纖維增強材料用于制備多種制品。纖維增強材料可以用作稱為預(yù)浸料的材料，所述預(yù)浸料是提供有固化劑的可固化樹脂例如熱固性環(huán)氧樹脂或聚酯樹脂的基質(zhì)內(nèi)的纖維材料。纖維材料可以為碳纖維、玻璃纖維或芳族聚酰胺的絲束，例如為由多根絲構(gòu)成的單紗的絲束。預(yù)浸料可以在模具中鋪疊與成形，在模具中預(yù)浸料可通過施加熱進行固化以制備需要的成形制成品?；蛘?，所述制品可以通過如下制備：將干燥狀態(tài)下的纖維材料放在模具中，用熱固性樹脂灌注，然后固化。

制成品通常由數(shù)層的干纖維增強物或預(yù)浸料、或干纖維增強物與預(yù)浸料兩者形成。將這些數(shù)層的干纖維增強物或預(yù)浸料、或干纖維增強物與預(yù)浸料兩者在模具中層疊，需要時加熱固化前進行灌注，以制備制成品。困難之處在于，樹脂基質(zhì)與纖維增強材料之間的熱膨脹存在差異。這可造成纖維增強物中的波紋和其他缺陷，其反過來可導(dǎo)致制品的機械性質(zhì)降低，在一些情況下需要廢棄制品。另外，鋪疊預(yù)浸料或干纖維增強材料期間可引起皺褶和其他缺陷，從而影響纖維對齊。灌注或固化期間樹脂的流動也可影響纖維對齊。因此已提議包括預(yù)固化的層合體作為鋪疊層中的中間層以改善與保持纖維增強層的對齊，進而減少固化制品中的缺陷例如皺褶。

歐洲專利EP-A-1925436涉及制備纖維增強層合體例如風(fēng)力機葉片，其中克服在固化制品中形成皺褶的問題。在EP-A-1925436中，在固化之前，將與未固化層合體層相比剛性大的材料的預(yù)固化層放在未固化層的層疊體內(nèi)。所述過程可以進行重復(fù)直至得到需要厚度的層疊體。預(yù)固化層為已經(jīng)用可固化樹脂浸漬并且固化的織物層。EP-A-2217748使用預(yù)固化結(jié)構(gòu)墊，預(yù)固化結(jié)構(gòu)墊包含連接在一起的平行纖維束組，預(yù)固化結(jié)構(gòu)墊可以包含平行纖維層，平行纖維層可橫向彼此對齊。盡管使用這樣的墊有助于整個層疊體材料的纖維對齊，但遭受如下不利情形：所述墊抑制整個層疊體材料的樹脂流動，而且對于許多應(yīng)用太笨重。這些困難可由于固化產(chǎn)品中的氣泡導(dǎo)致固化產(chǎn)品中的空隙或可造成皺褶，其如前所述可不利地影響制成品的機械性質(zhì)。

預(yù)固化層合體層在性質(zhì)上為剛性，因此不容易順應(yīng)高度彎曲模具的形狀。當(dāng)將預(yù)固化層合體層放在彎曲模具中時，它們固有的剛性阻止其合適地順應(yīng)模具的外形，相反它們將層疊體輕微擠出模具，從而在層合體之下產(chǎn)生空隙。因此需要層合體，其能夠順應(yīng)模具同時在附近層中保持纖維對齊。

因此，本發(fā)明提供克服這些問題的織物。

根據(jù)本發(fā)明，提供所附權(quán)利要求中的任一項定義的織物、用途、層疊體和制品。

在一個實施方式中，本發(fā)明因此提供無紡布，其包含緯向間隔的固化或部分固化的絲束以及徑向間隔的固化或部分固化的絲束，其中緯向絲束與徑向絲束交接。

纖維材料絲束為薄的連續(xù)纖維(稱為單絲)的小尺寸集合，沿絲束的長度軸向延伸。絲束可以包含數(shù)百根、通常成千上萬根或更多的連續(xù)纖維，絲束通常的最大尺寸為6mm，優(yōu)選小于4mm。用于本發(fā)明的絲束可以為任何適宜材料，優(yōu)選玻璃纖維、碳纖維和芳族聚酰胺纖維。

在一個優(yōu)選的實施方式中，將用于本發(fā)明無紡布層的緯向絲束和徑向絲束間隔開以提供包含無紡布的格子，所述無紡布包含第一層緯向間隔的纖維絲束，第一層緯向間隔的纖維絲束與第二層徑向間隔的纖維絲束接觸，其中所述第一層和所述第二層接合在一起，其中緯向纖維絲束與徑向纖維絲束接觸。間距優(yōu)選提供1mm至25mm、優(yōu)選2mm至15mm或更優(yōu)選5mm至10mm的絲束之間的間隙。絲束的間距可用于改進灌注的樹脂的流動。大的間距可用于幫助灌注的樹脂穿過本發(fā)明的織物從而幫助灌注的樹脂分布在整個模具中。窄的間距可用于延遲樹脂流動，從而使樹脂轉(zhuǎn)向至其他情況下會浸漬不足的區(qū)域。間距也變得用灌注的樹脂填充，灌注的樹脂圍繞織物的絲束，這改善織物并入固化制成品中。

本發(fā)明無紡布的緯向絲束和徑向絲束可以任何適宜方式進行接合。例如所述緯向絲束和徑向絲束可以通過粘結(jié)劑例如熱固性樹脂接合在一起?；蛘撸鼍曄蚪z束和徑向絲束可以例如通過針織進行機械連接。在另一個實施方式中，粘結(jié)劑纖維可以包括在絲束內(nèi)，粘結(jié)劑纖維可熔融并且用于通常在壓力下使緯向絲束和徑向絲束結(jié)合在一起。在一個優(yōu)選的方法中，通過包括可溶于用于復(fù)合結(jié)構(gòu)的樹脂中的紗例如聚酯紗實現(xiàn)結(jié)合。紗結(jié)合徑向絲束和緯向絲束，然后溶解于樹脂中，固化時進一步結(jié)合徑向絲束和緯向絲束。

在一個優(yōu)選的實施方式中，本發(fā)明的織物包含用固化樹脂浸漬的徑向或緯向絲束(但優(yōu)選不是徑向和緯向兩者)，沿著其他方向的絲束包含未固化樹脂、粉狀樹脂或是未浸漬的。這使得織物沿著用固化樹脂浸漬的方向為剛性，沿著其他方向為柔性。這使織物能夠順應(yīng)模具表面的外形同時仍提供足夠的剛性防止皺褶形成。

本發(fā)明特別適用于風(fēng)力機葉片模具中，這些模具沿著長度方向比沿著寬度方向具有較平緩的外形。因此本方向織物的柔性軸可沿著模具寬度方向?qū)R，使得順應(yīng)緊湊的寬度方向的外形同時仍防止沿著長度方向皺褶的形成。

在本發(fā)明的一個替代實施方式中，織物在徑向絲束和緯向絲束的交叉點處包含固化樹脂。固化樹脂可以用于使徑向絲束和緯向絲束接合在一起。交叉點處的固化樹脂可提供足夠的剛性以保持附近纖維層中的纖維對齊同時也允許沿著徑向和緯向兩者方向的彎曲。沿著兩個軸的彎曲允許織物順應(yīng)模具，所述模具沿著兩個軸的變化顯著。遠離交叉點，徑向絲束和/或緯向絲束可以包含未固化樹脂或不含樹脂。形成根據(jù)該實施方式的織物的一種方法是在徑向絲束上提供包含反應(yīng)性環(huán)氧樹脂的樹脂，在緯向絲束上提供富含反應(yīng)性硬化劑的樹脂，或在徑向絲束上提供富含反應(yīng)性硬化劑的樹脂，在緯向絲束上提供包含反應(yīng)性環(huán)氧樹脂的樹脂。當(dāng)絲束接觸時，硬化劑將僅在交叉點處引起樹脂固化，從而將絲束用固化樹脂結(jié)合在一起。

在本發(fā)明的一個進一步實施方式中，提供本發(fā)明的無紡布作為可固化纖維增強樹脂層的層疊體中的中間層以改善層疊體內(nèi)纖維增強樹脂層的對齊與保持對齊的用途。另外，無紡布的該用途減少固化制成品中的皺褶。纖維增強樹脂層可以為預(yù)浸料，或纖維增強樹脂層可以通過如下形成：提供干纖維材料以及通過在模具內(nèi)浸漬作為纖維材料基質(zhì)來提供樹脂。在這種情況下，本發(fā)明的優(yōu)選格子如非織造的中間層的用途是特別有利的，因為該用途兩者保持可固化層內(nèi)的纖維增強物對齊但允許樹脂流動穿過層疊體以得到樹脂在整個層疊體內(nèi)的良好分布。

本發(fā)明無紡布的徑向絲束和緯向絲束可以相同或不同，可以為任何適宜材料。優(yōu)選材料包括玻璃纖維、碳纖維和芳族聚酰胺纖維以及合成纖維例如聚酯纖維。特別優(yōu)選玻璃纖維或碳纖維的絲束。絲束由許多根平行纖維或單絲構(gòu)成，各絲束可以包含多至20,000根、優(yōu)選多至50,000根纖維或單絲。優(yōu)選相同單絲用于徑向絲束和緯向絲束，優(yōu)選絲束尺寸為0.5mm至5mm。

本發(fā)明的無紡布可以任何便利方式制備。徑向絲束和/或緯向絲束可用粘結(jié)劑涂布，使得當(dāng)它們彼此接觸時進行結(jié)合。在這種優(yōu)選的體系中，粘結(jié)劑為熱固性樹脂，例如包含固化劑環(huán)氧樹脂或聚酯樹脂的樹脂。以此方式，緯向絲束和徑向絲束彼此接觸時，緯向絲束和徑向絲束可通過加熱以固化熱固性粘結(jié)劑而彼此結(jié)合。或者，盡管不優(yōu)選但徑向絲束和緯向絲束可彼此接觸，然后施用粘結(jié)劑。但重要的是，在無紡布用作用于形成復(fù)合材料的層疊體中的中間層之前使粘結(jié)劑固化，否則將缺乏需要保持層疊體內(nèi)其他層中纖維對齊的剛性。

本發(fā)明無紡布中的絲束包含纖維或單絲，例如碳纖維、玻璃纖維、芳族聚酰胺纖維、天然纖維，例如基于纖維素的纖維如木纖維、有機纖維或其他纖維，其可以用于增強的目的。在制備長度大于40米例如50至60米的風(fēng)輪機外殼中，優(yōu)選玻璃和碳纖維，特別優(yōu)選碳纖維。絲束由眾多單根纖維構(gòu)成并且為單向的。通常絲束將具有圓形或接近圓形的截面，其中直徑為3至20μm、優(yōu)選5至12μm。不同纖維可以用于不同預(yù)浸料中，用于制備固化層合體。

示例性絲束為碳纖維，可購自Hexcel Corporation。適宜的碳纖維包括：IM7碳纖維，可得到為含有6,000或12,000根單絲、重量分別為0.223g/m和0.446g/m的纖維；IM8-IM10碳纖維，可得到為含有12,000根單絲、重量為0.446g/m至0.324g/m的纖維；AS7碳纖維，可得到為含有12,000根單絲、重量為0.800g/m的纖維。其他有用材料包括Panex 35或Mitsubishi TRH50。

本發(fā)明特別用于制備風(fēng)力機葉片。由于風(fēng)力機葉片的尺寸增加，風(fēng)力機葉片的制備需要多層的復(fù)合纖維和樹脂增強物的層疊體。常規(guī)地，將樹脂預(yù)浸漬纖維增強物(預(yù)浸料)在模具中鋪疊以形成這些層疊體。或者，將干纖維層在模具中鋪疊，隨后將這些纖維層用可固化樹脂基質(zhì)使用真空輔助樹脂傳遞模塑成型(VARTM)進行灌注。

本領(lǐng)域中已知的是，纖維增強復(fù)合材料中的彎曲纖維、線性畸變、皺褶或纖維隆起大大劣化復(fù)合材料的機械性質(zhì)、特別是強度和E模量。因此非常需要制備具有高度對齊纖維的復(fù)合材料。特別在包含干纖維層的VARTM鋪疊層中，在鋪疊和加工兩者期間保持纖維對齊是個問題。

已經(jīng)發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的無紡布為有用的中間層以避免或至少減輕該問題，和/或以提供如下優(yōu)點：通常使用無紡布作為中間層能夠使鋪疊層或?qū)盈B體中的纖維保持對齊和防止纖維線性畸變。層合體部件可以由本發(fā)明的一層或多層預(yù)浸料、干纖維材料以及纖維增強片材和無紡布的任何組合形成。

在樹脂材料用作粘結(jié)劑以結(jié)合本發(fā)明無紡布的徑向絲束和緯向絲束的情況下，優(yōu)選環(huán)氧樹脂。熱固性樹脂，例如基于環(huán)氧樹脂的樹脂、基于乙烯基酯的樹脂、基于聚氨酯的樹脂或其他適宜熱固性樹脂也適用于本發(fā)明作為粘結(jié)劑的未固化或固化樹脂。固化纖維增強片材可以包含多于一種的樹脂和多于一種的纖維。在一個優(yōu)選的實施方式中，固化纖維增強片材包含單向碳和/或玻璃纖維以及基于環(huán)氧樹脂的樹脂、基于聚氨酯的樹脂或基于乙烯基酯樹脂，優(yōu)選固化纖維增強片材基本由單向碳和/或玻璃纖維以及基于環(huán)氧樹脂樹脂構(gòu)成。

環(huán)氧樹脂的反應(yīng)性由環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當(dāng)量(EEW)表示，EEW越低，反應(yīng)性越高。環(huán)氧當(dāng)量可計算如下：(環(huán)氧樹脂的分子量)/(每分子中環(huán)氧基的個數(shù))。另一種方式是用環(huán)氧值計算，環(huán)氧值可定義如下：環(huán)氧值＝100/環(huán)氧當(dāng)量。然后計算每分子中的環(huán)氧基：(環(huán)氧值×分子量)/100。然后計算分子量：(100×每分子中的環(huán)氧基)/環(huán)氧值。然后計算分子量：環(huán)氧當(dāng)量×每分子中的環(huán)氧基。

用于本發(fā)明時的環(huán)氧樹脂優(yōu)選具有由150至1500的EEW表示的反應(yīng)性，優(yōu)選高反應(yīng)性例如200至500的EEW，樹脂組合物包含樹脂以及促進劑或固化劑。適宜的環(huán)氧樹脂可以包含兩種或更多種環(huán)氧樹脂的共混物，所述兩種或更多種環(huán)氧樹脂選自單官能、雙官能、三官能和/或四官能的環(huán)氧樹脂。

舉例來說，適宜的雙官能環(huán)氧樹脂包括基于如下的那些雙官能環(huán)氧樹脂：雙酚F的二縮水甘油醚、雙酚A(任選溴化)的二縮水甘油醚、苯酚和甲酚酚醛環(huán)氧樹脂、苯酚-醛加合物的縮水甘油醚、脂族二醇的縮水甘油醚、二縮水甘油醚、一縮二乙二醇二縮水甘油醚、芳族環(huán)氧樹脂、脂族聚縮水甘油醚、環(huán)氧化烯烴、溴化樹脂、芳族縮水甘油胺、雜環(huán)縮水甘油酰亞胺和酰胺、縮水甘油醚、氟化環(huán)氧樹脂、縮水甘油酯或其任何組合。

雙官能環(huán)氧樹脂可以選自雙酚F的二縮水甘油醚、雙酚A的二縮水甘油醚、二縮水甘油基二羥基萘或其任何組合。

舉例來說，適宜的三官能環(huán)氧樹脂可以包括基于如下的那些三官能環(huán)氧樹脂：苯酚和甲酚酚醛環(huán)氧樹脂、苯酚-醛加合物的縮水甘油醚、芳族環(huán)氧樹脂、脂族三縮水甘油醚、二脂族三縮水甘油醚、脂族聚縮水甘油胺、雜環(huán)縮水甘油酰亞胺和酰胺、縮水甘油醚、氟化環(huán)氧樹脂或其任何組合。適宜的三官能環(huán)氧樹脂可購自Huntsman Advanced材料(Monthey,Switzerland)，商品名為MY0500和MY0510(三縮水甘油基對氨基苯酚)以及MY0600和MY0610(三縮水甘油基間氨基苯酚)。三縮水甘油基間氨基苯酚也可購自Sumitomo Chemical Co.(Osaka,Japan)，商品名為ELM-120。

適宜的四官能環(huán)氧樹脂包括N,N,N’,N’-四縮水甘油基-間二甲苯二胺(可商購自Mitsubishi Gas Chemical Company，商品名為Tetrad-X，以及Erisys GA-240，得自CVC Chemicals)，N,N,N’,N’-四縮水甘油基二苯氨基甲烷(例如MY0720和MY0721，得自Huntsman Advanced材料)。其他適宜的多官能環(huán)氧樹脂包括DEN438(得自Dow Chemicals,Midland,MI)、DEN439(得自Dow Chemicals)、Araldite ECN 1273(得自Huntsman Advanced材料)和Araldite ECN 1299(f得自Huntsman Advanced材料)。

本發(fā)明固化的無紡布為相對平的部件，所述部件通常具有的為寬度至少十倍的長度、為厚度至少5倍的寬度的片材。通常，長度為寬度的20-50倍或更多，寬度為厚度的20至100倍或更多。在一個優(yōu)選的實施方式中，片材的形狀為帶狀。

優(yōu)選本發(fā)明固化的無紡布的尺寸使得其可卷曲?？删砬暮x是指織物可以卷繞到輥上，所述輥的直徑允許在標(biāo)準(zhǔn)尺寸的容器中運輸。這大大減少復(fù)合部件的制備成本，因為，環(huán)形線圈的織物可以在集中化設(shè)備中制備并且在其可以分為適宜尺寸的元件的情況下裝運至葉片組裝現(xiàn)場。為了進一步提高裝運，優(yōu)選基于柔韌性、剛性、使用的纖維種類和纖維含量，選擇無紡布的厚度使得固化纖維增強片材可以卷繞到直徑小于2m的輥上。通常，這對應(yīng)于多至3.0mm的厚度，但是，對于高的纖維含量和剛性，低于2.5mm的厚度通常更適宜。另一方面，該厚度的片材在外表面提供相當(dāng)寬泛的步驟，其有利于較薄的片材。但是，片材通常應(yīng)該不薄于0.5mm，因為薄于0.5mm的片材會缺乏防止皺褶形成需要的剛性。否則，會需要使用多個厚度薄于0.5mm的片材以得到需要的剛性，這增加了制備時間。在一個優(yōu)選的實施方式中，固化纖維增強片材厚度為約1.5至2mm。

無紡布的寬度可沿著無紡布的長度變化。通常，最大寬度應(yīng)該大于約100mm，為了減少片材個數(shù)，需要寬度大于約150mm。實驗工作表明，在許多情況下，最寬處的寬度可以優(yōu)選大于約200mm。另一方面，樹脂必須在對應(yīng)于片材寬度的距離的相鄰片材之間行進，因此片材的最大寬度優(yōu)選小于約500mm。這也允許適宜控制樹脂引入。在一個優(yōu)選的實施方式中，最大寬度小于約400mm，例如如果選擇樹脂使得樹脂在完全灌注之前開始固化，優(yōu)選最大的片材寬度小于約300mm。

本發(fā)明的無紡布特別用作熱固性樹脂基質(zhì)中的纖維層層疊體中的中間層。熱固性樹脂中的纖維層可以為預(yù)浸料，或熱固性樹脂中的纖維層可以為干纖維，隨后將干纖維用熱固性樹脂基質(zhì)灌注。預(yù)浸料為如下術(shù)語，其用于描述浸漬的或與在未固化狀態(tài)下并且易于固化的樹脂組合的纖維和織物。纖維可以為絲束或織物的形式，絲束通常包含多根稱為單絲的薄纖維。用于預(yù)浸料的纖維材料和樹脂將取決于固化的纖維增強材料需要的性質(zhì)以及固化的層合體要投入使用的用途。纖維材料在本申請中描述為結(jié)構(gòu)纖維。樹脂可以各種方式與纖維或織物組合。樹脂可以粘合至纖維材料表面。樹脂可以部分或完全浸漬纖維材料。樹脂可以浸漬纖維材料從而提供便于在加工預(yù)浸料材料期間除去空氣或氣體的途徑。

用于這種應(yīng)用的一個優(yōu)選種類的樹脂為可固化環(huán)氧樹脂和固化劑。固化劑促進劑通常包括在樹脂中以縮短固化循環(huán)時間。

用于固化預(yù)浸料和預(yù)浸料層疊體的固化循環(huán)為溫度和時間的平衡，考慮到樹脂的反應(yīng)性以及樹脂和纖維的使用量。這同樣適用于干纖維層的樹脂灌注。

從經(jīng)濟的角度來看，需要循環(huán)時間盡可能短，因此固化劑和促進劑通常包括在環(huán)氧樹脂中。此外需要加熱來引起樹脂固化導(dǎo)致固化反應(yīng)本身可高度放熱，這需要考慮到特別對于大而厚的預(yù)浸料層疊體固化的時間/溫度固化循環(huán)，因為越來越多的情況是制備層合體用于工業(yè)應(yīng)用，其中使用大量環(huán)氧樹脂以及由于樹脂固化反應(yīng)放熱可在層疊體內(nèi)產(chǎn)生高溫。要避免溫度過高，因為溫度過高可破壞模具強化或造成樹脂的某些分解。溫度過高也可造成對樹脂固化的失控，導(dǎo)致固化失控。產(chǎn)生的熱也可造成材料的熱膨脹差，導(dǎo)致固化制成品中的瑕疵和缺陷，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用本發(fā)明的無紡布減少或消除這種現(xiàn)象。

當(dāng)包含許多層預(yù)浸料的厚型材進行固化時，過高溫度的產(chǎn)生可為較大問題，因為變得較為流行的是制備用于重工業(yè)用途的纖維增強層合體，例如制備風(fēng)輪機結(jié)構(gòu)，特別是風(fēng)力渦輪機的葉梁(spar)和殼體，由所述葉梁和殼體進行組裝葉片。為了補償固化期間產(chǎn)生的熱，需要利用固化循環(huán)期間的停留時間，其中模塑保持在恒定溫度一個時間段以控制模塑溫并且冷卻以防止過熱，這增加循環(huán)時間至數(shù)小時的不需要長的循環(huán)時間，在一些情況下大于八小時。

例如，基于環(huán)氧樹脂的預(yù)浸料的厚層疊體例如60或更多層可需要固化溫度高于100℃數(shù)小時，這同樣適用于灌注樹脂。但是，固化可具有的反應(yīng)焓為150焦耳每克環(huán)氧樹脂或更多，該反應(yīng)焓需要在低于100℃固化循環(huán)期間的停留時間以避免樹脂過熱和分解。此外，停留時間之后，需要進一步加熱層疊體至高于100℃(例如至高于125℃)以使樹脂完全固化。這導(dǎo)致不需要的長的和不經(jīng)濟的固化循環(huán)。此外，產(chǎn)生的高溫可造成對模具或袋材料的損壞，或需要使用特殊而昂貴的模具或袋材料。

也需要由預(yù)浸料制備片狀結(jié)構(gòu)，其中固化樹脂具有高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)(例如高于80℃)以通過改善預(yù)浸料對在高溫和/或高濕暴露延長的時間段的耐性來延長結(jié)構(gòu)的有用性，這可造成不需要的Tg降低。對于風(fēng)能結(jié)構(gòu)，優(yōu)選Tg高于90℃。Tg增加可以通過使用更多反應(yīng)性樹脂實現(xiàn)。但是，樹脂的反應(yīng)性越高，在硬化劑和促進劑存在下樹脂固化期間釋放的熱越多，這增加前述隨之而來的問題。

預(yù)浸料通常包含纖維增強物和環(huán)氧樹脂的混合物，所述環(huán)氧樹脂包含20wt％至85wt％的EEW為150至1500的環(huán)氧樹脂，所述樹脂通過外部施加70℃至110℃的溫度可固化。

已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果在不存在常規(guī)硬化劑例如雙氰胺下環(huán)氧樹脂進行固化，則這種需要的預(yù)浸料和預(yù)浸料層疊體可以使用常規(guī)可得的環(huán)氧樹脂得到，具體已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這些需要的預(yù)浸料可通過在不存在硬化劑例如雙氰胺下使用基于脲的固化劑得到。應(yīng)該使用的相對量的固化劑和環(huán)氧樹脂將取決于預(yù)浸料中樹脂的反應(yīng)性以及纖維增強物的性質(zhì)和量。通常使用基于環(huán)氧樹脂的重量為0.5至10wt％的基于脲的固化劑。

用作前述纖維增強復(fù)合材料中的基質(zhì)的環(huán)氧樹脂與本發(fā)明無紡布的徑向絲束和緯向絲束的粘結(jié)劑一樣有用，所述環(huán)氧樹脂可以選自相同樹脂，在一個優(yōu)選的實施方式中，相同樹脂體系用于無紡布中以及用作基質(zhì)兩者。

環(huán)氧樹脂組合物也包含一種或多種基于脲的固化劑，優(yōu)選使用基于環(huán)氧樹脂的重量為0.5至10wt％的固化劑，更優(yōu)選1wt％至8wt％，更優(yōu)選2wt％至8wt％，更優(yōu)選0.5wt％至5wt％，更優(yōu)選不低于0.5wt％至不高于4wt％inclusive，或最優(yōu)選不低于1.3wt％至不高于4wt％。

預(yù)浸料通常在進行制造并且因此需要加工的不同位置使用。因此優(yōu)選預(yù)浸料為干的或盡可能干，具有低的表面粘性。因此優(yōu)選使用高粘度樹脂。這也具有如下益處：纖維層浸漬緩慢，允許空氣逸出，盡量減少空隙形成。

使用時，脲固化劑可以包含雙脲固化劑，例如2,4-甲苯雙二甲基脲或2,6甲苯雙二甲基脲和/或前述固化劑的組合?；陔宓墓袒瘎┮部梢苑Q之為“urones”。

優(yōu)選基于脲的材料可得自如下的材料：商品名為(Alzchem的商標(biāo))，脲衍生物，包括雙脲例如UR500和UR505。

預(yù)浸料可以包含含有20％至85wt％的環(huán)氧樹脂以及0.5至10wt％的固化劑的樹脂體系，所述環(huán)氧樹脂為150至1500的EEW的環(huán)氧樹脂，所述樹脂體系包含初始溫度為115至125℃、和/或峰溫度為140至150℃和/或焓為80至120J/g(T_初始、T_峰、焓通過DSC(＝差示掃描量熱法)根據(jù)ISO 11357、過熱溫度為-40至270℃在10℃/min測量)。T_初始定義為在DSC掃描期間發(fā)生樹脂固化時的初始溫度，同時T_峰定義為在掃描期間樹脂固化過程中的峰溫度。

樹脂體系特別適于需要的固化溫度低于100℃時的預(yù)浸料應(yīng)用。樹脂體系可以在75℃至高達120℃的寬加工溫度范圍內(nèi)加工固化。由于樹脂低的放熱性質(zhì)，該樹脂可用于大型工業(yè)部件，適于薄和厚的型材固化。這表明在固化溫度<100℃的良好的靜態(tài)和動態(tài)機械性能。

在用于預(yù)浸料和用作干纖維增強物兩者的鋪疊層中使用的結(jié)構(gòu)纖維可以為隨機、針織、機織、無紡布、多軸或任何其他適宜圖案的形式。對于結(jié)構(gòu)應(yīng)用，通常優(yōu)選纖維為單向取向。當(dāng)使用單向纖維層時，纖維取向可在整個預(yù)浸料層疊體中變化。但是，這僅為單向纖維層層疊體的許多可能取向中的一種。例如，鄰近層中的單向纖維可以所謂0/90排列形式相互正交排列，所謂0/90排列表示鄰近纖維層之間的角。其他排列，例如0/+45/-45/90當(dāng)然在許多其他排列中是可能的。

結(jié)構(gòu)纖維可以包含斷裂(即拉伸斷裂的)的選擇性不連續(xù)或連續(xù)纖維。結(jié)構(gòu)纖維可以由各種材料構(gòu)成，所述各種材料例如碳、石墨、玻璃、金屬化聚合物、芳族聚酰胺及其混合物。玻璃和碳纖維為優(yōu)選的碳纖維，優(yōu)選用于長度大于40米例如50至60米的風(fēng)輪機外殼。結(jié)構(gòu)纖維可以為由眾多單根纖維構(gòu)成的單根絲束并且可以為織造的或非織造的織物。根據(jù)最終層合體中需要的性質(zhì)，纖維可以為單向、雙向或多向。通常纖維將具有圓形或接近圓形截面，其中直徑為3至20μm、優(yōu)選5至12μm。不同纖維可以用于不同預(yù)浸料用于制備固化層合體。

用于預(yù)浸料或干鋪疊層的示例性單向結(jié)構(gòu)纖維層可以選自與可用于本發(fā)明無紡布的絲束相同的絲束。例如，所述纖維可以為碳纖維，可購自Hexcel Corporation。用于制備單向纖維層的適宜的碳纖維包括：IM7碳纖維，可得到為含有6,000或12,000根單絲、重量分別為0.223g/m和0.446g/m的纖維；IM8-IM10碳纖維，可得到為含有12,000根單絲、重量為0.446g/m至0.324g/m的纖維；AS7碳纖維，可得到為含有12,000根單絲、重量為0.800g/m的纖維。

預(yù)浸料的結(jié)構(gòu)纖維將基本用環(huán)氧樹脂浸漬，優(yōu)選樹脂含量為20至85wt％的總的預(yù)浸料重量的預(yù)浸料。

本發(fā)明預(yù)浸料和干纖維層的層疊體可以包含大于40層，通常大于60層，有時大于80層。通常層疊體將具有的厚度為35至100mm。優(yōu)選對于每6至20纖維層增強材料使用一個包含本發(fā)明無紡布的中間層，優(yōu)選對于每10至15纖維層增強材料使用一個層。

在使用本發(fā)明的無紡布制備固化制成品時，材料在模具中以需要的順序鋪疊。材料可以包含一層或多層預(yù)浸料、干的增強物和/或增強片材與一層或多層的本發(fā)明無紡布共同的組合。

在接近于大氣壓的壓力的固化可通過所謂真空袋技術(shù)來實現(xiàn)。這包含將鋪疊層層疊體放在氣密袋中以及在真空袋的內(nèi)側(cè)上產(chǎn)生真空。在產(chǎn)生真空之前或之后，真空袋可以放在模具中或放在模具上?；蛘?，層疊體可以將固化劑灌注在封閉模具中。

在使用干纖維層的情況下，灌注樹脂可以經(jīng)由適宜的導(dǎo)管供給。灌注樹脂或第二灌注樹脂通過真空袋內(nèi)部降低的壓力穿過干纖維。

因此，層疊體可以包含預(yù)浸料內(nèi)部的基質(zhì)樹脂或具有干纖維鋪疊層的第二灌注樹脂，或預(yù)浸料內(nèi)部的基質(zhì)樹脂和具有干纖維鋪疊層的第二灌注樹脂。不管存在何種樹脂，均將該樹脂然后通過外部施加熱固化以制備模制層合體或部件。使用真空袋具有如下作用：層疊體經(jīng)歷多至大氣壓的壓固壓力，這取決于施用的真空度。存在一個或多個的本發(fā)明無紡布的中間層有助于保持層疊體內(nèi)預(yù)浸料或灌注層需要的對齊。

固化時，層疊體變?yōu)閺?fù)合層合體，適用于結(jié)構(gòu)應(yīng)用，例如汽車、船用車輛或航空航天結(jié)構(gòu)，或風(fēng)輪機結(jié)構(gòu)例如用于葉片或葉梁的殼體。這種復(fù)合層合體可包含結(jié)構(gòu)纖維為80體積％至15體積％、優(yōu)選58體積％至65體積％。

本發(fā)明具有制備各種材料的適用性。一個具體的應(yīng)用為制備風(fēng)力機葉片。通常的風(fēng)力機葉片包含兩個長的殼體和葉片內(nèi)的一個支撐葉梁，兩個長的殼體共同形成葉片的外表面，所述支撐葉梁至少部分沿著葉片長度延伸。殼體和葉梁可以通過將預(yù)浸料/干纖維層疊體固化來制備，所述預(yù)浸料/干纖維層疊體包含本發(fā)明的無紡布。

殼體的長度和形狀變化，但傾向于使用較長的葉片(需要較長的殼體)，其反過來可需要較厚殼體以及使特別順序的材料在層疊體內(nèi)進行固化。這對制備殼體的材料提出特殊需求?；谔祭w維的預(yù)浸料優(yōu)選用于長度30米或更多的葉片，特別用于長度40米或更多例如45至65的葉片，同時干纖維優(yōu)選為玻璃纖維。殼體的長度和形狀也可以導(dǎo)致在層疊體內(nèi)使用不同的預(yù)浸料/干纖維材料，由層疊體制備殼體，也可以導(dǎo)致沿著殼體的長度使用不同的預(yù)浸料/干纖維組合。

真空輔助工藝和固化期間，如果片材的位置非常接近，則可非常困難地在干纖維片材之間引入樹脂。如果則片材之間的空間也進行抽真空，則情況尤其如此。

在本發(fā)明一個優(yōu)選的實施方式中，預(yù)浸料和/或固化纖維增強片材提供有表面紋理以便于在預(yù)浸料和/或固化纖維增強片材的相鄰元件之間引入樹脂。表面紋理可以包含樹脂突起，樹脂突起的高度高于固化纖維增強片材的主表面，優(yōu)選大約0.1mm至0.5mm、優(yōu)選0.5至3mm，但在一些情況下可以為較長突起，例如當(dāng)樹脂引入的距離相對長、較長時。樹脂突起可以未固化、固化或部分固化。

除此之外或作為選擇，表面紋理還可以包含凹陷，例如進入固化纖維增強片材主表面的槽，優(yōu)選凹陷低于主表面大約0.1mm至0.5mm，但在一些情況下較長凹陷可以是適宜的。通常，突起和/或凹陷間隔1cm至2cm和/或0.5至4cm，但間距可以較寬或較小，這取決于對應(yīng)突起和/或凹陷的實際大小。

在制備固化纖維增強片材之后，例如通過在表面上噴砂處理、研磨或滴注半固體樹脂，可以提供上述類型的表面紋理，但優(yōu)選在制備固化纖維增強片材期間提供表面紋理，所述表面紋理至少部分地便于在固化纖維增強片材的相鄰元件之間引入樹脂。當(dāng)固化纖維增強片材通過壓帶制備時這特別容易制備，由于表面紋理可以通過壓帶機的帶的陰模(negative template)或壓帶機的帶的表面紋理得到。在另一個實施方式中，在帶之間提供箔，在壓帶機中形成纖維增強片材。這種箔也可以用作襯墊，應(yīng)該在固化纖維增強片材引入模具中之前將箔除去。

在一個優(yōu)選的實施方式中，在樹脂引入期間表面紋理對于樹脂分布的促進作用通過如下實現(xiàn)：在固化纖維增強片材的相鄰元件之間提供多個內(nèi)墊片元件。內(nèi)墊片元件可以有利地選自以下的一種或多種成員：纖維集合體，例如玻璃纖維和/或碳纖維；固體材料，例如砂粒；高熔點聚合物，例如樹脂點或線。優(yōu)選在樹脂引入期間內(nèi)墊片元件為惰性的，例如不改變形狀或不與引入的樹脂反應(yīng)。在許多情況下使用內(nèi)墊片元件可以為有利的，因為其不需要任何特定的制備固化纖維增強片材的方法或?qū)袒w維增強片材進行特殊預(yù)處理。內(nèi)間隔元件優(yōu)選大小為0.1mm至0.5mm，通常間隔1cm至2cm,但在一些情況下大小和空間兩者可以是適宜的。通常，內(nèi)間隔元件越長，越可允許間距越長。

或者，一個或多個適宜的墊片可以用于分隔開干纖維材料層。適宜的墊片可以包含硅紙。這可以在加工和固化層疊體之后將層除去。

風(fēng)力機葉片可以有利地通過如下制備：通過粘結(jié)劑和/或機械方式，例如通過緊固件連接兩個風(fēng)力機葉片殼體。風(fēng)力機葉片殼體和組合的風(fēng)力機葉片兩者可以任選地包含其他元件，例如控制元件、避雷針等。在一個特別優(yōu)選的實施方式中，各葉片殼體由根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合構(gòu)件構(gòu)成。在另一個優(yōu)選的實施方式中，在制備風(fēng)力機葉片殼體構(gòu)件期間，風(fēng)力機葉片殼體構(gòu)件基本形成風(fēng)力機葉片的全部外殼，即一體化形成的壓力側(cè)和抽吸側(cè)。

本發(fā)明的一個方面涉及風(fēng)力機葉片，其包含本發(fā)明的預(yù)浸料、樹脂灌注干纖維材料和固化無紡布。風(fēng)力機葉片可以具有的長度為至少40m。厚度t與葉弦C之比(t/C)對于75％<r/R<95％的翼型是基本恒定的，其中r為與葉根的距離，R為葉片總長度。優(yōu)選在70％<r/R<95％實現(xiàn)恒定的厚度與葉弦之比，更優(yōu)選66％<r/R<95％。

通過參考附圖說明本發(fā)明，其中：

圖1顯示根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的無紡布；

圖2顯示根據(jù)本發(fā)明另一個實施方式的無紡布，和

圖3顯示根據(jù)本發(fā)明一個進一步實施方式的無紡布。

圖1中，無紡布10由緯向間隔絲束12和徑向間隔絲束14形成，其中緯向絲束和徑向絲束在其中絲束12,14彼此接觸的位置16處交接。絲束12,14通過樹脂18形式的粘結(jié)劑交接。

粘結(jié)劑樹脂優(yōu)選為粘結(jié)劑樹脂的形式，粘結(jié)劑樹脂可溶于增強樹脂。優(yōu)選地，粘結(jié)劑樹脂為聚醚砜(PES)，增強樹脂為環(huán)氧樹脂。粘結(jié)劑樹脂優(yōu)選為紗的形式，如圖1中所示。

使用中，將織物10用熱熔增強樹脂浸漬，熱熔增強樹脂可以通過熱浸或樹脂浴施用。將粘結(jié)劑樹脂溶解在增強樹脂中，織物備用于包含干的增強物或預(yù)浸料增強層的鋪疊層，以防止任何缺陷本身保持于整個鋪疊層上。

或者，絲束可以通過樹脂粘合進行結(jié)合?，F(xiàn)將參考圖2進行描述。

圖2中，無紡布20由緯向間隔絲束22和徑向間隔絲束24形成，其中緯向絲束和徑向絲束在其中絲束22、24彼此接觸的位置26處交接。將緯向絲束22用增強樹脂浸漬，然而徑向絲束24未浸漬。絲束由于增強樹脂的粘性相對于彼此保持在適當(dāng)位置。任選地，浸漬的絲束也可以固化。這導(dǎo)致在一個方向上(經(jīng)向)相對剛性同時在緯向匹配模具的織物。

該織物可以與包含干的增強物或預(yù)浸料增強層的鋪疊層中的織物10相同的方式使用，以防止任何缺陷本身保持于整個鋪疊層上。

無紡布10也可以在用增強樹脂浸漬之后進行固化。這導(dǎo)致圖3的無紡布30，其中徑向和緯向上的絲束32、34是固化的。再有，該織物30可用于包含干的增強物或預(yù)浸料增強層的鋪疊層中，以防止任何缺陷本身保持于整個鋪疊層上。