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在流化床中生產(chǎn)預(yù)浸漬有熱塑性聚合物的纖維質(zhì)材料的方法與流程

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在流化床中生產(chǎn)預(yù)浸漬有熱塑性聚合物的纖維質(zhì)材料的方法與流程
本發(fā)明涉及預(yù)浸漬有熱塑性聚合物的纖維質(zhì)材料的制造方法。更特別地,本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)經(jīng)預(yù)浸漬的纖維質(zhì)材料的方法,其包括浸漬步驟以及隨后的成型步驟,從而獲得經(jīng)預(yù)浸漬的纖維質(zhì)材料的帶狀物,所述帶狀物具有經(jīng)校準(zhǔn)的尺寸、能夠直接用于制造三維復(fù)合部件。在本說明書中,“纖維質(zhì)材料”是指增強(qiáng)纖維的集合。在成型前,其具有粗紗形式。在成型后,其具有帶或者板或者片的形狀。如果所述增強(qiáng)纖維是連續(xù)的,則其集合形成織物。如果所述纖維是短的,則其集合形成氈或無紡物。更尤其地,所述纖維質(zhì)材料的組合物中所能包括的那些纖維是單獨(dú)使用或者以混合物形式使用的碳纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維、碳化硅纖維、基于聚合物的纖維、植物纖維或纖維素纖維。這樣的經(jīng)預(yù)浸漬的纖維質(zhì)材料特別地用于生產(chǎn)用以制造如下機(jī)械部件的輕質(zhì)復(fù)合材料,所述機(jī)械部件具有三維結(jié)構(gòu)、良好的機(jī)械強(qiáng)度和熱性質(zhì)、能夠消除靜電電荷即性質(zhì)適合于制造特別是在以下部門中的部件:機(jī)械、航空、航海、汽車、能源、衛(wèi)生和醫(yī)學(xué)、軍事和軍備、運(yùn)動(dòng)和休閑設(shè)施、以及電子儀器。這樣的經(jīng)預(yù)浸漬的纖維質(zhì)材料也稱為復(fù)合材料。它們包含由增強(qiáng)纖維形成的纖維質(zhì)材料以及由浸漬的聚合物形成的基體。該基體的基本作用是使增強(qiáng)纖維保持處于緊密的形式并且給最終產(chǎn)物賦予所期望的形狀。此外,所述基體還用于保護(hù)增強(qiáng)纖維免受磨損和苛刻環(huán)境,從而控制表面外觀并且使所述纖維之間的任何電荷消散。該基體在復(fù)合材料的長(zhǎng)期耐受性(特別是關(guān)于疲勞和蠕變)方面起到主要作用?,F(xiàn)有技術(shù)因此,由經(jīng)預(yù)浸漬的纖維質(zhì)材料制得的三維復(fù)合部件的良好品質(zhì)要求首先控制使用熱塑性聚合物的增強(qiáng)纖維浸漬過程并且其次控制經(jīng)預(yù)浸漬的纖維質(zhì)材料向半成品的成型。在本說明書中,術(shù)語(yǔ)“帶”用于指代具有100mm或更寬的寬度的纖維質(zhì)材料的帶。術(shù)語(yǔ)“帶狀物”用于指代100mm或更小的校準(zhǔn)寬度的帶狀物。直到目前為止,通過使用熱塑性聚合物或熱固性聚合物進(jìn)行浸漬而得以增強(qiáng)的纖維質(zhì)材料帶的生產(chǎn)已經(jīng)采用若干種過程來實(shí)施,所述過程特別地取決于聚合物的類型、期望的最終復(fù)合材料的類型以及應(yīng)用的領(lǐng)域。粉末沉積或熔融聚合物擠出技術(shù)用于以熱固性聚合物例如環(huán)氧樹脂(如專利WO2012/066241A2中所描述的那些)浸漬增強(qiáng)纖維。通常,這些技術(shù)不能直接應(yīng)用于使用熱塑性聚合物特別是具有高熔融溫度的那些(其在熔融狀態(tài)下的粘度太高以至于無法獲得纖維的令人滿意的浸漬和良好品質(zhì)的半成品或成品)的浸漬。另一已知的浸漬過程是纖維經(jīng)由聚合物粉末的水性分散體、或者聚合物顆粒的水性分散體、或者水性聚合物乳液或懸浮液的連續(xù)通過。例如,可參考文獻(xiàn)EP0324680。在該過程中,使用微米尺寸(約20μm)的粉末的分散體。在浸入水性溶液中之后,以聚合物粉末浸漬纖維。因此,該工藝涉及將經(jīng)浸漬的纖維置于第一烘箱中以使在浸入期間吸收的水蒸發(fā)的干燥步驟。然后,需要使經(jīng)干燥的浸漬纖維通過處于高溫下的第二加熱區(qū)的熱處理步驟來使聚合物熔融,以便其粘附所述纖維、分布所述纖維并包覆所述纖維。該方法的主要缺點(diǎn)是沉積的均勻性,其經(jīng)常是不完美的。與該過程有關(guān)的另一問題是由聚合物在纖維內(nèi)的差的分布導(dǎo)致的高孔隙率,其可持續(xù)到熱處理步驟之后,導(dǎo)致在經(jīng)預(yù)浸漬的纖維質(zhì)材料中出現(xiàn)大量缺陷。然后,所述經(jīng)預(yù)浸漬的纖維質(zhì)材料需要被成型為例如帶狀物。此外,由于存在這些缺陷,成型技術(shù)可使材料進(jìn)一步劣化和弱化。一些公司銷售這樣的纖維質(zhì)材料帶,其采用經(jīng)由使纖維連續(xù)牽引通過含有有機(jī)溶劑例如二苯甲酮的熔融熱塑性聚合物浴來浸漬單向纖維的方法而獲得??衫鐓⒖糏mperialChemicalIndustries的文獻(xiàn)US4541884。有機(jī)溶劑的存在尤其允許調(diào)整熔融混合物的粘度并確保纖維的良好包覆。然后,使經(jīng)如此浸漬的纖維成型。例如,可將它們切割成不同寬度的帶、置于壓機(jī)下并且加熱至高于聚合物熔融溫度的溫度,從而確保材料的內(nèi)聚且特別是聚合物與纖維的粘合。該浸漬和成型方法允許獲得具有高機(jī)械強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)部件。該技術(shù)的缺點(diǎn)之一在于獲得這些材料所需的加熱溫度。聚合物的熔融溫度顯著地取決于它們的化學(xué)性質(zhì)。舉例來說,對(duì)于聚甲基丙烯酸甲酯型(PMMA)的聚合物,其可以是相對(duì)高的,對(duì)于聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)或聚醚酮酮(PEKK)型的聚合物,其甚至是非常高的。因此,加熱溫度可達(dá)到高于250℃且甚至高于350℃的溫度,這些溫度遠(yuǎn)高于溶劑的沸點(diǎn)和閃點(diǎn)(對(duì)于二苯甲酮,其分別為305℃和150℃)。在該情況下,溶劑的突然脫離被觀察到導(dǎo)致纖維內(nèi)的高孔隙率并由此引起在復(fù)合材料中出現(xiàn)缺陷。因此,該過程難以再現(xiàn)且包括將操作者置于危險(xiǎn)中的爆炸的危險(xiǎn)。最后,出于環(huán)境、衛(wèi)生和操作者安全的原因,避免使用有機(jī)溶劑。文獻(xiàn)EP0201367以及由Atochem和FrenchState共同提交的文獻(xiàn)EP0406067描述了使用聚合物粉末流化床的浸漬技術(shù)。纖維進(jìn)入封閉的流化儲(chǔ)罐,在所述封閉的流化儲(chǔ)罐中,通過輥或花鍵筒,纖維變得彼此分開,經(jīng)由與這些輥或筒摩擦接觸,使纖維靜電帶電。該靜電電荷使得聚合物粉末能夠附著于纖維的表面并由此浸漬所述纖維。文獻(xiàn)WO2008/135663在第三變型中描述了經(jīng)浸漬的纖維的帶狀物的生產(chǎn)。在該文獻(xiàn)中,在浸漬步驟之前,已經(jīng)預(yù)先形成纖維的帶狀物,通過保持裝置,以由纖維組成的帶狀物的形式保持在一起。首先,使所述預(yù)先形成的帶狀物帶靜電,并然后浸入到包含懸浮在壓縮空氣中的聚合物細(xì)顆粒的流化床的腔室中,以便使所述帶狀物包覆有聚合物涂覆物層。所述文獻(xiàn)不允許同時(shí)浸漬一根或多根纖維粗紗,也不允許將所述經(jīng)預(yù)浸漬的粗紗連續(xù)成型為帶狀物形式。文獻(xiàn)EP2586585也描述了通過使纖維穿過聚合物顆粒的流化床來浸漬纖維的原理。另一方面,其沒有描述將經(jīng)過如此浸漬的一根或多根粗紗連續(xù)成型為一個(gè)或多個(gè)平行的單向帶狀物的形式。文獻(xiàn)EP0335186描述了壓延機(jī)或壓機(jī)的可能的用途,用于使包含經(jīng)預(yù)浸漬的金屬纖維的復(fù)合物壓緊,所述復(fù)合物用于制造用來屏蔽電磁輻射的模制物體。其沒有描述一根或多根纖維粗紗的浸漬以及通過熱壓延使其連續(xù)成型為一個(gè)或多個(gè)平行的單向帶狀物。關(guān)于通過自動(dòng)纖維鋪放將經(jīng)預(yù)浸漬的纖維質(zhì)材料成型為適用于制造三維復(fù)合部件的經(jīng)校準(zhǔn)的帶狀物,這通常是作為后處理來實(shí)施的。舉例來說,文獻(xiàn)WO92/20521描述了通過使纖維粗紗穿過熱塑性粉末顆粒的流化床來浸漬所述纖維粗紗的可能性。在烘箱或加熱設(shè)備中,加熱所述如此包覆有聚合物顆粒的纖維,以使聚合物充分地進(jìn)入到纖維中并包覆纖維。所獲得的經(jīng)預(yù)浸漬的纖維質(zhì)增強(qiáng)物的后處理可涉及使其與仍處于液態(tài)的基體一起通過允許改善的浸漬的拋光輥組件。此外,可將一個(gè)或多個(gè)疊置的纖維質(zhì)增強(qiáng)物放置在兩個(gè)輥之間以形成帶。所述文獻(xiàn)沒有允許浸漬一根或多根纖維粗紗以及將經(jīng)預(yù)浸漬的粗紗連續(xù)成型為一個(gè)或多個(gè)平行的單向帶狀物。經(jīng)預(yù)浸漬的纖維質(zhì)材料形式的帶狀物的品質(zhì)以及因此的最終復(fù)合材料的品質(zhì)不僅取決于纖維浸漬的均勻性以及因此的對(duì)于經(jīng)預(yù)浸漬的纖維質(zhì)材料的孔隙率的控制和再現(xiàn)性,而且取決于最終帶狀物的尺寸且更特別地取決于最終帶狀物的寬度和厚度。這兩個(gè)尺寸參數(shù)的規(guī)則性以及對(duì)于它們的控制將允許材料機(jī)械強(qiáng)度的改善。目前,不考慮用于浸漬纖維質(zhì)材料的過程,窄寬度(即寬度小于100mm)的帶狀物的制造通常需要縱切(即切割)超過500mm寬的帶(也稱為板)。然后,經(jīng)如此切割至尺寸的帶狀物支持通過自動(dòng)機(jī)械頭進(jìn)行沉積。此外,由于板的輥卷不超過約1km的長(zhǎng)度,因此,切割后所獲得的帶狀物通常長(zhǎng)度不足以獲得某些通過自動(dòng)纖維沉積產(chǎn)生的大尺寸材料。因此,所述帶狀物必須翻邊短接(stub)以獲得更長(zhǎng)的長(zhǎng)度,從而產(chǎn)生過度的厚度。這些過度的厚度導(dǎo)致出現(xiàn)非均勻性,這對(duì)于獲得良好品質(zhì)的復(fù)合材料而言是有害的。因此,用于浸漬纖維質(zhì)材料并且將這樣的經(jīng)預(yù)浸漬的纖維質(zhì)材料成型為經(jīng)校準(zhǔn)的帶狀物的當(dāng)前技術(shù)具有若干缺點(diǎn)。例如,當(dāng)熱塑性聚合物的熔融混合物離開模頭并且遠(yuǎn)離(faras)材料的芯時(shí),難以在模頭中均勻地加熱所述熱塑性聚合物的熔融混合物,這使浸漬的品質(zhì)劣化。此外,在浸漬模頭處所存在的纖維和聚合物的熔融混合物之間的溫度差也使浸漬的品質(zhì)和均勻性劣化。有機(jī)溶劑的使用通常意味著材料中的缺陷以及通常的健康和安全的環(huán)境危險(xiǎn)的出現(xiàn)。經(jīng)預(yù)浸漬的纖維質(zhì)材料在后處理和高溫下成型為帶仍然是困難的,因?yàn)槠洳豢偸窃试S聚合物在纖維中的均勻分布,這導(dǎo)致獲得較低品質(zhì)、具有不良受控孔隙率的材料??v切板以獲得經(jīng)校準(zhǔn)的帶狀物以及翻邊短接(stub)這些帶狀物導(dǎo)致額外的生產(chǎn)成本。此外,縱切產(chǎn)生了較大的灰塵問題,其污染了用于自動(dòng)化沉積的經(jīng)預(yù)浸漬的纖維質(zhì)材料的帶狀物而且可導(dǎo)致自動(dòng)機(jī)械的不良運(yùn)行和/或復(fù)合物中的瑕疵。這潛在地導(dǎo)致自動(dòng)機(jī)械的修理成本、生產(chǎn)的中斷以及不合格產(chǎn)品的廢棄。最后,在縱切步驟處,不可忽略量的纖維發(fā)生劣化,導(dǎo)致性質(zhì)的損失且特別是導(dǎo)致經(jīng)預(yù)浸漬的纖維質(zhì)材料形式的帶狀物的機(jī)械強(qiáng)度和傳導(dǎo)性的降低。技術(shù)問題因此,本發(fā)明的目標(biāo)是克服現(xiàn)有技術(shù)的至少一個(gè)缺點(diǎn)。特別地,本發(fā)明著手提出經(jīng)預(yù)浸漬的纖維質(zhì)材料的生產(chǎn)方法,其將浸漬技術(shù)和連續(xù)成型技術(shù)結(jié)合在一起,從而避免纖維質(zhì)材料的任何后處理步驟并獲得這樣的經(jīng)預(yù)浸漬的纖維質(zhì)材料,其具有纖維的均勻浸漬和受控的尺寸、具有受控的可再現(xiàn)的孔隙率(最終復(fù)合部件的性能取決于此)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:對(duì)于該目的,本發(fā)明的主題是包含連續(xù)纖維的纖維質(zhì)材料及熱塑性聚合物基體的經(jīng)預(yù)浸漬的纖維質(zhì)材料的生產(chǎn)方法,特征在于,所述經(jīng)預(yù)浸漬的纖維質(zhì)材料是作為一個(gè)單向帶狀物或多個(gè)平行的單向帶狀物產(chǎn)生的,而且,特征在于,所述方法包括以下步驟:i.使用流化床粉末形式的所述熱塑性聚合物浸漬粗紗或若干平行粗紗形式的所述纖維質(zhì)材料;ii.借助于至少一個(gè)加熱的壓延機(jī)經(jīng)由壓延,使在步驟i)處浸漬的所述纖維質(zhì)材料的所述粗紗或所述平行粗紗成型為一個(gè)單向帶狀物或多個(gè)平行的單向帶狀物的形式,而且,在后一情況中,所述加熱的壓延機(jī)包括與所述帶狀物的數(shù)量一致的多個(gè)壓延槽、優(yōu)選最高達(dá)200個(gè)壓延槽,通過伺服系統(tǒng)調(diào)節(jié)所述壓延機(jī)的輥之間的壓力和/或間距。因此,緊鄰流化床形式的連續(xù)浸漬設(shè)備的下游的所述經(jīng)預(yù)浸漬的粗紗或多根粗紗的熱壓延允許聚合物的均勻分布以及纖維的浸漬,提供了對(duì)于經(jīng)預(yù)浸漬的纖維質(zhì)材料內(nèi)的孔隙率的控制并且降低了該孔隙率,而且,允許獲得一個(gè)或多個(gè)具有長(zhǎng)的長(zhǎng)度、寬的寬度和經(jīng)校準(zhǔn)的厚度的帶狀物。因此,采用本發(fā)明的方法,能夠避免具有太高粘度的熔融聚合物的使用以及有機(jī)溶劑的有害使用,而且,其還允許形成具有經(jīng)校準(zhǔn)的尺寸的帶狀物且不依靠縱切或翻邊短接(stub)步驟。根據(jù)所述方法的另一任選特性:-其進(jìn)一步包括將所述帶狀物卷繞在一個(gè)或多個(gè)卷筒上的步驟iii),卷筒的數(shù)量與帶狀物的數(shù)量相同,給每個(gè)帶狀物分配一個(gè)卷筒;-所述浸漬步驟i)通過以下涂覆步驟完成:在步驟i)處使用所述粉末進(jìn)行浸漬之后,使用可與所述流化床粉末形式的聚合物相同或不同的熔融的熱塑性聚合物涂覆所述單根粗紗或所述多根平行粗紗,所述涂覆步驟是在所述壓延步驟ii)之前實(shí)施的,所述熔融聚合物優(yōu)選地是與所述流化床粉末形式的聚合物相同類型的,優(yōu)選地,所述涂覆是相對(duì)于所述單根粗紗或所述多根平行粗紗經(jīng)由十字頭擠出實(shí)施的;-所述流化床粉末形式的聚合物是熱塑性聚合物或者熱塑性聚合物的混合物;-所述熱塑性聚合物或者熱塑性聚合物的混合物進(jìn)一步包含碳填料,特別是炭黑或碳納米填料,優(yōu)選選自碳納米填料特別是石墨烯和/或碳納米管和/或碳納米原纖或者它們的混合物;-所述熱塑性聚合物或者熱塑性聚合物的混合物進(jìn)一步包含液晶聚合物、或環(huán)狀聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、或者含此的混合物作為添加劑;-所述熱塑性聚合物或者熱塑性聚合物的混合物選自具有使得Tg≥80℃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的無定形聚合物和/或選自具有Tf≥150℃的熔融溫度的半結(jié)晶聚合物,-所述熱塑性聚合物或者熱塑性聚合物的混合物選自:聚芳基醚酮(PAEK),特別是聚醚醚酮(PEEK);聚芳基醚酮酮(PAEKK),特別是聚醚酮酮(PEKK);芳族聚醚酰亞胺(PEI);聚芳基砜,特別是聚苯砜(PPSU);聚芳基硫醚,特別是聚苯硫醚(PPS);聚酰胺(PA),特別是任選地通過脲單元改性的芳香族聚酰胺;聚丙烯酸酯,特別是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA);或者氟化聚合物,特別是聚偏氟乙烯(PVDF);以及它們的混合物;-所述纖維質(zhì)材料包含連續(xù)纖維,其選自碳纖維、玻璃纖維、碳化硅纖維、玄武巖纖維、硅石纖維、天然纖維,特別是亞麻或大麻、劍麻、絲或者纖維素纖維,特別是粘膠纖維,或者熱塑性纖維,當(dāng)所述聚合物或者所述聚合物的混合物為無定形的時(shí),所述熱塑性纖維的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg高于所述聚合物或者所述聚合物的混合物的Tg,或者,當(dāng)所述聚合物或者所述聚合物的混合物為半結(jié)晶的時(shí),所述熱塑性纖維的熔融溫度Tf高于所述聚合物或者所述聚合物的混合物的Tf,或者所述纖維中的兩種或更多種的混合物,優(yōu)選碳纖維、玻璃纖維或碳化硅纖維的混合物,特別是碳纖維;-所述聚合物或者聚合物的混合物相對(duì)于所述纖維質(zhì)材料的體積百分?jǐn)?shù)為40-250%、優(yōu)選45-125%且更優(yōu)選45-80%;-所述聚合物或者所述聚合物的混合物相對(duì)于所述纖維質(zhì)材料的體積百分?jǐn)?shù)為0.2-15%、優(yōu)選0.2-10%且更優(yōu)選0.2-5%;-使用多個(gè)加熱的壓延機(jī)實(shí)施所述壓延步驟ii);-所述在步驟ii)處的加熱的壓延機(jī)包括與在所述熱塑性聚合物或者熱塑性聚合物的混合物中的碳填料的存在相結(jié)合的經(jīng)由感應(yīng)或微波、優(yōu)選經(jīng)由微波的集成加熱系統(tǒng);-將所述在步驟ii)處的加熱的壓延機(jī)連接至位于所述(各)壓延機(jī)之前和/或之后的額外的快速加熱設(shè)備,特別是,與碳填料在所述聚合物或者所述聚合物的混合物中的存在相結(jié)合的微波或感應(yīng)式加熱設(shè)備、或者紅外IR或激光加熱設(shè)備、或者經(jīng)由與另外的熱源例如火焰的直接接觸。本發(fā)明還涉及經(jīng)預(yù)浸漬的纖維質(zhì)材料的單向帶狀物,特別是纏繞在卷筒上的帶狀物,特征在于,其通過如前所定義的方法獲得。根據(jù)一個(gè)任選的特性,所述帶狀物的寬度和厚度適用于在無需縱切的情況下通過用于制造三維部件的自動(dòng)機(jī)械進(jìn)行沉積,且優(yōu)選地,該寬度為至少5mm、可能達(dá)到100mm,更優(yōu)選地,其為5-50mm、且進(jìn)一步優(yōu)選5-10mm。本發(fā)明還涉及如前所定義的方法的應(yīng)用,用于生產(chǎn)經(jīng)校準(zhǔn)的帶狀物,所述經(jīng)校準(zhǔn)的帶狀物適用于經(jīng)由所述帶狀物通過自動(dòng)機(jī)械的自動(dòng)化沉積來制造三維復(fù)合部件。本發(fā)明還涉及如前所定義的帶狀物在用于制造三維部件的應(yīng)用。所述復(fù)合部件的所述制造涉及:運(yùn)輸部門,特別是汽車、民用航空或軍用航空、航海、鐵路;可再生能源,特別是風(fēng)能、流體動(dòng)力能量;能量存儲(chǔ)系統(tǒng)、太陽(yáng)能板;熱防護(hù)板;運(yùn)動(dòng)和休閑設(shè)施、衛(wèi)生和醫(yī)學(xué);具有用于武器或?qū)椀牟考娘w行物體;安全設(shè)備和電子儀器。本發(fā)明還涉及三維復(fù)合部件,特征在于,其由使用至少一個(gè)如前所定義的經(jīng)預(yù)浸漬的纖維質(zhì)材料形式的單向帶狀物而獲得。最后,本發(fā)明針對(duì)用于實(shí)施如前所定義的生產(chǎn)方法的裝置,所述裝置的特征在于,其包括:a)用于連續(xù)浸漬纖維質(zhì)材料的粗紗或多根平行粗紗的設(shè)備,其包括粉末聚合物流化床的儲(chǔ)罐;b)用于連續(xù)壓延所述粗紗或所述平行粗紗以成型為一個(gè)帶狀物或若干個(gè)平行的單向帶狀物的設(shè)備,其包括:b1)至少一個(gè)加熱的壓延機(jī),特別是若干個(gè)串聯(lián)的加熱的壓延機(jī),所述壓延機(jī)具有壓延槽或若干個(gè)壓延槽,且優(yōu)選地,在后一情況中,具有最高達(dá)200個(gè)壓延槽;b2)用于調(diào)節(jié)壓延機(jī)輥之間的壓力和/或間距的系統(tǒng)。根據(jù)所述裝置的其它任選的特性:-其進(jìn)一步包括用于卷繞經(jīng)預(yù)浸漬的纖維質(zhì)材料的帶狀物的設(shè)備,所述設(shè)備所包括的卷筒的數(shù)量與帶狀物的數(shù)量相同,給每個(gè)帶狀物分配一個(gè)卷筒;-在所述流化床儲(chǔ)罐后,所述浸漬設(shè)備額外地包括用于使用熔融聚合物涂覆所述在步驟i)處浸漬的纖維質(zhì)材料的粗紗的設(shè)備,優(yōu)選地,所述涂覆設(shè)備包括相對(duì)于所述粗紗或者相對(duì)于所述平行粗紗的十字頭擠出設(shè)備;-所述加熱的壓延機(jī)包括集成的感應(yīng)加熱系統(tǒng);-將所述加熱的壓延機(jī)連接至位于所述(各)壓延機(jī)之前和/或之后的額外的快速加熱設(shè)備,所述快速加熱設(shè)備選自:微波或感應(yīng)設(shè)備,特別是當(dāng)與碳填料的存在相結(jié)合的時(shí)候;或者IR或激光設(shè)備;或者,允許與熱源直接接觸的其它設(shè)備,例如火焰設(shè)備;參考附圖,通過閱讀非限制性且用于說明目的而給出的說明書,本發(fā)明的其它特別的方面和優(yōu)點(diǎn)將變得明晰,所述附圖說明了:●圖1,用于實(shí)施本發(fā)明的經(jīng)預(yù)浸漬的纖維質(zhì)材料的生產(chǎn)方法的裝置的示意圖;●圖2,圖1中的裝置中所用的壓延機(jī)的兩個(gè)構(gòu)成輥的橫截面示意圖,●圖3,在掃描電子顯微鏡下獲取的以平均尺寸100μm的PA11聚酰胺粉末浸漬芯材的1200特的玻璃纖維粗紗的橫截面視圖照片,;●圖4,在掃描電子顯微鏡下獲取的通過壓延圖3中的玻璃纖維粗紗而獲得的復(fù)合帶狀物的橫截面視圖照片,●圖5,在掃描電子顯微鏡下獲取的通過壓延以PA11聚酰胺粉末預(yù)浸漬的12K碳纖維粗紗而獲得的復(fù)合帶狀物的橫截面視圖照片。具體實(shí)施方式聚合物基體熱塑性或熱塑性聚合物意指這樣的物質(zhì),其在環(huán)境溫度下通常為固態(tài),可能為結(jié)晶的、半結(jié)晶的或無定形的,其在溫度升高時(shí)、特別是在經(jīng)過其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)之后變軟,在更高的溫度下發(fā)生流動(dòng),而且,當(dāng)其經(jīng)過其熔融溫度(Tf)(如果其是半結(jié)晶的話),可在無任何相變的情況下發(fā)生熔融;當(dāng)溫度降至低于其熔融溫度且低于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí),其恢復(fù)至固態(tài)。關(guān)于纖維質(zhì)材料浸漬基體的構(gòu)成聚合物,熱塑性聚合物或者熱塑性聚合物的混合物是有利的。將該熱塑性聚合物或者熱塑性聚合物的混合物研磨成粉末,以使其能夠用在流化床中。粉末顆粒優(yōu)選具有小于125μm的平均直徑,以使它們能夠浸入所述纖維粗紗。任選地,所述熱塑性聚合物或者熱塑性聚合物的混合物進(jìn)一步包含碳填料,特別是炭黑或碳納米填料,優(yōu)選選自碳納米填料特別是石墨烯和/或碳納米管和/或碳納米原纖或者它們的混合物。這些填料允許電和熱的傳導(dǎo),并因此,當(dāng)其加熱時(shí),允許聚合物基體的改善的潤(rùn)滑。根據(jù)另一變型,所述熱塑性聚合物或者熱塑性聚合物的混合物可進(jìn)一步包含添加劑,例如液晶聚合物或環(huán)狀聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、或者含此的混合物(例如由CYCLICSCORPORATION銷售的CBT100樹脂)。特別地,這些添加劑允許聚合物基體在熔融狀態(tài)下的流體化,用于更好地滲入到纖維的芯內(nèi)。根據(jù)用于制備浸漬基體的熱塑性聚合物或聚合物混合物的類型(特別是其熔融溫度),選擇這些添加劑之一或其它。有利地,所述熱塑性聚合物或者熱塑性聚合物的混合物選自具有使得Tg≥80℃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的無定形聚合物和/或選自具有Tf≥150℃的熔融溫度的半結(jié)晶聚合物。更特別地,進(jìn)入到纖維質(zhì)材料浸漬基體的組成中的熱塑性聚合物可選自:-聚酰胺類(PA)的聚合物和共聚物,例如,高密度聚酰胺;聚酰胺6(PA-6);聚酰胺11(PA-11);聚酰胺12(PA-12);聚酰胺6.6(PA-6.6);聚酰胺4.6(PA-4.6);聚酰胺6.10(PA-6.10);聚酰胺6.12(PA-6.12);芳香族聚酰胺,任選地通過脲單元改性,特別地為聚鄰苯二甲酰胺和芳族聚酰胺;以及嵌段共聚物,特別是聚酰胺/聚醚,-聚脲,特別是芳香族的,-丙烯酸類的聚合物和共聚物,例如,聚丙烯酸酯、且更特別地為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、或者它們的衍生物,-聚芳基醚酮類(PAEK)的聚合物和共聚物,例如,聚醚醚酮(PEEK),或者,聚芳基醚酮酮(PAEKK),例如,聚醚酮酮(PEKK),或者它們的衍生物,-芳族聚醚酰亞胺(PEI),-聚芳基硫醚,特別是聚苯硫醚(PPS),-聚芳基砜,特別是聚苯砜(PPSU),-聚烯烴,特別是聚丙烯(PP);-聚乳酸(PLA),-聚乙烯醇(PVA),-氟化聚合物,特別是聚偏氟乙烯(PVDF)、或者聚四氟乙烯(PTFE)、或者聚三氟氯乙烯(PCTFE),-以及它們的混合物。優(yōu)選地,所述基體的構(gòu)成聚合物選自:具有高熔融溫度Tf(即150℃及更高)的熱塑性聚合物,例如,聚酰胺(PA)、特別是任選地通過脲重復(fù)單元改性的芳香族聚酰胺及其共聚物,聚甲基丙烯酸甲酯(PPMA)及其共聚物,聚醚酰亞胺(PEI),聚苯硫醚(PPS),聚苯砜(PPSU),聚醚酮酮(PEKK),聚醚醚酮(PEEK),氟化聚合物例如聚偏氟乙烯(PVDF)。對(duì)于氟化聚合物,可使用偏氟乙烯(式CH2=CF2的VDF)的均聚物,或者,包含至少50重量%的VDF和至少一種能夠與VDF共聚的其它單體的VDF共聚物。VDF的含量必須高于80重量%、甚至較好地高于90重量%,從而給結(jié)構(gòu)部件賦予良好的機(jī)械強(qiáng)度,當(dāng)經(jīng)歷熱應(yīng)力時(shí)尤其如此。共聚單體可為氟化單體,例如,氟化乙烯。對(duì)于耐高溫的結(jié)構(gòu)部件,除了氟化聚合物以外,根據(jù)本發(fā)明,可有利地使用PAEK(聚芳基醚酮)例如聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚酮醚酮酮(PEKEKK)等。纖維質(zhì)材料:關(guān)于纖維質(zhì)材料的構(gòu)成纖維,這些特別地為礦物、有機(jī)或植物來源的纖維。在礦物來源的纖維中,可提及,例如,碳纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維、硅石纖維或碳化硅纖維。在有機(jī)來源的纖維中,可提及,例如,含熱塑性或熱固性聚合物的纖維如芳香族聚酰胺纖維、芳族聚酰胺纖維或聚烯烴纖維。優(yōu)選地,它們是基于熱塑性聚合物的,而且,具有高于浸漬基體的構(gòu)成熱塑性聚合物或者熱塑性聚合物混合物的Tg的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg(如果所述聚合物是無定形的話)、或者高于浸漬基體的構(gòu)成熱塑性聚合物或者熱塑性聚合物混合物的Tf的熔融溫度Tf(如果所述聚合物是半結(jié)晶的話)。因此,沒有纖維質(zhì)材料的構(gòu)成有機(jī)纖維發(fā)生熔融的風(fēng)險(xiǎn)。在植物來源的纖維中,可提及天然亞麻、大麻、絲(特別是蜘蛛絲)、劍麻纖維以及其它纖維素纖維特別是粘膠纖維??扇缦碌厥褂眠@些植物來源的纖維:純的;經(jīng)處理的;或者涂覆有涂層,從而,促進(jìn)熱塑性聚合物基體的粘合和浸漬。這些構(gòu)成纖維可單獨(dú)或者以混合物的形式使用。例如,有機(jī)纖維可與礦物纖維混合,以用于使用熱塑性聚合物進(jìn)行浸漬并從而形成經(jīng)預(yù)浸漬的纖維質(zhì)材料。所選擇的纖維可為單股的、多股的、或者這兩者的混合物,且可具有若干克的重量。此外,它們可具有若干種幾何形狀。因此,它們可具有短纖維的形式,然后產(chǎn)生帶、板、辮、粗紗或片形式的氈或無紡物,或者,它們可具有產(chǎn)生2D織物、單向纖維(UD)的纖維或粗紗、或無紡物的連續(xù)纖維的形式。所述纖維質(zhì)材料的構(gòu)成纖維還可具有不同幾何形狀的這些增強(qiáng)纖維的混合物的形式。優(yōu)選地,所述纖維是連續(xù)的。優(yōu)選地,所述纖維質(zhì)材料由碳、玻璃或碳化硅或者它們的混合物的連續(xù)纖維(特別是碳纖維)組成。其以一根或多根粗紗的形式使用。取決于聚合物相對(duì)于纖維質(zhì)材料的體積比,可產(chǎn)生所謂的“即用型”預(yù)浸漬材料或者所謂的“干式”預(yù)浸漬材料。在所謂的“即用型”預(yù)浸漬材料中,熱塑性聚合物或聚合物混合物均勻且均質(zhì)地分布在纖維周圍。在該類型的材料中,所浸漬的熱塑性聚合物必須盡可能均質(zhì)地分布在纖維內(nèi)以獲得最小的孔隙(即纖維之間的空隙)。例如,當(dāng)經(jīng)受機(jī)械拉伸應(yīng)力時(shí),該類型材料中的孔隙的存在可作為應(yīng)力集中點(diǎn),并然后在經(jīng)預(yù)浸漬的纖維質(zhì)材料中形成斷裂引發(fā)點(diǎn),導(dǎo)致機(jī)械弱化。因此,聚合物或聚合物混合物的均質(zhì)分布改善了由這些經(jīng)預(yù)浸漬的纖維質(zhì)材料產(chǎn)生的復(fù)合材料的機(jī)械強(qiáng)度和均勻性。因此,關(guān)于所謂的“即用型”預(yù)浸漬材料,熱塑性聚合物或聚合物混合物相對(duì)于纖維質(zhì)材料的體積百分?jǐn)?shù)為40-250%、優(yōu)選45-125%,且更優(yōu)選45-80%。所謂的“干式”預(yù)浸漬纖維質(zhì)材料包含位于纖維之間的孔隙以及涂覆在纖維表面上以使其保持在一起的較少量的浸漬熱塑性聚合物。這些“干式”預(yù)浸漬材料適合于制造用于復(fù)合材料的預(yù)成型件。然后,這些預(yù)成型件可用于例如熱塑性樹脂或熱固性樹脂的注入。在該情況下,孔隙促進(jìn)了所注入的聚合物在經(jīng)預(yù)浸漬的纖維質(zhì)材料中的后續(xù)傳輸,從而改善復(fù)合材料的最終性質(zhì)且特別是其機(jī)械內(nèi)聚。在該情況下,所浸入的熱塑性聚合物在所謂“干式”纖維質(zhì)材料上的存在有助于所述注入樹脂的相容性。因此,關(guān)于所謂的“干式”預(yù)浸漬材料,聚合物或者聚合物的混合物相對(duì)于纖維質(zhì)材料的體積百分?jǐn)?shù)有利地為0.2-15%、優(yōu)選0.2-10%且更優(yōu)選0.2-5%。在該情況下,所用的術(shù)語(yǔ)聚合物網(wǎng)具有低的克重量、沉積于纖維質(zhì)材料上以使纖維保持在一起。根據(jù)本發(fā)明的纖維質(zhì)材料生產(chǎn)方法有利地包括兩個(gè)步驟:一個(gè)步驟是用熱塑性聚合物浸漬纖維質(zhì)材料,隨后的步驟是將經(jīng)預(yù)浸漬的纖維質(zhì)材料成型為一個(gè)或多個(gè)具有經(jīng)校準(zhǔn)的寬度和厚度的單向帶狀物。浸漬步驟:下面參考圖1描述用于實(shí)施該方法的生產(chǎn)方法和裝置,所述圖1以非常簡(jiǎn)單的方式示出該裝置100的構(gòu)成要素。有利地,通過使一根或多根粗紗穿過包括聚合物粉末流化床的儲(chǔ)罐20的連續(xù)浸漬設(shè)備來實(shí)施纖維質(zhì)材料的浸漬步驟。在通過筒(未示出)產(chǎn)生的牽引力下,將待浸漬的各粗紗從卷軸11的設(shè)備10解卷繞。優(yōu)選地,所述設(shè)備10包括多個(gè)卷軸11,各卷軸允許一根待浸漬的粗紗發(fā)生解卷繞。因此,可同時(shí)浸漬若干個(gè)纖維粗紗。各卷軸11裝有制動(dòng)系統(tǒng)(未示出)以用于拉伸各纖維粗紗。在該情況下,調(diào)準(zhǔn)模塊12允許纖維粗紗彼此平行排列。在該方式中,纖維粗紗不能彼此接觸,從而特別地避免纖維的機(jī)械劣化。然后,纖維粗紗或平行的纖維粗紗穿過流化床22的儲(chǔ)罐20,如專利EP0406067中所描述的。使聚合物粉末懸浮地置于氣體G(例如空氣)中,所述空氣被加入至儲(chǔ)罐并且在儲(chǔ)罐內(nèi)部循環(huán)通過料斗21。將粗紗循環(huán)地設(shè)置在該流化床22中。流化床中的聚合物粉末顆粒的平均直徑優(yōu)選小于125μm,以使它們能夠滲入纖維粗紗。實(shí)施該浸漬以允許聚合物粉末與纖維的粘合。然后,預(yù)浸漬有粉末的粗紗離開儲(chǔ)罐并被引導(dǎo)向加熱的壓延機(jī)設(shè)備,可能地,在壓延之前有預(yù)熱且在壓延機(jī)之后有任選的加熱。任選地,該浸漬步驟能夠通過如下步驟完成:在離開儲(chǔ)罐20(在所述儲(chǔ)罐中,以流化床粉末22浸漬所述經(jīng)預(yù)浸漬的粗紗或多根粗紗)之后立即,并且,剛好在經(jīng)由壓延的成型步驟之前,涂覆所述經(jīng)預(yù)浸漬的粗紗或多根粗紗。在該情況下,位于流化儲(chǔ)罐20(流化床22)的出口處的空氣鎖可與涂覆設(shè)備30相連,所述涂覆設(shè)備30可包括涂覆十字頭(其還描述在專利EP0406067中)。更特別地,所述涂覆設(shè)備包括這樣的十字頭,其通過擠出機(jī)30供給熔融的熱塑性聚合物。涂覆聚合物可與流化床中的聚合物粉末相同或不同。優(yōu)選地,其是相同類型的。所述涂覆不僅允許完成纖維浸漬步驟以獲得在所期望的范圍內(nèi)的最終的聚合物體積百分?jǐn)?shù)、特別是獲得良好品質(zhì)的所謂的“即用型”纖維質(zhì)材料,而且,允許改善所獲得的復(fù)合材料的性能。成型步驟當(dāng)離開流化儲(chǔ)罐20時(shí),借助于包括一個(gè)或多個(gè)加熱的壓延機(jī)的連續(xù)壓延設(shè)備,立即將經(jīng)預(yù)浸漬的粗紗或平行粗紗(其任選地涂覆有熔融聚合物)成型為一個(gè)單向帶狀物或者成型為多個(gè)平行的單向帶狀物。直到目前為止,熱壓延無法被設(shè)想用于成型步驟,而是僅用于精加工步驟,因?yàn)槠洳荒芗訜嶂磷銐虻臏囟?,特別是如果熱塑性聚合物或聚合物混合物包含具有高熔融溫度的聚合物的話。有利地,使壓延設(shè)備的加熱的壓延機(jī)連接至快速加熱裝置,所述快速加熱裝置允許材料不僅在表面上被加熱而且在中心處被加熱。與這些快速加熱裝置相連的壓延機(jī)的機(jī)械應(yīng)力允許除去孔隙并且允許聚合物均勻地分布,特別是如果纖維質(zhì)材料是所謂的“即用型”材料的話。有利地,該熱壓延不僅允許浸漬聚合物被加熱以使其滲入到纖維中、粘附至纖維并且均勻地包覆纖維,而且提供對(duì)于經(jīng)預(yù)浸漬的纖維質(zhì)材料的帶狀物的厚度和寬度的控制。為了產(chǎn)生多個(gè)平行的單向帶狀物(即,與穿過流化床的經(jīng)預(yù)浸漬的平行粗紗一樣多的帶狀物),在圖1中示出的標(biāo)號(hào)為51、52、53的加熱的壓延機(jī)有利地包括與帶狀物的數(shù)量一致的多個(gè)壓延槽。例如,該槽的數(shù)量可總計(jì)最高達(dá)200。SYST伺服系統(tǒng)允許調(diào)節(jié)壓延機(jī)70的輥71、75之間的壓力和/或間距E,以便控制帶狀物的厚度ep。下面描述圖2中示出的所述壓延機(jī)70。該壓延設(shè)備包含至少一個(gè)加熱的壓延機(jī)51。優(yōu)選地,其包括若干個(gè)串聯(lián)安裝的加熱的壓延機(jī)51、52、53。存在若干個(gè)串聯(lián)的壓延機(jī)的這一事實(shí)意味著可壓縮孔隙并減少其數(shù)量。因此,如果期望產(chǎn)生所謂的“即用型”纖維質(zhì)材料的話,該多個(gè)壓延機(jī)是重要的。另一方面,為了產(chǎn)生所謂的“干式”纖維質(zhì)材料,較少數(shù)量的壓延機(jī)、甚至單一壓延機(jī)將是足夠的。有利地,該壓延設(shè)備的各壓延機(jī)具有經(jīng)由感應(yīng)或微波(優(yōu)選微波)的集成加熱系統(tǒng),用于加熱熱塑性聚合物或聚合物混合物。有利地,如果聚合物混合物的聚合物包含碳填料(例如炭黑或碳納米填料,優(yōu)選選自碳納米填料特別是石墨烯和/或碳納米管和/或碳納米原纖或者它們的混合物),則通過這些填料使經(jīng)由感應(yīng)或微波的熱效應(yīng)得到放大,然后,這些填料將熱量傳輸?shù)讲牧系男局?。有利地,使所述設(shè)備的各壓延機(jī)51、52、53連接至位于各壓延機(jī)之前和/或之后的用于熱能向材料的快速傳輸且用于完成使用熔融聚合物的纖維浸漬的快速加熱設(shè)備41、42、43。所述快速加熱設(shè)備可例如選自以下設(shè)備:微波或感應(yīng)設(shè)備;紅外IR或激光設(shè)備;或者,允許與熱源直接接觸的其它設(shè)備,例如火焰設(shè)備。微波或感應(yīng)設(shè)備是最有利的,特別是在與聚合物或聚合物混合物中的碳納米填料的存在相結(jié)合的時(shí)候,這是因?yàn)椋禾技{米填料使熱效應(yīng)放大并且將該效應(yīng)傳輸至材料的芯部。根據(jù)實(shí)施方案的一個(gè)變型,還可結(jié)合有這些加熱設(shè)備中的若干種。所述方法可進(jìn)一步包括在所述浸漬之前使用微波加熱作為優(yōu)選加熱手段(就所述加熱的壓延機(jī)的加熱系統(tǒng)而言)來加熱纖維粗紗的步驟。任選地,后續(xù)的步驟是卷繞所述經(jīng)預(yù)浸漬的成型帶狀物。為了此目的,用于實(shí)施該方法的裝置100包括卷繞設(shè)備60,所述卷繞設(shè)備60包含與所存在的帶狀物一樣多的卷筒61,給每個(gè)帶狀物分配一個(gè)卷筒61。通常提供分配器62,以便將經(jīng)預(yù)浸漬的帶狀物引導(dǎo)向它們各自的卷筒61并同時(shí)防止所述帶狀物彼此接觸以防止任何劣化。圖2示出了壓延機(jī)70的槽73的橫截面細(xì)節(jié)。壓延機(jī)70包括上輥71和下輥75。所述輥中的一個(gè)(例如上輥71)包括堞形部分72,同時(shí),在該實(shí)例中的另一個(gè)輥(即下輥75)包括槽形部分76,所述槽的形狀與所述上輥的凸出部分72匹配。輥71、75之間的間距E和/或經(jīng)由兩個(gè)輥彼此抵靠而施加的壓力允許定義槽73的尺寸、且特別是其厚度ep和寬度l。設(shè)計(jì)各槽73以容納纖維粗紗,然后,在所述輥之間對(duì)所述纖維粗紗進(jìn)行加壓和加熱。隨后,使所述粗紗轉(zhuǎn)變成平行的單向帶狀物,其厚度和寬度通過壓延機(jī)的槽73進(jìn)行校準(zhǔn)。各壓延機(jī)有利地包括多個(gè)槽(其數(shù)量可總計(jì)最高達(dá)200),以便產(chǎn)生與所存在的槽和經(jīng)預(yù)浸漬的粗紗一樣多的帶狀物。該壓延設(shè)備還包括圖1中標(biāo)號(hào)為SYST的位于中間的設(shè)備,其通過為此目的而提供的計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行驅(qū)動(dòng)且其允許同時(shí)調(diào)節(jié)裝置100中的所有壓延機(jī)的壓延機(jī)輥之間的壓力和/或間距。如此產(chǎn)生的單向帶狀物具有適用于在無需縱切的情況下通過用于制造三維部件的自動(dòng)機(jī)械進(jìn)行沉積的寬度l和厚度ep。帶狀物的寬度有利地為5-100mm、優(yōu)選5-50mm、且更優(yōu)選5-10mm。因此,剛才描述的經(jīng)預(yù)浸漬的纖維質(zhì)材料的生產(chǎn)方法允許以高的生產(chǎn)率生產(chǎn)經(jīng)預(yù)浸漬的纖維質(zhì)材料并同時(shí)允許纖維的均勻浸漬、提供可再現(xiàn)的對(duì)于孔隙的控制并因此提供目標(biāo)最終復(fù)合物制品的受控的可再現(xiàn)的性能。通過流化床浸漬步驟確保了在纖維周圍的均勻浸漬以及孔隙的缺乏,所述流化床浸漬步驟與成型設(shè)備在其機(jī)械負(fù)載下的使用聯(lián)用,所述成型設(shè)備與快速加熱系統(tǒng)相連,從而允許加熱在表面上以及位于芯部處的材料。所獲得的材料是帶狀物形式的半成品,其具有用于采用涉及通過例如自動(dòng)機(jī)械頭輔助的帶沉積且稱為自動(dòng)纖維鋪放(AFP)的方法制造以下領(lǐng)域中的三維結(jié)構(gòu)部件的經(jīng)校準(zhǔn)的厚度和寬度:運(yùn)輸部門,例如,汽車、民用航空或軍用航空、航海、鐵路;可再生能源,特別是風(fēng)能、流體動(dòng)力能量;能量存儲(chǔ)設(shè)備、太陽(yáng)能板;熱防護(hù)板;運(yùn)動(dòng)和休閑設(shè)施、衛(wèi)生和醫(yī)學(xué);武器和飛行物體(用于武器或?qū)椀牟考?;安全設(shè)備。因此,該方法允許連續(xù)制造具有經(jīng)校準(zhǔn)的尺寸和長(zhǎng)的長(zhǎng)度的帶狀物,從而,其避免了昂貴且對(duì)于隨后制得的復(fù)合部件的品質(zhì)不利的縱切和翻邊短接(stub)步驟。與縱切步驟的消除有關(guān)的節(jié)約占經(jīng)預(yù)浸漬的纖維質(zhì)材料的帶狀物的總生產(chǎn)成本的約30-40%??焖偌訜嵩O(shè)備與加熱的壓延機(jī)的聯(lián)合使帶狀物便于成型為所需的尺寸,并且,允許這些帶狀物的生產(chǎn)速率相比于常規(guī)成型方法顯著提高。此外,該聯(lián)合允許通過充分地除去所謂的“即用型”纖維質(zhì)材料中的孔隙來使材料致密化。此外,所述快速加熱設(shè)備允許使用許多等級(jí)的聚合物(甚至最粘的),從而涵蓋了所有所期望的機(jī)械強(qiáng)度范圍。為了具體制造所謂的“干式”纖維質(zhì)材料的帶狀物,流化床浸漬步驟允許獲得均勻分布、受控且可再現(xiàn)的聚合物克重量,其中,所沉積的聚合物的優(yōu)選含量約為5-7g/m。因此,所述方法允許產(chǎn)生這樣的經(jīng)預(yù)浸漬的纖維質(zhì)材料的經(jīng)校準(zhǔn)的帶狀物,其適用于經(jīng)由所述帶狀物的自動(dòng)化沉積來制造三維復(fù)合部件。以下實(shí)施例給出了本發(fā)明范圍的非限制性說明。實(shí)施例:實(shí)施例1:將1200特的玻璃纖維粗紗浸入到由平均粒徑100μm的PA11聚酰胺粉末組成的粉末流化床中。所述PA11粉末預(yù)先與0.2%(重量)的50μm粒徑的炭黑粉末干混。當(dāng)離開所述流化床時(shí),將所述玻璃纖維粗紗加熱至所述聚合物的軟化溫度(150℃),從而使所述粉末固定在所述玻璃纖維上。該浸漬方法允許浸漬所述纖維粗紗的芯。施加至所述粗紗的力是低的且剛好足以拉伸所述纖維粗紗。在放置到壓延機(jī)中之前,借助于紅外(IR)烘箱加熱經(jīng)粉末預(yù)浸漬的粗紗直至所述聚合物熔融,并然后,置于壁溫(即,堞形部分和槽形部分的表面溫度)達(dá)到110℃的加熱的壓延機(jī)中。流化床的通過速率與壓延機(jī)的通過速率是相同的,因?yàn)樗龃旨喗?jīng)受拉伸且這兩項(xiàng)設(shè)備是串聯(lián)的。所述粗紗的線速度為20m/min。壓延機(jī)基本上特征在于寬度6.35mm的槽,堞形部分在壓力下嵌入所述槽中。通過調(diào)節(jié)設(shè)備控制壓力,并且,使壓力在整個(gè)壓延試驗(yàn)中恒定保持為5巴。結(jié)果:圖3中的在掃描電子顯微鏡SEM下獲取的照片給出了經(jīng)預(yù)浸漬的玻璃纖維粗紗在壓延前的橫截面視圖??梢钥吹?,所述聚合物粉末確實(shí)存在于所述纖維粗紗的芯處,這證明了流化床浸漬模式的效能。所述粉末顆粒仍是可見的,甚至在經(jīng)由聚合物軟化的固定階段之后也是如此。下表1給出了寬度測(cè)量結(jié)果,其是使用代表壓延前的經(jīng)預(yù)浸漬的粗紗的30個(gè)樣品而獲得的??梢杂^察到,粗紗寬度是相當(dāng)可變的,其中,最小值為1.26mm且最大值為4.54mm。表1:代表壓延前的經(jīng)預(yù)浸漬的粗紗的樣品的寬度測(cè)量結(jié)果寬度(mm)最小值1.26最大值4.54平均值2.98標(biāo)準(zhǔn)偏差0.77下表2給出了寬度測(cè)量結(jié)果,其是由代表壓延后的帶狀物的30個(gè)樣品獲得的??梢钥吹剑旨唽挾鹊淖兓啾扔趬貉忧暗慕?jīng)預(yù)浸漬的粗紗窄得多,其中,最小值為5.01mm且最大值為6.85。此外,觀察到,經(jīng)壓延的帶狀物的平均值遠(yuǎn)高于壓延前的經(jīng)預(yù)浸漬的粗紗的平均值(2.98mm相比于6.19)且接近于6.35mm的目標(biāo)值(壓延機(jī)槽的尺寸),這表明了在玻璃纖維粗紗的預(yù)浸漬階段之后壓延以完成復(fù)合帶狀物生產(chǎn)的效能。表2:代表由1200特的預(yù)浸漬有PA11粉末的玻璃纖維粗紗壓延的帶狀物的樣品的寬度測(cè)量結(jié)果寬度(mm)最小值5.01最大值6.85平均值6.19標(biāo)準(zhǔn)偏差0.34圖4是在按照本領(lǐng)域的規(guī)則通過拋光準(zhǔn)備表面之后、在掃描電子顯微鏡下觀察到的壓延后的復(fù)合帶狀物的橫截面視圖??梢钥吹剑琍A11粉末顆粒已經(jīng)消失,被幾乎不具有孔隙的復(fù)合物的均勻聚合物基體所代替。這證明,壓延允許粉末熔融并且如所期望的那樣使復(fù)合帶狀物固結(jié)。該實(shí)施例表明了使用在流化床中的干粉末的浸漬方法與壓延相結(jié)合以便在不依賴于單向復(fù)合板的縱切的情況下獲得浸漬有熱塑性基體且具有6.35mm(1/4英寸)寬度的玻璃纖維單向復(fù)合帶狀物(UD)的效能。實(shí)施例2操作條件與實(shí)施例1相同。PA11粉末的粒徑不同(平均30μm,相比于實(shí)施例1中的100μm)。在該實(shí)施例中,使用碳纖維形成12K粗紗。圖5給出了在掃描電子顯微鏡(SEM)下觀察到的壓延后的所得復(fù)合帶狀物的橫截面視圖。如在實(shí)施例1中的,所述粉末顆粒熔融,從而被均勻且?guī)缀鯖]有孔隙的復(fù)合帶狀物的聚合物基體所代替。表3中給出了經(jīng)壓延的復(fù)合帶狀物的按照與實(shí)施例1中相同的測(cè)量方案的寬度測(cè)量結(jié)果。表3:代表由預(yù)浸漬有PA11粉末的12K碳纖維粗紗壓延的帶狀物的樣品的寬度測(cè)量結(jié)果寬度(mm)最小值6.00最大值6.75平均值6.36標(biāo)準(zhǔn)偏差0.13這表明了使用在流化床中的干粉末的浸漬方法與壓延相結(jié)合以便在不依賴于單向復(fù)合板的縱切的情況下獲得具有6.35mm(1/4英寸)寬度的復(fù)合單向(UD)碳纖維帶狀物的效能。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3 
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