生物)和具有2至10個(gè)C原子的脂肪族或脂環(huán)族二醇類(lèi)產(chǎn)生(塑料手冊(cè)(PlasticsHandbook)，第VIII卷，第695頁(yè)及以下，漢瑟出版社(Karl Hanser Verlag)，慕尼黑1973)。優(yōu)選的聚對(duì)苯二甲酸亞烷基酯類(lèi)含有基于二羧酸而言至少SOmol %、優(yōu)選至少9OmoI %的對(duì)苯二甲酸殘基，以及基于二醇組分而言至少80mol %、優(yōu)選至少90mol %的乙二醇和/或I，3-丙二醇和/或I，4-丁二醇?xì)埢?。這些優(yōu)選的聚對(duì)苯二甲酸亞烷基酯類(lèi)，連同對(duì)苯二甲酸殘基，可以含有高達(dá)20mol%的具有8至14個(gè)C原子的其他芳香族二羧酸類(lèi)的殘基或具有4至12個(gè)C原子的脂肪族二羧酸類(lèi)的殘基，如以下酸的殘基:鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、萘_2，6-二羧酸、4，4’ - 二苯基二羧酸、琥珀酸、己二酸、癸二酸、壬二酸、環(huán)己烷二乙酸以及環(huán)己烷二羧酸。優(yōu)選的聚對(duì)苯二甲酸亞烷基酯，連同乙二醇或1，3-丙二醇或1，4- 丁二醇?xì)埢?，可以含有高達(dá)20mol %的具有3至12個(gè)C原子的其他脂肪族二醇類(lèi)或高達(dá)20mol %的具有6至21個(gè)C原子的脂環(huán)族二醇類(lèi)，優(yōu)選以下項(xiàng)的殘基:1，3-丙烷-二醇、2-乙基-1，3-丙二醇、新戊二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、1，4-環(huán)己烷-二甲醇、3-甲基-2，4-戊二醇、2-甲基-2，4-戊二醇、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇、2，2，4-三甲基_1，5_戊二醇、2-乙基-1，
3-己二醇、2，2-二乙基_1，3-丙二醇、2，5_己燒-二醇、1，4- _._(β_輕基乙氧基)苯、2，2-雙(4_輕基環(huán)己基)丙燒、2，4- 二羥基_1，1，3, 3-四甲基環(huán)丁燒、2，2-雙(3_ β -輕基乙氧基苯基)丙烷以及2，2-雙(4-羥基-丙氧基苯基)丙烷。特別優(yōu)選的是僅從對(duì)苯二甲酸及其反應(yīng)性衍生物(具體是其二烷基酯)和乙二醇和/或1，3_丙二醇和/或1，4_ 丁二醇產(chǎn)生的聚對(duì)苯二甲酸亞烷基酯類(lèi)、特別優(yōu)選是聚對(duì)苯二甲酸乙二酯和聚對(duì)苯二甲酸丁二酯以及這些聚對(duì)苯二甲酸亞烷基酯類(lèi)的混合物。優(yōu)選的聚對(duì)苯二甲酸亞烷基酯類(lèi)還是從上述酸組分中的至少兩種和/或從上述醇組分中的至少兩種產(chǎn)生的共聚酯類(lèi)。特別優(yōu)選的共聚酯是聚對(duì)苯二甲酸(乙二醇/ 1，
4-丁二醇)酯。這些聚對(duì)苯二甲酸亞燒基酯通常具有的特性粘度為約0.3cm3 / g至1.5cm3 / g、優(yōu)選0.4cm3 / g至L 3cm3 / g、特別優(yōu)選0.5cm3 / g至L Ocm3 / g,各自均在25° C下于苯酚/鄰二氯苯(I:1重量份)中測(cè)量。根據(jù)本發(fā)明有待使用的熱塑性聚酯還可以與其他聚酯和/或其他聚合物混合來(lái)使用。核心(A)優(yōu)選含有30至75wt.%的至少一種增強(qiáng)纖維，其中纖維直徑優(yōu)選為6-25 μ m、特別優(yōu)選為8-18 μ m。優(yōu)選地，以下增強(qiáng)纖維單獨(dú)地或以混合物用作連續(xù)(無(wú)端)纖維增強(qiáng)或長(zhǎng)纖維增強(qiáng):玻璃纖維(奧伯巴赫(Oberbach),鮑爾(Baur),布林克曼(Brinkmann),舒馬赫特伯格(Schmachtenberg), “澤希特林塑料錢(qián)袋(Saechtling Plastics Pocketbook) ”,汗瑟出版社慕尼黑維也納(Vienna) 2004，第644-647頁(yè))，涂金屬玻璃纖維碳纖維(奧伯巴赫，鮑爾，布林克曼，舒馬赫特伯格，“澤希特林塑料錢(qián)袋”，汗瑟出版社慕尼黑維也納2004，第648頁(yè))，天然纖維(奧伯巴赫(奧伯巴赫，鮑爾，布林克曼，舒馬赫特伯格，“澤希特林塑料錢(qián)袋”，汗瑟出版社慕尼黑維也納2004，，第650-652,778-779頁(yè))，塑料纖維，具體是高溫塑料纖維(奧伯巴赫，鮑爾，布林克曼，舒馬赫特伯格，“澤希特林塑料錢(qián)袋”，汗瑟出版社慕尼黑維也納2004，第648-650頁(yè))、優(yōu)選是芳族聚酰胺纖維(塑料手冊(cè)，第3 / 4卷，第106-107頁(yè)，漢瑟出版社，慕尼黑維也納1998)，鋼纖維，礦物纖維，具體是玄武巖纖維。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，增強(qiáng)纖維呈現(xiàn)為長(zhǎng)纖維增強(qiáng)，其中增強(qiáng)纖維長(zhǎng)于IOOmm并且短于2000mm。根據(jù)DIN60000，連續(xù)纖維是具有幾乎無(wú)限的長(zhǎng)度的一種線性形成，它可被加工為紡織品?；瘜W(xué)纖維被描述為長(zhǎng)絲，而唯一在自然界中發(fā)生的連續(xù)纖維是絲綢。連續(xù)纖維結(jié)構(gòu)如織造或非織造織物等用于增強(qiáng)纖維復(fù)合組分的用途對(duì)應(yīng)太空飛行和賽車(chē)應(yīng)用中的現(xiàn)有技術(shù)。相比之下，將連續(xù)纖維結(jié)構(gòu)與通用纖維復(fù)合材料如長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性材料(LFT)結(jié)合用于局部增強(qiáng)功能上整合的部件是一種新穎的、創(chuàng)新的輕質(zhì)構(gòu)造方法，它是成本有 效的并且適合于大量生產(chǎn)。因此，為了以大量生產(chǎn)的方式實(shí)現(xiàn)這類(lèi)概念，用于生產(chǎn)和操作這些連續(xù)纖維結(jié)構(gòu)和低成本原料的合適技術(shù)使得能夠在牢固的、單級(jí)制造工藝中進(jìn)行部件制造。用于將局部連續(xù)纖維增強(qiáng)嵌入長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性材料(LFT)中的制造技術(shù)已經(jīng)是數(shù)年來(lái)的研究對(duì)象。在此所謂的定制LFT技術(shù)在熱擠出過(guò)程中操作，并且使用織造或非織造織物、單向纖維型材或單獨(dú)產(chǎn)生的、幾何上匹配的、卷繞的連續(xù)纖維結(jié)構(gòu)作為半成品。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，這些纖維特別優(yōu)選使用優(yōu)選基于硅烷的偶聯(lián)劑或偶聯(lián)劑系統(tǒng)而表面改性。然而，預(yù)處理不是絕對(duì)必需的。特別是在使用玻璃纖維的情況下，除了硅烷外，還優(yōu)選使用聚合物分散液、乳化齊U、成膜劑(例如，聚環(huán)氧化物、聚醚、聚烯烴、聚乙酸乙烯酯、聚丙烯酸酯或聚氨酯樹(shù)脂或其混合物)、支化劑、另外的偶聯(lián)劑、外潤(rùn)滑劑、PH緩沖物質(zhì)和/或玻璃纖維加工助劑(例如，潤(rùn)濕劑和/或抗靜電劑)。這些另外的偶聯(lián)劑、外潤(rùn)滑劑以及其他添加劑、用于膠料產(chǎn)生的方法、以及用于涂膠并且隨后加工玻璃纖維的方法是已知的并且例如描述在KL.羅溫斯坦(L(Hvenstein )，“連續(xù)玻璃纖維的制造技術(shù)(TheManufacturing Technologyof Continuous Glass Fibres) ”，埃爾塞維爾科學(xué)出版公司(Elsevier ScientificPublishing Corp.),阿姆斯特丹(Amsterdam).倫敦(London),紐約(New York), 1983 中?？梢酝ㄟ^(guò)任何方法，優(yōu)選借助于合適的裝置，具體是使用噴射或輥式施加器來(lái)對(duì)玻璃纖維涂膠。膠料可以施加于在其凝固之后立即在高速度下從噴絲頭中拉拔的玻璃細(xì)絲上，即仍然是在卷繞或切斷之前施加。然而，還有可能的是在紡絲過(guò)程之后在浸浴中對(duì)纖維涂膠。根據(jù)本發(fā)明有待特別優(yōu)選使用的玻璃纖維優(yōu)選具有一個(gè)圓形截面表面和6與18 μ m、優(yōu)選在9與15 μ m之間的細(xì)絲直徑，或一個(gè)扁平形狀和非圓形截面表面，其主截面軸線具有的寬度在從6-40 μ m的范圍內(nèi)并且其次截面軸線具有的寬度在從3-20 μ m的范圍內(nèi)。玻璃纖維優(yōu)選地選自下組:E玻璃纖維、A玻璃纖維、C玻璃纖維、D玻璃纖維、S玻璃纖維和/或R玻璃纖維。這些纖維具體地被提供有合適的膠料系統(tǒng)和偶聯(lián)劑或偶聯(lián)劑系統(tǒng)，該偶聯(lián)劑或偶聯(lián)劑系統(tǒng)具體地相當(dāng)特別優(yōu)選是基于硅烷的。用于預(yù)處理的特別優(yōu)選的基于硅烷的偶聯(lián)劑是具有通式(I)的硅烷化合物(X-(CH2) q)k-S1-(0-CrH2r+1)4_k (I)其中取代基具有以下含義:
權(quán)利要求
1.板半成品，含有層厚度為0.3mm至5mm的具有連續(xù)纖維增強(qiáng)的熱塑性復(fù)合材料或具有長(zhǎng)纖維增強(qiáng)的熱塑性復(fù)合材料的一個(gè)核心(A)，該核心的上側(cè)和/或下側(cè)的整個(gè)區(qū)域與層厚度為0.1mm至3mm的具有可成形的熱塑性成形化合物的至少一個(gè)層(B)相結(jié)合，該成形化合物層相比該核心(A)中的纖維增強(qiáng)的熱塑性復(fù)合材料的基體具有一個(gè)相當(dāng)?shù)幕蚋叩娜埸c(diǎn)，并且在成形溫度下在從l/s-100/s的剪切速率范圍中顯示了一個(gè)在殘留含水量< 0.03%下根據(jù)IS011443測(cè)量為高至少10%的熔體粘度，其中該核心(A)含有0.001至80wt.%的至少一種增強(qiáng)纖維，并且這具有3μπι至40μπι的纖維直徑，其中核心(A)在這個(gè)或這些層(B)以?shī)A層構(gòu)造模式形成多層的情況下建立。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的板半成品，其特征在于，在成形開(kāi)始時(shí)成形溫度高出對(duì)于該核心(A)的材料的熔點(diǎn)至少3° C，但是高出這個(gè)或這些層(B)的材料的熔點(diǎn)最多10° C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1至2所述的板半成品，其特征在于，作為增強(qiáng)纖維存在的長(zhǎng)纖維增強(qiáng)具有長(zhǎng)于IOOmm并且短于2000mm的增強(qiáng)纖維。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的板半成品，其中該核心㈧和這個(gè)或這些層⑶通過(guò)膠合、焊接、層壓或壓延而結(jié)合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的一項(xiàng)所述的板半成品，其特征在于，這個(gè)或這些層(B)通過(guò)涂覆工藝被施加在該核心(A)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的一項(xiàng)所述的板半成品，其特征在于，該核心(A)由PA6組成并且這個(gè)或這些層(B)由PA66組成；或者該核心(A)由PA6組成并且這個(gè)或這些層(B)由pA6組成；或者該核心(A)由PA66組成并且這個(gè)或這些層(B)由PA66組成；或者該核心(A)由PBT組成并且這個(gè)或這些層(B)由PET組成；或者該核心(A)由PP組成并且這個(gè)或這些層(B)由PA6組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的一項(xiàng)所述的板半成品用于機(jī)械應(yīng)力結(jié)構(gòu)部件中的用途。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用途，其特征在于，它涉及機(jī)動(dòng)車(chē)輛、飛機(jī)或風(fēng)力發(fā)電廠中的機(jī)械應(yīng)力結(jié)構(gòu)部件。
9.用于生產(chǎn)根據(jù)權(quán)利要求1至6的板半成品的方法，其特征在于，在一個(gè)或多個(gè)步驟中，將由連續(xù)纖維增強(qiáng)的熱塑性復(fù)合材料或由長(zhǎng)纖維增強(qiáng)的熱塑性復(fù)合材料組成的核心(A)與這個(gè)或這些層(B)的可熱成形的熱塑性材料通過(guò)輥式施加、層壓、刮涂或借助于壓延機(jī)或通過(guò)將該核心(A)浸透到這個(gè)或這些層(B)的熱塑性材料的熔體中而接合在一起，并且接合在一起是指膠合、焊接、層壓或壓延。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，在成形開(kāi)始時(shí)該板半成品顯示出一個(gè)高出材料(A)的熱塑性組分的熔點(diǎn)10° C-90° C的一個(gè)溫度。
全文摘要
本發(fā)明涉及多層熱塑性半完成的扁平產(chǎn)品，這些產(chǎn)品以類(lèi)似夾層的方式構(gòu)造，并且含有一個(gè)核心(A)，該核心由用呈連續(xù)無(wú)端方式的纖維增強(qiáng)的熱塑性復(fù)合材料或用長(zhǎng)纖維增強(qiáng)的熱塑性復(fù)合材料制成。該核心的上部和/或下部面沿著整個(gè)核心表面連接至由可熱成形的熱塑性模制化合物制成的至少一個(gè)層(B)上，所述層相對(duì)于該核心中的纖維增強(qiáng)的熱塑性復(fù)合材料基體而言具有一個(gè)相當(dāng)?shù)幕蚋呷埸c(diǎn)，并且在模制溫度下在1/s-100/s的剪切速率范圍內(nèi)具有一個(gè)在殘留含水量＜0.03%下根據(jù)ISO11443測(cè)量為高至少10%的熔體粘度。該核心(A)含有至少一種增強(qiáng)纖維。本發(fā)明還涉及所述產(chǎn)品在機(jī)械負(fù)載部件中、優(yōu)選在機(jī)動(dòng)車(chē)輛、飛機(jī)或風(fēng)輪機(jī)中的機(jī)械負(fù)載部件中的用途。
文檔編號(hào)B32B27/34GK103221216SQ201180052355
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2011年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月8日
發(fā)明者京特·馬格拉夫, 德特勒夫·約阿希米, 斯特凡尼·尼克爾 申請(qǐng)人:朗盛德國(guó)有限責(zé)任公司