纤维增强复合材料的改善或有关纤维增强复合材料的改善的利记博彩app
【专利说明】纤维増强复合材料的改善或有关纤维増强复合材料的改善
[0001] 本发明涉及纤维增强复合材料，其包含纤维增强材料和树脂材料；特别涉及但不 限于树脂浸渍或预浸渍复合材料或预浸料。
[0002] 常规地，复合材料部件通过将纤维增强材料层堆积来制造，所述纤维增强材料层 预浸渍有可固化树脂材料（预浸料）。随后，通过将叠层加热同时将其压缩使树脂材料固 化。这使得树脂流动以使纤维叠层凝固，随后固化。这导致一体化层状复合材料结构。复 合层状结构强固且质轻；它们的应用是公知的，经常用于工业应用如汽车、航空航天和海洋 应用。例如，这些结构广泛用于风能应用如风力涡轮机叶片，特别是叶片外壳、内部梁和梁 根部。它们也用于体育用品如滑雪板、滑板、冲浪板、帆板等。
[0003] 典型地，用于生产复合材料部件的树脂材料为热固性树脂如环氧树脂或聚氨酯树 月旨。然而，也可以使用热塑性树脂。树脂材料的选择取决于层压板的应用和使用。此外，增 强材料可选自多种多样的适宜纤维，通常这些纤维包括碳纤维、芳族聚酰胺纤维、玄武岩纤 维或玻璃纤维。
[0004] 在预浸料叠铺期间，空气可被捕获于预浸料层间（层间空气），也可被捕获于预浸 料层内（层内空气）。通常，在预浸料材料制造期间由于不完美浸渍可能存在层内空气，在 多层叠层内的多个预浸料层成型的叠铺期间，可保持捕获层内空气。
[0005] -旦固化，层间空气和层内空气在围绕纤维的树脂基体中形成空隙。在受压组件 中，由预浸料模制材料形成层压板的空隙率显著地影响性能，因为各空隙都是降低机械性 质的潜在缺陷点。空隙可影响纵向和横向挠曲强度与模量，层间剪切强度，压缩强度与模 量，纵向和横向拉伸强度与模量，以及耐疲劳性。此外，空隙可降低复合材料的高温耐久性 和吸水性。低的空隙率使机械强度最大化和确保强度一致性。
[0006] EP1128958公开主要是未浸渍的纤维层联接至中心树脂层的多层模制材料。未 浸渍的纤维层促使除去所捕获的空气，其中通过连接树脂层使第一纤维层与第二纤维层连 接。纤维层定义为优选单向的织物。这些单向织物常规地为包含纤维丝束的机织物，所述 纤维丝束沿着织物长度（或经向）方向延伸，所述丝束通过沿着炜向（与长度方向垂直） 存在的织造纤维保持在适当位置。
[0007] 机织物通常包含沿着织物长度方向的经向丝束和沿着织物横向方向的炜向纤维 丝束这二者。丝束由共同形成丝束的多根纤维元件（称为长丝）组成。经向丝束和炜向丝 束可以包含相同材料和具有相同重量，或它们可以包含不同的材料和/或重量。可以以彼 此间为+/-10°至+/-90°的角度来配置经向丝束和炜向丝束。
[0008] 一些机织物如炜向单向织物包含相对少量的经向丝束。这提供具有充分稳定性的 织物以使得炜向丝束相对于长度方向而炜斜。这通过向织物一侧施加张力保持相反侧织物 来实现。这例如公开于EP1880819中。典型地，该性质的织物具有70-90%的炜向纤维和 30-10%的稳定化经向纤维。炜斜织物具有如下缺点：炜向纤维丝束的存在使得卷曲引入经 向纤维丝束中。反过来，这影响由这些材料生产的复合材料部件的机械性能。此外，织造纤 维引起在织物其它平面上的微小偏移。这些偏移作为在施用树脂形成预浸料时捕获空气的 部位而起作用。然后，所捕获的空气在最终层压板中变成空隙，所述空隙进一步降低机械性 质。
[0009] 纤维增强复合材料通常是各向异性的，因此它们典型地显示各向异性机械性质。 复合材料材料中的最佳加载方向平行于其纤维方向。因此，在经历复杂多向载荷的组件中， 通常形成具有多种纤维方向的叠铺层，从而形成准各向同性的层压板。这常通过使用具有 不同纤维方向的机织物，或通过在模具中沿着不同取向使织物沉积来实现。然而，机织物具 有前面所述的卷曲的缺点。
[0010] 无纺织物的范围从包含无规方向纤维元件的织物如短切纤维织物，到包含有规、 基本平行方向丝束的织物。在本申请内，我们将后者织物称为"取向增强织物"。在取向增 强织物中，通常将织物长度方向称为炜向，将与其垂直的方向称为经向-即使这些织物不 是织造形式（"非织造"）也如此。
[0011] 取向增强织物相对于前述机织物的重要优点在于，纤维丝束不受卷曲影响，因此 所得复合结构具有改善的机械性能。
[0012] 然而，取向增强织物需要多层取向单向纤维从而支持纤维取向，它们也需要垂直 于多个织物层进行织物的十字刺绣，从而使生产、处理和浸渍期间的织物稳定。结果，这些 织物的制造工艺复杂且不充分。
[0013] 该多层取向织物的实例公开于EP 0 768 167、DE 10 2005 000 115、EP 1 693 496和DE 10 2006 057 633中。在各自这些文献中，单向连续纤维丝束以相对于织物长度 方向的角度位移和它们共缠绕，从而形成多轴织物，由此使一层纤维丝束支持另一层纤维 丝束。缠绕方法非常复杂，因为这需要大卷的单向纤维丝束在旋转运动中移动，。这限制多 轴织物的生产速度（不充分），因此这些材料的生产成本昂贵。特别地，以该方式不能生产 重量重的多轴织物。
[0014] 此外，迄今为止，生产包含取向织物层的预浸渍模制材料已不可行，其中各层具有 大于200g/m 2(gsm)的高纤维重量。十字刺绣重丝束以稳定这些材料是困难的。此外，在浸 渍织物以形成预浸料模制材料时，这些材料的层内空隙率大，因为难以充分浸渍重织物结 构。
[0015] 本发明旨在克服上述问题和/或通常提供改善之处。
[0016] 根据本发明，提供所附权利要求任一项所限定的模制材料和方法。
[0017] 在一个实施方式中，提供非织造单向丝束和支持结构的单层织物，所述非织造单 向丝束以相对于织物长度方向为大于0°的角度配置，所述支持结构用于维持丝束配置。
[0018] 优选丝束是不连续的。这意指丝束在整个织物不是连续的长度。
[0019] 在一个优选实施方式中，丝束具有对应于以下的长度：宽度织物/c〇s(经向角 (warp angle))。经向角为丝束相对于经向的角度。
[0020] 丝束可以从织物一侧延伸至织物另一侧。优选丝束以经向针织形式通过支持结构 保持在适当位置。纤维丝束重量相对于经向针迹重量的比率可以为1200:10至1200:1，或 1200:8 至 1200:5,或 800:10 至 800:1，或 800:8 至 800:5,或 600:10 至 600:1，或 600:8 至 600:5 或 500:10 至 500:1、500:8 至 500:5 或 400:10 至 400:1，或 400:8 至 400:5 或 300:10 至300:1，或300:8至300:5和/或前述范围的组合。
[0021] 在一个实施方式中，提供包含单层非织造纤维丝束的织物，丝束通过支持结构保 持在适当位置。织物具有长度或径向或0°的方向，和垂直、横向或炜向或90°的方向。支 持结构可以为沿着经向或0°方向延伸的支持纱形式。丝束可以相对于经向或0°方向为 2°至90°、优选20°至60°的角度配置。
[0022] 丝束以与关于经向取向或炜斜相对的该角度配置。此外，经向不存在织造形式，从 而防止或降低纤维丝束中的卷曲效果。
[0023] 在本发明的一个进一步实施方式中，提供包含织物的模制材料，所述织物包含单 层非织造纤维丝束，丝束通过支持结构和可固化树脂基体保持在适当位置。
[0024] 在本发明的另一实施方式中，提供包含纤维增强层和可固化树脂基体的模制材 料，其中纤维增强层包含无纺织物，织物包含单向纤维丝束和支持结构，所述单向纤维丝束 以相对于织物长度方向为大于0°的角度配置，所述支持结构用于维持丝束配置。
[0025] 在另一实施方式中，可固化树脂基体位于两个纤维增强层之间和可固化树脂基体 部分浸渍纤维增强层。
[0026] 在一个进一步实施方式中，纤维增强层可以通过树脂基体的粘着性保持在树脂基 体上的适当位置。一个或多个纤维增强层可以指触干燥。可固化树脂基体也可以部分浸渍 纤维增强层。
[0027] 在一个进一步实施方式中，两层纤维增强织物包含以相对于织物长度方向为对角 配置的单向纤维。
[0028] 在另一实施方式中，树脂基体可以形成支持结构。
[0029] 在又一实施方式中，纤维增强层可以位于树脂基体上。树脂基体可以通过其固有 的粘着性将纤维增强层保持在适当位置。树脂基体可以部分浸渍纤维增强层。
[0030] 支持结构支持单向丝束的配置从而维持其取向。支持结构可以不同形式提供：作 为额外的织物层，作为粘合剂，作为针织形式的纱，或作为纤维环或束缚丝束的捆扎，或作 为固化、部分固化或未固化形式的树脂基体和/或前述形式的组合。施用支持结构从而不 显著破坏纤维丝束的配置，不包含在织物中织造的任何纤维，因而不会使任何卷曲引入织 物中。这使得织物表面能够形成有较平滑的表面轮廓，降低在施用树脂时对着织物或织物 内部所捕获的空气（层内空气）。
[0031] 可以将支持结构施用至纤维增强层以提供排气路径，从而除提供所需织物支持以 外，也降低空隙的形成。
[0032] 在一个实施方式中，支持结构可以包括支持结构纤维，所述支持结构纤维以围绕 丝束的环的形式施用。环可以配置为使支持结构纤维由纤维增强层的一个表面延伸通过至 相反表面，由此环绕丝束以使丝束束缚在一起。支持结构纤维可以在相邻丝束之间通过，这 样做时支持结构纤维也可在丝束之间引入间隔。该配置提供沿着层间方向和层内方向的排 气路径以及提供织物支持。所述间隔也便于在固化阶段期间完全润湿，这对于需要使用重 织物或高纤维密度的应用而言特别重要。
[0033] 支持结构纤维的环密度可进行调整，使得织物受益于可调的悬垂性、稳定性和排 气性。在模制材料组装之后，可以将支持结构纤维任选地从纤维增强层部分或完全移除。支 持结构纤维可以任选地包含热塑性纤维。这些纤维的熔点可以低于固化温度。
[0034] 在另一实施方式中，支持结构纤维可以为针织（stitching)或结网（meshing)或 捆扎（lashing)或挂结（hitching)的形式。针织纱或纤维可以形成针织。针织可以刺穿 丝束或可以提供针织而不刺穿丝束从而如上所述围绕丝束形成环、捆扎或挂结。在另一实 施方式中，针织可包括可溶性聚合物。在一个实施方式中，在模制材料固化期间针织可熔化 或溶解。
[0035] 支持结构纤维优选包括以重复针织图案施用至织物的连续纤维，还可以包括不连 续的纤维。支持结构纤维优选用以线形图案施用的重复环来束缚织物丝束，可沿着任何方 向施用但是优选沿着0°方向施用。可以将另外的支持结构纤维施用至织物的相反表面，从 而它们通过源自织物第一表面的纤维制成的环。
[0036] 支持结构可以包括纱，支持结构纱的重量为10至15