[发明专利]半成品与半成品复合体

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有塑料和增强纤维的半成品。

此外本发明还涉及一种半成品复合体。

背景技术

在许多技术领域都使用由纤维增强的塑料制成的构件。相对金属制的构件，由纤维增强的塑料制成的构件具有的优点是，有更高的特定的机械特性。此外塑料也可以使用在金属会受腐蚀的领域。

为制造由纤维增强的塑料制成的构件，通常将增强纤维放入一个模具，然后引入塑料。塑料接着形成基体，基体通过增强纤维得到增强。因此虽然制造了很多构件，但这类构件之后通常很难改形。

出于这个原因，人们一如既往地使用金属板材作为半成品，以便制造特定的构件。这类金属板材例如通过深拉变形。只有以巨大的费用才能通过由塑料制成的对应构件仿制一种由金属板材制成的深拉的构件，例如汽车车身的组成部分。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种尽可能通用的纤维增强的塑料半成品。

在本文开头所述类型的半成品中，该技术问题由此解决，即，在由热塑性塑料制成的两个层之间设置增强纤维。

这类半成品和金属板材类似地变形，因此在特定情况下成了金属板材的一种替代品。热塑性塑料可能时在加热情况下例如通过深拉变形。增强纤维在这类变形中保持在由热塑性塑料制成的两个层之间。它们不受损伤，因为它们不受外界环境的影响。塑料层再度将增强纤维保持在它们的位置中。不会出现或至少很少出现纤维断裂，因此在增强纤维延伸的主方向上更确切地说在变形之后保持了抗拉强度。一旦热塑性塑料冷却，已改形的半成品再次形状稳定。

所述层优选设计成薄膜。这些塑料层因此可以相对较薄。薄膜可以具有0.01至2mm范围内的厚度。通常有利的是，不选择太厚的薄膜，因而增强纤维的份额相对较大。由此达到质量和抗拉强度间的良好的比例。

所述层优选通过纤维间的间隙相互连接。因此还获得一种更好的接合。不过原则上来说，上层与增强纤维的连接以及下层与增强纤维的连接就足以制造半成品了。但当人们可以通过纤维间的间隙将两个层相互连接起来时，获得一种附加的接合。此外，增强纤维还更好地防止了侧滑。

优选在两个由塑料制成的层之间以唯一的取向布置增强纤维。于是在该取向的方向上产生特别良好的抗拉强度。半成品在该方向上特别能经得起负荷。

增强纤维优选设计成玻璃纤维、碳纤维、矿物纤维、陶瓷纤维、塑料纤维或天然纤维或选自这些纤维的混合物。这类增强纤维可以根据所期望的用途使得用半成品制成的构件有足够的抗拉强度和不变形性。

增强纤维优选由同一种材料如热塑性塑料形成，其中增强纤维比所述层的塑料具有更高的熔点和/或更高的抗拉强度。这简化了半成品的重复利用性或回收。然后可以例如将半成品重新熔化，其中增强纤维不会有进一步干扰，因为它们全都销毁在了熔液中。

塑料优选从含有聚丙烯、聚酰胺、聚苯硫醚、聚醚酮、聚醚醚酮和聚乙烯的组群中选取。这类塑料成本低廉。它们满足若干先决条件，以便在很多领域中应用于构件。

本发明还涉及一种半成品复合体，其拥有至少两个彼此叠放且相互连接的这样的半成品。各半成品具有相对较小的厚度，例如为0.2mm或更小。在一些情况下，这类半成品不足以负荷。在这种情况下，可以将两个或更多的半成品上下堆叠起来并相互连接，例如在输入热量的情况下相互压紧。由此将各个半成品的强度特性累加起来。

在此优选的是，不同半成品的增强纤维具有不同的方向。于是可以在多个方向提高半成品复合体的抗拉强度。

该技术问题还通过一种用于制造由塑料和增强纤维制成的半成品的方法解决，其中将增强纤维布置在由热塑性塑料制成的两个层之间。

这种做法能够相对简单地被自动化，因此也可以成本低廉地制造半成品。

在此优选的是，将纤维束横向于其纵向延伸部分伸展并且置入热塑性塑料的层中。许多纤维，例如碳纤维，被提供为纤维束，数千条单纤维集束在该纤维束中。一条纤维束例如可以包含12000、24000、48000或甚至240000条单纤维。纤维束包含的纤维越多，通常它的成本越为低廉。纤维束通常具有圆形或椭圆形的横截面。在将纤维置入塑料层之间前，纤维束横向于其纵向伸展，以便形成所谓的纤维带。然后相互并列地布置这些纤维带，以便形成UD纤维层(单向纤维层)。这些UD纤维层然后被放置到塑料层之间。UD纤维层的制造在一定程度上连续地进行。