專(zhuān)利名稱(chēng)：用于通過(guò)tfp工藝生產(chǎn)單層或多層纖維預(yù)型件的方法以及一種襯墊層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于通過(guò)具有纖維束的TFP工藝("特制纖維布置") 生產(chǎn)單層或多層纖維預(yù)型件的方法，纖維束大致排列成使得其通過(guò)力流被 定向，并放置在襯墊層上，并通過(guò)固定絲連接，具體地，通過(guò)至少一個(gè)上 固定絲和至少一個(gè)下固定絲連接，以便形成具有實(shí)際上所需材料厚度的纖 維預(yù)型件。本發(fā)明還涉及一種用于進(jìn)行該方法的襯墊層。
技術(shù)背景在輕質(zhì)結(jié)構(gòu)中，具體地，在飛行器結(jié)構(gòu)中，利用由纖維加強(qiáng)塑料制作 的復(fù)合部件的應(yīng)用逐漸增加，這種纖維加強(qiáng)塑料可以承受極大的機(jī)械載 荷，同時(shí)，具有十分節(jié)約重量的潛力。這些部件形成有連續(xù)浸透或充滿(mǎn)有 可固化的聚合材料(例如聚酯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂等)以形成最終部件的加強(qiáng) 纖維。與到目前為止用于承載結(jié)構(gòu)元件而主要使用的金屬材料相反，加強(qiáng) 纖維復(fù)合材料具有很依賴(lài)方向的機(jī)械性質(zhì)。因此，在此類(lèi)部件中的加強(qiáng)纖維的排列對(duì)其剛度和強(qiáng)度具有決定性的 影響。為了實(shí)現(xiàn)最佳的機(jī)械性能，如果需要，加強(qiáng)纖維應(yīng)該沿著加載的方 向且不具有任何波紋形成，也就是說(shuō)，以伸展的方式行進(jìn)。此外，理想地，對(duì)于各個(gè)加強(qiáng)纖維都需要經(jīng)受均勻的機(jī)械加載。對(duì)于傳統(tǒng)的半成品，例如，用于加強(qiáng)聚合材料的紡織或捻搓纖維織物， 由于加強(qiáng)纖維通常設(shè)置為具有特殊的、固定的取向，所以，不是所有可以 想象到的纖維取向都能實(shí)現(xiàn)。雖然捻搓纖維織物可以"被懸掛"，也就是 說(shuō)以平面而沒(méi)有褶皺的方式放置，例如以形成圓環(huán)等部分，但包含在其中 的加強(qiáng)纖維通常不會(huì)隨著更復(fù)雜的力流線(xiàn)而沿著路徑排列。符合用于與加載方向一致的纖維排列要求的一種可能方式是公知的TFP工藝。這包括用于機(jī)械加強(qiáng)的纖維束(粗紗)的布置，其也可以通過(guò) 彼此平行延伸的多個(gè)離散的加強(qiáng)纖維沿任何所需路徑曲線(xiàn)形成，并在襯墊 層上的固定絲的協(xié)助下與其連接，以形成纖維預(yù)型件("預(yù)型件")，因 此，各個(gè)纖維束的排列可以實(shí)質(zhì)上最佳地適用于作用在最終復(fù)合部件上的 力流。在此通過(guò)在襯墊層下彼此互連、以與傳統(tǒng)的縫紉方法相對(duì)應(yīng)的方式 形成圈的上固定絲和下固定絲實(shí)施固定。在此，例如，利用習(xí)慣上的Z字 形針腳進(jìn)行纖維束的連接。以此方式實(shí)現(xiàn)的纖維束的機(jī)械承載能量的最佳 利用可以最小化其數(shù)目，接著，也相應(yīng)地減少纖維預(yù)型件的重量。此外， 部件的橫截面可以以理想的方式適用于各個(gè)局部載荷。此外，例如可以通 過(guò)設(shè)置附加的纖維束，而在經(jīng)受特殊加載的區(qū)域中形成加強(qiáng)，例如，在力 被引入的區(qū)域內(nèi)，等等。例如，可以使用玻璃纖維、碳纖維、芳族聚酸胺 纖維等作為加強(qiáng)纖維。通過(guò)TFP工藝的纖維預(yù)型件的生產(chǎn)在同樣在例如紡織工業(yè)中使用的 傳統(tǒng)的CNC控制的自動(dòng)縫紉和繡花機(jī)上進(jìn)行。 一旦所有需要的層都通過(guò)纖 維束被搓編并連接在襯墊層上，則將通常已經(jīng)具有所需最終輪廓或最終形 式的最終纖維預(yù)型件放置在密閉的模型中，并注入有可固化的聚合材料， 接著，被固化以形成最終的復(fù)合部件。多個(gè)TFP纖維預(yù)型件和/或加強(qiáng)纖維 層可以在此組合。多層纖維預(yù)型件通過(guò)將多個(gè)(單個(gè)、單層)纖維預(yù)型件 一個(gè)放置在另一個(gè)之上地形成，以便可以產(chǎn)生由于在用于TFP工藝的自動(dòng) 縫紉和繡花機(jī)中的有限針長(zhǎng)度而不能產(chǎn)生的更大材料厚度。因此，多層纖維預(yù)型件具有在多層纖維預(yù)型件內(nèi)接近彼此平行延伸的至少兩個(gè)襯墊層。 例如，通過(guò)在相應(yīng)設(shè)計(jì)的封閉模型中的公知的RTM工藝("樹(shù)脂傳遞模制法")，可以進(jìn)行具有可固化聚合材料的纖維預(yù)型件的注入。然而，利用固定絲和襯墊層，TFP工藝引入在后面的復(fù)合部件中不再 起任何作用(具體地沒(méi)有襯墊作用)的纖維預(yù)型輔助部件中。襯墊層和固 定絲都可能產(chǎn)生有關(guān)實(shí)現(xiàn)理想的層順序的問(wèn)題，此外，具體地，如果多個(gè) 纖維預(yù)型件一個(gè)放置在另一個(gè)之上，或具有大材料厚度的單層纖維預(yù)型件 通過(guò)一個(gè)放置在另一個(gè)之上的多層纖維束形成，則表現(xiàn)出對(duì)整個(gè)重量至關(guān) 重要的比例。此外，優(yōu)先在最終復(fù)合部件中的襯墊層的區(qū)域中出現(xiàn)分層。雖然襯墊層本身也可以通過(guò)紡織的加強(qiáng)纖維，例如通過(guò)玻璃織物或碳纖維 織物形成，但即使在此情況下，至少一些加強(qiáng)纖維通常也具有不按照加載方向的排列。此外，在一些情況下，在TFP工藝期間，紡織的加強(qiáng)纖維也由于縫紉針穿透受到損壞，使得特征材料值被削弱。例如，由于作為縫紉 的結(jié)果而沿著纖維束形成波紋，并且由于作為在上固定絲和下固定絲之間 打結(jié)的結(jié)果而形成圈，導(dǎo)致在纖維預(yù)型件中進(jìn)一步產(chǎn)生裂紋。如果多個(gè)纖 維預(yù)型件為一個(gè)放置在另一個(gè)之上，則也形成裂紋層。此外，通過(guò)TFP工藝，固定絲、纖維束和襯墊層通過(guò)縫紉彼此牢固地 連接在一起，使得其通常不可以用于襯墊層，而與纖維預(yù)型件撕離，具體 地，不會(huì)損壞纖維束中的各個(gè)加強(qiáng)纖維。DE 100 61 028Al確實(shí)公開(kāi)了一種在纖維預(yù)型件中的固定絲化學(xué)溶解 或熱熔化的方法，但在此作為撕離縫紉基底的結(jié)果，具有纖維束受到損壞 的危險(xiǎn)。在此情況下，在纖維預(yù)型件的注入期間，固定絲的化學(xué)溶解可能 只在適合的樹(shù)脂系統(tǒng)中進(jìn)行，使得不會(huì)消除樹(shù)脂基體的損傷。發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于根據(jù)TFP工藝生產(chǎn)纖維預(yù)型件的 方法，其中保證了襯墊層與纖維預(yù)型件之間能夠方便地脫離，特別是不會(huì) 損壞纖維束，以便形成纖維預(yù)型件，特別是沒(méi)有易出故障的襯墊層，這使 得通過(guò)該方法生產(chǎn)的復(fù)合部件具有實(shí)際上最佳層壓性，而且其也伴隨通過(guò) 力流被大致取向的加強(qiáng)纖維束的對(duì)齊。此外，可以減少通過(guò)在TFP工藝中 需要的固定絲造成的對(duì)纖維預(yù)型件的機(jī)械性能的影響，具體地，通過(guò)裂縫 等的形成造成的影響。根據(jù)本發(fā)明的目的通過(guò)具有專(zhuān)利權(quán)利要求l的特征條款的技術(shù)特性的 方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。脫離層至少在一定的區(qū)域中首先施加到襯墊層，且當(dāng)TFP工藝完成 后，將纖維預(yù)型件引入到固定裝置中，其中至少一些固定絲通過(guò)供給的熱 熔化，接著，通過(guò)脫離層與纖維預(yù)型件分開(kāi)的襯墊層與纖維預(yù)型件脫離的 事實(shí)意味著，進(jìn)行TFP工藝所需要的襯墊層可以與纖維預(yù)型件脫離而不損 壞纖維預(yù)型件的纖維束。同時(shí)，熔化的固定絲使其可以保證在固定裝置內(nèi)的纖維束的空間位置，使得當(dāng)用于脫離已經(jīng)通過(guò)脫離層與纖維預(yù)型件分開(kāi) 的襯墊層而部分熔化固定絲后，纖維預(yù)型件可以從固定裝置去除，以用于 進(jìn)一步的加工步驟，而不會(huì)有任何顯著的尺寸改變。根據(jù)本發(fā)明的方法的進(jìn)一步優(yōu)選方案提供脫離層通過(guò)具有不粘性的 材料而形成。作為此脫離層的結(jié)果，襯墊層可以與纖維預(yù)型件脫離，而對(duì) 所述纖維預(yù)型件中的纖維束不具有任何損壞。根據(jù)本發(fā)明的方法的進(jìn)一步優(yōu)選方案，在通過(guò)施加負(fù)壓使至少部分固 定絲熔化之前，保證纖維束的空間位置在固定裝置中。這樣，在固定裝置中的熔化工藝之前或期間，就避免了纖維預(yù)型件內(nèi) 的纖維束的偏離。在此，固定裝置可以作為基底形成，其形式大致對(duì)應(yīng)待 生產(chǎn)的纖維預(yù)型件。將通過(guò)TFP工藝形成的纖維預(yù)型件引入到真空密閉體 中，接著，放置在基底上并通過(guò)密封元件以氣密的方式連接至基底。通過(guò) 將負(fù)壓施加到真空密閉體中，真空密閉體本身壓緊纖維預(yù)型件，因此固定 纖維束。如果適合，具體地，在大尺寸的纖維預(yù)型件的情況下，需要至少 在具有可透氣的排出層的一定區(qū)域中覆蓋纖維預(yù)型件，例如，可透氣的無(wú) 紡織物等，以便使負(fù)壓在纖維預(yù)型件的全部表面上盡可能均勻地作用?？?供選擇地，可以使用具有開(kāi)口單元結(jié)構(gòu)的剛性泡沫薄板。為了避免纖維預(yù) 型件粘接到真空密閉體和/或基底的內(nèi)側(cè)，可以至少在一定的區(qū)域內(nèi)將脫 離膜放置在纖維預(yù)型件上。根據(jù)進(jìn)一步的優(yōu)選方案，至少上固定絲和/或下固定絲至少部分熔化， 以保證固定裝置中的纖維束的空間位置。結(jié)果，在纖維束之間可以實(shí)現(xiàn)良 好的粘接，大大地避免了纖維束的空間位置的意外偏離。這樣就在所述固 定裝置中完成固定操作后，使纖維預(yù)型件從固定裝置中去除，以用于后續(xù) 加工步驟，例如，襯墊層等的分離，而沒(méi)有變形的危險(xiǎn)。此外，可以使纖 維預(yù)型件中的裂縫在很大程度上變平或去除，使得纖維預(yù)型件具有最佳機(jī) 械性能。例如，由于纖維束用固定絲縫紉，所以，造成此裂縫以波紋形成 的形式出現(xiàn)在纖維束上。此外，具體地，在具有多層纖維束的纖維預(yù)型件 的情況下，在纖維預(yù)型件內(nèi)打結(jié)的一些情況下，通過(guò)上固定絲和下固定絲 對(duì)纖維束的縫紉可能導(dǎo)致在襯墊層下方增加圈的形成。此裂縫通過(guò)熔化至 少一些固定絲而被消除。此外，至少上固定絲與脫離層一起熔化使襯墊層很容易與纖維預(yù)型件脫離，而不會(huì)損壞纖維束。當(dāng)發(fā)生此情況時(shí)，固定絲 的材料在熔化狀態(tài)具有足夠的粘度，使得不會(huì)出現(xiàn)材料在不控制的情況下 引入到纖維預(yù)型件中。根據(jù)進(jìn)一步的優(yōu)選方案，固定裝置中的纖維束的空間位置通過(guò)另外的 粘合劑保證，具體地，通過(guò)熱塑性材料和/或熱硬化材料保證。這樣，就以纖維束保持在一起的方式獲得進(jìn)一步改進(jìn)，進(jìn)而保證了纖 維預(yù)型件的尺寸穩(wěn)定性。根據(jù)本發(fā)明的目的也通過(guò)根據(jù)專(zhuān)利權(quán)利要求8到11任何一項(xiàng)形成的襯 墊層實(shí)現(xiàn)。襯墊層至少在一定區(qū)域中具有至少一個(gè)脫離層的事實(shí)使襯墊層與纖 維預(yù)型件方便地脫離或分離，特別是，不會(huì)損壞所述纖維預(yù)型件內(nèi)的纖維 束。此外，根據(jù)本發(fā)明的目的是通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求12的纖維預(yù)型件實(shí)現(xiàn)的。纖維預(yù)型件通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1到7任何一項(xiàng)所述方法形成的實(shí)施意 味著其具有最佳的機(jī)械性能，具體地，由于不再具有任何襯墊層，則削弱了纖維預(yù)型件的均一性，而纖維預(yù)型件中的裂紋通過(guò)至少部分熔化固定絲 而大部分被去除，特別地，在多層纖維預(yù)型件的情況下是非常重要的。 襯墊層和該方法的進(jìn)一步優(yōu)選方案表示在進(jìn)一步的專(zhuān)利權(quán)利要求中。


在圖中圖1是表示通過(guò)由TFP工藝形成的具有脫離層的纖維預(yù)型件的橫截面 視圖；以及圖2是顯示用于根據(jù)本發(fā)明方法進(jìn)行的固定裝置的視圖。標(biāo)號(hào)表1:纖維預(yù)型件2:襯墊層3:脫離層4:纖維束5:纖維束 6:纖維束 7:纖維束 8:纖維束 9:纖維束 10:纖維束 11:纖維束 12:纖維束 13:纖維束 14:纖維束 15:纖維束 16:纖維束 17:固定絲 18:上固定絲 19:上固定絲 20:下固定絲 21:層 22:層 23:圈24:固定裝置 25:纖維預(yù)型件 26:脫離層 27:基底 28:密封元件 29:密封元件 30:真空密閉體 31:真空連接件 32:溫度傳感器 33:脫離膜 34:脫離膜35:無(wú)紡織物具體實(shí)施方式
根據(jù)本發(fā)明的方法和根據(jù)本發(fā)明的襯墊層將根據(jù)圖1和圖2更具體地 說(shuō)明。圖1表示通過(guò)由TFP工藝形成的具有脫離層的纖維預(yù)型件的橫截面視圖。纖維預(yù)型件1具有在其中的襯墊層2和設(shè)置在襯墊層2上的脫離層3。脫 離層3例如通過(guò)具有良好不粘性的薄層PTFE膜等形成。此外，脫離層3還可以通過(guò)具有良好不粘性的其它聚合物(例如聚乙 烯、聚丙烯等)的膜形成。此外，脫離層可以通過(guò)薄板狀形式，例如設(shè)置 有脫離劑的紡織纖維形成，脫模劑為例如釋放涂層等。脫離層3可以可選 擇地通過(guò)將不粘性的材料噴灑或涂敷到襯墊層2上而被產(chǎn)生，使得在此情 況下，脫離層3為襯墊層2的整體部分。脫離層3還可以通過(guò)制造商施加到 襯墊層2上。在公知的方式中，纖維束4到16通過(guò)TFP工藝，以通過(guò)力流而被取向 的排列放置在脫離層3上，并通過(guò)固定絲17以上固定絲18、 19和下固定絲 20的方式連接到襯墊層2。纖維束4到16通過(guò)彼此平行設(shè)置的多個(gè)單獨(dú)的加 強(qiáng)纖維，例如玻璃纖維、碳纖維或芳族聚酸胺纖維形成。在圖l的描述中， 加強(qiáng)纖維大致垂直于圖的平面。在纖維預(yù)型件l內(nèi)，纖維束4到8形成上層 21，而纖維束9到16形成下層22。因此，通常在TFP工藝中用于引導(dǎo)固定絲 17而使用的針穿透層21、 22，并且脫離層3設(shè)置在層22和襯墊層2之間并包 括襯墊層2。公知的自動(dòng)縫紉和繡花機(jī)，例如可以用于縫紉頭以在兩維空 間尺寸中控制的CNC控制機(jī)可以用于纖維預(yù)型件1的生產(chǎn)。將要放置的纖維束的引導(dǎo)可以通過(guò)縫紉頭或單獨(dú)的導(dǎo)向裝置進(jìn)行。上固定絲18、 19和/或下固定絲20通過(guò)易于熔化的材料，例如熱塑材料、可熔的纖維線(xiàn)等，而被形成。在此情況下，在熔化狀態(tài)的可熔化材料 具有如此高的粘度，使得在纖維預(yù)型件l內(nèi)盡可能地發(fā)生可控制的分布。 由于與脫離層3機(jī)械分離或脫離以終止加工，所以，襯墊層2可以通過(guò)適用 于TFP工藝的慣用材料形成。由于與公知的TFP工藝的情況中的程序不同，根據(jù)本發(fā)明，在預(yù)型件1的第二層22和襯墊層2之間具有至少一個(gè)脫離層3， 該脫離層3通過(guò)縫紉和繡花加工連接至纖維預(yù)型件1或襯墊層2。作為在上固定絲18、 19和下固定絲20之間的相互連接的結(jié)果，在襯墊 層2的下方形成多個(gè)圈23，為了簡(jiǎn)化圖，其中只有一個(gè)設(shè)置有標(biāo)號(hào)。通過(guò) 圈，在襯墊層2下方的纖維束4到16連接到襯墊層2，或牢固地連接到其上。 為了形成所謂的多層纖維預(yù)型件，已經(jīng)去除襯墊層2的多個(gè)纖維預(yù)型件1和 至少部分熔化的固定絲17為一個(gè)設(shè)置在另一個(gè)之上。圖2是顯示固定裝置的示例實(shí)施例，在進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明的方法期間， 其可以用于熔化至少一些固定絲。已經(jīng)通過(guò)公知的TFP工藝生產(chǎn)的具有脫離層26的纖維預(yù)型件25已經(jīng) 放置在固定裝置24中。纖維預(yù)型件25具有與在圖1中纖維預(yù)型件1的表示相 對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)。固定裝置24包括在其中的基底27、密封件28、 29和具有真空連接件31 的真空密閉體30。還提供了沒(méi)有表示出來(lái)的加熱裝置、以及溫度傳感器32。 通過(guò)密封件28、 29,真空密閉體30相對(duì)周?chē)h(huán)境密封并連接到基底27。為了進(jìn)行所述方法的涉及至少部分熔化固定絲的階段，在第一方法步 驟中，將通過(guò)TFP工藝形成的纖維預(yù)型件25放入固定裝置24。為了避免纖維預(yù)型件27意外地粘接到設(shè)置的其它部件，如果需要，至少部分覆蓋有脫 離膜33、 34。脫離膜33、 34具有良好的不粘性，并可以通過(guò)與脫離層26 同樣的材料形成。例如，脫離膜33、 34可以通過(guò)PTFE材料等形成。為了 保證在真空密閉體30內(nèi)各處具有足夠高的負(fù)壓，具體地，在大表面面積的 纖維預(yù)型件25的情況下，可透氣的無(wú)紡織物35至少在一定的區(qū)域中設(shè)置在 纖維預(yù)型件25上方，接著，進(jìn)行"真空或負(fù)壓排出"的作用。作為可透氣 的無(wú)紡織物35的結(jié)果，負(fù)壓在纖維預(yù)型件25的全部表面積上均勻起作用。在第二方法步驟中，將負(fù)壓施加到真空連接件31。作為周?chē)諝鈮毫?通行的結(jié)果，此負(fù)壓具有將纖維預(yù)型件25牢固地壓緊在一起的效果，同時(shí) 壓緊到基底27上，使得可以主要防止纖維束的意外偏離，直到至少部分熔 化固定絲，且在纖維預(yù)型件25內(nèi)冷卻的固定絲材料起到其粘接效果為止。在第三方法步驟中，將固定裝置24通過(guò)加熱裝置加熱，使得在纖維預(yù) 型件25中的固定絲至少部分熔化，并固定纖維預(yù)型件25，也就是說(shuō)，具體地，保證纖維束彼此相關(guān)的空間位置。當(dāng)纖維預(yù)型件25冷卻后，可以從固 定裝置24取出，作為已經(jīng)穿透進(jìn)纖維預(yù)型件25并冷卻的固定絲材料的粘接 效果的結(jié)果，由于具有足夠的尺寸穩(wěn)定性，而不會(huì)有不可控制的尺寸變化 的危險(xiǎn)。作為固定絲熔化的結(jié)果，固定效果可以通過(guò)在纖維預(yù)型件25內(nèi)或 上增加粘合劑而被進(jìn)一步增加。具體地，例如，粉末或顆粒形式的熱塑和 /或熱固材料可以考慮作為粘合劑。最后，在第四方法步驟中，去除襯墊層。作為脫離層26的不粘性效果 的結(jié)果，可以去除襯墊層而沒(méi)有任何問(wèn)題。具體地，例如，通過(guò)加強(qiáng)纖維 的分離端或斷裂，脫離層26的存在使其可以用于襯墊層、以與纖維預(yù)型件 25方便地脫離，而不留下任何剩余物，也不損壞任何纖維束?；?7優(yōu)選 具有與后續(xù)由纖維預(yù)型件25產(chǎn)生的復(fù)合部件的需要形式相對(duì)應(yīng)的表面幾 何形狀?；?7可以柔性形成，以用于適應(yīng)具有不同形式的纖維預(yù)型件。全部方法的順序通過(guò)沒(méi)有表示出來(lái)的開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制裝置監(jiān)測(cè)，但例 如檢測(cè)通過(guò)溫度傳感器32確定的溫度值，并以對(duì)應(yīng)于規(guī)定要求的方式，控 制通過(guò)加熱裝置引入到纖維預(yù)型件中的熱的供給。也可以通過(guò)用于基底27 的表面幾何形狀的開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制裝置，在計(jì)算機(jī)控制下適用于具有不同 形式的纖維預(yù)型件。開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制裝置監(jiān)測(cè)和控制各個(gè)方法步驟的順 序，因此保證根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)選完全自動(dòng)順序。當(dāng)可能仍然需要將其切割到規(guī)定的尺寸的步驟后，以此方式形成的纖 維預(yù)型件25可以在封閉模具中順序地用可固化的聚合材料，并例如通過(guò)公 知的RTM工藝("樹(shù)脂傳遞模制方法")直接固化，以形成最終的復(fù)合部 件。例如，聚脂樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、BMI樹(shù)脂等都可以考慮作為可固化的聚 合材料。在最終完成復(fù)合部件之前，可以在RTM模具中設(shè)置多個(gè)纖維預(yù)型 件以形成多層纖維預(yù)型件。復(fù)合部件的最終產(chǎn)品，也就是說(shuō)，用可以通過(guò) 交聯(lián)固化的樹(shù)脂系統(tǒng)對(duì)纖維預(yù)型件25進(jìn)行的注入及其固化不在固定裝置 24中進(jìn)行，而是在分離的、封閉的RTM模具中進(jìn)行。以此方式形成的纖維預(yù)型件具有最佳的機(jī)械性能，同時(shí)具有很低的重 量。具體地，至少一些固定絲的熔化和接下來(lái)的襯墊層的分離具有主要消 除纖維預(yù)型件內(nèi)的不均一性或裂縫的效果，以便獲得具有加強(qiáng)纖維的理想 排列的"準(zhǔn)同向性的"纖維預(yù)型件，使得其通過(guò)力流被取向，而使通過(guò)該方法生產(chǎn)的復(fù)合部件具有最佳層狀結(jié)構(gòu)。通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法生產(chǎn)的復(fù) 合部件由于有一個(gè)設(shè)置在另一個(gè)之上的多個(gè)纖維預(yù)型件，因此，可以具有 較大的材料厚度。此外，可以避免在公知的纖維預(yù)型件可能在襯墊層的區(qū) 域中出現(xiàn)的分層的情況。因此，通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法生產(chǎn)的纖維預(yù)型件注定用于必須在航空 領(lǐng)域承受高機(jī)械載荷的承載部件的復(fù)合部件的生產(chǎn)。因此，本發(fā)明涉及一種用于通過(guò)具有纖維束4-16的TFP工藝生產(chǎn)單層 或多層纖維預(yù)型件(1， 25)的方法，纖維束主要通過(guò)力流被取向，并放 置在襯墊層2上，通過(guò)固定絲17連接，具體地，通過(guò)至少一個(gè)上固定絲18、 19和至少一個(gè)下固定絲20連接，以便形成具有任意理想的材料厚度的纖維 預(yù)型件l， 25。其中脫離層3、 26首先至少在一定的區(qū)域中施加到襯墊層2， 當(dāng)完成TFP工藝后，將纖維預(yù)型件l、 25引入到固定裝置24中，其中至少一 些固定絲17通過(guò)供給的熱量熔化，接著，通過(guò)脫離層3， 26與纖維預(yù)型件1、 25分開(kāi)的襯墊層2與纖維預(yù)型件1脫離。脫離層3， 26優(yōu)選通過(guò)具有不粘性的材料形成。通過(guò)實(shí)例，在通過(guò)施加負(fù)壓至少部分熔化固定絲17之前，保證在固定 裝置24中的纖維束4-16的空間位置。至少上固定絲18、 19和/或下固定絲20優(yōu)選至少部分熔化，以保證在 固定裝置24中的纖維束4-16的空間位置。例如，纖維束4-16的空間位置通過(guò)附加的粘合劑固定在固定裝置24中，具體地，利用熱塑材料和/或熱固材料固定。固定絲17優(yōu)選通過(guò)易于熔化的材料形成，具體地，通過(guò)熱塑材料、可 熔的纖維線(xiàn)等形成。至少兩個(gè)纖維預(yù)型件l、 25優(yōu)選一個(gè)設(shè)置在另一個(gè)之上，以形成多層 的纖維預(yù)型件。本發(fā)明還涉及一種用于根據(jù)權(quán)利要求所述方法用于纖維預(yù)型件l、 25 的生產(chǎn)的襯墊層2，襯墊層2至少在一定的區(qū)域內(nèi)具有至少一個(gè)脫離層3、26。特別地，脫離層3、 26通過(guò)具有不粘性的材料形成。脫離層3、 26優(yōu)選通過(guò)聚合物膜形成，優(yōu)選通過(guò)具有小的層厚度的PTFE膜形成。例如，脫離層3、 26優(yōu)選至少在一定的區(qū)域中將涂層施加到襯墊層2而被形成。優(yōu)選通過(guò)權(quán)利要求所述方法形成光纖預(yù)型件l、 25。
權(quán)利要求
1.一種通過(guò)纖維束(4-16)、利用TFP工藝生產(chǎn)單層或多層纖維預(yù)型件(1、25)的方法，纖維束(4-16)大致排列成使得其通過(guò)力流被定向，并放置在具有脫離層(3、26)的襯墊層(2)上，并通過(guò)固定絲(17)連接，具體地，通過(guò)至少一個(gè)上固定絲(18、19)和至少一個(gè)下固定絲(20)連接，以便形成具有任意材料厚度的纖維預(yù)型件(1、25)，所述方法包括以下步驟(a)將脫離層(3、26)以具有較小層厚度的PTFE膜的形式施加到襯墊層(2)，(b)在TFP工藝中，將纖維預(yù)型件(1、25)放置在脫離層(3、26)上，(c)當(dāng)完成TFP工藝后，將纖維預(yù)型件(1、25)引入到固定裝置(24)中，(d)通過(guò)供給的熱量，將固定裝置(24)中的至少一些固定絲(17)熔化，以及(e)將通過(guò)脫離層(3、26)與纖維預(yù)型件(1、25)分開(kāi)的襯墊層(2)與纖維預(yù)型件(1、25)脫離。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，通過(guò)施加負(fù)壓，在至少部分固 定絲(17)熔化之前，確保纖維束(4-16)在固定裝置(24)中的空間位 置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，至少上固定絲(18、 19) 和/或下固定絲(20)至少部分瑢化，以保證固定裝置(24)中的纖維束(4-16)的空間位置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1到3中任何一項(xiàng)所述的方法，其中，固定裝置(24) 中的纖維束(4-16)的空間位置通過(guò)附加的粘合劑而被確保，具體地，通過(guò)熱塑材料和/或熱固材料而被確保。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1到4中任何一項(xiàng)所述的方法，其中，固定絲(17)通過(guò)易于熔化的材料形成，具體地，通過(guò)熱塑材料、可熔的纖維線(xiàn)等形成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1到5中任何一項(xiàng)所述的方法，其中，至少兩個(gè)纖維 預(yù)型件(1、 25)設(shè)置為一個(gè)在另一個(gè)之上以形成多層纖維預(yù)型件。
7. —種用于根據(jù)權(quán)利要求1到6中任何一項(xiàng)所述的方法生產(chǎn)纖維預(yù)型 件(1、 25)的襯墊層(2)，其中，襯墊層(2)具有至少一個(gè)脫離層，該 脫離層至少在一定的區(qū)域中通過(guò)具有較小層厚度的PTFE膜形成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通過(guò)纖維束(4-16)、利用TFP工藝生產(chǎn)單層或多層纖維預(yù)型件的方法，纖維束大致排列為使得其通過(guò)力流被定向，并放置在襯墊層(2)上，并通過(guò)固定絲(17)連接，以便形成具有所需材料厚度的纖維預(yù)型件(1、25)，而不會(huì)對(duì)襯墊層(2)造成影響。根據(jù)本發(fā)明，脫離層(3、26)至少在一定的區(qū)域施加到襯墊層(2)，且當(dāng)完成TFP工藝后，將纖維預(yù)型件(1、25)引入到固定裝置(24)中，其中至少一些固定絲(17)通過(guò)供給的熱熔化，接著，通過(guò)脫離層(3、26)與纖維預(yù)型件(1、25)分開(kāi)的襯墊層(2)與纖維預(yù)型件(1、25)脫離。通過(guò)根據(jù)本發(fā)明方法形成的纖維預(yù)型件(1、25)具有最佳的纖維結(jié)構(gòu)，而對(duì)于實(shí)際上任何所需的材料厚度沒(méi)有裂紋，并注定用于必須承受高機(jī)械載荷的承載部件的復(fù)合部件的生產(chǎn)。本發(fā)明還涉及一種用于纖維預(yù)型件(1、25)的生產(chǎn)的襯墊層，以及涉及一種根據(jù)本發(fā)明的方法形成的纖維預(yù)型件(1、25)。
文檔編號(hào)B29C70/54GK101228022SQ200680026778
公開(kāi)日2008年7月23日 申請(qǐng)日期2006年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月22日
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