[发明专利]扩展非编织的纺织长丝的丝束的方法

说明书

一种用于扩展非编织的纺织长丝的丝束的方法，该长丝优选为化学或无机纤维，该方法包括：提供非编织的纺织长丝的丝束(F)，该非编织的纺织长丝的丝束(F)沿其自身主方向(A)延伸并且具有横向于主方向的具有预定厚度(S)和预定宽度(W)的截面；沿行进路径(P)进给丝束(F)以及扩展丝束(F)，以增加丝束(F)的宽度(W)并减小丝束(F)的厚度，界定扩展丝束(ST1、ST2)。扩展丝束(F)的步骤包括将丝束(F)浸入浴(6)中，并在浴(6)中产生横向于主方向(A)的横穿丝束(F)的一系列横向波动，以便分离和并排放置单根长丝，从而扩展丝束(F)，其中，进入浴(6)的丝束(F)和/或从浴(6)中取出的扩展丝束(ST1、ST2)未被上浆。

技术领域

本发明涉及一种用于扩展非编织(non-braided)的纺织长丝的丝束的方法，该长丝优选化学或无机长丝，更优选碳纤维长丝。

具体而言，本发明优选地涉及一种用于在缠绕非编织的纺织长丝的丝束以形成线圈之前将其扩展的方法，或者涉及其在受益于丝束的增加的宽度的过程中的直接用途，例如举例来说单线片材(single-thread sheets)(“预浸料”)的预浸渍系统(systems ofpre-impregnation)。

因此，本发明主要应用于制造和加工用于增强复合材料的纺织纤维。

现有技术

事实上，在复合材料中使用增强纤维的丝束涉及其在片材中的均匀和定向分布，然后用随后固化的树脂浸渍。这种均匀分布通常包括1-24K丝束的织造(weave)或这种纤维丝束按照预定方向并排布置，然后在连续的层上以不同的定向交叉。

K是指构成丝束的成千上万根的纤维的数量。1-、3-、6-、12-或甚至24-K丝束被定义为“小丝束”，而较大丝束，例如由纺织前体纤维(textile precursor fibre)产生的碳纤维的典型的48-至1000-K丝束，被定义为“大丝束”。

在现有技术中，前体纤维的丝束越大，其生产越便宜。但是大丝束的最终用途，例如320K丝束，肯定不能够延伸到织造厚度过大的增强片材，从而产生与最终用途不相容的材料浪费。因此，这些纤维丝束的生产旨在用于有限的最终用途，在这些最终用途中，增强纤维于是被切成非常短的碎片(切碎)、磨碎或用于制造厚毡。

在现有技术中，出于经济原因以及最终产品的稳定性原因，因此很难将制造商生产高支丝束的便利性与出于低支丝束(3-24K)的织造或并排放置而获得的片材的均匀性和轻便性相结合，低支丝束(3-24K)的生产成本更高。

为此，事实上，多年来已经开发了纤维加工系统，该系统可以扩展由制造商(也可能是在生产线中)制造的单个纤维丝束/使由制造商(也可能是在生产线中)制造的单个纤维丝束变宽，以允许减轻复合材料的比重并满足上述要求。

根据构成纤维扩展作用的基础的“物理”原理，已知的解决方案被分成不同的类别，下面显示了其中的一些示例。

从美国文献US 2014/0115848中已知第一个示例，其中丝束由于多个喷嘴的作用而扩展，这些喷嘴横向于丝束输送压缩空气，使得单独的空气射流穿过丝束，以使单独的纤维彼此隔开。

这种方法虽然实用，但对纤维具有很强的侵蚀性，因为为了优化扩展效果而不会在单根纤维长丝之间产生不希望的交织和扭曲(twists)，通常很难调节空气射流的功率以及由此产生的且完全不可避免的湍流。

从文献US 7536761中可以知道另一种解决方案，其中丝束的扩展(这实际上相当有限)是通过利用碳纤维的导电性获得的。施加到与纤维接触的电极的电压产生电流，这使得纤维作为电阻，其快速加热，降低了施加到其上的浆剂的“胶合”效应，浆剂对热敏感。由于热浆剂导致纤维间的粘合效应较低，因此加热丝束更容易扩展。

这种方法论除了允许非常有限的丝束扩展之外，实施起来也很复杂，并且对纤维具有明显的侵害性。