Новые промежуточные материалы, полученные скрещиванием с переплетением тонких нитей

Новые промежуточные материалы, полученные скрещиванием с переплетением тонких нитей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение касается области техники усиливающих материалов, приспособленных к изготовлению композитных изделий. Точнее, изобретение касается нового промежуточного материала для изготовления композитных изделий литьем под давлением или последующим вливанием термоотверждаемой смолы, способа изготовления композитных изделий исходя из такого материала, а также полученных композитных изделий.

Изготовление композитных деталей или изделий, то есть содержащих, с одной стороны, один или несколько усилителей или волокнистых слоев и, с другой стороны, матрицу, преимущественно термоотверждаемого типа («смолу»), которые могут иметь в своем составе термопластичные материалы, может, например, быть реализовано способом, называемым «прямым» или «LCM» (на английском «Liquid Composite Moulding»). Прямой способ определяется тем фактом, что один или несколько волокнистых усилителей применяют в «сухом» состоянии (то есть без конечной матрицы), при этом смолу или матрицу пускают в дело отдельно, например литьем под давлением в форму, содержащую волокнистые наполнители (способ «RTM», на английском «Resin Transfer Moulding»), вливанием через толщу волокнистых усилителей (способ «LRI», на английском «Liquid Resin Infusion», или способ «RFI», на английском «Resin Film Infusion) или еще ручной пропиткой/промазкой при помощи валика или кисти, каждого из унитарных слоев волокнистого усилителя, последовательно нанесенных на форму.

Для способов RTM, LRI или RFI вообще сначала надо изготовить волокнистую заготовку в форме желаемого конечного изделия, затем пропитать эту заготовку смолой. Смолу нагнетают или вливают за счет разности давлений при определенной температуре, затем, как только все необходимое количество смолы находится в заготовке, систему доводят до более высокой температуры, чтобы осуществить цикл полимеризация/сшивание и таким образом инициировать ее отверждение.

К композитным деталям, используемым в автомобильной, авиационной или судостроительной промышленности, в частности, предъявляются очень строгие требования, особенно в отношении механических свойств. Однако механические характеристики деталей главным образом связаны с параметром, который представляет собой объемное содержание волокон (ОСВ)(TVF). В то же время в этих секторах особенно важно иметь в распоряжении материалы, которые, с одной стороны, показывают высокую регулярность и, с другой стороны, удобны в обращении и применении.

В этих секторах большое число заготовок реализуют исходя из тканей (WO 94/12708, в частности) или плетенок, в частности, цилиндрической формы (ЕР 1798428 и US2007/0193439, например). Чтобы улучшить ударопрочность деталей, которые желательно получить исходя из таких заготовок, авторы изобретений рассматривают нанесение на эти плетенки или ткани химического связующего, чтобы улучшить механические характеристики полученных изделий, в частности их ударопрочность.

Однако нанесение такого химического связующего, улучшающего ударопрочность, на форму, такую как каркас катушки, является непростым делом. В самом деле, возникает, в частности, вопрос непрерывности этого связующего и сложности автоматизации. Кроме того, нанесение химического связующего на ткань или плетенку может лимитировать деформируемость полученного материала и, следовательно, его применение в случае сложных форм.

В этом контексте материал согласно изобретению должен предоставить концептуальные возможности для изготовления композитных изделий с первичной или вторичной структурами, обладающих хорошими механическими характеристиками и, равным образом, изделий, имеющих высокие объемные содержания волокон.

Задачей изобретения является создание промежуточного материала, отличающегося простотой в изготовлении, конкурентоспособной себестоимостью и относительно простым способом изготовления. Одной из задач изобретения является также разработка материала, производство которого можно будет легко автоматизировать.

Материал согласно изобретению должен быть более прост в эксплуатации. В частности, настоящее изобретение имеет задачей разработку нового промежуточного материала, который мог бы быть изготовлен в соответствии со сложными формами типа плетенок цилиндрической или сложной формы. Материал согласно изобретению равным образом должен иметь возможность быть изготовленным в форме ткани или плетенки, обладающей удовлетворительной деформируемостью.

Таким образом, настоящее изобретение касается промежуточного материала, состоящего из совокупности скрещенных с переплетением лент, отличающегося тем, что, по меньшей мере, некоторые из лент, предпочтительно все ленты, называемые покрытыми лентами, составлены из серии усиливающих нитей или волокон, которые простираются в направлении, параллельном длине ленты, с образованием однонаправленного полотна, которое соединено с каждой из своих сторон с нетканым материалом из термопластичных волокон, при этом эти два нетканых материала обеспечивают сцепление указанной ленты благодаря их термопластичному характеру.

Другие характеристики материала согласно изобретению детализированы в формуле изобретения.

Материал согласно изобретению предназначен для изготовления композитных изделий прямым способом. Поэтому масса нетканых материалов в составе каждой покрытой ленты составляет от 3 до 10% от общей массы каждой ленты.

Объектом изобретения является также способ изготовления композитного изделия, отличающийся тем, что он содержит следующие стадии:

а) размещают по меньшей мере один материал согласно изобретению,

б) складывают в стопку различные материалы согласно изобретению и объединяют их в форме заготовки,

в) добавляют путем нагнетания или вливания термоотверждаемую смолу,

г) отверждают искомое изделие в результате стадии полимеризации/сшивания согласно циклу с определенной температурой и под давлением и последующего охлаждения.

Согласно частному варианту осуществления способа согласно изобретению, термоотверждаемую смолу добавляют вливанием под давлением меньше атмосферного давления, в частности, при давлении меньше 1 бара, например, находящемся в интервале от 0,1 до 1 бара.

Согласно другому из его аспектов, изобретение касается композитных изделий, которые могут быть получены согласно такому способу и которые имеют, в частности, объемное содержание волокон (ОСВ) (TVF) от 50 до 63%, предпочтительно от 53 до 60%.

Другие характеристики изобретения будут приведены в описании со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 и 2 представляют собой, соответственно, схематическое изображение в изометрии с частичным извлечением и в разрезе ленты, используемой в рамках изобретения, в которой однонаправленное полотно соединено с двумя неткаными материалами.

Фиг.3 показывает различные структуры тканья, которые могут представлять собой промежуточный материал согласно изобретению.

Фиг.4 представляет материал согласно изобретению, имеющий форму цилиндрической плетенки.

Фиг.5А и 5В представляют устройство для измерения толщины заготовки, сформированной из лент, в вакууме.

Фиг.6 представляет собой фотографию примера ленты, которая может быть использована в рамках изобретения, и делает очевидным, что ее край имеет высокую чистоту.

Фиг.7 показывает различные формы изделий, которые могут быть получены исходя из промежуточного материала согласно изобретению в форме цилиндрической плетенки.

Фиг.8 представляет, в схематической форме, общий вид устройства для изготовления ленты, соединенной с каждой из ее больших поверхностей с нетканым материалом.

Фиг.9 иллюстрирует структуру тканья, называемую саржевым переплетением, используемую в примерах.

Фиг.10 представляет зависимости проницаемости от объемного содержания волокон для промежуточного материала согласно изобретению.

Фиг.11-15 показывают механические характеристики композитных изделий, полученных с промежуточным материалом согласно изобретению.

Изобретение предлагает материалы, полученные скрещиванием и переплетением лент, по меньшей мере, некоторые из которых представляют собой покрытые ленты. В рамках изобретения однонаправленные нити или волокна, являющиеся составной частью ленты, соединены с неткаными материалами перед их скрещиванием с переплетением. Таким образом, в материале согласно изобретению каждая покрытая лента соединена с двумя неткаными материалами по всей ее длине, включая точки скрещивания и переплетения. Скрещивание с переплетением осуществлено, например, тканьем или плетением. По сравнению с тканью, которая будет соединена после плетения с химическим связующим, например, в форме покрывала, преимущество материала согласно изобретению, изготовленного на основе лент из однонаправленных волокон, соединенных с каждой из их сторон с нетканым материалом из термопластичных волокон, проявляется, в частности, на уровне деформируемости, которая будет значительно лучше в рамках изобретения, принимая во внимание, что ленты могут двигаться между собой, тогда как нити блокированы химическим связующим в случае ткани, обработанной после тканья, или плетенки, обработанной после плетения. В среде материала согласно изобретению ленты могут двигаться одни по отношению к другим, принимая во внимание, что за исключением механической связи, полученной в результате скрещивания/переплетения, между лентами не существует никакой другой связи, в частности никакой связи, полученной благодаря химическому связующему, в частности за счет склеивания, или другой.

Кроме того, факт непосредственного использования лент, несущих нетканые материалы, которые придадут желаемые механические свойства конечному изделию, предоставляет многочисленные концептуальные возможности. Например, материал согласно изобретению может быть непосредственно сплетен на каркасе катушки с получением плетенки цилиндрической формы, которой затем может быть придана форма, например, путем шитья или предварительного формования с получением заготовки более сложной формы, как это проиллюстрировано, в частности, на фиг.7. Материал согласно изобретению может быть также непосредственно сплетен на каркасе сложной формы, возможно, в несколько последовательных слоев.

Кроме того, специфический выбор покрытых лент по сравнению с другими лентами, связанными другим типом химического связующего, таким как термопластичный порошок или связующее, распыляемое в «горячем расплаве», как предложено фирмой Oxeon, позволяет впоследствии получить композитные изделия, которые обладают намного лучшими характеристиками ударопрочности.

В рамках изобретения под лентой, или полоской, подразумевают листовой материал, который имеет длину, значительно большую его ширины. Такие ленты, в частности, могут иметь ширины от 3 до 25 мм. В случае покрытых лент эти последние могут быть изготовлены исходя из одной или нескольких нитей, при этом нить состоит из совокупности волокон. Покрытые ленты даже намного меньшей ширины могут быть получены в случае, когда используют очень тонкую нить от 1К до 3К. В продолжение их равным образом могут называть лентой из нитей или параллельных волокон, лентой из параллельных фибровых волокон.

Как это показано на фиг.1, покрытые ленты I, изготовленные в рамках изобретения, имеют длину l и ширину L. Эти покрытые ленты образованы из совокупности волокон f (случай одной нити 1) или совокупности нитей 1 (каждая образована совокупностью волокон), которые простираются параллельно длине ленты. Покрытая лента имеет обычную прямоугольную форму и соединена с каждой из ее больших поверхностей 1а и 1b с нетканым материалом (соответственно 2а и 2b), как это показано на фиг.2.

Под нетканым материалом, который равным образом может быть назван «покрывалом», обычно подразумевают совокупность непрерывных или коротких волокон, расположенных случайным образом. Эти нетканые или покровные материалы могли бы быть произведены, например, способами раздувки из расплава («Meltblow»), прядения из расплава («Spunlaid») или электроформования («Electrospinning»), хорошо известными специалистам в данной области. В частности, волокна, образующие нетканый материал, могут иметь средние диаметры, находящиеся в интервале от 0,5 до 70 мкм. В случае нетканого материала из коротких волокон волокна могут иметь длину, например, находящуюся в интервале от 1 до 100 мм. Применение нетканых материалов, которые представляют собой случайное изотропное покрытие, позволяет придать каждой покрытой ленте равномерное сцепление во всех направлениях в противоположность применению разделенных нитей, например. Для каждой покрытой ленты связь между неткаными материалами и однонаправленным полотном была предварительно обеспечена нагреванием, используя клейкий при нагревании характер нетканых термопластичных материалов, и последующим охлаждением. В качестве примера волокна, образующие нетканые материалы, предпочтительно изготовлены из термопластичного материала, в частности выбраны среди: полиамидов (РА: РА6, РА12, РА11, РА6,6, РА6,10, РА6,12, ...), сополиамидов (СоРА), полиамидов с блоками простого или сложного эфира (РЕВАХ, РЕВА), полифталамида (РРА), сложных полиэфиров (полиэтилентерефталат - РЕТ, полибутилентерефталат - РВТ), сополимеров сложных эфиров (СоРЕ), термопластичных полиуретанов (TPU), полиацеталей (РОМ ...), полиолефинов (РР, HDPE, LDPE, LLDPE ...), простых полиэфирсульфонов (PES), полисульфонов (PSU ...), полифениленсульфонов (PPSU ...), полиэфирэфиркетонов (РЕЕК), полиэфиркетонкетона (РЕКК), полифениленсульфида (PPS) или простых полиэфиримидов (PEI), термопластичных полиимидов, жидкокристаллических полимеров (LCP), феноксисоединений, блок-сополимеров, таких как сополимеры стирола, бутадиена и метилметакрилата (SBM), сополимеры метилметакрилата, бутилакрилата и метилметакрилата (МАМ) и их смесей. Нетканые материалы могут быть образованы из волокон той же самой природы, но равным образом из смеси волокон, изготовленных из этих термопластичных материалов. Разумеется, материал хорошо приспособлен к различным типам термоотверждаемых систем, используемым для получения матрицы во время последующего изготовления композитных изделий.

Каждая покрытая лента, используемая для создания промежуточного материала согласно изобретению на каждой из ее больших поверхностей имеет нетканый материал из термопластичных волокон, который обеспечивает ее сцепление. В частности, в качестве нетканого материала из термопластичных волокон можно использовать нетканые материалы, поставляемые в продажу, например, фирмами Protechnic (66, rue des Fabriques, 68702 -CERNAY Cedex - France) или Spunfab Ltd./Keuchel Associates, Inc. (175 Muffin Lane Cuyahoga Falls, OH 44223, USA).

В рамках изобретения однонаправленное полотно, состоящее из одной или нескольких усиливающих нитей, может быть из материала, выбранного среди следующих материалов: углерод, стекло, арамид, диоксид кремния, базальт, керамика и их смеси, или любого другого материала, используемого в области композиционных материалов, причем волокна могут быть натуральными или синтетическими. Углеродные волокна, тем не менее, являются предпочтительными.

Внутри каждой ленты усиливающие нити или волокна расположены таким образом, чтобы обеспечить почти полное покрытие по всей поверхности ленты. В частности, когда покрытая лента образована из однонаправленного слоя из нескольких нитей, они будут расположены край к краю с минимальным и даже с отсутствием какого-либо зазора в материале («gap» на английском) или наложения кромок друг на друга («overlap» на английском).

Обычно нить образована из совокупности волокон и содержит обычно, в случае углеродной нити, от 1000 до 80000 волокон, предпочтительно от 12000 до 24000 волокон. Особенно предпочтительно в рамках изобретения используют углеродные нити от 1 до 24К, например 3К, 6К, 12К или 24К, предпочтительно от 12 до 24К. Волокна, образующие нити, являются предпочтительно непрерывными. Волокна, находящиеся внутри покрытых лент, имеют прямое поперечное сечение в форме параллелепипеда или эллиптической формы и квалифицируются как плоские нити. Эти нити имеют определенную ширину и толщину. В качестве примера плоская углеродная нить 3К с весовым номером 200 текс имеет обычно ширину от 1 до 3 мм, плоская углеродная нить 12К с весовым номером 446 текс - ширину от 2 до 5 мм, плоская нить 12К с весовым номером 800 текс - ширину от 3 до 7 мм, плоская углеродная нить 24К с весовым номером 1600 текс - ширину от 5 до 12 мм и плоская углеродная нить 24К с весовым номером 1040 текс - ширину от 5 до 10 мм. Таким образом, плоская углеродная нить, содержащая от 3000 до 24000 волокон, чаще всего будет иметь ширину от 1 до 12 мм. Для некоторых вариантов осуществления углеродные нити, находящиеся внутри покрытых лент, имеют весовой номер, находящийся в диапазоне от 60 до 3800 текс, предпочтительно от 400 до 900 текс. Перед соединением нити, или нитей, с неткаными материалами, чтобы получить ленту, можно нанести, или не наносить, тонкий слой обычно используемых нитей, доступных в продаже. В качестве примера, толщина однонаправленного углеродного полотна внутри ленты может быть приблизительно от 90 до 270 мкм. Среди углеродных нитей можно различить высокопрочные нити ВП (HR), модуль растяжения которых находится в интервале от 220 до 241 ГПа, и разрывающее напряжение при растяжении которых находится в интервале от 3450 до 4830 МПа, нити с промежуточным модулем (ПМ) (IM), модуль растяжения которых находится в интервале от 290 до 297 ГПа, и разрывающее напряжение при растяжении которых находится в интервале от 3450 до 6200 МПа, и высокомодульные нити (ВМ) (HM), модуль растяжения которых находится в интервале от 345 до 448 ГПа, и разрывающее напряжение при растяжении которых находится в интервале от 3450 до 5520 МПа (согласно «ASM Handbook», ISBN 0-87170-703-9, ASM International 2001).

Покрытые ленты, такие как были описаны выше и некоторые более точные примеры которых будут даны впоследствии в описании и примерах, используют в рамках изобретения для изготовления промежуточных материалов, предназначенных для соединения с матрицей на основе термопластичной смолы для последующего получения композиционных изделий, в частности, для авиационной промышленности. В промежуточных материалах согласно изобретению эти покрытые ленты наложены друг на друга и скрещены с переплетением. Промежуточные материалы согласно изобретению образованы предпочтительно исключительно из покрытых лент, состоящих из ряда усиливающих нитей или волокон, которые простираются вдоль направления, параллельного длине ленты, с образованием однонаправленного слоя, который с каждой из его сторон соединен с нетканым материалом из термопластичных волокон, причем эти два нетканых материала обеспечивают сцепление указанной покрытой ленты благодаря их термопластичному характеру. В частности, промежуточные материалы согласно изобретению представляют собой исключительно тканье или плетение из покрытых лент, таких как более точно описаны в настоящей заявке на патент. Между тем, не исключено, что в промежуточных материалах согласно изобретению эти покрытые ленты будут скомбинированы с другими лентами, такими как простые нити или другие. В самом деле, эти покрытые ленты могут, например, быть использованы только в качестве утка в случае ткани, при этом нити основы являются обычными и непокрытыми, или одна нить из двух в случае плетенки, так чтобы вся поверхность текстильной структуры была покрыта по меньшей мере одной покрытой лентой.

Может быть использован любой тип техники для скрещивания с переплетением. Предпочтительно покрытие, достигаемое скрещиванием, будет максимальным. Предпочтительно материал согласно изобретению будет иметь коэффициент раскрытия меньше или равный 0,5%. Этот коэффициент раскрытия может быть определен методом, описанным в примерах. Такой коэффициент раскрытия может, в частности, быть легче достигнут, когда используемые покрытые ленты являются калиброванными, и/или когда материал согласно изобретению состоит исключительно из покрытых лент.

Можно, например, использовать любые методы тканья, такие как, в частности, описанные в документах WO 2006/0759961 и WO 98/46817. В материалах согласно изобретению ленты могут быть сотканы согласно различным структурам, в частности типа тафтяного переплетения (называемого также полотняным переплетением), саржевого или сатинового переплетения, как изображено на фиг.3 (левая часть: тафтяное переплетение и правая часть: сатиновое) или 9. Ссылки 10 и 11 обозначают, соответственно, ленты утка и основы. Можно также использовать метод, описанный в заявке на патент ЕР0670921, в которой описан улучшенный способ тканья, в котором уток сматывается без кручения и в котором, кроме того, к полученной ткани, чтобы увеличить ее объемное содержание волокон, уменьшая ее коэффициент раскрытия, может быть применена система вибрационного разбрызгивания. В рамках изобретения материал согласно изобретению может быть получен способом тканья, в котором может быть применено одно или другое из этих улучшений или оба в комбинации. Применение размотки утка с вращающихся катушек, описанное в этом документе, обладает тем преимуществом, что не надо добавлять кручение ленты, которая может таким образом оставаться плоской в полученном тканом промежуточном материале.

Материал согласно изобретению может также находиться в форме плетенки, в частности плетенки, образующей цилиндр, как представлено на фиг.4. Такие плетенки получают плетением лент, таких как описанные перед этим. В частности, могут быть применены такие методы плетения, как описанные в документах ЕР 1798428 или US 2007/0193439. В этих методах роботизированное устройство помещает каркас катушки в центр плетельной машины и перемещается во время плетения вдоль этого каркаса таким образом, что плетенка покрывает каркас. После нескольких проходов каркас покрыт разными слоями плетеных лент. Легко применить ленты, используемые в рамках изобретения, на плетельных машинах, специально, если они такими являются, оптимизированных для плетения плоских нитей. Метод плетения несимметричных лент, использующий два сорта лент, такой как описанный в заявке WO 92/15740, равным образом может быть использован. Можно также сшить раскрытую плетенку, чтобы придать ей форму цилиндра или любую другую желаемую сложную форму.

Ниже описан частный тип покрытой ленты из углеродных волокон, которая позволяет получить промежуточные материалы согласно изобретению, которые позволят, в частности, изготавливать впоследствии композитные изделия, которые будут одновременно сочетать хорошие механические свойства и высокое объемное содержание волокон, свойства, желательные, в частности, в области самолетостроения. Согласно предпочтительному варианту осуществления, каждая покрытая лента, являющаяся составной частью промежуточного материала согласно изобретению, представляет собой однонаправленный слой углеродных волокон, имеющий поверхностную плотность от 100 до 280 г/м², соединенный с каждой из его сторон с нетканым материалом из термопластичных волокон, причем каждый из указанных нетканых материалов имеет толщину от 0,5 до 90 микрон, предпочтительно от 3 до 35 микрон. Согласно частному варианту осуществления, каждая покрытая лента имеет толщину от 80 до 380 микрон, предпочтительно от 90 до 320 микрон, более предпочтительно от 93 до 305 микрон.

Стандарт NF EN ISO 9073-2 не позволяет измерять одну из составных частей материала, состоящего из нескольких элементов. Могут быть использованы следующие методы: один - для измерения толщины нетканого материала в составе ленты и другой - для измерения общей толщины ленты.

Таким образом, в составе ленты толщина нетканого материала или покрова, закрепленного на однонаправленном слое усиливающих нитей или волокон, может быть определена на основе микроскопических срезов, которые обеспечивают точность измерения +/-1 мкм. Метод следующий: покрытую ленту, объединяющую однонаправленный слой, состоящий из усиливающих нитей или волокон, и два покрова, приклеенных с каждой стороны слоя, пропитывают при помощи кисти смолой, которая полимеризуется при комнатной температуре (Araldite и Araldur 5052 фирмы Huntsman). Набор фиксируют между двумя пластинами, чтобы во время полимеризации приложить давление порядка 2-5 кПа. Измерение толщины покрова, присутствующего в покрытой ленте, не зависит от давления, прикладываемого во время этой стадии. Кусок набора заключают в оболочку из смолы, отвердевающей в холодном состоянии Epofix Kit от Struers, затем полируют (при помощи абразивной бумаги на основе карбида кремния с зерном 320 мкм и различных фетров вплоть до зерна 0,3 мкм), чтобы иметь возможность наблюдать при помощи оптического микроскопа Olympus BX 60, снабженного камерой Olympus ColorView IIIu. Применение этой смолы, которая полимеризуется при комнатной температуре, не оказывает никакого влияния на толщину покрова, но только дает возможность осуществить измерения. Программное средство analysis auto 5.0 фирмы Olympus Soft Imaging Solution Gmbh позволяет снимать фотографии и осуществлять измерения толщины. Для каждой покрытой ленты (однонаправленный слой, скомбинированный с покровами с каждой стороны) получали 5 изображений с увеличением 20. На каждом изображении осуществляли 15 измерений толщины покрова и определяли среднее значение и стандартное отклонение этих измерений.

Общая толщина покрытой ленты может быть определена на основе следующего метода, устройство для осуществления которого схематически изображено на фиг.5А и 5В, который определяет среднее значение на заготовке, состоящей из стопки покрытых лент. На этих чертежах А обозначает заготовку; В - несущая пластина; С - силиконовая бумага; D - пленка для создания вакуума; E - вакуумная прокладка; F - фетр для дренажа и G - вакуумное соединение. Этот способ обычно используется специалистами в данной области и дает возможность общего измерения, минимизируя изменчивость, которая может локально существовать в среде одной и той же ленты. Заготовку, состоящую из стопки различных ориентированных слоев покрытой ленты, помещают между двумя листами силиконовой бумаги с плотностью 130 г/м² и толщиной 0,15 мм, поставляемой в продажу фирмой SOPAL в пленке для создания вакуума CAPRAN 518 фирмы Aerovac(Aerovac Systemes France, Umeco Composites, 1 rue de la Sause 31240 Saint-Jean, France) и в контакте с фетром для дренажа Airbleed 10HA, поставляемым в продажу фирмой Aerovac. Герметичность системы обеспечивается при помощи вакуумной прокладки SM5130, поставляемой в продажу фирмой Aerovac. Вакуум, находящийся в диапазоне от 0,1 до 0,2 кПа создают при помощи вакуумного насоса Leybold SV40 B (Leybold Vacuum, Bourg les Valence, France). Затем толщину заготовки измеряют между двумя цифровыми компараторами TESA Digico 10 после вычитания толщины вакуумной покрышки и силиконовых бумаг. Осуществляли 25 измерений на одной заготовке и определяли среднее значение и стандартное отклонение этих измерений. Полученную толщину покрытой ленты определяли тогда, деля общую толщину заготовки на число слоев наложенных друг на друга покрытых лент.

Предпочтительно, чтобы толщина каждой покрытой ленты, внутри промежуточного продукта согласно изобретению, имела малую изменчивость, в частности, с изменениями толщины, стандартное отклонение которых не превышает 20 мкм, предпочтительно не превышает 10 мкм. Эта характеристика позволяет улучшить однородность композитных изделий, которые могут быть получены.

Масса квадратного метра в граммах слоя углеродных волокон может быть определена исходя из массы квадратного метра в граммах каждой покрытой ленты (однонаправленный слой+2 покрова). Если известна поверхностная плотность покровов, тогда можно вычислить поверхностную плотность однонаправленного слоя. Предпочтительным образом поверхностную плотность определяют исходя из промежуточного продукта химическим травлением (возможно также пиролизом) покрова. Этот тип метода обычно используется специалистами в данной области для определения содержания углеродных волокон в ткани или композитной структуре.

Ниже описывают метод измерения массы квадратного метра ленты в граммах. Массу квадратного метра ленты в граммах измеряют взвешиванием вырезанных образцов площадью 100 см² (то есть диаметром 113 мм). Чтобы облегчить вырезку образцов ленты, которая является гибкой, ленту помещают между двумя листами глянцевого картона фирмы Cartonnage Roset (Saint Julien en Genevois, France) с плотностью 447 г/м² и толщиной 0,450 мм, чтобы обеспечить определенную твердость системы. Для вырубания образцов из системы использовали круглый пневматический пробойник фирмы Novi Profibre (Eybens, France), вырубали 10 образцов каждого типа ленты.

В то же время предпочтительно поверхностная масса покрова, присутствующего в составе каждой покрытой ленты, находится в интервале от 0,2 до 20 г/м².

В каждой ленте соединение между однонаправленным слоем и покровами может быть осуществлено прерывистым образом, например только в некоторых точках или зонах, но предпочтительно осуществлено за счет связи, которая распространяется на всю поверхность слоя, квалифицируемой как непрерывная. Соединение однонаправленного слоя с двумя покровами может осуществляться посредством клейкого слоя, например, выбранного среди эпоксидных клеев, полиуретановых клеев, термоотверждаемых клеев, клеев на основе полимеризуемых мономеров, структурированных акриловых или модифицированных акриловых клеев, клеев, клеящих в расплаве. Но чаще всего соединение осуществляют благодаря клейкому характеру, который проявляют покровы при нагревании, например, во время стадии термопрессования во время их изготовления, который позволяет обеспечить связь между однонаправленным слоем и покровами. Предпочтительно, чтобы сцепление каждой покрытой ленты обеспечивалось исключительно неткаными термопластичными материалами.

Согласно частному варианту осуществления, каждая покрытая лента имеет заданную почти постоянную ширину на всей ее длине, это означает, что покрытые ленты обладают очень малой изменчивостью ширины на всей их длине. В этом случае, так как ширина используемых покрытых лент почти постоянная, покрытые ленты согласно изобретению равным образом имеют очень малую изменчивость поверхностной плотности. В частности, ширина каждой покрытой ленты имеет, по всей длине указанной ленты, стандартное отклонение, в частности, меньше 0,25 мм, предпочтительно меньше 0,22 мм, более предпочтительно меньше или равное 0,20 мм. Малая изменчивость ширины позволяет, в частности, изготавливать впоследствии изделия высокой однородности с контролируемыми механическими свойствами. Ширина покрытых лент и ее стандартное отклонение могут быть определены согласно методу, описанному в примерах, для результатов таблицы 3. Стандартное отклонение может быть определено как среднеквадратичное средних отклонений или:

где n = число величин;

x_i = величина;

x = среднее арифметическое.

Такая покрытая лента почти постоянной ширины может быть получена способом, который содержит следующие стадии:

А1) выравнивание ширины ленты до желаемой ширины благодаря средствам калибровки,

А2) соединение ленты с каждой из ее сторон с нетканым материалом из термопластичных волокон, позволяющим обеспечить однородное сцепление ленты таким образом, что общая масса нетканых материалов не превышает 25% от общей массы полученной ленты.

Образование покрытой ленты может быть осуществлено исходя из одной или нескольких нитей. В случае когда лента образована из нескольких нитей, именно совокупность нитей (а не каждую нить, взятую отдельно) калибруют, чтобы прийти к слою заданной ширины.

Способ получения таких покрытых лент, которых в настоящее время нет в распоряжении на рынке, детализирован ниже. Перед стадией калибровки нить или нити могут быть вытянуты с бобины и могут быть подвергнуты распределению. Для этого нить или нити могли бы быть направлены на распределительное устройство, например, состоящее из одного или нескольких распределяющих стержней. Эта стадия распределения может быть необходимой в зависимости от желаемой массы квадратного метра в граммах и равным образом для получения перед калибровкой ширины слоя или нитей, больше желаемой ширины после калибровки. Эта система калибровки может быть дополнена планкой, колеблющейся в направлении ее длины, расположенной на выходе распределяющих стержней, как раз перед средствами калибровки. Также такое устройство может быть дополнено несколькими колеблющимися стержнями в случае, когда ассоциация нитей значительного весового номера используется для очень малых поверхностных плотностей.

Стадию калибровки осуществляют, заставляя проходить слой или нить через средства калибровки, которое представляет собой проход заданной ширины, в частности, в форме желобка с плоским дном, устроенном на ролике, или проход между двумя зубцами, в случае когда получают одну ленту на основе одной или нескольких нитей, или калибровочной гребенкой, ограничивающей калиброванные проходы для нескольких нитей, в случае когда параллельно изготавливают несколько покрытых лент. Когда реализуют слой, состоящий из нескольких нитей, в действительности калибровка, собственно говоря, ширины слоя осуществляется только на двух внешних нитях, так как другие нити направляются гребенкой, расположенной выше распределяющего элемента, таким образом, что между нитями внутри слоя нет свободного пространства.

На выходе из средств калибровки калиброванный однонаправленный слой будет иметь по всей его длине почти постоянную ширину, которая будет сохраняться вплоть до получения конечной покрытой ленты. Предпочтительно, на выходе из средств калибровки ширина калиброванного однонаправленного слоя будет иметь по всей длине однонаправленного слоя стандартное отклонение, в частности, меньше 0,25 мм, предпочтительно меньше 0,24 мм, более предпочтительно меньше или равное 0,20 мм.

В таком способе нетканые материалы предпочтительно соединяют с лентой после регулирования ширины ленты таким образом, чтобы сохранить ширину, полученную после регулировки. Таким образом, можно калибровать ленту до желаемой ширины, которая почти постоянна по всей длине ленты, и зафиксировать полученную калибровку, соединяя ленту из волокон с неткаными материалами путем склеивания, и минимизировать таким образом изменения ширины. Полученный калиброванный однонаправленный слой затем соединяют, с каждой из его сторон, с нетканым термопластичным материалом, например на конвейерной ленте, приводимой в движение роликами. Расстояние между выходом из средств калибровки и приспособлениями для соединения слоя с неткаными материалами будет предпочтительно очень малым, порядка нескольких миллиметров, чтобы сохранить полученную калибровку. Чтобы обеспечить их связь с нитями или волокнами, после охлаждения, нетканые материалы подвергают выше места их соединения с лентой стадии нагревания, приводящей к размягчению и даже плавлению полимера.

Условия нагревания и давления приспособлены к материалу, образующему нетканые материалы, и к их толщине. Чаще всего стадию термопрессования осуществляют при температуре, находящейся в интервале от Т_{пл нетк.}- 15°С и Т_{пл нетк.} + 60°С (где Т_{пл нетк.} обозначает температуру плавления нетканого материала), и под давлением от 0,1 до 0,6 МПа. Таким образом, можно достичь степеней сжатия нетканого материала до или после соединения, изменяющихся в диапазоне от 1 до 10. Стадия наклеивания нетканых материалов на однонаправленные усиливающие волокна равным образом является определяющей для того, чтобы корректно держать под контролем конечную толщину ленты. В самом деле, в зависимости от условий температуры и давления, в частности, во время наклеивания можно изменять и, следовательно, регулировать толщину нетканого материала, присутствующего с каждой стороны ленты.

Толщину нетканых материалов перед их соединением с однонаправленным слоем выбирают в зависимости от способа, которым их будут соединять со слоем однонаправленных волокон. Чаще всего их толщина очень близка к желаемой толщине ленты. Равным образом можно выбрать использование нетканого материала более значительной толщины, который в таком случае каландруют при нагревании во время стадии соединения таким образом, чтобы достичь желаемой толщины. Предпочтительно слой однонаправленных во