[发明专利]用于生产增强材料的多针机以及方法

说明书

本PCT申请要求于2012年12月5日提交的、德国专利申请No.102012023815.0的申请日的权益，本申请的公开内容由此通过参引并入本文。

技术领域

本发明涉及生产增强材料的技术领域。特别地，本发明涉及一种用于生产增强多孔材料、增强纺织品或其组合的方法、涉及一种用于生产增强多孔材料、增强纺织品或其组合的多针机、涉及多针机的用于生产增强多孔材料、增强纺织品或其组合的用途、涉及多针机的用于生产交通工具的结构部件的用途、并且涉及多针机的用于生产风力发电站的翼的用途。

背景技术

由于其刚性和硬度与厚度的良好比率，因此复合材料且特别地夹层部件被广泛用于飞行器构造的领域。夹层构造通常由上和下覆盖层或覆盖层片形成，在上与下覆盖层或覆盖层片之间例如存在由六边形截面的竖向单元形成且设计成增加刚度的蜂窝型芯结构。

由于其多功能性，因此多孔材料对部件生产以及对应用于大尺寸的结构部件的夹层构造的增强的部件属性的领域——特别地航空制造业——是特别感兴趣的。缝纫技术——纤维或线可以通过该缝纫技术结合在硬质泡沫部件中——用于增强泡沫基夹层构造。在树脂浸渗过程之后，散布有纤维的区域则帮助机械地增强多孔材料。

用于增强的纤维或线(下文也称为半成品纺织产品)可以是所谓的包括平行的纤维的粗纱。用于增强的纤维或线也可以是包括加捻或合股纤维的线。

在已知的缝纫方法中，首先将针穿入和刺入多孔材料中。同时，针由此将线引入多孔材料中。在该阶段，在线被插入多孔材料中的同时，线平行于针且基本上遍及针的整个长度而延伸。因而，穿孔的孔尺寸由针直径和线的厚度来确定。

在针从多孔材料或纺织品拉出之后，孔被留下，该孔的直径与引入的线的直径相比相对较大。这意味着在树脂浸渗之后，未填充纤维的孔区域填充有树脂，这可能会增加成品部件的重量。

DE 10 2005 024 408 A1描述了借助于打结方法的多孔材料的增强，在该打结方法中，针首先刺入待增强的材料(多孔材料)，直到那时在多孔材料的下侧区域中挑起半成品纺织产品(即，粗纱或线)并且在随后的向后运动时将该半成品纺织产品(即，粗纱或线)牵拉通过穿孔。

以该方式，孔直径可以大体上保持相对较小。

发明内容

本发明的目的是使生产增强材料的过程加速。

该目的通过独立权利要求的特征来实现。可以在从属权利要求和下文描述中发现本发明的改进。

待增强的材料例如为多孔材料或在夹层构造中适合作为芯材的其他材料。除多孔材料之外，也可以考虑纺织品，比如毡或其他纤维编织织物。用于增强材料的半成品纺织产品可以是：以多个单独纤维或单丝的粗纱的形式的纤维束、各个纤维本身或通过加捻各个纤维或纤维束而生产的线。

本发明的第一方面提供了一种用于生产增强材料——特别地增强多孔材料、增强纺织品或其组合——的方法。特别地，待增强的材料可以是除芯材之外还包括一个或更多个中间和/或覆盖层的夹层部件。

该方法可以用于生产夹层构造部件，该夹层构造部件可以是具有两个相对的表面的平面部件或者在最基本的情况下具有两个相对的平行表面的平面部件。通常，这些部件沿着部件的延伸范围具有二维或三维曲率或可变厚度。

多孔材料可以是任何给定的多孔材料。在航空领域中，高品质的PMI硬质多孔材料往往被证明是有利的。然而，也可以使用例如由聚氯乙烯或聚氨酯组成的其他多孔材料。

本发明的一个方面应当被认为是在待增强的材料(多孔材料、纺织品等)的后表面的一侧以Z字形、波纹状或任何其他非线性方式布置半成品纺织产品(粗纱、线等)。关于这点，非线性布置意味着半成品纺织产品的在多针机的一组相关的针的工作区域中进给的部分没有以直线方式延伸而是以Z字形、波纹状或其他非直线方式延伸，使得有充分过量的半成品纺织产品稍后被牵拉至由针刺破的孔中。

在该步骤之前或在该步骤之后，多个针被引导通过待增强的材料，使得各个针穿透材料的后表面。然后，在半成品纺织产品被插入各个针中之后，通过从材料抽回针，针各自将半成品纺织产品的一部分牵拉至材料中。

在该阶段，重要的是，由于所述产品的多个部分之后由每个单独的针牵拉穿过对应的孔以填充孔，因此足够长度的半成品纺织产品被进给。

如所解释的那样，这例如是打结方法而不是缝纫方法，其中，半成品纺织产品首先仅呈现在待增强的材料的后表面上，而不是呈现在前侧。由于针可以同时移动，因此生产速度显著快得多。