无纺布的制作方法

纤维增强材料用于制备多种制品。纤维增强材料可以用作称为预浸料的材料，所述预浸料是提供有固化剂的可固化树脂例如热固性环氧树脂或聚酯树脂的基质内的纤维材料。纤维材料可以为碳纤维、玻璃纤维或芳族聚酰胺的丝束，例如为由多根丝构成的单纱的丝束。预浸料可以在模具中铺叠与成形，在模具中预浸料可通过施加热进行固化以制备需要的成形制成品。或者，所述制品可以通过如下制备：将干燥状态下的纤维材料放在模具中，用热固性树脂灌注，然后固化。

制成品通常由数层的干纤维增强物或预浸料、或干纤维增强物与预浸料两者形成。将这些数层的干纤维增强物或预浸料、或干纤维增强物与预浸料两者在模具中层叠，需要时加热固化前进行灌注，以制备制成品。困难之处在于，树脂基质与纤维增强材料之间的热膨胀存在差异。这可造成纤维增强物中的波纹和其他缺陷，其反过来可导致制品的机械性质降低，在一些情况下需要废弃制品。另外，铺叠预浸料或干纤维增强材料期间可引起皱褶和其他缺陷，从而影响纤维对齐。灌注或固化期间树脂的流动也可影响纤维对齐。因此已提议包括预固化的层合体作为铺叠层中的中间层以改善与保持纤维增强层的对齐，进而减少固化制品中的缺陷例如皱褶。

欧洲专利EP-A-1925436涉及制备纤维增强层合体例如风力机叶片，其中克服在固化制品中形成皱褶的问题。在EP-A-1925436中，在固化之前，将与未固化层合体层相比刚性大的材料的预固化层放在未固化层的层叠体内。所述过程可以进行重复直至得到需要厚度的层叠体。预固化层为已经用可固化树脂浸渍并且固化的织物层。EP-A-2217748使用预固化结构垫，预固化结构垫包含连接在一起的平行纤维束组，预固化结构垫可以包含平行纤维层，平行纤维层可横向彼此对齐。尽管使用这样的垫有助于整个层叠体材料的纤维对齐，但遭受如下不利情形：所述垫抑制整个层叠体材料的树脂流动，而且对于许多应用太笨重。这些困难可由于固化产品中的气泡导致固化产品中的空隙或可造成皱褶，其如前所述可不利地影响制成品的机械性质。

预固化层合体层在性质上为刚性，因此不容易顺应高度弯曲模具的形状。当将预固化层合体层放在弯曲模具中时，它们固有的刚性阻止其合适地顺应模具的外形，相反它们将层叠体轻微挤出模具，从而在层合体之下产生空隙。因此需要层合体，其能够顺应模具同时在附近层中保持纤维对齐。

因此，本发明提供克服这些问题的织物。

根据本发明，提供所附权利要求中的任一项定义的织物、用途、层叠体和制品。

在一个实施方式中，本发明因此提供无纺布，其包含纬向间隔的固化或部分固化的丝束以及径向间隔的固化或部分固化的丝束，其中纬向丝束与径向丝束交接。

纤维材料丝束为薄的连续纤维(称为单丝)的小尺寸集合，沿丝束的长度轴向延伸。丝束可以包含数百根、通常成千上万根或更多的连续纤维，丝束通常的最大尺寸为6mm，优选小于4mm。用于本发明的丝束可以为任何适宜材料，优选玻璃纤维、碳纤维和芳族聚酰胺纤维。

在一个优选的实施方式中，将用于本发明无纺布层的纬向丝束和径向丝束间隔开以提供包含无纺布的格子，所述无纺布包含第一层纬向间隔的纤维丝束，第一层纬向间隔的纤维丝束与第二层径向间隔的纤维丝束接触，其中所述第一层和所述第二层接合在一起，其中纬向纤维丝束与径向纤维丝束接触。间距优选提供1mm至25mm、优选2mm至15mm或更优选5mm至10mm的丝束之间的间隙。丝束的间距可用于改进灌注的树脂的流动。大的间距可用于帮助灌注的树脂穿过本发明的织物从而帮助灌注的树脂分布在整个模具中。窄的间距可用于延迟树脂流动，从而使树脂转向至其他情况下会浸渍不足的区域。间距也变得用灌注的树脂填充，灌注的树脂围绕织物的丝束，这改善织物并入固化制成品中。

本发明无纺布的纬向丝束和径向丝束可以任何适宜方式进行接合。例如所述纬向丝束和径向丝束可以通过粘结剂例如热固性树脂接合在一起。或者，所述纬向丝束和径向丝束可以例如通过针织进行机械连接。在另一个实施方式中，粘结剂纤维可以包括在丝束内，粘结剂纤维可熔融并且用于通常在压力下使纬向丝束和径向丝束结合在一起。在一个优选的方法中，通过包括可溶于用于复合结构的树脂中的纱例如聚酯纱实现结合。纱结合径向丝束和纬向丝束，然后溶解于树脂中，固化时进一步结合径向丝束和纬向丝束。

在一个优选的实施方式中，本发明的织物包含用固化树脂浸渍的径向或纬向丝束(但优选不是径向和纬向两者)，沿着其他方向的丝束包含未固化树脂、粉状树脂或是未浸渍的。这使得织物沿着用固化树脂浸渍的方向为刚性，沿着其他方向为柔性。这使织物能够顺应模具表面的外形同时仍提供足够的刚性防止皱褶形成。

本发明特别适用于风力机叶片模具中，这些模具沿着长度方向比沿着宽度方向具有较平缓的外形。因此本方向织物的柔性轴可沿着模具宽度方向对齐，使得顺应紧凑的宽度方向的外形同时仍防止沿着长度方向皱褶的形成。

在本发明的一个替代实施方式中，织物在径向丝束和纬向丝束的交叉点处包含固化树脂。固化树脂可以用于使径向丝束和纬向丝束接合在一起。交叉点处的固化树脂可提供足够的刚性以保持附近纤维层中的纤维对齐同时也允许沿着径向和纬向两者方向的弯曲。沿着两个轴的弯曲允许织物顺应模具，所述模具沿着两个轴的变化显著。远离交叉点，径向丝束和/或纬向丝束可以包含未固化树脂或不含树脂。形成根据该实施方式的织物的一种方法是在径向丝束上提供包含反应性环氧树脂的树脂，在纬向丝束上提供富含反应性硬化剂的树脂，或在径向丝束上提供富含反应性硬化剂的树脂，在纬向丝束上提供包含反应性环氧树脂的树脂。当丝束接触时，硬化剂将仅在交叉点处引起树脂固化，从而将丝束用固化树脂结合在一起。

在本发明的一个进一步实施方式中，提供本发明的无纺布作为可固化纤维增强树脂层的层叠体中的中间层以改善层叠体内纤维增强树脂层的对齐与保持对齐的用途。另外，无纺布的该用途减少固化制成品中的皱褶。纤维增强树脂层可以为预浸料，或纤维增强树脂层可以通过如下形成：提供干纤维材料以及通过在模具内浸渍作为纤维材料基质来提供树脂。在这种情况下，本发明的优选格子如非织造的中间层的用途是特别有利的，因为该用途两者保持可固化层内的纤维增强物对齐但允许树脂流动穿过层叠体以得到树脂在整个层叠体内的良好分布。

本发明无纺布的径向丝束和纬向丝束可以相同或不同，可以为任何适宜材料。优选材料包括玻璃纤维、碳纤维和芳族聚酰胺纤维以及合成纤维例如聚酯纤维。特别优选玻璃纤维或碳纤维的丝束。丝束由许多根平行纤维或单丝构成，各丝束可以包含多至20,000根、优选多至50,000根纤维或单丝。优选相同单丝用于径向丝束和纬向丝束，优选丝束尺寸为0.5mm至5mm。

本发明的无纺布可以任何便利方式制备。径向丝束和/或纬向丝束可用粘结剂涂布，使得当它们彼此接触时进行结合。在这种优选的体系中，粘结剂为热固性树脂，例如包含固化剂环氧树脂或聚酯树脂的树脂。以此方式，纬向丝束和径向丝束彼此接触时，纬向丝束和径向丝束可通过加热以固化热固性粘结剂而彼此结合。或者，尽管不优选但径向丝束和纬向丝束可彼此接触，然后施用粘结剂。但重要的是，在无纺布用作用于形成复合材料的层叠体中的中间层之前使粘结剂固化，否则将缺乏需要保持层叠体内其他层中纤维对齐的刚性。

本发明无纺布中的丝束包含纤维或单丝，例如碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、天然纤维，例如基于纤维素的纤维如木纤维、有机纤维或其他纤维，其可以用于增强的目的。在制备长度大于40米例如50至60米的风轮机外壳中，优选玻璃和碳纤维，特别优选碳纤维。丝束由众多单根纤维构成并且为单向的。通常丝束将具有圆形或接近圆形的截面，其中直径为3至20μm、优选5至12μm。不同纤维可以用于不同预浸料中，用于制备固化层合体。

示例性丝束为碳纤维，可购自Hexcel Corporation。适宜的碳纤维包括：IM7碳纤维，可得到为含有6,000或12,000根单丝、重量分别为0.223g/m和0.446g/m的纤维；IM8-IM10碳纤维，可得到为含有12,000根单丝、重量为0.446g/m至0.324g/m的纤维；AS7碳纤维，可得到为含有12,000根单丝、重量为0.800g/m的纤维。其他有用材料包括Panex 35或Mitsubishi TRH50。

本发明特别用于制备风力机叶片。由于风力机叶片的尺寸增加，风力机叶片的制备需要多层的复合纤维和树脂增强物的层叠体。常规地，将树脂预浸渍纤维增强物(预浸料)在模具中铺叠以形成这些层叠体。或者，将干纤维层在模具中铺叠，随后将这些纤维层用可固化树脂基质使用真空辅助树脂传递模塑成型(VARTM)进行灌注。

本领域中已知的是，纤维增强复合材料中的弯曲纤维、线性畸变、皱褶或纤维隆起大大劣化复合材料的机械性质、特别是强度和E模量。因此非常需要制备具有高度对齐纤维的复合材料。特别在包含干纤维层的VARTM铺叠层中，在铺叠和加工两者期间保持纤维对齐是个问题。

已经发现本发明的无纺布为有用的中间层以避免或至少减轻该问题，和/或以提供如下优点：通常使用无纺布作为中间层能够使铺叠层或层叠体中的纤维保持对齐和防止纤维线性畸变。层合体部件可以由本发明的一层或多层预浸料、干纤维材料以及纤维增强片材和无纺布的任何组合形成。

在树脂材料用作粘结剂以结合本发明无纺布的径向丝束和纬向丝束的情况下，优选环氧树脂。热固性树脂，例如基于环氧树脂的树脂、基于乙烯基酯的树脂、基于聚氨酯的树脂或其他适宜热固性树脂也适用于本发明作为粘结剂的未固化或固化树脂。固化纤维增强片材可以包含多于一种的树脂和多于一种的纤维。在一个优选的实施方式中，固化纤维增强片材包含单向碳和/或玻璃纤维以及基于环氧树脂的树脂、基于聚氨酯的树脂或基于乙烯基酯树脂，优选固化纤维增强片材基本由单向碳和/或玻璃纤维以及基于环氧树脂树脂构成。

环氧树脂的反应性由环氧树脂的环氧当量(EEW)表示，EEW越低，反应性越高。环氧当量可计算如下：(环氧树脂的分子量)/(每分子中环氧基的个数)。另一种方式是用环氧值计算，环氧值可定义如下：环氧值＝100/环氧当量。然后计算每分子中的环氧基：(环氧值×分子量)/100。然后计算分子量：(100×每分子中的环氧基)/环氧值。然后计算分子量：环氧当量×每分子中的环氧基。

用于本发明时的环氧树脂优选具有由150至1500的EEW表示的反应性，优选高反应性例如200至500的EEW，树脂组合物包含树脂以及促进剂或固化剂。适宜的环氧树脂可以包含两种或更多种环氧树脂的共混物，所述两种或更多种环氧树脂选自单官能、双官能、三官能和/或四官能的环氧树脂。

举例来说，适宜的双官能环氧树脂包括基于如下的那些双官能环氧树脂：双酚F的二缩水甘油醚、双酚A(任选溴化)的二缩水甘油醚、苯酚和甲酚酚醛环氧树脂、苯酚-醛加合物的缩水甘油醚、脂族二醇的缩水甘油醚、二缩水甘油醚、一缩二乙二醇二缩水甘油醚、芳族环氧树脂、脂族聚缩水甘油醚、环氧化烯烃、溴化树脂、芳族缩水甘油胺、杂环缩水甘油酰亚胺和酰胺、缩水甘油醚、氟化环氧树脂、缩水甘油酯或其任何组合。

双官能环氧树脂可以选自双酚F的二缩水甘油醚、双酚A的二缩水甘油醚、二缩水甘油基二羟基萘或其任何组合。

举例来说，适宜的三官能环氧树脂可以包括基于如下的那些三官能环氧树脂：苯酚和甲酚酚醛环氧树脂、苯酚-醛加合物的缩水甘油醚、芳族环氧树脂、脂族三缩水甘油醚、二脂族三缩水甘油醚、脂族聚缩水甘油胺、杂环缩水甘油酰亚胺和酰胺、缩水甘油醚、氟化环氧树脂或其任何组合。适宜的三官能环氧树脂可购自Huntsman Advanced材料(Monthey,Switzerland)，商品名为MY0500和MY0510(三缩水甘油基对氨基苯酚)以及MY0600和MY0610(三缩水甘油基间氨基苯酚)。三缩水甘油基间氨基苯酚也可购自Sumitomo Chemical Co.(Osaka,Japan)，商品名为ELM-120。

适宜的四官能环氧树脂包括N,N,N’,N’-四缩水甘油基-间二甲苯二胺(可商购自Mitsubishi Gas Chemical Company，商品名为Tetrad-X，以及Erisys GA-240，得自CVC Chemicals)，N,N,N’,N’-四缩水甘油基二苯氨基甲烷(例如MY0720和MY0721，得自Huntsman Advanced材料)。其他适宜的多官能环氧树脂包括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)。

本发明固化的无纺布为相对平的部件，所述部件通常具有的为宽度至少十倍的长度、为厚度至少5倍的宽度的片材。通常，长度为宽度的20-50倍或更多，宽度为厚度的20至100倍或更多。在一个优选的实施方式中，片材的形状为带状。

优选本发明固化的无纺布的尺寸使得其可卷曲。可卷曲的含义是指织物可以卷绕到辊上，所述辊的直径允许在标准尺寸的容器中运输。这大大减少复合部件的制备成本，因为，环形线圈的织物可以在集中化设备中制备并且在其可以分为适宜尺寸的元件的情况下装运至叶片组装现场。为了进一步提高装运，优选基于柔韧性、刚性、使用的纤维种类和纤维含量，选择无纺布的厚度使得固化纤维增强片材可以卷绕到直径小于2m的辊上。通常，这对应于多至3.0mm的厚度，但是，对于高的纤维含量和刚性，低于2.5mm的厚度通常更适宜。另一方面，该厚度的片材在外表面提供相当宽泛的步骤，其有利于较薄的片材。但是，片材通常应该不薄于0.5mm，因为薄于0.5mm的片材会缺乏防止皱褶形成需要的刚性。否则，会需要使用多个厚度薄于0.5mm的片材以得到需要的刚性，这增加了制备时间。在一个优选的实施方式中，固化纤维增强片材厚度为约1.5至2mm。

无纺布的宽度可沿着无纺布的长度变化。通常，最大宽度应该大于约100mm，为了减少片材个数，需要宽度大于约150mm。实验工作表明，在许多情况下，最宽处的宽度可以优选大于约200mm。另一方面，树脂必须在对应于片材宽度的距离的相邻片材之间行进，因此片材的最大宽度优选小于约500mm。这也允许适宜控制树脂引入。在一个优选的实施方式中，最大宽度小于约400mm，例如如果选择树脂使得树脂在完全灌注之前开始固化，优选最大的片材宽度小于约300mm。

本发明的无纺布特别用作热固性树脂基质中的纤维层层叠体中的中间层。热固性树脂中的纤维层可以为预浸料，或热固性树脂中的纤维层可以为干纤维，随后将干纤维用热固性树脂基质灌注。预浸料为如下术语，其用于描述浸渍的或与在未固化状态下并且易于固化的树脂组合的纤维和织物。纤维可以为丝束或织物的形式，丝束通常包含多根称为单丝的薄纤维。用于预浸料的纤维材料和树脂将取决于固化的纤维增强材料需要的性质以及固化的层合体要投入使用的用途。纤维材料在本申请中描述为结构纤维。树脂可以各种方式与纤维或织物组合。树脂可以粘合至纤维材料表面。树脂可以部分或完全浸渍纤维材料。树脂可以浸渍纤维材料从而提供便于在加工预浸料材料期间除去空气或气体的途径。

用于这种应用的一个优选种类的树脂为可固化环氧树脂和固化剂。固化剂促进剂通常包括在树脂中以缩短固化循环时间。

用于固化预浸料和预浸料层叠体的固化循环为温度和时间的平衡，考虑到树脂的反应性以及树脂和纤维的使用量。这同样适用于干纤维层的树脂灌注。

从经济的角度来看，需要循环时间尽可能短，因此固化剂和促进剂通常包括在环氧树脂中。此外需要加热来引起树脂固化导致固化反应本身可高度放热，这需要考虑到特别对于大而厚的预浸料层叠体固化的时间/温度固化循环，因为越来越多的情况是制备层合体用于工业应用，其中使用大量环氧树脂以及由于树脂固化反应放热可在层叠体内产生高温。要避免温度过高，因为温度过高可破坏模具强化或造成树脂的某些分解。温度过高也可造成对树脂固化的失控，导致固化失控。产生的热也可造成材料的热膨胀差，导致固化制成品中的瑕疵和缺陷，已经发现使用本发明的无纺布减少或消除这种现象。

当包含许多层预浸料的厚型材进行固化时，过高温度的产生可为较大问题，因为变得较为流行的是制备用于重工业用途的纤维增强层合体，例如制备风轮机结构，特别是风力涡轮机的叶梁(spar)和壳体，由所述叶梁和壳体进行组装叶片。为了补偿固化期间产生的热，需要利用固化循环期间的停留时间，其中模塑保持在恒定温度一个时间段以控制模塑温并且冷却以防止过热，这增加循环时间至数小时的不需要长的循环时间，在一些情况下大于八小时。

例如，基于环氧树脂的预浸料的厚层叠体例如60或更多层可需要固化温度高于100℃数小时，这同样适用于灌注树脂。但是，固化可具有的反应焓为150焦耳每克环氧树脂或更多，该反应焓需要在低于100℃固化循环期间的停留时间以避免树脂过热和分解。此外，停留时间之后，需要进一步加热层叠体至高于100℃(例如至高于125℃)以使树脂完全固化。这导致不需要的长的和不经济的固化循环。此外，产生的高温可造成对模具或袋材料的损坏，或需要使用特殊而昂贵的模具或袋材料。

也需要由预浸料制备片状结构，其中固化树脂具有高的玻璃化转变温度(Tg)(例如高于80℃)以通过改善预浸料对在高温和/或高湿暴露延长的时间段的耐性来延长结构的有用性，这可造成不需要的Tg降低。对于风能结构，优选Tg高于90℃。Tg增加可以通过使用更多反应性树脂实现。但是，树脂的反应性越高，在硬化剂和促进剂存在下树脂固化期间释放的热越多，这增加前述随之而来的问题。

预浸料通常包含纤维增强物和环氧树脂的混合物，所述环氧树脂包含20wt％至85wt％的EEW为150至1500的环氧树脂，所述树脂通过外部施加70℃至110℃的温度可固化。

已经发现，如果在不存在常规硬化剂例如双氰胺下环氧树脂进行固化，则这种需要的预浸料和预浸料层叠体可以使用常规可得的环氧树脂得到，具体已经发现，这些需要的预浸料可通过在不存在硬化剂例如双氰胺下使用基于脲的固化剂得到。应该使用的相对量的固化剂和环氧树脂将取决于预浸料中树脂的反应性以及纤维增强物的性质和量。通常使用基于环氧树脂的重量为0.5至10wt％的基于脲的固化剂。

用作前述纤维增强复合材料中的基质的环氧树脂与本发明无纺布的径向丝束和纬向丝束的粘结剂一样有用，所述环氧树脂可以选自相同树脂，在一个优选的实施方式中，相同树脂体系用于无纺布中以及用作基质两者。

环氧树脂组合物也包含一种或多种基于脲的固化剂，优选使用基于环氧树脂的重量为0.5至10wt％的固化剂，更优选1wt％至8wt％，更优选2wt％至8wt％，更优选0.5wt％至5wt％，更优选不低于0.5wt％至不高于4wt％inclusive，或最优选不低于1.3wt％至不高于4wt％。

预浸料通常在进行制造并且因此需要加工的不同位置使用。因此优选预浸料为干的或尽可能干，具有低的表面粘性。因此优选使用高粘度树脂。这也具有如下益处：纤维层浸渍缓慢，允许空气逸出，尽量减少空隙形成。

使用时，脲固化剂可以包含双脲固化剂，例如2,4-甲苯双二甲基脲或2,6甲苯双二甲基脲和/或前述固化剂的组合。基于脲的固化剂也可以称之为“urones”。

优选基于脲的材料可得自如下的材料：商品名为(Alzchem的商标)，脲衍生物，包括双脲例如UR500和UR505。

预浸料可以包含含有20％至85wt％的环氧树脂以及0.5至10wt％的固化剂的树脂体系，所述环氧树脂为150至1500的EEW的环氧树脂，所述树脂体系包含初始温度为115至125℃、和/或峰温度为140至150℃和/或焓为80至120J/g(T_初始、T_峰、焓通过DSC(＝差示扫描量热法)根据ISO 11357、过热温度为-40至270℃在10℃/min测量)。T_初始定义为在DSC扫描期间发生树脂固化时的初始温度，同时T_峰定义为在扫描期间树脂固化过程中的峰温度。

树脂体系特别适于需要的固化温度低于100℃时的预浸料应用。树脂体系可以在75℃至高达120℃的宽加工温度范围内加工固化。由于树脂低的放热性质，该树脂可用于大型工业部件，适于薄和厚的型材固化。这表明在固化温度<100℃的良好的静态和动态机械性能。

在用于预浸料和用作干纤维增强物两者的铺叠层中使用的结构纤维可以为随机、针织、机织、无纺布、多轴或任何其他适宜图案的形式。对于结构应用，通常优选纤维为单向取向。当使用单向纤维层时，纤维取向可在整个预浸料层叠体中变化。但是，这仅为单向纤维层层叠体的许多可能取向中的一种。例如，邻近层中的单向纤维可以所谓0/90排列形式相互正交排列，所谓0/90排列表示邻近纤维层之间的角。其他排列，例如0/+45/-45/90当然在许多其他排列中是可能的。

结构纤维可以包含断裂(即拉伸断裂的)的选择性不连续或连续纤维。结构纤维可以由各种材料构成，所述各种材料例如碳、石墨、玻璃、金属化聚合物、芳族聚酰胺及其混合物。玻璃和碳纤维为优选的碳纤维，优选用于长度大于40米例如50至60米的风轮机外壳。结构纤维可以为由众多单根纤维构成的单根丝束并且可以为织造的或非织造的织物。根据最终层合体中需要的性质，纤维可以为单向、双向或多向。通常纤维将具有圆形或接近圆形截面，其中直径为3至20μm、优选5至12μm。不同纤维可以用于不同预浸料用于制备固化层合体。

用于预浸料或干铺叠层的示例性单向结构纤维层可以选自与可用于本发明无纺布的丝束相同的丝束。例如，所述纤维可以为碳纤维，可购自Hexcel Corporation。用于制备单向纤维层的适宜的碳纤维包括：IM7碳纤维，可得到为含有6,000或12,000根单丝、重量分别为0.223g/m和0.446g/m的纤维；IM8-IM10碳纤维，可得到为含有12,000根单丝、重量为0.446g/m至0.324g/m的纤维；AS7碳纤维，可得到为含有12,000根单丝、重量为0.800g/m的纤维。

预浸料的结构纤维将基本用环氧树脂浸渍，优选树脂含量为20至85wt％的总的预浸料重量的预浸料。

本发明预浸料和干纤维层的层叠体可以包含大于40层，通常大于60层，有时大于80层。通常层叠体将具有的厚度为35至100mm。优选对于每6至20纤维层增强材料使用一个包含本发明无纺布的中间层，优选对于每10至15纤维层增强材料使用一个层。

在使用本发明的无纺布制备固化制成品时，材料在模具中以需要的顺序铺叠。材料可以包含一层或多层预浸料、干的增强物和/或增强片材与一层或多层的本发明无纺布共同的组合。

在接近于大气压的压力的固化可通过所谓真空袋技术来实现。这包含将铺叠层层叠体放在气密袋中以及在真空袋的内侧上产生真空。在产生真空之前或之后，真空袋可以放在模具中或放在模具上。或者，层叠体可以将固化剂灌注在封闭模具中。

在使用干纤维层的情况下，灌注树脂可以经由适宜的导管供给。灌注树脂或第二灌注树脂通过真空袋内部降低的压力穿过干纤维。

因此，层叠体可以包含预浸料内部的基质树脂或具有干纤维铺叠层的第二灌注树脂，或预浸料内部的基质树脂和具有干纤维铺叠层的第二灌注树脂。不管存在何种树脂，均将该树脂然后通过外部施加热固化以制备模制层合体或部件。使用真空袋具有如下作用：层叠体经历多至大气压的压固压力，这取决于施用的真空度。存在一个或多个的本发明无纺布的中间层有助于保持层叠体内预浸料或灌注层需要的对齐。

固化时，层叠体变为复合层合体，适用于结构应用，例如汽车、船用车辆或航空航天结构，或风轮机结构例如用于叶片或叶梁的壳体。这种复合层合体可包含结构纤维为80体积％至15体积％、优选58体积％至65体积％。

本发明具有制备各种材料的适用性。一个具体的应用为制备风力机叶片。通常的风力机叶片包含两个长的壳体和叶片内的一个支撑叶梁，两个长的壳体共同形成叶片的外表面，所述支撑叶梁至少部分沿着叶片长度延伸。壳体和叶梁可以通过将预浸料/干纤维层叠体固化来制备，所述预浸料/干纤维层叠体包含本发明的无纺布。

壳体的长度和形状变化，但倾向于使用较长的叶片(需要较长的壳体)，其反过来可需要较厚壳体以及使特别顺序的材料在层叠体内进行固化。这对制备壳体的材料提出特殊需求。基于碳纤维的预浸料优选用于长度30米或更多的叶片，特别用于长度40米或更多例如45至65的叶片，同时干纤维优选为玻璃纤维。壳体的长度和形状也可以导致在层叠体内使用不同的预浸料/干纤维材料，由层叠体制备壳体，也可以导致沿着壳体的长度使用不同的预浸料/干纤维组合。

真空辅助工艺和固化期间，如果片材的位置非常接近，则可非常困难地在干纤维片材之间引入树脂。如果则片材之间的空间也进行抽真空，则情况尤其如此。

在本发明一个优选的实施方式中，预浸料和/或固化纤维增强片材提供有表面纹理以便于在预浸料和/或固化纤维增强片材的相邻元件之间引入树脂。表面纹理可以包含树脂突起，树脂突起的高度高于固化纤维增强片材的主表面，优选大约0.1mm至0.5mm、优选0.5至3mm，但在一些情况下可以为较长突起，例如当树脂引入的距离相对长、较长时。树脂突起可以未固化、固化或部分固化。

除此之外或作为选择，表面纹理还可以包含凹陷，例如进入固化纤维增强片材主表面的槽，优选凹陷低于主表面大约0.1mm至0.5mm，但在一些情况下较长凹陷可以是适宜的。通常，突起和/或凹陷间隔1cm至2cm和/或0.5至4cm，但间距可以较宽或较小，这取决于对应突起和/或凹陷的实际大小。

在制备固化纤维增强片材之后，例如通过在表面上喷砂处理、研磨或滴注半固体树脂，可以提供上述类型的表面纹理，但优选在制备固化纤维增强片材期间提供表面纹理，所述表面纹理至少部分地便于在固化纤维增强片材的相邻元件之间引入树脂。当固化纤维增强片材通过压带制备时这特别容易制备，由于表面纹理可以通过压带机的带的阴模(negative template)或压带机的带的表面纹理得到。在另一个实施方式中，在带之间提供箔，在压带机中形成纤维增强片材。这种箔也可以用作衬垫，应该在固化纤维增强片材引入模具中之前将箔除去。

在一个优选的实施方式中，在树脂引入期间表面纹理对于树脂分布的促进作用通过如下实现：在固化纤维增强片材的相邻元件之间提供多个内垫片元件。内垫片元件可以有利地选自以下的一种或多种成员：纤维集合体，例如玻璃纤维和/或碳纤维；固体材料，例如砂粒；高熔点聚合物，例如树脂点或线。优选在树脂引入期间内垫片元件为惰性的，例如不改变形状或不与引入的树脂反应。在许多情况下使用内垫片元件可以为有利的，因为其不需要任何特定的制备固化纤维增强片材的方法或对固化纤维增强片材进行特殊预处理。内间隔元件优选大小为0.1mm至0.5mm，通常间隔1cm至2cm,但在一些情况下大小和空间两者可以是适宜的。通常，内间隔元件越长，越可允许间距越长。

或者，一个或多个适宜的垫片可以用于分隔开干纤维材料层。适宜的垫片可以包含硅纸。这可以在加工和固化层叠体之后将层除去。

风力机叶片可以有利地通过如下制备：通过粘结剂和/或机械方式，例如通过紧固件连接两个风力机叶片壳体。风力机叶片壳体和组合的风力机叶片两者可以任选地包含其他元件，例如控制元件、避雷针等。在一个特别优选的实施方式中，各叶片壳体由根据本发明的复合构件构成。在另一个优选的实施方式中，在制备风力机叶片壳体构件期间，风力机叶片壳体构件基本形成风力机叶片的全部外壳，即一体化形成的压力侧和抽吸侧。

本发明的一个方面涉及风力机叶片，其包含本发明的预浸料、树脂灌注干纤维材料和固化无纺布。风力机叶片可以具有的长度为至少40m。厚度t与叶弦C之比(t/C)对于75％<r/R<95％的翼型是基本恒定的，其中r为与叶根的距离，R为叶片总长度。优选在70％<r/R<95％实现恒定的厚度与叶弦之比，更优选66％<r/R<95％。

通过参考附图说明本发明，其中：

图1显示根据本发明一个实施方式的无纺布；

图2显示根据本发明另一个实施方式的无纺布，和

图3显示根据本发明一个进一步实施方式的无纺布。

图1中，无纺布10由纬向间隔丝束12和径向间隔丝束14形成，其中纬向丝束和径向丝束在其中丝束12,14彼此接触的位置16处交接。丝束12,14通过树脂18形式的粘结剂交接。

粘结剂树脂优选为粘结剂树脂的形式，粘结剂树脂可溶于增强树脂。优选地，粘结剂树脂为聚醚砜(PES)，增强树脂为环氧树脂。粘结剂树脂优选为纱的形式，如图1中所示。

使用中，将织物10用热熔增强树脂浸渍，热熔增强树脂可以通过热浸或树脂浴施用。将粘结剂树脂溶解在增强树脂中，织物备用于包含干的增强物或预浸料增强层的铺叠层，以防止任何缺陷本身保持于整个铺叠层上。

或者，丝束可以通过树脂粘合进行结合。现将参考图2进行描述。

图2中，无纺布20由纬向间隔丝束22和径向间隔丝束24形成，其中纬向丝束和径向丝束在其中丝束22、24彼此接触的位置26处交接。将纬向丝束22用增强树脂浸渍，然而径向丝束24未浸渍。丝束由于增强树脂的粘性相对于彼此保持在适当位置。任选地，浸渍的丝束也可以固化。这导致在一个方向上(经向)相对刚性同时在纬向匹配模具的织物。

该织物可以与包含干的增强物或预浸料增强层的铺叠层中的织物10相同的方式使用，以防止任何缺陷本身保持于整个铺叠层上。

无纺布10也可以在用增强树脂浸渍之后进行固化。这导致图3的无纺布30，其中径向和纬向上的丝束32、34是固化的。再有，该织物30可用于包含干的增强物或预浸料增强层的铺叠层中，以防止任何缺陷本身保持于整个铺叠层上。