CN109477256A

CN109477256A - 用于增强复合材料的混合纺织品

Info

Publication number: CN109477256A
Application number: CN201780042000.XA
Authority: CN
Inventors: J.布夏尔; A.加西亚
Original assignee: Saint Gobain Adfors SAS
Current assignee: Saint Gobain Adfors SAS
Priority date: 2016-07-05
Filing date: 2017-07-04
Publication date: 2019-03-15
Also published as: WO2018007692A1; FR3053702B1; US11898278B2; JP7121663B2; EP3481978C0; HRP20240046T1; PL3481978T3; FR3053702A1; US20230193528A1; ES2969529T3; JP2019522119A; EP3481978A1; EP3481978B1

Abstract

本发明涉及一种用于增强复合材料的聚合物基质的混合编织织物，其包含选自玻璃纤维，玄武岩纤维，碳纤维，陶瓷纤维，石英纤维和二氧化硅纤维的无机纤维，以及天然有机纤维，其特征在于，无机纤维和天然有机纤维彼此共编织，共编结或共针织。本发明还涉及含有这种混合织物的预浸料和复合材料。

Description

用于增强复合材料的混合纺织品

技术领域

本发明一般地涉及有机聚合物基质复合材料领域，和更具体地说，涉及通过嵌入有机聚合物基质中而包含在所述复合材料构成中的增强纺织品的领域。

更确切地说，本发明涉及同时包含无机纤维和有机纤维的混合纺织品，所述无机纤维和有机纤维是天然的，彼此共编织的、共编结的或共针织的。

本发明还涉及这种混合纺织品作为织物增强材料用于增强复合材料的聚合物基质的用途。

本发明特别适用于运输工业，体育工业，能源生产工业，建筑工业，建筑业或医疗工业的复合材料的制造。

背景技术

目前，玻璃纤维用于增强聚合物材料，根据其用途提供最佳的耐受性。无机玻璃纤维特别使得可以相对于钢显著减轻结构的重量。

此外，天然纤维如亚麻，大麻，剑麻等可用作聚合物材料的增强材料。与使用玻璃纤维相比，这些天然有机纤维的使用允许进一步增加重量。

由天然纤维制成的增强织物一方面通过交织经纱而另一方面通过交织纬纱而形成。相反，加捻，纱线的路径（其随织物的编织变化）和纤维的各向异性可导致纤维的取向差，并因此导致相对于单向层堆叠的机械性能的改变。此外，在制造具有由天然纤维制成的增强材料的复合材料期间，在用基质浸渍纤维时，可能存在基质在经纱内迁移的问题。因此，存在一个紧迫的问题，即天然有机纤维的使用不能提供含有它们的复合材料的机械特性的再现性。

本发明的目的是提供重量轻，具有易于再现的机械特性的复合增强材料。

现有技术

通常，复合材料包括由可模塑塑料制成的结构形成基质，并且其中嵌入一种或多种增强材料。通常，这种增强材料包括由人造增强纤维制成的结构，特别是无机纤维，例如玻璃纤维，碳纤维或芳族聚酰胺纤维。

例如，在文献US 4,581,053和FR 3011255中特别描述了基于编织玻璃纤维的各种产品。

在文献US 2016/0047073中，提出了一种用于增强复合材料的混合纺织品材料，所述复合材料由与非织造有机材料（例如天然纤维）带交织的无机材料（例如碳纤维）的单向非织造纤维带制成。因此，诸如亚麻和棉的天然纤维可用作聚合物材料的增强材料。

在法国专利申请FR 2949125中，提出了一种通过用聚合物材料涂覆天然材料（亚麻和棉）纱线来制造复合增强材料的方法，以便形成用于制造非织造纺织品的复合增强材料。

此外，如法国专利FR 1204132中所教导的，其公开了用于增强塑料的天然纤维的处理，在复合材料的增强构造中使用天然纤维是相对古老的想法。

此外，在法国专利申请FR 2898140中，提出了使用连续驱动的一组梳机将天然亚麻纤维与另一种材料混合，使得这些天然亚麻纤维可以增强复合部件。与天然亚麻纤维混合的物质尤其可以是由聚丙烯或一些其它合成塑料制成的纱线形式。然而，由于它们的性质不同，天然亚麻纤维和聚丙烯纱线在拉伸时不具有相同的性能，因此通过梳机混合它们不能产生适当均匀的产品。

在文献WO2016 / 042556A1中，提出了一种混合纺织品材料，其由一层编织纺织品层和通过各种方法结合的合成层制成。

专利US 5 538 781公开了用于复合材料的纺织品增强材料，其包含基于聚芳酰胺，碳和玻璃纤维的纱线。

申请EP 1 584 451描述了用于复合材料的纺织品增强结构，其中金属线与有机或矿物纤维混合。

专利GB 1 294 867公开了阻燃混合纺织品，其包含至少85％的非氧化矿物纤维和至多15重量％的具有自熄性能的特定类型的尼龙。

最后，专利US 5,326,628描述了一种基于浸渍有沥青材料和/或合成树脂的纺织品的摩擦材料。该纺织品由纱线制成，所述纱线由基于陶瓷纤维或由合成聚合物制成的有机护套包围的玻璃纤维的芯构成。这些纱线通过与金属丝加捻而组合。

然而，仍然需要开发用于轻质复合材料的增强材料，其提供复合材料的机械性能的更好再现性。

发明内容

因此，本发明的目的是提出一种复合增强产品，其重量轻，经济并且具有改进的和可再现的机械性能，因此它可用于运输工业，体育工业，能源生产工业，建筑工业，建筑业和医疗业。

发现包含天然有机纤维和无机纤维的混合纺织品可用作制造具有优异机械性能（例如优异的抗冲击性）的轻质复合材料的增强剂。

因此，申请人开发了编织的、编结的或针织的混合织物，其包含天然有机纤维和无机纤维，或由天然有机纤维和无机纤维组成，当其用作复合材料增强物时，可以获得所需的机械性能和低重量。

因此，根据第一方面，本发明提出了混合纺织产品，其包含选自玻璃纤维，玄武岩纤维，碳纤维，陶瓷纤维，石英纤维或二氧化硅纤维的无机纤维，以及天然有机纤维，无机纤维和天然有机纤维彼此共编织、共编结或共针织。

在第二方面，本发明涉及预浸渍物，即半成品，其包含至少一种这样的混合纺织品和热塑性或热固性树脂，该树脂优选占预浸渍物的5-30wt％，更优选10-25wt％。

在第三方面，本发明涉及用于增强复合材料的聚合物基质的纺织品增强物，其包含至少一种根据上述第一方面的混合纺织品，该混合纺织品可渗透复合材料的聚合物基质。

在第四方面，本发明涉及这种混合纺织品，这种增强物或这种预浸渍物用于增强复合材料的聚合物基质的用途。

在第五方面，本发明涉及这种混合纺织品，这种增强物或这种预浸渍物用于制造包含有机聚合物基质和纺织品增强物的复合材料的用途。

最后，根据第六方面，本发明涉及由有机聚合物基质和至少一种根据第一方面的混合纺织品或根据上述第三方面的纺织品增强物形成的复合物。

通过阅读下面给出的非限制性描述，将更好地理解本发明，并且本发明的其他特征和优点将变得更清楚。

后者纯说明性的，必须参考附图阅读，其中：

- 图1显示了根据本发明的编织混合织物的四个实例，标记为A，B，C和D。织物A是包括亚麻经纱和玻璃纤维纬纱的平纹织物;织物B是2x2斜纹织物，包括亚麻经纱和玻璃纤维纬纱;织物C和D是包括亚麻和玻璃纤维经纱以及仅亚麻纬纱的平纹织物。

- 图2显示了通过真空灌注制造复合材料的方法的示意图。

具体实施方案

本发明的第一方面涉及包含无机纤维和天然有机纤维的编织、针织或编结的混合纺织品。

它优选不含合成有机纤维。

它优选不含金属纤维。

根据本发明的混合纺织品优选是编织混合纺织品。

在一个优选的实施方案中，它是一种混合纺织品，包括基于无机纤维的纱线，基于有机纤维的纱线和/或基于有机纤维和无机纤维的纱线（混合纱线）。

换句话说，本发明的混合纺织品可包括无机纤维和天然有机纤维，这些纤维结合在纱线中，而这些纱线又通过编织、针织或编结结合在一起。重要的是要注意，在本发明的混合纺织品的结构中，在形成编织混合织物结构的纱线组成中总是包含天然有机纤维和无机纤维。

在本发明实施方案的本说明书中，术语“纺织产品”，“纺织品”和“织物”不加选择地使用。

“纺织产品”或“纺织品”或“织物”是指可通过编织，针织或编结制造的任何材料（其分为纱线和/或纤维），并且与非织造产品（其中纤维保持无规）相反，具有的纱线或纤维的有序交织。

纺织产品尤其可以通过在同一平面中编织，即交织，在“经线”方向上布置的纱线（下文称为经纱）和在另一个方向上布置的纱线（通常垂直于经纱，在“纬线”方向（下文称为纬纱））。纬纱是沿纺织品带宽度方向延伸的纱线。经纱沿长度方向延伸。正是这两种纱线的交织产生了织物。应理解，纬线由一根或多根平行纱线形成，并且经线也由一根或多根平行纱线形成。在这些经纱和纬纱之间获得的结合（bond）由纺织品定义。当然，编织包括多种方法，这些方法提供不同类型的编织（简单或平纹编织，双纬编织，组合编织，斜纹或灯芯绒（serge），缎纹编织等）。

根据本发明的混合纺织品的制造可以在常规装置中进行，该装置通常适用于制造织物，特别是用于制造具有基于无机纤维如玻璃纤维的纱线的织物。

将这些纱线编织在一起的方法对织物的特性，特别是其机械特性有影响。

因此，参数的变化导致织物的性质变化：在纬纱和经纱方向上使用的每单位长度的纱线的数量（分别为一根或多根纬纱和经纱），捻度，编织，纱线之间的角度（例如纬纱和经纱之间的角度）等。本领域技术人员将根据所设想的应用的具体性质选择最适合于使用本发明的纺织品的制造方法和参数。

当进行编织方法时，为了控制纱线之间的张力并且为了在两种类型的纱线（由天然有机纤维构成的纱线和由无机纤维构成的纱线）之间保持恒定的张力，可以通过下述各种方式制备经纱进行共编织：

- 通过在织机上直接整经，经纱直接在来自布置在纱筒架中的纱筒的梁上彼此平行地布置;或

- 例如，通过在实验室级别的织机上使用双梁采样整经。

整经也可以是分条的（sectional），在这种意义上，经纱在整经筒上的部分平行放置。然后，设置操作允许经纱从整经器转移到梁，同时保持恒定的张力。

本发明的纺织品也可以通过针织制造。针织是一种用于通过形成结（knots）来制造织物的技术，从单根纱线或多根纱线开始。各种针织技术对于本领域技术人员来说是可用的，例如纬编或抛针或经编，可以使用后者制造防抽丝制品。

有机纤维是动物来源或植物来源的天然有机纤维，优选植物来源的天然有机纤维。

植物纤维可选自亚麻，大麻，棉花，黄麻，荨麻，剑麻，椰子，酒椰，蕉麻，金雀花（broom），以及更一般地任何可纺的植物纤维。

动物纤维可以选自安哥拉山羊绒，羊绒，马海毛，羊毛，骆驼，羊驼毛或骆马毛，丝，蜘蛛丝，例如来自蜘蛛Nephila clavipes，以及更一般地任何可纺的动物纤维。

天然有机纤维还包括通过天然材料（例如牛奶酪蛋白（Lanital）），来自各种植物（例如松树皮，竹子，大豆，桦木）的纤维素的化学处理（例如溶解然后沉淀）获得的人造纤维（人造丝或粘胶）。

例如,人造纤维可选自乙酸纤维素（Rhodia），藻酸盐，Ardil，Arlan，Casenka，Coslan，Cupro，Fibrolane，Lanital，Merinova，Polynosique（Meryl或Zantrel），Silcool，三乙酸纤维素（Rhonel），Vicara或者粘胶纤维。这是非穷尽性清单。

“无机纤维”选自玄武岩，碳，陶瓷，二氧化硅，玻璃，石英。

将有机纤维和无机纤维收集在一起以形成纱线形式的长组件。因此，本发明的纺织产品中使用的纱线对应于来自纺纱工业的所有产品，构成已经处理的纤维的组合，例如通过加捻，以确保纤维之间的内聚力。因此，本发明可以使用合适的纱线，带，加捻纱线，双捻纱线，绳（cable）等。

可以处理天然有机纤维以促进它们在复合材料的增强织物中的应用。

因此，为了用作复合材料的增强材料，植物纤维从纺织工业的加工链中获得。该行业已经开发出将纤维与植物其余部分分离的技术。用于分离和制备纤维的技术特别是：

- 浸渍法（retting）：结合纤维的果胶水解。该操作可以在水（自来水或其他）中进行，通过露浸或在工业上使用化学品或酶进行。对于亚麻，露浸是最常用的方法;

- 研磨：木质部分破碎;

- 打麻（scutching）：从植物的木材中分离木质碎片；和

- 组合和梳理：解开纤维。

为了获得高性能复合材料，可能需要额外的处理：纤维分离，表面清洁，聚合物润湿纤维的改进，在纤维和基质之间获得优质结合，在某些情况下，降低亲水性。润湿是必要的条件但不足以获得聚合物基质与纺织品增强物的良好粘附性。在复合材料中，纤维/基质粘附在纤维之间的应力传递和抗老化中起着非常重要的作用。根据纤维的性质选择一种或多种处理方法。这些处理使用各种产品或“添加剂”。

处理的实例是：

- 化学处理以改变纤维的表面组成并与聚合物形成化学键，例如使用诸如硅烷，异氰酸酯和羧酸的化合物;

- 物理化学处理，如臭氧化，冷等离子体和电子束辐照;

- 用苏打进行碱处理以除去木质素，果胶和覆盖天然纤维外表面的蜡。这种类型的处理导致表面粗糙度，溶胀，纤维稳定性增加和亲水性降低;

- 用乙酸酐对纤维素或半纤维素进行乙酰化处理，以增加尺寸稳定性和抗环境降解性;

- 温度高于180ºC的热处理。这些类型的处理在惰性气氛下进行，对半纤维素和木质素的性质起作用，这改善了尺寸稳定性和耐久性;

- 提高耐火性的处理；和

- 酶处理，可以通过适当选择酶来攻击中间薄片，确保纤维束内的凝聚力，从而促进其提取和改善其表面。

还可以处理有机纤维和无机纤维以通过称为施胶的化学表面处理来改善纤维/基质粘附。施胶包括施加包含至少一种提供防磨损保护的试剂的施胶组合物，特别是在纱线通过织机的模具期间，增加长丝的刚度，改善纤维/基质界面和制备结合（例如玻璃/树脂），有助于在执行过程中通过树脂的浸渍并去除静电荷。

在一些实施方案中，形成根据本发明的混合织物的纱线的有机和/或无机纤维以这种方式用施胶组合物处理。

沉积在本发明的混合纺织品的有机和/或无机纤维上的胶料的量（干提取物）为0.1至10％，优选0.3至3wt％。通常使用的载液是水，其占施胶组合物的85至95％。

对于玻璃纤维纱线的施胶组合物，可以参考"Glass fibers for reinforcement"Techniques de l'ingénieur, “Plastiques et Composites”论文中描述的施胶剂。作为示例，本发明中使用的施胶剂包括以下元素：

- 成膜剂（3-10％），将长丝粘合在一起，从而赋予纱线完整性和保护性，并允许用基质浸渍。它主要由聚醋酸乙烯酯，环氧树脂或聚酯树脂，淀粉等组成;

- 润滑剂（0.05至1％），在纱线操作过程中具有防磨损保护作用。它们的主要成分是铵表面活性剂和胺类;

- 具有去除静电荷作用的抗静电剂（0至0.3％）。它是烷芳基磺酸盐或季铵盐;和

- 偶联剂（0.2至0.7％），其允许一方面与基质形成键，另一方面与纤维一起形成键，通常为有机硅烷，钛酸盐或锆酸盐。

用于本发明的玻璃纤维纱线必须具有上述类型的施胶。这是由它们的制造方法造成的，该方法包括在拉伸期间和在将它们收集成一种或多种纱线之前在长丝上施加施胶组合物的必要步骤，如下所述。

因此，在本说明书中使用术语“添加剂”以非限制性方式表示在上述处理中添加的任何产品：特别是如上所述的施胶，还有功能化聚合物，着色剂，UV吸收剂，软化剂，阻燃剂等，赋予本发明织物特定的性质。

添加剂优选选自施胶剂，官能化聚合物，着色剂，UV吸收剂，软化剂，阻燃剂。

在一个实施方案中，根据本发明的混合纺织品的特征在于有机纤维用施胶组合物处理，应理解无机纤维必须用如上所述的施胶组合物处理。

除天然有机和无机纤维外，本发明的混合织物可包含0.1至20wt％的一种或多种添加剂，优选施胶，特别是0.2至10wt％的一种或多种添加剂，优选施胶，特别是0.1至5wt％的一种或多种添加剂，优选施胶。

其中，本发明中使用的无机纤维的纱线是：

a）由平行连续长丝组成的纱线，没有加捻（或基纱）;这些产品被称为编织玻璃复丝产品;或，

b）多种基纱的组合，称为粗纱。

上述纱线是无捻纱线。尽管它们具有较低的性能，但本发明的范围还包括具有至少5，至少10，至少15或至少20转/ m的加捻纱线。

根据本发明可使用的玻璃纤维及其制造方法描述于例如“Glass fibers forreinforcement”，Techniques de l'ingénieur，“Plastiques et Composites”论文或文献FR2910462中。玻璃纤维纱线以已知的方式通过机械拉伸从模头的多个孔流出的熔融玻璃流以形成长丝来生产，然后将长丝组合成一根或多根纱线，每根纱线收集在由卷绕器支撑的纱筒上。包含在纱线构成中的玻璃可以是任何类型，例如E，C，E-CR，D，R，A，S，S2，AR（耐碱）。玻璃E是优选的。

构成纱线的玻璃长丝的直径可以广泛变化，例如5至24μm，优选6至16μm，和更优选8至13μm。类似地，纱线的线性重量可以有很大的变化，其范围可以是10至10000特，和优选100至2500特。

在一个优选的实施方案中，无机纱线含有大于50wt％的玻璃，优选大于75％，有利地为100％。

可以组合不同类型的天然有机纤维以形成纱线，例如由亚麻和棉纤维，丝和亚麻纤维制成的纱线。

可以组合不同的无机纤维以形成无机混合纱线，例如由玻璃和碳纤维制成的纱线。

纱线可以是混合的，即同时由各种比例的有机和无机纤维构成，例如由亚麻纤维和玻璃纤维制成的纱线。

在一个具体实施方案中，本发明的编织混合织物中的至少一根或多根经纱是混合纱线。

在一个具体实施方案中，所述混合纱线包含5-95wt％的有机纤维，5-95wt％的无机纤维和0-50wt％的一种或多种选自上述组分的添加剂;特别是10至40重量％的无机纤维，30至90重量％的有机纤维和0.2至20％的一种或多种添加剂，特别是10至30重量％的无机纤维，70至90重量％的有机纤维，和0.2至20wt％的一种或多种添加剂，特别是15至25wt％的无机纤维，75至85％的有机纤维和0.1至20wt％的一种或多种添加剂;特别是10至30wt％的有机纤维，70至90wt％的无机纤维和0.2至20wt％的一种或多种添加剂，特别是15至25wt％的有机纤维，75至85wt％无机纤维和0至20wt％的一种或多种添加剂;有机纤维，无机纤维和/或添加剂的总和等于100％。

在一个优选的实施方案中，无机纤维是玻璃纤维，有机纤维是亚麻纤维。在添加剂是施胶剂的情况下，其被施加在有机纤维或纱线上。优选地，混合纺织品含有35至45重量％的玻璃纤维，40至55重量％的亚麻纤维和1至5重量％的施胶剂。

如上所述，在本发明的混合纺织品的编织结构中，在形成所述织物的纱线的组成中必须始终存在天然有机纤维和无机纤维。形成本发明的编织混合织物结构的纱线中有机纤维和无机纤维的性质和比例将根据本发明织物的用途和编织方法来选择。

在一个具体实施方案中，相对于根据本发明的编织混合织物的总重量，有机纤维为至少10重量％，至少20重量％，至少30重量％，特别是至少50重量％，特别是至少60重量％，特别是至少70重量％，特别是在至少80重量％，特别是至少90重量％，特别是至少95重量％。

在一个具体实施方案中，相对于根据本发明的编织混合织物的总重量，无机纤维为至少10重量％，至少20重量％，至少30重量％，特别是至少50重量％，特别是至少60重量％，特别是至少70重量％，特别是在至少80重量％，特别是至少90重量％，特别是至少95重量％。

在一个具体实施方案中，本发明的混合纺织品包含5-95wt％的有机纤维，5-95wt％的无机纤维和0-50wt％的一种或多种选自上述添加剂的添加剂。

在优选的实施方案中，混合纺织品包含50至90重量％，优选60至90重量％，更优选70至90重量％，和甚至更优选80至90重量％的天然有机纤维，和10至少50重量％，优选10-30重量％，更优选10-20重量％的无机纤维，这些百分比相对于天然有机和矿物纤维的总质量表示。

根据一个具体实施方案，根据本发明的混合纺织品是通过编织获得的编织纺织品。

编织是在同一平面中交织在“经线”方向上沿第一方向布置的纱线和沿另一方向布置的纱线，优选地垂直于经纱，在“纬线”方向上交织。可以设想多种组合，但最终的织物将始终具有天然有机纤维和无机纤维彼此共编织：

- 纬纱由100％天然有机纤维制成和经纱由100％无机纤维制成;

- 纬纱由100％无机纤维制成和经纱由100％天然有机纤维制成;

- 纬纱由至少99wt％的有机纤维制成和经纱由至少99wt％的无机纤维制成;

- 纬纱由至少70wt％的有机纤维制成和经纱由至少70wt％的无机纤维制成;

- 由100％有机纤维制成的混合纬纱和经纱;

- 由100％无机纤维制成的混合纬纱和经纱;

- 由100％有机纤维制成的混合经纱和纬纱;

- 由100％无机纤维制成的混合经纱和纬纱;或，

- 混合纬纱和混合经纱。

在一个具体实施方案中，本发明的混合纺织品通过编织获得，并且其特征在于经纱和/或纬纱包含每单位长度多于1根纱线，即每厘米2、3、4、5、6、7、 8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、20至30、30至40、40至50、50至60、60至70、70至100根纱线。

考虑到纺纱工业可以提供具有非常可变的线性重量（重量以克/ 1000米纱线计）（例如34至10000特）的纱线，可以获得具有所需重量的织物。例如，通过在经纱和/或纬纱的方向上组合线性重量减小的纱线，可以获得重量轻的织物。

因此，在优选的实施方案中，经线包含一种或多种基于有机纤维的纱线和/或一种或多种基于无机纤维的纱线和/或一种或多种混合纱线；和纬线包括一种或多种基于有机纤维的纱线和/或一种或多种基于无机纤维的纱线和/或一种或多种混合纱线。上面已经描述了不同纱线（有机纱线，无机纱线和混合纱线）的各种可能性和组成。

在一个优选的实施方案中，本发明的混合织物通过编织制造，并且包含50至90wt％的天然有机纤维，优选亚麻纤维，10至50wt％的无机纤维，优选玻璃，和0至50wt％选自上述添加剂的一种或多种添加剂，例如施胶剂；和每厘米，经线包括两根天然有机纱线，最好是亚麻，和无机纱线，最好是玻璃，和每厘米，纬线包括一根或多根有机纱线，最好是亚麻。

通常，本发明中使用的纱线的线性重量为10至10000特，特别是34至5000特，特别是100至1000特，特别是500至3000特。优选地，纱线的线性重量在300至2500特。有利地，有机纱线的线性重量小于无机纱线的线性重量。

编织混合纺织品有利地具有：

- 厚度小于30mm，优选地在0.2mm至5mm之间，特别是在1至4mm之间，特别是在1.5至3mm之间，优选地在2至3.5mm之间，和/或

- 每单位面积的重量为30至3000g/m²，优选100至2000g/m²，优选100至1200g/m²，优选100至1000g/m²。

本发明的另一个目的是允许制造由本发明的混合纺织品增强的复合材料。

为此目的，可以叠加和组装根据本发明的多种混合纺织品。每种混合纺织品以及混合纺织品的组装优选地可渗透形成聚合物基质的聚合物。通过相对松散的结构确保这种渗透性，允许纱线具有一定的移动性，或者甚至是孔或开环，允许聚合物组合物通过。

此外，为了使聚合物基质可渗透，根据本发明的混合纺织品不含粘合剂或能够阻塞孔或开环的整理剂。

根据本发明的混合纺织品或根据本发明的混合纺织品的组件可以直接用聚合物基质浸渍以形成复合材料，或者它可以用于制备半成品，称为预浸渍物，其被嵌入聚合物基质中。

预浸渍物优选通过用热固性或热塑性树脂组合物，优选热固性树脂浸渍混合纺织品来制造。如已知的，通过有机树脂预先浸渍混合纺织品有利于通过改善纺织品增强材料与聚合物基质的相容性来制造复合材料。

相对于预浸渍物的总重量，预浸渍物中的树脂量通常为5至30wt％，优选10至25wt％。

在一个具体实施方案中，如上所述，复合材料可包括多层根据本发明的织物。任选地，本发明的混合纺织品层可以与非织造纺织品层或其他非混合纺织品层结合使用。

根据一个具体实施方案，本发明的增强材料具有至多50层本发明的混合纺织品，特别是2至10层，特别是5至20层，特别是20至30层，和优选4至15层。将根据所需的应用和复合材料的类型选择层数。

包含在本发明的增强材料构成中的本发明的编织混合纺织品具有的每单位面积重量为30至3000g/m²，优选100至2000g/m²，有利地100至1200g/m²，更好的是从100到1000g/m²。

基质可以是热塑性的，例如：聚酯，乙烯基酯树脂，聚氨酯（PU），聚（双马来酰亚胺），聚（乳酸）（PLA），聚（羟基链烷酸酯）（PHA），聚（对苯二甲酸乙二醇酯）（PET），聚酰胺（PA），聚丙烯（PP），聚（对苯二甲酸丁二醇酯）（PBT），聚乙烯（PE），聚碳酸酯（PC），聚氯乙烯（PVC）。

应注意，植物纤维的降解温度在200℃至230℃之间。

基质也可以基于热固性树脂，例如脲醛（UF）树脂，三聚氰胺 - 甲醛（MF）树脂或酚醛树脂（PF），聚环氧化物或环氧化物（EP），聚双马来酰亚胺（BMI），热固性聚酰亚胺（PIRP），交联聚氨酯（PUR），不饱和聚酯（UP），乙烯基酯（VE），硫化弹性体，聚异氰脲酸酯和聚硅氧烷。

在整个前面的描述和权利要求中，除非另有说明，否则表述“包括”和“包含”必须被理解为分别是“包括至少一个”和“包含至少一个”的表述的同义词。

在整个说明书中，除非另有说明，否则数值的范围应理解为包括端点。

形成本发明复合材料的方法

包含本发明的编织混合纺织品的本发明复合材料可以通过任何类型的制造复合材料的方法获得，所述复合材料提供复合材料并且其中树脂能够渗透到本发明的增强材料的编织中并浸渍它。它可以是例如挤出，浸渍或真空灌注，液体树脂（RTM）的低压注射成型，“手糊成型”，SMC（片状成型化合物），高压釜和本体成型（BMC）的方法。

最终的复合材料通常必须具有尽可能好的抗冲击性，最小可能的不受控制的孔隙率（没有无意间捕获的气泡），以及最佳可能的表面外观，特别是最终部件的边缘（窄面）。

本发明的增强复合材料的优点尤其地来自低重量与天然纤维的相容性，但是它具有比后者更好的机械特性，例如更好的抗冲击性。

本发明特别适用于运输工业，体育工业，能源工业，建筑物，建筑，医疗工业等的复合材料的制造。在这些应用中，必须对机械强度的限制做出适当的响应，同时保持物体的光亮。

实施例

根据本发明的织物，根据本发明的增强材料和根据本发明的复合材料提供的优点将从以下实施例中更好地理解，说明本发明但不限制本发明。

图1显示了具有共编织亚麻纱线和玻璃纤维纱线的混合纺织织物的四个实施例。在这些实施例中，使用各种共编织方法（平纹编织，2/2斜纹编织）以获得这种纤维组合。

使用的纱线是：

- 无捻亚麻纱 - 来自DEHONDT的1300 tex的Nattex

- 无捻玻璃纤维纱线 - Zerotwist - 来自Vetrotex - 2400 tex（EC22 2400 T99C）（纬纱）;和/或

- 无捻玻璃纤维纱线 - Zerotwist - 来自Vetrotex - 2040 tex（EC20 2040 T99C）（经纱）。

亚麻纱已经确定施胶，在织机上编织时具有机械耐久性和内聚力。该施胶剂还与在最终复合材料的制备期间使用的聚合物基质相容。

下表1显示了从B1到B10编号的各种样品。该表给出了各种织物的性质，即在这里考虑的实施例中：每个样品的参考对照，其中字母F表示亚麻，字母G表示玻璃，和数字表示以g/m²表示的重量，经线类型，纬线类型和编织类型（平纹编织P和斜纹编织T）。

对比样品B1和B4是平纹编织（P）和2/2斜纹编织（T）形式的织物，仅由1300特克斯的亚麻制成。

对比样品B7和B8是平纹编织（P）和2/2斜纹编织（T）形式的织物，仅由2400特克斯的玻璃纤维纱线制成。

对比样品B9和B10分别是亚麻和玻璃的非织造织物，具有两种类型的重量，即350g/m²和600g/m²。

根据本发明的样品B2，B3，B5和B6来自亚麻和玻璃的混合编织纺织品。

样品B2是平纹编织的混合纺织品，重量为850克/平方米，由经线中的亚麻纱线（1300特克斯）和纬线中的玻璃纤维纱线（2400特克斯）制成。

样品B3是2/2斜纹编织的混合纺织品，重量为850克/平方米，由经线中的亚麻纱线（1300特克斯）和纬线中的玻璃纤维纱线（2400特克斯）制成。

样品B5是平纹编织的混合纺织品，重量为575克/平方米，由一方面经线中对于1根玻璃纤维纱线（2040特克斯）则2根亚麻纱线（1300特克斯），另一方面纬线中亚麻纱线（1300特克斯）制成。

样品B6是平纹编织的混合纺织品，重量为550克/平方米，由一方面经线中对于1根玻璃纤维纱线（2040特克斯）则1根亚麻纱线（1300特克斯），另一方面纬线中亚麻纱线（1300特克斯）制成。

表1：织造物和非织造织物的性质

表1中描述的各种纺织品（B1-B10）用作通过真空灌注技术制造十个复合材料R1至R10的增强材料。在所示的实例中，树脂是邻苯二甲酸聚酯（可从POLYNT Composites获得的NORSODYNE I15284）。该树脂属于邻位树脂，是在约20℃的温度下铸造的冷铸材料。所用的催化剂材料是有机过氧化物（PMEC，其可以从SF Composites获得），并且使用的促进剂是具有6％活性氧的辛酸钴，其可以从FOURNIER Composites获得。

由此获得由表1的纺织品增强的复合结构。表2显示了获得的复合材料（R1至R10）及其特性，例如亚麻的量（以重量百分比计），玻璃的量（以重量百分比计），织物层数，增强材料的厚度（以mm计），增强体积百分比和所得复合材料的密度。

表 2: 各复合材料的特性

现在将描述确定所考虑的纺织品的性质的方式。

首先进行各种机械测试以评价用本发明的混合编织纺织品增强的复合材料与包含100％亚麻或100％玻璃的织物相比并与非织造织物相比的性能。

根据标准NF EN ISO 527-4 July 97- Type 3的规格进行评估复合材料的拉伸弹性模量的试验。

因此，拉伸试验的相关试验条件如下：

- 根据标准NF EN ISO 527-4 1997年7月 - 类型3的拉伸试验条件;

- 试验条件：21.6℃，51.3％RH;

- 调理：干燥;

- 预载：1 MPa;

- 测试速度：2毫米/分钟;和

- L0 - 标准行程：50 mm。

根据标准NF EN ISO 14125的规格进行评估复合材料弯曲弹性模量的试验。

弯曲试验的相关规范和试验条件如下：

- 根据标准NF EN ISO 14125进行的3点弯曲试验的条件：

- 测试条件：21.5℃，50.5％RH

- 调理：干燥

- 预加载：10N

- 测试速度：5毫米/分钟

- 支架之间的距离：81毫米

- 支撑辊的半径：5 mm

- 弯曲冲头的半径：5毫米

- 传感器之间的差异：96毫米

表3A给出了分别通过在经向和纬向上测量获得的拉伸弹性模量的值。

表3B表示通过在经向和纬向上测量获得的弯曲弹性模量的值。

表3：表2复合材料的拉伸（A）和弯曲（B）中的弹性模量

应注意，对比于具有非织造增强物的复合材料（样品R9和R10），特别是基于亚麻纤维的非织造织物（R9），具有织造增强物的复合物（样品R1-R8）具有更高的拉伸强度。

具有100％玻璃（样品R7和R8）或高百分比玻璃（样品R2和R3）的编织增强材料的复合材料具有相对类似的拉伸弹性模量和弯曲弹性模量，即替换一部分具有较轻天然纤维的玻璃纤维不会导致机械性能的显著损失。

测量各种复合材料的抗冲击性，以说明具有根据本发明的增强材料的复合材料的优点。因此，对包含根据本发明的增强材料（R2，R3，R5和R6）的每种织物以及对应于包含非织造增强材料（R9和R10）和使用100％亚麻（R1和R4）和100％玻璃（R7和R8）制成的织物增强材料的复合材料的对照复合材料进行测试。下表4总结了所得结果。

表 4: 表2中复合材料的抗冲击性。

从表4中可以看出，其给出了每种复合材料的最大冲击力和冲击深度，包含根据本发明的增强材料的复合材料R2，R3，R4，R5，R6具有非常好的抗冲击性。

应注意，玻璃含量为20％的复合材料R5和R6具有优异的抗冲击性，这与由100％玻璃纤维纱线组成的编织样品的抗冲击性相当。

换句话说，尽管大约80％的玻璃纤维被较轻的亚麻纤维替代，但仍保留了复合材料的抗冲击性。

包含根据本发明的增强材料的复合材料具有优异的机械性能，例如令人满意的弯曲或拉伸弹性，以及优异的抗冲击性。它们比由100％玻璃纤维组成的纺织品增强的等效复合材料更轻。

Claims

1.混合纺织品，包括选自玻璃纤维，玄武岩纤维，碳纤维，陶瓷纤维，石英纤维和二氧化硅纤维的无机纤维，以及天然有机纤维，其特征在于无机纤维和天然有机纤维是彼此共编织、共编结或共针织的。

2.如权利要求1所述的混合纺织品，其特征在于无机纤维是玻璃纤维。

3.如权利要求1或2所述的混合纺织品，其特征在于它包含5-95wt％的天然有机纤维和5-95wt％的无机纤维，这些百分比相对于无机纤维和天然有机纤维整体表示。

4.如前述权利要求中任一项所述的混合纺织品，其特征在于其包含50至90重量％，优选60至90重量％，更优选70至90重量％，和甚至更优选80至90重量％的天然有机纤维，和10-50重量％，优选10-30重量％，更优选10-20重量％的无机纤维，这些百分比相对于无机纤维和天然有机纤维整体表示。

5.如前述权利要求中任一项所述的混合纺织品，其特征在于，它不含金属纤维。

6.如前述权利要求中任一项所述的混合纺织品，其特征在于，天然有机纤维是植物来源的或动物来源的纤维，优选植物来源的纤维。

7.如前述权利要求中任一项所述的混合纺织品，其特征在于，植物来源的天然有机纤维选自亚麻纤维，大麻纤维，棉纤维，黄麻纤维，荨麻纤维，剑麻纤维，椰子纤维，酒椰纤维，蕉麻纤维。

8.如前述权利要求中任一项所述的混合纺织品，其特征在于有机天然纤维是亚麻纤维，和无机纤维是玻璃纤维。

9.如前述权利要求中任一项所述的混合纺织品，其特征在于，所述无机纤维和天然有机纤维彼此独立地具有10至10000特克斯的线性重量和5至24微米的直径。

10.如前述权利要求中任一项所述的混合纺织品，其特征在于，它具有：

- 低于30mm，优选地0.2mm至5mm，优选地1mm至4mm，和甚至更优选地1.5mm至3mm的厚度；和/或

- 每单位面积重量为30至3000g/m²，优选100至2000g/m²，更优选100至1200g/m²，和甚至更优选100至1000g/m²。

11.预浸渍物，其包含至少一种如权利要求1至10中任一项所述的混合纺织品和热塑性或热固性树脂，所述树脂占所述预浸渍物的总重量的20至45重量％，优选25至40重量％。

12.如权利要求1至10中任一项所述的混合纺织品或如权利要求11所述的预浸渍物在制备包含有机聚合物基质和纺织品增强物的复合材料中的用途。