加强织物骨架及其制造方法

专利名称：加强织物骨架及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种织物骨架，其用于加强复合材料产品一一例如由加强 织物骨架加强的树脂(聚酯或其他树脂)基体产品。
背景技术：
从文献EP0395548获知加强织物骨架，该文献描述了使用两个布置在 中心层相对侧上的织物加强层，中心层由基于具有永久波状起伏的纤维的 毡构成。加强织物层与中心层缝合/编织在一起。
文献EP0694643描述了一种用于制造复合产品的织物骨架，该织物骨 架由同样设置在提供材料厚度的中心层相对侧上的至少两个加强织物层构 成，所述的这些层缝合/编织在一起，所述骨架包括抵靠其至少一个外表面 的人造纤维覆层，所述覆层通过将其粘合到合成体的外侧或者通过与各层 缝合在一起而连接。
缝合/编织技术是相对较慢的并且导致生产速率降低到每分钟3-5米的 量级，是不能被加速的。
因为各个织物层通过缝合/编织彼此固定，上述文献的织物骨架在其表 面上的变形能力不均匀。
另外，在用树脂浸渍织物骨架后所获得的成品中，缝合/编织行的存在 引起了表面外观上的缺陷。
文献EP0659922披露了使用两个设置在中心层相对侧上的加强织物 层，中心层由基于具有永久波状起伏的纤维的毡构成，其中在至少一个加 强织物层上具有基于化学纤维的纤维覆层，所述化学纤维具有永久的巻曲 并且其线密度低于所述中心层纤维的线密度。所述(多个)纤维覆层、加强纤维层与中心层被针刺到 一起。
针刺技术仍然是慢的，导致与缝合/编织技术相同量级的制造速率。还 有，骨架的这些层之间的连接通常是不足够的。
此外，为了确保待处理产品充分地结合，必须使用强有力的针刺，这 破坏了玻璃纤维。

发明内容
本发明解决的第一个问题是提供一种织物骨架，该织物骨架因为制造 快速所以具有相对低的成本，并且在用于生产复合材料或部件时具有良好 的多方向变形能力。
同时，本发明在于提供一种在使用模压成型、注射成型或真空成型技 术时可以容易并均匀地浸渍树脂的织物骨架。
本发明的另一个方面在于提供一种上述类型的织物骨架，其可以容易 切割而不会散开。
为了达到上述以及其他的目的，本发明提出了 一种可用于生成复合材
料或部件的织物骨架，包括
-基于由第一类型合成材料形成的短切纤维段的中心层，所述短切纤
维段在形成层之前接受使其永久巻曲的处理， -设置在所述中心层相对侧上的外层， 其中
-所述外层包括短切化学纤维段和短切加强纤维段，所述短切化学纤
维段事先接受在其上形成永久巻曲的处理，
-至少一些所述短切化学纤维段的长度的一部分进入所述中心层内，
—所述短切化学纤维段包括至少第一短切化学纤维段，所述第一短切 化学纤维段包括至少一个由热塑性材料形成的表面层，所述热塑性材料的 熔点低于或等于所述中心层的短切纤维段的熔点，
—所述外层的所述第一短切化学纤维段至少部分地彼此粘合，并粘合 到所述织物骨架的其它短切纤维段。这种织物骨架在多个方向上具有良好的变形能力。更特别地，这种骨 架没有优先的变形方向，并且没有阻止变形的方向。本发明的纤维骨架在 其各个纤维层之间沿所有方向都被均匀地粘合。
因为所述化学纤维粘合到其穿透的纤维骨架中心层纤维上，所以可以 通过数量相对少的这种穿透中心层的化学纤维来确保骨架层的有效的相互 连接。从而，数量相对少的化学纤维的穿透可使用预针刺或轻针刺一一其 为不太密集的针刺一一的技术来完成。预针刺比缝合/编织快得多，并且避 免了对加强纤维的破坏，在加强纤维为玻璃纤维时尤其如此。
当用于模制技术中时，中心层的短切纤维段的永久巻曲使织物骨架能 够容易地变形。此外，中心层短切纤维段的永久巻曲在短切纤维段之间保 留了自由空间，因此给骨架赋予了一透气特征，由此促进了在使用模压成 型、注射成型或真空成型技术时的树脂流动。
外层中的短切化学纤维段的彼此粘合有效地限制了织物骨架在切割时 散开的风险。尤其避免了对织物骨架进行加强的短切玻璃纤维段的散开。
所述化学纤维具有永久的巻曲，使得均匀的外层能够例如通过短切加 强纤维段与短切化学纤维段的均匀混合物制造。化学纤维的巻曲避免了由
于它们不同的相对密度或截面积造成的纤维混合物的"沉淀"。在第一实施
方式中，因此可以获得均匀的混合物以形成均匀的外层在外层中，然后
以基本均匀的方式混合化学纤维和加强纤维。
加强纤维可以是玻璃纤维或植物(大麻、剑麻、亚麻等)纤维。 中心层的短切纤维段可以优选地由聚丙烯、聚酯或聚酰胺形成。这是
因为这些纤维坤皮相当广泛地用在纺织工业中，具有相对低的成本，容易纺
制和成型以生产具有弹性永久巻曲的短切纤维段。
对于更规则的中心层，中心层的短切纤维段可以具有至少两个不同的
单一线密度。
存在于外层中的短切化学纤维段优选地截面直径小于短切加强纤维段 的截面直径。这种直径上的不同促进了通过预针刺过程沿外层的至少一些 短切化学纤维的至少部分长度拖拽和穿透到中心层内。在预针刺期间，选择成拖拽短切化学纤维段的针具有小的截面，以便于它们不会拖拽短切加 强纤维段，如果拖拽也拖拽得不多。这防止了对所述织物骨架进行加强的 易碎的短切加强纤维段的破坏，在加强玻璃纤维的情形中尤其如此。
所述外层的第一短切化学纤维段优选地由熔点低于所述中心层的短切 纤维段的熔点的热塑性材料形成。
在本发明的一个优选的实施方式中，所述外层的第一短切化学纤维可 以由聚乙烯形成。
聚乙烯是一种在纺织工业中非常广泛使用的材料，具有相对低的成本 并具有低的熔点。其以低的能耗提供热粘合。
在本发明的另一个优选的实施方式中，其可以提供
-所述外层的第一短切化学纤维段是双组分短切纤维段，所述双组分
短切纤维段具有由第 一组分形成的中央芯和由第二组分形成的外皮， -所述中央芯的第一组分的熔点高于所述外皮的第二组分的熔点。 这种双组分纤维的使用实现了将它们连接到中心层的热粘合而没有对
外层造成明显的或偶然的破坏的风险仅有双组分纤维的外皮被软化并参
与热粘合，它们的芯部保持未损坏并且保留了其机械特性。
在某些情况下，尤其是在加强玻璃纤维的情况下，确保外层中加强纤
维与化学纤维的足够均匀的混合是相对困难的。在这种情况下，外层可以
优选地以分层的形式制造，包括基本由短切化学纤维段形成的外部层、基 本由短切化学纤维段形成的内部层和基本由加强纤维形成的中间层。这些 层之间的连接如此地提供预针刺、预针刺之后的第一短切化学纤维段的 表面软化，外部层的一些化学纤维穿过外层的中间层和内部层以进入织物 骨架的中心层内。
该实施方式的另一个优点在于织物骨架的外表面基本由化学纤维构 成。这些化学纤维的热塑性材料表面层彼此粘合、从而阻止了在织物骨架 的随后处理中还没有嵌入树脂中的加强纤维的散开或者破坏。
下面将论述消除化学纤维内部层的可行性。
根据两种实施方式的第一变型，外层中的短切化学纤维段可以仅包括第一短切化学纤维段。
可选地，根据两种实施方式的第二变型，外层中的短切化学纤维段可 以包括第一短切化学纤维段与第二短切化学纤维段的混合物。形成第二短 切化学纤维段的材料的熔点高于形成第一短切化学纤维段的热塑性材料的 熔点，并且价格远低于形成第一短切化学纤维段的化学纤维的价格。例如， 第二短切化学纤维段由聚酰胺或聚酯形成。
本发明的另一个方面提出了一种制造可用于生产复合材料或部件的织
物骨架的方法，包括如下的相继步骤
a)提供基于由第一类型合成材料形成的短切纤维段的中心层，所述短 切纤维段在形成层之前接受使其永久巻曲的处理，
b )在所述中心层的相对侧上设置外层，所述外层包括短切加强纤维段 和具有永久巻曲的短切化学纤维段，所述短切化学纤维段包括至少第一短 切化学纤维段，所述第一短切化学纤维段包括至少一个由第二类型热塑性 合成材料形成的表面层，所述第二类型热塑性合成材料的熔点低于或等于 所述第 一类型合成材料的熔点，
c )进行预针刺以使得所述短切化学纤维段的长度的一部分进入所述中 心层内，
d)加热所述织物骨架以至少使其表面软化，并使所述短切化学纤维段 呈粘性。
通过在纺织工业中公知并非常广泛地使用的技术手段(机械、设备等) 可以容易地实施该制造方法。因此该方法的成本是相对低的。热粘合的使 用还可以实现比通过缝合/编织或者针刺来结合更高的生产率。
在步骤d)期间，加热可以优选地通过将热空气循环通过所述织物骨
架来实现。该加热方法提供了所述纤维彼此之间---直到织物骨架中
心 一 一的热粘合，并且避免了对所述织物骨架的设置有包括短切化学纤维 段的外层的下表面和上表面的强烈加热。因此，这避免了外层的短切化学 纤维段的过渡熔化以及冷却之后热塑性材料连续层的形成一一该连续层在 所述纤维骨架用于才莫压成型、注射成型或真空成型技术中时将不利于用树
10脂良好地浸渍纤维骨架。
可选地，在步骤d)期间，加热可以通过高频^:波辐射或者通过具有合适波长的红外辐射来实现，以软化所述第一短切化学纤维段。


本发明的其他目的、特征和优点将会从下文通过参照附图对特定实施方式的描述而显现，其中
图1是本发明第一实施方式的织物骨架在其制造期间的纵向截面上的示意性一见图2是图l的织物骨架在预针刺操作期间的纵向截面上的示意性视图；图3是图2的织物骨架在加热操作期间的纵向截面上的示意性视图；图4以透视图示出了双组分结构的短切化学纤维段；以及图5是本发明第二实施方式的织物骨架的纵向截面上的示意性视图。
具体实施例方式
在图1中示出的第一实施方式中，本发明的织物骨架l相继包括三个织物层21， 3和22。中心层3基于短切纤维段3a，短切纤维段3a由第一类型的合成材料制造。短切纤维段3a在形成为层之前已经被处理成具有永久巻曲。
为了保证增强巻曲的短切纤维段3 a的弹性的持久性，后面的短切纤维段可有利地由单股纤维制成。
短切纤维段3a可以具有相同的单一线密度。但是，对于短切纤维段3a来说，为了使中心层3更规则，具有至少两个不同的单一线密度是可行的。因此，中心层3可以包括例如110dTex的短切纤维段3a和70dTex的短切纤维段3a。
在中心层3的相对侧上设置有外织物层21和22。在该实施方式中，外织物层21和22基于短切加强纤维段4和短切化学纤维段7的混合物。短切化学纤维段7被预处理成在其上形成永久的巻曲。外织物层21和22通过均匀混合短切化学纤维段7与诸如玻璃纤维或植物纤维的短切加强纤维段4获得。这种均匀混合物可以通过适合的刀具iy寻，然后通过重力沉积到中心层3的两个面上。
混合物的均匀性也是短切化学纤维段7的永久巻曲的结果，其将一"抓力，，施加到混合物，阻止了由短切加强纤维段4和短切化学纤维段7的相对密度或截面的不同而导致的称作"沉淀"的现象。
由含有90 %重量比的短切玻璃纤维段4和10 %重量比的短切化学纤维段7的均匀混合物制造的外层21， 22获得了很好的效果。
外织物层21和22的短切化学纤维段7包括至少第一短切化学纤维段70,第一短切化学纤维段70由熔点低于或等于中心层3短切纤维段3a的热塑性材料制造。在图l中表示的状态中，织物骨架l没有被紧固粘合或连接以使其可以被输送。
织物骨架1一旦设置了其三个织物层21， 3和22，就经历图2中所示的预针刺处理。在该预针刺操作期间，针8使每个外织物层21和22的至少某些短切化学纤维段7 (包括第一短切化学纤维段70)的部分长度进入中心层3中。织物骨架1的移动方向由箭头12表示，针的移动方向与方向12和织物骨架1的表面垂直。
所用的针8具有合适尺寸的倒钩8a以用于优先拖拽短切化学纤维段7——特别是第一短切化学纤维段70，而不拖拽外织物层21和22的短切加强纤维段4。实际上，短切化学纤维段7——特别是第一短切化学纤维段70——的直径小于短切加强纤维段4的直径。例如，使用大约2-6但尼尔的短切化学纤维段7和大约最小40Tex的短切加强纤维段4。
应该理解的是表示图1-3中短切纤维段3a， 4， 7和70的线的粗细度和尺寸不表示短切纤维段3a， 4, 7和70的实际粗细度和尺寸。图1-3中所用的粗细度和尺寸的目的仅在于使读者更容易理解各个纤维3a， 4, 7和70以及织物层21, 3和22之间的不同。
预针刺与针刺的不同在于织物骨架1以更高的速度在针8之间通过并且针8的密度更低。示例地，标准针刺的生产速率至多约4米每分钟，而预针刺的速率在约8米每分钟到约20米每分钟之间。仍然是示例性地，针 刺机械的针密度通常在每米长度约1600到32000针之间，而预针刺机械的 针密度在每米长度约900到1400针之间。
每米长度低的针密度限制了织物层21和22的短切加强纤维段4在针 8 4吏某些短切化学纤维段7穿过外层21和22进入中心层3时的断裂风险， 在加强玻璃纤维4的情形中尤其如此。
预针刺足以确保织物骨架坯输送到下一工位期间的结合力，但不足以 提供织物骨架1的最终结合力，其在预针刺之后仍然不能输送以用作加强产品。
在图2中所示的预针刺操作之后，织物骨架1被加热(图3)。在该 加热步骤期间，外织物层21和22的第一短切化学纤维段70的热塑性表面 层软化，并使第一短切化学纤维段70呈粘性。已经由预针刺中的针8拖拽 的第一短切化学纤维段70粘合到临近的外织物层21和22的短切加强纤维 段4，并粘合到临近的中心层3的短切纤维段3a。在冷却之后，织物骨架 1的各个织物层21, 3和22因此通过针刺和至少部分热塑性的第一短切化 学纤维段70的粘合性地结合的纤维而相互连接。然后可以输送织物骨架1。 至少部分热塑性的第一短切化学纤维段70与外织物层21和22的短切加强 纤维段4以及中心层3的短切纤维段3a的粘合补偿了预针刺的不足以确保 织物骨架1的足够结合力，从而使得其可以被输送。
在本发明的一个优选的实施方式中，中心层3的短切纤维段3a可以是 聚丙烯。聚丙烯容易纺制并且容易成型以制造具有永久弹性巻曲的短切纤 维段。同样可以使用聚酯或聚酰胺的短切纤维段3a。
在本发明的一个实施方式中，短切化学纤维段7包括第一热塑性聚乙 烯短切纤维段70。同样可以使用熔点低于中心层3短切纤维段3a的熔点 的其它任何材料的第 一 热塑性短切化学纤维段70 。
使用聚乙烯是有利的，因为其熔点低。加热操作不会破坏中心层3的 聚丙烯、聚酯或聚酰胺的短切纤维段3a，如果破坏也不是很多，在该情况 下保留了它们所有的物理和技术特性。另一方面，由预针刺引入到外织物
13层21和22中的聚乙烯的第一短切化学纤维段70通过加热软化，并粘合到 织物层21和22中的临近纤维并且相互粘合。
调节加热，以使得热塑性的第一短切化学纤维段70软化并呈粘性，但 是不熔化。这样避免了在织物骨架l的上下表面上形成不能渗透树脂的均 匀外部层。这种均匀的不能渗透的层会在后续的通过模压成型、注射成型 或真空成型的成型步骤中不利于织物骨架1很好地浸渍树脂。
在本发明的另 一个优选的实施方式中，为了避免对树脂具有低渗透性 的外部层形成的所有风险，可以y使用双组分热塑性纤维作为第一短切化学 纤维段70，如图4中所示，其具有中央芯7a和外皮7b，中央芯7a的熔点 高于外皮7b的熔点。
双组分第一短切化学纤维段70可以包括聚酰胺、聚酯或聚丙烯的中央 芯7a,以及共聚多酯、聚乙烯或熔点低于中心层3短切纤维段3a熔点的 任何其它材料的外皮7b。特别地，使用聚酯中央芯和共聚多酯外皮、或者 聚丙烯中央芯和聚乙烯外皮已经获得了良好的效果。可以以共轴双组分纤 维的形式采用其它的成对材料聚丙烯和共聚聚丙烯；聚丙烯和乙晞醋酸 乙烯酯。
因为中央芯7a的熔点高于外皮7b的熔点，所以避免了织物骨架1制 造期间外织物层21和22的热塑性第一短切化学纤维段70的意外完全熔化 的风险。
这也是一种在加热步骤期间限制下述风险——热塑性的第 一短切化学 纤维段70因为过度或失控的加热完全熔化、从而通过其组成材料在织物骨 架1上下表面上的扩散遍布而形成对树脂不能渗透的均匀层一一的有效方 式。双组分纤维的芯不会被破坏，如果破坏也很少因此不会破坏外织物 层21和22。
此外，使用具有外皮7b和中央芯7a的双组分热塑性的第一短切化学 纤维段70减少了织物骨架1的聚烯烃含量。这证明是有利的，因为树脂与 聚烯烃不是特别兼容的。事实上，树脂与聚烯烃纤维的粘合很差。
如果使用双组分热塑性的第一短切化学纤维段70,那么该双组分热塑性的第 一短切化学纤维段70可以优选地具有共聚多酯或聚乙烯的外皮7b。 中心层3的短切聚丙烯、聚酯或聚酰胺纤维段3a因此不会受加热影响。事 实上，共聚多酯和聚乙烯的熔点低于聚丙烯、聚酯或聚酰胺的熔点。由此， 可以将织物骨架1加热到刚好足以软化双组分热塑性的第一短切化学纤维 段70中的共聚多酯或聚乙烯、而不软化或以其它方式影响中心层3的聚丙 烯、聚酯或聚酰胺短切纤维段3a的温度。
在图5中所示的第二实施方式中，本发明的织物骨架l再次包括相继 的三个织物层21， 3和22。中心层3的结构与上述图1实施方式的中心层 3相同。
在图5中所示的该第二实施方式中，不同之处在于外层21和22的结 构。在此情形中，外层21和22是分层的，各包括相应的外部层21c或22c、 相应的内部层21a或22a、以及相应的中间层21b或22b。
外部层21c和22c与内部层21a和22a基本由化学纤维——例如图1 实施方式的化学纤维7- —的短切段构成(其包括至少第一短切化学纤维 段70，短切化学纤维段70包括至少一个热塑性材料的表面层)。
中间层21b和22b基本由加强纤维——例如图1实施方式的加强纤维 4——构成。
在预针刺期间，针将包括第一短切化学纤维段70的短切化学纤维段7 拉过上述的层、直到它们进入中心层3。后续的加热将第一短切化学纤维 段70结合到其它纤维并且将这些层彼此连接。
在该第二实施方式的一个变型中，可以省去内部层21a, 22a。 本发明的织物骨架1可以通it^目继地包括如下步骤的方法容易地廉价 制造
a)提供一中心层3，中心层3基于第一类型的合成材料的短切纤维段 3a，这些短切纤维段在它们形成层之前已经接受了使它们永久巻曲的处理，
b )在中心层3的相对侧分别设置外层21和22,外层包括短切加强纤 维段4和具有永久巻曲的短切化学纤维段7，短切化学纤维段7包括至少 第一短切化学纤维段70,第一短切化学纤维段70具有至少一个由第二类型的热塑性合成材料形成的表面层7b,第二类型的热塑性材料的熔点低于 或等于第 一类型的合成材料的熔点，
c)实施预针刺(图2 )以使每个外层21和22的短切化学纤维段7—— 特别是第一短切化学纤维段70——的部分长度进入中心层3内，
d )将织物骨架1加热(图3 )以使得至少第一短切化学纤维段70至 少在表面处软化并呈粘性。
在加热织物骨架1的步骤d )之后，可以优选地接着一步骤e)来冷轧 织物骨架l以使其具有恒定的均匀厚度。轧制还促进了纤维的压实以及纤 维4皮此之间的结合。
外层21和22的短切化学纤维段7——特别是第一短切化学纤维段 70——的直径优选地可以小于短切加强纤维段4的直径。然后，步骤c) 的预针刺通过针8来实施(图2 )，针8具有倒钩8a，倒钩8a适于优先拖 拽包括第一短切化学纤维段70的短切化学纤维段7，但不会显著地拖拽更 大直径的短切加强纤维段4。
在加热步骤d)期间，织物骨架liiX热空气隧道炉9。热空气隧道炉 9包括传送带11，传送带11沿由箭头13定义的方向使织物骨架1移动通 过炉9。传送带ll是穿孔的。热空气射流14被引导通过织物骨架1以对 其整个厚度加热，以使得至少部分呈热塑性的第一短切化学纤维段70粘合 到中心层3的短切纤维段3a和外层21及22的短切加强纤维段4。
为了生产依据图l-3的实施方式的织物骨架l，通过在步骤b)期间的 切割装置、并通过重力沉积到中心层3的两个表面上来获得短切化学纤维 段7与短切加强纤维段4的均匀混合物。
为了生产依据图5的实施方式的织物骨架1，化学纤维层21a, 22a， 21c和22c中的每个通过梳理机生产。内部层21a和22a (如果存在的话) 布置在中心层3的两侧上，在此之后，由切割装置切割的加强纤维的中间 层21b和22b通过重力沉积，然后将外部层21c和22c设置在以这种方式 形成的组件的两侧上。
在上文所述并在图1-5中示出的所有实施方式的第一变型中，外层21和22的短切化学纤维段7可以仅由第一短切化学纤维段70构成。
在每个这些实施方式的第二变型中，外层21和22的短切化学纤维段 7可由第一短切化学纤维段70与第二短切化学纤维段71的混合物构成。
选捧第二短切化学纤维段71,使得其熔点高于第一短切化学纤维段70 的熔点，并且是比第一短切化学纤维段70成本更低的材料。例如可以使用 聚酯或聚酰胺的第二短切化学纤维段71。
首先，使用第一短切化学纤维段70与第二短切化学纤维段71的混合 物显著地降低了本发明织物骨架的制造成本。例如可以使用含有大约50% -70%重量比的第二短切化学纤维段71的混合物。
此外，混合物的使用减少了外层21和22中热塑性材料的量，以避免 在加热步骤之后于织物骨架1的表面上形成阻止树脂透过的热塑性材料的 不可渗透薄膜，同时，由于第二短切化学纤维段71,混合物具有足够的密 度、从而可以被传统的梳理装置梳理。
应该注意的是，本发明的织物骨架1——尤其是具有第一短切化学纤 维段70与第二短切化学纤维段71的混合物的变型一一已经被证明在所谓 的"预成型"技术中是具有显著好处的。
在这种情况下，织物骨架1在制造过程的步骤d)期间被加热，使其 具有所需的形状。其被加热到刚好足以使所获得形状能够被输送到树脂注 射成型机，树脂注射成型机的模具与所获得的形状对应、并可在树脂注射 之前或树脂注射期间略强度略微增大地再次加热织物骨架。
在以形式为第一短切化学纤维段70与第二短切化学纤维段71的混合 物的外层21和22预成型织物骨架1的情况下，已经发现使用大约50%重 量比或多于50 %重量比的第 一短切化学纤维段70是有利的。
示例
I)在传统的梳理装置上，通过具有110dTex的单一线密度的聚丙烯短 切巻曲单丝纤维段3a制造中心层3。短切纤维段3a的切割长度大约为 卯mm，巻曲为每厘米大约两个波形起伏，熔点在大约170。C到18(TC之间。
中心层3的平均厚度为大约4到5mm,以及重量为每平方米大约250克。
为了使中心层3更规则，具有70dTex的单一线密度的短切巻曲单丝聚丙烯纤维段3a可以与具有110dTex的单一线密度的短切纤维段3a以10%到50%的重量比混合。
II) 在中心层3的每个表面上沉积由短切化学纤维段7构成的内部层21a和22a。
短切化学纤维段7由混合物构成，该混合物包括70% (重量比)由聚酯形成的第二短切巻曲化学纤维段71和30% (重量比)的双组分第一短切化学纤维段70。双组分第一短切化学纤维段70具有由聚酯形成的中央芯7a和由共聚多酯形成的热塑性外皮7b。热塑性共聚多酯外皮7b的熔点大约为U0。C。
由聚酯形成的第二短切巻曲化学纤维段71的单一线密度在大约3但尼尔到大约6但尼尔之间，优选地选择成大约3.5但尼尔。
双组分第一短切化学纤维段70的单一线密度在大约2但尼尔到4但尼尔之间。
III) 在每个内部层21a和22a上沉积由短切加强纤维段4构成的中间层21b和22b。
短切加强纤维段4是短切玻璃纤维段4,单一线密度大约为50Tex，切割长度大约为50mm。
短切玻璃纤维段4的基本纤维的直径大约是14微米。中间层21b和22b的密度接近450g/m2。
IV) 在每个中间层21b和22b上沉积与内部层21a和22a组分相同的外部层21c和22c。
V) 输送带11将织物骨架1引入到滚子式预针刺机中。针的密度是每平方厘米4.6，滚子的间距是20mm，针的穿刺深度是12mm。带以每分钟IO米的速度移动。
VI) 在预针刺操作之后，织物骨架1以每分钟10米的速度通过具有20米长的加热部的热空气隧道炉9。热空气隧道炉9的温度大约是120°C。VII) —旦从热空气隧道炉9中出来，通过冷轧使织物骨架1获得其最终的厚度，该最终厚度接近于大约4-5mm。
本发明并不局限于所明确描述的实施方式，而且包括在随后权利要求的范围之内的变型和概括。
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权利要求
1.一种织物骨架(1)，其能够用于生产复合材料或部件，所述织物骨架包括-基于由第一类型合成材料形成的短切纤维段(3a)的中心层(3)，所述短切纤维段(3a)在形成层之前接受使其永久卷曲的处理，-设置在所述中心层(3)相对侧上的外层(21，22)，其特征在于-所述外层(21，22)包括短切化学纤维段(7)和短切加强纤维段(4)，所述短切化学纤维段(7)事先接受在其上形成永久卷曲的处理，-至少一些所述短切化学纤维段(7)的长度的一部分进入所述中心层(3)内，-所述短切化学纤维段(7)包括至少第一短切化学纤维段(70)，所述第一短切化学纤维段(70)包括至少一个由热塑性材料形成的表面层(7b)，所述热塑性材料的熔点低于或等于所述中心层(3)的短切纤维段(3a)的熔点，-所述外层(21，22)的所述第一短切化学纤维段(70)至少部分地彼此粘合，并粘合到所述织物骨架(1)的其它短切纤维段(3a，4)。
2. 根据权利要求l所述的织物骨架(1)，其特征在于，所述中心层 (3)的短切纤维段(3a)由聚丙烯、聚酯或聚酰胺形成。
3. 根据权利要求1或2所述的织物骨架(1)，其特征在于，所述中 心层(3)的短切纤维段(3a)具有至少两个不同的单一线密度。
4. 4艮据权利要求1-3中任一项所述的织物骨架(1),其特征在于， 所述外层(21， 22)的短切化学纤维段(7)的截面直径小于所述短切加强 纤维段(4)的截面直径。
5. 根据权利要求1-4中任一项所述的织物骨架(1)，其特征在于， 所述外层(21， 22)的第一短切化学纤维段(70)由熔点低于所述中心层(3)的短切纤维段(3a)的熔点的热塑性材料形成。
6. 根据权利要求l-4中任一项所述的织物骨架(1),其特征在于 -所述外层(21， 22)的第一短切化学纤维段(70)是双組分短切纤维段，所述双组分短切纤维段具有由第一组分形成的中央芯(7a)和由第 二组分形成的外皮(7b)，-所述中央芯(7a)的第一组分的熔点高于所述外皮(7b)的第二组 分的熔点。
7. 根据权利要求6所述的织物骨架(1)，其特征在于 -所述中央芯(7a)由聚酰胺、聚酯或聚丙烯形成，-所述外皮(7b)由熔点低于所述中心层(3)的短切纤维段(3a)的 熔点的热塑性材料形成。
8. 根据权利要求1-7中任一项所述的织物骨架(1),其特征在于， 所述外层(21， 22)中的短切化学纤维段(7)仅包括所述第一短切化学纤 维段(70 )。
9. 根据权利要求1-7中任一项所述的织物骨架(1),其特征在于， 所迷外层(21， 22)中的短切化学纤维段(7)包括所述第一短切化学纤维 段(70 )与第二短切化学纤维段(71)的混合物。
10. 根据权利要求l-9中任一项所述的织物骨架(1)，其特征在于， 所述外层(21， 22)中的短切化学纤维段(7)和短切加强纤维段(4)以 基本均匀的方式混合。
11. 根据权利要求l-9中任一项所述的织物骨架(1)，其特征在于， 所述外层(21， 22)是分层的，具有基本由短切化学纤维段(7)形成的外 部层(21c， 22c)、具有或不具有基本由短切化学纤维段(7)形成的内部 层(21a， 22a)、且具有基本由加强纤维(4 )形成的中间层(21b， 22b )。
12. —种制造能够用于生产复合材料或部件的织物骨架(1)的方法， 其特征在于，所述方法包括如下的相继步骤a )提供基于由第一类型合成材料形成的短切纤维段(3a )的中心层(3 )， 所述短切纤维段(3a)在形成层之前接受使其永久巻曲的处理，b) 在所述中心层(3)的相对侧上设置外层(21， 22)，所述外层包 括短切加强纤维段(4)和具有永久巻曲的短切化学纤维段(7),所述短 切化学纤维段(7)包括至少第一短切化学纤维段(70),所述第一短切化 学纤维段(70)包括至少一个由第二类型热塑性合成材料形成的表面层(7b),所述第二类型热塑性合成材料的熔点低于或等于所述第一类型合 成材料的熔点，c) 进行预针刺以使得所述短切化学纤维段(7)、特别是所述第一短 切化学纤维段(70)的长度的一部分进入所述中心层(3)内，d) 加热所述织物骨架(1)以至少使其表面软化，并使至少所述第一 短切化学纤维段(70)呈粘性。
13. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在步 骤d)之后的步骤e)，在所述步骤e)期间对所述织物骨架(1)进行冷 轧。
14. 根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于 -所述外层(21, 22)的短切化学纤维段(7)的直径小于所述短切加强纤维段(4)的直径，-通过针(8)实现步骤c)的预针刺，所述针(8)具有倒钩(8a)， 所述倒钩(8a)适于优先拖拽所述短切化学纤维段(7)、特别是所述第一 短切化学纤维段(70)，而不显著地拖拽较大直径的所述短切加强纤维段 (4)。
15. 根据权利要求12-14中任一项所述的方法，其特征在于，在所述 步骤d)的期间，由通过所述织物骨架(1)的循环热空气进行加热。
全文摘要
本发明涉及一种可用于制造复合材料或部件的织物骨架(1)，包括含有由第一类型复合材料形成的纤维段(3a)的中心层(3)，所述纤维段(3a)在其形成层之前接受使其永久卷曲的处理；包括化学纤维段(7)与加强纤维段(4)的混合物的外层(21，22)，所述化学纤维段(7)事先接受在其上形成永久卷曲的处理，所述外层(21，22)的至少一些化学纤维段(7)的长度的一部分进入所述中心层(3)内。所述外层的第一化学纤维段(70)至少部分地彼此粘合并粘合到所述织物骨架(1)的其它纤维段(3a，4)。
文档编号D04H1/4218GK101680144SQ200880016250
公开日2010年3月24日 申请日期2008年5月14日 优先权日2007年5月15日
发明者吉尔伯特·肖马拉 申请人:吉尔伯特·肖马拉