NL8902194A - Weefsel van thermoplastische- en continue versterkingsvezel. - Google Patents

Weefsel van thermoplastische- en continue versterkingsvezel. Download PDF

Info

Publication number
NL8902194A
NL8902194A NL8902194A NL8902194A NL8902194A NL 8902194 A NL8902194 A NL 8902194A NL 8902194 A NL8902194 A NL 8902194A NL 8902194 A NL8902194 A NL 8902194A NL 8902194 A NL8902194 A NL 8902194A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
thermoplastic
fibers
fabric
fiber
reinforcing
Prior art date
Application number
NL8902194A
Other languages
English (en)
Original Assignee
Stamicarbon
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stamicarbon filed Critical Stamicarbon
Priority to NL8902194A priority Critical patent/NL8902194A/nl
Priority to EP90202295A priority patent/EP0417827A1/en
Priority to CA002024218A priority patent/CA2024218A1/en
Priority to NO90903805A priority patent/NO903805L/no
Priority to HU905710A priority patent/HUT59969A/hu
Priority to JP2226806A priority patent/JPH0390642A/ja
Priority to SU904831070A priority patent/RU1833396C/ru
Priority to KR1019900013647A priority patent/KR910004717A/ko
Priority to FI904285A priority patent/FI904285A0/fi
Priority to US07/575,475 priority patent/US5190809A/en
Priority to DD90343765A priority patent/DD297600A5/de
Publication of NL8902194A publication Critical patent/NL8902194A/nl

Links

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D02YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02JFINISHING OR DRESSING OF FILAMENTS, YARNS, THREADS, CORDS, ROPES OR THE LIKE
    • D02J13/00Heating or cooling the yarn, thread, cord, rope, or the like, not specific to any one of the processes provided for in this subclass
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/04Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
    • C08J5/047Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with mixed fibrous material
    • DTEXTILES; PAPER
    • D03WEAVING
    • D03DWOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D15/00Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used
    • D03D15/50Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the properties of the yarns or threads
    • D03D15/587Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the properties of the yarns or threads adhesive; fusible
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/30Woven fabric [i.e., woven strand or strip material]
    • Y10T442/3065Including strand which is of specific structural definition
    • Y10T442/313Strand material formed of individual filaments having different chemical compositions
    • Y10T442/3138Including inorganic filament
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/30Woven fabric [i.e., woven strand or strip material]
    • Y10T442/3472Woven fabric including an additional woven fabric layer
    • Y10T442/3528Three or more fabric layers
    • Y10T442/3594Woven fabric layers impregnated with a thermoplastic resin [e.g., vinyl polymer, etc.]

Description

WEEFSEL VAN THERMOPLASTISCHE- EN CONTINUE VERSTERKINGSVEZEL
De uitvinding betreft een weefsel van thermoplastische vezels en continue versterkingsvezels, geschikt om als thermoplastische composiet-prepreg verwerkt te worden, waarbij de thermoplastische vezels een smeltpunt hebben dat lager is dan dat van de versterkingsvezels.
Een dergelijk weefsel is bekend uit EP-A-0182.335.
EP-A-0182.335 beschrijft de verwerking van thermoplastische- en versterkingsvezels tot een weefsel.
Het weefsel wordt bij voorkeur onder druk verhit tot boven het smeltpunt van de thermoplast, waardoor de thermoplast zich zet rond de versterkingsvezels en zo de matrix van het gevormde composiet product vormt. Nadeel is dat tijdens dit zogenaamde "thermoformen" van de prepreg de thermoplastische vezels krimpen, waarbij de hoegenaamd niet krimpende versterkingsvezels, die voor het thermoformen voornamelijk gestrekt en in hoofdzaak, parallel met de thermoplastische vezels in het weefsel lagen lengte over hebben en in "lussen" gaan liggen. Hierdoor zijn de mechanische eigenschappen van het resulterende materiaal slechter dan ze zouden zijn als de versterkingsvezels in hoofdzaak gestrekt zouden blijven liggen.
De uitvinding stelt zich ten doel een weefsel te leveren dat genoemd nadeel niet heeft.
Dit wordt volgens de uitvinding bereikt doordat de thermoplastische vezels, voor het verwerken tot het weefsel, zijn opgewarmd en gedurende enige tijd op een temperatuur van 50 tot 15 graden Celsius onder het smeltpunt van de thermoplast zijn gehouden.
Het door verwarmen verminderen van krimpproblemen in kunststofvezel is al bekend uit de kledingindustrie. Hiervoor worden termen gebruikt als annealen of heat-setting. Vezels voor gebruik in kleding krijgen indien gewenst een voor-krimpbehandeling met stoom. Hogere temperaturen dan die van stoom worden niet toegepast, omdat kleding over het algemeen niet hoger wordt verwarmd gedurende het gebruik.
Als de vezels worden verwarmd, krimpen ze. Tijdens het onder warmte-toevoer verwerken van het ermee gemaakte weefsel krimpen ze dan vrijwel niet meer, waardoor materialen met gunstige eigenschappen ontstaan.
In een eerste voorkeursuitvoeringsvorm gebeurt dit verwarmen en warmhouden terwijl de thermoplastvezels op een spoel of klos zijn gewikkeld.
Bij voorkeur gebeurt dit wikkelen met een zig-zag spoelpatroon, om aanelkaarplakken van de vezels tijdens het verwarmen zo veel mogelijk te voorkomen.
De spoel kan dan in zijn geheel in een oven worden geplaatst. Het is mogelijk het oven-proces onder vacuum of onder een inerte atmosfeer te laten plaatsvinden, nodig is dit echter niet.
Als de vezels op een spoel zijn gedraaid, ontstaat een spanning door het krimpen bij verwarmen, die een verstrekking veroorzaakt, die nagenoeg gelijk is aan de krimp.
De temperatuur voor het verwarmen is 50 tot 15°C, en bij voorkeur 40-20 °C onder het smeltpunt van de thermo-plast. Bij een te lage temperatuur vertoont de thermoplastische vezel uiteindelijk nog te veel krimp en bij een te hoge temperatuur smelt de vezel en gaat hij plakken, waardoor hij niet meer van de spoel af te wikkelen is. De precieze grenzen zijn echter afhankelijk van het toegepaste materiaal, en door de vakman te bepalen.
Het verwarmen vindt gedurende enkele minuten tot enkele uren plaats, over het algemeen gedurende 1-5 uur. Beperkende factor is de warmtegeleiding in de op de klos gedraaide vezels. Hoe beter de warmtegeleiding, hoe korter de warmtebehandeling kan duren. Hoe dunner de laag opgespoelde thermoplastische vezels, hoe korter de warmtebehandeling kan duren. Het is mogelijk de spoel van binnenuit te verwarmen om de warmtebehandeling te verkorten.
In een tweede voorkeursuitvoeringsvorm vindt de warmtebehandeling in een continu proces plaats. Dit kan bijvoorbeeld door de thermoplastische vezel onder een lage spanning door een oven te voeren, waarbij de krimp gelijk is aan de rek. Dit heeft tevens als voordeel, dat de vezel slechts korte tijd behandeld hoeft te worden, omdat de vezel snel opwarmt.
Het is mogelijk de thermoplastische vezels en de versterkingsvezel eerst te combineren tot een hybride bundel en dan vervolgens de gehele hybride bundel op te warmen en gedurende enige tijd opgewarmd te houden. Dit heeft als voordeel dat de spanning op de hybride bundel minder snel zal leiden tot een ongewenste extra uitrekking van de thermoplastische bundel, bijvoorbeeld in het hierboven geschetste continue proces. Het is echter ook mogelijk dit uit te voeren op een klos zoals eveneens hierboven omschreven. Het omgaan met de vezel wordt door dit combineren vergemakkelijkt.
De thermoplastvezels kunnen bestaan uit iedere thermoplast. Voor toepassing volgens de uitvinding is het van belang dat de thermoplast in vezelvorm te verkrijgen is. Dit is in principe met nagenoeg alle thermoplasten het geval die een hoog genoeg molecuulgewicht hebben, maar bij voorkeur wordt daarvoor een kristallijne of semi-kristallijne thermoplast gekozen. De thermoplast kan bijvoorbeeld gekozen
worden uit polyamides (PA), zoals nylon 6, nylon 6.6, nylon R
4.6 (Stanyl ), nylon 8, nylon 6.10, nylon 11, nylon 12 etc., polyolefinen, zoals polypropeen (PP), polyetheen (PE), polytetrafluoroethyleen (PTFE), polyphenyleenether (PPE of PPO) etc., amorfe en/of kristallijne polyesters zoals polyalkyleentereftalaten, zoals polyetheen tereftalaat (PETP of PET), polybutadieen tereftalaat (PBT), etc, of polyimides (PI) zoals polyetherimide (PEI) polyamideimide (PAI), of polymethyl(meth)acrylaat (PMMA), polyethylmethacrylaat (ΡΕΜΑ). Verder kunnen polyphenyleensulfide (PPS), polyvinyl-vezels zoals polyvinylalcohol (PVA), polyvinylacetaat (PVAc)/ ethyleenvinylacetaat copolymeer (EVA), polyvinyl-chloride (PVC), polyvinylideenchloride (PVDC), copolymeren van vinylchloride en vinylideenchloride of polyvinylideen-fluoride (PVDF of PVF2), polyethyleenglycol (PETG), styreen-houdende copolymeren zoals polystyreen (PS), polymonochloor-styreen of styreenacrylonitrilcopolymeren (SAN), polyacrylo-nitril (PAN), polyaryleensulfide keton, polyoxymethyleen (POM), polycarbonaat (PC), polyethers (PEth), polyetherketon (PEK), polyether ketonketon (PEKK), polyetheretherketon (PEEK), polyacetalen, polyacrylzuur, polyurethanen (PUR), polyarylzuur (PAA), celluloseesters, polybenzimidazole (PBI), en ook copolymeren en blends van genoemde stoffen worden toegepast.
Bij voorkeur wordt de thermoplast gekozen uit polyalkyleentereftalaten en polyamiden.
Met de meeste voorkeur is de thermoplast PETP of nylon 4.6. PETP heeft een smeltpunt van 255 a 260°C. De verwarmingstemperatuur volgens de uitvinding is daarom bij PETP bij voorkeur 215-240°C.
Vezels die toepasbaar zijn volgens de uitvinding zullen meestal verstrekt zijn tijdens het productieproces. Verstrekte vezels hebben tot nu toe krimp vertoond tijdens latere verwarmingsstappen. Niet-verstrekte vezels, bijvoorbeeld vezels die nog slechts geëxtrudeeerd zijn en nog verkeren in het stadium vóór verstrekken, de zogenaamde "undrawn yarns" kunnen ook worden toegepast volgens de uitvinding, daar ook deze undrawn yarns een zekere oriëntatie hebben gekregen door het extruderen, waardoor zij zullen krimpen bij verwarmen.
De oriëntatie van de thermoplastische moleculen in de vezels is te analyseren met behulp van de gebruikelijke analysetechnieken zoals Wide Angle X-ray (WAX) of Short Angle X-ray (SAX). Omdat undrawn yarns nog niet verstrekt zijn, hebben ze speciale eigenschappen. De vezels worden door een lichte trekkracht al gemakkelijk uitgerekt. Bij het gebruiken van undrawn yarns zal het daarom van voordeel zijn de vezels te combineren met versterkingsvezels vóór het verdere behandelen, zoals hierboven is omschreven.
Met een thermoplastische vezel wordt in het kader van deze uitvinding bedoeld een eindeloos momo-filament, een bundeltje eindeloze monofilamenten of een bundeltje bijna eindeloze filamenten. Bijna eindeloze filamenten zijn filamenten die als ze in een bundeltje zijn samengebracht, zich gedragen alsof ze een bundeltje eindeloze filamenten zijn. Dit laatste is van belang bij de anti-krimp behandeling volgens de uitvinding en bij het verwerken van de vezel tot een weefsel.
De thermoplastische monofilamenten hebben bij voorkeur een diameter van maximaal 100 //m en met de meeste voorkeur een diameter van ongeveer 20 //m. Bij dikkere filamenten dan 100 //m worden deze moeilijker verwerkbaar tot een weefsel.
Sommige commercieel verkrijgbare vezels zijn bekleed met een beschermlaagje. Het kan nodig zijn dit laagje eerst te verwijderen, bijvoorbeeld door verhitten.
Het is ook mogelijk mengsels van 2 of meer thermoplastische vezels toe te passen.
De versterkingsvezels kunnen gekozen worden uit ieder materiaal dat in vezelvorm te verkrijgen is, met de voorwaarde dat het een smeltpunt heeft dat hoger ligt dan dat van de thermoplast, en dat de vezels bij het thermo-formen niet of nauwelijks krimpen. Bij voorkeur worden de vezel continue of semi-continu toegepast.
Als versterkingsvezel kan gekozen worden: glas, koolstof, aramide, siliciumcarbide, aluminiumoxide, asbest keramiek, grafiet, metaal of een van de hierboven genoemde thermoplasten, indien de thermoplastische versterkingsvezel een hogere smelttemperatuur hebben dan de thermoplastische matrixvormende vezels en bij de smelttemperatuur van de matrix-vormende thermoplastische vezels nagenoeg niet of evenveel als de matrixvormende thermoplastische vezels krimpen. Dit laatste is volgens de uitvinding te bereiken door de, hoger smeltende, thermoplastische versterkingsvezels eveneens gedurende enige tijd te verhitten op de smelttemperatuur van de matrix-vormende thermoplastische vezels. Het is mogelijk polyvinylalcohol of polyolefine vezels met hoge treksterkte en hoge modulus, bereid via een gel-proces zoals beschreven in GB-A-2.051.667 of GB-A-2.042.414, te gebruiken als versterkingvezels. Hierbij moet dan wederom een matrix-vormende thermoplast vezel gekozen worden met een smeltpunt dat voldoende ver af ligt van het smeltpunt van deze polyolefine vezels, bijvoorbeeld 'lineair low density polyethyleen'.
Bij voorkeur bestaan de vezels uit glas, koolstof of aramide.
Met de meeste voorkeur bestaan de vezels uit glas.
Het is ook mogelijk mengsels van 2 of meer soorten versterkingsvezels toe te passen.
Thermoplast- en versterkingsvezels worden tot een weefsel gevormd door hen te weven of te vlechten. Andere methoden om weefsels te maken zijn mogelijk, maar de uitvinding is met name van voordeel als thermoplast- en versterkingsvezel parallel of nagenoeg parallel in het weefsel liggen. Onder weefsel verstaan we een twee- of eventueel driedimensionaal product dat is opgebouwd uit geordende vezels. Deze vezels kunnen uni-directioneel in het weefsel zitten (UD-draad als ketting met een enkel inslag-draadje), bidirectioneel met verschillende verhoudingen ketting- en inslagdraad of ook tridirectioneel. Bij voorkeur is het weefsel bidirectioneel.
Bij voorkeur worden behandelde thermoplastvezels en de versterkingsvezels eerst samengebracht tot een hybride bundel, die dan vervolgens op de normale wijze tot een weefsel verwerkt wordt. Een hybride vundel bestaande uit thermoplastische vezels en versterkingsvezels, waarbij de thermoplast gekozen wordt uit polyalkyleentereftalaten, en een zekere oriëntatie bezit, en de versterkingsvezel gekozen wordt uit de groep glas, koolstof en aramidevezel, waarbij de thermoplastische vezel bij verwarmen tot zijn smeltpunt een krimp heeft lager dan 1% is nieuw, en vormt een onafhankelijk deel van de uitvinding.
De thermoplast-vezels en/of de versterkingsvezels kunnen ook in de vorm van een zogenaamde preg-tow verwerkt worden. Dit kan een bundel vezels zijn die getwijnd is of die is omwikkeld met een andere vezel om de bundel bij elkaar te houden. Het nadeel van twijnen is het scheluw-trekken in het eindproduct, met een daarmee gerelateerde verslechtering van de mechanische of vorm-eigenschappen. Scheluw-trekken is het scheeftrekken ten gevolge van het torderen van de getwijnde bundel.
Om deze reden heeft omwikkelen van een bundel vezels met een extra vezeltje de voorkeur. Dit kan bijvoorbeeld gebeuren door de bundel vezels door de holle as van een snel draaiende spoel met een (bij voorkeur eveneens warmte-behandelde) thermoplastvezel te voeren, waardoor de bundel vezels met een extra vezel wordt omwikkeld. De extra vezel is bij voorkeur een thermoplast vezel. Door doorvoer- en draaisnelheid te kiezen kan het aantal omwikkelingen per meter worden ingesteld. Het blijkt van voordeel als er 5 tot 40 omwikkelingen per meter zijn. Bij voorkeur zijn er 10-20 omwikkelingen per meter.
Het omwikkelen van de hybride bundel is van voordeel omdat daardoor voorkomen wordt dat een van de vezelsoorten, waaruit de hybridebundel is samensteld, doordat deze een andere spanning of stijfheid heeft, gaat doorhangen, wat problemen bij het weven zou geven.
Versterkingsvezels kunnen worden toegevoegd tot 80 volume %. Bij voorkeur wordt 25-80 volume % toegevoegd, met de meeste voorkeur wordt 40-60 volume % toegevoegd.
Aan het weefsel kan ook thermoplastisch poeder worden toegevoegd of kunnen een of meer lagen weefsel gecombineerd worden met een of meer lagen plaat of folie van dezelfde of een andere thermoplast of van een thermoharder.
Daarnaast kunnen vulstoffen en de gebruikelijke toeslagstoffen worden toegevoegd, hetzij aan de thermoplast, voor het verspinnen tot weefsel, hetzij aan het weefsel, hetzij aan de prepreg bij het thermoformen.
Als toeslagstoffen kunnen worden toegevoegd pigmenten, vloeimiddelen, anti-plakmiddelen, etc.
De weefsels zijn vooral geschikt om gestapeld te worden tot laminaten, die als prepreg verwerkt worden onder druk in een verwarmde mal. Dit kan bijvoorbeeld een gewone dubbele mal, of ook een enkele mal met een vacuum-bag zijn.
Het voordeel van prepreg weefsels van thermoplast vezels en versterkingsvezels boven met thermoplast geïmpregneerde versterkingsweefsels is dat het weefsel koud drapeerbaar is. Dit is met name van voordeel bij het vullen van een mal met een ingewikkelde geometrie die gebruikt wordt bij het thermoformen, omdat met een drapeerbaar weefsel de vorm van de mal geheel gevolgd kan worden.
Bij het verwerken van het weefsel als prepreg kunnen de bekende verwerkingsmethoden gevolgd worden.
Meestal wordt het weefsel verwarmd tot een temperatuur waarbij de thermoplastische vezels smelten, maar nog niet degraderen, en waarbij de versterkingsvezels smelten noch degraderen. De thermoplastische vezels zullen over het algemeen gekozen zijn uit die thermoplasten die een smeltpunt hebben dat ligt boven de 100°C en bij voorkeur boven de 130°C, omdat de mechanische kwaliteiten van een product verkregen uit zo een weefsel anders niet voldoende hoog zijn. Om de benatting van de vezels te bevorderen wordt meestal druk toegepast. Dit kan iedere druk zijn, maar is bij voorkeur een druk van 5-70 bar.
Bij hoge drukken (boven 100 bar) is de neiging van versterkingsvezels om in lussen te gaan liggen door het krimpen van de thermoplastische vezels minder. Daarbij is de uitvinding minder van voordeel. De verwerkingsmethode is dan echter moeilijker en kostbaarder. De uitvinding is daarom bij uitstek geschikt voor toepassing bij verwerkings-temperaturen met gemiddelde tot lage drukken. In vacuum bag moulding technieken is het mogelijk een goede impregnering te krijgen bij verschildrukken van 1 a 2 bar. De kwaliteit van de impregnering is onder andere afhankelijk van de viscositeit van de toegepaste thermoplast. Gezien de viscositeit van PETP wordt bij PETP bij voorkeur een druk van 5-50 bar toegepast.
Weefsels van thermoplastische en versterkingsvezels volgens de uitvinding kunnen worden toegepast in alle gebieden waar hoogwaardige vezelversterkte kunststoffen van voordeel zijn en met name waar het van voordeel is dat vlakke weefselplaten koud elastisch vervormd kunnen worden om in de mal te passen voor het thermoformen. Voorbeelden zijn de automobielindustrie, sportartikelen, huishoudelijke artikelen (magnetronbakjes), behuizingen voor electronische apparaten, paraboolantennes, de vliegtuigindustrie scheepsbouw, huizenbouw, caravans, meubilair, vaten, helmen.
De uitvinding zal worden toegelicht aan de hand van de volgende voorbeelden zonder daartoe te worden beperkt.
VOORBEELDEN I tot en met VI Warmtebehandeling PETP vezelbundels van 17 tex (= 17 gr/km) werden op een metalen (hittebestendige) buis gespoeld in een zig-zag patroon. De buis met de vezelbundels werd gedurende 5 uur in een oven bij een temperatuur van 230°C warmtebehandeld.
Na deze behandeling had de PETP-vezelbundel bij verhitting tot het smeltpunt (zonder trekbelasting) nog slechts een krimp kleiner dan 1%, terwijl niet-warmte-behandeld PETP een krimp vertoonde van 14%. Een materiaal met een krimp van 1% is technologisch krimpvrij, dat wil zeggen dat deze krimp te laag is om de versterkingsvezels bij het thermoformen tot vezelversterkt materiaal in lussen te trekken. Hierdoor heeft dit vezelversterkte materiaal goede mechanische eigenschappen, zoals hieronder zal worden beschreven.
Samenstelling van de vezelbundels
Na de warmtebehandeling werden de PETP-vezelbundels geassembleerd met bundels glasvezel van 17 tex tot een preg-tow. De verhouding van de texgetallen van het totale aantal PETP bundels en het totale aantal glasbundels was ongeveer 1.5 tex glas op 1 tex PETP.
Dit wil zeggen dat de glas/matrix volumeverhouding ongeveer 50:50 was.
De geassembleerde hybride bundel was ongeveer 300 tex.
Eén van de PETP bundels werd om de hybride bundel gewikkeld met ca. 10 omwentelingen per meter, om de bundel bij elkaar te houden. Dit gebeurde op boven beschreven wijze. Dit wikkelen bevorderde het gemak bij het weven.
Vervaardigen van het weefsel
Met deze hybride bundels werd een weefsel vervaardigd met 90% van de bundels als kettingdraad en 10% als inslag, dat wil zeggen onder een hoek van 90°C ten opzichte van de kettingdraden (zgn. 90/10 weefsel).
Daarnaast werd een weefsel vervaardigd met 50% kettingdraad en 50% inslag (zgn. 50/50 weefsel). De breedte was in beide gevallen 12 cm. De kwaliteit van het weefsel was goed, er zaten geen knopen in, het oppervlak was regelmatig.
Het verwerken van het weefsel als prepreg
De hierboven omschreven geproduceerde weefsels zijn op drie manieren verwerkt:
1. Voorbeeld I en II
Een stapeltje van 10 prepregs (voorbeeld I: 90/90: voorbeeld II: 50/50) is in een pers geplaatst, de pers oefende een druk uit van 10 bar bij 275°C gedurende 5 min. Hierna werd de pers gekoeld tot 150°C en geopend, waarna het vervaardigde product er uit genomen kon worden. Het product had een dikte van 1,6 mm.
2. Voorbeeld III en IV
Idem als bij proef 1, met een autoclaaf in plaats van een drukpers. Bij deze vacuumtechniek is een druk van 7 bar toegepast. (Voorbeeld III: 90/10; voorbeeld IV: 50/50).
3. Voorbeeld V en VI
Een stapeltje van 10 weefsels werd buiten de pers drukloos verwarmd tot ca. 270°C en geplaatst in de pers die was voorverwarmd tot een temperatuur van 150°C. (voorbeeld V: 90/10; voorbeeld VI: 50/50). De pers werd gesloten en oefende een druk uit van 50 bar. Na 2 min werd de pers weer geopend en het product verwijderd. Deze derde methode is het GMT-proces.
Met het GMT proces zijn korte cyclustijden mogelijk. Daarom is GMT waarschijnlijk het meest geschikt voor grootschalige verwerking van prepregs volgens de uitvinding.
De producten van alledrie de methoden van verwerken gaven resultaten die goed oogden.
Uit de producten werden met een watergekoelde diamantzaag proefstukken gezaagd waaraan metingen werden verricht. Er werden 4-punts buigproeven uitgevoerd volgens ASTM 790 M (L/D=32) en ILSS-proeven volgens Fokker norm Part IX. Voor de ILSS werden proefstukken gemaakt van 20 weefsels en een dikte van 3,2 mm. De proefstukken zijn voor het testen gedurende 1 uur gedroogd bij 80°C om het koelwater te verwijderen en daarna gedurende 30 min bij 150°C in een oven gezet (behalve bij de proefstukken van het GMT-proces). De ovenbehandeling bij 150°C verhoogt de kristalliniteit van PETP en daarmee de mechanische eigenschappen. De resultaten van de proeven staan in tabel 1.
Vergelijkende voorbeelden A en B
PETP-bundels van 17 tex die geen warmtebehandeling hadden ondergaan werden geassembleerd met bundels glasvezels van 17 tex, in een verhouding 1,5:1, tot een hybride bundel van ongeveer 300 tex.
Hiermee werden (A) een 90/10 weefsel en (B) een 50/50 weefsel geweven.
Deze weefsels werden gedroogd bij 150°C gedurende 1 uur.
De weefsels zijn volgens de hierboven beschreven eerste methode verwerkt tot producten, waaraan metingen werden verricht volgens de eveneens hierboven beschreven normen.
De resultaten staan eveneens in tabel 1.
TABEL 1
Testresultaten
Nr. Prepregverw. weefsel E (GPa) S (GPa) ILSS (MPa) I 1. pers-proces 90/10 35 0.70 45 A 90/10 26 0.24 II 50/50 23 0.49 33 B 50/50 20 0.26 III 2. autoclaaf 90/10 29 1.09 48 IV 50/50 20 0.57 36 V 3. GMT-proces 90/10 niet gemeten VI 50/50 22 0.40 31
Hierin is E de elasticiteitsmodulus en S de breuksterkte, gemeten in de 4-punts buigproef. De ILSS is een maat voor de hechting van matrix aan vezel.
Van het 90/10 materiaal van voorbeeld I is geen kruip waargenomen gedurende 1 uur bij 120°C en 0,1 GPa
spanning in een 4-punts buigproef opstelling volgens ASTM
790 M. De izOD-kerfslag proef volgens ISO 180-1982 E gaf een 2 waarde hoger dan 125 KJ/m . De HDT volgens ASTM D 648-82 was 256°C.
Uit vergelijking van voorbeelden I en II met de vergelijkende voorbeelden A en B blijkt dat de warmtebehandeling van de thermoplastische vezels voor het weven een verbetering van de mechanische eigenschappen opleverde.
De uitvinding is niet beperkt tot vezels of vezelbundels van een bepaald texgetal.
De keuze van de bundeldikte hangt voornamelijk af van de capaciteiten van het weefgetouw. Door het kiezen van een dikkere bundel kan het proces economischer worden.

Claims (12)

1. Weefsel van thermoplastische vezels en continue versterkingsvezels, geschikt om als thermoplastische composiet-prepreg verwerkt te worden, waarbij de thermoplastische vezels een smeltpunt hebben dat lager is dan dat van de versterkingsvezels, met het kenmerk, dat de thermoplastische vezels, voor het verwerken tot het weefsel, zijn opgewarmd en gedurende enige tijd op een temperatuur 50 tot 15 graden Celsius onder het smeltpunt van de thermoplast zijn gehouden.
2. Weefsel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de thermoplastische vezels zijn voorgekrompen en tegelijk verstrekt.
3. Weefsel volgens een der conclusies 1-2, met het kenmerk, dat de thermoplastische vezels en de versterkingsvezels zijn gecombineerd tot hybride bundels, welke bundels zijn verwerkt tot een weefsel.
4. Weefsel volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de hybride bundel is ontwikkeld door een extra thermoplastische of versterkingsvezel.
5. Weefsel volgens een der conclusies 1-4, met het kenmerk, dat het weefsel bestaat uit 25-80 volume % versterkings vezel en 75-20 volume % thermoplastische vezel.
6. Weefsel volgens een der conclusies 1-5, met het kenmerk, dat het weefsel bestaat uit 40-60 volume % versterkings vezel en 60-40 volume % thermoplastische vezel.
7. Weefsel volgens een der conclusies 1-6, met het kenmerk, dat de versterkingsvezel gekozen wordt uit de groep bestaande uit glas, koolstof en aramide.
8. Product verkregen door toepassing van een weefsel volgens een der conclusies 1-7, waarbij het weefsel geperst wordt bij een temperatuur boven het smeltpunt van de thermoplastisch vezel en onder het degradatiepunt van de thermoplast en onder het smelt- of degradatiepunt van de versterkingsvezel.
9. Product volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat het weefsel geperst wordt bij een druk van 5 tot 70 bar.
10. Product, volgens een der conclusies 8-9, met het kenmerk, dat het gedroogd wordt en gedurende 30-60 minuten aan een temperatuur van 120-160°C wordt blootgesteld.
11. Hybride vezelbundel bestaande uit thermoplastische vezels en versterkingsvezels, waarbij de thermoplast gekozen wordt uit de groep bestaande uit polyamides en polyalkyleentereftalaten, en een zekere oriëntatie bezit, en de versterkingsvezel wordt gekozen uit de groep glas, koolstof en aramide-vezel, met het kenmerk, dat de thermoplastische vezel bij verwarming tot zijn smeltpunt een krimp heeft lager dan 2%.
12. Werkwijze voor het maken van een weefsel door het weven van thermoplastische vezels en continue versterkingsvezels, welk weefsel geschikt is om als composiet-prepreg verwerkt te worden, met het kenmerk, dat de thermoplastische vezels voor het weven gedurende 1-5 uur worden verwarmd tot een temperatuur van 50-15°C onder het smeltpunt van de thermoplast, waarbij de vezels gestrekt worden gehouden.
NL8902194A 1989-08-31 1989-08-31 Weefsel van thermoplastische- en continue versterkingsvezel. NL8902194A (nl)

Priority Applications (11)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL8902194A NL8902194A (nl) 1989-08-31 1989-08-31 Weefsel van thermoplastische- en continue versterkingsvezel.
EP90202295A EP0417827A1 (en) 1989-08-31 1990-08-28 Fabric of thermoplastic fibre and continuous reinforcing fibre
CA002024218A CA2024218A1 (en) 1989-08-31 1990-08-29 Fabric of thermoplastic fibre and continuous reinforcing fibre
NO90903805A NO903805L (no) 1989-08-31 1990-08-30 Tekstil av termoplastiske fibre og kontinuerlige forsterkende fibre.
HU905710A HUT59969A (en) 1989-08-31 1990-08-30 Textile and endless strengthening fibre made form thermoplastic fibres
JP2226806A JPH0390642A (ja) 1989-08-31 1990-08-30 熱可塑性繊維と連続強化用繊維とからなるフアブリツク、該フアブリツクから得られた製品、混成繊維束および繊維の製造方法
SU904831070A RU1833396C (ru) 1989-08-31 1990-08-30 Cпocoб пpoизboдctba пpeпpeгa tepmoплactичhoгo komпoзиta
KR1019900013647A KR910004717A (ko) 1989-08-31 1990-08-30 열가소성 섬유 및 연속 보강섬유의 직물. 그 직물의 제조방법
FI904285A FI904285A0 (fi) 1989-08-31 1990-08-30 Textil av en termoplastisk fiber och en jaemn armeringsfiber.
US07/575,475 US5190809A (en) 1989-08-31 1990-08-31 Fabric of thermoplastic fiber and continuous reinforcing fiber
DD90343765A DD297600A5 (de) 1989-08-31 1990-08-31 Stoff aus thermoplastischen fasern und kontinuierlichen verstaerkungsfasern

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL8902194A NL8902194A (nl) 1989-08-31 1989-08-31 Weefsel van thermoplastische- en continue versterkingsvezel.
NL8902194 1989-08-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL8902194A true NL8902194A (nl) 1991-03-18

Family

ID=19855245

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL8902194A NL8902194A (nl) 1989-08-31 1989-08-31 Weefsel van thermoplastische- en continue versterkingsvezel.

Country Status (11)

Country Link
US (1) US5190809A (nl)
EP (1) EP0417827A1 (nl)
JP (1) JPH0390642A (nl)
KR (1) KR910004717A (nl)
CA (1) CA2024218A1 (nl)
DD (1) DD297600A5 (nl)
FI (1) FI904285A0 (nl)
HU (1) HUT59969A (nl)
NL (1) NL8902194A (nl)
NO (1) NO903805L (nl)
RU (1) RU1833396C (nl)

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9208221D0 (en) * 1992-04-14 1992-05-27 Mclaren Cars Nv Improvements in or relating to vehicles
US5427741A (en) * 1993-05-19 1995-06-27 Cem Corporation Pressure resistant reinforcing means for containers for materials to be microwave heated
CA2122548A1 (en) * 1993-05-25 1994-11-26 George M. Kent Reinforcing composite items with composite thermoplastic staple fibers
US5380477A (en) * 1993-05-25 1995-01-10 Basf Corporation Process of making fiber reinforced laminates
DE4423194A1 (de) * 1994-07-01 1996-01-04 Triumph International Ag Verfahren zur Herstellung von Ausformungen in Flächengebilden aus aromatischen Polyamiden
US5888612A (en) * 1995-06-05 1999-03-30 Poly Plus Inc. Load-bearing structures
US5607531A (en) * 1995-06-05 1997-03-04 Polyplus, Inc. Filament coating process
DE29518036U1 (de) * 1995-11-14 1997-03-20 Rothe Manfred Plastifol Kg Formteil
FR2749535B1 (fr) * 1996-06-07 1998-08-28 Manducher Sa Piece a base de materiau thermoplastique pour vehicule automobile et procede de fabrication de cette piece
GB9626060D0 (en) * 1996-12-16 1997-02-05 United Utilities Plc Thermoplastic composite products
WO1998035086A1 (de) * 1997-02-05 1998-08-13 Symalit Ag Matte aus fasern unterschiedlicher materialien, daraus hergestellter verbundkörper und verfahren zur herstellung eines bauteils aus einem solchen verbundkörper
US6440566B1 (en) 1998-10-01 2002-08-27 Airtech International, Inc. Method of molding or curing a resin material at high temperatures using a multilayer release film
US6423409B2 (en) 1998-12-18 2002-07-23 Glen Raven, Inc. Self-coating composite stabilizing yarn
US6557590B2 (en) 1998-12-29 2003-05-06 Glen Raven, Inc. Decorative outdoor fabrics
US6092563A (en) * 1998-12-29 2000-07-25 Glen Raven Mills, Inc. Decorative outdoor fabrics
KR100390871B1 (ko) * 2000-02-22 2003-07-10 (주)디엔엘 Ps 판용 아크릴레이트계 감광성 수지 조성물
CA2417247C (en) 2000-07-26 2010-05-04 Ballard Power Systems Inc. Carbon-matrix composites, compositions and methods related thereto
GB0128405D0 (en) 2001-11-27 2002-01-16 Btg Int Ltd Process for fabricating polyolefin sheet
CA2526504C (en) 2003-05-22 2012-04-10 Btg International Limited Process for fabricating polymeric articles
JP4503538B2 (ja) * 2005-03-07 2010-07-14 豊田通商株式会社 シートパッド補強布の製造方法及び製造装置
US7648607B2 (en) * 2005-08-17 2010-01-19 Innegrity, Llc Methods of forming composite materials including high modulus polyolefin fibers
US8057887B2 (en) * 2005-08-17 2011-11-15 Rampart Fibers, LLC Composite materials including high modulus polyolefin fibers
US7892633B2 (en) * 2005-08-17 2011-02-22 Innegrity, Llc Low dielectric composite materials including high modulus polyolefin fibers
US7378359B2 (en) * 2005-09-27 2008-05-27 Eleazer Howell B Moldable fibrous construction incorporating non-woven layers
KR100894308B1 (ko) 2007-09-11 2009-04-24 주식회사 한울화이바 방탄 헬멧의 제조방법
US8071008B1 (en) 2008-03-27 2011-12-06 Ceradyne, Inc. Composite forming technology
US20120047634A1 (en) * 2009-05-14 2012-03-01 Uday Vaidya Long fiber thermoplastic helmet inserts and helmets and methods of making each
US8388787B2 (en) * 2009-07-17 2013-03-05 Gentex Corporation Method of making a composite sheet
DE102009043280A1 (de) * 2009-09-29 2011-03-31 Karl Mayer Malimo Textilmaschinenfabrik Gmbh Halbzeug und Halbzeugverbund
KR101367253B1 (ko) 2010-10-13 2014-03-13 제일모직 주식회사 감광성 수지 조성물 및 이를 이용한 차광층
KR101486560B1 (ko) 2010-12-10 2015-01-27 제일모직 주식회사 감광성 수지 조성물 및 이를 이용한 차광층
KR101453769B1 (ko) 2010-12-24 2014-10-22 제일모직 주식회사 감광성 수지 조성물 및 이를 이용한 컬러 필터
JP2012136653A (ja) * 2010-12-27 2012-07-19 Kyoto Institute Of Technology 繊維強化熱可塑性樹脂複合材料、その製造方法、及び、その製造装置
KR101344786B1 (ko) 2011-12-02 2013-12-26 제일모직주식회사 컬러필터용 감광성 수지 조성물 및 이를 이용한 컬러필터
EP2958737B1 (de) 2013-02-19 2017-04-12 Teijin Aramid GmbH Zweilagige gewebestruktur mit hochfesten und thermoplastischen fasern
JP6504430B2 (ja) * 2014-03-31 2019-04-24 東レ株式会社 中間基材およびその中間基材を用いた繊維強化プラスチック部品の製造方法
US10605573B2 (en) 2016-04-15 2020-03-31 Honeywell International Inc. High buoyancy composite materials

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3639424A (en) * 1970-02-19 1972-02-01 Eastman Kodak Co Extrudable and moldable plastic compositions reinforced with heat set polyester fibers
GB2105247B (en) * 1981-06-23 1985-04-24 Courtaulds Plc Process for making a fibre-reinforced moulding
US4539249A (en) * 1983-09-06 1985-09-03 Textile Products, Incorporated Method and apparatus for producing blends of resinous, thermoplastic fiber, and laminated structures produced therefrom
CA1277188C (en) * 1984-11-19 1990-12-04 James E. O'connor Fiber reinforced thermoplastic articles and process for the preparationthereof
DE3733446A1 (de) * 1987-10-02 1989-04-20 Stamicarbon Kombination aus faeden mit deutlich unterschiedlichen ausdehnungskoeffizienten in einer matrix und deren verwendung

Also Published As

Publication number Publication date
FI904285A0 (fi) 1990-08-30
RU1833396C (ru) 1993-08-07
NO903805D0 (no) 1990-08-30
NO903805L (no) 1991-03-01
KR910004717A (ko) 1991-03-29
DD297600A5 (de) 1992-01-16
HUT59969A (en) 1992-07-28
HU905710D0 (en) 1991-03-28
JPH0390642A (ja) 1991-04-16
CA2024218A1 (en) 1991-03-01
US5190809A (en) 1993-03-02
EP0417827A1 (en) 1991-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NL8902194A (nl) Weefsel van thermoplastische- en continue versterkingsvezel.
US5085928A (en) Fiber reinforced composites comprising uni-directional fiber layers and aramid spunlaced fabric layers
US5135804A (en) Network of polyethylene fibers
EP0116845B1 (en) Consolidation of polyethylene fibrous networks
US5688594A (en) Hybrid yarn
CA2001142C (en) Molding material for thermoplastic composites
US4939026A (en) Oriented sheets
US4552805A (en) Composites reinforced with high strength aramid fibers having fibrillated ends
CA1294772C (en) Composite fiber blends
US6156425A (en) Polyester filaments and method for manufacturing same
JPS6387228A (ja) 複合体の製造方法
JPH02308824A (ja) 熱可塑性コンポジット用材料
JP7441831B2 (ja) 延伸された芳香族ポリエーテル
US5607761A (en) High modulus reinforcement and dip-coat production method for same
JP5273995B2 (ja) ポリプロピレン繊維を含む複合材料および成形体
JPS6059121A (ja) 熱接着性複合繊維の製造方法
SU1440973A1 (ru) Тканый препрег
Reed The influence of crystalline texture on the tensile properties of natural rubber. I
US4758242A (en) Method for treating polyester fibers having melt anistrophy
JP3337089B2 (ja) 複合繊維布帛
KR930010804B1 (ko) 타이어 코드
JPH0754241A (ja) 複合材成形用の基布
JPH0335025A (ja) 低誘電率プリント基板用基材およびその製法
KR940011314B1 (ko) 고강도, 저수축 폴리에스테르섬유 및 그 제조방법
JPH0369628A (ja) 複合材成形用基布

Legal Events

Date Code Title Description
A1B A search report has been drawn up
BV The patent application has lapsed