[发明专利]单向纤维增强的连续卷层

说明书

一种单层半成品网状物(G)，其由单向取向的连续纤维增强并具有移动方向，所述网状物包括含有至少60重量％的选自聚酰胺、聚烯烃及其混合物的一种或更多种的热塑性聚合物的基质，所述网状物包括以周期性间隔出现的重叠的纤维增强的半成品网状物片段的熔接缝，其中纤维增强的半成品网状物片段的纤维层重叠，其中半成品网状物在熔接缝区域的厚度至少与半成品网状物的其他区域的厚度的算术平均值精确相同，并且其中熔接缝区域的宽度在移动方向上大于1mm至8mm，其中熔接缝区域以外的区域的半成品网状物的厚度为0.01mm至0.40mm，并且其中单向取向的连续纤维与移动方向围成预定角度，所述预定角度的值大于0°至90°；及其制造方法和在制造多层复合材料和/或有机片材中的应用。

技术领域

本发明属于片材成型化合物技术领域，具体地涉及单向纤维增强的连续卷层。

背景技术

发明涉及一种单向连续（continuous）纤维增强的半成品网状物，特别是作为连续（endless）卷层，其中，连续纤维呈现出偏离移动方向的限定取向（所谓的X°卷带）。本发明还涉及一种制造根据本发明的X°卷带和连续卷层的方法，及其在制造多层复合材料，例如有机片材中的应用，并且涉及多层复合材料，所述多层复合材料包括至少一个由根据本发明的半成品网状物制成的层。

一段时间以来，目前能够兼具高机械稳定性和轻量的有机片材已经被用作金属片材的替代品，特别是汽车和飞机制造中的金属片材的替代品。有机片材由例如德国Brilon的Bond-Laminates GmbH提供，名为Tepex^®和德国Ludwigshafen的BASF SE提供，为Ultracom^®。有机片材是纤维-基质半成品，通常由嵌入热塑性基质中的纤维织物或纤维纱组成。由于有机片材的拉伸和压缩性能以及机械和热学性能与金属板材不同，是各向异性的并取决于纤维，特别是短纤维或纤维织物的取向，所述短纤维或纤维织物以无序分散方式而被嵌入到热塑性基质中。然而，连续纤维切实提供了特别的机械稳定性。

已经提出了制造作为有机片材组分的半成品网状物的方法，其中将纤维和基质材料放置在基底网状物上，然后在随后的步骤中进行连接（例如，EP 3 077 308 A1）。

或者，有机片材制成的的组件已知通过以下制造：切割所谓的0°卷带的片段，即带状网状物的片段，该带状网状物使用在移动方向上平行排列并嵌入热塑性树脂基体中的平行连续纤维；和在特定成型压具和/或层压工具中将这些片段一层压一层地放置得到多层，然后在热压下进行层压。因此，有机片材是一种多层复合材料，其中各层对应于纤维增强的半成品网状物/带或如适用的，非纤维增强的半成品网状物/带。尽管它们的生产成本相对较高，但是由于不同的片段层可以表现出纤维增强的不同取向，所以可以获得在部件的预定方向上具有预定拉伸力以及热和机械性能的有机片材。在本发明的意思范畴内，“移动方向”与带的网状物的主方向（或主网状物的方向）同义。因此，0°卷带（0°-UD-卷带，0-卷带，0°-UD-带，0°-带，0-带）的纤维呈现出基本以平行于带的移动方向而延展。

相比之下，有机片材可以通过层压多个预制半成品网状物/带而以一种特别通用、可变和特别经济的方式制造，其中，待层压的半成品网状物/带各自包含热塑性基体，所述热塑性基体优选由相同的塑性树脂或相容的热塑性树脂制成，和增强纤维，所述增强纤维在半成品网状物/带内基本平行取向。为了使半成品网状物/带中各向异性的特性可在平面的多个方向上实现，可以层压由带组成的层，所述带具有不同取向的纤维。那么有机片材由例如高达10个或更多个层组成，所述层已由具有至少两种不同纤维取向的半成品网状物/带切割而成。

如果半成品网状物/带中的纤维密度不受较大波动的影响，则可以高精度地评估和预测层或不同层的复合材料的（机械）性质。拉伸载荷、刚度、强度和热膨胀性能尤其取决于纤维密度。为了提高这些参数的质量公差、可预测性和可评估性，半成品纤网状物/带因此不应表现出任何不规则或周期性重复出现的“瑕疵”，该瑕疵显示出明显较低的纤维密度。