[发明专利]条形复合材料

说明书

本发明涉及一种制备条形复合材料(3)的方法，其中增强纤维(1a)的至少一个层(1)直接排布在热塑性纤维(2a)的两个层(2)之间，其中向所有三层(1,2)施加压力和加热，以使热塑性纤维(2a)熔融形成热塑性材料(2b)并包围增强纤维(1a)。由被包围的增强纤维制成的层(1)在压力下冷却直到热塑性材料(2b)不再能流动。本发明还涉及根据本发明方法制备的条形复合材料。

描述：

本发明涉及制备条形复合材料的方法以及由此获得的复合材料。

由增强纤维和基体材料制成的复合材料是常规已知的。在这种复合材料的制备中，通常将基体材料施加到增强纤维上，例如作为粉末，或者将增强纤维铺置在两层基体材料之间。在粉末的帮助下施加基体材料的过程中不利的是，经常在最终产品中在纤维上有不规则分布的基体材料。当使用基体材料的层(例如膜)时，通常的情况是将基体材料加热以包裹增强纤维，其中液体基体材料流到增强纤维之外。以此方式形成边缘区域，其仅仅由基体材料组成且不含增强纤维，需要在随后的工艺步骤中切除这种边缘区域。

因此，本发明的任务是提供一种方法，其能在不形成仅仅由基体材料组成的边缘区域的情况下制备条形复合材料，所以不需要切除这种边缘区域。

此任务通过一种制备条形复合材料的方法解决，其中增强纤维的至少一个层直接排布在热塑性纤维的两个层之间，其中向所有三层施加至少2巴的压力和加热，以使热塑性纤维熔融并包围增强纤维。被包围的增强纤维的层在压力下冷却直到热塑性材料不再能流动。

增强纤维的至少一个层直接排布在热塑性纤维的两个层之间，这意味着增强纤维直接与热塑性纤维接触。结果，在增强纤维和热塑性纤维层之间不再有由另一种材料制成的其它层。当这些层(热塑性纤维层，增强纤维层，热塑性纤维层)被加热时，加热水平取决于所用的热塑性材料。显然，选择温度范围以使热塑性纤维能流动，从而能包围增强纤维。当至少70％、优选超过80％和最优选约100％的增强纤维表面被热塑性基体材料覆盖时，增强纤维被预先熔融的热塑性纤维包围。

术语“热塑性纤维”表示例如由热塑性材料制成的纤维、纤丝、常产纤维、复丝纤维、纱线、单丝或条子纱(strip yarn)。

任何材料适合作为用于热塑性纤维的热塑性材料，其熔程或熔点不高于500℃，更优选不高于350℃。

加热和冷却是在压力下进行。在这里，显然压力也取决于所用的材料。选择压力以使液体热塑性材料均匀地覆盖增强纤维。如果希望基体材料也应当穿透到由增强纤维制成的层内，则相应地提高压力。应当设定在基体材料的冷却期间的压力以使基体材料在冷却阶段期间不再能流动。所以，可以优选的是，选择在冷却期间的压力低于在要用基体材料包围增强纤维的阶段期间的压力。

通过所建议的方法，热塑性材料可以仅仅包围增强纤维的表面和穿透到增强纤维层内，且不会侧向溢出。在现有技术使用的方法中，总是出现基体材料的溢出，导致在复合材料的制备中总是存在至少一个仅仅由基体材料组成的边缘区域。这种边缘区域必须在进一步的工艺步骤中被除去，这导致现有技术的方法更复杂。另外，当形成这种无用的边缘区域时，在现有技术的方法中使用不必要的大量基体材料。

在一个优选实施方案中，在整个制备过程中连续地保持施加压力直到冷却。这意味着在加热、熔融和冷却期间，总是有压力作用到要制备的复合材料上，此压力大于常规的大气压。当然，压力可以在制备期间根据不同的工艺步骤(熔融，包围，冷却)而降低或升高。优选，在热塑性纤维的熔融期间，设定压力为至少2巴至约20巴，更优选2-8巴，尤其最优选2-5巴。

优选，在被包围的增强纤维的冷却期间，设定压力为约2巴至约10巴，更优选2-5巴，尤其最优选2-3巴。

术语“约”应当理解为包括容许±3％的误差。

根据本发明，(热塑性)条子纱作为热塑性纤维用于所述两层中的至少一个层。最优选，热塑性纤维的两层都具有这种条子纱作为纤维。条子纱特别表示在国际申请WO2013/117728中所述的纱线。