CN107107393A - 制备浸渍纤维结构体的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制备浸渍纤维结构体(25)的方法，包括以下步骤：(a)将纤维结构体(15)供入传送带(7)上，(b)施用包含单体、任选的活化剂和任选的催化剂的溶液，(c)引导具有所述溶液的纤维结构体(15)通过至少一个对辊(31)，在对辊(31)中，向纤维结构体(15)上施加压力，(d)冷却浸渍纤维结构体(25)，使所述单体固化，其中，将包含单体、任选的活化剂和任选的催化剂的溶液以至少一个线条(37)施用至纤维结构体(15)上。

Description

制备浸渍纤维结构体的方法
本发明涉及一种制备浸渍纤维结构体(saturated fiber structure)的方法，包括以下步骤：
(a)将纤维结构体引至传送带上，
(b)施用包含单体、任选的活化剂和任选的催化剂的溶液，
(c)使具有所述溶液的纤维结构体通过至少一个对辊(roll pair)，在该对辊中，向纤维结构体上施加压力，
(d)冷却纤维结构体，使所述单体固化。
浸渍纤维结构体用于制备由增强聚合物(例如热塑性聚合物)制成的部件。通过将半成品的制备与成品部件的制备分开，可以减少单台机器的运行时间，以及使用更少的储存容量，这是因为半成品——特别是如果其采取片材形式的话——需要的空间远小于三维模制的成品部件。
一个制备扁平纤维增强的半成品的已知方法的实例，在WO-A2012/116947中，使纤维结构体用熔融内酰胺、催化剂和任选的活化剂的混合物浸渍，在后续步骤中将该结构体冷却，并进一步处理该经冷却的纤维结构体，以产生扁平纤维增强的半成品。在WO-A 2012/116947中，使用例如缝式喷嘴来浸渍纤维结构体。
WO-A 03/053661公开了另一种使用热塑性基质制备复合材料的方法。在该文献中，纤维结构体同样用内酰胺熔体浸渍，但随后将该浸渍的纤维结构体加热，以使内酰胺聚合而产生聚酰胺。
缝式喷嘴经常用于纤维结构体的浸渍或浸透。在另一种已知替代方案中，在浸浴中进行浸渍，或者通过喷洒施用或滴流施用方法或通过刮涂来实现纤维结构体的浸渍或涂覆。然而，采用浸浴是不可取的，特别是在将反应性体系用于例如用内酰胺进行浸渍制备聚酰胺时，因为内酰胺会在浸浴中过早地聚合。使用缝式喷嘴来分配内酰胺具有如下缺点：由于该喷嘴的几何结构，一些包含内酰胺的混合物在喷嘴中停留相对长的时间，其在喷嘴中开始聚合并因此堵塞喷嘴。
因此，本发明的目的是提供一种制备浸渍纤维结构体的方法，该方法不具有现有技术已知的缺点。
所述目的通过一种制备浸渍纤维结构体的方法实现，所述方法包括以下步骤：
(a)将纤维结构体引至传送带上，
(b)施用包含单体、任选的活化剂和任选的催化剂的溶液，
(c)使具有所述溶液的纤维结构体通过至少一个对辊，在该对辊中，向纤维结构体上施加压力，
(d)冷却纤维结构体，使所述单体固化，
该方法包括，将包含单体、任选的活化剂和任选的催化剂的溶液以至少一个线条施用至纤维结构体。
以至少一个线条施用至纤维结构体通常通过使用具有小直径孔的圆形喷嘴来实现。借助于该喷嘴设计，与使用现有技术已知的缝式喷嘴相比，可以避免单体在喷嘴中滞留并聚合而导致的喷嘴堵塞。
在本发明中，使施用到其上而具有包含单体、任选的活化剂和任选的催化剂的溶液的纤维结构体，在具有该溶液的纤维结构体已冷却至溶液粘度升高或单体已干的程度之前，通过对辊。由于所述溶液的低粘度，在纤维结构体上施加的压力实现了包含单体、任选的活化剂和任选的催化剂的溶液在纤维结构体内的均匀分布。
纤维结构体的运送可在无载体的情况下或借助于传送带来实现。优选借助于传送带进行运送。在该情况下，首先将纤维结构体施加到传送带，然后通过传送带传送通过系统。如果旨在将纤维结构体层压至薄片，则无需使用传送带。在该情况下，可利用层压薄片作为传送带。当使用的纤维结构设计成在施加之后且到达对辊之前包含单体、任选的活化剂和任选的催化剂的溶液不会滴落时，也可以省略传送带。然而，不具备该特性的纤维结构体需要使用传送带，以保持纤维结构体中必需的溶液量。
通过例如调节对辊的辊之间的距离从而调节在具有所述溶液的纤维结构体上施加的压力，可以调节纤维结构体中的溶液分布。
为了在纤维结构体通过对辊时，使包含单体、任选的活化剂和任选的催化剂的溶液均匀分布在纤维结构体中，在本发明的一个实施方案中，不加热对辊的辊。这避免了单体由于辊的高温而开始聚合，在辊的高温时对于纤维结构体中的均匀分布而言单体的粘度过高。
为了避免因不均匀流动而堵塞喷嘴，优选喷嘴的孔的横截面为圆形。优选地，用于施用包含单体、任选的活化剂和任选的催化剂的溶液的喷嘴的孔直径为至多5mm。更优选地，所述喷嘴的孔直径为至多2mm，并且特别优选地，所述喷嘴的孔直径为至多1mm，特别是至多0.5mm。
如果溶液的流速足够高，则该小直径喷嘴足以将足够的溶液引入纤维结构体中。如果纤维结构体的宽度大到一个喷嘴不可能施用足够的包含单体、任选的活化剂和任选的催化剂的溶液，则还可以设置多于一个喷嘴。
线条施用至纤维结构体的方式可以为这样，使得该线条为直的，或者具有波浪形状或锯齿形状。
在一个优选的实施方案中，线条在纤维结构体中的中央。如果施用多个线条，则各线条之间的距离优选相等，并且最外面的线条与纤维结构体的边缘之间的距离为两个线条之间距离的一半大。包含单体、任选的活化剂和任选的催化剂的溶液的适当施用产生该溶液在纤维结构体中的均匀分布。所述溶液在纤维结构体中的分布可变得均匀，并在通过对辊时分布继续变得均匀，从而在整个纤维结构体中产生均匀分布量的溶液。
如果施用的线条具有波浪形状或锯齿形状，则施用方法还可造成线条交叉。此处特别优选地，对于所有交叉线条，施用方向改变的各拐点处位于沿纤维结构体运送方向延伸的直线上。如果施用偶数个具有波浪形状或锯齿形状的线条，则更优选将线条以相对于沿纤维结构体运送方向延伸的轴线呈轴对称的方式来施用。此处，线条可以交叉，或者可以分别在对称轴线的一侧延伸。此处另一个可能的施用方法中，将多个各自具有交叠线条的线条体系互相并排地施用至纤维结构体。此处，各线条体系可以是轴对称的，或者可以包括平行延伸的交叠线条。在本文中，优选各线条体系之间没有接触或交叉。
为了使包含单体、任选的活化剂和任选的催化剂的溶液均匀分布，更有利的是，喷嘴与纤维结构体之间的距离为至多500mm。特别优选喷嘴与纤维结构体之间的距离在5至10mm的范围内。采用适当小的距离避免了在施用包含单体、任选的活化剂和任选的催化剂的溶液期间非期望的喷洒效果，结果是使界限分明的一条溶液施用至纤维结构体。
在一个优选的实施方案中，步骤(b)中溶液的施用与步骤(c)中纤维结构体通过的对辊之间的距离为至多3m。更优选地，溶液的施用与对辊之间的距离为至多2m。特别优选地，施用溶液的位置与对辊之间的距离在0.2至1m的范围内。此处，所述距离为：溶液遇到纤维结构体的点，与纤维结构体与对辊的辊中心连接线相交的点之间的距离。
在本发明的方法中施用溶液时，只有在溶液的粘度足够低时才能实现溶液在纤维结构体中的均匀分布。因此，优选包含单体、任选的活化剂和任选的催化剂的溶液的粘度在5至500mPas的范围内。特别优选所述溶液的粘度在10至100mPas的范围内，特别是在15至40mPas的范围内。
在施用溶液的位置的区域中，如果在纤维结构体下方设置温度可控的运送辊，则可以进一步调节粘度。如果设置传送带，则使传送带通过温度可控的运送辊。在无传送带的情况下，纤维结构体与温度可控的运送辊直接接触。温度可控的运送辊的温度根据步骤(c)中施加压力所需的粘度来进行调节，并且在-30至100℃的范围内，优选在0至90℃的范围内，特别地在室温至80℃的范围内。此处，需要的溶液粘度越低，则选择的温度越高。
为了避免内酰胺在施用期间结晶，也可在施用包含单体、任选的活化剂和任选的催化剂的溶液之前将纤维结构体加热，优选加热至高于内酰胺熔点的温度。
用于向纤维结构体施加压力的对辊的辊之间的距离，作为纤维结构体的厚度和包含单体、任选的活化剂和任选的催化剂的溶液的量的函数来进行选择。溶液的量越大且使溶液均匀分布所需的压力越小，则辊之间可能的距离越大。辊之间的距离优选以如下方式选择：使对辊的辊之间的距离为纤维结构体厚度的1至1.5倍。
如果设置传送带用于运送纤维结构体，则在步骤(c)中用于施加压力的对辊的定位优选为，使得纤维结构体与传送带一起通过对辊。此处，对辊的辊之间的距离必须足够大以考虑到传送带的厚度，因此，辊之间的距离为纤维结构体厚度的1至1.5倍加上传送带的厚度。如此，当使用传送带时，同样获得使溶液在纤维结构体上均匀分布所需的压力。
包含单体、任选的活化剂和任选的催化剂的溶液的流速和纤维结构体的运送速度优选以如下方式选择，即在步骤(c)中使浸渍纤维结构体通过对辊之后，浸渍纤维结构体中的纤维含量为20体积％至70体积％。特别优选地，浸渍纤维结构体中的纤维含量在30体积％至60体积％的范围内，特别是在40体积％至55体积％的范围内。此处，纤维的含量取决于通过本发明方法制备的浸渍纤维结构体的期望用途。
本发明的方法特别适合于制备单体浸渍的纤维结构体，其可在后续过程中进一步加工而产生由纤维增强的聚合物制成的部件。特别优选使用所述方法来制备如下的单体浸渍的纤维结构体，其可用于制备由纤维增强的热塑性聚合物制成的部件，特别是由纤维增强的聚酰胺制成的部件。为此，优选所述单体选自内酰胺，任选地混合有最高达50体积％的选自内酯的单体。
所述单体优选地选自己内酰胺、哌啶酮、吡咯烷酮、十二内酰胺和它们的混合物。特别优选地使用选自己内酰胺、十二内酰胺和它们的混合物的单体。
如果还掺混内酯，则其在聚合期间与选自内酰胺的单体共聚以产生聚酰胺。优选使用己内酯作为内酯。
适合于作为任选的活化剂的化合物特别地为：脂肪族二异氰酸酯，例如亚丁基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、八亚甲基二异氰酸酯、十亚甲基二异氰酸酯、十一亚甲基二异氰酸酯、十二亚甲基二异氰酸酯；以及芳族二异氰酸酯，例如甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、亚甲基-4,4'-双(苯基异氰酸酯)、亚甲基-4,4'-双(环己基异氰酸酯)；或多异氰酸酯，例如六亚甲基二异氰酸酯的异氰脲酸酯，例如从BASF SE以HI100获得；脲基甲酸酯，例如脲基甲酸乙酯；以及它们的混合物。优选将六亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯、特别是六亚甲基二异氰酸酯作为活化剂。所述二异氰酸酯可被单异氰酸酯替代。
或者，适合于作为活化剂的化合物为：脂肪族二酰基卤化物，例如亚丁基二酰基氯、亚丁基二酰基溴、六亚甲基二酰基氯、六亚甲基二酰基溴、八亚甲基二酰基氯、八亚甲基二酰基溴、十亚甲基二酰基氯、十亚甲基二酰基溴、十二亚甲基二酰基氯、十二亚甲基二酰基溴；以及芳族二酰基卤化物，例如甲苯酰氯、甲苯酰溴、异佛尔酮二酰基氯、异佛尔酮二酰基溴、4,4'-亚甲基双(苯基酰基氯)、4,4'-亚甲基双(苯基酰基溴)、4,4'-亚甲基双(环己基酰基氯)、4,4'-亚甲基双(环己基酰基溴)；以及它们的混合物，优选六亚甲基二酰基氯或六亚甲基二酰基溴或其混合物，特别优选六亚甲基二酰基氯。所述二酰基卤化物可被单酰基卤化物替代。
适合于作为任选的催化剂的化合物的实例为：己内酰胺钠(sodiumcaprolactamate)、己内酰胺钾、己内酰胺溴化镁、己内酰胺氯化镁、二己内酰胺镁、氢化钠、金属钠、氢氧化钠、甲醇钠、乙醇钠、丙醇钠、丁醇钠、氢化钾、金属钾、氢氧化钾、甲醇钾、丙醇钾、丁醇钾；优选氢化钠、金属钠、己内酰胺钠；特别优选己内酰胺钠，例如作为C10获得(己内酰胺钠于己内酰胺中的18重量％溶液)。
内酰胺与催化剂的摩尔比可以在宽的范围内变化，并且通常为1:1至10000:1，优选为10:1至1000:1，特别优选为50:1至300:1。
活化剂与催化剂的摩尔比也可在宽的范围内变化，且通常为100:1至1:10000，优选为10:1至1:100，特别优选为1:1至1:10。
除催化剂和活化剂外，所述内酰胺还可包含其他添加剂。加入其他添加剂以调节由内酰胺制备的聚酰胺的性能。常规添加剂的实例为增塑剂、抗冲改性剂、交联剂、染料或阻燃剂。此处，可以使用在聚酰胺制备中常用的添加剂。
为了使包含单体、任选的活化剂和任选的催化剂的溶液的粘度足够低，以在纤维结构体中均匀分布，优选用于施用所述溶液的温度在80至120℃的范围内。用于向具有所施用的溶液的纤维结构体施加压力的对辊的温度优选为至多100℃，并且所述对辊的温度特别优选在40至60℃的范围内。
就本发明而言，纤维结构体为例如机织物、无纬稀松布(laid scrim)、非织造物、针织物或编织物，或者由粗纱(roving)构成。此处，所述机织物、无纬稀松布、非织造物、针织物或编织物或者由粗纱构成的纤维结构体可以一层或多层来使用。优选多于一层。就本发明而言，无纬稀松布包括一层或多层平行取向的纤维、纱线、丝线或灯心绒，其中平行取向的纤维、纱线、丝线或灯心绒的各层可彼此呈一定角度。优选地，纤维结构体采取机织物或无纬稀松布的形式。
在无纬稀松布的情况下，当所使用的多层平行取向的纤维、纱线、丝线或灯心绒彼此呈一定角度时，特别优选各层之间的角度在每种情况下为90°(双向结构)。当使用三层或三的倍数层时，也可使各层以彼此呈60°的角度布置，而当使用四层或四的倍数层时，也可使各层以彼此呈45°的角度布置。此外，还可设置多于一层具有相同取向的纤维。此处，也可存在彼此呈一定角度的层，并且此处具有相同取向的纤维的层的数目就每种纤维取向而言可以不同，实例为：在第一方向上有四层而在与第一方向呈例如90°角度的方向上有一层(具有优势方向的双向结构)。此外，还存在已知的准各向同性结构，在该结构中第二层的纤维以与第一层的纤维呈90°的角度布置，并且第三层的纤维以与第二层的纤维呈45°的角度布置。
特别优选使用具有2至10层、特别是2至6层的纤维结构体，来制备浸渍纤维结构体。
纤维结构体的纤维优选为由无机材料或有机材料制成的纤维，所述无机材料为，例如碳(如低模量碳纤维或高模量碳纤维形式)、很多不同种类的硅酸盐和非硅酸盐玻璃、玄武岩、硼、碳化硅、钛酸钾、金属、金属合金、金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物和硅酸盐；所述有机材料为，例如天然聚合物和合成聚合物，如聚丙烯腈、聚酯、超高拉伸聚烯烃纤维、聚酰胺、聚酰亚胺、芳族聚酰胺、液晶聚合物、聚苯硫醚、聚醚酮、聚醚醚酮和聚醚酰亚胺。特别优选玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺纤维、钢纤维、钛酸钾纤维、玄武岩纤维、陶瓷纤维和/或其他聚合物纤维，或者充分耐温度变化的纤丝。
纤维结构体也可用胶料进行预处理，以获得包含单体、任选的活化剂和任选的催化剂的溶液更好的粘着性。使用胶料还使单体反应产生聚合物之后该聚合物的粘着性得到改善。此处，使用胶料的预处理可在纤维结构体制备完成前进行，或者甚至可在纤维制备完成前进行。
由于内酰胺浸渍的纤维结构体是湿度敏感的，因此优选层压该纤维结构体。聚合物薄片或金属薄片通常用于此目的。
对于纤维结构体的层压，可以例如在施用包含单体、任选的活化剂和任选的催化剂的溶液之前，将纤维结构体施用至薄片。合适的薄片的实例为聚酰胺薄片。使用薄片具有的另一优点在于，可因此制备高质量的表面用作例如可见表面。此外，如上所述，还可利用薄片作为传送带。
在层压方法的一个实施方案中，将薄片、也优选聚酰胺薄片在通过对辊之前或之后、优选通过对辊之前施用至具有所施用的溶液的纤维结构体。通过该方法也获得高质量的表面，该表面可用作可见表面。特别优选地，在施用溶液之前纤维结构体已置于薄片上时，将薄片施用至该纤维结构体上。由此，浸渍纤维结构体不仅在下侧上、而且在上侧上均存在所施用的薄片，因此该纤维结构体的两侧均具有可用作可见表面的高质量表面。
除聚酰胺薄片外，还可使用任何其他所需的聚合物薄片或金属薄片。然而，仅当使用聚酰胺薄片或聚酯薄片时，才可在进一步处理浸渍纤维结构体期间伴随地处理薄片。由任何其他材料制成的薄片必须在进一步处理前移除。
除施用薄片外或者作为施用薄片的替代方案，可以在冷却后进一步处理浸渍纤维结构体，然后将其焊接到薄片中。这首先可保护进一步处理的浸渍纤维结构体，其次可提供表面的进一步改善。
层压具有的另一优点在于，防止可使催化剂失活的水扩散到浸渍纤维结构体中。对进一步处理的浸渍纤维结构体使用焊接进一步扩大了这种效果，并且还密封了浸渍纤维结构体的边缘，这也使得水无法渗透。因此，延长了半成品的保存期限。
焊接到进一步处理的浸渍纤维结构体中的薄片可为任何期望的不透水的薄片。优选地，使用聚酰胺薄片或聚酯薄片。如果使用除聚酰胺或聚酯外的材料制成的薄片，则——如使用用于层压的薄片的情况下——通常必须在进一步处理前从浸渍纤维结构体中移除该薄片。使用聚酰胺薄片和任选的聚酯薄片——允许与薄片一起进一步处理——使操作更简单，这在工业领域中是特别期望的。
由本发明方法制备的浸渍纤维结构体随后可在另一过程中进一步处理以产生成品部件。为此，可以例如将浸渍纤维结构体插入模具中，在该模具中使浸渍纤维结构体进行成型工艺以产生所述部件。合适的成型工艺的实例为热成型工艺或压缩工艺。
为了制备所述部件，将浸渍纤维结构体在模具中加热至使单体、特别是内酰胺聚合产生聚合物、特别是产生聚酰胺的温度。在本文中，模具的温度优选在100至200℃的范围内、更优选在120至180℃的范围内且特别地在140至179℃的范围内。包含在内酰胺中的催化剂催化阴离子聚合产生聚酰胺，并在聚合反应后残留在所得聚酰胺中。
本发明的实施方案描述于附图中，并在以下说明书中更详细地说明。
图1为制备浸渍纤维结构体的本发明方法的示意图；
图2为在施用包含单体、任选的活化剂和任选的催化剂的溶液与对辊之间的纤维结构体的平面图；
图3为当以锯齿形线条施用溶液时，在施用包含单体的溶液与对辊之间的纤维结构体的平面图；
图4为以两个线条体系施用包含单体的溶液的纤维结构体的平面图；
图5为以多个交叠线条施用包含单体的溶液的纤维结构体的平面图。
图1为制备浸渍纤维结构体的本发明方法的示意图。
将第一薄片5引入用于制备浸渍纤维结构体的装置1中。在此处描述的实施方案中，将第一薄片5置于传送带7上。合适的传送带7为本领域技术人员已知并可运送薄片5的任何期望的传送带。此处，设计传送带7的表面，使得薄片5不会因传送带7的移动或在施用至传送带7期间被损坏。为使该过程能够连续操作，将薄片5放置在辊9上，薄片5自辊9解卷绕并引入装置1中。
在此处描述的实施方案中，将两层纤维11铺设在薄片5上。此处，纤维11可为机织物、针织物、无纬稀松布、非织造物的形式，或者为平行取向的纤维、纱线、丝线或灯心绒的形式。如果采用平行取向的纤维，则优选各层纤维以彼此呈一定角度、优选彼此呈90°的角度取向。纤维11的添加同样连续进行，并且此处纤维11放置在辊13上。铺设在薄片5上的纤维11形成待浸渍的纤维结构体15。
为了用内酰胺对纤维结构体15的纤维均匀润湿，优选加热该纤维结构体15。图1使用箭头17来描述热供应。加热后，将熔融的内酰胺施用至纤维结构体15。熔融的内酰胺优选包含至少一种催化阴离子聚合以产生聚酰胺的催化剂，并且任选包含至少一种活化剂。该材料还可包含能够影响由内酰胺制备的聚酰胺的性能的其他添加剂。优选将纤维结构体15加热至对应于所使用的内酰胺的熔点的温度。该温度优选在70至90℃的范围内。在加热期间，必须注意使熔融内酰胺的温度和纤维结构体15加热到的温度保持在低于该内酰胺进行阴离子聚合的开始温度。在本发明中，使用喷嘴16来施用熔融内酰胺，并将该内酰胺以窄线条的形式施用至纤维结构体15。此处，喷嘴16优选具有直径为至多2mm的圆形喷嘴孔。此处，所述线条优选平行于纤维结构体15的侧边缘。如果纤维结构体15的宽度较大，或者如果经喷嘴16引入的内酰胺的量不足以将期望的用于制备浸渍纤维结构体3的内酰胺的量施用至纤维结构体15，则也可以使用互相并排平行布置、优选等间距布置的多个喷嘴16。
在此处描述的实施方案中，将以下物质添加至混合装置23：经由第一入口19的具有活化剂的熔融内酰胺，和经由第二入口21的具有催化剂的熔融内酰胺。所述混合装置可以例如采取挤出机或静态混合机的形式。在该混合装置中，制备内酰胺与活化剂和催化剂的均匀混合物。将包含活化剂且包含催化剂的熔融内酰胺经由喷嘴16施用至织物结构体15。
在此处描述的实施方案中，在喷嘴16下方存在温度可控的辊24。辊24的温度可优选地控制在-30℃至100℃的范围内。此处，辊24的温度以如下方式进行调节，即将经由喷嘴16施用的溶液的粘度调节为这样的值：首先使所述溶液在纤维结构体15中均匀分布，而且其次还防止单体在该位置处过早反应而产生聚合物。此外，所选择的温度也不允许过低而使溶液在纤维结构体15中固化，因 为这样会导致由浸渍纤维结构体制备的部件中产生空腔和缺陷。
在此处描述的实施方案中，将第二薄片27施用至浸渍处理之后的浸渍纤维结构体25。此处，如第一薄片5，第二薄片27优选自辊29(其上放置有第二薄片27)解卷绕。
在接下来的步骤中，使浸渍纤维结构体25通过对辊31，其中向该浸渍纤维结构体25上施加压力。此处，对辊31的辊之间的距离优选为未浸渍纤维结构体15厚度的1至1.5倍加上传送带7的厚度和薄片5的厚度。
在一个此处未描述的实施方案中，在浸渍处理之后，将至少一个另外的纤维层施加在浸渍织物结构体的上侧和/或下侧上。此处，优选另外施用的纤维与形成织物结构体15的纤维11的种类相同。然而，作为替代方案，也可能的是：形成纤维结构体15的纤维为例如各层平行取向的纤维、纱线、丝线或灯心绒；或者非织造物形成纤维结构体15，而另外的层为机织物或针织物。
浸渍纤维结构体25的压缩还迫使内酰胺进入另外施用的纤维层中，因此，所述另外施用的纤维层也被内酰胺浸渍。
压缩后，冷却浸渍纤维结构体25。箭头33描述该冷却。所述冷却使内酰胺固化，并制备了包含固体内酰胺的纤维结构体。然后，该纤维结构体可通过使用切割器35例如刀片、冲压器或锯进一步处理，以产生扁平纤维增强的半成品3。
图2为在施用包含单体、任选的活化剂和任选的催化剂的溶液与对辊之间的纤维结构体的平面图。
图2的平面图示出了如何将包含单体、任选的活化剂和任选的催化剂的溶液首先经由喷嘴16以线条37的形式施用至纤维结构体15。由于纤维结构体15的多孔性以及所述溶液的低粘度，该溶液流动通过纤维结构体15并贯穿纤维结构体15的宽度分布。在通过对辊31时，还迫使所述溶液进入纤维结构体15的此前尚未润湿的区域中。箭头39描述了纤维结构体15的运送方向。
图3描述了施用包含单体、任选的活化剂和任选的催化剂的溶液的线条的一个替代实施方案。
在图3描述的实施方案中，不同于图2所描述的实施方案，线条37以锯齿形状施用。此处，所述线条在纤维结构体15的中心延伸的对称轴线处交叉，并且对于两个线条37中的每一个而言，施用方向改变的点处位于沿运送方向39延伸的直线上。在允许实现锯齿施用的方法的一个实施例中，各个喷嘴16可放置在线型装置41中，并且此处为了实现对称施用，使线型装置41以垂直于纤维结构体15的运送方向39的相反方向移动。
图4和图5描述了包含单体、任选的活化剂和任选的催化剂的溶液可能的施用模式的其他可能的替代方案。
在图4描述的实施方案的情况下，将包含单体、任选的活化剂和任选的催化剂的溶液以两个线条体系43施用至纤维结构体15。在此处所述的实施方案中，每个线条体系43包括两个轴对称的相互交叠的锯齿线条37。此处，各个线条体系43也相对于沿纤维结构体运送方向延伸的对称轴线对称，但线条体系43之间没有接触或交叉。
在图5描述的实施方案中，以多个平行的锯齿线条37施用包含单体、任选的活化剂和任选的催化剂的溶液，此处，各线条37分别交叉，并且对于所有线条，线条方向改变的点分别位于沿纤维结构体运送方向39的直线上。
除了此处描述的施用包含单体、任选的活化剂和任选的催化剂的溶液的变体外，此处描述的任何其他变体或变体的组合也是可能的。此外，所述线条还可具有波浪形状而非锯齿形状。
为了制备所述部件，将扁平纤维增强的半成品插入加热至内酰胺阴离子聚合产生聚酰胺的温度的模具中。加热至高于阴离子聚合的开始温度的温度，使内酰胺(织物结构体已被其浸渍)聚合以产生相应的聚酰胺。同时进行的压缩将该扁平纤维增强的半成品转化为期望形状的待制备的部件。
以此方式可制备的部件的实例为：汽车车身部件，车用结构部件例如车底板或车顶，车用构成部件例如装配支架、座位结构体、门包层或内包层，以及用于风力涡轮机或铁路车辆的部件。
关键词
1 用于制备扁平纤维增强的半成品的装置
3 扁平纤维增强的半成品
5 聚酰胺薄片
7 传送带
9 具有聚酰胺薄片的辊
11 纤维
13 放置纤维的辊
15 纤维结构体
16 喷嘴
17 热供应
19 第一入口
21 第二入口
23 混合装置
24 辊
25 浸渍纤维结构体
27 第二聚酰胺薄片
29 放置第二聚酰胺薄片的辊
31 对辊
33 冷却
35 切割器
37 线条
39 纤维结构体15的运送方向
41 线型装置
43 线条体系

Claims (16)

1.一种制备浸渍纤维结构体(25)的方法，包括以下步骤：
(a)将纤维结构体(15)引至传送带(7)上，
(b)施用包含单体、任选的活化剂和任选的催化剂的溶液，
(c)使具有所述溶液的纤维结构体(15)通过至少一个对辊(31)，在对辊(31)中，向纤维结构体(15)上施加压力，
(d)冷却浸渍纤维结构体(25)，使所述单体固化，
该方法包括，将包含单体、任选的活化剂和任选的催化剂的溶液以至少一个线条(37)施用至纤维结构体(15)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所施用的至少一个线条(37)为直的，或者具有波浪形状或锯齿形状。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中如果施用一个线条(37)，则线条(37)在纤维结构体(15)的中央，而如果施用多个线条，则各线条之间的距离相等，并且最外面的线条与所述纤维结构体的边缘之间的距离为两个线条之间距离的一半大。
4.根据权利要求2所述的方法，其中如果施用偶数个具有波浪形状或锯齿形状的线条，则所施用的具有波浪形状或锯齿形状的线条以轴对称的方式施用至纤维结构体上。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其中所施用的具有波浪形状或锯齿形状的线条交叉。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中包含单体、任选的活化剂和任选的催化剂的溶液通过使用孔直径为至多5mm的喷嘴(16)来施用。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中步骤(b)中溶液的施用与步骤(c)中纤维结构体(15)通过的对辊(31)之间的距离为至多3m。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中包含单体、任选的活化剂和任选的催化剂的溶液的粘度在5至500mPas的范围内。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中对辊(31)的辊之间的距离为纤维结构体(15)的厚度的1至1.5倍，而在使用传送带(7)来运送纤维结构体(15)的情况下，当传送带(7)伴随地通过对辊(31)时，对辊(31)的辊之间的距离为纤维结构体(15)的厚度的1至1.5倍加上传送带(7)的厚度。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中包含单体、任选的活化剂和任选的催化剂的溶液的流速和纤维结构体(15)的运送速度以如下方式选择，即在浸渍纤维结构体(15)通过对辊(31)之后，浸渍纤维结构体(25)中的纤维含量为20体积％至70体积％。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中单体选自内酰胺，任选地混合有最高达50体积％的选自内酯的单体。
12.根据权利要求11所述的方法，其中内酰胺选自己内酰胺、哌啶酮、吡咯烷酮、十二内酰胺或它们的混合物。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中内酯为己内酯。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其中用于施用溶液的温度在80至120℃的范围内，以及对辊(31)的温度为至多100℃。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其中纤维结构体为机织物、无纬稀松布、非织造物、针织物或编织物，或者由粗纱构成。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的方法，其中纤维结构体包含选自如下的纤维：玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺纤维、钢纤维、钛酸钾纤维、玄武岩纤维、陶瓷纤维以及它们的混合物。
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