CN103620102A - 用于纤维复合材料的辐照装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种装置，包括：-保持区域，所述保持区域包括用于第一纱线的第一保持器和至少一个用于至少一根其他纱线的其他保持器；-至少一个接触区域，所述接触区域用于所述第一纱线与所述至少一根其他纱线接触；其中至少一个辐照源设置在所述保持区域与所述接触区域之间。

Description

用于纤维复合材料的辐照装置
技术领域
本发明概括来说涉及一种用于制造复合物的装置、一种用于制造复合物的方法以及一种根据这种方法得到的复合物。本发明尤其用于在复合物制造过程中借助辐照对纱线进行优化处理。
背景技术
由现有技术已知用来对用于纤维复合材料的纤维或者纱线进行加工的装置，其中首先将至少两根纱线或者纤维相互编织或者以其他的方式相互连接并且随后使其经受加热过程，以获得所述纱线的充分的连接或者熔接。这例如在US 4,800,113中得以说明并且以不同的应用方案为人所知。
由EP-A-0 717 133或者US 5,688,594已知，能够对不同种类的纤维或者织物相互进行加工，以能够提供一种能够持久变形的纺织材料。在此还由一根或者多根纱线编织出一种结构，该结构随后通过热作用与其他结构连接，以能够利用所述复合材料中各种材料的不同特性。
在DE-A-10 2007 037 316中说明，如何基于热塑性塑料以电绝缘的、能够导热的填料以及另外的能够导热和导电的填料制造热塑性的模塑材料。所述部分绝缘的热塑性塑料以及所述能够导电的热塑性塑料必须在复合物中接合在一起，以获得其相应的特性并且因此用于良好绝缘的电导体的用途。
在EP-A-1 988 118中阐述了碳纤维用于将热塑性塑料增强为复合材料的用途。在此还阐述了通过接触热对已经接触的纤维进行加热的方案。
在EP-A-0 884 153中阐释了基于复合材料制造三维结构的方案。为此利用成形过程，在所述成形过程中对所述材料一起加热并且在此挤压成三维形状。
DE-A-10 2009 034 767则致力于机板结构构件，所述有机板结构构件部分由结构强化的塑料和热塑性塑料构成。这些材料同样作为复合材料来制造。
在DE-A-10 2005 027 879中阐述了由基体和嵌入到所述基体中的圆形编带制造纤维复合材料的方案。为了制造所述圆形编带，例如使用混合纱线，所述混合纱线与其他塑料纤维、碳纤维或者玻璃纤维一起被加工成抗弯的（knickstabil）纤维复合材料。
从由现有技术已知的方法得到的复合物在其材料特性方面还有待进一步改进。此外还要改善这些方法的效率。因此根据由现有技术的方法制造的复合物大多具有有待改进的均质性。
发明内容
因此，本发明的任务是，至少部分地克服由现有技术产生的缺点中的至少一个缺点。尤其在提高所述制造方法的经济效益的同时应该改善所述复合材料的材料特性。
此外，按本发明的任务是，改善所述复合物中各个层的附着情况。
此外，本发明的任务是，在将有待加工成按本发明的复合物的层相互叠放时减少气泡的形成。因此，应该得到具有光滑表面的尽可能均匀的复合物。
此外，按本发明的任务是，尽可能有效地提供具有尽可能少的缺陷的复合物。
本发明用独立权利要求所述特征为解决前述任务中的至少一个任务作贡献。本发明的能够单个地或者以任意组合形式实现的有利的改进方案在从属权利要求中得以描述。
在第一方面，本发明涉及一种装置，所述装置包括：
-保持区域，所述保持区域包括用于第一纱线的第一保持器和至少一个用于至少一根其他纱线的其他保持器；
-至少一个接触区域，所述接触区域用于所述第一纱线与所述至少一根其他纱线接触；
其中至少一个辐照源设置在所述保持区域与所述接触区域之间。
所述装置用于将第一纱线和至少一根其他纱线如此相互置于接触之中，从而产生纤维复合物或者纤维复合物先导体、也称为复合物先导体。能够继续将所述复合物先导体加工成纤维复合物，所述纤维复合物也被称为纤维复合材料或者纤维复合原料。纱线，也被称为纤维或者织物，在此能够由每种对本领域技术人员来说会选出用于形成纤维复合材料的材料构成。例如能够将纤维形式的碳材料、玻璃材料、陶瓷材料或者塑料材料或者由其构成的组合用作原始组分。还能够使用包含已多于一种的原始组分的混合纱线。优选的混合纱线除了包括塑料之外还包括玻璃或者碳或者这二者的组合。按之后的使用情况，所述纱线或者纤维能够具有无机的或者有机的添加物，以例如提高或者降低所述复合材料的导电能力或者导热能力。优选作为纤维存在的塑料材料能够是热塑性的塑料或者热固性的塑料或者由这二者构成的组合。所述塑料材料优选从下列材料以及其中至少两种材料构成的集合中选择，即聚酰胺（PA）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、聚酯、聚酰胺酯、聚碳酸酯（PC）、聚乙烯（PE）、聚醚-酮（PEK）、聚丙烯腈（PN）、聚烯烃、聚酰亚胺（PI）、聚氨酯（PU）橡胶和芳族聚酰胺。优选所述材料从下列材料以及其中至少两种材料所构成的集合中选择，即聚丙烯（PP）、聚-（双-苯并咪唑并-苯并菲咯啉）（BBB）、聚-（酰胺-酰亚胺）（PAI）、聚苯并咪唑（PBI）、聚-（对亚苯基苯并-双噁唑）（PBO）、聚-（对亚苯基苯并-双噻唑（PBT）、聚醚酮（PEK）、聚醚醚酮（PEEK）、聚醚醚酮酮（PEEKK）、聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚甲醛（POM）、聚偏二氟乙烯（PVDF）、聚醚酰亚胺（PEI）、聚醚砜（PESU）、聚间苯二甲酰间苯二胺（PMIA）、聚对苯二甲酰间苯二胺（PMTA）、聚间苯二甲酰对苯二胺（PPIA）、聚均苯四甲酰对苯二亚胺（Poly-（p-phenylen-pyromellitimid））（PPPI）、聚对苯（PPP）、聚苯硫（PPS）、聚对苯二甲酰对苯二胺（PPTA）、聚砜（PSU）、聚醚砜（PESU）和氯丁橡胶。特别优选材料从下列材料或者其中至少两种材料所构成的集合中选择，即PES、PEEK、PEI、PPA、PPS和PI。通过对于不同的材料的加工，能够将材料的不同的特性在所述复合物中统一起来。因此通过对于塑料的合适的选择，能够积极地影响复合物的耐热性，而碳的加入则能够影响导电能力或者断裂强度和拉伸强度。为了提高导电能力，此外也能够将金属作为纱线或者作为例如颗粒形式的添加物一同进行加工。
在接触区域中使所述第一纱线或者所述至少一根其他纱线之一与所述第一纱线或者所述至少一根其他纱线之一接触之后，例如能够在紧随其后的步骤中对优选作为型材存在的复合物先导体进行固化、也就是进行加固。通常这种固化通过对于所述复合物先导体的加热来进行。在此，温度通常处于180到380℃的范围内、优选处于200到300℃的范围内并且特别优选处于210到270℃的范围内。一般来说在选择温度时适用这一点，即所述温度高于所述塑料的软化温度，但是仍低于下述温度，在该温度下在固化持续期间还应已观察到塑料分解。所述固化还能够在压力下进行。在此，压力通常处于100mbar到30bar的范围内、优选处于200mbar到20bar的范围内并且特别优选处于250mbar到10bar的范围内。在此例如还能够在预热或者未预热的情况下对已经接触的纱线进行其他的接触步骤。所述纱线或者织物能够具有不同的形状。如果是非编织的或者以其他的方式加工的纱线，则优选是线状结构，所述线状结构能够优选具有处于1到100千米的范围内的长度。
所述纱线的单个丝线、长丝或者纤维优选具有处于1μm到100μm的范围内、优选处于1.1到15μm的范围内的厚度。所述纱线能够优选具有处于0.05mm到10mm的范围内、优选处于0.1到5mm的范围内、特别优选处于1到3mm的范围内的厚度。如果纱线是织物、针织物、纱布（Gelege）或者条带（Tape），那么其能够优选具有处于50g/m2到5000g/m2的范围内、优选处于100到1000g/m2的范围内并且特别优选处于100到200g/m2的范围内的单位面积重量。
所述第一纱线或者所述至少一根其他纱线还能够已经处于编织的、编结的或者针织的状态中，并且作为单向的条带放在所述保持器上。在此所述编织的、编结的或者针织的结构能够通过对由不同的原材料制成的纤维的加工来产生。所述原材料能够是针对所述纱线已经提到的材料以及由所述材料构成的每种能够设想的组合。
除了纱线之外，还能够使用针织物、纱布或者条带、优选所谓的单向的条带。所述单向的条带一般具有多个并排放置并且朝相同的方向延伸的相互连接的单纱线。对于所述条带来说，相应地适用关于纱线的技术方案。因此，所述条带能够优选具有处于50g/m2到5000g/m2的范围内、优选处于100到1000g/m2的范围内并且特别优选处于100到200g/m2的范围内的单位面积重量。
所述第一纱线以及所述至少一根其他纱线被安置在保持器上。优选所述纱线被卷绕在所述保持器上，以在纱线的加工过程中能够容易接近，方法是简单地将其退绕。所述保持器例如构造为形式例如为筒管或者卷轴的棒，围绕所述棒卷绕所述纱线。如果所述纱线已经以编织的、编结的或者针织的状态存在，那么所述保持器例如具有形式为堆栈（Ablage）的面状结构。所述保持器能够由每种适合于在所述装置中使用的材料制成。所述保持器优选由木材或者塑料制成，但是其也能够由金属或者陶瓷制成。其尺寸与所述装置的大小相匹配。所述棒状的保持器的长度例如能够处于1到50cm的范围内、优选处于1到20cm的范围内、特别优选处于2到10cm的范围内。所述棒状的保持器的直径例如能够处于1到100mm的范围内、优选处于5到50mm的范围内、特别优选处于10到40mm的范围内。
所述第一保持器和至少一个其他保持器一起形成所述装置的保持区域。如果所述装置具有壳体，那么所述保持区域就能够布置在所述壳体的内部，不过也能够布置在所述壳体的外部。所述保持器至少能够部分地被保持器壳体所环绕。这个保持器壳体例如能够为所述保持器上的纱线遮蔽辐照源的辐照，以例如预防纱线的提前老化。优选如此构造所述保持区域，使其能够在所述装置中没有阻碍地接近纱线。但是，所述保持区域应该远离所述辐照源和所述接触区域，使得所述保持器上的纱线不会例如由于辐照、温度、压力或者污染而提前受到负荷。但是，为了能够为所述纱线提供从所述保持器到所述辐照源和接触区域的不必要远的运送路径，所述保持区域也不应该离所述辐照源和接触区域太远。
除此以外，所述装置还具有接触区域。这个接触区域用于使所述第一纱线和所述至少一根其他纱线接触，所述纱线如已经提到的那样也能够作为织物存在。优选如此构造所述接触区域，使得所述纱线中的至少一根纱线能够被拉入到这个接触区域中。所述接触区域例如能够具有处于0.1mm到10m的范围内、优选处于0.5mm到1m的范围内、特别优选处于1mm到30cm的范围内的延展。所述延展大多依据下述区域的大小调整，在该区域中所述纱线、织物或者条带汇合并且通过所述纱线、织物或者条带中的至少两根纱线、织物或者条带的缠绕例如编结、钩织、折叠或者编织加工为准复合物。所述接触区域对于所述纱线中的至少一根纱线来说能够具有大多形式为优选微长的凹部的导向件。所述延展在此取决于所使用的纱线。如果例如是还没有编织的、具有处于0.1到10mm的范围内厚度的纱线，那么所述接触区域的延展就是几毫米到10cm。但是如果是已经编织的纱线，那么所述接触区域能够达到几米。在所述接触区域的延展范围内，至少两根纱线相碰。如果所述装置具有壳体，优选所述接触区域处于所述壳体的内部或者所述壳体的开口的内部。通过所述壳体中的开口，将所产生的复合物或者复合物先导体从所述装置中导出，以随后经受其他可能的过程步骤。由于所述接触区域的相对于所述辐照源并且相对于所述保持区域的布置情况，至少所述第一纱线或者所述至少一根其他纱线中的至少一根纱线通过所述辐照源的辐照得到加热。所述接触区域在此能够在大小和几何形状方面构造得有区别，只要其能够实现至少所述第一纱线与所述至少一根其他纱线中的至少一根纱线接触。因此，所述用于个别的纱线的接触区域的大小能够处于数立方厘米的范围内、优选处于1到10000cm3的范围内并且特别优选处于10到500cm3的范围内。对于形式为较大织物的纱线来说，所述接触区域也能够为数立方米。所述第一纱线能够由与所述至少一根其他纱线相同的材料构成。作为替代方案，所述第一纱线也能够由与所述至少一根其他纱线不同的材料构成。如已经提到的那样，所述纱线之一还能够已经存在于已经编织的、编结的或者针织的状态中。所述第一纱线或者所述至少一根其他纱线中的至少一根纱线或者所有在接触区域中所接触的纱线都能够从所述辐照源的辐照区域中穿过。
此外，所述装置具有至少一个辐照源，所述辐照源设置在所述保持区域与所述接触区域之间。所述纱线优选由保持区域中的保持器从辐照源旁边被导引到接触区域。在此，所述纱线通过所述辐照源的辐照来加热并且在所述接触区域中与至少一根其他纱线接触。所述其他纱线同样能够从所述辐照源旁边经过，但是其也能够从其他保持器在未经预热的情况下被直接导引到接触区域。通过这种方式，能够对所述纱线的一部分进行预热并且将所述纱线的另一部分在未经预热的情况下引入到所述接触区域中。按照本发明优选的是，所述纱线的至少一部分通过所述辐照源在其横截面上均匀地得到预热。在此，作为均匀优选理解为以摄氏度计与目标温度小于5%的偏差，这在按本发明预热到200℃时相当于±10℃的偏差。所述与目标温度的偏差优选小于±5℃并且特别优选小于±2℃。
所述辐照源能够是各种为本领域技术人员所熟知的辐照源，其能够在其周围环境中引起温度升高。其能够是发出可见光范围内的辐照的辐照源，但是也能够是发出非可见光范围内的辐照的辐照源。在此优选是电磁辐照、优选热辐照或者红外辐照。所述至少一个辐照源在此能够放射处于200nm到1mm的波长范围内的辐照、优选处于500nm到20μm的波长范围内的辐照、特别优选处于780nm到10μm的波长范围内的辐照。所述辐照源也能够是多个辐照器，所述辐照器优选能够相对彼此以不同的几何形状来布置。它们一起形成所述装置的辐照区域。所述辐照源例如能够是多个构造为棒状的辐照器，所述辐照器能够布置在圆中或者并排布置。作为替代方案，所述辐照源还能够是多个点状的辐照器。优选通过所述辐照源在所述装置的内部产生得以均匀加热的辐照区域。此外优选使所述纱线的至少一部分从所述得以均匀加热的辐照区域中穿过。因此能够实现对于所述纱线的尽可能均匀的加热。
所述装置能够额外地具有壳体，所述壳体至少环绕所述装置的部件。因此至少所述辐照源能够被所述壳体环绕，以不让辐照放射到周围环境中。此外，所述保持器中的至少一个保持器或者所述接触区域还能够处于所述壳体中。所述壳体在其尺寸方面与前面所描述的能够被其容纳的部件相匹配。因此，所述壳体能够具有处于1到50000 l的范围内的容积、优选处于10到20000 l的范围内的容积、特别优选处于100到10000 l范围内的容积。优选所述壳体由下述材料制成，所述材料不会因辐照而在其形状和功能方面发生变化。这例如能够是耐热的塑料或者金属。此外，在所述壳体中能够存在温度调整单元、优选通风装置、例如形式为通风机，所述温度调整单元应该防止所述装置过热。
在所述装置的一种优选的设计方案中，所述至少一个辐照源中的至少一个辐照源是红外辐照器。红外辐照器放射出处于700到20000nm的波长范围内、优选处于1000到10000nm的波长范围内、特别优选处于1500到2000nm的波长范围内的电磁波。
热红外辐照器的特征尤其在于波长，在所述波长下实现最大的光谱辐射。所述峰值波长直接与辐射表面的温度相关联。在所述装置的一种优选的实施方式中，所述至少一个辐照源中的至少一个辐照源关于所述辐照器的长度具有处于1到100W/cm的范围内、优选处于2到50W/cm的范围内、特别优选处于5到20W/cm范围内的功率。
在所述装置的另一种优选的实施方式中，所述至少一个辐照源中的至少一个辐照源构造为环形。在此例如多个微长的辐照器能够环形地布置或者一个辐照器能够构造为环。此外，优选将所述辐照源构造为锥状。这又能够通过具有不同直径的多个环形的辐照器的结构来实现或者通过在多个环形线中形成锥形的一个辐照器来实现。此外在锥形的情况下优选的是，所述锥体的朝向保持区域的横截面大于所述锥体的朝向接触区域的横截面。
在所述装置的一种优选的实施方式中，通过所述第一纱线在所述保持区域与所述接触区域之间延伸的纱线条处于通过所述构造为环形的辐照源形成的环的内部。因此，多根从所述保持区域导引到所述接触区域中的纱线能够被均匀地辐照和加热。
此外优选所述保持区域能够相对于所述接触区域运动。优选所述第一保持器与所述至少一个其他保持器围绕从所述接触区域中穿过的轴线运动，其中优选所述保持器围绕所述轴线进行旋转运动。此外优选的是，所述保持区域相对于辐照源能够运动。在此优选的是，所述辐照源固定不动并且所述保持区域以及优选所述保持器能够相对于所述辐照源运动。通过所述保持区域相对于所述接触区域能够运动的结构来保证，在所述装置中对纱线进行加工时作用于所述纱线的牵引力不会如此之大，使得所述纱线变得太细或者被拉断。此外，所述运动有助于对所述纱线进行尽可能均匀的加热。
在一种优选的设计方案中，在所述保持区域与所述接触区域之间设置至少一个反射器。所述至少一个反射器能够平行于所述辐照源的定向布置。也能够围绕所述辐照源布置多个反射器，从而均匀地对所述辐照区域进行加热。这在辐照源与反射器的锥状结构中尤其优选。因此，将所述辐照源的辐照反射到辐照区域中的反射器能够处于所述锥体的内部或者外部。所述至少一个反射器也能够由各种适合于反射电磁波的材料制成。这首先是金属表面。因此所述至少一个反射器能够具有金属表面，所述金属表面从由铝、铁尤其钢、银、金和铜或者这些金属中的至少两种金属构成的集合中选出。所述反射器的表面优选至少由铝构成。所述反射器一方面能够用于使所述辐照区域均匀地得到加热，并且另一方面使所述辐照源的能量有效地得到利用。在一种优选的实施方式中，所述反射器起镜面反射或者漫反射的作用。镜面反射的表面优选是油光的、抛光过的或者磨光过的表面。作为漫反射的表面，除了所提到的材料之外，优选在喷砂的或者玻璃珠光的（glasgeperlt）表面结构中也考虑陶瓷的反射器。
在一种优选的实施方式中，所述接触区域具有纱线牵引装置或者纱线牵引装置跟随着所述接触区域或者所述二者都有。所述纱线牵引装置能够按所述纱线或者织物编织成何种形状或者结构而不同地构造。所述纱线牵引装置例如能够以钳的形式构造，所述钳将在所述接触区域上产生的先导体复合材料从所述接触区域中拉出来。所述纱线牵引装置的一种替代方案能够是传送带或者滚轮，所述传送带或滚轮将所产生的复合材料或者先导体复合材料围卷起来并且通过所述传送带或者滚轮的运动来所述材料从所述接触区域上拉走。这种运动由现有技术中熟悉的拉挤成型法为人所知，例如在标准EN 13706-1：2002中规定了这种拉挤成型法的应用。通过所述纱线的牵引运动，使所述纱线或者织物优选均匀地从所述保持器运动到所述接触区域。如果是在接触之前应加热的纱线或者织物，那就使所述纱线或者织物在从所述保持器到所述接触区域的路径中自动地从所述辐照源旁边经过。所述纱线牵引装置例如以处于1mm/min到100m/min的范围内、优选处于10mm/min到10m/min的范围内、特别优选处于10cm/min到5m/min的范围内的速度来拉动所述纱线或者所述织物。同样能够在所述按本发明的装置中规定，至少两组保持区域和接触区域以设置在这二者之间的辐照区域相互相随。这总是优选的，如果要产生准复合物或者由此产生的具有两层或者更多层的复合物。在这种情况中，纱线牵引装置能够跟随至少一个接触区域。因此，所述纱线牵引装置不仅能直接地还能通过准复合物或者复合物间接地使所述纱线或者条带运动。只要按照本发明使用像纱布、针织物、编织物或者条带一样的平面组织，那么所述平面组织也能够类似地通过所述纱线牵引装置来运动。
在按本发明的装置的一个方面中，所述接触区域具有成形体。所述成形体能够具有适合于容纳并且优选还导引所述至少两根纱线的各种任意的形状。所述成形体在此至少能够一起容纳所述第一纱线以及所述至少一根其他纱线中的至少一根纱线。这例如能够是微长的成形体、例如管道或者芯轴。优选使有待接触的纱线、织物或者条带围绕所述成形体转动并且在此相互叠放或者编结。通过这种方式能够得到所述纤维复合材料的管状的轮廓。所述成形体在其横截面中也能够成形为三角形、四边形或者多边形、椭圆形或者菱形，因而能够得到所述复合物或者复合物先导体的具有极为不同的形状和结构的轮廓。
此外，在一种按本发明的实施方式中优选的是，至少所述第一纱线和所述其他纱线如此相对于所述至少一个辐照源布置在保持区域与接触区域之间，使得所述第一纱线的或者所述其他纱线的被辐照的部分能够从第一温度T1加热到第二温度T2。通过借助辐照源进行的辐照，所述从辐照区域中穿过的纱线相对于所述保持器上的相应的纱线所具有的原始的温度T1具有提高了的温度T2。所述相应的纱线的温度T1在此应该优选处于相应的纱线的软化温度之下，以便所述纱线或者织物不会在其被导送给接触区域的过程中被拉断。一般来说，所述温度T1处于-10到60℃的范围内、优选处于5到40℃的范围内、特别优选处于15到40℃的范围内。通过使所述纱线从所述辐照区域中穿过这种方式，将所述纱线优选加热到温度T2。在此温度T2通常处于180到380℃的范围内、优选处于200到300℃的范围内、并且特别优选处于210到270℃的范围内。一般来说，在选择所述温度T2时适用这一点，即这些温度处于所述塑料的软化温度之上但是还处于下述温度之下，在这种温度下在辐照持续期间已经能够观察到所述塑料的分解。
为了能够对所述装置中的温度情况进行合适的控制，此外所述按本发明的装置能够具有高温计，所述高温计用于无接触地测量所述装置的特定的区域中的热辐照。由此能够对所述至少一个辐照源进行控制，从而避免所述纱线或者织物过热。因此除了所述高温计之外还能够有控制单元与所述高温计和所述辐照源相连接，所述控制单元对输入到所述辐照源中的能量进行调节，从而能够保证所述纱线的温度T2的偏差在其进入到所述接触区域中之前处于0.1到10℃的范围内、优选处于0.5到5℃的范围内、特别优选处于从0.5到2℃的范围内。对于所述温度T2的控制尤其在使用混合纱线的情况下要求特别高，因为所述至少两个组分具有不同的软化点。因为一方面应该对所述纱线进行充分的预热，但是另一方面所述纱线不应变得太热以便避免损坏，所以对于混合纱线来说应该选择处于分解温度之下、但是优选处于对温度更为敏感的组分的软化温度之下的温度。
优选使用所谓的商数高温计（Quotientenpyrometer），所述商数高温计在接触点附近对准所述纱线并且倘若所述纱线没有填满整个测量区域所述商数高温计就对准特别冷的或者在其他方面设有特别少的辐射器或者反射器的表面。优选这是对置的壁体上的开口，在所述壁体的后面有具有冷的或者冷却的壁体的空间。作为对温度控制的支持，还能够使用射线追踪（Ray-Tracing）过程。为此对所述辐照源的放射特征进行测量并且随后能够通过数学计算算出，所使用的辐照区域中的热辐照将会如何呈现。在射线追踪过程中优选的是，从所建模的辐照源出发跟踪辐照，所述辐照在随机的方向下以随机选择的位置为出发点。对于这些辐照中的每股辐照来说而后计算，其在何时并且在何处照射到其他的表面上，其在那里如何表现、也就是说其是被吸收、被散射还是被反射。一直跟踪每股辐照，直到其能量例如下降到低于一定的阈值之下或者其已经到达事先所规定的数目的表面。为了达到较高的精度有意义的是：
-所述辐照源的模型的精度；
-光学表面的描摹的精度；
-有待计算的器械的模型的详细描述；
-所选择的中断标准以及
-所跟踪的辐照的数目，
对于按本发明的装置来说，为获得相关结果对大约1,000,000到10,000,000,000股辐照进行跟踪。为了确定有待计算的参量，沿着纱线路径相应地通过软件对虚拟的探测器进行定位，所述虚拟的探测器通过对于从相应的探测器中穿过的辐照的积分来求得功率、光谱的辐照强度、光谱的辐照密度或者其他有待求得的参量。例如美国华盛顿Delevue的ZEMAX LLC.公司提供用于射线追踪过程的装置。
在本发明的另一方面中，说明了一种用于制造复合物的方法，该方法包括以下步骤：
I. 提供具有温度T1的第一纱线和至少一根其他纱线；
II. 对所述第一纱线的或者所述至少一根其他纱线的或者这二者的至少一部分进行辐照；
III. 使所述第一纱线和所述至少一根其他纱线接触，其中所述纱线中的至少一根纱线具有高于T1的接触温度T2，其中在接触期间有牵引力作用于所述纱线中的至少一根纱线上。
一般来说，关于结合按本发明的装置对各个特征所作的解释也适用于按本发明的方法并且反之亦可。在所述方法中，所述纱线能够具有已经针对所述装置描述过的构成。所述第一纱线的以及所述至少一根其他纱线的温度T1能够相同或者相互不同。优选所述第一纱线的以及所述至少一根其他纱线的温度T1几乎相同。这尤其有利，因为所述纱线能够储存在相同的保持区域中。就像针对所述装置所描述的那样，优选在具有保持器的保持区域中提供所述具有温度T1的第一纱线以及至少一根其他纱线。如已经针对所述装置所提到的那样，所述温度T1能够相当于周围环境的室温，所述周围环境的室温大多处于5与40℃之间。对于T1来说，能够使用与针对所述装置描述过的区域相同的区域。从所述辐照源旁边经过的并且被辐照的纱线在此被加热到高于温度T1的温度T2。所述温度T2同样处于如前面针对所述装置所描述的一样的区域中。在对所述至少一根纱线进行辐照之后，使所述加热到温度T2的纱线在接触区域中与所述第一根或者其他纱线相接触。所述两根纱线能够具有温度T2或者所述两根纱线中的仅一根纱线具有温度T2。在这个过程中，牵引力作用于所述纱线中的至少一根纱线上。如已经针对所述装置所描述的那样，所述牵引力能够通过纱线牵引装置来形成。
通过所描述的方式和方法，例如能够产生管状的圆形编带，所述管状的圆形编带例如能够具有柱状。按照要求轮廓，所述编结物的横截面能够不同地成形或者大小不同。一般来说，所述圆形编带具有圆形的横截面。在下述应用情况中，即其中所述棒状的纤维复合材料构造用于容纳一个或者多个用于电流或者流体的导路，圆形的横截面被视为有利的。但是还能够考虑例如椭圆形的、菱形的、三角形的、四边形的或者更为复杂的横截面并且在各个应用情况中有针对性、例如在制造用于车身结构的构件时。因为所述复合材料或者复合物先导体大多连续地例如以拉挤成型法来生产，所以能够随后将所产生的复合物在切割过程中适当地切割到所需要的大小。此外，能够在切割之前或者之后将所述复合物输送给其他的精制过程、例如用涂料、油漆或者其他聚合物进行的挤压包封过程。
在一种优选的方法中，所述第一纱线包含碳或者玻璃或者包含这二者。如已经针对所述装置所描述的那样，所提供的第一纱线或者织物还有至少一根其他纱线能够具有不同的材料。例如所述来自复合物的纱线之一能够由具有碳或者玻璃的塑料制成。但是其也能够由碳、例如仅仅由碳纤维单独制成或者由玻璃、例如仅仅由玻璃纤维单独制成或者由这二者构成的混合物制成。能够提出所有能够考虑的如例如针对所述装置所描述的那样的混合物。
此外优选所述辐照通过红外辐照来实现。如已经针对所述装置所描述的那样，所述辐照能够在宽波长范围内进行。如果借助红外辐照器进行辐照，那么所述波长就优选处于780到10000nm的范围内。
此外，优选所述辐照以处于1到100W/cm的范围内的功率来进行。所述功率在此与所述辐照器的长度有关。所述辐照器在此能够达到处于600到3000℃、优选1000℃到2400℃并且尤其优选从1250℃到1800℃的范围内的温度。
此外，优选所述接触在存在聚合物的情况下进行。这种聚合物能够是来自针对所述装置中的纱线所描述的那样的集合中的聚合物之一或者是与其不同的材料。优选是热塑性的材料。
此外，优选在所述接触之后得到复合物先导体，其中使所述复合物先导体处于高于温度T2的温度T3。如已经针对所述装置所描述的那样，能够在其他步骤中对前面所描述的通过所述方法得到的复合物先导体进行加工。进一步处理的可行方案是拉挤成型法，在所述拉挤成型法中将所产生的复合物先导体加热到比温度T2高的温度T3，在所述温度T2中所述至少两根纱线已经接触。这种温度T3应该高于复合物先导体的组分之一的软化点。所述温度T3通常能够处于180到380℃的范围内、优选处于200到300℃的范围内、并且特别优选处于从210到270℃的范围内。一般在选择所述温度时适用这一点，即所述温度高于塑料的软化温度，但是还低于下述温度，在所述温度下在固化持续期间已经能够观察到所述塑料的分解。这种用提高的温度对复合物先导体进行的处理用于将所述复合物先导体的组成部分或者组分相互熔接或者焙烤（verbakcen）或者烧结，从而在硬化之后存在着固化的复合物、也就是具有所期望的密度的复合物。在另一方面，将前面所描述的装置用在前面所描述的方法中。
在另一方面提出一种复合物，所述复合物根据前面所描述的方法来得到。这种复合物能够用于不同的用途。因此这样的复合物由于其较高的断裂强度或者拉伸强度而通常用作车身结构或者飞机结构的沉重的金属件的替代品。
在本发明的另一方面，提出一种产品，所述产品包含如前面所描述的那样的复合物以及其他与所述复合物不同的构件。这样的产品例如能够是在DE-A-10 2009 034 767或者EP-A-1 988 118中所说明的三维的结构。这样的产品也能够是在陆地、在水上或者在空中尤其通过驱动运动的交通工具。这样的交通工具例如能够是飞机、船舶、自行车或者机动车。这样的产品还能够是建筑物或者建筑物部件，例如屋顶、建筑物立面、窗户或者管道系统。
此外，关于按本发明的辐照器的解释同样相应地适用于按本发明的用于进行材料试验的装置并且适用于按本发明的用于进行材料试验的方法。这尤其适用于材料以及空间技术方案。
附图说明
本发明的其他细节和特征由以下对优选的实施例所作的说明、尤其结合从属权利要求给出。在此，相应的特征能够本身单独地实现或者多个相互组合实现。本发明不局限于所述实施例。所述实施例在附图中示意性地示出。各个附图中相同的附图标记在此表示相同的或者功能相同的或者在其功能方面相互相对应的元件。附图详细示出如下：
图1示出按本发明的装置的横截面的示意图；
图2示出按本发明的装置作为图1的截取部分的横截面的示意图；并且
图3示出按本发明的用于加热纱线的方法的示意图。
具体实施方式
在图1中示出了一种用于按本发明的装置10的实施例。在此示出了所述装置10的横截面。该装置10具有设有开口70的壳体15。在所述壳体15中有至少一个辐照源20，所述辐照源在此形式为多个环形的辐照器20。所述环形的辐照器20形成环25。所述环25环绕纱线条38。所述纱线条38能够要么仅仅由纱线35构成要么由两根纱线35和45构成。所述环形的辐照器20以锥状结构环绕管道120，所述管道120被导引穿过所述壳体15的开口70和70’。所述环形的辐照器20在其朝向管道120的内侧由内部的反射器90环绕并且在其背离管道120的外侧由外部的反射器80环绕。所述环形的辐照器20与所述反射器80和90一起形成辐照区域50。在使用所述装置20期间，将至少一根第一纱线35又或者其他纱线45引入到所述辐照区域50中，所述纱线相应处于保持器30和30’上。所述两个保持器30和30’形成保持区域40，所述保持区域处于所述辐照区域50外部。在所述辐照区域50的对置的侧面上有接触区域60。在此，在所述第一纱线35和所述其他纱线45被所述辐照器20加热之后汇合在一起。所述接触区域60在这种情况下处于所述管道120的表面上，因此所述管道120也被称为内部型材（Profil）120，所述内部型材给予所产生的复合物先导体（Vorl?ufer）130其轮廓。如已经提到的那样，所述管道120还能够具有椭圆形的或者多边形的表面。所述管道120或者复合物先导体130或者这二者沿牵引方向150离开所述装置10。所述牵引装置在此未示出。通过所述牵引，所述纱线35和45自动地从所述保持器30、30’退卷并且被输送给所述辐照区域50。此外，所述保持器30、30’围绕所述管状的、微长的成形体120的轴线盘旋地布置。
所述接触区域60在此还能够是所述辐照区域50的组成部分，如在此示出的一样，但不是必须如此。为了避免所述辐照器20或者所述辐照区域60以及所述反射器80和90过热，在所述装置10的多个位置上布置有通风机100。这些通风机100首先用于冷却所述反射器80和90并且从周围环境中吸入冷空气，以使其沿运动方向110运动到所述装置10中并且从所述装置10中穿过。
所述环形的辐照器20的灯丝温度（Wendeltemperatur）在应用时处于1200到1500℃的范围内。各个辐照器20的功率关于辐照器长度处于5到20W/cm的范围内。
在图2中示出了图1的截取部分，所述截取部分仅仅示出了所述辐照区域50的一部分以及所述接触区域60，在所述接触区域中所述纱线35和45接触。为了能够良好地调节辐照，从而使得所述纱线35和45不会被过度加热，在这种情况下使用高温计140。所述高温计能够安装到所述装置10中不同的位置上。所述高温计有利地布置在所述装置10的纱线35和45从辐照区域50过渡到接触区域60的区域中。由所述高温计140所记录的数据能够要么无线地传输给控制器，要么如在此示出的一样通过数据线缆160传输给控制器。所述控制器能够利用所述数据来调节所述辐照器20的功率。
图3示意性地示出了对保持器30上所提供的纱线35或者45的加热过程。将纱线35与接触区域60连接起来，从而使得所述纱线在前往所述接触区域60的途径上被辐照源20辐照。所述纱线35在通过所述辐照源20加热之后具有温度T2，所述温度高于保持器30上的纱线35的温度T1。箭头200表明照射方向，借助所述照射方向将所述辐照源20的电磁辐照对准到所述纱线35上。
实施例：
基于由Hexcel APC2碳纤维（在美国加州Santa Clara的Hexcel Inc.公司处可购得）和PEEX基体（在英国VicTrex Plc.公司处可购得）构成的单向的条带，其中固化的条带中的纤维体积份额为45%并且单位面积重量为300g/m2，制造多层的拉挤成型的轮廓。所述单向的条带在（瑞士）Suprem SA 公司处根据一种获取专利权的方法由前面提到的材料制造并且在固化之后被切割并且卷绕成6mm宽的带材。各个条带卷（Tape-Rollen）上如此得到的单向条带在此具有这样的长度，该长度相当于所述Hexel APC2纤维的最初的粗纱（Roving）的长度、至少为1000m。
随后在第一工位中将38个条带卷安装在构造为编结轮的保持区域上，将其中19个条带卷沿顺时针方向以及另外19个条带卷沿逆时针方向在所述第一工位的接触区域中编结为以平纹组织构成的第一软管。在所述保持区域与所述接触区域之间，连续地由红外辐照源将所述条带加热到350℃的温度。
所述第一软管在其他三个同样分别设有38个条带卷的工位中在相同的条件下被以平纹组织构成的层再包裹三次。在第四工位之后，如此得到的四层的准复合物在温度为375℃的情况下被固化为具有60mm的直径和圆形的横截面的复合物。这种复合物具有几乎光滑的表面并且在纤维分布方面具有高均匀性。
对比实施例：
在没有使所述条带穿过按本发明的红外辐照源的情况下实施所述实施例。由此得到的复合物具有由于形成气泡而变粗糙的表面以及明显变差的均质性，同时生产速度（Durchsatzgeschwindigkeit）降低了60%。
附图标记列表：
10               装置
15               壳体
20               辐照源，环形的辐照器
25               环
30、30’      保持器
35               第一纱线
38               纱线条
40               保持区域
45               其他纱线
50               辐照区域
60               接触区域
70、70’      开口
80               外部的反射器
90               内部的反射器
100             通风机
110             空气的运动方向
120             管道、内部型材、成形体
130             复合物先导体
140             高温计
150             牵引方向
160             数据线缆
170      纱线牵引装置。

Claims (19)

1. 装置（10），包括：
-保持区域（40），所述保持区域包括用于第一纱线（35）的第一保持器（30、30’）和至少一个用于至少一根其他纱线（45）的其他保持器（30、30’）；
-至少一个接触区域（60），所述接触区域用于所述第一纱线（35）与所述至少一根其他纱线（45）接触；
其中至少一个辐照源（20）设置在所述保持区域（40）与所述接触区域（60）之间。
2. 按权利要求1所述的装置（10），其中所述至少一个辐照源（20）中的至少一个辐照源是红外辐照器。
3. 按权利要求1或2所述的装置 （10），其中所述至少一个辐照源（20）中的至少一个辐照源具有处于1到100W/cm的范围内的功率。
4. 按前述权利要求中任一项所述的装置（10），其中所述至少一个辐照源（20）中的至少一个辐照源构造为环形。
5. 按权利要求4所述的装置（10），其中通过所述第一纱线（35）在所述保持区域（40）与所述接触区域（60）之间延伸的纱线条（38）位于通过所述构造为环形的辐照源（20）形成的环（25）内部。
6. 按前述权利要求中任一项所述的装置（10），其中所述保持区域（40）能够相对于所述接触区域（60）运动。
7. 按前述权利要求中任一项所述的装置（10），其中在所述保持区域（40）与所述接触区域（60）之间设置至少一个反射器（80、90）。
8. 按前述权利要求中任一项所述的装置（10），其中所述接触区域（60）具有纱线牵引装置（170）或者纱线牵引装置（170）紧跟着所述接触区域或者所述二者均有。
9. 按前述权利要求中任一项所述的装置（10），其中所述接触区域（60）具有成形体（120）。
10. 按前述权利要求中任一项所述的装置（10），其中至少所述第一纱线（35）或者所述其他纱线（45）如此相对于所述至少一个辐照源（20）布置在保持区域（40）与接触区域（60）之间，从而能够将所述第一纱线（35）的或者所述其他纱线（45）的被辐照的部分从第一温度T1加热到第二温度T2。
11. 用于制造复合物（130）的方法，包括以下步骤：
i. 提供相应地具有温度T1的第一纱线（35）和至少一根其他纱线（45）；
ii. 辐照所述第一纱线（35）的或者所述至少一根其他纱线（45）的或者所述二者的至少一部分；
iii. 使所述第一纱线（35）和所述至少一根其他纱线（45）接触，其中所述纱线（35、45）中的至少一根纱线具有高于T1的接触温度T2，其中在接触期间有牵引力作用到所述纱线（35、45）中的至少一根纱线上。
12. 按权利要求11所述的方法，其中至少所述第一纱线（35）包含碳或者玻璃或者包含所述二者。
13. 按权利要求11或12所述的方法，其中所述辐照通过红外辐照实现。
14. 按权利要求11到13中任一项所述的方法，其中所述辐照以处于1到100W/cm的范围内的功率进行。
15. 按权利要求11到14中任一项所述的方法，其中所述接触在存在聚合物的情况下进行。
16. 按权利要求11到15中任一项所述的方法，其中在所述接触之后得到复合物先导体（130），其中使所述复合物先导体（130）处于高于所述温度T2的温度T3。
17. 按权利要求11到16中任一项所述的方法，其中使用按权利要求1到10中任一项所述的装置（10）。
18. 复合物（130），所述复合物根据按权利要求11到17中任一项所述的方法得到。
19. 产品，所述产品包含按权利要求18所述的复合物（130）以及不同于所述复合物（130）的其他构件。
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