TWI422476B - 黏合敷襯結構物之製法 - Google Patents

Description

黏合敷襯結構物之製法

本發明係關於一種以紗線製造黏合敷襯結構物之方法，以及由該類型敷襯結構物製造纖維強化複合材料之方法。

此外，平坦的織物結構(如梭織物或內襯條子稀洋紗)以及直接敷襯結構物也被用來製造纖維強化複合材料。一般而言，平坦的織物結構易於處理，但是它們比較不適合用來製造具有複雜或立體形態的纖維強化複合材料。基於此，所以提出了敷襯結構。例如，在DE 201 20 447中，將紗線與敷襯結構物結合，使粉末狀的可熱熔性材料分散之後，然後予以加熱和黏合。依此方式可產生預製品，如有需要也可進一步與其它預製品一起加工至複合材料中。這種方法僅適用於部分的複雜和/或立體結構，唯一可製造之結構物為那些在定位後紗線仍能維持在正確位置並且不會滑移或擠在一起的結構物；因為，利用這種方法在黏合製程期間只會有少部分的紗線能夠固定住。

在WO 2005/095080 A1中敘述了另一種製造預製品的方法，其中一開始就以可熱熔性材料來浸漬強化的紗線。然後以敷襯結構來置放紗線並且予以加熱，使得紗線彼此接合在一起，以形成黏合的敷襯結構物。即使是在墊紗(其亦可以平坦形式使用，例如扁平帶(帶狀紗))期間，浸漬用的可熱熔性材料可以至少稍微表層熔解，而使得即使是在紗線置放期間，相鄰或相交的紗線可以藉由熔融材料的黏合而接合在一起，依照這種方法就可以製造出複雜和/或立體的結構物。但是，這裡所敘述的整個方法是相當費時的。

因此，本發明的目的是提供一種由紗線來製造黏合敷襯結構物的方法，其意味著也可以在相當短的時間內直接製造複雜和/或立體的結構物。此外，本發明的目的還包括提供一種使用本發明製造之該類敷襯結構物來製造纖維強化複合材料之方法。

這個目的可藉由以紗線製造黏合敷襯結構物之方法來達成，在此方法的過程中係經由熱噴塗方法將可熱熔性材料施加於紗線，至少在接觸點或相交點。然後再以熱噴塗方法施加於仍處在塑性或熔融狀態之可熱熔性材料的同時，使紗線集結在一起。

"熱噴塗方法"乙詞係定義於DIN 657：2005中。在此標準中，綜整了各種噴塗方法，然後依照噴塗添加劑、生產和/或能量來源的類型來分類。在這些熱噴塗方法中，特別偏好的方法是將可熱熔性材料熔解並且將材料(較佳為微小液滴的形態)射到敷襯主體和/或紗線上，較佳是以高速射出。敷襯主體可以為近似最終形態的形式或者是已經敷襯於此形態上之薄層的形式。

藉由這些熱噴塗方法可將精確控制計量的塑化(較佳是仍為熔融的)可熱熔性材料施用於紗線。在這方面，可以利用本發明方法在施用量方面加以控制來控制此種塑化(較佳是仍為熔融的)可熱熔性材料的施用，一方面可以保證相鄰的紗線之間得到良好的黏合，另一方面則是可以減少用來黏合塑化(較佳是仍為熔融的)可熱熔性材料所需的冷卻相。

當可熱熔性材料係以粉末形態經由熱噴塗方法來施用時，特別能應證本發明方法。熔融之可熱熔性材料所必需使用的數量係利用這種方法在非常短的時間內施用，以使得紗線得以與其它紗線在它們的接觸點和/或相交點黏合在一起。

當以電漿噴射做為能量來源時，特別能應證本方法。

在製造本發明之敷襯結構物時，必須使用已被證實對於製造纖維強化複合材料所用之材料具有良好附著性的可熱熔性材料。適合的材料包括實際上可做為複合材料用之基質並且為可熱熔性的所有材料。特別是包括脂族聚醯胺、芳香聚醯胺、熱塑性聚醯亞胺、聚芳基醚碸、聚芳基醚酮、聚苯硫醚、聚苯並咪唑、液晶聚合物和具有熱塑性行為的硬質體。對於熱噴塗而言，較佳是使用與那些之後做為複合材料用的基質類似之聚合物，特別是相同的聚合物。在各別的敷襯層之間，也可以施用賦與特別功能(如破損時阻止撕裂擴展)的薄層。實際上可將所有適合用來製造纖維強化複合材料的紗線皆列為所使用紗線的考量。玻璃、石英、芳基醯胺、碳化矽或碳纖維為最適合的選擇。

本發明方法的特徵在於，當紗線在敷襯方法期間藉由熱噴塗法使得可熱熔性材料塗布於全長時，此為特別有利的情況。

如果所使用的紗線經過可熱熔性材料塗布，這已被證實為有利的情況。特別是，可以使用曾經過可熱熔性材料浸漬的紗線。在WO 2005/095080 A1中所述浸漬過的紗線最適合用於此。

在塗布或浸漬的紗線中，已證實具有特別優勢的是具有非常平坦形態的紗線，依此看來，可為帶狀形態。這種類型的紗線曾敘述於(例如)EP 0 937 560、EP 1 281 498和US 4 900 499中。

當經由熱噴塗所施用之材料為具有熱塑性行為的材料或是較佳為熱塑性材料時，本發明方法會有極佳的效果。

本發明之目的也可藉由纖維強化複合材料的製法來達成，其特徵在於剛開始依照本發明製造出敷襯結構物，然後，如有需要進一步添加可熱熔性材料，使這些結構物在受熱和受壓的狀態下塑型成纖維強化複合材料。

熱噴塗用的可熔性材料、如有需要而用來塗布或浸漬紗線的可熔性材料、以及用來製造複合體的可熔性材料較佳是由類似的聚合物所構成，特別是相同的聚合物。

Claims (12)

1. 一種以紗線製造黏合敷襯結構物之方法，其中經由熱噴塗方法將可熱熔性材料至少施加於紗線的接觸點或相交點，並且然後在可熱熔性材料仍處於塑性或熔融狀態下的同時以熱噴塗方法來施用可熱熔性材料，使紗線集結在一起。
2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中可熱熔性材料係經由熱噴塗方式隨著粉末來施用，而粉末為此種可熱熔性材料。
3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中電漿噴射被用來做為能量來源。
4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中紗線在敷襯方法期間藉由熱噴塗法使得可熱熔性材料塗布於全長。
5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中所使用的紗線已被可熱熔性材料塗布。
6. 如申請專利範圍第1項項之方法，其中所使用的紗線已被可熱熔性材料浸漬。
7. 如申請專利範圍第5或6項之方法，其中紗線的形式為帶狀。
8. 如申請專利範圍第1項之方法，其中經由熱噴塗所施用的材料為具有熱塑性行為的材料。
9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中經由熱噴塗所施用 的材料為熱塑性材料。
10. 一種纖維強化複合材料之製法，其中剛開始依照如申請專利範圍第1至8項之方法製造出敷襯結構物，然後，如有需要可進一步添加可熱熔性材料，使這些結構物在受熱和受壓的狀態下塑型成纖維強化複合材料。
11. 如申請專利範圍第9項之方法，其中用於熱噴塗的可熔性材料、如有需要而用來塗布或浸漬紗線的可熔性材料、以及用來製造複合體的可熔性材料係由類似的聚合物所構成。
12. 如申請專利範圍第10項之方法，其中用於熱噴塗的可熔性材料、如有需要而用來塗布或浸漬紗線的可熔性材料、以及用來製造複合體的可熔性材料係由相同的聚合物所構成。