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复合材料

非织造布和多轴不卷曲织物的热塑性预浸料

轻量化建筑的发展主要受到汽车行业的推动,但在运输行业的其他领域也变得越来越重要

2020年9月25日

纺织品创新
|Obertshausen

运输/航空航天

卡尔迈耶Technische Textilien GmbH是卡尔迈耶集团的一个业务部门,专门从事技术纺织品的生产,在这篇文章中,卡尔迈耶Technische Textilien GmbH讨论了其轻质复合材料的解决方案。

轻量化建筑的发展主要受到汽车行业的推动,但在运输行业的其他领域也变得越来越重要。毕竟,卡车每节省一克,就能节省大量的能源和成本。

如果空载重量较低,可以运输更多的货物,可以减少行程,降低燃料消耗。然而,由于日常运输中的高要求,轻质材料只用于相对低负荷的卡车区域,用于拖车上层建筑和安装。

热塑性预浸料正变得越来越成熟,特别是用于冷藏集装箱和卡车车身的内部套管和隔热。它们由玻璃纤维和聚丙烯组成,主要用作夹心板。鉴于热塑性纤维复合材料的巨大应用潜力,其制造工艺正在不断进一步发展。Karl Mayer Technische Textilien GmbH,总部位于开姆尼茨,是一家在这一领域引领创新的公司。

使用SIM创建单向纤维增强磁带。厚度

为了生产这些理想的复合材料,增强纤维必须与热塑性材料结合,即所谓的基质。为此,Karl Mayer Technische Textilien开发了新的SIM卡。PLY机器,于2019年在巴塞罗那的ITMA上推出。这种创新的机器生产热塑性纤维增强胶带,并使用塑料薄膜形式。作为内联工艺的一部分,通过施加压力和提高温度,纤维被扩散并浸渍在塑料薄膜中。使用SIM卡处理。厚度is only designed for unidirectional fibre orientation at the moment, i.e. all fibres in the manufactured semi-finished materials lie in the direction of production, producing unidirectional fibre-reinforced (UD) tapes. However, fibre composite structures with multiaxial fibre orientations are in demand for many lightweight construction applications and Karl Mayer Technische Textilien also wants to meet this demand. The company therefore started a project to offer its customers manufacturing technologies for thermoplastic prepregs made from multiaxial materials and alternative raw materials for the thermoplastic matrix.

用COP MAX 5加工多向纤维增强结构

本项目采用COP MAX 5型多轴经编机生产热塑性预浸料用柔性纤维取向增强结构。此外,Karl Mayer Technische Textilien的纺织产品开发人员还使用了市售的玻璃纤维,这些玻璃纤维被赋予了特殊的涂层。

最初,原料均匀地铺在UD 700纤维铺布组装单元上,形成12英寸宽的纤维带;面积重量约为225 g/m²。铺展过程使面积重量均匀化,从而在随后的热塑性纤维复合材料中形成恒定的纤维体积含量。

此外,铺展纤维可以更容易浸渍,因为在单个纤维细丝之间的聚合物流动路径缩短了,类似于使用simple . ply时的内联铺展效果。然后将扩散胶带送入COP MAX 5 -这是工艺技术中的第一个。多轴经编机实际上是为使用有限引纬的碳纤维而设计的。现在正在对纺织玻璃纤维的使用进行首次测试。虽然Karl Mayer Technische Textilien在其产品组合中有COP MAX 4来加工玻璃,但不可能将扩展纤维带添加到这个模型中。

非织造聚丙烯浸渍工艺

另一项创新是用于复合解决方案的聚合物组合材料,与simp . ply相比,它使用了无纺布而不是聚合物薄膜。在与一家非织造布制造商的合作中,有必要调查这些产品作为热塑性纤维复合材料中塑料成分的原材料的适用性。该无纺布聚合物由聚丙烯(PP)热熔无纺布组成,采用熔喷工艺生产。熔喷技术被证明是这种应用的有利条件,因为它可以产生非常细的灯丝直径和低面积重量。使用熔体粘度非常低的PP等级来促进纤维与聚合物的浸渍:非织造布在熔化时非常容易流动,单个玻璃纤维嵌入得非常好。一般来说,由于其良好的透气性,无纺布聚合物比封闭薄膜聚合物具有优势,因为空气可以更好地从要生产的纤维-塑料复合材料中逸出。

缝合和浸渍

本项目所用PP无纺布的面积重量约为45克/平方米。纤维材料以45°或60°角度的纤维取向,作为铺布玻璃中间层的上下一层送入COP MAX 5。然后将夹层结构的各个层缝合起来。在选择正确的经编纱线时,使用经典的涤纶纱线被证明是有利的,因为涤纶纱线的熔点比PP热熔非织造布更高。这意味着它可以承受后续的浸渍过程,从而确保纤维永久固定。当通过浸渍段时,角位置不移位。项目伙伴在非织造布生产领域完成的初步调查取得了积极成果。

下一个步骤

为了为客户提供最适合他们个人需求的完整解决方案,Karl Mayer Technische Textilien目前正致力于比较单向和多轴纤维取向的热塑性预浸料的各种生产策略。这是基于该公司现有的UD 700、COP MAX 5和SIM产品组合。厚度的机器。重点是各自产生的材料性能,机器生产率和可能的原材料用途。因此,Karl Mayer Technische Textilien朝着成为系统供应商又迈进了一步。

www.karlmayer.com

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