CN112041491A

CN112041491A - 一种丝结构

Info

Publication number: CN112041491A
Application number: CN201980013892.XA
Authority: CN
Inventors: 克里斯托弗·鲍姆格特尔; 弗洛里安·纽曼; 德克·兰格
Original assignee: Delcotex Delius Technology Textiles Co ltd
Current assignee: Delcotex Delius Technology Textiles Co ltd
Priority date: 2018-02-23
Filing date: 2019-02-25
Publication date: 2020-12-04
Anticipated expiration: 2039-02-25
Also published as: PL3755833T3; DE102018001440A1; EP4001480A1; WO2019161969A1; PT3755833T; EP3755833B1; EP3755833A1; CN112041491B

Abstract

本发明涉及一种丝结构，包括沿多个铺设方向平行铺设的丝束，所述丝束分别由单股丝组成并相互交叉并与其横向于各自铺设方向的相邻丝束间隔铺设，并与间隔中的热塑性基体形成组合物。

Description

一种丝结构

技术领域

本发明涉及一种根据独立权利要求1所述的丝结构。

背景技术

预浸料是众所周知的。

DE 69003875T公开了一种由经纬线构成的预浸料，其纬线斜交于经线方向延伸。这种结构用于特定载体，固定不变。

US PS 5,53 6,554公开了一种具有强化结构的带子，其各加固元件具有不同的铺设方向。

US 2005/0085147A1公开了一种由纤维束编织而成的预浸料，纤维束之间的空隙由辅助纱线填充，因此在终端成品中不会出现开口。

发明内容

本发明的目的是以一种简单的方式生产更有实用价值的预浸料，并能保证复合结构通过终端成品的整体的平面结构使终端成品均匀稳定。

该目的通过独立权利要求所述的技术特征实现。

本发明的优点是，所述丝结构可以用最简单的方式生产，该丝结构作为坯料实用、样式自由，并先验地具有尺寸稳定的结构。因为各丝束中的热塑性基体不仅使线束稳定，也使整个丝结构稳定。

这里至关重要的是，热塑性基体具有一定的体积，该热塑性基体在后续的已知的压力、温度和时间参数下的加压过程中，能流入到各丝束间由生产方设定的间隔中去，并以这样的方式在该加压过程中连同各单股丝均匀地铺设在终端成品中。

本发明的基本思想是，横向于各铺设方向间隔铺设的各丝束间的间隔大小的设置，取决于位于间隔中的热塑性基体能否与各丝束中的在压力作用下向外流出的单股丝一起形成该单股丝在各个铺设方向上都能均匀分布的组合体，并且该组合体能基于生产方设定的足量的热塑性基体沿着纵向和横向完全浸渍于该热塑性基体中。

本发明的一个基本优点是，本发明发现，单股丝在向原有的各方向上的空的丝束间隔的流动过程中，实际上会产生均一的材料性能，从而能保证相应的材料特性，例如极限抗拉强度等。

特别有利的是，丝束尺寸，即丝束横截面尺寸和丝束间间隔大小都可以很容易地根据各种终端成品进行调整。

开口式网格结构自然也适用于所有与各平行丝束铺设方向相交的方向。

本发明所述的丝结构可以制成半成品、夹心板或轻质板。

在任何情况下，热塑性基体都必须完全浸渍整束丝束。这意味着，热塑性基体中实际上不应该允许掺有气穴，至少在技术可行的范围内不允许，以便基体流入下游工艺中也能整体积充满最终成品的基体部分。

在下游工艺中，也能使用加工用补充性热塑性材料。基于本发明，由于塑料性基体完全浸渍原预浸料坯，该补充性热塑性材料在其两侧上的锚固能改善材料特性。

当然，建议使用与原预浸料坯的塑料相兼容的塑料。

这里，本发明提供了另外一个优点，即在第二加工步骤中，较低的压力也足以使热塑性塑料相互之间产生毛细键。

这尤其可以通过这样的方式实现，即原丝束中的物质用热塑性基体完全浸渍过，因此最终成品中的丝结构仅需在微观范围内与另外使用的热塑性塑料在一个很小的压力下接触即可，在该压力下只产生毛细键。

这里也能考虑使用注塑技术，即把热塑性材料注射到原有丝束中去。

目前使用的热塑性塑料都具有已知的运动状态变量，可以对其进行设置，以使每束单独的丝束都能被完全浸渍，从而使以后的终端成品不再含有气穴。

基于本发明迄今未知的发现是，终端成品的结构表现出恒定的网格值，从而可以对材料特性进行可靠的预测。

本发明在所有实施例中，原则上都在各丝束间用长度和宽度设定了开口大小，因此丝束在进一步加工前，即在温度、压力和时间参数下被压制前，至少这样的丝结构也能够通过其网格值来定义。

网格值是定义丝束间开口大小的特征值，例如在笛卡尔角坐标系中的X值或Y值。

这也相应地适用于多个方向铺设丝束的情况。

除了毛细键锚固外，还有个特别的优点是，可以对随后使用的热塑性基体进行化学锚固，并且如前面所述可以基于最终成品的结构调整丝的几何形状。

从属权利要求是有利于本发明的进一步改进。

丝束的铺设方向可以仅设置两个，这两个方向最好相互垂直。

根据终端成品的要求，两个以上的铺设方向也是有利的。这里会给出示范性实施例。

至关重要的是，在任何情况下，各丝束的单股丝层数和热塑性基体含量都应设置成，在单股丝向与其相邻的空的间隔流入后，原来的丝结构中的丝束间隔能被填满。

就生产技术而言，将丝结构制备成卷装能降低单位长度生产成本，特别是可以将坯料制备成卷装，以便进一步加工。

下面根据实施例进一步说明本发明。

附图说明

图1是本发明的基本原理；

图2是本发明以织物的形式所示的三维立体图；

图3是丝束的放大图；

图4是丝束沿两个以上不同铺设方向平行铺设的示意图；

图5是流出过程示意图；

图6是丝结构、坯料和终端成品示意图。

附图标记：

1 丝结构

2 丝束，水平

3 丝束

4 丝束

2′ 丝束，垂直

3′ 丝束，垂直

4′ 丝束，垂直

2″ 丝束，对角线

3″ 丝束，对角线

4″ 丝束，对角线

5 单股丝

6 热塑性基质

7 2、3、4之间的间距

8 2’、3’、4’之间的距离

9 宽度

10 厚度

11 流动过程

12 卷装

13 坯料

14 罐盖

具体实施方式

如果没有附加说明，以下所述内容适用于所有附图。

附图示出了一种丝结构1，该丝结构具有沿不同铺设方向相互平行铺设的丝束2、3、4；2’、3’、4’；2”、3”、4”。

至关重要的是，在沿一个铺设方向平行铺设丝束的横向方向上，各丝束相互保持一定间隔距离，在该间隔距离中不存在任何其他物质，并且在沿所有铺设方向平行铺设丝束的横向方向上均存在这样的间隔距离。

本发明涉及的是一种开孔织物，也可以是平纹布，或其他形式的具有平整的丝结构的终端成品。

就上述而言，本发明也包括例如仅在横向方向上有明显间隔的沿单一铺设方向铺设的辅助丝束，这种也应该属于本发明的构思。

上述情况下，仅在一个铺设方向上铺设丝束可以通过在其横向方向上延伸的辅助丝相互固定。

所述丝结构可以通过后续加工，例如通过注塑或成型，制造出符合各种工业应用场景的终端成品。

这里至关重要的是，丝结构完全且均匀地浸渍在热塑性基体中，并且在丝结构相应地固化后，各丝束间不能再相对移动。固化在这里指的是，网格结构及其开口大小必须实现尺寸稳定。

现有技术已知的是，诸如织物、平纹布或类似产品的制造方法。

特别是如图3所示，丝束2、3、4；2’、3’、4’；2”、3”、4”完全浸渍在热塑性基体6中。各丝束由多个如图所示的单股丝5组成，这些单股丝完全浸渍于热塑性基体中。

在织物/平纹布的各连接点处各丝束中的热塑性基体以稳定的尺寸连接成对交叉的丝束，这样由丝结构制成的半成品可以根据成品要求被切割成任意尺寸。

这样的优点是，以便终端用户将作为坯料的半成品与终端成品精准定位，而无需在进一步加工过程中改变织物/平纹布的基本结构。

为使各丝束均匀铺设在成品中，建议沿各铺设方向铺设的丝束应具有相同的宽度和相同的厚度。

在一个实施例中，建议织物结构及平纹布结构的各纱线间的距离大于2mm，并根据终端成品的切割面要求垂直和/或在多个铺设方向上以双轴和/或多轴方式铺设。

然而，本发明并不只限于上述实施例。权利要求书涵盖了所有技术上可行的符合上述丝束间横向或纵向间距尺寸的网格结构。

特别是如图3所示，各丝束具有多层铺设的单股丝5。这些单股丝或多或少均匀地铺设在丝束中并全部浸渍在热塑性基体中并与热塑性基体齐平。

因此，所述丝束具有一定的宽度9和高度10，以便容纳多层铺设的单股丝，并使得各单股丝都能被热塑性基体完全包裹，从而在已知的压力、温度和时间参数下压制该丝结构时，这些单股丝5能流入到与其相邻的丝束间隔7，8中去，从而填满这些丝束间原有的开口间隔7，8。

在这个过程中，至关重要的是，在生产终端成品14的后续加工中，对先前的丝结构施加的压力、温度和时间参数应设置成，至少能使该丝结构中现有的热塑性基体在包裹于其中的单股丝5的带动下一起流入到开口间隔7，8中，使得先前丝束中的单股丝最终能均匀分布在具有三维形状的终端成品中。

此外，图6示出了本发明所述的丝结构卷成卷装12的样子，该卷装可以用于例如生产坯料13，该坯料在相应的三维变形后被加工成终端成品，例如罐子盖14。

此外，需要明确指出的是，所述丝结构也可以制成碳纤维外观(carbon-look)，以便必要时能服务于相应的客户群。

本发明还出乎意料地发现，不仅仅可以使用热塑性塑料，也可以使用热固性塑料。

这在热固性塑料具有很小厚度的情况下尤为明显。因为热固性塑料在相应的很小的厚度的前提下能在固化过程中保持弹性。

此外，本发明还涉及一种用于生产本发明所述丝结构的方法，该方法被认为是有益处的。

该方法适用前述所有实施例。首先，生产诸如平纹布或织物这样的具有扁平结构的中间结构，其间应根据之后所需丝结构相应铺设丝束。

然后，用液化塑料充分浸渍该中间结构，以致浸渍后多余的塑料必须去除。这种塑料既可以是热塑性的，也可以是热固性的。

这里，多余塑料的去除，应保持各丝束仍然完全浸渍在剩余塑料中。

该方法能保证各丝束与不含气穴的塑料基体形成复合材料，使得在各主方向上铺设丝束的丝结构具有良好的强度特性。

当最初的液化塑料还处于液态时，通过适当的措施从中间结构中以机械或流体动力的方式去除不希望的多余量。

例如，通过对辊或错流来实现。

各丝束间强制设定的间隔至少有一次是空的。

如果原液化塑料尚未干燥，建议将根据所述方式制备的网格结构进行后续烘干，这可以在不接触的情况下进行，例如在烘箱中或红外辐射器下进行红外加热或类似加热，从而使干燥后的成品，即本发明所述丝结构，可以卷成卷装。

出人意料地发现，用热固性塑料浸渍的丝结构也可以卷成卷装。

尽管是热固性塑料，但由于所述丝结构的热固性塑料的厚度较小，该热固性塑料具有良好的柔韧性，不会有断裂的危险。

Claims

1.一种丝结构(1)包括沿多个铺设方向平行铺设的丝束(2、3、4)；(2'、3'、4')；(2”、3”、4”),所述丝束(2、3、4)；(2'、3'、4')；(2”、3”、4”)分别由单股丝组成并相互交叉并与其横向于各自铺设方向的相邻丝束间隔铺设，并与间隔(7，8)中的热塑性基体(6)形成组合物，其特征在于，所述丝束(2、3、4)；(2'、3'、4')；(2”、3”、4”)分别具有多层铺设的单股丝，所述各丝束(2、3、4)；(2'、3'、4')；(2”、3”、4”)中的单股丝(5)层数和热塑性基体(6)量设置成，当所述丝结构(1)在已知压力、温度和时间参数下加压时，所述各丝束(2、3、4)；(2'、3'、4')；(2”、3”、4”)相互间的原来的间隔(7，8)能通过所述单股丝(5)向与其相邻的空的原间隔(7，8)的流动过程(11)被填满。

2.根据权利要求1所述丝结构(1)，其特征在于，所述丝束(2、3、4)；(2'、3'、4')；(2”、3”、4”)浸渍于所述热塑性基体(6)中。

3.根据权利要求1或2所述的丝结构(1)，其特征在于，所述热塑性基体(6)注入于所述丝束(2、3、4)；(2'、3'‘、4')；(2”、3”、4”)中。

4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的丝结构(1)，其特征在于，所述丝束(2、3、4)和(2'、3'、4')仅在两个相交的铺设方向上铺设。

5.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的丝结构(1)，其特征在于，所述丝束(2、3、4)；(2'、3'、4')；(2”、3”、4”)在两个以上的相交的铺设方向上铺设。

6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的丝结构(1)，其特征在于，所述丝束(2、3、4)；(2'、3'、4')；(2”、3”、4”)在每个铺设方向上设有相等的宽度(9)和相等的厚度(10)。

7.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的丝结构(1)，其特征在于，所述丝结构(1)能卷成卷装(12)。

8.根据权利要求7所述的丝结构(1)，其特征在于，终端成品(14)的坯料(13)由卷装(12)制造出。

9.根据权利要求1至8中任一权利要求所述的丝结构(1)，其特征在于，所述丝结构具有碳钎维外观。

10.一种制备根据权利要求1至9中任一权利要求所述的丝结构(1)的方法，其特征在于，生产出作为中间结构的与所述丝结构(1)相对应的平面结构后，所述中间结构用液化塑料充分浸渍，浸渍后去除多余的塑料并使各丝束(3，4)完全浸渍在剩余塑料中。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述多余塑料被平行于所述丝结构(1)运动轨迹两侧设置的对辊挤压掉，并在随后的烘干之前，引导错流到中间产物上来消除位于丝束间的开孔。

12.根据权利要求10至11所述的方法，其特征在于，挤压过程之后，热塑性基体优先通过非接触式烘干法来固化。

13.根据权利要求10至12所述的方法，其特征在于，用红外线热源烘干。

14.根据权力要求10至13所述的方法，其特征在于，所述丝结构烘干后被送至卷绕站卷成卷。