[发明专利]平面复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种平面复合材料，其包括至少一个由单向的强化纤维粗纱(unidirectional reinforcing fiber roving)制成的层A和至少一个由热塑性无纺布(nonwoven)或热塑性定向纤维层制成的层B，所述的热塑性无纺布或热塑性定向纤维层可以任选地包含强化纤维，其中所述层A和B彼此针织(needle)在一起。

背景技术

热塑性塑料因其重量轻而越来越多地应用于部件、尤其是汽车部件的制造中。为了赋予热塑性塑料足够的刚度和强度，通常将热塑性材料与强化纤维复合。例如，通过融合连续的玻璃纤维毡片(mat)和热塑性熔融片材并且在双带压力机(double band press)上加以固化的方式，由玻璃毡片强化的热塑性材料(glass mat reinforced thermoplastics)(GMT半成品)制造平面半成品。然而，这个过程需要消耗高能量，因为相对粘稠的熔化物必须在远高于1bar的压力下才能被挤入所述毡片中。此外，所述纤维强化是无定向的，而在汽车领域中特别希望在一个或多个优选方向上进行强化。

根据WO 2006/111037的复合材料正是这种情形。在WO 2006/111037中，描述了一种可热塑性模制的复合材料，其包括由热塑性纤维、和任选的强化纤维制成的纤维无纺布层和由强化纤维制成的纺织或定向层(woven or oriented layer)，所述纤维无纺布层和所述纺织或定向层优选针织在一起。定向纤维层是预制的纤维结构，其中通过缝合线将多个单向纤维粗纱层紧密且牢固地针织在一起。这种纤维结构的制造是相当复杂的，此外，在这些层的针织过程中，由于粗纱被缝合线紧密地绑住而不能充分展开，使得它们只能不充分地且不规则地浸渍有热塑性材料，因此，不利地影响由此制造的模制品的机械性质。

EP-A 323 571涉及一种纤维强化的、可热塑性模制的半成品，其具有通过针织固定的平面纤维结构，该半成品的组成为：

-至少两个由定向连续纤维制成的层A，该定向连续纤维具有的面积重量

最大为300g/m²，和

-至少一个由非定向的纤维制成的层B。

EP-A 323 571的织物平面部分优选包含玻璃纤维，但是还提到了其它纤维，例如碳纤维和由芳香族聚酰胺制成的纤维或者其它热塑性材料。但是，EP-A 323 571未具体说明这些热塑性纤维是否可以存在于层A中或者层B中或两层中。为了制造该半成品，在第二个独立的加工步骤中使所述织物平面部分经历(处理)以浸渍有热塑性熔化物并压制成固体半成品，从而在随后的第三个步骤中可以将该半成品加工成热塑性组件。为了确保良好的浸渍效果，EP-A 323 571强制性要求层A的面积重量不应该大于300g/m²。

GB 2 237 583描述了制造预浸渍制品(prepreg)的方法，其中将热塑性粘合纤维(thermoplastic binding fibers)连续分散于单向的强化纤维上并与该单向的强化纤维一起固化，并且由此压制成型材部件(profile part)或平面半成品。该文没有提及针织。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种基于单向的纤维粗纱的复合材料，其没有上述缺点并且能直接被加工成模制品(molded part)而不需要例如EP-A 323571所要求的在织物结构的制造之后的单独的第二加工步骤。

现已发现，通过直接使用离散的互不相连的强化纤维粗纱(所谓的“单向纤维”，下文称作“单向纤维”)代替定向纤维层，并将它们与具有无规纤维的纤维毡片针织在一起，实现了这一目的。

因此，本发明的主题是平面复合材料，其包括：

A.至少一个面积重量大于300～2000g/m²的单向纤维层，该单向纤维层是由彼此互不相连的离散的、单向的强化纤维粗纱制成的；以及

B.至少一个单位面积重量为100～2000g/m²的无规纤维层B，该无规纤维层B是由强化纤维含量可高达70重量％的热塑性纤维无纺布或热塑性定向纤维层制成的，

其中，所述层A和所述层B彼此针织在一起。

附图说明

图1以透视图的方式示出了根据第一项实施方式的用于制造复合材料的方法的方案。

图2示出了根据第二项实施方式的复合材料的制造方法的方案的透视图。

具体实施方式