KR20190095293A - Method for producing fibrous material preimpregnated with thermoplastic polymer by spraying - Google Patents

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아르끄마 프랑스
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Abstract

연속 섬유들 및 열가소성 폴리머 매트릭스를 가지는 예비 함침된 섬유성 재료를 제조하기 위한 방법에 관한 것으로, 상기 예비 함침된 섬유성 재료는 일방향 스트립 또는 복수의 평행한 일방향 스트립들로 제조된다. 방법은 분말 형태의 상기 열가소성 폴리머로 스트랜드 (81a) 또는 여러 평행한 스트랜드들의 형태인 상기 섬유성 재료를 함침하는 단계를 포함한다. 함침 단계는 상기 섬유성 재료로, 용기 (20) 내, 건조 수단에 의해, 하나 이상의 노즐(들) 또는 하나 이상의 분무 건(들)에 의해 분말을 분무하여 실시되고, 상기 섬유성 재료에서 열가소성 폴리머 매트릭스의 양은 분말 분무율을 제어하여 조절된다.A method for producing a pre-impregnated fibrous material having continuous fibers and a thermoplastic polymer matrix, wherein the pre-impregnated fibrous material is made of unidirectional strips or a plurality of parallel unidirectional strips. The method includes impregnating the fibrous material in the form of strand 81a or several parallel strands with the thermoplastic polymer in powder form. The impregnation step is carried out by spraying the powder with the fibrous material, in the container 20, by means of drying, by one or more nozzle (s) or one or more spray gun (s), wherein the thermoplastic polymer in the fibrous material The amount of matrix is controlled by controlling the powder spray rate.

Figure P1020197016933
Figure P1020197016933

Description

분무에 의해 열가소성 폴리머로 예비 함침된 섬유성 재료를 제조하기 위한 방법Method for producing fibrous material preimpregnated with thermoplastic polymer by spraying

본 발명은 열가소성 폴리머로 예비 함침된 섬유성 재료를 제조하기 위한 프로세스에 관한 것이다.The present invention relates to a process for producing a fibrous material preimpregnated with a thermoplastic polymer.

보다 특히, 본 발명은 3 차원 복합 부품들을 제조하는데 직접 사용 가능한 보정된 치수들의 예비 함침된 섬유성 재료의 리본들을 얻기 위해서 감소 및 제어된 다공성의, 특히 코어에서, 예비 함침된 섬유성 재료의 제조를 위한 함침 단계를 포함하는 예비 함침된 섬유성 재료를 제조하기 위한 프로세스에 관한 것이다.More particularly, the present invention provides for the production of pre-impregnated fibrous material of reduced and controlled porosity, especially in the core, to obtain ribbons of pre-impregnated fibrous material of corrected dimensions that can be used directly to produce three-dimensional composite parts. A process for producing a pre-impregnated fibrous material comprising an impregnation step for the invention.

본 설명에서, 용어 "섬유성 재료" 는 보강 섬유들의 집합체를 지칭한다. 성형되기 전, 그것은 조방사들 (rovings) 의 형태이다. 성형 후, 그것은 스트립들 (또는 테이프), 또는 시트들이 된다. 보강 섬유들이 연속형일 때, 섬유들의 집합체는 패브릭 또는 부직포 (NCF) 를 구성한다. 섬유들이 짧을 때, 섬유들의 집합체는 펠트 또는 부직 재료를 구성한다. In this description, the term “fibrous material” refers to an aggregate of reinforcing fibers. Before being molded, it is in the form of rovings. After molding, it becomes strips (or tape), or sheets. When the reinforcing fibers are continuous, the collection of fibers constitutes a fabric or nonwoven (NCF). When the fibers are short, the collection of fibers constitutes a felt or nonwoven material.

이러한 예비 함침된 섬유성 재료들은 특히 양호한 기계적 및 열적 특성들 및 3 차원 구조를 가지는 기계 부품들을 제조하기 위한 경량의 복합 재료들의 생산을 위한 것이다. 섬유들이 탄소 섬유이거나, 수지가 적합한 첨가제들로 로딩될 때, 이런 섬유성 재료들은 정전하들을 방산할 수 있다. 따라서, 그것들은 특히 기구, 민간 또는 군사 항공, 선박, 자동차, 오일 및 가스, 특히 오프쇼어 (offshore), 저장 가스, 에너지, 건강 및 의료, 군대 및 무기들, 스포츠 및 레크리에이션, 및 전자제품들의 분야들에서 부품들의 제조에 적합한 특성들을 갖는다.These pre-impregnated fibrous materials are especially for the production of lightweight composite materials for producing mechanical parts having good mechanical and thermal properties and three-dimensional structure. When the fibers are carbon fibers or the resin is loaded with suitable additives, these fibrous materials can dissipate static charges. Thus, they are particularly in the fields of appliances, civil or military aviation, ships, automobiles, oils and gases, especially offshore, stored gases, energy, health and medical, military and weapons, sports and recreation, and electronics. In their properties suitable for the manufacture of parts.

이러한 예비 함침된 섬유성 재료들은 또한 복합 재료들로 지칭된다. 그것들은 보강 섬유들로 구성된 섬유성 재료, 및 함침 폴리머로 만들어진 매트릭스를 포함한다. 이 매트릭스의 주요 역할은 보강 섬유들을 콤팩트한 형태로 유지하고 최종 제품에 원하는 형상을 제공하는 것이다. 이 매트릭스는 또한 섬유들 사이에 전하 이동을 보장하고, 따라서 복합체의 기계적 강도를 조절한다. 이러한 매트릭스는 또한, 표면 외관을 모니터링하고 섬유들 사이에서 임의의 필러들을 분산시키기 위해서, 마모 및 공격적인 환경에 대해 보강 섬유들을 보호하는 역할을 한다. 이 매트릭스의 역할은 특히 피로 및 크리프 (creep) 에 대한 복합 재료의 장기 거동에 중요하다.Such preimpregnated fibrous materials are also referred to as composite materials. They include a fibrous material composed of reinforcing fibers, and a matrix made of impregnated polymer. The main role of this matrix is to keep the reinforcing fibers in a compact form and to give the final product the desired shape. This matrix also ensures charge transfer between the fibers and thus controls the mechanical strength of the composite. This matrix also serves to protect the reinforcing fibers against abrasion and aggressive environments in order to monitor the surface appearance and disperse any fillers between the fibers. The role of this matrix is particularly important for the long-term behavior of composites against fatigue and creep.

예비 함침된 섬유성 재료들로 제조된 3 차원 복합 부품들의 양호한 품질은 특히 열가소성 폴리머로 보강 섬유들을 함침하는 프로세스의 모니터링을 통과한다. The good quality of three-dimensional composite parts made from pre-impregnated fibrous materials passes in particular the monitoring of the process of impregnating reinforcing fibers with thermoplastic polymer.

본 설명에서, 용어 "스트립" 은 400 ㎜ 이상인 폭을 가지는 섬유성 재료의 스트립들을 지정하는데 사용된다. 용어 "리본" 은 400 ㎜ 이하이고 보정된 폭의 리본들을 지정하는데 사용된다. In the present description, the term "strip" is used to designate strips of fibrous material having a width of at least 400 mm. The term "ribbon" is 400 mm or less and is used to designate ribbons of corrected width.

용어 "조방사" 는 또한 섬유성 재료를 지칭하는데 사용된다.The term "spinning" is also used to refer to a fibrous material.

지금까지, 열가소성 폴리머 또는 열경화성 폴리머의 함침에 의해 보강된 섬유성 재료들의 스트립들을 제조하는 것은, 특히, 폴리머의 성질, 최종 원하는 복합 재료의 유형 및 그것의 적용 범위에 의존하는 여러 프로세스들에 따라 실시되었다. 용융된 폴리머 크로스헤드에서 분말 함침 또는 압출 기술들은, 예를 들어, 특허 WO2012/066241A2 에서 설명한 대로, 에폭시 수지들과 같은, 열경화성 폴리머들로 보강 섬유들을 함침시키는데 종종 사용된다. 이런 기술들은, 일반적으로, 섬유들의 만족스러운 함침 및 반제품 또는 양호한 품질의 최종 제품을 얻기에 너무 높은 용융 점도를 가지는 열가소성 폴리머들, 특히 높은 유리 전이 온도를 갖는 폴리머들로 함침하는데 직접 적용할 수 없다.To date, the production of strips of fibrous materials reinforced by impregnation of thermoplastic polymers or thermosetting polymers, in particular, is carried out according to several processes depending on the nature of the polymer, the type of final desired composite material and its application range. It became. Powder impregnation or extrusion techniques in molten polymer crossheads are often used to impregnate reinforcing fibers with thermoset polymers, such as epoxy resins, for example, as described in patent WO2012 / 066241A2. Such techniques are generally not directly applicable to impregnation with thermoplastic polymers having a melt viscosity too high to obtain satisfactory impregnation and semifinished or good quality end products of fibers, in particular polymers with high glass transition temperature. .

다른 공지된 함침 프로세스는 폴리머 분말의 수성 분산액 또는 폴리머 입자들의 수성 분산액 또는 에멀션 또는 수성 폴리머 서스펜션에 섬유들을 연속 통과시키는 것이다. 예를 들어, EP0324680 이 참조될 수 있다. 이 프로세스에서, 마이크로미터 사이즈의 분말들 (대략 20 ㎛) 의 분산액이 사용된다. 수용액에 적신 후, 섬유들은 폴리머 분말로 함침된다. 그 후, 프로세스는 적시는 동안 흡수된 물을 증발시키도록 함침된 섬유들을 제 1 노로 통과시키는 건조 단계를 포함한다. 그 후, 고온에서 제 2 가열 구역으로 함침 및 건조된 섬유들을 통과시키는 열 처리 단계는 폴리머를 용융시켜서 섬유들을 부착, 분산 및 코팅하는데 요구된다. Another known impregnation process is the continuous passage of the fibers through an aqueous dispersion of polymer powder or an aqueous dispersion of polymer particles or emulsion or an aqueous polymer suspension. For example, reference may be made to EP0324680. In this process, a dispersion of micrometer sized powders (approximately 20 μm) is used. After soaking in aqueous solution, the fibers are impregnated with polymer powder. The process then includes a drying step of passing the impregnated fibers through the first furnace to evaporate the absorbed water during soaking. Thereafter, a heat treatment step of passing the fibers impregnated and dried at a high temperature into the second heating zone is required to melt the polymer to attach, disperse and coat the fibers.

이 방법의 주요 단점은 간혹 불완전한 피착 균질성이다. 이 프로세스가 갖는 다른 문제점은 생산 비용에 강한 영향을 미치는 건조 시간 및 에너지 소비이다. 게다가, 일반적으로 사용된 분말들의 입도는 미세하고 (전형적으로 20 ㎛ 의 부피 기준 D50) 이것은 또한 예비 함침된 리본 또는 시트의 최종 비용을 증가시킨다. The main disadvantage of this method is sometimes incomplete deposition homogeneity. Another problem with this process is drying time and energy consumption, which have a strong impact on production costs. In addition, the particle sizes of the commonly used powders are fine (typically on a volume basis of 50 μm D50) and this also increases the final cost of the pre-impregnated ribbon or sheet.

더욱이, 이 방법의 건조 단계는 수분 증발에 의해 예비 함침된 섬유들에 다공성을 유도한다.Moreover, the drying step of this method induces porosity in the fibers impregnated preliminarily by moisture evaporation.

그 후, 예비 함침된 섬유성 재료는 예를 들어 리본들로 성형될 필요가 있다.Thereafter, the preimpregnated fibrous material needs to be molded into ribbons, for example.

회사들은 벤조페논과 같은 유기 용매를 함유한 열가소성 폴리머 용융물에 섬유들을 연속적으로 통과시킴으로써 일방향 섬유들을 함침하는 방법에 의해 획득된 섬유성 재료들의 스트립들을 시판한다. 예를 들어, Imperial Chemical Industries 의 US 특허 제 4541884 호가 참조될 수 있다. 유기 용매의 존재는 특히 용융된 혼합물의 점도를 적합화시키고 섬유들의 양호한 코팅을 보장하는 것을 가능하게 한다. 이와 같이 예비 함침된 섬유들은 그 후 성형화된다. 그 섬유들은, 예를 들어, 상이한 폭들의 스트립들로 절단된 후 프레스 아래에 배치되고, 그 후 폴리머의 용융 온도보다 높은 온도로 가열되어서 재료 응집, 특히, 섬유들에 대한 폴리머의 부착을 보장할 수 있다. 이런 함침 및 성형 방법은 높은 기계적 강도를 갖는 구조 부품들의 제조를 용이하게 한다.Companies market strips of fibrous materials obtained by a method of impregnating unidirectional fibers by continuously passing the fibers through a thermoplastic polymer melt containing an organic solvent such as benzophenone. See, for example, US Pat. No. 4,541,884 to Imperial Chemical Industries. The presence of organic solvents makes it possible in particular to adapt the viscosity of the molten mixture and to ensure a good coating of the fibers. The preimpregnated fibers are then molded. The fibers are, for example, cut into strips of different widths and then placed under the press and then heated to a temperature above the melting temperature of the polymer to ensure material agglomeration, in particular adhesion of the polymer to the fibers. Can be. This impregnation and forming method facilitates the fabrication of structural parts with high mechanical strength.

이 기법의 단점들 중 한 가지는 이런 재료들을 획득하는데 요구되는 가열 온도에 있다. 폴리머들의 용융 온도는 특히 폴리머들의 화학적 성질에 의존한다. 그것은 폴리(메틸 메타크릴레이트) (PMMA) 폴리머들에 대해 비교적 높을 수 있고, 또는 예를 들어 폴리(페닐렌 설파이드) (PPS), 폴리(에테르 에테르 케톤) (PEEK) 또는 폴리(에테르 케톤 케톤) (PEKK) 에 대해 심지어 매우 높을 수 있다. 따라서, 가열 온도는 250 ℃ 보다 높고, 350 ℃ 보다 훨씬 더 높은 온도들로, 용매의 비등점 및 인화점보다 더 높은 온도들로 상승할 수 있고, 이것은 벤조페논에 대해 각각 305 ℃ 및 150 ℃ 이다. 이 경우에, 섬유들 내에 높은 다공성을 유도하여서 복합 재료에 결함들을 발생시키는 갑작스러운 용매의 이탈이 있다. 따라서, 프로세스는 재생산하기에 어렵고 조작자들을 위험에 빠뜨리는 폭발 위험을 수반한다. 끝으로, 유기 용매들의 사용은 환경과 건강 및 안전상 이유들 때문에 회피되어야 한다.One of the disadvantages of this technique is the heating temperature required to obtain these materials. The melting temperature of the polymers depends in particular on the chemistry of the polymers. It may be relatively high for poly (methyl methacrylate) (PMMA) polymers, or for example poly (phenylene sulfide) (PPS), poly (ether ether ketone) (PEEK) or poly (ether ketone ketone) It can even be very high for (PEKK). Thus, the heating temperature can rise to temperatures higher than 250 ° C. and even higher than 350 ° C., to temperatures higher than the boiling point and flash point of the solvent, which are 305 ° C. and 150 ° C. for benzophenone, respectively. In this case, there is a sudden departure of the solvent which induces high porosity in the fibers, causing defects in the composite material. Thus, the process is difficult to reproduce and entails an explosion hazard that puts the operator at risk. Finally, the use of organic solvents should be avoided for environmental, health and safety reasons.

Atochem 및 French State 의 공동 명의로 출원된 문헌 EP 0 406 067 뿐만 아니라 문헌 EP0 201 367 은 폴리머 분말의 유동 베드를 함침하기 위한 기법을 설명한다. 섬유들은 폐쇄된 유동화 탱크로 침투하고, 이 탱크에서 EP 0 406 067 에 대해 섬유들은 선택적으로 롤러들 또는 파형 롤들을 통하여 서로 분리되고, 상기 섬유들은 이런 롤러들 또는 실린더들과 접촉하여 마찰에 의해 정전기적으로 대전된다. 이 정전하는 폴리머 분말이 섬유들의 표면에 부착되어 섬유들을 함침시킬 수 있게 한다.Document EP0 406 067, as well as document EP0 406 067, filed under the common name of Atochem and French State, describe a technique for impregnating a fluidized bed of polymer powder. The fibers penetrate into a closed fluidization tank, where for EP 0 406 067 the fibers are selectively separated from each other via rollers or corrugated rolls, the fibers in contact with these rollers or cylinders and are electrostatically charged It is miraculously charged. This electrostatic polymer powder is attached to the surfaces of the fibers to allow the fibers to be impregnated.

국제 출원 WO 2016/062896 은, 조방사를 그라운딩하고 건의 팁 또는 분말 코팅 노즐들과 조방사 사이 퍼텐셜 차이를 적용함으로써, 임의의 로드 (voluntary load) 에서 정전기 프로세스에 의한 조방사 분말 코팅을 설명한다.International application WO 2016/062896 describes rovings powder coating by an electrostatic process at any voluntary load, by grounding the rovings and applying a potential difference between the tip of the gun or the powder coating nozzles and the rovings.

문헌 WO2008/135663 은, 제 3 변형예에서, 함침된 섬유 리본의 제조를 설명한다. 이 문헌에서, 섬유 리본은 구속에 의해 함께 유지된 섬유 리본의 형태로 함침 단께 전 이미 예비 형성된다. 폴리머 코팅 층으로 리본을 코팅하기 위해서, 이와 같이 예비 형성된 리본은 정전기로 프리차지되고 압축 공기에 부유된 미세 폴리머 입자들의 유동 베드를 포함한 인클로저에 침지된다. 이러한 문헌은 하나 이상의 섬유 조방사들의 함침 및 하나 이상의 일방향 평행한 리본들 형태로 예비 함침된 조방사들의 연속 성형을 가능하게 하지 않는다.Document WO2008 / 135663 describes, in a third variant, the production of an impregnated fiber ribbon. In this document, the fiber ribbon is already preformed before the impregnation stage in the form of a fiber ribbon held together by restraint. In order to coat the ribbon with a polymer coating layer, this preformed ribbon is immersed in an enclosure that includes a fluid bed of fine polymer particles that are statically precharged and suspended in compressed air. This document does not enable the impregnation of one or more fiber spun yarns and the continuous molding of the prespun yarns in the form of one or more unidirectional parallel ribbons.

문헌 EP2586585 는 동일하게 섬유들을 폴리머 입자들의 유동 베드로 통과시킴으로써 섬유들을 함침하는 원리를 설명한다. 하지만, 그것은 하나 이상의 일방향 평행 리본들의 형태로, 이와 같이 함침된 하나 이상의 조방사들의 연속 성형을 설명하지 않는다.Document EP2586585 likewise describes the principle of impregnating fibers by passing the fibers through a fluid bed of polymer particles. However, it does not account for the continuous molding of one or more rough yarns so impregnated, in the form of one or more unidirectional parallel ribbons.

특허 출원 US 2002/0197397 은 폴리머 분말들의 혼합물로 섬유들을 함침하기 위한 프로세스를 설명하고, 상기 혼합은 사전 합성 없이 유동 베드에서 직접 실시된다.Patent application US 2002/0197397 describes a process for impregnating fibers with a mixture of polymer powders, said mixing being carried out directly in the fluidized bed without prior synthesis.

국제 특허 출원 WO 2015/121583 은 유동 베드에서 상기 재료의 함침 및 상기 조방사의 열 캘린더링에 의해 예비 함침된 섬유성 재료를 제조하는 프로세스를 설명한다.International patent application WO 2015/121583 describes a process for producing a pre-impregnated fibrous material by impregnation of the material and thermal calendering of the roving yarn in a fluidized bed.

열 캘린더링은 함침 기기의 하류에서 실시되고 폴리머 분배 및 섬유들의 함침을 균질하게 할 수 있다. 획득된 다공성은 제어되고 재현 가능하지만 정량화되지 않는다.Thermal calendaring can be performed downstream of the impregnation device and homogenize the polymer distribution and impregnation of the fibers. The porosity obtained is controlled and reproducible but not quantified.

문헌 EP0335186 은 전자기 방사선 보호를 위해 몰딩된 보디들을 제조하기 위해 사용된, 예비 함침된 금속 섬유들을 포함하는 복합체를 콤팩트화시키기 위해 캘린더 또는 프레스를 사용할 수 있는 가능성을 설명한다. 그것은 하나 이상의 섬유 조방사들을 함침하고 그것들을 열 캘린더링에 의해 하나 이상의 일방향 평행한 리본들로 연속적으로 성형하는 것을 개시하지 않는다.Document EP0335186 describes the possibility of using a calender or press to compact a composite comprising pre-impregnated metal fibers, used for producing molded bodies for electromagnetic radiation protection. It does not disclose impregnating one or more fiber spun yarns and continuously forming them into one or more unidirectional parallel ribbons by thermal calendering.

로봇을 이용한 자동 제거에 의한 3 차원 복합 부품들을 제조하는데 적합한, 보정된 리본들 형태의 예비 함침된 섬유성 재료들의 성형은 일반적으로 후프로세싱에서 실시된다. Forming of pre-impregnated fibrous materials in the form of calibrated ribbons, suitable for producing three-dimensional composite parts by automatic removal with a robot, is generally carried out in postprocessing.

따라서, 문헌 WO92/20521 은 열가소성 분말의 입자들의 유동 베드로 통과시킴으로써 섬유들의 조방사를 함침시킬 가능성을 설명한다. 이와 같이 폴리머 입자들로 코팅된 섬유들은 폴리머가 섬유들에 완전히 침투하여 커버하도록 오븐 또는 가열기에서 가열된다. 획득된 예비 함침된 섬유성 보강제의 후처리는 여전히 액체 매트릭스를 이용한 함침을 개선하는 것을 가능하게 하는 폴리싱 롤러 세트로 통과시킴으로써 수행될 수 있다. 하나 이상의 중첩된 섬유성 보강재들은 또한 스트립을 형성하기 위해서 2 개의 롤러들 사이에 배치될 수 있다. 이러한 문헌은 하나 이상의 섬유 조방사들을 함침하고 하나 이상의 일방향 평행한 리본들 형태의 예비 함침된 조방사들의 연속 성형을 가능하게 하지 않는다.Thus, the document WO92 / 20521 describes the possibility of impregnating the roving of fibers by passing it through a fluidized bed of particles of thermoplastic powder. The fibers coated with the polymer particles are heated in an oven or heater so that the polymer completely penetrates and covers the fibers. The post-treatment of the obtained pre impregnated fibrous reinforcement can be carried out by passing through a set of polishing rollers which still makes it possible to improve the impregnation with the liquid matrix. One or more overlapped fibrous reinforcements may also be disposed between the two rollers to form a strip. This document impregnates one or more fiber spun yarns and does not allow for the continuous molding of pre-impregnated spun yarns in the form of one or more unidirectional parallel ribbons.

예비 함침된 섬유성 재료의 리본들의 품질, 따라서 최종 복합 재료의 품질은, 섬유들의 함침 균질성과 따라서 예비 함침된 섬유성 재료의 다공성 제어 및 재현 뿐만 아니라, 최종 리본들의 사이즈, 보다 특히 폭과 두께에 의존한다. 균형 및 이런 2 개의 치수 파라미터들의 제어는 재료들의 기계적 강도를 개선한다. The quality of the ribbons of the pre-impregnated fibrous material, and thus the quality of the final composite material, depends not only on the impregnation homogeneity of the fibers and thus on the porosity control and reproduction of the pre-impregnated fibrous material, but also on the size, more particularly the width and thickness of the final ribbons. Depends. Balance and control of these two dimensional parameters improve the mechanical strength of the materials.

현재, 섬유성 재료들의 함침에 사용된 프로세스에 관계 없이, 400 ㎜ 미만의 폭을 의미하는, 작은 폭의 리본들을 제조하는 것은 일반적으로 시트들로도 불리는 400 ㎜ 초과 폭들의 슬리팅 (절단을 의미) 을 요구한다. 이렇게 치수가 정해진 리본들은 그 후 헤드를 사용해 로봇에 의해 피착되도록 회수된다.Currently, producing ribbons of small widths, meaning widths of less than 400 mm, regardless of the process used for impregnation of fibrous materials, do not allow slitting (meaning cutting) of more than 400 mm widths, commonly referred to as sheets. Require. These sized ribbons are then retrieved for deposition by the robot using the head.

더욱이, 길이가 1 ㎞ 를 초과하지 않는 시트 롤들, 절단 후 획득된 리본들은 일반적으로 로봇에 의해 제거하는 동안 일부 대형 복합 부품들을 제조하기에 충분히 길지 않다. 따라서, 리본들은 더 긴 길이를 얻어서, 추가 두께들을 생성하도록 플랭크 (flank) 되어야 한다. 이런 추가 두께들은 상기 복합 부품들을 구성하는 양호한 품질의 복합 재료들을 얻는데 유해한 불균질성들을 발생시킨다.Moreover, sheet rolls whose length does not exceed 1 km, ribbons obtained after cutting are generally not long enough to produce some large composite parts during removal by the robot. Thus, the ribbons must be flanked to obtain a longer length, creating additional thicknesses. These additional thicknesses create inhomogeneities that are detrimental to obtaining good quality composite materials that make up the composite parts.

게다가, 이런 추가 두께들은 기계 다운 시간과 로봇 재시동 및 따라서 시간 및 생산성 손실을 요구한다.In addition, these additional thicknesses require machine down time and robot restart and thus time and productivity losses.

따라서, 섬유성 재료들을 함침하고 보정된 리본들의 형태로 예비 함침된 이러한 섬유성 재료들을 성형하기 위한 현재 기법들은 여러 가지 단점들을 갖는다. 예를 들어, 다이 내에서 그리고 재료 코어로의 다이 출구에서 열가소성 폴리머들의 용융된 혼합물을 균질하게 가열하는 것이 어려운데, 이것은 함침 품질을 변경한다. 게다가, 함침 다이의 레벨에서 폴리머들의 용융된 혼합물과 섬유들 사이 기존의 온도 차이는 또한 함침 품질 및 균질성을 변경한다. 더욱이, 이런 함침 용융 모드는, 특히 고 성능 복합 재료들을 획득하는데 필요한 높은 유리 전이 온도들을 가질 때, 열가소성 수지들의 높은 점도로 인해 높은 섬유 레벨들 또는 높은 생산 속도들을 획득하는 것을 가능하게 하지 않는다. 유기 용매들의 사용은 보통 재료의 결함들 뿐만 아니라 일반적으로 환경, 건강 및 안전상의 위험들을 발생시킨다. 스트립들 형태의 예비 함침된 섬유성 재료의 고온 후처리에 의한 성형은 여전히 어려운데, 왜냐하면 그것은 항상 섬유들 내에서 폴리머의 균질한 분배를 가능하게 하는 것은 아니기 때문인데, 이는 불량하게 제어된 다공성을 갖는 낮은 품질의 재료를 유발한다. 보정된 리본들을 획득하기 위해 시트들의 슬리팅 및 이런 리본들의 스플라이싱은 부가적 제조 비용을 유발한다. 슬리팅은 또한 로봇 제거에 사용되는 예비 함침된 섬유성 재료들의 리본들을 오염시키는 상당한 먼지 문제들을 발생시키고 로봇들의 오동작들 및/또는 복합체들의 결함들을 유발할 수 있다. 이것은 잠재적으로 로봇 수리 비용들, 생산 셧다운 및 준수하지 않은 제품들의 폐기를 이끈다. 끝으로, 슬리팅 단계 동안, 상당한 양의 섬유들이 열화되어서, 예비 함침된 섬유성 재료의 리본들의 특성 손실, 특히 기계적 강도 및 전도성의 감소를 유발한다.Accordingly, current techniques for impregnating fibrous materials and forming such fibrous materials preimpregnated in the form of calibrated ribbons have several disadvantages. For example, it is difficult to homogeneously heat the molten mixture of thermoplastic polymers in the die and at the die outlet to the material core, which changes the impregnation quality. In addition, the existing temperature difference between the molten mixture of polymers and the fibers at the level of the impregnation die also alters the impregnation quality and homogeneity. Moreover, this impregnation melt mode does not make it possible to obtain high fiber levels or high production rates due to the high viscosity of the thermoplastic resins, especially when having the high glass transition temperatures required to obtain high performance composite materials. The use of organic solvents usually results in environmental, health and safety hazards, as well as material defects. Forming by hot post-treatment of the pre-impregnated fibrous material in the form of strips is still difficult because it does not always allow for homogeneous distribution of the polymer in the fibers, which has poorly controlled porosity Cause low quality materials. Slitting sheets and splicing such ribbons to obtain calibrated ribbons incurs additional manufacturing costs. Slitting can also cause significant dust problems that contaminate ribbons of pre-impregnated fibrous materials used for robot removal and can cause malfunctions of robots and / or defects of composites. This potentially leads to robot repair costs, production shutdowns and disposal of non-compliant products. Finally, during the slitting step, a significant amount of fibers deteriorate, causing a loss of properties of the ribbons of the pre-impregnated fibrous material, in particular a decrease in mechanical strength and conductivity.

더욱이, 함침은 항상 중심에서 발생하지는 않고 상기 위에서 인용된 문헌들이 완전 함침을 나타낸다면, 획득된 다공성은 특히 위에서 열거된 적용들에 대해 너무 높은 것으로 나타난다.Moreover, if impregnation does not always occur centrally and the above cited documents indicate complete impregnation, the porosity obtained appears to be too high, especially for the applications listed above.

따라서, 본 발명은 종래 기술의 단점들 중 적어도 하나를 개선하려는 것을 목표로 한다. 본 발명의 주요 목적은 함침 기기에서 분말의 유량 제어와 상기 기기의 레벨에서 상기 섬유성 재료의 확산 제어를 조합한 함침 기법에 의해 예비 함침된 섬유성 재료를 제조하기 위한 프로세스를 제안하고, 최종 복합 부품의 성능이 의존하는 감소, 제어된 재현 가능한 다공성과, 제어된 치수들 및 특히 코어에서 섬유들의 균질한 함침을 보이는 예비 함침된 섬유성 재료를 획득하는 것이다.Accordingly, the present invention aims to improve at least one of the disadvantages of the prior art. It is a main object of the present invention to propose a process for producing pre-impregnated fibrous material by impregnation technique combining the flow rate control of powder in the impregnation device and the diffusion control of the fibrous material at the level of the device, the final composite It is to obtain a pre-impregnated fibrous material that exhibits a reduced dependence on the performance of the part, controlled reproducible porosity, controlled dimensions and, in particular, homogeneous impregnation of the fibers in the core.

이를 위하여, 본 발명의 주제는 연속 섬유들로 만들어진 섬유성 재료 및 적어도 하나의 열가소성 폴리머 매트릭스를 포함하는 예비 함침된 섬유성 재료를 제조하기 위한 프로세스로서, 상기 프로세스는, 특히 코어에서, 조방사 또는 여러 평행한 조방사들 형태의 상기 섬유성 재료를 분말 형태의 적어도 하나의 열가소성 폴리머 매트릭스로 함침하는 단계를 포함한다.To this end, the subject matter of the present invention is a process for producing a pre-impregnated fibrous material comprising at least one thermoplastic polymer matrix and a fibrous material made of continuous fibers, which process, in particular in the core, is carried out by spinning or Impregnating the fibrous material in the form of several parallel rovings into at least one thermoplastic polymer matrix in powder form.

본 발명은 또한 예비 함침된 섬유성 재료의 일방향 리본, 특히, 릴에 권취된 리본에 관한 것으로, 그것은 위에서 규정된 바와 같은 프로세스에 의해 획득되는 것을 특징으로 한다.The invention also relates to a unidirectional ribbon of pre-impregnated fibrous material, in particular a ribbon wound on a reel, which is obtained by a process as defined above.

본 발명은 추가로 3 차원 부품들을 제조할 때 위에서 규정된 바와 같은 리본의 용도에 관한 것이다. 상기 복합 부품들의 상기 제조는 운송, 특히 자동차, 오일 및 가스, 특히 오프쇼어, 가스 저장, 민간 또는 군사 항공, 선박, 철도; 재생 에너지, 특히 풍력 터빈, 조력 터빈, 에너지 저장 기기들, 태양 전지판들; 열 보호 패널들; 스포츠 및 레크리에이션, 건강 및 의료, 무기 또는 미사일 부품들과 탄도들, 보안 및 전자제품들의 분야들에 관한 것이다.The invention further relates to the use of a ribbon as defined above in the manufacture of three-dimensional parts. The manufacture of the composite parts can be carried out in transport, in particular in motor vehicles, oil and gas, in particular offshore, gas storage, civil or military aviation, ships, railways; Renewable energy, in particular wind turbines, tidal turbines, energy storage devices, solar panels; Thermal protection panels; Sports and recreation, health and medical, weapons or missile parts and ballistics, security and electronics.

본 발명은 또한 3 차원 복합 부품에 관한 것으로, 그것은 위에서 규정된 바에 따른 예비 함침된 섬유성 재료의 적어도 하나의 일방향 리본의 용도로부터 기인하는 것을 특징으로 한다.The invention also relates to a three-dimensional composite part, which is characterized by the use of at least one unidirectional ribbon of pre-impregnated fibrous material as defined above.

본 발명의 목적은 연속 섬유들로 만들어진 섬유성 재료 및 적어도 하나의 열가소성 폴리머 매트릭스를 포함하는 예비 함침된 섬유성 재료를 제조하기 위한 프로세스이고, 상기 예비 함침된 섬유성 재료는 단일 일방향 리본 또는 복수의 일방향 평행한 리본들로 만들어지고 상기 방법은 분말 형태의 열가소성 폴리머의 상기 적어도 하나의 매트릭스에 의해 조방사 또는 여러 평행한 조방사들 형태의 상기 섬유성 재료를, 특히 코어에서 균질하게, 함침하는 단계를 포함하고, 상기 함침 단계는 상기 섬유성 재료에 탱크 내 하나 이상의 노즐들 또는 하나 이상의 건조 분말 건으로 상기 분말을 분무함으로써 실시되고, 상기 섬유성 재료에서 상기 적어도 하나의 열가소성 폴리머 매트릭스의 양을 제어하는 것은, 임의의 전하 (voluntary charge) 에서 임의의 정전기 프로세스를 배제하고, 상기 섬유성 재료에 상기 노즐(들) 또는 상기 건(들)에 의해 상기 분말의 유량을 제어함으로써 구현되는 것을 특징으로 한다.An object of the present invention is a process for producing a pre-impregnated fibrous material comprising a fibrous material made of continuous fibers and at least one thermoplastic polymer matrix, the pre-impregnated fibrous material being a single unidirectional ribbon or a plurality of The method consists of impregnating the fibrous material in the form of rovings or in the form of several parallel rovings, especially homogeneously in the core, by the at least one matrix of thermoplastic polymer in powder form. Wherein the impregnation step is carried out by spraying the fibrous material with the powder with one or more nozzles or one or more dry powder guns in the tank, wherein controlling the amount of the at least one thermoplastic polymer matrix in the fibrous material , Any static electricity at any voluntary charge Excluding the process, the fibrous material is implemented by controlling the flow rate of the powder by the nozzle (s) or the gun (s).

발명자들은 예기치 않게, 상기 섬유성 재료에서 상기 노즐 (또는 상기 노즐들) 또는 상기 건 (또는 상기 건들) 의 유량 제어가, 특히 코어에서 잘 모니터링된 수지 비율로 균질하게, 열가소성 폴리머 매트릭스로 섬유성 재료를 함침시킬 수 있다는 점을 발견하였다.The inventors unexpectedly found that the flow control of the nozzle (or the nozzles) or the gun (or the guns) in the fibrous material is homogeneous with the thermoplastic polymer matrix, in particular at a well monitored resin ratio in the core. It was found that it can be impregnated.

용어 "균질한" 은, 함침이 균일하고 예비 함침된 섬유성 재료의 표면에서 리본들 또는 건조 섬유들의 폭 감소가 없다는 것을 의미한다.The term “homogeneous” means that the impregnation is uniform and there is no width reduction of the ribbons or dry fibers at the surface of the pre-impregnated fibrous material.

폴리머 매트릭스Polymer matrix

열가소성 수지, 또는 열가소성 폴리머는 일반적으로 주위 온도에서 고체이고, 반정질 또는 비정질일 수 있고, 온도 상승 중, 특히 유리 전이 온도 (Tg) 를 통과한 후 연화되고, 비정질일 때 더 높은 온도에서 유동하고, 또는 반정질일 때 용융 온도 (Tf) 통과시 순수한 융합을 제공할 수 있고, (반정질에 대해) 결정화 온도 미만과 (비정질에 대해) 유리 전이 온도 미만으로 온도 감소 중 다시 고체가 되는 재료를 의미하는 것으로 이해된다.Thermoplastic resins, or thermoplastic polymers, are generally solid at ambient temperature, may be semi-crystalline or amorphous, soften during temperature rise, in particular after passing the glass transition temperature (Tg), and flow at higher temperatures when amorphous Or a material that can provide pure fusion upon passing the melting temperature (Tf) when it is semicrystalline and becomes solid again during temperature reduction below the crystallization temperature (for semicrystalline) and below the glass transition temperature (for amorphous) It is understood that.

Tg 및 Tf 는 각각 11357-2: 2013 및 11357-3: 2013 표준들에 따라 시차 주사 열량 측정법 (DSC) 에 의해 결정된다.Tg and Tf are determined by differential scanning calorimetry (DSC) according to the standards 11357-2: 2013 and 11357-3: 2013, respectively.

섬유성 재료의 함침 매트릭스를 구성한 폴리머는 유리하게도 열가소성 폴리머 또는 열가소성 폴리머들의 혼합물이다. 이 폴리머 또는 열가소성 폴리머들의 혼합물은 그것이 탱크와 같은 기기에서 사용되도록 분말 형태로 분쇄된다.The polymer that constitutes the impregnation matrix of fibrous material is advantageously a thermoplastic polymer or a mixture of thermoplastic polymers. This polymer or mixture of thermoplastic polymers is ground in powder form for use in equipment such as tanks.

탱크 형태의 기기는 개방 또는 폐쇄될 수 있다. The tank type device can be open or closed.

선택적으로, 열가소성 폴리머 또는 열가소성 폴리머 블렌드는, 바람직하게 탄소 나노필러들, 특히 그래핀들 및/또는 탄소 나노튜브들 및/또는 탄소 나노피브릴들 또는 이들의 혼합물들로부터 선택된, 탄소질 필러들, 특히 카본 블랙 또는 탄소 나노필러들을 추가로 포함한다. 이 차지들은 전기 및 열의 전도를 용이하게 하고, 결과적으로 가열될 때 폴리머 매트릭스의 윤활을 개선한다.Optionally, the thermoplastic polymer or thermoplastic polymer blend is preferably carbonaceous fillers, in particular selected from carbon nanofillers, in particular graphenes and / or carbon nanotubes and / or carbon nanofibrils or mixtures thereof Further comprising carbon black or carbon nanofillers. These charges facilitate the conduction of electricity and heat and consequently improve the lubrication of the polymer matrix when heated.

선택적으로, 상기 열가소성 폴리머는, 특히 촉매, 산화 방지제, 열 안정제, UV 안정제, 광 안정제, 윤활제, 필러, 가소제, 내연제, 조핵제 (nucleating agent), 사슬 연장제 및 염료 또는 이들의 혼합물에서 선택된 적어도 하나의 첨가제를 포함한다.Optionally, the thermoplastic polymer is selected in particular from catalysts, antioxidants, heat stabilizers, UV stabilizers, light stabilizers, lubricants, fillers, plasticizers, flame retardants, nucleating agents, chain extenders and dyes or mixtures thereof. At least one additive.

다른 변형예에 따르면, 열가소성 폴리머 또는 열가소성 폴리머 블렌드는 액정 폴리머들 또는 환화 폴리(부틸렌 테레프탈레이트), 또는 이들을 함유한 혼합물들, 예로 CYCLICS CORPORATION 에 의해 시판되는 CBT100 수지를 추가로 포함할 수 있다. 이런 화합물들은 특히 섬유들의 코어로 더 양호한 침투를 위해 용융된 상태에서 폴리머 매트릭스의 유동화를 용이하게 한다. 함침 매트릭스를 만드는데 사용된 폴리머, 또는 열가소성 폴리머들의 혼합물의 성질, 특히 그것의 용융 온도에 따라, 이 화합물들 중 하나 또는 다른 것이 선택될 것이다.According to another variant, the thermoplastic polymer or thermoplastic polymer blend may further comprise liquid crystal polymers or cyclized poly (butylene terephthalate), or mixtures containing them, such as CBT100 resin sold by CYCLICS CORPORATION. These compounds facilitate the fluidization of the polymer matrix, especially in the molten state for better penetration into the core of the fibers. Depending on the nature of the polymer used to make the impregnation matrix, or the mixture of thermoplastic polymers, in particular its melting temperature, one or the other of these compounds will be selected.

섬유성 재료의 함침 매트릭스의 열가소성 폴리머들 형성 부분은 다음 중에서 선택될 수 있다: The thermoplastic polymer forming portion of the impregnated matrix of fibrous material can be selected from:

- 지방족, 지환족 폴리아미드 (PA) 또는 반방향족 PA (폴리프탈아미드 (PPAs) 로도 알려짐) 의 패밀리의 폴리머들 및 코폴리머들, - Polymers and copolymers of a family of aliphatic, cycloaliphatic polyamides (PA) or semiaromatic PAs (also known as polyphthalamides (PPAs)),

- 폴리우레아, 특히 방향족,- Polyureas, especially aromatics,

- 폴리아크릴레이트, 보다 특히 폴리메틸 메타크릴레이트 (PMMA) 또는 그것의 유도체들과 같은 아크릴 패밀리의 폴리머들 및 코폴리머들, - Polymers and copolymers of the acrylic family, such as polyacrylates, more particularly polymethyl methacrylate (PMMA) or derivatives thereof,

- 폴리(에테르 에테르 케톤) (PEEK) 과 같은 폴리아릴에테르케톤 (PAEK), 또는 폴리(에테르 케톤 케톤) (PEKK) 과 같은 폴리아릴에테르 케톤 케톤 (PAEKK) 또는 그것들의 유도체들의 패밀리의 폴리머들 및 코폴리머들, - Polymers and noses of a family of polyarylether ketones (PAEK), such as poly (ether ether ketone) (PEEK), or polyarylether ketone ketones (PAEKK) or derivatives thereof, such as poly (ether ketone ketone) (PEKK) Polymers,

- 방향족 폴리에테르-이미드 (PEI),- Aromatic polyether-imide (PEI),

- 폴리아릴설파이드들, 특히 폴리페닐렌 설파이드들 (PPS), - Polyarylsulfides, in particular polyphenylene sulfides (PPS),

- 폴리아릴술폰, 특히 폴리페닐렌술폰 (PPSU), - Polyarylsulfones, in particular polyphenylenesulfone (PPSU),

- 폴리올레핀들, 특히 폴리프로필렌 (PP); - Polyolefins, in particular polypropylene (PP);

- 폴리락트산 (PLA), - Polylactic acid (PLA),

- 폴리비닐 알코올 (PVA), - Polyvinyl alcohol (PVA),

- 플루오르화 폴리머들, 특히 폴리비닐리덴 플루오라이드 (PVDF), 또는 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE) 또는 폴리클로로트리플루오로에틸렌 (PCTFE),- Fluorinated polymers, in particular polyvinylidene fluoride (PVDF), or polytetrafluoroethylene (PTFE) or polychlorotrifluoroethylene (PCTFE),

및 이들의 혼합물들.And mixtures thereof.

유리하게도, 상기 열가소성 폴리머가 혼합물일 때, 그것은 "건조 블렌드" 또는 화합물에 의해 이전에 획득된 분말 형태로 탱크에 첨가되거나 "건조 블렌드" 의 형태로 탱크로 직접 첨가된다.Advantageously, when the thermoplastic polymer is a mixture, it is added to the tank in the form of a "dry blend" or powder previously obtained by the compound or added directly to the tank in the form of a "dry blend".

유리하게도, 그것은 "건조 블렌드" 에 의해 이전에 획득된 분말 형태로 탱크에 첨가되거나 "건조 블렌드" 의 형태로 탱크로 직접 첨가되고 혼합물은 PEKK 와 PEI 의 혼합물이다.Advantageously, it is added to the tank in the form of a powder previously obtained by "dry blend" or directly into the tank in the form of a "dry blend" and the mixture is a mixture of PEKK and PEI.

유리하게도, 상기 폴리머가 2 개의 폴리머들 P1 및 P2 의 혼합물일 때, 폴리머 P1 및 P2 의 중량 비율은 1 ~ 99% 내지 99 ~ 1% 의 범위에 있다.Advantageously, when the polymer is a mixture of two polymers P1 and P2, the weight ratio of polymers P1 and P2 is in the range of 1 to 99% to 99 to 1%.

유리하게도, PEKK/PEI 혼합물은 90 ~ 10 중량% 내지 60 ~ 40 중량%, 특히 90 ~ 10 중량% 내지 70 ~ 30 중량% 의 범위에 있다.Advantageously, the PEKK / PEI mixture is in the range of 90 to 10% by weight to 60 to 40% by weight, in particular 90 to 10% to 70 to 30% by weight.

열가소성 폴리머는 섬유성 재료를 함침시키는 비반응성 최종 폴리머 또는 섬유성 재료를 또한 함침시키는 반응성 프리폴리머이지만, 함침 후, 상기 프리폴리머에 의해 지지되는 사슬의 단부에 따라, 그 자체에서 또는 다른 프리폴리머와 반응하거나 사슬 연장제와 특히 가열 캘린더에서 가열 중 반응할 수 있다.Thermoplastic polymers are non-reactive final polymers that impregnate fibrous materials or reactive prepolymers that also impregnate fibrous materials, but after impregnation, depending on the end of the chain supported by the prepolymer, on its own or with other prepolymers, The extender may react during heating, especially in a heating calendar.

제 1 가능성에 따르면, 상기 프리폴리머는 동일한 사슬에 (즉, 동일한 프리폴리머에) 지지하는 적어도 하나의 반응성 (폴리아미드) 프리폴리머를 포함하거나 구성될 수 있고, 2 개의 말단 기능기들 X' 및 Y' 는 각각 축합에 의해 서로 공반응성이고, 보다 특히 X' 및 Y' 는 각각 아민 및 카르복시이거나 카르복시 및 아민이다. 제 2 가능성에 따르면, 상기 프리폴리머는 상호 반응성인 적어도 2 개의 폴리아미드 프리폴리머들을 포함하거나 구성될 수 있고 각각은 2 개의 동일한 말단 기능기들 X' 또는 Y' 을 지지하고 (동일한 프리폴리머에 대해 동일하고 2 개의 프리폴리머들 사이에 상이하고), 프리폴리머의 상기 기능기 X' 는 특히 축합에 의해 다른 프리폴리머의 상기 기능기 Y' 와 단지 반응할 수 있고, 보다 특히 X' 및 Y' 는 각각 아민 및 카르복시이거나 카르복시 및 아민이다.According to a first possibility, the prepolymer may comprise or consist of at least one reactive (polyamide) prepolymer that supports the same chain (ie to the same prepolymer), wherein the two terminal functional groups X 'and Y' Each is co-reactive with each other by condensation, more particularly X 'and Y' are amine and carboxy or carboxy and amine, respectively. According to a second possibility, the prepolymer may comprise or consist of at least two polyamide prepolymers which are mutually reactive and each support two identical terminal functional groups X 'or Y' (the same for the same prepolymer and two Different prepolymers), the functional group X 'of the prepolymer can only react with the functional group Y' of the other prepolymer, in particular by condensation, more particularly X 'and Y' are amine and carboxy or carboxy, respectively And amines.

제 3 가능성에 따르면, 상기 프리폴리머는, n 이 1 ~ 3, 바람직하게 1 ~ 2, 보다 바람직하게 1 또는 2, 보다 특히 2 인, -NH2, -CO2H 및 -OH, 바람직하게 NH2 및 -CO2H 에서 선택된 n 개의 말단 반응성 기능기들 X, A' 가 탄화수소 이가 라디칼인 적어도 하나의 사슬 연장제 Y-A'-Y 를 지지하는 상기 열가소성 폴리아미드 폴리머의 적어도 하나의 프리폴리머, 바람직하게 500 미만, 보다 바람직하게 400 미만인 분자 질량의, 상기 프리폴리머 a1) 의 적어도 하나의 기능기 X 와 중첨가에 의해 반응성인, 2 개의 동일한 말단 반응성 기능기들 Y 를 지지하는 비폴리머성 구조를 포함하거나 구성될 수 있다.According to a third possibility, the prepolymer is at -NH2, -CO2H and -OH, preferably NH2 and -CO2H, wherein n is 1 to 3, preferably 1 to 2, more preferably 1 or 2, more particularly 2 At least one prepolymer of said thermoplastic polyamide polymer, preferably less than 500, more preferably supporting at least one chain extender Y-A'-Y wherein the selected n terminal reactive functional groups X, A 'are a hydrocarbon divalent radical And may comprise or consist of a non-polymeric structure supporting two identical terminal reactive functional groups Y, reactive by polyaddition with at least one functional group X of said prepolymer a1), of molecular weight less than 400.

열가소성 매트릭스의 상기 최종 폴리머의 수 평균 분자 질량 (Mn) 은 바람직하게 10,000 ~ 40,000, 바람직하게 12,000 ~ 30,000 의 범위에 있다. 이런 Mn 값들은 ISO 307: 2007 에 따라 m-크레졸에서 결정한 대로 0.8 이상의 고유 점도들에 대응할 수 있지만 용매를 대체한다 (황산 대신에 m-크레졸을 사용하고 온도는 20 ℃ 이다).The number average molecular mass (Mn) of the final polymer of the thermoplastic matrix is preferably in the range of 10,000 to 40,000, preferably 12,000 to 30,000. These Mn values may correspond to intrinsic viscosities of 0.8 or higher as determined by m-cresol according to ISO 307: 2007 but replace the solvent (use m-cresol instead of sulfuric acid and the temperature is 20 ° C.).

위에서 언급된 2 개의 옵션들에 따른 상기 반응성 프리폴리머들은 500 ~ 10,000, 바람직하게 1,000 ~ 6,000, 특히 2,500 ~ 6,000 범위의 수 평균 분자 질량 (Mn) 을 갖는다. The reactive prepolymers according to the two options mentioned above have a number average molecular mass (Mn) in the range from 500 to 10,000, preferably from 1,000 to 6,000, in particular from 2,500 to 6,000.

Mn 값들은 특히 용액 중 전위차 적정 및 상기 프리폴리머들의 기능성에 의해 결정된 말단 기능기 비율들로부터 계산에 의해 결정된다. Mn 질량들은 또한 사이즈 배제 크로마토그래피에 의해 또는 NMR 에 의해 결정될 수 있다.Mn values are determined by calculation, in particular from terminal functional group ratios determined by potentiometric titration in solution and the functionality of the prepolymers. Mn masses can also be determined by size exclusion chromatography or by NMR.

폴리아미드를 규정하는데 사용된 명명법은 ISO 1874-1:2011 "몰딩 및 압출을 위한 플라스틱 - 폴리아미드 (PA) 재료들 - 1 부: 명칭" 에서, 특히 3 페이지 (표 1 및 표 2) 에 설명되고 본 기술분야의 당업자에게 잘 알려져 있다.The nomenclature used to define polyamides is described in ISO 1874-1: 2011 "Plastic-Polyamide (PA) Materials for Molding and Extrusion-Part 1: Names", in particular on page 3 (Tables 1 and 2). And are well known to those skilled in the art.

폴리아미드는 호모폴리아미드 또는 공폴리아미드 또는 이들의 혼합물일 수 있다.The polyamides may be homopolyamides or copolyamides or mixtures thereof.

유리하게도, 매트릭스를 구성하는 폴리머들은, 특히 지방족 폴리아미드, 특히 PA11 및 PA12, 지환족 폴리아미드, 및 선택적으로 우레아 단위들로 개질된 반방향족 폴리아미드 (폴리프탈아미드), 및 이들의 코폴리머들에서 선택된 폴리아미드 (PA), 폴리메틸 메타크릴레이트 (PPMA) 및 이들의 코폴리머들, 폴리에테르이미드 (PEI), 폴리페닐렌 설파이드 (PPS), 폴리페닐렌 술폰 (PPSU), 폴리에테르케톤케톤 (PEKK), 폴리에테르에테르케톤 (PEEK), 폴리비닐리덴 플루오라이드 (PVDF) 와 같은 플루오르화 폴리머들로부터 선택된다.Advantageously, the polymers making up the matrix are in particular aliphatic polyamides, in particular PA11 and PA12, cycloaliphatic polyamides, and semiaromatic polyamides (polyphthalamides) optionally modified with urea units, and copolymers thereof Polyamide (PA), polymethyl methacrylate (PPMA) and copolymers thereof, polyetherimide (PEI), polyphenylene sulfide (PPS), polyphenylene sulfone (PPSU), polyetherketone ketone Fluorinated polymers such as (PEKK), polyetheretherketone (PEEK), polyvinylidene fluoride (PVDF).

플루오로폴리머들에 대해, 플루오르화 비닐리덴 (화학식 CH2=CF2 의 VDF) 의 호모폴리머 또는 VDF 코폴리머는 적어도 50 중량% 의 VDF 및 VDF 와 공중합 가능한 적어도 하나의 다른 모노머를 포함한다. 특히 열적 및 화학적 응력들을 부여받을 때, VDF 함량은 구조 부품의 양호한 기계적 강도를 보장하도록 80 중량% 보다 크거나, 더 양호하게는 90 중량% 이어야 한다. 코모노머는 플루오르화 모노머, 예를 들어, 플루오르화 비닐일 수 있다.For fluoropolymers, the homopolymer or VDF copolymer of vinylidene fluoride (VDF of formula CH 2 = CF 2 ) comprises at least 50% by weight of VDF and at least one other monomer copolymerizable with VDF. Particularly when subjected to thermal and chemical stresses, the VDF content should be greater than 80% by weight or more preferably 90% by weight to ensure good mechanical strength of the structural part. The comonomer may be a fluorinated monomer such as vinyl fluoride.

고온을 견디어야 하는 구조 부품들에 대해, 플루오르화 폴리머들 이외에, PAEK (폴리아릴에테르케톤), 예로 폴리에테르 케톤 (PEK), 폴리(에테르 에테르 케톤) (PEEK), 폴리(에테르 케톤 케톤) (PEKK), 폴리(에테르 케톤 에테르 케톤 케톤) (PEKEKK) 또는 고온 유리 전이 PAs Tg) 가 유리하게도 본 발명에 따라 사용된다.For structural parts that must withstand high temperatures, in addition to fluorinated polymers, PAEK (polyaryletherketone), such as polyether ketone (PEK), poly (ether ether ketone) (PEEK), poly (ether ketone ketone) ( PEKK), poly (ether ketone ether ketone ketone) (PEKEKK) or hot glass transition PAs Tg) are advantageously used according to the invention.

유리하게도, 상기 열가소성 폴리머는 유리 전이 온도가 Tg ≥ 80 ℃ 인 폴리머 또는 용융 온도가 Tf ≥ 150 ℃ 인 반정질 폴리머이다.Advantageously, the thermoplastic polymer is a polymer having a glass transition temperature of Tg ≧ 80 ° C. or a semicrystalline polymer having a melting temperature of Tf ≧ 150 ° C.

유리하게도, 상기 열가소성 폴리머는 다음과 같다:Advantageously, the thermoplastic polymer is as follows:

폴리아미드 6 (PA-6), 폴리아미드 11 (PA-11), 폴리아미드 12 (PA-12), 폴리아미드 66 (PA-66), 폴리아미드 46 (PA-46) 폴리아미드 610 (PA-610), 폴리아미드 612 (PA-612), 폴리아미드 1010 (PA-1010), 폴리아미드 1012 (PA-1012), 또는 이들의 혼합물 또는 이들의 공폴리아미드로부터 선택된 지방족 폴리아미드;Polyamide 6 (PA-6), Polyamide 11 (PA-11), Polyamide 12 (PA-12), Polyamide 66 (PA-66), Polyamide 46 (PA-46) Polyamide 610 (PA- 610), polyamide 612 (PA-612), polyamide 1010 (PA-1010), polyamide 1012 (PA-1012), or mixtures thereof or copolyamides thereof;

선택적으로 우레아 단위들로 개질된 반방향족 폴리아미드, 특히, 화학식 A/XT 의 반방향족 폴리아미드를 포함한, EP1505099 에서 설명한 바와 같은, 화학식 X/YAr 의 반방향족 폴리아미드로서, 여기에서 A 는 아미노산으로부터 획득된 단위, 락탐으로부터 획득된 단위 및 화학식 (Ca 디아민).(Cb 이염기산) 을 갖는 단위로부터 선택되고, a 는 디아민의 탄소 원자들의 수를 나타내고 b 는 이염기산의 탄소 원자들의 수를 나타내고, a 및 b 는 각각 4 내지 36, 유리하게도 9 내지 18 이고, 단위 (Ca 디아민) 는 선형 또는 분지형 지방족 디아민, 지환족 디아민 및 알킬방향족 디아민에서 선택되고 (Cb 이염기산) 단위는 선형 또는 분지형 지방족 이염기산, 지환족 이염기산 및 방향족 이염기산에서 선택되고;Semiaromatic polyamides of formula X / YAr, as described in EP1505099, including semiaromatic polyamides optionally modified with urea units, in particular semiaromatic polyamides of formula A / XT, wherein A is from an amino acid The unit obtained from the unit obtained from the lactam and the formula (Ca diamine). (Cb dibasic acid), a represents the number of carbon atoms of the diamine and b represents the number of carbon atoms of the dibasic acid, a and b are 4 to 36, advantageously 9 to 18, the unit (Ca diamine) is selected from linear or branched aliphatic diamines, cycloaliphatic diamines and alkylaromatic diamines and the (Cb dibasic acids) unit is linear or branched Aliphatic dibasic acids, alicyclic dibasic acids and aromatic dibasic acids;

XT 는 Cx 에서 디아민과 테레프탈산의 중축합으로부터 획득된 단위를 나타내고, x 는 Cx 에서 디아민의 탄소 원자들의 수를 나타내고, x 는 6 내지 36, 유리하게도 9 내지 18 이고, 특히 화학식 A/6T, A/9T, A/10T 또는 A/11T 의 폴리아미드로서, A 는 위에서 규정된 바와 같고, 특히 폴리아미드 PA 6/6T, 66/6T, 6I/6T, MPMDT/6T, PA11/10T, 11/6T/10T, MXDT/10T 또는 MPMDT/10T, BACT/10T, MXD6 및 MXD10 및 블록 코폴리머들, 특히 폴리아미드/폴리에테르 (PEBA).XT represents a unit obtained from the polycondensation of diamine and terephthalic acid at Cx, x represents the number of carbon atoms of diamine at Cx, x is 6 to 36, advantageously 9 to 18, in particular the formulas A / 6T, A As polyamides of / 9T, A / 10T or A / 11T, A is as defined above, in particular polyamide PA 6 / 6T, 66 / 6T, 6I / 6T, MPMDT / 6T, PA11 / 10T, 11 / 6T / 10T, MXDT / 10T or MPMDT / 10T, BACT / 10T, MXD6 and MXD10 and block copolymers, in particular polyamide / polyether (PEBA).

T 는 테레프탈산, MXD 는 m-크실렌 디아민, MPMD 는 메틸펜타메틸렌 디아민, BAC 는 비스(아미노메틸) 시클로헥산이다.T is terephthalic acid, MXD is m-xylene diamine, MPMD is methylpentamethylene diamine, and BAC is bis (aminomethyl) cyclohexane.

섬유성 재료:Fibrous Material:

상기 섬유성 재료의 구성의 섬유들에 대해, 그것들은 특히 광물, 유기 또는 식물 기원의 섬유들이다. 광물 기원의 섬유들은, 예를 들어, 탄소 섬유들, 유리 섬유들, 현무암 섬유들, 실리카 섬유들, 또는 탄화 규소 섬유들을 포함할 수 있다. 유기 기원의 섬유들은, 예를 들어, 반방향족 폴리아미드 섬유들, 아라미드 섬유들 또는 폴리올레핀 섬유들과 같은 열가소성 또는 열경화성 폴리머 기반 섬유들을 포함할 수 있다. 바람직하게, 상기 섬유들은 비정질 열가소성 폴리머를 기반으로 하고 비정질일 때 함침 매트릭스의 구성의 폴리머 또는 열가소성 폴리머 혼합물의 Tg 보다 높거나, 반정질일 때 함침 매트릭스의 구성의 열가소성 폴리머 또는 혼합물의 Tf 보다 높은 유리 전이 온도 (Tg) 를 갖는다. 유리하게도, 상기 섬유들은 반정질 열가소성 폴리머를 기반으로 하고 비정질일 때 함침 매트릭스의 구성의 폴리머 또는 열가소성 폴리머 혼합물의 Tg 보다 높거나, 반정질일 때 함침 매트릭스의 구성의 열가소성 폴리머 또는 혼합물의 Tf 보다 높은 용융 온도 (Tf) 를 갖는다. 따라서, 최종 복합체의 열가소성 매트릭스로 함침하는 동안 섬유성 재료를 구성하는 유기 섬유들에 대한 융합 위험이 없다. 식물 기원의 섬유들은 아마, 대마, 리그닌, 대나무, 실크, 특히 스파이더, 사이잘을 기반으로 한 천연 섬유들, 다른 셀룰로오스 섬유들, 특히 비스코스 섬유들을 포함할 수 있다. 이런 식물 기반 섬유들은, 열가소성 폴리머 매트릭스의 부착 및 함침을 용이하게 하기 위해서, 순수하게 사용되거나, 처리되거나 코팅 층으로 코팅될 수 있다.For the fibers of the composition of the fibrous material, they are especially fibers of mineral, organic or plant origin. Fibers of mineral origin can include, for example, carbon fibers, glass fibers, basalt fibers, silica fibers, or silicon carbide fibers. Fibers of organic origin can include thermoplastic or thermoset polymer based fibers such as, for example, semiaromatic polyamide fibers, aramid fibers or polyolefin fibers. Preferably, the fibers are based on an amorphous thermoplastic polymer and have a glass transition higher than the Tg of the polymer or thermoplastic polymer mixture of the composition of the impregnation matrix when amorphous, or higher than the Tf of the thermoplastic polymer or mixture of the composition of the impregnation matrix when semicrystalline. Has a temperature Tg. Advantageously, the fibers are based on a semi-crystalline thermoplastic polymer and melt higher than the Tg of the polymer or thermoplastic polymer mixture of the composition of the impregnation matrix when amorphous, or higher than the Tf of the thermoplastic polymer or mixture of the composition of the impregnation matrix when semicrystalline. It has a temperature Tf. Thus, there is no risk of fusing to the organic fibers that make up the fibrous material during impregnation with the thermoplastic matrix of the final composite. Fibers of plant origin may comprise flax, hemp, lignin, bamboo, silk, in particular spider, sisal-based natural fibers, other cellulose fibers, in particular viscose fibers. Such plant-based fibers may be used purely, treated or coated with a coating layer to facilitate attachment and impregnation of the thermoplastic polymer matrix.

섬유성 재료는 또한 섬유들과 브레이드되거나 직조된 패브릭일 수 있다.The fibrous material may also be a fabric braided or woven with the fibers.

그것은 또한 보유 스레드들을 갖는 섬유들에 대응할 수 있다.It may also correspond to fibers with retaining threads.

이런 구성 섬유들은 단독으로 또는 혼합하여 사용될 수 있다. 따라서, 유기 섬유들은 열가소성 폴리머로 함침되도록 광물 섬유들과 혼합될 수 있고 예비 함침된 섬유성 재료를 형성할 수 있다. These constituent fibers may be used alone or in combination. Thus, the organic fibers can be mixed with the mineral fibers to be impregnated with the thermoplastic polymer and form a pre-impregnated fibrous material.

유기 섬유 조방사들은 여러 중량들을 가질 수 있다. 그것들은 또한 여러 기하학적 구조들을 가질 수 있다. 섬유들은 후에 스트립들, 시트들, 또는 피스들의 형태로 될 수 있는 펠트들 또는 부직포들을 구성하는 짧은 섬유들의 형태이거나, 2D 패브릭들, 스트랜드들 또는 일방향 (UD) 또는 부직 섬유들을 구성하는 연속 섬유들의 형태일 수 있다. 섬유성 재료를 구성하는 섬유들은 또한 다른 기하학적 구조들의 이런 보강 섬유들의 혼합물의 형태일 수 있다. 바람직하게, 섬유들은 연속형이다. Organic fiber spinning yarns can have several weights. They can also have several geometries. The fibers may be in the form of short fibers that constitute felts or nonwovens, which may later be in the form of strips, sheets, or pieces, or of continuous fibers that make up 2D fabrics, strands or unidirectional (UD) or nonwoven fibers. It may be in the form. The fibers that make up the fibrous material may also be in the form of a mixture of these reinforcing fibers of other geometries. Preferably, the fibers are continuous.

바람직하게, 섬유성 재료는 탄소, 유리 또는 탄화 규소 또는 그들의 혼합물의 연속 섬유들, 특히 탄소 섬유들로 구성된다. 그것은 조방사 또는 여러 조방사들의 형태로 사용된다.Preferably, the fibrous material consists of continuous fibers of carbon, glass or silicon carbide or mixtures thereof, in particular carbon fibers. It is used in the form of slub or various scavengers.

"사용 준비가 된 (ready-to-use)" 재료들로도 알려진 예비 함침된 재료들에서, 폴리머 또는 열가소성 함침 폴리머들의 혼합물은 섬유들 둘레에 균일하게 그리고 균질하게 분배된다. 이런 유형의 재료에서, 열가소성 함침 폴리머는 최소의 공극들, 즉 섬유들 사이 최소의 보이드들을 획득하기 위해서 섬유들 내에서 가능한 한 균질하게 분배되어야 한다. 실로, 이런 유형의 재료에서 공극들의 존재는 예를 들어 기계적 인장 응력이 가해지는 동안 응력 집중점들로서 역할을 할 수 있고, 그것은 후에 예비 함침된 섬유성 재료의 파단 개시점들을 형성하고 그것을 기계적으로 약화시킨다. 따라서, 폴리머 또는 폴리머 혼합물의 균질한 분배는 이런 예비 함침된 섬유성 재료들로부터 형성된 복합 재료의 기계적 강도 및 균질성을 개선한다.In pre-impregnated materials, also known as "ready-to-use" materials, the mixture of polymers or thermoplastic impregnated polymers is distributed evenly and homogeneously around the fibers. In this type of material, the thermoplastic impregnated polymer should be distributed as homogeneously as possible in the fibers in order to obtain the minimum voids, i.e. the minimum voids between the fibers. Indeed, the presence of voids in this type of material can serve as stress concentration points, for example during the application of mechanical tensile stress, which later form breakpoints of pre-impregnated fibrous material and mechanically weaken it. Let's do it. Thus, homogeneous distribution of the polymer or polymer mixture improves the mechanical strength and homogeneity of the composite material formed from these preimpregnated fibrous materials.

따라서, "사용 준비가 된" 예비 함침된 재료들의 경우에, 상기 함침된 섬유성 재료 중 섬유들의 레벨은 45 ~ 65 부피%, 바람직하게 50 ~ 60 부피%, 특히 54 ~ 60 부피% 이다.Thus, in the case of "prepared for use" pre-impregnated materials, the level of fibers in the impregnated fibrous material is 45-65% by volume, preferably 50-60% by volume, in particular 54-60% by volume.

함침률 측정은 이미지 분석에 의해 (특히, 현미경 또는 카메라 또는 디지털 카메라의 사용), 리본의 단면에 의해, 폴리머로 함침된 리본의 표면을 제품의 전체 표면 (함침된 표면 + 다공성 표면) 으로 나누어 줌으로써 실시될 수 있다. 양호한 품질의 이미지를 얻기 위해서, 표준 폴리싱 수지에서 횡방향으로 리본 컷을 코팅하고 현미경의 최소 6 배율에서 샘플의 관찰을 가능하게 하는 표준 프로토콜로 폴리싱하는 것이 바람직하다.Impregnation rate measurement is performed by image analysis (especially the use of microscopes or cameras or digital cameras), by the cross section of the ribbon, by dividing the surface of the ribbon impregnated with polymer by the entire surface of the product (impregnated surface + porous surface). Can be implemented. In order to obtain a good quality image, it is desirable to coat the ribbon cut in the transverse direction in a standard polishing resin and to polish with a standard protocol that allows observation of the sample at least 6 magnifications of the microscope.

유리하게도, 상기 예비 함침된 섬유성 재료의 다공율은 0% 내지 30%, 특히 1% ~ 10%, 특히 1% ~ 5% 이다. Advantageously, the porosity of the preimpregnated fibrous material is from 0% to 30%, in particular from 1% to 10%, in particular from 1% to 5%.

다공율은 밀폐 다공율에 대응하고 본 발명의 실시예 섹션에서 설명되는 바와 같이 상기 예비 함침된 섬유성 재료의 이론적 밀도와 실험적 밀도 사이 상대적 차이로서 또는 전자 현미경 관찰에 의해 결정될 수 있다.The porosity can be determined by electron microscopy or as a relative difference between the theoretical and experimental densities of the pre-impregnated fibrous material, corresponding to the closed porosity and as described in the Examples section of the present invention.

함침 스테이지:Impregnation Stage:

제조 프로세스의 샘플 구현 유닛은, 탱크 (그렇지 않으면, 본 발명의 경우에 압축 롤러 (도 4) 일 수 있는 텐션 기기 및 노즐(들) 또는 건(들) (도 3) 을 갖춘 탱크를 포함하는 함침 탱크로 불림) 를 제외하고, 국제 특허 출원 WO 2015/121583 에 설명되고 도 1 에 나타나 있다.The sample implementation unit of the manufacturing process is impregnated including a tank (otherwise a tank with a tension device, which may be a compression roller (FIG. 4) in the case of the invention and a nozzle (s) or gun (s) (FIG. 3)). Except for being called a tank), it is described in international patent application WO 2015/121583 and shown in FIG. 1.

섬유성 재료의 함침 단계는, 롤러 입구에서 섬유성 재료에 폴리머 분말을 사출하는 하나 이상의 노즐(들) 또는 건 또는 건(들) 을 구비한, 탱크 (20) 를 포함하는, 연속 함침 기기에서 사출에 의해 하나 이상의 조방사들을 통과시킴으로써 실시된다.The impregnation step of the fibrous material is injection in a continuous impregnation machine, comprising a tank 20 having one or more nozzle (s) or gun or gun (s) for injecting polymer powder into the fibrous material at the roller inlet. By passing through one or more rovings.

폴리머(들) 또는 폴리머 분말은 텐션 기기, 특히 상기 섬유성 재료 상의 압축 롤러 (입력부) 의 레벨에서 노즐(들) 또는 건(들)을 사용해 탱크로 사출된다. 조방사(들)는 이 탱크에서 순환된다. The polymer (s) or polymer powder is injected into the tank using nozzle (s) or gun (s) at the level of the tensioning device, in particular the compression roller (input) on the fibrous material. The rovingspin (s) are circulated in this tank.

탱크는 임의의 형상, 특히 실린더형 또는 평행육면체형, 특히 직육면체형 또는 정육면체형, 유리하게도 직육면체형을 가질 수 있다. The tank may have any shape, in particular a cylinder or a parallelepiped, in particular a cuboid or a cube, advantageously a cuboid.

탱크는 개방형 또는 밀폐형 탱크일 수 있다. 유리하게도, 그것은 개방형이다.The tank may be an open or closed tank. Advantageously, it is open.

탱크가 밀폐형인 경우에, 탱크는 그러면 실링 시스템을 갖추고 있어서 폴리머 분말이 상기 탱크에서 빠져나가는 것을 방지한다.If the tank is closed, the tank then has a sealing system to prevent polymer powder from escaping from the tank.

따라서, 이 함침 단계는 건식으로 실시되는데, 이는 열가소성 폴리머 매트릭스가 분말 형태이며, 공기로 사출되는 것을 의미하지만, 용매 또는 물에 분산될 수 없다.Thus, this impregnation step is carried out dry, which means that the thermoplastic polymer matrix is in powder form and is injected into the air, but cannot be dispersed in a solvent or water.

함침된 각각의 조방사는 실린더들 (미도시) 에 의해 발생된 견인력 하에 기기 (10) 의 릴 (11) 로부터 풀린다. 바람직하게, 기기 (10) 는 여러 개의 릴들 (11) 을 포함하고, 각각의 릴은 함침을 위해 조방사를 풀기 위한 것이다. 따라서, 여러 섬유 조방사들을 동시에 함침할 수 있다. 각각의 릴 (11) 은 각각의 섬유 조방사에 텐션을 인가하도록 브레이크 (미도시) 를 구비한다. 이 경우에, 정렬 모듈 (12) 은 섬유 조방사들을 서로 평행하게 정렬시킬 수 있다. 이처럼, 섬유 조방사들은 서로 접촉하지 않을 것이고, 이는 섬유들 간 마찰에 의해 섬유들의 기계적 열화를 방지하는 것을 돕는다. Each impregnated spinning yarn is released from the reel 11 of the device 10 under the traction force generated by the cylinders (not shown). Preferably, the device 10 comprises several reels 11, each reel for loosening the rovings for impregnation. Thus, several fiber spinning yarns can be impregnated at the same time. Each reel 11 is provided with a brake (not shown) to apply tension to each fiber spinning yarn. In this case, the alignment module 12 can align the fiber spun yarns in parallel with each other. As such, the fiber spun yarns will not be in contact with each other, which helps to prevent mechanical degradation of the fibers by friction between the fibers.

그 후, 섬유 조방사 또는 평행한 섬유 조방사들은 도 1 의 경우에 압축 롤러 (23) 인 텐션 기기를 갖춘 탱크 (20) 로 이동한다. Thereafter, the fiber spun yarn or the parallel fiber spun yarns move to the tank 20 equipped with the tensioning device 23 in the case of FIG. 1.

압축 롤러는 고정식 또는 회전식일 수 있다.The compression roller may be stationary or rotary.

그 후, 섬유 조방사 또는 평행한 섬유 조방사들은 상기 섬유성 재료 상의 상기 노즐(들) 또는 상기 건(들)에 의한 상기 분말의 유량을 제어한 후 함침시킨 후 탱크로부터 비롯된다.Thereafter, fiber spun yarn or parallel fiber spun yarns come from the tank after impregnation after controlling the flow rate of the powder by the nozzle (s) or the gun (s) on the fibrous material.

따라서, 발명자들은 예기치 않게 상기 섬유성 재료 상의 상기 노즐 (또는 상기 노즐들) 또는 상기 건 (또는 상기 건들) 에 의한 상기 분말의 유량의 제어가 잘 제어된 균질한 수지 비율로 열가소성 폴리머 매트릭스에 의해 섬유성 재료를 함침하는 것을 가능하게 하였다는 것을 발견하였다.Accordingly, the inventors unexpectedly found that the fiber by the thermoplastic polymer matrix at a homogeneous resin ratio in which the control of the flow rate of the powder by the nozzle (or the nozzles) or the gun (or the guns) on the fibrous material was well controlled. It was found that it was possible to impregnate the material.

발명자들은 또한 적어도 하나의 텐션 기기의 사용을 통해 함침은 종래 기술의 프로세스들과 비교해 개선되었고, 특히, 코어에서 함침된다는 것을 발견하였다.The inventors have also found that through the use of at least one tension device the impregnation has been improved compared to the processes of the prior art, in particular in the core.

텐션 기기는, 조방사가 탱크에서 스크롤할 수 있는 능력을 가지는 임의의 시스템을 지칭한다. 텐션 기기는, 조방사가 스크롤할 수 있는 순간부터 임의의 형상을 가질 수 있다. Tension device refers to any system in which the rover has the ability to scroll in a tank. The tension device may have any shape from the moment the roving yarn scrolls.

텐션 기기의 예는, 본발명의 범위를 제한하지 않으면서, 도 3 에 상세히 나타나 있다.Examples of tension devices are shown in detail in FIG. 3 without limiting the scope of the present invention.

이 함침은 폴리머 분말이 섬유 조방사의 코어를 침투하여 탱크 밖으로 분말 조방사의 운송을 지지하는데 충분하게 섬유들에 부착될 수 있도록 실시된다. 분말로 예비 함침된 조방사(들)은 그 후 캘린더링 전 예열하고 캘린더링 후 선택적 가열 가능성을 가지고 가열 캘린더링 기기로 향하게 된다.This impregnation is carried out so that the polymer powder can penetrate the core of the fiber spun yarn and adhere to the fibers sufficiently to support the transport of the powder spun yarn out of the tank. The spinning yarn (s) pre-impregnated with powder is then preheated before calendering and directed to a heated calendering machine with the possibility of selective heating after calendering.

선택적으로, 이 함침 단계는, 캘린더링 성형 단계 직전에, 분말 사출에 의해 바로 함침 탱크 (22) 의 출구에서, 조방사 또는 예비 함침된 조방사들 코팅 단계에 의해 완료될 수 있다. 이 목적으로, 탱크 (20) 는, 특허 EP0406067 에서 동일하게 설명된 바와 같이, 커버 크로스헤드를 포함할 수 있는 코팅 기기 (30) 에 연결될 수 있다. 오버레이 폴리머는 탱크 폴리머 분말과 동일하거나 상이할 수 있다. 바람직하게, 그것은 동일한 성질을 갖는다. 이러한 코팅은, 원하는 범위에서 최종 폴리머 부피율을 획득하고, 복합 부품을 제조하는 동안 탭 용접을 방해하는, 지나치게 높은 섬유 레벨의 예비 함침된 조방사의 표면에서 존재를 막는 섬유 함침 스테이지의 종료, 특히 "사용 준비가 된" 양호한 품질의 섬유성 재료들을 획득하는 것을 가능하게 할 뿐만 아니라, 획득된 복합 재료의 성능을 개선한다.Optionally, this impregnation step can be completed by a spinning or pre-impregnated spinning yarns coating step, at the outlet of the impregnation tank 22 immediately by powder injection, just before the calendering molding step. For this purpose, the tank 20 can be connected to a coating device 30, which can comprise a cover crosshead, as described equally in patent EP0406067. The overlay polymer may be the same or different than the tank polymer powder. Preferably it has the same properties. Such coatings terminate the fiber impregnation stage, particularly at the end of the fiber impregnation stage, which achieves a final polymer volume fraction in the desired range and prevents the presence of excessively high fiber levels of preimpregnated rovings, which impedes tab welding during the manufacture of the composite part. Not only makes it possible to obtain "good quality fibrous materials" but also improves the performance of the obtained composite material.

위에서 나타낸 것처럼 본 발명의 프로세스는, 임의의 전하에서 정전기 프로세스를 제외하고, 건조법에 의해 실시된다.As indicated above, the process of the present invention is carried out by a drying method, except for the electrostatic process at any charge.

표현 "임의의 전하" 는 섬유성 재료와 분말 사이에 퍼텐셜 차이가 적용되는 것을 의미한다. 전하는 현저하게 제어 및 증폭된다. 그 후, 분말 그레인들은 섬유에 대향한 대전 분말을 끌어당김으로써 섬유성 재료를 함침시킨다. 분말은 상이한 수단들 (두 금속 전극들 사이 퍼텐셜 차이, 금속 부품들에서 기계적 마찰 등) 에 의해, 음으로 또는 양으로, 전기 대전될 수 있고 섬유를 반대로 (양으로 또는 음으로) 대전시킬 수 있다.The expression "optional charge" means that the potential difference between the fibrous material and the powder is applied. The charge is significantly controlled and amplified. The powder grains then impregnate the fibrous material by attracting the charged powder opposite the fiber. The powder can be electrically charged, negatively or positively, and reversely (positively or negatively) by different means (potential difference between two metal electrodes, mechanical friction in metal parts, etc.). .

본 발명의 프로세스는 탱크의 레벨 전 또는 그 레벨에서 구현 유닛 요소들 상의 섬유성 재료의 마찰에 의해 발생할 수 있지만 임의의 경우에 임의의 로드들인 정전하들의 존재를 배제하지 않는다.The process of the invention may occur by the friction of the fibrous material on the implementing unit elements before or at the level of the tank but in any case does not exclude the presence of electrostatic charges which are any rods.

유리하게도, 탱크는 적어도 하나의 텐션 기기를 포함하고, 상기 조방사(들)는 상기 적어도 하나의 텐션 기기의 일부 또는 전체 표면과 접촉한다.Advantageously, the tank comprises at least one tension device, wherein the spinning yarn (s) are in contact with some or the entire surface of the at least one tension device.

유리하게도, 상기 함침된 섬유성 재료 중 섬유들의 레벨은 45 ~ 65 부피%, 바람직하게 50 ~ 60 부피%, 특히 54 ~ 60 부피% 이다.Advantageously, the level of fibers in the impregnated fibrous material is 45 to 65% by volume, preferably 50 to 60% by volume, in particular 54 to 60% by volume.

섬유들이 45% 미만이면, 기계적 특성들 면에서 보강재는 필요하지 않다.If the fibers are less than 45%, no reinforcement is necessary in terms of mechanical properties.

65% 초과하면, 프로세스 한도들에 도달하고 기계적 특성들은 상실된다.If it exceeds 65%, process limits are reached and mechanical properties are lost.

유리 섬유와 같은 섬유성 재료가 사이징을 갖는다면, 섬유성 재료가 탱크로 통과하기 전 선택적 디사이징 단계가 수행될 수 있다. 용어 "사이징" 은 다이의 단부에서 (직물 사이즈) 및 패브릭들 상에서 (플라스틱 사이징) 보강 섬유들에 적용된 표면 처리들을 지칭한다.If the fibrous material, such as glass fibers, has a sizing, an optional desizing step may be performed before the fibrous material passes into the tank. The term “sizing” refers to surface treatments applied to (plastic sizing) reinforcing fibers at the end of the die (fabric size) and on the fabrics.

다이의 출구에서 필라멘트들에 적용된 "직물" 사이즈는 본딩제를 피착하는 것으로 구성되어서 필라멘트들 간 필라멘트들의 응집을 보장하고, 마모를 감소시키며 후속 조작들 (직조, 드레이핑, 편직) 을 용이하게 하고 정전하들의 형성을 방지한다.The “fabric” size applied to the filaments at the exit of the die consists of depositing a bonding agent to ensure cohesion of the filaments between the filaments, reduce wear and facilitate subsequent operations (weaving, draping, knitting) and electrostatic Prevents the formation of Hades.

패브릭들에 적용된 "플라스틱" 또는 "마감" 사이즈는 가교제를 피착하는 것으로 구성되고 그것의 역할은 섬유들과 수지 사이 물리-화학적 결합을 보장하고 섬유를 그것의 환경으로부터 보호하는 것이다.The “plastic” or “finish” size applied to the fabrics consists of depositing a crosslinking agent and its role is to ensure a physico-chemical bond between the fibers and the resin and to protect the fiber from its environment.

유리하게도, 상기 함침된 섬유성 재료 중 섬유들의 레벨은 50 ~ 60 부피%, 특히 54 ~ 60 부피% 의 범위에 있다.Advantageously, the level of fibers in the impregnated fibrous material is in the range of 50 to 60% by volume, in particular 54 to 60% by volume.

유리하게도, 노즐(들) 또는 건(들)에 의한 분말의 유량은 10 g/min ~ 400 g/min, 특히 20 ~ 150 g/min 의 범위에 있다.Advantageously, the flow rate of the powder by the nozzle (s) or gun (s) is in the range of 10 g / min to 400 g / min, in particular 20 to 150 g / min.

이 유량은 각각의 건 또는 노즐에 적용되고 각각의 건 또는 노즐에 대해 동일하거나 상이할 수 있다.This flow rate may be applied to each gun or nozzle and may be the same or different for each gun or nozzle.

섬유성 재료 상에서 분말의 유량은 상기 섬유성 재료의 특히 코어에서 함침에 필수적이다.The flow rate of the powder on the fibrous material is essential for impregnation in the core, in particular of the fibrous material.

10 g/min 미만인 경우, 기류는 분말을 운반하기에 충분하지 않다.If less than 10 g / min, the airflow is not sufficient to carry the powder.

400 g/min 을 초과할 때, 레짐 (regime) 은 난류이다.When it exceeds 400 g / min, the regime is turbulent.

유리하게도, 상기 함침 단계는 상기 탱크의 입구와 출구 사이에서 상기 조방사 또는 상기 조방사들의 동시 확산으로 수행된다.Advantageously, the impregnation step is carried out with simultaneous diffusion of the rovings or the rovings between the inlet and the outlet of the tank.

표현 "상기 탱크의 입구" 는 노즐(들) 또는 건(들)과 롤러 또는 롤러들을 포함하는 탱크의 에지의 수직 접선에 대응한다.The expression “inlet of the tank” corresponds to the vertical tangent of the edge of the tank comprising the nozzle (s) or gun (s) and a roller or rollers.

표현 "상기 탱크의 출구" 는 노즐(들) 또는 건(들)과 롤러 또는 롤러들을 포함하는 탱크의 다른 에지의 수직 접선에 대응한다.The expression “outlet of the tank” corresponds to the vertical tangent of the nozzle (s) or gun (s) and the other edge of the tank including the rollers or rollers.

탱크의 기하학적 구조에 따라, 탱크의 입구와 출구 사이 거리는 실린더의 경우에 직경, 정육면체의 경우에 변 또는 직육면체의 경우에 폭 또는 길이에 대응한다. 블루밍은 가능한 한 많이 뽑아내는 (singling out) 것으로 구성되고, 다른 필라멘트들로부터 상기 조방사의 각각의 구성 필라멘트는 그것을 밀접하여 둘러싼다. 그것은 조방사의 횡방향 확산에 대응한다.Depending on the geometry of the tank, the distance between the inlet and the outlet of the tank corresponds to the diameter in the case of a cylinder, the width or the length in the case of a cube or in the case of a cube. Blooming consists of singing out as much as possible, and each component filament of the roving from other filaments surrounds it closely. It corresponds to the transverse spread of the rovings.

환언하면, 조방사의 횡방향 확산 또는 폭은 탱크 입구와 탱크 출구 사이에서 증가하여서 특히 섬유성 재료의 코어에서 개선된 함침을 가능하게 한다.In other words, the transverse spreading or width of the rovings is increased between the tank inlet and the tank outlet to enable improved impregnation, especially in the core of fibrous material.

탱크는 개방형 또는 밀폐형일 수 있고, 특히 그것은 개방형이다.The tank may be open or closed, in particular it is open.

유리하게도, 탱크는 적어도 하나의 텐션 기기를 포함하고, 상기 조방사(들)는 상기 적어도 하나의 텐션 기기의 일부 또는 전체 표면과 접촉한다.Advantageously, the tank comprises at least one tension device, wherein the spinning yarn (s) are in contact with some or the entire surface of the at least one tension device.

도 3 은 높이 조절 가능한 텐션 기기 (82) 를 포함한 탱크 (20) 를 나타낸다. 3 shows a tank 20 including a height adjustable tension device 82.

조방사 (81a) 는, 상기 적어도 하나의 텐션 기기의 부분 또는 전체 표면과 접촉해서 텐션 기기 (82) 의 표면에서 부분적으로 또는 완전히 스크롤하는 함침 전 조방사에 대응하고, 상기 시스템 (82) 은 함침이 일어나는 탱크에서 침지된다. 그 후, 롤러 입구에서 분말 유량을 제어한 후 상기 조방사는 탱크 (81b) 에서 나간다.The rovingstack 81a corresponds to the pre-impregnation rovings, which partially or completely scrolls at the surface of the tension device 82 in contact with a part or the entire surface of the at least one tension device, and the system 82 is impregnated. This happens to be immersed in the tank. Thereafter, after controlling the powder flow rate at the roller inlet, the roving yarn exits the tank 81b.

상기 조방사 (81a) 는 회전 또는 고정 롤러일 수 있는 탱크 (83a) 의 에지 또는 평행육면체 에지와 접촉할 수도 있고 접촉하지 않을 수도 있다.The rough yarn 81a may or may not contact the edge or parallelepiped edge of the tank 83a, which may be a rotating or stationary roller.

유리하게도, 상기 조방사 (81a) 는 탱크 (83a) 의 에지와 접촉하거나 접촉하지 않는다.Advantageously, the rough yarn 81a is in contact with or not in contact with the edge of the tank 83a.

유리하게도, 탱크 (83b) 의 에지는 특히 실린더형 및 회전형인 롤러이다.Advantageously, the edges of the tank 83b are rollers, in particular cylindrical and rotary.

상기 조방사 (81b) 는 특히 실린더형 및 회전형인 롤러 또는 고정 롤러일 수 있는 탱크 (83b) 의 에지 또는 평행육면체 에지와 접촉할 수도 있고 접촉하지 않을 수도 있다.The rovings 81b may or may not be in contact with the edges or parallelepiped edges of the tank 83b, which may be rollers or stationary rollers, in particular cylindrical and rotating.

유리하게도, 상기 조방사 (81b) 는 탱크 (83b) 의 에지와 접촉한다.Advantageously, the rough yarn 81b is in contact with the edge of the tank 83b.

유리하게도, 탱크 (83b) 의 에지는 특히 실린더형 및 회전형인 롤러이다.Advantageously, the edges of the tank 83b are rollers, in particular cylindrical and rotary.

유리하게도, 상기 조방사 (81a) 는 탱크 (83a) 의 에지와 접촉하고 탱크 (83b) 의 에지는 특히 실린더형 및 회전형인 롤러이고 상기 조방사 (81b) 는 탱크 (83b) 의 에지와 접촉하고, 탱크 (83b) 의 에지는 특히 실린더형 및 회전형인 롤러이다.Advantageously, the rovings 81a are in contact with the edge of the tank 83a and the edges of the tanks 83b are rollers, in particular cylindrical and rotational, and the rovings 81b are in contact with the edge of the tank 83b. The edges of the tank 83b are rollers, in particular cylindrical and rotary.

유리하게도, 상기 텐션 기기는 상기 조방사 또는 상기 조방사들의 방향에 수직이다.Advantageously, the tension device is perpendicular to the direction of the roving yarn or the roving yarns.

유리하게도, 상기 조방사(들)의 상기 확산은 적어도 상기 적어도 하나의 텐션 기기에서 수행된다.Advantageously, the diffusion of the rovingspin (s) is carried out at least in the at least one tension device.

따라서, 조방사의 확산은 주로 텐션 기기의 레벨에 있지만 조방사와 상기 에지 사이에 접촉이 있다면 탱크의 에지 또는 에지들에서 또한 수행될 수 있다.Thus, the diffusion of rovings can be carried out at the edge or edges of the tank if there is contact between the rovings and the edges, mainly at the level of the tensioning device.

다른 실시형태에서, 상기 적어도 하나의 텐션 기기는 볼록형, 오목형 또는 실린더형 압축 롤러이다.In another embodiment, the at least one tension device is a convex, concave or cylindrical compression roller.

볼록한 형태는 확산에 유리하고 반면에 오목한 형태는 확산에 불리하지만 그것은 관계 없이 실시된다.The convex shape is advantageous for diffusion while the concave shape is disadvantageous for diffusion but it is carried out regardless.

표현 "압축 롤러" 는, 롤링 조방사가 상기 압축 롤러의 표면에서 부분적으로 또는 완전히 안착되는데, 이것은 상기 조방사의 확산을 유도하는 것을 의미한다.The expression "compression roller" means that a rolling roving yarn is partially or completely seated at the surface of the pressing roller, which means inducing diffusion of the roving yarn.

유리하게도, 상기 적어도 하나의 압축 롤러는 형상이 실린더형이고 상기 탱크의 입구와 출구 사이에서 상기 조방사 또는 상기 조방사들의 확산 비율은 1% 내지 400%, 바람직하게 30% 내지 400%, 바람직하게 30% 내지 150%, 바람직하게 50% 내지 150% 이다.Advantageously, the at least one compression roller is cylindrical in shape and the diffusion ratio of the roving or the rovings between the inlet and the outlet of the tank is between 1% and 400%, preferably between 30% and 400%, preferably 30% to 150%, preferably 50% to 150%.

확산은 사용된 섬유성 재료에 의존한다. 예를 들어, 탄소 섬유성 재료의 확산은 아마 섬유의 확산보다 훨씬 더 많다.The diffusion depends on the fibrous material used. For example, diffusion of carbon fibrous materials is probably much more than diffusion of fibers.

확산은 또한 조방사에서 섬유들 또는 필라멘트들의 수, 그것들의 평균 직경 및 사이즈에 의한 그것들의 응집에 의존한다.Diffusion also depends on their agglomeration by the number of fibers or filaments, their average diameter and size in the spinning yarn.

상기 적어도 하나의 압축 롤러의 직경은 3 ㎜ ~ 500 ㎜, 바람직하게 10 ㎜ ~ 100 ㎜, 특히 20 ㎜ ~ 60 ㎜ 의 범위에 있다.The diameter of the at least one compression roller is in the range of 3 mm to 500 mm, preferably 10 mm to 100 mm, in particular 20 mm to 60 mm.

3 ㎜ 미만이면, 압축 롤러에 의해 유도된 섬유 변형은 너무 높다.If it is less than 3 mm, the fiber deformation induced by the compression roller is too high.

유리하게도, 압축 롤러는 실린더형이고 그루브가 없으며 특히 금속성이다.Advantageously, the compression roller is cylindrical, grooveless and especially metallic.

텐션 기기가 적어도 하나의 압축 롤러일 때, 제 1 변형예에 따르면, 단일 압축 롤러가 탱크에 제공되고 상기 함침은 상기 압축 롤러의 입구와 상기 압축 롤러에 대한 수직 접선 사이 상기 조방사(들)에 의해 형성된 각도 (α1) 에서 수행된다.When the tension device is at least one compression roller, according to a first variant, a single compression roller is provided in the tank and the impregnation is carried out at the spinning yarn (s) between the inlet of the compression roller and the perpendicular tangent to the compression roller. Is performed at an angle α 1 .

상기 압축 롤러의 입구와 상기 압축 롤러에 대한 수직 접선 사이 상기 조방사(들)에 의해 형성된 각도 (α1) 는 분말이 집중될 영역의 형성을 가능하게 하여서 "웨지 효과" 를 이끌고 이 효과는 상기 압축 롤러에 의한 조방사의 동시 확산으로 조방사의 보다 큰 폭에 대해 함침을 가능하게 하여서 개선된 종래 기술의 기법들과 비교해 함침을 개선하였다. 따라서, 체류 시간의 제어와 커플링은 완전 함침을 가능하게 한다.The angle α 1 formed by the roughing yarn (s) between the inlet of the compression roller and the normal tangent to the compression roller enables the formation of the area where the powder is to be concentrated, leading to a “wedge effect” which is Simultaneous diffusion of the rovings by the compression rollers enables the infiltration to a greater width of the rovings, thereby improving the infiltration as compared to the improved prior art techniques. Thus, the control and coupling of residence time allows for complete impregnation.

유리하게도, 각도 (α1) 는 0 ~ 89°, 바람직하게 5° ~ 85°, 바람직하게 5° ~ 45°, 바람직하게 5° ~ 30° 의 범위에 있다.Advantageously, the angle α 1 is in the range of 0 to 89 °, preferably 5 ° to 85 °, preferably 5 ° to 45 °, preferably 5 ° to 30 °.

하지만, 0 ~ 5° 의 각도 (α1) 는 기계적 응력의 위험들을 발생시키기 쉬운데, 이것은 섬유들의 파괴를 이끌 것이고 85° ~ 89° 의 각도 (α1) 는 "웨지 효과" 를 조성하기에 충분한 기계적 힘을 발생시키지 않는다.However, an angle (α 1 ) of 0 to 5 ° is likely to create risks of mechanical stress, which will lead to breakage of the fibers and an angle (α 1 ) of 85 ° to 89 ° is sufficient to create a “wedge effect”. Does not generate mechanical force

각도 (α1) 값 0° 는 수직 섬유에 대응한다. 실린더형 압축 롤러의 높이는 조절가능하여서 섬유의 수직 위치결정을 용이하게 한다는 점이 자명하다.The angle α 1 value 0 ° corresponds to the vertical fiber. It is obvious that the height of the cylindrical compression roller is adjustable to facilitate the vertical positioning of the fibers.

조방사의 배출을 가능하게 하도록 탱크의 벽이 관통되는 것은 본 발명의 범위에서 벗어나지 않을 것이다.Penetration of the wall of the tank to enable drainage of rovings will not depart from the scope of the present invention.

유리하게도, 탱크 (83a) 의 에지는, 상기 조방사(들)가 이어지는 특히 실린더형 및 회전형의 롤러를 갖추어서 사전 확산을 이끈다.Advantageously, the edge of the tank 83a is equipped with rollers, in particular cylindrical and rotational, followed by the rovings (s), leading to prediffusion.

유리하게도, 확산이 개시되는 탱크의 하류에서 한 가지 이상의 어려운 점들이 존재한다.Advantageously, there is one or more difficulties downstream of the tank where diffusion begins.

유리하게도, 전술한 텐션 기기들 중 상기 하나 이상에서 확산이 개시되고 탱크 (83a) 의 에지에서 계속된다.Advantageously, diffusion begins at one or more of the aforementioned tension devices and continues at the edge of tank 83a.

그러면, 압축 롤러 또는 롤러들의 레벨에서 통과 후 확산은 최대이다.The diffusion after passing at the level of the compression roller or rollers is then maximum.

도 4 는 분말 (85) 분무 건 (84) 을 포함하는 탱크 (20) 와 단일 압축 롤러의 실시형태를 나타내지만, 이에 제한되지 않고, 여기에서 단일 실린더형 압축 롤러가 존재하고 각도 (α1) 를 보여준다.4 shows an embodiment of a single compression roller with a tank 20 that includes a powder 85 spray gun 84, but is not limited thereto, where a single cylindrical compression roller is present and the angle α 1 is shown. Shows.

섬유 상의 화살표들은 섬유 스크롤링 방향을 나타낸다.Arrows on the fiber indicate the fiber scrolling direction.

유리하게도, 상기 탱크에서 상기 분말의 레벨은 적어도 상기 압축 롤러의 중간 높이에 위치한다.Advantageously, the level of powder in the tank is located at least at the intermediate height of the compression roller.

분명히, 각도 (α1) 에 의해 유발되는 "모서리 효과" 는 일측에서 함침을 촉진하지만 압축 롤러를 통해 획득된 상기 조방사의 확산은 또한 상기 조방사의 타측에서 함침을 가능하게 한다. 환언하면, 상기 함침은 상기 적어도 하나의 압축 롤러 (R1) 의 입구와 압축 롤러 (R1) 의 수직 접선 사이에서 상기 조방사(들)에 의해 형성된 각도 (α1) 로 상기 조방사(들)의 일 면에서 가능하게 되지만 확산은 또한 다른 면의 함침을 가능하게 한다.Obviously, the "corner effect" caused by the angle α 1 promotes impregnation on one side, but the diffusion of the roving yarn obtained through the compression roller also enables the impregnation on the other side of the roving yarn. In other words, the impregnation of the roving (at an angle (α 1) formed by the roving (s) between the vertical tangent of the inlet and the compression roller (R 1) of the at least one compression roller (R 1) Diffusion is also possible with impregnation on the other side.

각도 (α1) 는 위에서 규정된 바와 같다.The angle α 1 is as defined above.

제 2 변형예에 따르면, 텐션 기기가 적어도 하나의 압축 롤러일 때, 그러면 2 개의 압축 롤러들 (R1 및 R2) 은 상기 탱크에 있고 상기 함침은 상기 압축 롤러 (R1) 의 입구와 상기 압축 롤러 (R1) 의 수직 접선 사이에서 상기 조방사(들)에 의해 형성된 각도 (α1) 로 그리고/또는 상기 압축 롤러 (R2) 의 입구와 상기 압축 롤러 (R2) 의 수직 접선 사이에서 상기 조방사(들)에 의해 형성된 각도 (α2) 로 수행되고, 상기 압축 롤러 (R1) 는 상기 압축 롤러 (R2) 에 선행하고 상기 조방사 또는 상기 조방사들은 롤러 (R2) 위로 (도 5 및 도 6) 또는 아래로 (도 7 및 도 8) 통과할 수 있다.According to a second variant, when the tension device is at least one compression roller, then two compression rollers R 1 and R 2 are in the tank and the impregnation is at the inlet of the compression roller R 1 and the between the vertical tangent of the compression roller (R 1) an angle (α 1) in and / or the compression roller (R 2) wherein the compression roller (R 2) and the inlet of which is formed by the roving (s) between the vertical tangent of At an angle α 2 formed by the spinning yarn (s), the compression roller R 1 precedes the compression roller R 2 and the spinning yarn or the rough yarns are rollers R 2 . May pass up (FIGS. 5 and 6) or down (FIGS. 7 and 8).

유리하게도, 2 개의 압축 롤러들은 동일하거나 상이한 형상을 가지고 볼록형, 오목형 또는 실린더형 형상에서 선택된다.Advantageously, the two compression rollers have the same or different shape and are selected from convex, concave or cylindrical shape.

유리하게도, 2 개의 압축 롤러들은 동일하고 실린더형, 비-파형이고 특히 금속이다.Advantageously, the two compression rollers are identical, cylindrical, non-waveform and especially metal.

2 개의 압축 롤러들의 직경은 또한 동일하거나 상이할 수 있고 위에서 규정된 바와 같다.The diameters of the two compression rollers may also be the same or different and as defined above.

유리하게도, 2 개의 압축 롤러들의 직경은 동일하다.Advantageously, the diameters of the two compression rollers are the same.

2 개의 압축 롤러들 (R1 및 R2) 은 서로에 대해 그리고 탱크의 바닥에 대해 동일한 레벨에 있을 수 있고 (도 6 및 도 7) 또는 서로에 대해 그리고 탱크의 바닥에 대해 틸팅될 수 있고, 압축 롤러 (R1) 의 높이는 탱크의 바닥에 대해 압축 롤러 (R2) 의 높이보다 높거나 낮다 (도 5 및 도 8).The two compression rollers R 1 and R 2 can be at the same level with respect to each other and with respect to the bottom of the tank (FIGS. 6 and 7) or can be tilted with respect to each other and against the bottom of the tank, higher than the high or low of the compression roller (R 1) compression roller (R 2) to the bottom of the tank height (Figs. 5 and 8).

유리하게도, 2 개의 롤러들이 다른 높이들에 있고 조방사가 롤러 (R2) 위로 진행할 때, 그러면 α2 는 0 ~ 90° 의 범위에 있다.Advantageously, when the two rollers are at different heights and the roving yarn proceeds over the roller R2, then α 2 is in the range of 0 to 90 °.

유리하게도, 상기 함침은 따라서 상기 조방사의 일 면에서 상기 압축 롤러 (R1) 의 입구와 상기 압축 롤러의 수직 접선 사이에서 상기 조방사(들)에 의해 형성된 각도 (α1) 로 그리고/또는 롤러 (R2) 위로 통과함으로써 획득되는 상기 조방사의 대향 측에서 상기 압축 롤러 (R2) 의 입구와 상기 압축 롤러 (R2) 의 수직 접선 사이에서 상기 조방사(들)에 의해 형성된 각도 (α2) 로 수행된다.Advantageously, the impregnation is thus at an angle α 1 formed by the rovings (s) between the inlet of the compression roller R 1 and the vertical tangent of the compression rollers on one side of the rovings and / or rollers. (R 2 ) the angle α 2 formed by the spinning yarn (s) between the inlet of the compression roller R 2 and the perpendicular tangent of the compression roller R 2 on the opposite side of the spinning yarn obtained by passing over (R 2 ) ) Is performed.

유리하게도, 상기 조방사는 이 실시형태에서 각각의 각도 (α1, α2) 에서 퍼진다.Advantageously, the rovingspun spreads at each angle α 1 , α 2 in this embodiment.

도 6 은 분말 (85) 분무 건 (84) 을 포함한 탱크 (20) 와 2 개의 압축 롤러들 (R1 및 R2) 을 구비한 실시형태를 나타내는데, R1 은 R2 에 선행하고 2 개의 실린더형 압축 롤러들은 동일한 레벨에서 나란히 제공되고, 상기 하나 이상의 조방사들이 상기 압축 롤러들 (R1 및 R2) 사이에서 나오는 경우를 보여주지만, 이에 제한되지 않는다.6 shows an embodiment with a tank 20 comprising a powder 85 spray gun 84 and two compression rollers R 1 and R 2 , where R 1 precedes R 2 and the two cylinders Mold compression rollers are provided side by side at the same level, showing the case where the one or more rough yarns emerge between the compression rollers R 1 and R 2 , but not limited thereto.

이 경우에, 각도 (α2) 는 0 이고 상기 하나 이상의 조방사들은 롤러 (R2) 위로 이동한다.In this case, the angle α 2 is zero and the one or more rovings move over the roller R 2 .

섬유 상의 화살표들은 섬유 스크롤링 방향을 나타낸다.Arrows on the fiber indicate the fiber scrolling direction.

대안적인 방법으로, 상기 조방사(들)는 상기 압축 롤러들 (R1 및 R2) 사이 입력부에서 스크롤하고 상기 압축 롤러 (R2) 의 표면의 일부 또는 전부와 접촉한 후 나온다.In an alternative way, the rough yarn (s) exit after scrolling at the input between the compression rollers R 1 and R 2 and contacting some or all of the surface of the compression roller R 2 .

유리하게도, 상기 조방사(들)는 상기 압축 롤러 (R1) 의 표면의 일부 또는 전부와 접촉하고 롤러 (R2) 아래 상기 압축 롤러 (R2) 의 표면의 일부 또는 전부와 접촉한 후 압축 롤러 (R2) 외부로 나오고, 각도 (α2) 는 상기 압축 롤러 (R2) 의 입구와 상기 압축 롤러 (R2) 의 수직 접선 사이에서 상기 조방사(들)에 의해 형성된다. 이 경우에, 각도 α2 = 90° 이다.Advantageously, the roving (s) is compressed after contact with a part or the whole of the surface of the compression roller (R 2) under contact with a part or the whole of the surface and the roller (R 2) of said compression roller (R 1) roller (R 2) coming out to the outside, the angle (α 2) is formed by the roving (s) between the vertical tangent of the compression roller (R 2) and the inlet of the compression roller (R 2). In this case, angle α 2 = 90 °.

유리하게도, 상기 함침은 따라서 상기 조방사의 일 면에서 상기 압축 롤러 (R1) 의 입구와 상기 압축 롤러의 수직 접선 사이에서 상기 조방사(들)에 의해 형성된 각도 (α1) 로 그리고 상기 조방사의 동일 측에서 상기 압축 롤러 (R2) 의 입구와 상기 압축 롤러 (R2) 의 수직 접선 사이에서 상기 조방사(들)에 의해 형성된 각도 (α2) 로 수행되지만, 확산은 또한 다른 면을 함침시키는 것을 가능하게 한다.Advantageously, the impregnation is thus at an angle α 1 formed by the roving yarn (s) between the entrance of the compression roller R 1 and the vertical tangent of the compression roller on one side of the roving yarn and on the same side but performed between the vertical tangent of the compression roller (R 2) and the inlet of the compression roller (R 2) at an angle (α 2) formed by the roving (s), diffusion is also impregnated with the other side Makes it possible to let.

유리하게도, 상기 조방사는 이 실시형태에서 각각의 각도 (α1, α2) 에서 퍼진다.Advantageously, the rovingspun spreads at each angle α 1 , α 2 in this embodiment.

도 7 은 2 개의 압축 롤러들 (R1 및 R2) 이 서로에 대해 동일한 레벨에 있는 실시형태의 예를 도시한다.7 shows an example of an embodiment in which two compression rollers R 1 and R 2 are at the same level with respect to each other.

제 2 변형예의 다른 실시형태에 따르면, 2 개의 압축 롤러들이 존재할 때, 그러면 2 개의 압축 롤러들 (R1 및 R2) 사이 거리는 0.15 ㎜ 내지 탱크의 최대 치수와 등가인 길이, 바람직하게 10 ㎜ ~ 50 ㎜ 이고 2 개의 압축 롤러들 (R1 및 R2) 사이 높이 차이는 0 내지 2 개의 압축 롤러들의 직경들을 뺀 탱크의 최대 높이에 대응하는 높이이고, 바람직하게 0.15 ㎜ 내지 2 개의 압축 롤러들의 직경들을 뺀 탱크의 최대 높이에 대응하는 높이이고, 보다 바람직하게 10 ㎜ 내지 300 ㎜ 의 높이 차이에서, R2 는 상부 압축 롤러이다.According to another embodiment of the second variant, when two compression rollers are present, then the distance between the two compression rollers R 1 and R 2 is then 0.15 mm to a length equivalent to the maximum dimension of the tank, preferably 10 mm to The height difference between 50 mm and two compression rollers R 1 and R 2 is the height corresponding to the maximum height of the tank minus the diameters of 0 to 2 compression rollers, and preferably the diameter of 0.15 mm to 2 compression rollers. It is the height corresponding to the maximum height of the tank minus the lift, and more preferably at a height difference of 10 mm to 300 mm, R 2 is the upper compression roller.

도 8 은 분말 (85) 분무 건 (84) 을 각각 포함한 탱크 (20) 와 2 개의 압축 롤러들 (R1 및 R2) 을 갖는 실시형태를 나타내는데, R1 은 R2 에 선행하고 다른 레벨에서 2 개의 실린더형 압축 롤러들이 제공되고, 각도 (α1, α2) 를 보여주지만, 이에 제한되지 않는다.FIG. 8 shows an embodiment with a tank 20 each comprising a powder 85 spray gun 84 and two compression rollers R 1 and R 2 , where R 1 precedes R 2 and at another level. Two cylindrical compression rollers are provided and show angles α 1 , α 2 , but are not limited thereto.

상기 섬유성 재료에서 각각의 건에 의한 상기 분말의 유량은 동일하거나 상이하고, 특히 동일하다.The flow rate of the powder by each gun in the fibrous material is the same or different, in particular the same.

압축 롤러들 (R1 및 R2) 의 직경은 도 5, 도 6, 도 7 및 도 8 에서 동일한 것으로 나타나 있지만 각각의 실린더형 압축 롤러의 직경은 상이할 수 있고, 압축 롤러 (R1) 의 직경은 위에서 규정된 바와 같은 범위에서 압축 롤러 (R2) 의 직경보다 크거나 작을 수 있다.Although the diameters of the compression rollers R 1 and R 2 are shown to be the same in FIGS. 5, 6, 7 and 8, the diameters of the respective cylindrical compression rollers can be different and the diameter of the compression roller R 1 The diameter may be larger or smaller than the diameter of the compression roller R 2 in the range as defined above.

유리하게도, 2 개의 압축 롤러들의 직경은 동일하다.Advantageously, the diameters of the two compression rollers are the same.

압축 롤러 (R1) 가 압축 롤러 (R2) 보다 높이 있는 것은 본 발명의 범위에서 벗어나지 않을 것이다.It is not within the scope of the present invention that the compression roller R 1 is higher than the compression roller R 2 .

제 3 변형예에 따르면, 2 개의 압축 롤러들이 다른 레벨들에 제공될 때, 그러면 적어도 제 3 압축 롤러 (R3) 는 부가적으로 압축 롤러들 (R1 및 R2) 사이에 수직으로 제공되고 위치된다 (도 9). 각각의 압축 롤러는 분말 (85) 분무 건 (84) 을 포함하고 롤러 입구에서 상기 섬유성 재료로 각각의 건에 의한 상기 분말의 유량은 동일하거나 상이하고, 특히 동일하다.According to a third variant, when two compression rollers are provided at different levels, then at least the third compression roller R 3 is additionally provided vertically between the compression rollers R 1 and R 2 and (FIG. 9). Each compression roller comprises a powder 85 spray gun 84 and the flow rate of the powder by each gun with the fibrous material at the roller inlet is the same or different, especially the same.

유리하게도, 상기 조방사(들)는 상기 압축 롤러 (R1) 의 표면의 일부 또는 전부, 그 후 상기 압축 롤러 (R3) 의 표면의 일부 또는 전부와 접촉하고 상기 압축 롤러 (R2) 의 표면의 일부 또는 전부와 접촉한 후 나온다.Advantageously, the rough yarn (s) are in contact with some or all of the surface of the compression roller (R 1 ), then some or all of the surface of the compression roller (R 3 ) and of the compression roller (R 2 ) Comes out after contact with some or all of the surface.

유리하게도, 상기 함침은 상기 조방사(들)의 일 면에서 상기 적어도 하나의 압축 롤러 (R1) 의 입구와 압축 롤러 (R1) 에 대한 수직 접선 사이에서 상기 조방사(들)에 의해 형성된 각도 (α1) 뿐만 아니라 상기 조방사(들)와 상기 압축 롤러 (R3) 의 수직 접선에 의해 형성된 각도 (α3) 로 그리고 타측에서는 상기 조방사(들)와 상기 압축 롤러 (R2) 의 수직 접선에 의해 형성된 각도 (α2) 로만 수행된다.Advantageously, the impregnation is formed by the spinning yarn (s) between the inlet of the at least one compression roller R 1 and a perpendicular tangent to the compression roller R 1 on one side of the spinning yarn (s). Not only the angle α 1 but also the angle α 3 formed by the vertical tangent of the roving yarn (s) and the compression roller R 3 and on the other side the roving yarn (s) and the compression roller R 2 Only at an angle α 2 formed by the vertical tangent of.

유리하게도, 2 개의 압축 롤러들이 다른 레벨들에 제공되고 적어도 하나의 제 3 압축 롤러 (R3) 가 더 제공될 때, 그러면 상기 적어도 하나의 압축 롤러 (R2) 의 입구와 상기 압축 롤러 (R2) 에 대한 수직 접선 사이에서 상기 조방사(들)에 의해 형성된 각도 (α2) 는 180° ~ 45°, 특히 120° ~ 60° 의 범위에 있다.Advantageously, when two compression rollers are provided at different levels and further provided with at least one third compression roller R 3 , then the inlet of the at least one compression roller R 2 and the compression roller R The angle α 2 formed by the roughing yarn (s) between the perpendicular tangents to 2 ) is in the range of 180 ° to 45 °, in particular 120 ° to 60 °.

유리하게도, 각도 (α3) 는 0° ~ 180°, 바람직하게 45° ~ 135° 의 범위에 있다.Advantageously, the angle α 3 is in the range of 0 ° to 180 °, preferably 45 ° to 135 °.

도 9 는, R1 이 R2 에 선행하는, 2 개의 압축 롤러들 (R1 및 R2) 및 제 3 압축 롤러 (R3) 를 포함한 탱크 (20) 를 갖는 실시형태를 나타내고 각도들 (α1, α2, α3) 을 보여주는데, 이에 제한되지 않는다.In Figure 9, R 1 is of the two compression rollers, preceding the R 2 (R 1 and R 2) and a represents an embodiment with a tank 20 containing a third compression roller (R 3) an angle (α 1 , α 2 , α 3 ), but is not limited thereto.

압축 롤러들 (R1, R2, R3) 의 직경은 도 9 에서 동일한 것으로 나타나 있지만 각각의 실린더형 압축 롤러의 직경은 상이할 수 있고, 또는 2 개의 압축 롤러들은 동일한 직경을 가질 수 있고 제 3 롤러는 위에서 규정된 바와 같은 범위에서 더 크거나 더 작은 상이한 직경을 가질 수 있다.Although the diameters of the compression rollers R 1 , R 2 , R 3 are shown to be the same in FIG. 9, the diameter of each cylindrical compression roller may be different, or the two compression rollers may have the same diameter and The three rollers may have different diameters larger or smaller in the range as defined above.

유리하게도, 3 개의 압축 롤러들의 직경은 동일하다.Advantageously, the diameters of the three compression rollers are the same.

유리하게도, 이 제 3 변형예에서, 상기 조방사(들)의 제 2 확산 제어는 압축 롤러 (R3) 의 레벨에서 수행되고, 제 3 확산 제어는 압축 롤러 (R3) 에서 수행된다.Advantageously, in this third variant, the second diffusion control of the roughing yarn (s) is carried out at the level of the compression roller R 3 , and the third diffusion control is performed at the compression roller R 3 .

이런 제 3 변형예에서 유량은 위에서 규정된 바와 같다.In this third variant, the flow rate is as defined above.

이 제 3 변형예에서, 상기 조방사(들)가 상기 압축 롤러 (R1) 의 표면의 일부 또는 전부와 접촉한 후 상기 압축 롤러 (R2) 의 표면의 일부 또는 전부와 접촉하고 상기 압축 롤러 (R3) 의 표면의 일부 또는 전부와 접촉한 후 나오는 것은 여전히 본 발명의 범위 내에 있을 것이다.In this third variant, the rough yarn (s) are in contact with some or all of the surface of the compression roller R 1 and then in contact with some or all of the surface of the compression roller R 2 and the compression roller. It will still be within the scope of the present invention to come out after contact with some or all of the surface of (R 3 ).

유리하게도, 탱크에서 분무율은 10 g/min ~ 400 g/min, 특히 20 ~ 150 g/min 의 범위에 있다.Advantageously, the spray rate in the tank is in the range of 10 g / min to 400 g / min, in particular 20 to 150 g / min.

유리하게도, 입자들의 부피 직경 (D90) 은 50 내지 500 ㎛, 유리하게도 120 내지 300 ㎛ 이다.Advantageously, the volume diameter (D90) of the particles is 50 to 500 μm, advantageously 120 to 300 μm.

유리하게도, 입자들의 부피 직경 (D10) 은 5 내지 200 ㎛, 유리하게도 35 내지 100 ㎛ 이다.Advantageously, the volume diameter (D10) of the particles is 5 to 200 μm, advantageously 35 to 100 μm.

유리하게도, 분말 입자들의 부피 직경은 1.5 ~ 50, 유리하게도 2 ~ 10 의 범위에 있는 D90/D10 의 비 내에 있다.Advantageously, the volume diameter of the powder particles is in the ratio of D90 / D10 in the range of 1.5-50, advantageously 2-10.

유리하게도, 열가소성 폴리머 분말 입자들의 평균 부피 직경은 30 내지 300 ㎛, 특히 50 내지 200 ㎛, 보다 특히 70 내지 200 ㎛ 이다.Advantageously, the average volume diameter of the thermoplastic polymer powder particles is 30 to 300 μm, in particular 50 to 200 μm, more particularly 70 to 200 μm.

입자들의 부피 직경들 (D10, D50, D90) 은 ISO 9276: 2014 에 따라 규정된다. The volume diameters (D10, D50, D90) of the particles are defined according to ISO 9276: 2014.

"D50" 은 부피로 나눈 평균 직경에 대응하고, 조사된 입자 모집단을 정확히 두 부분으로 나눈 입도 값을 의미한다."D50" corresponds to the mean diameter divided by volume and refers to the particle size value obtained by dividing the irradiated particle population in exactly two parts.

"D90" 은 부피로 입도 분포의 누적 곡선의 90% 에서 값에 대응한다."D90" corresponds to a value at 90% of the cumulative curve of the particle size distribution by volume.

"D10" 은 입자 부피의 10% 의 사이즈에 대응한다."D10" corresponds to a size of 10% of the particle volume.

본 발명에 따른 프로세스의 다른 실시형태에 따르면, 탱크의 입구에서 상기 조방사 또는 조방사들의 텐션을 제어하기 위해 탱크 앞에 크릴 (creel) 이 존재한다.According to another embodiment of the process according to the invention, there is a creel in front of the tank to control the tension of the roving yarn or roving yarns at the inlet of the tank.

선택적으로, 본 발명에 따른 프로세스에서, 탱크 뒤에 하나 이상의 텐션 기기들이 발견된다.Optionally, in the process according to the invention, one or more tension devices are found behind the tank.

성형 단계Forming step

탱크 (20) 를 떠나자마자, 선택적으로 용융 폴리머로 커버되는 예비 함침된 조방사 (평행한 조방사들) 는, 하나 이상의 가열 캘린더들을 포함하는 연속 캘린더링 기기를 통하여, 단일 일방향 리본 또는 복수의 평행한 일방향 리본들의 형태로 성형된다.Upon leaving tank 20, the preimpregnated rovings (parallel rovings) optionally covered with molten polymer, via a continuous calendering device comprising one or more heating calenders, are provided with a single unidirectional ribbon or a plurality of parallel It is molded in the form of unidirectional ribbons.

유리하게도, 캘린더링 기기의 가열 캘린더들은 표면에서 뿐만 아니라 코어에서 재료를 가열할 수 있는 급속 가열 수단들에 결부된다.Advantageously, the heating calendars of the calendering device are attached to rapid heating means capable of heating the material at the core as well as at the surface.

그러면, 탱크 (20) 출구에서 확산된 조방사는 가열 효과 하에 수축되는데, 이것은 조방사 섬유들 사이에 용융된 폴리머의 삽입을 가능하게 하여서 상기 조방사의 다공성을 감소시키고 특히 상기 조방사의 코어에서 함침을 용이하게 한다.The spinning yarn diffused at the outlet of the tank 20 then contracts under the heating effect, which allows the insertion of molten polymer between the spinning yarns to reduce the porosity of the spinning yarn and in particular facilitate the impregnation in the core of the spinning yarn. Let's do it.

이 급속 가열 수단들에 결합된 캘린더들의 기계적 응력은, 특히 섬유성 재료가 "사용 준비가 된" 재료일 때 공극들 존재의 제거 및 폴리머의 균질한 분배를 가능하게 한다.The mechanical stress of the calenders coupled to these rapid heating means enables the homogeneous distribution of the polymer and the removal of voids, especially when the fibrous material is a "ready to use" material.

유리하게도, 이 열 캘린더링은 균일하게 섬유들을 침투, 부착 및 커버하기 위해서 함침 폴리머가 가열되도록 할 뿐만 아니라, 예비 함침된 섬유성 재료의 리본들의 두께 및 폭의 모니터링을 가능하게 한다.Advantageously, this thermal calendering not only allows the impregnated polymer to be heated to infiltrate, adhere and cover the fibers uniformly, but also enables monitoring of the thickness and width of the ribbons of the pre-impregnated fibrous material.

탱크를 통과한, 예비 함침된 평행한 조방사들과 동수의 리본들을 의미하는, 복수의 일방향 평행한 리본들을 제조할 수 있도록, 도 1 의 다이어그램에서 가열 캘린더들 (51, 52, 53) 은 유리하게도 리본들의 수에 따라 복수의 캘린더링 그루브들 (73) 을 포함한다. 이 그루브들의 수는 예를 들어 최대 200 일 수 있다. 제어된 시스템 (SYST) 은 또한 리본들의 두께 ep 를 모니터링하도록 캘린더 (70) 의 롤러들 (71, 75) 사이 E 간격 및/또는 압력의 조절을 가능하게 한다. 이러한 캘린더 (70) 는 후술된 도 2 에서 개략적으로 보여준다.The heating calendars 51, 52, 53 in the diagram of FIG. 1 are advantageously able to produce a plurality of one-way parallel ribbons, meaning pre-impregnated parallel rovings and the same number of ribbons passed through the tank. A plurality of calendaring grooves 73 according to the number of ribbons. The number of these grooves can be up to 200 for example. The controlled system SYST also enables the adjustment of the E spacing and / or pressure between the rollers 71, 75 of the calendar 70 to monitor the thickness ep of the ribbons. This calendar 70 is shown schematically in FIG. 2 described below.

캘린더 기기는 적어도 가열 캘린더 (51) 를 포함한다. 바람직하게, 그것은 섬유 조방사들의 주행 방향에 대해 병렬로 그리고/또는 직렬로 연결된 여러 개의 가열 캘린더들 (51, 52, 53) 을 포함한다.The calendar device includes at least a heating calendar 51. Preferably, it comprises several heating calendars 51, 52, 53 connected in parallel and / or in series with respect to the running direction of the fiber rovings.

특히, 프로세스는, 연속 캘린더링 단계가 (프로세스의 진행 방향으로) 증가한 롤러들 사이 압력들 및/또는 (프로세스의 진행 방향으로) 감소한 롤러들 사이 간격으로 점진적으로 실시되는 것을 특징으로 한다.In particular, the process is characterized in that the continuous calendering step is carried out gradually at pressures between the rollers (in the direction of progress of the process) and / or at intervals between the rollers (in the direction of progress of the process).

여러 개의 직렬 캘린더들을 가지면 재료를 콤팩트화하고 재료에서 다공도를 감소시키고 그것들의 비율들을 감소시키는 것을 가능하게 한다. 그리하여, "사용 준비가 된" 섬유성 재료들을 제조하려고 의도할 때 이런 복수의 캘린더들이 중요하다.Having several tandem calendars makes it possible to compact the material, reduce the porosity in the material and reduce their proportions. Thus, this plurality of calendars is important when intending to produce "ready to use" fibrous materials.

여러 개의 병렬 캘린더들을 가지면 함침된 조방사들의 수를 증가시킨다.Having multiple parallel calendars increases the number of impregnated rovings.

유리하게도, 캘린더링 기기의 각각의 캘린더는, 폴리머 또는 열가소성 폴리머들의 혼합물을 가열하기 위해서, 바람직하게 마이크로파에 의한, 유도 또는 마이크로파 통합형 가열 시스템을 포함한다. 유리하게도, 폴리머 또는 폴리머들의 혼합물이 바람직하게 탄소 나노필러들, 특히 그래핀들 및/또는 탄소 나노튜브들 및/또는 탄소 나노피브릴들 또는 이들의 혼합물들로부터 선택된, 카본 블랙 또는 탄소 나노필러들과 같은, 탄소-함유 필러들을 포함할 때, 마이크로파 또는 유도 가열 효과는 후에 재료의 코어에 열을 전달하는 이런 전하들의 존재에 의해 증폭된다.Advantageously, each calendar of the calendering device comprises an induction or microwave integrated heating system, preferably by microwaves, for heating the mixture of polymers or thermoplastic polymers. Advantageously, the polymer or mixture of polymers is preferably selected from carbon nanofillers, in particular graphenes and / or carbon nanotubes and / or carbon nanofibrils or mixtures thereof. Likewise, when including carbon-containing fillers, the microwave or induction heating effect is amplified by the presence of these charges that later transfer heat to the core of the material.

유리하게도, 기기의 각각의 캘린더 (51, 52, 53) 는 신속하게 열 에너지를 재료에 전달하고 용융된 폴리머에 의한 섬유들의 함침을 완료하도록 각각의 캘린더 앞 및/또는 후에 위치된, 급속 가열 기기 (41, 42, 43) 에 결합된다. 급속 가열 기기는 예를 들어 다음 기기들로부터 선택될 수 있다: 마이크로파 기기 또는 유도, IR 레이저 또는 적외선 기기 또는 플레임 (flame) 또는 고온 가스의 기기와 같은 열원과 직접 접촉하는 다른 기기. 마이크로파 또는 유도 기기는, 특히 탄소 나노필러들이 가열 효과를 증폭하고 그것을 재료의 코어에 전달하므로 폴리머 또는 폴리머 혼합물에서 탄소 나노필러들의 존재에 결부될 때 매우 유리하다.Advantageously, each calender 51, 52, 53 of the instrument is located in front of and / or after each calender to quickly transfer thermal energy to the material and complete the impregnation of the fibers by the molten polymer. (41, 42, 43). The rapid heating device can be selected, for example, from the following devices: microwave devices or other devices in direct contact with heat sources such as induction, IR laser or infrared devices or devices of flame or hot gas. Microwaves or induction devices are particularly advantageous when coupled to the presence of carbon nanopillars in a polymer or polymer mixture as carbon nanofillers amplify the heating effect and deliver it to the core of the material.

대안적 실시형태에 따르면, 또한 이 가열 기기들 중 여러 개를 조합할 수 있다.According to an alternative embodiment, several of these heating appliances can also be combined.

상기 프로세스는 상기 가열 캘린더의 가열 시스템에 관해서는, 바람직한 가열 수단들로서, 마이크로파 가열을 이용한 상기 함침 전 섬유 조방사들을 가열하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.The process may further comprise heating, prior to impregnation, the fiber spun yarns using microwave heating as preferred heating means, with respect to the heating system of the heating calendar.

선택적으로, 후속 단계는 하나 이상의 예비 함침 및 성형된 리본들을 권취하는 것이다. 그런 취지로, 상기 프로세스를 구현하기 위한 유닛 (100) 은 리본들과 동수의 코일들 (61) 을 포함하는 권취 기기 (60) 를 포함하고, 코일 (61) 은 각각의 리본에 할당된다. 스플리터 (62) 는 일반적으로 어떠한 열화도 방지하도록 리본들이 접촉하는 것을 방지하면서 예비 함침된 리본들을 그것들의 각각의 코일들 (61) 로 편향시키도록 제공된다. Optionally, the subsequent step is to wind up one or more pre-impregnated and shaped ribbons. To that end, the unit 100 for implementing the process comprises a winding device 60 comprising coils 61 equal in number to ribbons, with a coil 61 assigned to each ribbon. Splitter 62 is generally provided to deflect pre-impregnated ribbons into their respective coils 61 while preventing the ribbons from contacting to prevent any degradation.

도 2 는 캘린더 (70) 의 그루브들 (73) 의 세부 단면도를 개략적으로 도시한다. 캘린더 (70) 는 상부 롤러 (71) 및 하부 롤러 (75) 를 포함한다. 롤러들 중 하나, 예를 들어 상부 롤러 (71) 는 크리넬화 부분 (72; crenellated part) 을 포함하고, 실시예에서 하부 롤러 (75) 를 의미하는 다른 롤러는 그루브형 부분 (76) 을 포함하고, 그루브들의 형상은 상부 롤러의 돌출 부분들 (72) 의 형상에 상보적이다. 롤러들 (71, 75) 사이 간격 (E) 및/또는 서로에 대해 2 개의 롤러들에 의해 가해진 압력은 그루브들 (73) 의 치수들, 특히 그것들의 두께 (ep) 및 폭 (l) 을 규정하는 것을 가능하게 한다. 각각의 그루브 (73) 는 섬유 조방사를 수용하도록 제공되고 이 조방사는 그 후 롤러들 사이에서 프레스되어 가열된다. 그 후, 조방사들은 평행한 일방향 리본들로 변하고 그것의 두께 및 폭은 캘린더들의 그루브들 (73) 에 의해 보정된다. 각각의 캘린더는 유리하게도 그루브들 및 예비 함침된 조방사들과 동수의 리본들을 제조하도록 복수의 그루브들을 포함하는데, 이것의 수는 최대 200 개일 수 있다. 캘린더링 기기는, 모든 유닛 100 개의 캘린더들의 캘린더링 롤러들의 압력 및/또는 간격을 동시에 조절할 수 있는, 이 목적을 위해 제공된 컴퓨터 프로그램에 의해 제어된, 도 1 에서 SYST 로 나타낸, 중앙 기기를 추가로 포함한다.2 schematically shows a detailed cross-sectional view of the grooves 73 of the calendar 70. The calendar 70 includes an upper roller 71 and a lower roller 75. One of the rollers, for example the upper roller 71, comprises a crenellated part 72, and in the embodiment the other roller, which stands for the lower roller 75, comprises a grooved part 76; The shape of the grooves is complementary to the shape of the protruding portions 72 of the upper roller. The spacing E between the rollers 71, 75 and / or the pressure exerted by the two rollers relative to each other define the dimensions of the grooves 73, in particular their thickness ep and width l. Makes it possible to do Each groove 73 is provided to receive fiber rovings, which are then pressed between the rollers and heated. Thereafter, the roving yarns turn into parallel one-way ribbons and its thickness and width are corrected by the grooves 73 of the calendars. Each calendar advantageously includes a plurality of grooves to produce an equal number of ribbons with grooves and pre-impregnated rovings, the number of which may be up to 200. The calendering device further comprises a central instrument, represented by SYST in FIG. 1, controlled by a computer program provided for this purpose, capable of simultaneously adjusting the pressure and / or spacing of the calendering rollers of all unit 100 calendars. Include.

이와 같이 제조된 일방향 리본(들)은, 우측 폭에서 분할될 필요 없이, 3 차원 부품 제조시 로봇 제거에 적합화된 폭 (l) 및 두께 (ep) 를 갖는다. 리본(들)의 폭은 유리하게도 5 내지 400 ㎜, 바람직하게 5 내지 50 ㎜, 보다 더 바람직하게 5 내지 15 mm 이다.The unidirectional ribbon (s) thus produced have a width (l) and a thickness (ep) that are adapted for robot removal in manufacturing three-dimensional parts, without having to be split at the right width. The width of the ribbon (s) is advantageously between 5 and 400 mm, preferably between 5 and 50 mm, even more preferably between 5 and 15 mm.

따라서, 예비 함침된 섬유성 재료를 제조하기 위한 방금 설명한 프로세스는 고 생산성의 예비 함침된 섬유성 재료들의 제조를 가능하게 하면서, 특히 섬유들의 균질한 함침, 다공성 및 재현성 제어를 가능하게 하여서, 구상된 최종 복합 제품의 결과들의 제어 및 재현을 가능하게 한다. 섬유들 둘레에서 균질한 함침 및 공극들의 부재는 상기 섬유성 재료 상에 건(들)에 의한 상기 분말의 유량을 제어함으로써 탱크에서 함침 단계에 의해, 그리고 압축 롤러 또는 압축 롤러들에서 조방사의 동시 전개와 결부된 "코너 효과" 에 의해 보장된다. 획득된 재료들은, 낮은 다공성을 갖는, 두께 및 폭이 보정된 리본들 형태의 반제품들이다. Thus, the process just described for producing pre-impregnated fibrous material enables the production of high productivity pre-impregnated fibrous materials, while in particular enabling homogeneous impregnation of the fibers, porosity and reproducibility control, It allows for the control and reproduction of the results of the final composite product. Homogeneous impregnation and absence of voids around the fibers is achieved by the impregnation step in the tank by controlling the flow rate of the powder by the gun (s) on the fibrous material, and the simultaneous development of the spinning yarn in the compression roller or the compression rollers. It is guaranteed by the "corner effect" in conjunction with. The materials obtained are semi-finished products in the form of ribbons with thickness and width correction, with low porosity.

따라서, 상기 프로세스는 로봇을 사용해 상기 리본들의 자동 제거에 의해 3 차원 복합 부품들을 제조하도록 적합화된 예비 함침된 섬유성 재료의 보정된 리본들의 제조를 가능하게 한다.The process thus enables the production of calibrated ribbons of pre-impregnated fibrous material adapted to produce three-dimensional composite parts by automatic removal of the ribbons using a robot.

유리하게도, 본 발명에 따른 프로세스로 획득된 리본의 열가소성 폴리머는, Tg ≥ 80 ℃ 인 유리 전이 온도를 갖는 비정질 폴리머들 및/또는 ≥ 150 ℃ 인 용융 온도 Tf 를 갖는 반정질 폴리머들로부터 선택된다.Advantageously, the thermoplastic polymer of the ribbon obtained by the process according to the invention is selected from amorphous polymers having a glass transition temperature of Tg ≧ 80 ° C. and / or semicrystalline polymers having a melting temperature Tf of ≧ 150 ° C.

유리하게도, 상기 열가소성 폴리머는 다음과 같다:Advantageously, the thermoplastic polymer is as follows:

- 폴리아미드 6 (PA-6), 폴리아미드 11 (PA-11), 폴리아미드 12 (PA-12), 폴리아미드 66 (PA-66), 폴리아미드 46 (PA-46) 폴리아미드 610 (PA-610), 폴리아미드 612 (PA-612), 폴리아미드 1010 (PA-1010), 폴리아미드 1012 (PA-1012), 또는 이들의 혼합물 또는 이들의 공폴리아미드, 특히 1010/11, 1010/12 등으로부터 선택된 지방족 폴리아미드;Polyamide 6 (PA-6), polyamide 11 (PA-11), polyamide 12 (PA-12), polyamide 66 (PA-66), polyamide 46 (PA-46) polyamide 610 (PA -610), polyamide 612 (PA-612), polyamide 1010 (PA-1010), polyamide 1012 (PA-1012), or mixtures thereof or copolyamides thereof, in particular 1010/11, 1010/12 Aliphatic polyamides selected from the like and the like;

- 선택적으로 우레아 단위들로 개질된 방향족 폴리아미드, 특히 폴리프탈아미드, 특히, 화학식 A/XT 의 반방향족 폴리아미드를 포함한, EP1505099 에서 설명한 바와 같은, 화학식 X/YAr 의 반방향족 폴리아미드로서, 여기에서 A 는 아미노산으로부터 획득된 단위, 락탐으로부터 획득된 단위 및 화학식 (Ca 디아민).(Cb 이염기산) 을 갖는 단위로부터 선택되고, a 는 디아민의 탄소 원자들의 수를 나타내고 b 는 이염기산의 탄소 원자들의 수를 나타내고, a 및 b 는 각각 4 내지 36, 유리하게도 9 내지 18 이고;Semi-aromatic polyamides of formula X / YAr, as described in EP1505099, optionally comprising aromatic polyamides, in particular polyphthalamides, in particular semi-aromatic polyamides of formula A / XT, optionally modified with urea units, here Where A is selected from units obtained from amino acids, units obtained from lactams and units having the formula (Ca diamine). (Cb dibasic acid), a represents the number of carbon atoms of the diamine and b is the carbon atom of the dibasic acid A and b are 4 to 36, advantageously 9 to 18, respectively;

XT 는 Cx 에서 디아민과 테레프탈산의 중축합으로부터 획득된 단위를 나타내고, x 는 Cx 에서 디아민의 탄소 원자들의 수를 나타내고, x 는 6 내지 36, 유리하게도 9 내지 18 이고, XT represents the unit obtained from the polycondensation of diamine and terephthalic acid at Cx, x represents the number of carbon atoms of the diamine at Cx, x is from 6 to 36, advantageously from 9 to 18,

특히 화학식 A/6T, A/9T, A/10T 또는 A/11T 의 폴리아미드로서, A 는 위에서 규정된 바와 같고, 특히 폴리아미드 PA 6/6T, 66/6T, 6I/6T, PA11/10T, 11/6T/10T, MXDT/10T 또는 MPMDT/10T, BACT/10T 아라미드, 및 블록 코폴리머들, 특히 폴리아미드/폴리에테르 (PEBA).In particular polyamides of the formulas A / 6T, A / 9T, A / 10T or A / 11T, wherein A is as defined above, in particular polyamide PA 6 / 6T, 66 / 6T, 6I / 6T, PA11 / 10T, 11 / 6T / 10T, MXDT / 10T or MPMDT / 10T, BACT / 10T aramid, and block copolymers, in particular polyamide / polyether (PEBA).

유리하게도, 본 발명에 따른 프로세스로 획득된 리본의 섬유성 재료가 탄소 섬유로 만들어진다.Advantageously, the fibrous material of the ribbon obtained by the process according to the invention is made of carbon fiber.

유리하게도, 본 발명에 따른 프로세스로 획득된 리본의 열가소성 폴리머는 특히 PA 11, PA 12, PA 11/1010, PA 12/1010, PA 11/10T, PA 11/6T/10T, PA MXDT/10T, PA MPMDT/10T 및 PA BACT/10T 로부터 선택된 반방향족 폴리아미드이고, 본 발명에 따른 프로세스로 획득된 리본의 섬유성 재료는 탄소 섬유로 만들어진다.Advantageously, the thermoplastic polymer of the ribbon obtained by the process according to the invention is in particular PA 11, PA 12, PA 11/1010, PA 12/1010, PA 11 / 10T, PA 11 / 6T / 10T, PA MXDT / 10T, The semi-aromatic polyamide selected from PA MPMDT / 10T and PA BACT / 10T, and the fibrous material of the ribbon obtained by the process according to the invention is made of carbon fiber.

유리하게도, PA 11, PA 12, PA 11/1010, PA 12/1010, PA 11/10T, PA 11/6T/10T, PA MXDT/10T, PA MPMDT/10T 및 PA BACT/10T 로부터 선택된 폴리아미드인 열가소성 폴리머로 된 상기 리본은 민간 또는 군사 항공 또는 자동차를 위해 사용된다.Advantageously, polyamide selected from PA 11, PA 12, PA 11/1010, PA 12/1010, PA 11 / 10T, PA 11 / 6T / 10T, PA MXDT / 10T, PA MPMDT / 10T and PA BACT / 10T The ribbon of thermoplastic polymer is used for civil or military aviation or for automobiles.

유리하게도, 본 발명에 따른 프로세스로 획득된 리본의 열가소성 폴리머는 PEKK 이다. Advantageously, the thermoplastic polymer of the ribbon obtained by the process according to the invention is PEKK.

유리하게도, 본 발명에 따른 프로세스로 획득된 리본의 섬유성 재료는 탄소 섬유로 만들어진다.Advantageously, the fibrous material of the ribbon obtained by the process according to the invention is made of carbon fiber.

유리하게도, 본 발명에 따른 프로세스로 획득된 리본의 열가소성 폴리머는 PEKK 이고 본 발명에 따른 프로세스로 획득된 리본의 섬유성 재료는 탄소 섬유로 만들어진다.Advantageously, the thermoplastic polymer of the ribbon obtained by the process according to the invention is PEKK and the fibrous material of the ribbon obtained by the process according to the invention is made of carbon fiber.

유리하게도, 본 발명에 따른 프로세스로 획득된 리본의 열가소성 폴리머는 PEI 이다. Advantageously, the thermoplastic polymer of the ribbon obtained by the process according to the invention is PEI.

유리하게도, 본 발명에 따른 프로세스로 획득된 리본의 섬유성 재료는 탄소 섬유로 만들어진다.Advantageously, the fibrous material of the ribbon obtained by the process according to the invention is made of carbon fiber.

유리하게도, 본 발명에 따른 프로세스로 획득된 리본의 열가소성 폴리머는 PEI 이고 본 발명에 따른 프로세스로 획득된 리본의 섬유성 재료는 탄소 섬유로 만들어진다.Advantageously, the thermoplastic polymer of the ribbon obtained by the process according to the invention is PEI and the fibrous material of the ribbon obtained by the process according to the invention is made of carbon fiber.

유리하게도, 본 발명에 따른 프로세스로 획득된 리본의 열가소성 폴리머는, 바람직하게 90 ~ 10% 내지 60 ~ 40%, 특히 90 ~ 10% 내지 70 ~ 30 중량% 인, PEKK 와 PEI 의 혼합물이다. 유리하게도, 본 발명에 따른 프로세스로 획득된 리본의 섬유성 재료는 탄소 섬유로 만들어진다.Advantageously, the thermoplastic polymer of the ribbon obtained by the process according to the invention is a mixture of PEKK and PEI, which is preferably 90 to 10% to 60 to 40%, in particular 90 to 10% to 70 to 30% by weight. Advantageously, the fibrous material of the ribbon obtained by the process according to the invention is made of carbon fiber.

유리하게도, 본 발명에 따른 프로세스로 획득된 리본의 열가소성 폴리머는 PEKK 와 PEI 의 혼합물이고 본 발명에 따른 프로세스로 획득된 리본의 섬유성 재료는 탄소 섬유로 만들어진다.Advantageously, the thermoplastic polymer of the ribbon obtained by the process according to the invention is a mixture of PEKK and PEI and the fibrous material of the ribbon obtained by the process according to the invention is made of carbon fibers.

다른 양태에 따르면, 본 발명은 3 차원 복합 부품들을 제조할 때, 위에서 규정된 바에 따른, 예비 함침된 섬유성 재료의 리본의 용도에 관한 것이다.According to another aspect, the present invention relates to the use of a ribbon of pre-impregnated fibrous material, as defined above, in the manufacture of three-dimensional composite parts.

유리하게도, 상기 복합 부품들의 상기 제조는 운송, 특히 자동차, 오일 및 가스, 특히 오프쇼어, 가스 저장, 민간 또는 군사 항공, 선박, 철도; 재생 에너지, 특히 풍력 터빈, 조력 터빈, 에너지 저장 기기들, 태양 전지판들; 열 보호 패널들; 스포츠 및 레크리에이션, 건강 및 의료, 무기 또는 미사일 부품들과 탄도들, 보안 및 전자제품들의 분야들에 관련된다.Advantageously, the manufacture of the composite parts can be achieved by transportation, in particular motor vehicles, oil and gas, in particular offshore, gas storage, civil or military aviation, ships, railways; Renewable energy, in particular wind turbines, tidal turbines, energy storage devices, solar panels; Thermal protection panels; Sports and recreation, health and medical, weapons or missile parts and ballistics, security and electronics.

또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 3 차원 복합 부품에 관한 것으로, 상기 부품은 위에서 규정된 바에 따른 예비 함침된 섬유성 재료의 적어도 하나의 일방향 리본의 용도로부터 기인하는 것을 특징으로 한다.According to yet another aspect, the present invention relates to a three-dimensional composite component, characterized in that the component results from the use of at least one unidirectional ribbon of pre-impregnated fibrous material as defined above.

본 발명의 프로세스의 유리한 실시형태들Advantageous Embodiments of the Process of the Invention

유리하게도, 섬유성 재료는 탄소 섬유 및 유리 섬유로부터 선택된다.Advantageously, the fibrous material is selected from carbon fibers and glass fibers.

유리하게도, 탄소 섬유를 함침시키기 위해 사용된 열가소성 폴리머는 폴리아미드, 특히 PA 11, PA 12, PA 11/1010 또는 PA 12/1010 과 같은 지방족 폴리아미드 또는 반방향족 폴리아미드, 특히 폴리아미드, PA 11/10T, PA 11/6T/10T, PA MXDT/10T 또는 PA MPMDT/10T, 또는 PA BACT/10T, PEKK 및 PEI 또는 이들의 혼합물로부터 선택된다.Advantageously, the thermoplastic polymers used to impregnate the carbon fibers are polyamides, in particular aliphatic polyamides or semiaromatic polyamides such as PA 11, PA 12, PA 11/1010 or PA 12/1010, in particular polyamides, PA 11 / 10T, PA 11 / 6T / 10T, PA MXDT / 10T or PA MPMDT / 10T, or PA BACT / 10T, PEKK and PEI or mixtures thereof.

유리하게도, 탄소 섬유를 함침시키기 위해 사용된 열가소성 폴리머는 폴리아미드, 특히 PA 11, PA 12, PA 11/1010 또는 PA 12/1010 과 같은 지방족 폴리아미드 또는 반방향족 폴리아미드, 특히 폴리아미드, PA 11/10T, PA 11/6T/10T, PA MXDT/10T 또는 PA MPMDT/10T, 또는 PA BACT/10T, PEKK 및 PEI 또는 이들의 혼합물로부터 선택된다.Advantageously, the thermoplastic polymers used to impregnate the carbon fibers are polyamides, in particular aliphatic polyamides or semiaromatic polyamides such as PA 11, PA 12, PA 11/1010 or PA 12/1010, in particular polyamides, PA 11 / 10T, PA 11 / 6T / 10T, PA MXDT / 10T or PA MPMDT / 10T, or PA BACT / 10T, PEKK and PEI or mixtures thereof.

유리하게도, 함침된 탄소 또는 유리 섬유로 구성되는, 상기 섬유성 재료에서 섬유들의 레벨은 45 ~ 65 부피%, 바람직하게 50 ~ 60 부피%, 특히 54 ~ 60 부피% 이다.Advantageously, the level of fibers in the fibrous material, consisting of impregnated carbon or glass fibers, is 45 to 65% by volume, preferably 50 to 60% by volume, in particular 54 to 60% by volume.

이하 표 1 은 하나 이상의 그루브가 없는 실린더형 압축 롤러들과 탄소 섬유 또는 유리 섬유 조방사를 위한 탱크에서 실시된 본 발명의 프로세스에 따른 유리한 실시형태들을 분류한다:Table 1 below categorizes advantageous embodiments according to the process of the invention carried out in one or more grooveless cylindrical compression rollers and in a tank for carbon fiber or glass fiber rovings:

Figure pct00001
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Figure pct00002
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Figure pct00003
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Figure pct00004
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PEKK 또는 PEI 를 포함하는 실시형태들에서, PEKK 는 PEI 와 조합될 수 있고 PEI 는 위에서 규정된 비율로 PEKK 와 조합될 수 있다.In embodiments that include PEKK or PEI, PEKK can be combined with PEI and PEI can be combined with PEKK in the proportions defined above.

유리하게도, 2 개의 압축 롤러들이 탱크에 존재하는 위에서 규정된 표 1의 조성들에서, 롤러 (R2) 는 탱크의 바닥에 대해 롤러 (R1) 위에 있고, 특히 H2-H1 은 1 ㎝ ~ 30 ㎝, 바람직하게 1 ~ 10 ㎝, 특히 1 ㎝ ~ 3 ㎝, 특히 약 2 ㎝ 의 범위에 있고 각도 (α2) 는 0 ~ 90°, 특히 25 ~ 45 °, 특히 25 ~ 35° 의 범위에 있고, 조방사는 R2 위로 이동한다.Advantageously, in the compositions of Table 1 defined above where two compression rollers are present in the tank, roller R 2 is above roller R 1 with respect to the bottom of the tank, in particular H 2 -H 1 is 1 cm. To 30 cm, preferably 1 to 10 cm, in particular 1 cm to 3 cm, in particular about 2 cm and the angle α 2 in the range 0 to 90 °, in particular 25 to 45 °, in particular 25 to 35 ° And the slub moves over R 2 .

이 실시형태들은 도 5 에 대응한다.These embodiments correspond to FIG. 5.

유리하게도, 2 개의 압축 롤러들이 탱크에 존재하는 위에서 규정된 표 1의 조성들에서, 롤러 (R2) 는 탱크의 바닥에 대해 롤러 (R1) 위에 있고, 특히 H2-H1 은 1 ㎝ ~ 30cm, 특히 약 2 ㎝ 의 범위에 있고 각도 (α2) 는 90 ~ 180 °, 특히 115 ~ 135°, 특히 115 ~ 125° 이고, 조방사는 R2 아래로 이동한다.Advantageously, in the compositions of Table 1 defined above where two compression rollers are present in the tank, roller R 2 is above roller R 1 with respect to the bottom of the tank, in particular H 2 -H 1 is 1 cm. ˜30 cm, in particular about 2 cm and the angle α 2 is 90-180 °, in particular 115-135 °, in particular 115-125 °, and the rovings move below R 2 .

도 1 은 본 발명에 따른 예비 함침된 섬유성 재료를 제조하는 프로세스의 구현 유닛의 다이어그램을 도시한다.
도 2 는 도 1 의 유닛에서 사용되는 바와 같은 캘린더를 구성하는 2 개의 롤러들의 단면도를 도시한다.
도 3 은 높이 조절 가능한 텐션 기기 (82) 와 탱크 (20) 의 세부를 보여준다. 탱크 입구의 에지는 조방사 (81a) 가 진행하는 회전 롤러 (83a) 를 갖추고 있고 탱크 출구의 에지는 조방사 (81b) 가 진행하는 회전 롤러 (83b) 를 갖추고 있다.
도 4 는 단일 실린더형 압축 롤러가 존재하고 각도 (α1) 를 보여주는 분말 (85) 분무 건(84) 을 포함한 탱크 (20) 를 구비한 단일 압축 롤러 실시형태를 도시한다.
섬유 상의 화살표들은 섬유 스크롤링 방향을 나타낸다.
도 5 는 2 개의 압축 롤러들 (R1 및 R2) 을 구비하고 R1 은 R2 에 선행하고, 분말 (85) 분무 건(84) 을 각각 포함한 탱크 (20) 를 구비한, 실시형태를 도시하는데, 이에 제한되지 않고 2 개의 실린더형 압축 롤러들은 탱크의 바닥에 대해 다른 높이들에 있고 (높이 H1 에서 R1 위 높이 H2 에서 R2) 각도 (α1, α2) 를 보여준다.
섬유 조방사 상의 화살표들은 조방사 스크롤링 방향을 나타낸다.
도 6 은 분말 (85) 분무 건(84) 을 포함한 탱크 (20) 를 구비한 샘플 실시형태를 도시하는데, 2 개의 압축 롤러들 (R1 및 R2) 은 실린더형이고, 서로 동일한 레벨에서 나란히 있고 각도 α1, 및 각도 α2 = 0°를 나타내고 조방사가 2 개의 롤러들 사이를 통과한다.
도 7 은 분말 (85) 분무 건(84) 을 각각 포함한 탱크 (20) 를 구비한 샘플 실시형태를 도시하는데, 2 개의 압축 롤러들 (R1 및 R2) 은 실린더형이고, 서로 동일한 레벨에서 나란히 있고 각도 α1, 및 각도 α2 = 90°를 나타내고 조방사는 R2 아래로 진행한다.
도 8 은 분말 (85) 분무 건(84) 을 각각 포함한 탱크 (20) 를 구비한 샘플 실시형태를 도시하는데, 2 개의 실린더형 압축 롤러들 (R1 및 R2) 은 다른 레벨들에 존재하고 R1 은 R2 에 선행하고, 각도 (α1, α2) 를 보여주고 조방사는 롤러 (R2) 아래로 통과한다.
도 9 는 각각 분말 (85) 분무 건(84) 을 포함하는, R1 이 R2 에 선행하는, 2 개의 압축 롤러들 (R1 및 R2) 및 분말 (85) 분무 건(84) 을 포함하는 압축 롤러 (R3) 와 탱크 (20) 를 구비한 실시형태를 도시하고 각도들 (α1, α2, α3) 을 나타낸다.
도 10 은 WO 2015/121583 에 설명된 프로세스에 따라 D50 = 100 ㎛ 의 PA 11/6T/10T 로 함침된 탄소 섬유 조방사 ¼" Toray 탄소 섬유 단면의 주사형 전자 현미경으로 촬영된 사진을 보여준다 (캘린더링 후).
WO 2015/121583 에 따른 프로세스는 백색 화살표들로 나타낸 예비 함침된 조방사의 여러 영역들에서 균질성 부족을 보여준다.
도 11 은 본 발명의 프로세스에 따라 D50 = 115 ㎛ 의 폴리아미드 PA 분말 MPMDT/10T 로 함침된 ¼" 탄소 섬유 조방사 (Toray 12K T700S MOE 섬유) 단면의 주사형 전자 현미경으로 촬영된 사진을 보여준다 (실시예 2 에서 설명, 캘린더링 후).
도 12 는 본 발명의 프로세스와 비교예로서 용융된 PA11 을 이용한 아마 섬유들의 함침을 보여준다 (실시예 2).
도 13 은 본 발명의 프로세스와 비교예로서 용융함으로써 획득된 MPMDT/10T (D50 = 115 ㎛) Toray T700 S 24K 60E 탄소 섬유의 함침을 보여준다 (실시예 2).
1 shows a diagram of an implementation unit of a process for producing a preimpregnated fibrous material according to the invention.
FIG. 2 shows a cross-sectional view of the two rollers that make up a calendar as used in the unit of FIG. 1.
3 shows details of the height adjustable tension device 82 and the tank 20. The edge of the tank inlet is provided with a rotating roller 83a through which the roving yarn 81a advances, and the edge of the tank outlet is equipped with a rotating roller 83b through which the roving yarn 81b advances.
4 shows a single compression roller embodiment with a tank 20 including a powder 85 spray gun 84 where a single cylindrical compression roller is present and showing an angle α 1 .
Arrows on the fiber indicate the fiber scrolling direction.
FIG. 5 shows an embodiment with two compression rollers R 1 and R 2 , with R 1 preceded by R 2 and a tank 20 each comprising a powder 85 spray gun 84. shows, without limitation, two cylindrical compression rollers (R 2 from R 1 a height H 2 above the height H 1) an angle (α 1, α 2) to different height and for the bottom of the tank to the city.
Arrows on the fiber spun yarn indicate the direction of the spun scrolling direction.
FIG. 6 shows a sample embodiment with a tank 20 comprising a powder 85 spray gun 84, wherein the two compression rollers R 1 and R 2 are cylindrical and side by side at the same level with each other. And angle α 1 , and angle α 2 = 0 ° and the roving yarn passes between the two rollers.
FIG. 7 shows a sample embodiment with a tank 20 each comprising a powder 85 spray gun 84, wherein the two compression rollers R 1 and R 2 are cylindrical and at the same level as each other. Side by side and with angle α 1 , and angle α 2 = 90 ° and the rovings proceed below R 2 .
8 shows a sample embodiment with a tank 20 each containing a powder 85 spray gun 84, with two cylindrical compression rollers R 1 and R 2 being at different levels and R 1 precedes R 2 , shows angles α 1 , α 2 and the roughing yarn passes under roller R 2 .
Figure 9 is each powder 85, the spray gun to 84, R 1 is two compression rollers, preceding the R 2 comprises a (R 1 and R 2) and the powder (85) comprises a spray gun (84) An embodiment with a compression roller R 3 and a tank 20 is shown and the angles α 1 , α 2 , α 3 are shown.
10 shows a photograph taken with a scanning electron microscope of a carbon fiber rovings ¼ "Toray carbon fiber cross section impregnated with PA 11 / 6T / 10T with D50 = 100 μm according to the process described in WO 2015/121583 (calender After ring).
The process according to WO 2015/121583 shows a lack of homogeneity in the various regions of the preimpregnated rovings indicated by white arrows.
FIG. 11 shows a photograph taken with a scanning electron microscope cross section of ¼ "carbon fiber rovings (Toray 12K T700S MOE fibers) impregnated with polyamide PA powder MPMDT / 10T of D50 = 115 μm in accordance with the process of the present invention ( As described in Example 2, after calendaring).
12 shows the impregnation of flax fibers with molten PA11 as a comparative example with the process of the present invention (Example 2).
FIG. 13 shows the impregnation of MPMDT / 10T (D50 = 115 μm) Toray T700 S 24K 60E carbon fiber obtained by melting as a process and comparative example of the present invention (Example 2).

다음 실시예들은 비제한적인 방식으로 본 발명의 범위를 도시한다.The following examples illustrate the scope of the invention in a non-limiting manner.

실시예 1 (비교예):Example 1 (comparative)

12K 탄소 섬유 조방사는 WO 2015/121583 에 설명된 대로 PA 11/6T/10T 로 함침되었다.12K carbon fiber rovings were impregnated with PA 11 / 6T / 10T as described in WO 2015/121583.

D50 = 100 ㎛ D50 = 100 μm

결과들:Results:

결과들은 도 10 에 제공되고 백색 화살표들로 나타낸 예비 함침된 조방사의 여러 영역들에서 균질성 부족을 보여준다.The results show a lack of homogeneity in the various regions of the preimpregnated rovings provided in FIG. 10 and indicated by white arrows.

실시예 2: 단일 롤러를 갖는 탱크에서 폴리아미드 분말로 섬유성 재료를 함침하기 위한 일반 절차Example 2: General Procedure for Impregnating Fibrous Materials with Polyamide Powder in a Tank with a Single Roller

다음 절차가 수행되었다:The following procedure was performed:

- 탱크 (L= 500 ㎜, l= 500 ㎜, H= 600 ㎜) 에서 실린더형 압축 롤러, 직경 25 ㎜.- Cylindrical compression roller, 25 mm diameter in tank (L = 500 mm, l = 500 mm, H = 600 mm).

- 유량 25 ~ 30 g/min- Flow rate 25 to 30 g / min

- 25° 의 각도 (α1) -Angle of 25 ° (α 1 )

- Toray, 12K T700S M0E 1/4" 탄소 섬유 탄소 조방사에 대한 대략 100% 확산 (즉, 2 를 곱한 폭)- Toray, approximately 100% diffusion (ie multiplied by 2) for 12K T700S M0E 1/4 "carbon fiber carbon spinning

- MPMDT/10T 의 분말에 대한 D50 =115 ㎛. (D10 = 49 ㎛, D90 = 207 ㎛) - D 50 = 115 μm for powder of MPMDT / 10T. (D10 = 49 μm, D90 = 207 μm)

- 고정 롤러를 갖춘 탱크의 에지.- Edge of the tank with a fixed roller.

폴리아미드 (MPMDT/10T) 로 예비 함침된 섬유성 재료 (¼" 탄소 섬유 조방사) 는 이 절차에 따라 제조되었고 도 11 에 도시된다.A fibrous material (¼ "carbon fiber spun yarn) preimpregnated with polyamide (MPMDT / 10T) was prepared according to this procedure and is shown in FIG.

이것은 압축 롤러를 구비한 탱크에서 건조 분말 함침 프로세스의 효과 및 분말 유량의 제어를 보여준다. This shows the effect of the dry powder impregnation process and the control of the powder flow rate in the tank with the compression roller.

실시예 3: 이론적 밀도와 실험적 밀도 사이 상대적 차이와 다공성 비의 결정 (일반적 방법)Example 3: Determination of the Relative Difference Between Theoretical Density and Experimental Density and Porosity Ratio (General Method)

a) 요구되는 데이터는 다음을 포함한다:a) required data includes:

- 열가소성 매트릭스의 밀도- Density of thermoplastic matrix

- 섬유들의 밀도- Density of fibers

- 보강재의 중량:- Weight of Stiffener:

Figure pct00006
(단일 로잉으로부터) 예를 들어 ¼ 인치 테이프에 대한 선형 밀도 (g/m)
Figure pct00006
Linear density (g / m), for example on a ¼ inch tape (from a single row)

Figure pct00007
예를 들어 보다 넓은 테이프 또는 패브릭에 대한 단위 면적당 질량 (g/㎡).
Figure pct00007
Eg mass per unit area (g / m 2) for a wider tape or fabric.

b) 취해질 측정:b) measurement to be taken:

샘플들의 개수는 결과가 조사된 재료를 대표하기 위해서 적어도 30 개이어야 한다.The number of samples should be at least 30 to represent the material from which the results were investigated.

실시될 측정치들은 다음을 포함한다:Measures to be taken include:

- 수집된 샘플들의 사이즈:- Size of collected samples:

Figure pct00008
(선형 밀도가 공지되어 있다면) 길이.
Figure pct00008
Length (if linear density is known).

Figure pct00009
(단위 면적당 중량이 공지되어 있다면) 길이 및 폭.
Figure pct00009
Length and width (if weight per unit area is known).

- 수집된 샘플들의 실험적 밀도:- Experimental Density of Collected Samples:

Figure pct00010
공기와 물에서 중량 측정.
Figure pct00010
Weigh in air and water.

- 섬유 함량 측정은 ISO 1172: 1999 에 따라 또는 예를 들어 B. Benzler, Applikationslabor, Mettler Toledo, Giesen, UserCom 1/2001 에서 결정한 대로 열무게 분석 (TGA) 에 의해 결정된다.- Fiber content determination is determined according to ISO 1172: 1999 or by thermogravimetric analysis (TGA), for example as determined in B. Benzler, Applikationslabor, Mettler Toledo, Giesen, UserCom 1/2001.

탄소 섬유 함량의 측정은 ISO 14127: 2008 에 따라 결정될 수 있다.The determination of the carbon fiber content can be determined according to ISO 14127: 2008.

이론적 섬유 질량 비의 결정:Determination of Theoretical Fiber Mass Ratio:

a) 이론적 섬유 질량 비의 결정:a) Determination of Theoretical Fiber Mass Ratio:

Figure pct00011
Figure pct00011

여기에서, From here,

m l 테이프의 선형 밀도, m l linear density of the tape,

L 샘플의 길이, 및 Length of L sample, and

Me air 공기에서 측정된 샘플의 질량. Me air The mass of the sample measured in air.

섬유 질량 비의 변화는 보강재에서 섬유들의 양의 변화를 고려하지 않으면서 매트릭스 레벨 변화에 직접 관련되어야 한다. The change in fiber mass ratio should be directly related to the matrix level change without taking into account the change in the amount of fibers in the reinforcement.

b) 이론적 밀도의 결정:b) Determination of theoretical density:

Figure pct00012
Figure pct00012

여기에서 dm 및 df 는 매트릭스 및 섬유들의 각각의 밀도들이다.Where d m and d f are the densities of the matrix and the fibers, respectively.

샘플들에 다공성이 없다면 이와 같이 계산된 이론적 밀도는 접근 가능한 밀도이다.If the samples do not have porosity, the theoretical density calculated in this way is the accessible density.

c) 다공성의 평가:c) Evaluation of Porosity:

그러므로, 다공성은 이론적 밀도와 실험적 밀도 사이에 상대적 차이가 있다.Therefore, porosity is a relative difference between theoretical density and experimental density.

Claims (29)

연속 섬유들로 만들어진 섬유성 재료 및 적어도 하나의 열가소성 폴리머 매트릭스를 포함하는 예비 함침된 섬유성 재료를 제조하기 위한 방법으로서,
상기 예비 함침된 섬유성 재료는 단일 일방향 리본 또는 복수의 일방향 평행한 리본들로 만들어지고 상기 방법은 분말 형태의 열가소성 폴리머의 상기 적어도 하나의 매트릭스에 의해 조방사 (81a; roving) 또는 여러 평행한 조방사들 형태의 상기 섬유성 재료를, 특히 코어에서 균질하게, 함침하는 함침 단계를 포함하고, 상기 함침 단계는 상기 섬유성 재료에 탱크 (20) 내의 하나 이상의 노즐들 또는 하나 이상의 건조 분말 건으로 상기 분말을 분무함으로써 실시되고, 상기 섬유성 재료에서 상기 적어도 하나의 열가소성 폴리머 매트릭스의 양을 제어하는 것은, 임의의 전하 (voluntary charge) 에서 임의의 정전기 프로세스를 배제하고, 상기 섬유성 재료에 상기 노즐(들) 또는 상기 건(들)에 의해 상기 분말의 유량을 제어함으로써 구현되는 것을 특징으로 하는, 예비 함침된 섬유성 재료를 제조하기 위한 방법.
A method for producing a pre-impregnated fibrous material comprising a fibrous material made of continuous fibers and at least one thermoplastic polymer matrix,
The pre-impregnated fibrous material is made of a single one-way ribbon or a plurality of one-way parallel ribbons and the method is roving or several parallel rovings by the at least one matrix of thermoplastic polymer in powder form. Impregnating the fibrous material in the form of yarns, in particular homogeneously in the core, the impregnating step of impregnating the fibrous material with one or more nozzles or one or more dry powder guns in tank 20. Controlled by spraying, controlling the amount of the at least one thermoplastic polymer matrix in the fibrous material excludes any electrostatic process at any voluntary charge, and the nozzle (s) in the fibrous material Or by controlling the flow rate of the powder by the gun (s), A method for producing a non-impregnated fibrous material.
제 1 항에 있어서,
상기 탱크 (20) 는 적어도 하나의 텐션 기기 (82) 를 포함하고, 상기 조방사 (81a) 또는 상기 조방사들은 상기 마이너스의 (minus) 하나의 텐션 기기 (82) 의 일부 또는 전체 표면과 접촉하고, 분말 사출 (projection) 은 상기 텐션 기기 (82) 의 입구에서 수행되는 것을 특징으로 하는, 예비 함침된 섬유성 재료를 제조하기 위한 방법.
The method of claim 1,
The tank 20 includes at least one tension device 82, wherein the rovings 81a or the rovings are in contact with some or the entire surface of the minus one tensioning device 82. Powder injection is carried out at the inlet of the tension machine (82).
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 예비 함침된 섬유성 재료 중 섬유 함량은 45 ~ 65 부피%, 바람직하게 50 ~ 60 부피%, 특히 54 ~ 60 부피% 인 것을 특징으로 하는, 예비 함침된 섬유성 재료를 제조하기 위한 방법.
The method according to claim 1 or 2,
The fiber content of the preimpregnated fibrous material is 45 to 65% by volume, preferably 50 to 60% by volume, in particular 54 to 60% by volume.
제 1 항 내지 제 3 항 중 한 항에 있어서,
상기 섬유성 재료에서 상기 노즐(들) 또는 상기 건(들)에 의한 상기 분말의 유량은 10 g/min ~ 400 g/min, 특히 20 ~ 150 g/min 로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 예비 함침된 섬유성 재료를 제조하기 위한 방법.
The method according to any one of claims 1 to 3,
Pre-impregnated, characterized in that the flow rate of the powder by the nozzle (s) or the gun (s) in the fibrous material consists of 10 g / min to 400 g / min, in particular 20 to 150 g / min A method for producing fibrous material.
제 1 항 내지 제 4 항 중 한 항에 있어서,
상기 함침 단계는 상기 탱크 (20) 의 입구와 출구 사이에서 상기 조방사 (81a) 또는 상기 조방사들의 동시 확산으로 수행되는 것을 것을 특징으로 하는, 예비 함침된 섬유성 재료를 제조하기 위한 방법.
The method according to any one of claims 1 to 4,
Wherein the impregnation step is carried out by simultaneous diffusion of the rovings (81a) or the rovings between the inlet and the outlet of the tank (20).
제 5 항에 있어서,
상기 조방사 (81a) 또는 상기 조방사들의 상기 확산은 적어도 상기 적어도 하나의 텐션 기기 (82) 에서 수행되는 것을 특징으로 하는, 예비 함침된 섬유성 재료를 제조하기 위한 방법.
The method of claim 5,
Wherein said diffusion of said spinning yarn (81a) or said spinning yarns is carried out at least in said at least one tension device (82).
제 2 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 텐션 기기 (82) 는 볼록형, 오목형 또는 실린더형 압축 롤러인 것을 특징으로 하는, 예비 함침된 섬유성 재료를 제조하기 위한 방법.
The method according to claim 2 or 6,
Wherein said at least one tension device (82) is a convex, concave or cylindrical compression roller.
제 7 항에 있어서,
적어도 하나의 압축 롤러는 형상이 실린더형이고 상기 탱크 (20) 의 입구와 출구 사이에서 상기 조방사 (81a) 또는 상기 조방사들의 확산 비율은 1% ~ 400%, 바람직하게 30% 내지 400%, 바람직하게 30% 내지 150%, 바람직하게 50% 내지 150% 로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 예비 함침된 섬유성 재료를 제조하기 위한 방법.
The method of claim 7, wherein
At least one compression roller is cylindrical in shape and the diffusion ratio of the rovings 81a or the rovings between the inlet and the outlet of the tank 20 is 1% to 400%, preferably 30% to 400%, A method for producing pre-impregnated fibrous material, characterized in that it preferably consists of 30% to 150%, preferably 50% to 150%.
제 8 항에 있어서,
단일 압축 롤러는 상기 탱크 (20) 에 존재하고 상기 함침은 상기 압축 롤러의 입구와 상기 압축 롤러의 수직 접선 사이에서 상기 조방사 (81a) 또는 상기 조방사들에 의해 형성된 각도 (α1) 로 수행되는 것을 특징으로 하는, 예비 함침된 섬유성 재료를 제조하기 위한 방법.
The method of claim 8,
A single compression roller is present in the tank 20 and the impregnation is carried out at an angle α 1 formed by the roving yarn 81a or the roving yarns between the inlet of the compression roller and the vertical tangent of the compression roller. A method for producing a preimpregnated fibrous material, characterized in that.
제 9 항에 있어서,
상기 각도 (α1) 는 0 ~ 89°, 바람직하게 5° ~ 85°, 바람직하게 5° ~ 45°, 바람직하게 5° ~ 30° 의 범위에 있는 것을 특징으로 하는, 예비 함침된 섬유성 재료를 제조하기 위한 방법.
The method of claim 9,
The angle α 1 is in the range of 0 to 89 °, preferably 5 ° to 85 °, preferably 5 ° to 45 °, preferably 5 ° to 30 °. Method for preparing the same.
제 8 항에 있어서,
2 개의 압축 롤러들 (R1, R2) 은 상기 탱크 (20) 에 존재하고 상기 함침은 상기 압축 롤러 (R1) 의 입구와 상기 압축 롤러 (R1) 의 수직 접선 사이에서 상기 조방사 (81a) 또는 상기 조방사들에 의해 형성된 각도 (α1) 및/또는 상기 압축 롤러 (R2) 의 입구와 상기 압축 롤러 (R2) 의 수직 접선 사이에서 상기 조방사 (81a) 또는 상기 조방사들에 의해 형성된 각도 (α2) 로 수행되고, 상기 압축 롤러 (R1) 는 (상기 방법의 진행 방향으로) 상기 압축 롤러 (R2) 에 선행하고 상기 조방사 (81a) 또는 상기 조방사는 상기 롤러 (R2) 위로 또는 아래로 진행할 수 있는 것을 특징으로 하는, 예비 함침된 섬유성 재료를 제조하기 위한 방법.
The method of claim 8,
2, the two compression rollers (R 1, R 2) is the roving between the vertical tangent of the compression roller (R 1) is present in the tank 20 and the inlet of the impregnation the compression roller (R 1) ( to 81a) or the roving (81a) or said Cao Fang between the vertical tangent of the compression roller (R 2) and the entrance angle (α 1) and / or the compression roller (R 2) formed by said Cao Fang yarns yarns Is carried out at an angle α 2 , by which the compression roller R 1 precedes the compression roller R 2 (in the advancing direction of the method) and the roving yarn 81a or the roving yarn is formed of the roller ( R 2 ) A process for producing a pre-impregnated fibrous material, characterized in that it can proceed up or down.
제 11 항에 있어서,
상기 2 개의 압축 롤러들 (R1, R2) 은 상기 탱크 (20) 의 최대 치수와 상응하는 길이에서 0.15 ㎜ 떨어져 있고, 바람직하게 10 ㎜ ~ 50 ㎜ 떨어져 있고 상기 2 개의 압축 롤러들 (R1, R2) 사이의 높이 차이는 0 내지 상기 2 개의 압축 롤러들의 직경들을 뺀 상기 탱크 (20) 의 최대 높이에 대응하는 높이, 바람직하게 0.15 ㎜ 내지 상기 2 개의 압축 롤러들의 직경들을 뺀 상기 탱크 (20) 의 최대 높이에 대응하는 높이의 범위에 있고, 보다 바람직하게 10 ㎜ 내지 300 ㎜ 의 높이 차이로 있고, R2 는 상부 압축 롤러인 것을 특징으로 하는, 예비 함침된 섬유성 재료를 제조하기 위한 방법.
The method of claim 11,
The two compression rollers R 1 , R 2 are 0.15 mm apart from the length corresponding to the maximum dimension of the tank 20, preferably 10 mm to 50 mm apart and the two compression rollers R 1 , The height difference between R 2 ) corresponds to the maximum height of the tank 20 minus the diameters of the two compression rollers, preferably 0.15 mm to the tank minus the diameters of the two compression rollers ( 20) in the range of heights corresponding to the maximum height, more preferably at a height difference of 10 mm to 300 mm, R 2 being an upper compression roller, for producing a pre-impregnated fibrous material Way.
제 1 항 내지 제 12 항 중 한 항에 있어서,
상기 방법은, 상기 리본들의 개수 및 폐 루프 시스템에 의해 제어된 캘린더의 롤러들 사이의 압력 및/또는 간격에 따라, 단일 일방향 리본 또는 복수의 일방향 평행한 리본들 형태로 적어도 하나의 가열 캘린더 (51, 52, 53) 를 사용해 캘린더링함으로써, 상기 함침된 섬유성 재료의 상기 조방사 (81a) 또는 상기 평행한 조방사들을 성형하는 단계를 더 포함하고, 상기 복수의 일방향 평행한 리본들 형태인 경우에, 상기 가열 캘린더는 복수의 캘린더링 그루브들 (73), 바람직하게 최대 200 개의 캘린더링 그루브들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 예비 함침된 섬유성 재료를 제조하기 위한 방법.
The method according to any one of claims 1 to 12,
The method comprises at least one heating calender 51 in the form of a single one-way ribbon or a plurality of one-way parallel ribbons, depending on the number of ribbons and the pressure and / or spacing between the rollers of the calendar controlled by the closed loop system. , 52, 53, by calendering to form the spinning yarns 81a or the parallel spinning yarns of the impregnated fibrous material, when in the form of the plurality of unidirectional parallel ribbons Wherein, the heating calender comprises a plurality of calendering grooves (73), preferably up to 200 calendering grooves.
제 13 항에 있어서,
캘린더링 단계는 상기 섬유 조방사들 (81a) 의 운동 방향에 대해 병렬로 그리고/또는 직렬로 연결된 복수의 가열된 캘린더들 (51, 52, 53) 을 사용해 수행되는 것을 특징으로 하는, 예비 함침된 섬유성 재료를 제조하기 위한 방법.
The method of claim 13,
The calendering step is performed using a plurality of heated calenders 51, 52, 53 connected in parallel and / or in series with respect to the direction of motion of the fiber spun yarns 81a. Method for Making a Sex Material.
제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
상기 가열된 캘린더(들)는, 상기 열가소성 폴리머 또는 열가소성 폴리머들의 혼합물에서 탄소질 차지들의 존재에 결부된, 마이크로파 또는 바람직하게 마이크로파에 의한 유도 통합 가열 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는, 예비 함침된 섬유성 재료를 제조하기 위한 방법.
The method according to claim 13 or 14,
The heated calender (s) comprises an induction integrated heating system by microwaves or preferably microwaves, coupled to the presence of carbonaceous charges in the thermoplastic polymer or mixture of thermoplastic polymers. Method for Making a Sex Material.
제 13 항 내지 제 15 항 중 한 항에 있어서,
상기 가열 캘린더(들)는, (각각의) 쉘 (51, 52, 53) 앞 및/또는 뒤에 위치된, 급속 보충 가열 기기 (41, 42, 43), 특히 상기 폴리머 또는 상기 폴리머 혼합물 중 탄소질 필러들의 존재에 결부된 마이크로파 또는 유도 가열 기기, 또는 적외선 기기, 또는 레이저 가열에 결합되거나 플레임 (flame) 또는 고온 가스와 같은 다른 열원과 직접 접촉하는 것을 특징으로 하는, 예비 함침된 섬유성 재료를 제조하기 위한 방법.
The method according to any one of claims 13 to 15,
The heating calender (s) are carbonaceous in the quick make-up heating devices 41, 42, 43, in particular the polymer or the polymer mixture, located in front of and / or behind the (each) shells 51, 52, 53. Preparation of pre-impregnated fibrous material, characterized by a microwave or induction heating device, or an infrared device, coupled to the presence of fillers, or coupled to laser heating or in direct contact with another heat source such as a flame or hot gas How to.
제 1 항 내지 제 16 항 중 한 항에 있어서,
상기 함침 단계(들)는 분말로 함침 후 상기 단일 조방사 (81a) 또는 상기 복수의 평행한 조방사들의 코팅 단계에 의해 완료되고, 상기 코팅 단계는 탱크 (20) 에서 분말 형태의 상기 폴리머와 동일하거나 상이할 수 있는, 용융된 열가소성 폴리머에 의해, 캘린더링 단계 전에 실시되고, 상기 용융된 폴리머는 바람직하게 탱크 (20) 분말 형태의 상기 폴리머와 동일한 성질을 가지고, 바람직하게 상기 코팅은 상기 단일 조방사 (81a) 또는 상기 복수의 평행한 조방사들에 직각으로 압출에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는, 예비 함침된 섬유성 재료를 제조하기 위한 방법.
The method according to any one of claims 1 to 16,
The impregnation step (s) is completed by the coating of the single roving yarn 81a or the plurality of parallel roving yarns after the impregnation with powder, the coating step being the same as the polymer in powder form in the tank 20. The molten thermoplastic polymer, which may be different or different, is carried out before the calendering step, the molten polymer preferably having the same properties as the polymer in the form of a tank 20 powder, preferably the coating comprises A process for producing a pre-impregnated fibrous material, characterized in that it is carried out by spinning (81a) or extrusion at right angles to the plurality of parallel rovings.
제 1 항 내지 제 17 항 중 한 항에 있어서,
상기 열가소성 폴리머는, 바람직하게 탄소 나노필러들, 특히 그래핀들 및/또는 탄소 나노튜브들 및/또는 탄소 나노피브릴들 또는 이들의 혼합물들에서 선택된, 탄소질 필러들, 특히 카본 블랙 또는 탄소 나노필러들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 예비 함침된 섬유성 재료를 제조하기 위한 방법.
The method according to any one of claims 1 to 17,
The thermoplastic polymer is preferably carbonaceous fillers, in particular carbon black or carbon nanofiller, selected from carbon nanofillers, in particular graphenes and / or carbon nanotubes and / or carbon nanofibrils or mixtures thereof. Further comprising them.
제 1 항 내지 제 18 항 중 한 항에 있어서,
상기 열가소성 폴리머는 첨가제들로서 액정 폴리머들 또는 환화 폴리(부틸렌 테레프탈레이트), 또는 그것들을 함유하는 혼합물들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 예비 함침된 섬유성 재료를 제조하기 위한 방법.
The method of claim 1, wherein
Wherein said thermoplastic polymer further comprises liquid crystal polymers or cyclized poly (butylene terephthalate), or mixtures containing them as additives.
제 1 항 내지 제 19 항 중 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 열가소성 폴리머는: 폴리아릴 에테르 케톤 (PAEK), 특히 폴리(에테르 에테르 케톤) (PEEK); 폴리아릴 에테르 케톤 케톤 (PAEKK), 특히 폴리(에테르 케톤 케톤) (PEKK); 방향족 폴리에테르이미드들 (PEI); 폴리아릴 술폰들, 특히 폴리페닐렌 술폰들 (PPSU); 폴리아릴설파이드들, 특히 폴리페닐렌 설파이드들 (PPS); 폴리아미드들 (PA), 특히 선택적으로 우레아 단위들에 의해 개질된 방향족 폴리아미드들; PEBA 들, 폴리아크릴레이트들, 특히 폴리메틸 메타크릴레이트 (PMMA); 폴리올레핀들, 특히 폴리프로필렌, 폴리락트산 (PLA), 폴리비닐 알코올 (PVA), 및 플루오르화 폴리머들, 특히 폴리비닐리덴 플루오라이드 (PVDF) 또는 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE) 또는 폴리클로로트리플루오로에틸렌 (PCTFE) 및 이들의 혼합물들, 특히, 바람직하게 90 ~ 10 중량% 내지 60 ~ 40 중량%, 특히 90 ~ 10 중량% 내지 70 ~ 30 중량% 의 PEKK 와 PEI 의 혼합물에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 예비 함침된 섬유성 재료를 제조하기 위한 방법.
The method of claim 1, wherein
The at least one thermoplastic polymer is: polyaryl ether ketone (PAEK), in particular poly (ether ether ketone) (PEEK); Polyaryl ether ketone ketones (PAEKK), in particular poly (ether ketone ketones) (PEKK); Aromatic polyetherimides (PEI); Polyaryl sulfones, in particular polyphenylene sulfones (PPSU); Polyarylsulfides, in particular polyphenylene sulfides (PPS); Polyamides (PA), in particular aromatic polyamides optionally modified by urea units; PEBAs, polyacrylates, in particular polymethyl methacrylate (PMMA); Polyolefins, in particular polypropylene, polylactic acid (PLA), polyvinyl alcohol (PVA), and fluorinated polymers, in particular polyvinylidene fluoride (PVDF) or polytetrafluoroethylene (PTFE) or polychlorotrifluoro Ethylene (PCTFE) and mixtures thereof, especially preferably 90 to 10% to 60 to 40% by weight, in particular 90 to 10% to 70 to 30% by weight of a mixture of PEKK and PEI To pre-impregnated fibrous material.
제 20 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 열가소성 폴리머는, 유리 전이 온도가 Tg ≥ 80 ℃ 인 폴리머 또는 ≥ 150 ℃ 인 용융 온도 Tf 를 갖는 반정질 폴리머인 것을 특징으로 하는, 예비 함침된 섬유성 재료를 제조하기 위한 방법.
The method of claim 20,
Wherein said at least one thermoplastic polymer is a polymer having a glass transition temperature of Tg ≧ 80 ° C. or a semi-crystalline polymer having a melting temperature Tf of ≧ 150 ° C. 2.
제 1 항 내지 제 21 항 중 한 항에 있어서,
상기 섬유성 재료는, 비정질일 때 상기 폴리머 또는 상기 폴리머 혼합물의 Tg 보다 크거나, 반정질일 때 상기 폴리머 또는 상기 폴리머 혼합물의 Tf 보다 큰 유리 전이 온도 Tg 를 갖는 탄소 섬유들, 유리, 탄화 규소, 현무암, 실리카, 천연 섬유들, 특히 아마 또는 대마, 리그닌, 대나무, 사이잘, 실크, 또는 셀룰로오스, 특히 비스코스, 또는 비정질 열가소성 섬유들, 또는 비정질일 때 상기 폴리머 또는 상기 폴리머 혼합물의 Tg 보다 크거나 반정질일 때 상기 폴리머 또는 상기 폴리머 혼합물의 Tf 보다 높은 용융 온도 Tf 를 갖는 반정질 열가소성 섬유들, 또는 상기 섬유들의 2 개 이상의 혼합물, 바람직하게 탄소 섬유들, 유리 또는 탄화 규소, 특히 탄소 섬유들의 혼합물에서 선택된 연속 섬유들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 예비 함침된 섬유성 재료를 제조하기 위한 방법.
The method of claim 1, wherein
The fibrous material is carbon fibers, glass, silicon carbide, basalt with a glass transition temperature Tg greater than the Tg of the polymer or polymer mixture when amorphous, or greater than Tf of the polymer or polymer mixture when amorphous , Silica, natural fibers, in particular flax or hemp, lignin, bamboo, sisal, silk, or cellulose, in particular viscose, or amorphous thermoplastic fibers, or amorphous or greater than or equal to the Tg of the polymer mixture A continuous selected from semicrystalline thermoplastic fibers having a melting temperature Tf higher than Tf of the polymer or of the polymer mixture, or of a mixture of two or more of the fibers, preferably of carbon fibers, glass or silicon carbide, especially of carbon fibers Producing a pre-impregnated fibrous material, characterized in that it comprises fibers Method for groups.
예비 함침된 섬유성 재료의 일방향 리본, 특히 릴에 권취된 리본으로서,
상기 리본은 제 1 항 내지 제 22 항 중 한 항에 따라 규정된 바와 같은 방법에 의해 획득되는 것을 특징으로 하는, 일방향 리본.
As a unidirectional ribbon of pre-impregnated fibrous material, in particular a ribbon wound on a reel,
The ribbon according to one of the preceding claims, characterized in that it is obtained by a method as defined in accordance with one of the preceding claims.
제 23 항에 있어서,
상기 리본은, 슬리팅 (slitting) 을 요구하지 않으면서, 3 차원 부품들을 제조할 때 로봇 제거에 적합화된 폭 (l) 및 두께 (ep), 바람직하게 적어도 5 ㎜ 이고 최대 400 ㎜ 이며, 바람직하게 5 내지 50 ㎜, 보다 더 바람직하게 5 내지 15 ㎜ 인 폭 (l) 을 가지는 것을 특징으로 하는, 일방향 리본.
The method of claim 23, wherein
The ribbon has a width (l) and a thickness (ep), preferably at least 5 mm and a maximum of 400 mm, preferably adapted for robot removal when producing three-dimensional parts without requiring slitting. Ribbon having a width l, preferably 5 to 50 mm, even more preferably 5 to 15 mm.
제 23 항 또는 제 24 항에 있어서,
열가소성 폴리머는, 특히, PA 11, PA 12, 11/1010 또는 12/1010 과 같은 지방족 폴리아미드 또는 PA 11/10T, PA 11/6T/10T, PA MXDT/10T, PA MPMDT/10T 및 PA BACT/10T 에서 선택된 반방향족 폴리아미드에서 선택된 폴리아미드인 것을 특징으로 하는, 일방향 리본.
The method of claim 23 or 24,
Thermoplastic polymers are in particular aliphatic polyamides such as PA 11, PA 12, 11/1010 or 12/1010 or PA 11 / 10T, PA 11 / 6T / 10T, PA MXDT / 10T, PA MPMDT / 10T and PA BACT / A unidirectional ribbon, characterized in that the polyamide is selected from semiaromatic polyamides selected from 10T.
로봇을 사용한 상기 리본들의 자동 제거에 의해, 3 차원 복합 부품들을 제조하는데 적합한 보정된 리본들을 제조하기 위한, 제 1 항 내지 제 22 항 중 한 항에 규정된 바에 따른 방법의 용도.Use of a method as defined in any of claims 1 to 22 for producing calibrated ribbons suitable for producing three-dimensional composite parts by automatic removal of the ribbons using a robot. 3 차원 복합 부품들을 제조할 때, 제 23 항 또는 제 24 항에 규정된 바에 따른, 예비 함침된 섬유성 재료의 리본의 용도.Use of a ribbon of pre-impregnated fibrous material as defined in claim 23 or 24 when producing three-dimensional composite parts. 제 27 항에 있어서,
상기 복합 부품들의 상기 제조는 운송, 특히 자동차, 오일 및 가스, 특히 오프쇼어 (offshore), 가스 저장, 민간 항공 또는 군사, 선박, 철도; 재생 에너지, 특히 풍력 터빈, 조력 터빈, 에너지 저장 기기들, 태양 전지판들; 열 보호 패널들; 스포츠 및 레크리에이션, 건강 및 의료, 무기 또는 미사일 부품들과 탄도들, 보안 및 전자제품들의 분야들에 관련되는 것을 특징으로 하는, 예비 함침된 섬유성 재료의 리본의 용도.
The method of claim 27,
Said manufacture of the composite parts can be carried out in transport, in particular in motor vehicles, oil and gas, in particular offshore, gas storage, civil aviation or military, ships, railways; Renewable energy, in particular wind turbines, tidal turbines, energy storage devices, solar panels; Thermal protection panels; Use of a ribbon of pre-impregnated fibrous material, characterized in the fields of sports and recreation, health and medical, weapons or missile parts and ballistics, security and electronics.
3 차원 복합 부품으로서,
상기 부품은 제 23 항 또는 제 24 항에 규정된 바에 따른 예비 함침된 섬유성 재료의 적어도 하나의 일방향 리본의 용도로부터 기인하는 것을 특징으로 하는, 3 차원 복합 부품.
As a three-dimensional composite part,
The part is characterized in that it results from the use of at least one unidirectional ribbon of pre-impregnated fibrous material as defined in claim 23 or 24.
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