CN107635737B

CN107635737B - 用于生产纤维复合材料的方法和装置

Info

Publication number: CN107635737B
Application number: CN201680025032.4A
Authority: CN
Inventors: M.R.贝尔林; U.宋德曼
Original assignee: Evonik Operations GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 2015-04-30
Filing date: 2016-04-19
Publication date: 2020-07-24
Anticipated expiration: 2036-04-19
Also published as: JP6713487B2; US20180297239A1; CN107635737A; JP2018515364A; WO2016173886A1; BR112017023039B1; EP3288739A1; US11618183B2; EP3288739B1; KR20170141231A; MX2017013714A; CA2983701C; KR102459601B1; CA2983701A1; BR112017023039A2

Abstract

本发明涉及一种用于生产纤维复合材料的方法，所述方法包括以下步骤：·a)在具有径向环绕的带圆角突起部（2）的至少一个偏转杆（1）上方引导纤维束，并且使所述纤维束扩展；·b)随后将所扩展的纤维束牵拉到浸渍室中；·c)将熔融物施加到所扩展的纤维束上；·d)将浸渍有熔融物的所述纤维束牵拉通过位于设备的端部处的取出模具。本发明特征在于通过所述方法以及对应装置实现的非常好的浸渍质量。

Description

用于生产纤维复合材料的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于生产复合材料的方法和装置，其中，可以对一个或多个纤维束进行温和地扩展并且随后用熔融物浸渍。该方法/该装置还允许更具有成本效益的纤维类型（例如，由E玻璃组成的纤维）以最小纤维断裂进行最佳地扩展。

背景技术

纤维束在浸渍期间的散开是已知的。一种常见的纤维扩展方式是经由多种偏转杆增加偏转来使纤维束散开。根据杆的数量，这种方式可以实现偏转角和表面质量都很好的效果。原则上，通过增加偏转来实现高级别的纤维扩展。然而，该过程导致纤维束中单独纤丝的断裂，这种断裂阻碍了进一步的处理并且使处理操作不稳定。相反，较小偏转则无法实现完全的纤维散开。EP 0 056 703 A1描述了如下方法：使增强纤维粗纱被牵拉通过热塑熔融物，经加热的分散器杆形式的至少一个经加热表面已浸渍到该热塑熔融物中，以便分散粗纱。然而，实际上，始终需要多个分散器装置。要施加的取出（take-off）力随着分散器装置的数量、熔融物的粘度和取出速度极大地增加。由于所产生的高取出力和在杆上的机械摩擦损坏了增强的纤维并且因此对复合材料的性质具有不利影响，所以可用的操作窗口很小。另一因素是浸渍质量以及因此产品的质量随着熔融物粘度的增加和取出速度的增加而降低。因此，EP 0 056 703 A1的方法只有在熔融物粘度高达30 Pas并具有低取出速度（低于0.3 m/min）时才能实现好的效果。

EP 0 602 618 A1提供了经由空气喷嘴进行精细纤维扩展的另一装置，该空气喷嘴加宽了预分散的纤维束并且使其变得均匀。该过程的缺点在于单独的纤维扩展不受控制，即，通过经压缩空气使整个织物呈扇形散开。这种方式并非始终能适用于粘结的纤维束。

WO 92/21493公开了一种经由振动杆进行纤维扩展的方式。该技术尤其用于碳纤维。同样存在纤维断裂不受控制的风险，这种断裂使整个方法不稳定。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，并且尤其是提供一种对纤维束进行受控扩展使得即使是粘结的纤维束也被分开的方法和装置，其中，应该仅需要较低的取出力，使得最大可能程度地避免了纤维断裂。

出人意料地，现在已经发现，当在具有带圆角突起部的形状特别的偏转杆上方引导纤维束从而使其扩展时，实现了该目的。本发明因此提供了一种由单向纤维和基质生产复合材料的方法，该方法包括以下步骤：

a)在具有径向环绕的带圆角突起部的至少一个偏转杆上方径向地引导纤维束，从而使所述纤维束偏转和扩展；

b)随后将所扩展的纤维束牵拉到浸渍室中；

c)向所扩展的纤维束施加熔融物；

d)将浸渍有熔融物的所述纤维束牵拉通过位于设备的端部处的取出模具。

然后可以对产品进行压光和冷却。

方法步骤a）应该被理解为还强调：可以在至少一个这种偏转杆上方分别引导多个纤维束并且然后使纤维束在不迟于取出模具之前聚集在一起。

表述“纤维束”应该被理解为表示一束数量相对较大的单独纤丝。此处通常涉及几千根单独的纤丝。纤维束可以由一根粗纱或者多根粗纱组成；其优选地由1到不超过1000根粗纱组成，并且尤其优选地由1到不超过800根粗纱组成。在本发明的方法中，这些粗纱被单独地从包装物解开或者抽出，并且，在分散器装置之前或者在分散器装置开始处，使这些粗纱按照产生单个纤维束的方式聚集在一起。术语“粗纱”在此处通常应该被理解为表示一束单纤丝；这束单纤丝可以由单种纤维类型或者多种纤维类型组成。原则上，长度足够的所有纤维都是合适的；可以使用无机纤维、聚合纤维以及还有自然纤维。合适的纤维的示例是金属纤维、玻璃纤维（例如，由E玻璃、A玻璃、C玻璃、D玻璃、AR玻璃、R玻璃、S1玻璃、S2玻璃等制成）、碳纤维、金属化碳纤维、硼纤维、陶瓷纤维（例如，由Al₂O₃或者SiO₂制成）、玄武岩纤维、碳化硅纤维、芳纶纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯纤维、聚酯纤维（例如，由聚对苯二甲酸丁二酯制成）、由液晶聚酯制成的纤维、聚丙烯腈纤维、以及由聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚苯硫醚、聚醚酮、聚醚醚酮以及还有纤维素纤维制成的纤维，这些纤维都已经通过粘胶法纺成并且通常被称为粘胶纤维、大麻纤维、亚麻纤维、黄麻纤维等。纤维的横截面可以是，例如，圆形、矩形、卵形、椭圆形、或者茧形。利用横截面偏离圆形的纤维（例如，扁平的玻璃纤维），可以在成品零件中实现更高的纤维填充水平，因此实现更高的强度。

复合材料的基质可以是热塑性模塑组合物、热固性材料、热塑-热固混合体系、热塑弹性体或者交联弹性体。热塑性模塑组合物由作为主成分或者唯一成分的热塑性材料组成。其它成分可以是，例如，稳定剂、处理助剂、颜料、阻燃剂、其它热塑性材料（诸如，共混组分）、冲击改性剂等。合适的热塑性材料是，例如，聚烯烃（诸如，聚乙烯或者聚丙烯）、聚酯（诸如，聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚芳酯或液晶聚酯）、碳酸酯、聚酯碳酸酯、聚酰胺（诸如，PA46、PA6、PA66、PA610、PA612、PA1010、PA11、PA12、半芳族聚酯（PPA）或者透明聚酰胺，例如，基于线性或者支链的脂肪酸、环脂族酸或芳族二羧酸和胺）、聚芳基酮醚（诸如，聚醚醚酮、聚醚酮或者聚醚醚酮酮）、聚苯硫醚、聚醚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、苯乙烯丙烯腈共聚物（SAN）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）、聚缩醛、聚氨酯、聚酰亚胺、聚砜、聚醚砜、聚苯醚、和含氟聚合物（诸如，PVDF或者ETFE）。该熔融物也可以包括随后会被再次去除的溶剂。然而，可能的是，而是施加然后会在现场聚合的单体作为熔融物；因此可能的是，例如，经由阴离子内酰胺聚合来产生聚酰胺基质。另一变型包括：施加具有相对较低分子量的聚合物和交联剂作为熔融物，并且然后在浸渍过程期间并且尤其在浸渍过程之后进行扩链。

合适的热固性材料是，例如，不饱和聚酯树脂、环氧树脂、氨基塑料、酚醛塑料、交联聚丙烯酸酯、聚氨酯、三聚氰胺甲醛树脂、乙烯基酯树脂、和双马来酰亚胺树脂。在方法步骤b)中施加的熔融物在这种情况下是树脂-硬化剂混合物或者任何其它合适的前体，例如，预聚物。

合适的热塑性弹性体是，例如，TPE-O（基于聚烯烃的热塑性弹性体，例如PP/EPDM）、TPE-V（基于烯烃的交联热塑性弹性体，尤其是PP/交联EPDM）、TPE-U（基于聚氨酯的热塑性弹性体）、TPE-E（热塑性聚酯弹性体）、TPE-S（苯乙烯类嵌段共聚物，例如，SBS、SEBS、SEPS、SEEPS、MBS）、以及TPE-A（聚酰胺弹性体）。

合适的交联弹性体从复合橡胶材料获得，如本领域中已知的，该复合橡胶材料包括硫化剂，并且还可选地包括硫化助剂、填充剂、油、和其它常规添加剂。这种类型的弹性体的示例是EPDM、苯乙烯/丁二烯橡胶、丁基橡胶、硅橡胶、环氧橡胶、氯丁橡胶、丙烯酸橡胶等。

为了本发明的目的，术语“熔融物”作为示例用于上面提到的施加至纤维束并且然后提供基质的任何可流动的材料。

在方法步骤a)中的扩展取决于最终产品的几何形状。如果最终产品是卷材（tape），则将纤维束扩展相对较大的因子。相反，如果最终产品相对较厚，例如，具有矩形或者方形横截面，则纤维束基于最终产品的宽度的扩展可能明显较小；因此，无法规定任何有用的普遍适用的上限。根据最终产品的几何形状，在每一情况下基于最终产品的宽度可以产生优选不超过30、尤其优选地不超过20、特别优选地不超过14、极尤其优选地不超过8的扩展因子。

此处，优选的是将纤维束扩展到使其平均厚度是纤丝直径的1到50倍的程度，尤其优选地是纤丝直径的1到40倍、特别优选地是纤丝直径的1.5到35倍、极尤其优选地是纤丝直径的1.8到30倍。此处提到的“平均”是在纤维束的宽度上的平均。在纤维具有非圆形横截面的情况下，选取最短的横截面轴作为纤丝直径。针对纤维横截面，可以使用纤维制造商提供的信息。在各种纤维混合的情况下，选取基于单独的纤丝的数量的算术平均数作为纤丝直径。当制造商信息不可获得时，或者在类型相同但是几何形状不同的纤维的情况下（例如，自然纤维），通过扫描电镜（SEM）以及基于单独的纤丝的数量的算术平均数的测量和计算来确定平均纤丝直径。

偏转杆具有至少两个、优选地至少三个、并且尤其优选地至少四个径向环绕的带圆角突起部。这些突起部彼此相邻设置在偏转杆上并且通常彼此等距隔开。在优选实施例中，这些突起部设置在偏转杆的整个宽度上。在进一步优选的实施例中，这些突起部设置在偏转杆的在其上方引导纤维束的区域中。突起部之间的间距可以根据纤维的类型、以及粘到纤维上的胶料（size）的类型和量而极大地变化。

当使用重度上胶并且因此粘结在一起的相对较厚纤维束时，优选的是将两个或者三个偏转杆连续地设置，但是也可以容易地连续设置四个、五个、六个或者更多个偏转杆。经证明，针对第一偏转杆，以相对较短的间距设置突起部是有利的，然而对于接下来的偏转杆，间距可以加宽。本发明还包括如下情况：例如，最后一个偏转杆不具有突起部。对于本发明至关重要的仅仅是：如下文将更具体描述的，偏转杆中的至少一个具有突起部。

在偏转杆处，使纤维束偏转一定角度，该角度尤其取决于纤维的类型、以及粘到纤维上的胶料的类型和量。偏转角度在5°到120°范围内，优选地在10°到110°范围内，尤其优选地在15°到100°范围内，并且特别优选地在20°到90°范围内。该偏转通常有些弱，并且在许多情况下，30°的偏转角度是恰当的指导值。

随后使扩展的纤维束牵拉到浸渍室中。然后向扩展的纤维束施加熔融物。例如，这可以通过使纤维束牵拉通过熔融物浴来实现。然而，优选的是通过施加器模具或者借助一个或多个分配器杆来施加熔融物。

在本发明的方法中施加的熔融物的优选粘度为10 mPas到400 Pas，并且尤其优选地高达300 Pas。在单体或者在固化之后产生热固性材料或者热塑-热固混合体系的预聚物/树脂-硬化剂体系的情况下，粘度在低至10 mPas的较低范围内或者更低。在由热塑性模塑组合物、热塑性弹性体、或者复合弹性体材料组成的熔融物的情况下，粘度通常为至少1Pas。根据本发明，粘度应该被理解为表示根据力学频谱计中的ASTM D4400测得的在处理温度下的零剪切粘度。

熔融物的施加优选地在没有任何过量熔融物的情况下进行，尤其是在相对较高粘度的熔融物的情况下，或者使用仅有很小过量的熔融物。当使用过量熔融物时，必须采取防范措施，以确保过量的熔融物可以通过为此目的而设置的孔口流出。以一种方式调节纤维与熔融物的比率，使得成品零件中的纤维的体积分数为大约10%至85%，优选地15%至80%，并且尤其优选地20%至75%。

在随后的浸渍步骤中，施加的熔融物渗入纤维之间的空间内。这是通过局部压差并且通过纤维的相对运动来实现的。因此，合适的措施是，例如，横截面缩窄部、围绕半径进行偏转、和/或在取出模具之前或者之中成形。原则上，此处可以使用现有技术中已知的任何措施。

取出模具通常不包括任何一体式取出设备。相反，通常通过在模具之后立即进行取出或者通过压光辊来向纤维股施加张力。这种类型的取出是现有技术，例如，采用滚筒或者辊（也是压光机）的形式。

若需要，可以调节取出速度。取出速度优选地为0.1到30 m/min，并且尤其优选地0.5到25 m/min。

在本发明的方法中获得的纤维股可以具有任何需要的几何形状。例如，其可以是薄板或者其它板材、卷材、圆形型材（profile）、矩形型材或者复合型材。

在本方法的一种变型中，将获得的包括热塑性基质的纤维股进行切割以产生长度为4到60 mm、优选地5到50 mm、尤其优选地6到40 mm、特别优选地5到30 mm、并且极尤其优选地6到25 mm的细长形长纤维增强粒（pellet）。这些粒然后可以用于通过注塑成型、挤塑、压缩成型或者其它相似的成形方法来生产模塑件，并且此处利用温和的处理方法实现模塑件的尤其良好的性质。在本上下文中，术语“温和”应该被理解为尤其表示大大地避免了过度的纤维断裂和伴随的纤维长度严重减小。在注塑成型的情况下，这意味着，优选地使用大直径的螺钉和低压缩比以及宽大尺寸的喷嘴通道和闸门通道。应该确保的补充条件是：细长粒在高气缸温度（接触式加热）的辅助下快速熔化，并且纤维不会被过度的剪切水平过分地分割。当注意到这些措施时，所获得的模塑件具有比由短纤维增强的模塑件组合物生产的可比较性模塑件更高的平均纤维长度。这极大地改进了性质，尤其是拉伸弹性模量、极限抗拉强度、和缺口冲击阻力。

附图说明

图1描绘了本发明的偏转杆。

图2详细示出了两个相邻的突起部。

具体实施方式

图1中描绘的偏转杆1具有三个径向环绕的突起部2，在这种情况下，这三个突起部2设置在偏转杆的在其上方引导纤维束的区域中。

图2更具体地图示了两个突起部2。突起部具有侧面角α、高度H、和半径为R的带圆角尖端。位于突起部之间的是长度为L的笔直段，L可以是，例如，原始粗纱宽度的0.5倍到6倍。侧面角α优选地为90.1°到100°，尤其优选地90.3°到95°，并且特别优选地90.5°到92°，而高度H优选地为0.2 mm到20 mm，尤其优选地0.5 mm到10 mm，特别优选地1 mm到6 mm，并且极尤其优选地2 mm到4 mm。半径R优选地为0.1 mm到10 mm，尤其优选地0.1 mm到5 mm，并且特别优选地0.2 to 2 mm。半径基于对尖端的圆化处理。

本发明的尤其有利实施例包括：在2014年12月29日提交的申请号为14200411.8的欧洲专利申请中描述的方法中采用本发明的偏转杆。该方法包括以下步骤：

a)在具有径向环绕的带圆角突起部的至少一个偏转杆上方径向地引导纤维束，从而使该纤维束偏转和扩展至为最终产品的宽度的至少1.2倍、优选地至少因子1.4倍、尤其优选地至少1.6倍的宽度；

b)随后将所扩展的纤维束牵拉到浸渍室中；

c)在扩展后的状态下，通过至少一个施加器模具来施加熔融物；

c')凭借横截面缩窄部，设备使润湿后的纤维束接近后续产品的横截面，即，接近离开取出模具的产品所具有的横截面；

c'')半径使润湿后的纤维束偏转5°到60°、优选地8°到50°、尤其优选地12°到40°、并且特别优选地15°到35°的角度；

c''')松弛区使纤维分布均匀成具有一致的高度；

d)将浸渍有熔融物的纤维束牵拉通过位于设备的端部处的取出模具。

在方法步骤c')中的横截面缩窄部导致润湿后的纤维束的分散程度降低，即，使其宽度接近取出模具的宽度。在优选实施例中，使润湿后的纤维束的宽度为取出模具的宽度。在第二可能的实施例中，使润湿后的纤维束的宽度为大于取出模具的宽度的宽度。在这种情况下，在取出模具的过程期间或者在取出模具中进一步减小润湿后的纤维束的宽度。在第三可能的实施例中，使润湿后的纤维束的宽度为小于取出模具的宽度的宽度。在这种情况下，通过在取出模具的过程期间更新分散程度再次增加润湿后的纤维束的宽度。在方法步骤c')中的横截面缩窄部优选地被实施使得，对于此处考虑的所有实施例，将润湿后的纤维束的宽度减小为至少1/1.2倍，并且尤其优选地为至少1/1.4倍。

在方法步骤c'')中，偏转半径优选地为2到90 mm，尤其优选地3到60 mm，特别优选地4到40 mm，并且极尤其优选地4到30 mm。几何形状方面可以存在变型；例如，在偏转点处，半径可以与短的突起部组合，或者在偏转点处沿着Z形路径引导纤维束。可以将这些几何形状方面的变型描述为使得：在直接连续之后，存在两个方向变化，其间存在转向点。在这种情况下，权利要求书中的半径和权利要求书中的角度适用于方向的第二变化，并且优选地也适用于方向的第一变化。第一半径和第二半径、以及第一角度和第二角度可以不同。

偏转点优选地位于横截面缩窄部的端部处；然而，其也可以设置在横截面缩窄部的端部之前或者在横截面缩窄部的端部之后，尽管然后必须预料到可能无法实现最佳浸渍质量。

如果施加的熔融物包括树脂-硬化剂体系、单体或者预聚物，则通常会主要在松弛区中发生硬化反应。所牵拉出的纤维股已经被大体上硬化。

松弛区的长度取决于，例如，熔融物粘度、既定取出速度、和工厂规模。例如，在由E玻璃或者S玻璃和PA12生产宽度为40 mm的卷材的实验室工厂的情况下，100 mm的长度就能实现非常好的效果。然而，这仅仅是一种情形。松弛区也可以更短或者明显更长。

针对有关方法、装置和优点的其他细节，请参考2014年12月29日提交的申请号为14200411.8的欧洲专利申请以及其所产生的出版物的公开内容；该公开内容明确并入本专利申请中。

本发明的尤其有利实施例包括：在2014年12月29日提交的申请号为15162335.2的欧洲专利申请中描述的方法中采用本发明的偏转杆。该方法包括以下步骤：

a)在一个或多个分散器装置上方径向地引导一个或多个纤维束，分散器装置各自包括具有径向环绕的带圆角突起部的至少一个偏转杆，从而使纤维束偏转和扩展；

b)然后将该一个或多个扩展的纤维束以一种方式牵拉到浸渍室中，使得产生至少两个叠加的、在空间上分开的并且扩展的纤维网；

c)向扩展的纤维束施加熔融物，经由分别设置在两个纤维网之间的水平分配器杆来供应熔融物；

c')使单独的纤维网以一种方式聚集在一起，使得纤维网叠加并且彼此接触；

d)将浸渍有熔融物的聚集纤维束牵拉通过位于设备的端部处的取出模具。

以一种方式扩展和引导纤维束，使得至少在施加熔融物时产生至少两个叠加的网。网分离可以发生在设备中或者在设备之前。

在优选实施例中，经由分散器装置分别单独地扩展至少两个纤维束并且使其被牵拉通过单独的孔口到浸渍室中。由此直接获得两个在空间上分开的纤维网。

纤维束、分散器装置和进入孔口有利地叠加，从而不需要使纤维网偏转。然而，在特定情况下，纤维束、分散器装置和进入孔口的布置也可以是不同的，由此使纤维网偏转到恰当的位置。

在进一步优选的实施例中，经由分散器装置分别单独地扩展至少两个纤维束并且使其被牵拉通过公共的孔口到浸渍室中。在进入到浸渍室时，再次划分单独的纤维网。可以在打开的设备中通过手动穿线来实现对前述分开的网的划分。因此，优选是易于打开的具有至少两部分的设备。

在另一实施例中，经由分散器装置来扩展纤维束，此处或者下文中，通过合适的装置将纤维束分成多个叠加的、在空间上分开的并且分散的纤维网。然而，分开的纤维网此处需要偏转。然后将纤维网牵拉到浸渍室中。在此处的一种变型中，经由分散器装置来分别单独地扩展两个或者更多个纤维束，此处或者下文中，通过合适的装置将两个或者更多个纤维束分别分成多个叠加的、在空间上分开的并且分散的纤维网，使这些纤维网偏转并然后将其牵拉到浸渍室中。

要理解，这些不同实施例的任何期望组合也是可能的。

润湿过程现在发生在相应的纤维网之间，分配器横截面用于引入熔融物部分。根据后面期望的产品性质，并且根据使用的起始材料，该布置可以包括优选地叠加的一个或多个熔融物分配器。将熔融物从挤出机或者从塑化单元下游的熔融物泵供应至在网的横截面上对聚合物进行均匀计量的分配器杆。这种均匀计量通过施加器模具的内部横截面来实现。分配器模具的几何形状提供了熔融物的均匀施加，这是因为，存在优选地位于纤维网的整个宽度上的模具孔口或者多个相邻的模具孔口。此处可以使用T杆分配器、或者歧管分配器、或者允许受控计量和熔融物膜的均匀施加的相似类型。这些分配器模具对于本领域的技术人员而言是已知的。例如，在WO 2012/149129中更详细地描述了合适的歧管分配器。分配器的横截面可以是，例如，圆形、卵形、椭圆形、矩形或者带圆角矩形。

为了本发明的目的，还可以经由一个或者两个施加器模具来施加进一步的熔融物，其中，该布置具有位于最上面的纤维网上方的施加器模具、位于最下面的纤维网下方的施加器模具、或者分别位于最上面的纤维网上方和最下面的纤维网下方的施加器模具。

在接下来的浸渍步骤中，使各个网聚集在一起并且将其牵拉通过模具。在熔融物施加与模具之间的室区域中，可以通过存在轻微过量的熔融物来提供协助。在该区域中，纤维网聚集在一起，并且施加的熔融物渗入到尚未发生浸渍的纤维之间的空间内。该过程通过局部压差来实现，这种局部压差可以由模具区域中的这种聚集引起。在室的区域中，还可通过室几何形状或者以横截面缩窄部的形式引入的插入件来有助于该聚集。在这种情况下，纤维在初步阶段中经受与熔融物预合并，然后通过模具进行剩余的合并（consolidation）。如果最终产品是薄板，则可能会不需要横截面缩窄部，但是若最终产品是型材，则将横截面从扩展的纤维网的横截面减小到与型材的形状对应的横截面。

取出模具进行初始成形，并且引起网产品的进一步浸渍。通常不包括任何一体式取出设备。相反，通常在模具之后立即进行取出或者通过压光辊来向纤维股施加张力。这种类型的取出是现有技术，例如，采用滚筒或者辊（也是压光机）的形式。这可以进行进一步的成形。

当施加的熔融物是树脂-硬化剂体系、单体或者预聚物时，在模具区域中发生硬化反应，并且在之后也会发生硬化反应。在这种情况下，模具区域可以更长。熔融物施加从量上讲是恰当的，或者，模具用作剥离器，并且仅仅在随后发生硬化。必须选取温度分布，使得硬化可以仅在模具区域后发生。在从模具取出之后，可选地对产品进行热后处理，例如，在炉中进行热后处理以便完成硬化。

针对有关方法、装置和优点的进一步细节，请参考2015年4月2日提交的申请号为15162335.2欧洲专利申请以及所产生的出版物的公开内容；该公开内容明确并入本专利申请。

本发明还提供了一种用于生产纤维复合材料的装置，该装置包括以下元件：

a)分散器装置，其包括具有径向环绕的带圆角突起部的一个或多个连续的偏转杆，可以在偏转杆上方径向地引导纤维束并使其偏转和扩展；

b)通往浸渍室的一个或多个进入区域；

c)用于将熔融物施加到扩展的纤维束的下游装置；

d)用于浸渍纤维束的后续区域；以及

e)取出模具。

该装置的细节可从方法描述中获知，这是因为该装置用于执行本发明的方法。

在本发明的尤其有利的实施例中，装置包括以下元件：

a)分散器装置，其包括具有径向环绕的带圆角突起部的一个或多个连续的偏转杆，可以在偏转杆上方径向地引导纤维束并使其偏转和扩展至为最终产品的宽度的至少1.2倍、优选地至少1.4倍、并且尤其优选地至少1.6倍的宽度；

b)通往浸渍室的一个或多个进入区域；

c)可以用于将熔融物施加到扩展的纤维束的一个或多个下游施加器模具；

d)用于浸渍纤维束的随后区域，该随后区域包括以下连续区域：

• 输送通道的横截面缩窄部，利用该横截面缩窄部可以使润湿后的纤维束接近后续产品的横截面；

• 偏转点，该偏转点提供5°到60°、优选地8°到50°、尤其优选地12°到40°、并且特别优选地15°到35°的偏转；以及

• 松弛区；以及

e)取出模具。

有关该实施例的细节可从上面的方法描述、从2014年12月29日提交的申请号为14200411.8的欧洲专利申请的公开内容以及从所产生的出版物获知。

在本发明的尤其有利的实施例中，装置包括以下元件：

a)分散器装置，该散步装置包括具有径向环绕的带圆角突起部的一个或多个连续的偏转杆，可以在偏转杆上方以一种方式径向地引导、偏转和扩展纤维束，使得产生至少两个叠加的、在空间上分开的纤维网；

b)通往浸渍室的一个或多个进入区域；

c)用于将熔融物施加到扩展的纤维束的下游装置，该下游装置是水平分配器杆的形式，该水平分配器杆设置成使得其位于两个纤维网之间，并且借助该水平分配器杆，可以施加熔融物；

d)用于浸渍纤维束的随后区域，该随后区域包括聚集区域；以及

e)取出模具。

有关该实施例的细节可从上面的方法描述、从2015年4月2日提交的申请号为15162335.2的欧洲专利申请的公开内容以及从所产生的出版物获知。

本发明的偏转杆实现了即使重度上胶的纤维束（其尤其在非常粘结的区域中会断裂）的均匀扩展。因此满足了即使当取出速度较高时在非常广的粘度范围内实现非常良好的浸渍质量所需的条件。结合在熔融物施加和随后的合并期间本领域技术人员会选择来实现最佳可能的纤维润湿的措施，这更为适用。

Claims

1.一种由单向纤维和基质生产纤维复合材料的方法，所述方法包括以下步骤：

a)在至少一个偏转杆上方径向地引导纤维束，从而使所述纤维束偏转和扩展，所述至少一个偏转杆具有径向环绕的带圆角突起部，其中位于突起部之间的是长度为L的笔直段，所述纤维束与所述笔直段接触；

b)随后将所扩展的纤维束牵拉到浸渍室中；

c)向所扩展的纤维束施加熔融物；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述复合材料的所述基质是热塑性模塑组合物、热固性材料、热塑-热固混合体系、热塑弹性体或者交联弹性体。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤a)中，将所述纤维束分散为一程度，使得其平均厚度是纤丝直径的1到50倍。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所获得的纤维股在离开所述取出模具之后进行压光处理。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所获得的所述纤维股切成长度为4到60mm的细长形长纤维增强粒。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所获得的所述纤维股是薄板或者其它板材、卷材、圆形型材、矩形型材或者复合型材。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

- 在步骤a)中，将所述纤维束扩展至为最终产品的宽度的至少1.2倍的宽度；

- 在步骤c)中，通过至少一个施加器模具来施加所述熔融物；

- 在步骤c')中，凭借横截面缩窄部来使润湿后的所述纤维束接近后续产品的横截面；

- 在步骤c'')中，半径使所述润湿后的纤维束偏转5°到60°的角度；以及

- 在步骤c''')中，在松弛区使纤维分布均匀成一致的高度。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

- 在步骤a)中，经由一个或多个分散器装置来扩展一个或多个纤维束，所述分散器装置各自包括具有径向环绕的带圆角突起部的至少一个偏转杆；

- 在步骤b)中，然后以一种方式将所述一个或多个扩展的纤维束牵拉到浸渍室中，使得产生至少两个叠加的、在空间上分开的并且扩展的纤维网；

- 在步骤c)中，经由水平分配器杆来供应所述熔融物，所述水平分配器杆各自设置在两个纤维网之间；

- 在步骤c')中，以一种方式使所述分开的纤维网聚集在一起，使得所述纤维网叠加并且彼此接触。

9.根据权利要求1-8中的任一项所述的方法，其特征在于，所述径向环绕的带圆角突起部的侧面角为90.1°至100°。

10.根据权利要求1-8中的任一项所述的方法，其特征在于，所述径向环绕的带圆角突起部的高度为0.2 mm至20 mm。

11.根据权利要求1-8中的任一项所述的方法，其特征在于，基于对尖端的圆化处理，所述径向环绕的带圆角突起部的半径为0.1 mm至10 mm。

12.一种生产纤维复合材料的装置，所述装置包括以下元件：

a)分散器装置，所述分散器装置包括具有径向环绕的带圆角突起部的一个或多个连续的偏转杆，能在所述偏转杆上方径向地引导纤维束并使其偏转和扩展，其中位于突起部之间的是长度为L的笔直段，所述纤维束与所述笔直段接触；

b)通往浸渍室的一个或多个进入区域；

c)用于将熔融物施加到所扩展的纤维束的下游装置；

d)用于浸渍所述纤维束的后续区域；以及

e)取出模具。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，

- 利用元件a），将纤维束扩展至为最终产品的宽度的至少1.2倍的宽度；

- 对于元件c)，用于施加所述熔融物的所述装置是一个或多个施加器模具的形式；以及

- 元件d)包括以下连续区域：

• 输送通道的横截面缩窄部，利用所述横截面缩窄部能使所述润湿后的纤维束接近后续产品的横截面；

• 偏转点，所述偏转点提供5°到60°的偏转；以及

• 松弛区。

14.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，

- 利用元件a），能以一种方式对纤维束进行扩展，使得产生至少两个叠加的、在空间上分开的纤维网；

- 对于元件c)，用于施加所述熔融物的所述装置是水平分配器杆的形式，所述水平分配器杆设置成使得其位于在两个纤维网之间；以及

- 元件d)包括聚集区。

15.根据权利要求12-14中的任一项所述的装置，其特征在于，所述径向环绕的带圆角突起部的侧面角为90.1°至100°。

16.根据权利要求12-14中的任一项所述的装置，其特征在于，所述径向环绕的带圆角突起部的高度为0.2 mm至20 mm。

17.根据权利要求12-14中的任一项所述的装置，其特征在于，基于对尖端的圆化处理，所述径向环绕的带圆角突起部的半径为0.1 mm至10 mm。