[发明专利]线材及制备线材的方法

说明书

提供一种线材(10)。线材(10)沿纵向延伸方向(22)延伸，其中线材(10)具有围绕纵向延伸方向(22)布置的第一层结构(24)和围绕第一层结构(24)的第二层结构(32)，其中第一层结构(24)包含第一多层(26)，其中第一层结构(24)的各层(26)具有多根纤维(28)，其中第二层结构(32)包含第二多层(34)，其中第二层结构(32)的各层(34)具有多根纤维(36)，其中第一多层(26)的纤维(28)和第二多层(34)的纤维(36)各自在纵向延伸方向(30，38)上延伸，其中第一多层(26)的纤维(28)和第二多层(34)的纤维(36)的纵向延伸方向(30)各自相对于线材(10)的纵向延伸方向(22)以30°至60°且优选40°至50°大小的角度取向，其中第一多层(26)的纤维(28)相对于线材(10)的纵向延伸方向(22)以这样的方式延伸，使得在线材(10)的指定扭转载荷的存在下，所述纤维在其纵向延伸方向(30)上承受纵向压缩载荷，其中第二多层(34)的纤维(36)相对于线材(10)的纵向延伸方向(22)以这样的方式延伸，使得在线材(10)的给定扭转载荷的存在下，所述纤维在其纵向延伸方向(38)上承受纵向拉伸载荷，其中第一多层(26)的相邻层(26)的纤维(28)的纵向延伸方向(30)彼此相差0°至10°、优选2°至10°且更优选2°至6°大小的角度，其中第二多层(34)的相邻层(34)的纤维(36)的纵向延伸方向(38)彼此相差0°至10°、优选2°至10°且更优选2°至6°大小的角度。还提供一种用于制备线材(10)的方法。

本发明涉及一种线材(strand profile)以及制备线材的方法。

线材用于许多技术领域。例如，在汽车工程领域中，金属线材弯曲成螺旋弹簧的形式。然而，需要减轻弯曲线材的重量。例如，需要减轻用于机动车辆的弹簧的重量，从而整体上减轻车辆的重量，这可减少车辆的能源消耗和污染物排放。

重量可例如通过使用纤维增强材料，即所谓的纤维复合材料来减轻。纤维增强材料包含作为增强材料的纤维和纤维嵌入其中的基质体系或基质材料作为主要组分。纤维通常基于玻璃、碳、芳族聚酰胺、聚丙烯腈、聚酯或聚酰胺。作为基质体系，通常使用热固性聚合物，例如聚酯树脂、乙烯基酯树脂、聚氨酯树脂或环氧树脂，或热塑性聚合物，例如聚酰胺、聚丙烯或聚乙烯。

已知用于制备纤维增强线材的各种方法。在常规的拉挤成型方法中，纤维从卷轴上展开，用基质体系浸渍或以其他方式润湿，设置成所需的型材形式，并固化。此处，纤维本身可形成型材形式，或其可应用于主体。该方法通常借助于装置连续拉伸由浸渍纤维形成的工件而连续进行。

在所谓的长丝缠绕方法(filament winding process)的情况下，纤维同样从卷轴上展开并用基质体系浸渍或以其他方式润湿。然而，在标准形式中，这是不连续的过程，其中将待包覆的芯或主体旋转，并且通过轴向往复运动将纤维引导并缠绕到工件上，直至达到纤维-塑料层的所需厚度。

所谓的拉绕方法(pull winding process)是拉挤成型和长丝缠绕方法的结合。将线材形式的工件借助于装置拉伸，同时将纤维卷轴围绕工件旋转，将纤维浸渍或润湿，并且将润湿的纤维布置在工件上。此处，润湿也可首先在工件上进行。线材形式的工件可为预成型的主体，例如管，但是它也可由纤维形成，所述纤维在第一阶段(例如在拉挤成型方法中)被设置成型材形式。

通常，所述线材借助于由缠绕在芯上的复合材料组成的多个层而制备。复合材料层由嵌入聚合物基质中的纤维组成。由此制备的线材可任选地被包覆。此外，线材可弯曲，例如弯曲成螺旋弹簧的形式。

DE 38 24 933 A1公开了一种具有高比负载能力(specific load capacity)的由两个管状体组成的管状可扭转弹簧元件，所述管状体同心地一个布置在另一个内并由以0°至90°的角度布置的纤维、线、杆或薄片形成，其中管状体的缠绕方向相反，并且在扭转载荷下，除扭转外，内部管状体膨胀且外部管状体收缩，两个管状体至少在限定的扭转载荷之上彼此支撑。具有有限弹性的绝缘层布置在管状体之间；此外，两个管状体在其端部各自与一个共同的力引入部件连接。