本發(fā)明涉及熱可固化纖維網(wǎng)，并且特別涉及基于玻璃、碳或芳族聚酰胺纖維的熱可固化網(wǎng)。
眾人皆知熱可固化網(wǎng)，例如樹脂浸漬的包含纖維的織造或非織造纖維材料或處于未固化狀態(tài)下并且易于固化的織造或非織造材料，熱可固化網(wǎng)有時稱為預(yù)浸料并且廣泛用于制備制品。纖維的形式可以為絲束或織物以及絲束通常包含多根稱為細絲的細纖維。用于預(yù)浸料的纖維材料和樹脂將取決于固化纖維增強材料所需性質(zhì)以及固化層合體的使用用途。纖維材料在本申請中描述為結(jié)構(gòu)纖維。樹脂可以與纖維或織物以各種方式進行組合。樹脂可以粘著到纖維材料的表面。樹脂可以部分或全部浸漬纖維材料。樹脂可以浸漬纖維材料從而提供通道以便于在預(yù)浸料加工過程中除去空氣或氣體。
制品通常通過如下制備：將樹脂浸漬的纖維網(wǎng)層鋪疊于模具或真空袋中，加熱所鋪疊的材料并且向其施加壓力，從而使樹脂固化以及使所述鋪層固結(jié)和成形為需要的制品。這樣的技術(shù)用于制備各種制品，例如風(fēng)輪機葉片、用作飛機和汽車部件的面板以及體育用品例如滑板。預(yù)固化層合體可提供預(yù)浸料，層合體由于其剛度增加而有助于保持在預(yù)浸料內(nèi)纖維的所需排列。預(yù)固化層合體也可提供干纖維增強材料，所述干纖維增強材料隨后用樹脂灌注。
考慮到樹脂的反應(yīng)性以及樹脂和纖維的使用量，用于使包含本發(fā)明所述網(wǎng)的中間層的預(yù)浸料和預(yù)浸料疊層固化的固化循環(huán)為溫度與時間的平衡。這同樣適用于樹脂灌注干纖維層。
包含經(jīng)緯纖維并且排列為絲束的纖維網(wǎng)可為織造或非織造的。這些網(wǎng)中平行于經(jīng)紗的邊緣稱為織邊?？椷呉子谀p、原纖化和塌陷。因此已知在這些邊緣提供增強。通常借助于沿著纖維網(wǎng)的邊緣交織的保護纖維(稱為保護線或織邊線)提供增強，從而確保纖維網(wǎng)的纖維就位。由于織邊線位于纖維網(wǎng)的邊緣，織邊線暴露于力、應(yīng)力和應(yīng)變下，這不同于纖維網(wǎng)中的經(jīng)纖維。這可導(dǎo)致纖維網(wǎng)扭曲。
相對新類型的層合體包含經(jīng)向纖維束和緯向纖維束，所述經(jīng)向纖維束和緯向纖維束分隔開以形成開放的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。在該層合體中，當經(jīng)向纖維束和緯向纖維束進行排列并且然后線上固化以形成剛性層合體片材時，將經(jīng)向纖維束和緯向纖維束用樹脂浸漬。
當制備該性質(zhì)的片材時，片的邊緣變得扭曲和面外彎曲。需要除去扭曲區(qū)域，因為平板制品需要用作模制件中的中間層。除去這些扭曲區(qū)域?qū)е骂~外的加工步驟并且產(chǎn)生材料的重大浪費，從而增加產(chǎn)品成本。
本發(fā)明旨在解決這些問題和/或一般地提供改善。
根據(jù)本發(fā)明，提供所附權(quán)利要求中任一項的用途、疊層或網(wǎng)。
本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在層合體片材制備的固化階段，片材中的織邊線與樹脂浸漬的纖維之間的熱膨脹系數(shù)差引起變形。
聚酯纖維通常用于保護織造或非織造玻璃織物的邊緣，這是因為聚酯纖維堅韌并且有柔性。雖然這樣的纖維已經(jīng)成功保護常規(guī)織物的織邊，但該纖維施用到樹脂浸漬的纖維網(wǎng)時并且與通過加熱固化的纖維網(wǎng)一起使用時，證明該纖維不令人滿意。與樹脂浸漬的經(jīng)緯纖維相比，在固化階段施加熱引起織邊線不同程度地收縮。這導(dǎo)致在固化產(chǎn)品中產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，從而導(dǎo)致扭曲。
在一個實施方式中，保護熱可固化樹脂浸漬的具有經(jīng)緯纖維的織造或非織造纖維網(wǎng)織邊，因為織邊包含具有與纖維網(wǎng)材料的熱收縮率類似的熱收縮率的材料。
熱膨脹系數(shù)通過din53752測量，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，提供熱膨脹系數(shù)與浸漬的纖維材料的熱膨脹系數(shù)相差10％至0％，或7％至1％，或5％至1.5％，或優(yōu)選4％至2％和/或前述范圍的組合的保護線或織邊線，將會顯著降低固化階段的所述扭曲。這轉(zhuǎn)而降低需要除去或處置的材料的量，并且任選地根本消除消耗任何材料的需要。優(yōu)選保護線的熱膨脹系數(shù)與浸漬的纖維網(wǎng)的熱膨脹系數(shù)相差為小于5％，更優(yōu)選小于2％，仍更優(yōu)選小于1％。差異越小，扭曲降低得越多。
也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，熱膨脹系數(shù)可以相差大于1％直至20％或更大的值，優(yōu)選2％或更大直至10％或更大的值，最優(yōu)選大于3％直至8％或更大的值和/或前述范圍的組合。
負熱膨脹系數(shù)等同于熱收縮系數(shù)。前述范圍也可以對應(yīng)于熱收縮，熱收縮與膨脹相反。因此在前述范圍內(nèi)，例如，熱膨脹系數(shù)與浸漬的纖維材料的熱膨脹系數(shù)相差7％至1％的差異也擴展至織邊線的熱膨脹系數(shù)與浸漬的纖維材料的熱膨脹系數(shù)之間的差異為-7％至-1％，以此類推。
本發(fā)明適用于任何體系，包括通過加熱進行線上固化和浸漬的織物。特別用于如下層：用作預(yù)浸料鋪層中的中間層以制備大制品例如風(fēng)輪機葉片的層，以及其中經(jīng)紗和緯紗排列為開放結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的層。本發(fā)明也不限于織邊線，而涉及在線上固化之前適用于樹脂浸漬的織物的任何線。
在本發(fā)明的一個實施方式中，當樹脂浸漬的纖維網(wǎng)通過在195℃加熱3分鐘固化時，保護或織邊線的收縮度與樹脂浸漬的纖維網(wǎng)的收縮度相匹配。收縮度為加熱后的纖維長度除以原始纖維長度的變化率。特別地，所述線展現(xiàn)出與經(jīng)向纖維網(wǎng)的收縮度和/或熱膨脹系數(shù)相匹配的收縮度和/或熱膨脹系數(shù)。優(yōu)選當保護線在195℃加熱3分鐘時的收縮度與樹脂浸漬的纖維材料網(wǎng)的值相差±1％以內(nèi)，更優(yōu)選±0.2％以內(nèi)，仍更優(yōu)選±0.1％以內(nèi)。
在一個優(yōu)選實施方式中，所述線包含與樹脂浸漬的網(wǎng)中的纖維相同的纖維材料。所述線的構(gòu)造可以適于滿足需要的熱膨脹。在一個特別優(yōu)選的實施方式中，將保護線用與樹脂浸漬的纖維網(wǎng)相同的樹脂材料浸漬?？梢栽趯⒈Ｗo線施用到織物之前或之后進行涂布。樹脂可影響固化過程中的熱收縮系數(shù)；因此優(yōu)選也將保護線用與所述纖維網(wǎng)相同的纖維涂布，從而提供緊密匹配的熱收縮系數(shù)。
隨著風(fēng)輪機葉片的尺寸增加，其需要更大疊層的多層復(fù)合纖維和樹脂增強材料。常規(guī)地，將樹脂預(yù)浸漬的纖維增強材料(預(yù)浸料)鋪疊在模具中以形成這些疊層?？蛇x地，干纖維層鋪疊在模具中，然后將這些用可固化樹脂基體使用真空輔助樹脂傳遞模塑方法(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，線性失真、皺紋或凸起的纖維大大降低復(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的纖維的復(fù)合材料。特別在包含干纖維層的vartm鋪層中，在鋪疊和加工兩者過程中保持纖維對齊是個問題。
特別是如果預(yù)浸料包含單向纖維，則固化或部分固化的具有經(jīng)緯纖維的織造或非織造纖維增強片材用作一種或多種預(yù)浸料的疊層中的中間層。中間層防止或降低預(yù)浸料相對于彼此的線性扭曲和/或未對齊的單向纖維。本發(fā)明特別用于制備這樣的中間層。
層合體部件可以由一層或多層預(yù)浸料和/或干纖維材料和/或纖維增強片材的任何組合形成。
干纖維材料可以用樹脂灌注。
在本發(fā)明的一個實施方式中，鋪層包含多個部分或全部固化的纖維增強片材層連同根據(jù)本發(fā)明的材料的中間層。使用本發(fā)明的材料作為包含經(jīng)緯纖維的織造或非織造材料確保保持疊層中預(yù)浸料內(nèi)的纖維對齊，并且使用提供有根據(jù)本發(fā)明的織邊保護材料的網(wǎng)進一步降低固化片材中的內(nèi)應(yīng)力，因此降低扭曲最終模制件的潛在可能性。
使用根據(jù)本發(fā)明制備的部分或全部固化的纖維增強片材，允許由片材中具有高度對齊纖維的大疊層材料制備非常高纖維含量的制品。另外，片狀與固化狀態(tài)的組合便于使片材調(diào)整至模具形狀而不損害形成復(fù)合構(gòu)件或部件的鋪層中纖維的對齊，或換言之平直度。這對于例如風(fēng)輪機葉片機翼的復(fù)雜形狀特別重要，其中需要的纖維分布為復(fù)雜的三維形狀。
可以由本發(fā)明的材料切割需要形狀的元件以便于得到特別的鋪層，從而形成復(fù)合構(gòu)件或部件。
可以提供根據(jù)本發(fā)明制備的固化纖維增強片材元件連同較短或較長部分的長度的復(fù)合結(jié)構(gòu)。但是，在制備風(fēng)輪機葉片時，通常優(yōu)選元件定位在沿著至少75％長度的風(fēng)輪機葉片殼體構(gòu)件上，在許多情況下更優(yōu)選固化纖維增強片材定位在沿著至少90％長度的復(fù)合結(jié)構(gòu)上。
本發(fā)明的網(wǎng)中的纖維材料可以為碳纖維，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狀木纖維、有機纖維或其他纖維，這可以用于增強的目的。保護線優(yōu)選為纏結(jié)在緯向纖維末端的纖維材料，并且優(yōu)選為與片材內(nèi)的纖維相同材料的纖維。但是，可以使用其他纖維，從而提供與纖維網(wǎng)的那些性質(zhì)匹配的性質(zhì)并且提供對網(wǎng)的適宜保護功能。
結(jié)構(gòu)纖維可以由各種材料制備，所述材料例如碳、石墨、玻璃、金屬化聚合物、芳族聚酰胺以及它們的混合物。優(yōu)選玻璃和碳纖維，對于長度大于40米例如50至60米的風(fēng)輪機殼體，優(yōu)選碳纖維。結(jié)構(gòu)纖維可以為由多根單獨纖維組成的單個絲束，它們可以為織造或非織造織物。根據(jù)最終層合體內(nèi)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的截面，其中直徑為3至20μm、優(yōu)選5至12μm。不同纖維可以在不同預(yù)浸料中使用以用于制備固化層合體。
示例性單向結(jié)構(gòu)纖維層由hex
本發(fā)明的網(wǎng)中使用的熱可固化樹脂可以包含環(huán)氧當量為50至250、優(yōu)選100至200的環(huán)氧樹脂以及胺硬化劑，樹脂材料為在線可固化。
環(huán)氧樹脂的反應(yīng)性由其環(huán)氧當量(eew)表示，eew越低，反應(yīng)性越高。環(huán)氧當量可計算如下：(環(huán)氧樹脂的分子量)/(每個分子中的環(huán)氧基個數(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)氧當量，從而計算每個分子中的環(huán)氧基：(環(huán)氧值x分子量)/100。然后計算分子量：(100x每個分子中的環(huán)氧基)/環(huán)氧值。然后計算分子量：環(huán)氧當量x每個分子中的環(huán)氧基。本發(fā)明特別地涉及提供可基于反應(yīng)性環(huán)氧樹脂的預(yù)浸料，所述反應(yīng)性環(huán)氧樹脂可在較低溫度于可接受的模制循環(huán)時間內(nèi)固化。
環(huán)氧樹脂具有高反應(yīng)性(由eew為150至1500所示)，優(yōu)選高反應(yīng)性例如eew為200至500，以及樹脂組合物包含樹脂和促進劑或固化劑。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/或四官能環(huán)氧樹脂。
舉例來說，適宜的雙官能環(huán)氧樹脂包括基于以下的那些雙官能環(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-甲醛加合物的縮水甘油醚，脂族二元醇的縮水甘油醚，二縮水甘油醚，一縮二乙二醇的二縮水甘油醚，芳族環(huán)氧樹脂，脂族多縮水甘油醚，環(huán)氧化烯烴，溴化樹脂，芳族縮水甘油基胺，雜環(huán)縮水甘油酰亞胺(imidines)和酰胺，縮水甘油醚，氟化環(huán)氧樹脂，縮水甘油酯，或它們的任何組合。
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，或它們的任何組合。
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-甲醛加合物的縮水甘油醚、芳香族環(huán)氧樹脂、脂肪族三縮水甘油醚、二脂肪族三縮水甘油醚、脂肪族多縮水甘油胺、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)氧樹脂可得自huntsmanadvancedmaterials(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得自sumitomochemicalco.(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mitsubishigaschemicalcompany，名稱為tetrad-x，以及erisysga-240，來自cvcchemicals)，和n,n,n’,n’-四縮水甘油基亞甲基二苯胺(例如my720和my721，來自huntsmanadvancedmaterials)。其他適宜的多官能環(huán)氧樹脂包括den438(來自dowchemicals,midland,mi)，den439(來自dowchemicals)，aralditeecn1273(來自huntsmanadvancedmaterials)，和aralditeecn1299(來自huntsmanadvancedmaterials)。
本發(fā)明的固化纖維增強網(wǎng)為相對扁平的構(gòu)件，其具有的長度為寬度的至少十倍，寬度為片材厚度的至少5倍。通常，長度為寬度的20-50倍或更大，寬度為厚度的20至100倍或更大。在一個優(yōu)選的實施方式中，片材的形狀為帶狀。
固化纖維增強片材的寬度通常沿著片材的長度變化。通常，最大寬度應(yīng)當大于100mm從而減少片的數(shù)量，需要大于150mm的寬度。實驗工作表明，在許多情況下，在最寬處的寬度可以優(yōu)選大于200mm。另一方面，樹脂必須在鄰近片材之間在對應(yīng)于片材寬度的長度上行進，因此片材的最大寬度優(yōu)選小于500mm從而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400mm，并且例如如果選擇樹脂使得在完全灌注之前引發(fā)固化，則優(yōu)選最大片材寬度小于約300mm。
根據(jù)網(wǎng)中的纖維性質(zhì)選擇織邊保護材料。適宜的材料實例包括玻璃，碳纖維，玻璃纖維或芳族聚酰胺纖維。
從經(jīng)濟的角度，需要層合體部件的循環(huán)時間盡可能短。對于包含熱固性樹脂以及需要加熱以引發(fā)樹脂固化的層合體部件，固化反應(yīng)本身可高度放熱，這需要考慮到時間/溫度固化循環(huán)，特別是對于固化大且厚的預(yù)浸料疊層，因為制備用于工業(yè)應(yīng)用的層合體情形不斷增加，在工業(yè)應(yīng)用中使用大量樹脂以及由于樹脂固化反應(yīng)放熱引起在疊層內(nèi)產(chǎn)生高溫。要避免溫度過高，因為溫度過高可損壞模具加固或引起樹脂某些分解。溫度過高也可引起對樹脂固化失控從而導(dǎo)致固化失敗。
當要固化包含多層的厚的部分時，產(chǎn)生過高溫度可是個較大問題，因為變得更為流行的是制備用于重工業(yè)應(yīng)用的纖維增強層合體，例如制備風(fēng)輪機結(jié)構(gòu)件，特別是由葉片組裝的風(fēng)輪機翼梁和殼體。為了補償固化過程中產(chǎn)生的熱，需要利用在固化循環(huán)過程中的停留時間，其中使模制在恒定溫度保持一個時間段以控制模制溫度并且冷卻以防止過熱，這增加了循環(huán)時間導(dǎo)致非必要地數(shù)小時長的循環(huán)時間，在一些情況下大于八小時。
例如，基于環(huán)氧的纖維層例如60層或更多層的厚疊層可需要高于100℃的固化溫度持續(xù)數(shù)小時。但是，固化可具有150焦耳每克樹脂或更多的反應(yīng)焓，并且該反應(yīng)焓使得在低于90℃的固化循環(huán)過程中需要停留時間以避免過熱和樹脂分解。此外，停留時間之后，可以需要進一步加熱疊層至高于90℃(例如至高于100℃)從而完成樹脂固化。這導(dǎo)致非必要地長和不經(jīng)濟的固化循環(huán)。另外，產(chǎn)生的高溫可產(chǎn)生對模具或袋材料的損壞或需要對于模具或袋使用特殊而昂貴的材料。
除了這些問題之外，還需要制備層合結(jié)構(gòu)件，其中通過較長時間段地改善固化樹脂對于高溫和/或高濕的暴露的耐久性，使固化樹脂具有高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(tg)例如高于65°從而延長結(jié)構(gòu)件的使用壽命，這可引起非必要地降低tg。對于風(fēng)能結(jié)構(gòu)件，優(yōu)選tg高于70℃。可以通過使用更具反應(yīng)性的樹脂實現(xiàn)tg增加。但是，樹脂的反應(yīng)性越高，樹脂在硬化劑和促進劑存在下于固化過程中釋放的熱越多，這增加了如前所述所伴隨的問題。
本發(fā)明中使用的預(yù)浸料優(yōu)選包含樹脂體系，所述樹脂體系含有其中eew為150至1500的環(huán)氧樹脂占20％至85wt％的環(huán)氧樹脂以及0.5至10wt％的固化劑，樹脂體系的起始溫度為115至125℃和/或峰溫度為140至150℃和/或焓為80至120j/g(t起始、t峰、焓通過dsc(＝差示掃描量熱法)根據(jù)iso11357測量，在10℃/min的過熱溫度為-40至270℃)。t起始定義為dsc掃描過程中樹脂固化時的起始溫度，而t峰定義為掃描過程中樹脂固化期間的峰溫度。
在預(yù)浸料中以及作為干纖維增強材料兩者以鋪層形式使用的結(jié)構(gòu)纖維可以為無規(guī)、針織、無紡布、多軸向或任何其他適宜的圖案。對于結(jié)構(gòu)應(yīng)用，通常優(yōu)選纖維為單向取向。當使用單向纖維層時，整個預(yù)浸料疊層中的纖維取向可變化。但是，這僅為單向纖維層疊層的許多可能取向中的一種。例如，鄰近層中的單向纖維可以相互垂直地排列為所謂0/90的排列，其表示鄰近纖維層之間的角度。在許多其他排列中，其他排列例如0/+45/-45/90當然是可能的。
片材可以具有以下性質(zhì)[(是指測量標準)]：
纖維體積分數(shù)為由纖維占據(jù)的片材的體積。片材可以具有的面積重量為1500至4000g/m2，優(yōu)選2000至2800g/m2，更優(yōu)選2200g/m2。樹脂基體的tg可以為100至150℃，優(yōu)選110至140℃，更優(yōu)選110至130℃。
如討論的，可將本發(fā)明的片材以選擇的間隔散布在預(yù)浸料或干增強材料的疊層或一層或多層的預(yù)浸料、干增強材料和/或增強片材的組合內(nèi)。
在接近于大氣壓的壓力固化可通過所謂的真空袋技術(shù)來實現(xiàn)。這涉及將鋪疊的疊層置于氣密袋中，并且在氣密袋的內(nèi)部產(chǎn)生真空?？梢詫饷艽诋a(chǎn)生真空之前或之后置于模具內(nèi)或置于模具上。
如果灌注，則將灌注樹脂通過適宜管道施用至干纖維層。使灌注樹脂或第二灌注樹脂通過袋內(nèi)降低的壓力牽拉經(jīng)過干纖維。
然后將樹脂通過外部施加的熱固化以制備模制的層合體或部件。使用真空袋具有如下效果：疊層經(jīng)歷至多大氣壓的固結(jié)壓力，這取決于施加的真空度。
一旦固化，則疊層變成復(fù)合層合體，其適宜用于結(jié)構(gòu)應(yīng)用，例如汽車、船用車輛或航空航天結(jié)構(gòu)件或風(fēng)輪機結(jié)構(gòu)件，例如用于葉片或翼梁的殼體。這樣的復(fù)合層合體可包含結(jié)構(gòu)纖維含量為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。一個特別應(yīng)用是制備風(fēng)輪機葉片。通常的風(fēng)輪機葉片包含兩個長殼體，兩個長殼體結(jié)合在一起從而形成葉片外表面和葉片內(nèi)的支撐翼梁，支撐翼梁至少部分沿著葉片長度延伸。殼體和翼梁可以通過固化本發(fā)明的預(yù)浸料/干纖維疊層來制備。
殼體的長度和形狀各不相同，但傾向于使用較長葉片(需要較長殼體)，這轉(zhuǎn)而可需要較厚殼體以及要固化的疊層內(nèi)特殊順序的材料。這對制備它們的材料提出特殊需求。優(yōu)選基于碳纖維的預(yù)浸料用于長度30米或更多的葉片，特別是長度40米或更多例如45至65米的葉片，而干纖維優(yōu)選為玻璃纖維。殼體的長度和形狀也可以導(dǎo)致使用由其制備殼體的疊層內(nèi)不同的預(yù)浸料/干纖維材料，并且也可以導(dǎo)致沿著殼體長度使用不同的預(yù)浸料/干纖維組合。
在真空輔助加工和固化過程中，如果片材非?？拷囟ㄎ?，則可非常困難的是在干纖維材料片材之間引入樹脂。如果片材之間的空間也經(jīng)歷真空，則這尤其如此。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式中，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鄰近元件之間引入樹脂。表面紋理可以包含樹脂突起，所述樹脂突起的高度高于固化纖維增強片材的主要表面以優(yōu)選約為0.1mm至0.5mm、優(yōu)選0.5至3mm，但在一些情況下例如當樹脂引入距離相對大時，較大突起可以更大。樹脂突起可以為未固化、固化或部分固化。
除此之外表面紋理還可以包含凹陷，或作為替代，表面紋理可以包含凹陷，例如進入固化纖維增強片材主要表面的通道，優(yōu)選凹陷為在主要表面之下的約0.1mm至0.5mm，但在一些情況下較大凹陷可以為適宜的。通常，突起和/或凹陷間隔1cm至2cm和/或0.5至4cm，但間隔可以為較寬或較小，這取決于相應(yīng)突起和/或凹陷的實際大小。
在一個優(yōu)選的實施方式中，樹脂引入過程中表面紋理對于樹脂分布的促進作用通過在固化纖維增強片材的鄰近元件之間提供多個內(nèi)部間隔元件來實現(xiàn)。內(nèi)部間隔元件可以有利地選自以下中的一個或多個成員：纖維例如玻璃纖維和/或碳纖維的集合體，固體材料例如砂顆粒，以及高熔點聚合物例如樹脂點或線。優(yōu)選樹脂引入過程中的內(nèi)部間隔元件為惰性的，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)部間隔元件可以為有利的，因為其不需要任何特別的制備固化纖維增強片材的方法或特別的對固化纖維增強片材的預(yù)處理。內(nèi)部間隔元件優(yōu)選大小為0.1mm至0.5mm以及間隔通常1cm至2cm，但在一些情況下大小和空間兩者均可以為適宜的。通常，內(nèi)部間隔元件越大，就可允許越大的間隔。
可選地，一個或多個適宜的間隔件可以用于間隔干纖維材料層。適宜的空間可以包含硅紙。這可以為在疊層加工和固化之后要除去的層。
如討論的，為便于引入樹脂，該方法可以有利地進行真空輔助。所述方法可以包含在復(fù)合結(jié)構(gòu)周圍形成真空封裝的步驟。真空封裝可以優(yōu)選通過如下形成：提供與模具真空緊密連通的柔性第二模具部件。然后可以通過真空方式在真空封裝中提供真空，例如與真空封裝連通的泵，其使得可以通過真空輔助方法引入樹脂，所述真空輔助方法例如真空輔助樹脂傳遞模塑vartm。真空輔助方法特別適于大結(jié)構(gòu)件，例如風(fēng)輪機葉片殼體構(gòu)件，因為長的樹脂傳遞距離在其他方面會導(dǎo)致樹脂過早固化，這會阻止進一步灌注樹脂。此外，真空輔助方法將減少風(fēng)輪機葉片殼體構(gòu)件中的空氣量并且因此減少在灌注復(fù)合材料中存在的空氣，這增加了強度和再現(xiàn)性。
灌注樹脂可在如下溫度固化：60至100℃，優(yōu)選60至90℃，更優(yōu)選80至100℃。樹脂在灌注階段期間的粘度可以為50至200mpas，優(yōu)選100至160mpas，更優(yōu)選120至150mpas。純灌注樹脂可以具有的密度為1.1至1.20g/cm3；撓曲強度為60至150n/mm2，優(yōu)選90至140n/mm2；彈性模量為2.5至3.3kn/mm2，優(yōu)選2.8至3.2kn/mm2；拉伸強度為60至80n/mm2，優(yōu)選70至80n/mm2；抗壓強度為50至100n/mm2；斷裂伸長率為4至20％，優(yōu)選8至16％和/或前述性質(zhì)的組合。
適宜的灌注樹脂可以為epikotemgsrim135，由hexion提供。根據(jù)本發(fā)明或通過根據(jù)本發(fā)明的方法制備的復(fù)合部件或構(gòu)件，可以單獨形成風(fēng)輪機葉片殼體或當與一個或多個所述復(fù)合構(gòu)件例如通過機械加固方式和/或粘合劑連接時形成風(fēng)輪機葉片殼體。由這樣的風(fēng)輪機葉片殼體，可以有利地通過如下制備風(fēng)輪機葉片：通過粘合劑和/或機械方式例如緊固件，連接兩個這樣的風(fēng)輪機葉片殼體。風(fēng)輪機葉片殼體和組合的風(fēng)輪機葉片兩者可以任選地包含另外的元件，例如控制元件、避雷針等。在一個特別優(yōu)選的實施方式中，葉片殼體各自由復(fù)合構(gòu)件構(gòu)成，所述復(fù)合構(gòu)件通過根據(jù)本發(fā)明的方法制備。在另一個優(yōu)選的實施方式中，通過根據(jù)本發(fā)明的方法制備的風(fēng)輪機葉片殼體構(gòu)件，基本形成風(fēng)輪機葉片的全部外殼體，即在制備風(fēng)輪機葉片殼體構(gòu)件過程中一體化形成的壓力側(cè)和吸入側(cè)。
本發(fā)明的一個方面涉及風(fēng)輪機葉片，其包含一個或多個根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)、預(yù)浸料、樹脂灌注干纖維材料和固化纖維增強片材。固化纖維增強片材可以作為部分重疊瓦狀物定位于葉片的外表面附近。
在一個優(yōu)選實施方式中，固化纖維增強片材進行拉擠或帶壓(bandpressed)固化纖維增強片材，并且分成固化纖維增強片材元件。在另一個優(yōu)選的實施方式中，根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)輪機葉片具有至少40m的長度。厚度t與弦長c的比率(t/c)對于75％<r/r<95％的機翼部分是基本恒定的，其中r為相距葉片根部的距離，r為葉片總長度。優(yōu)選在70％<r/r<95％范圍內(nèi)，更優(yōu)選在66％<r/r<95％范圍內(nèi)實現(xiàn)恒定的厚度與弦長之比。
由于在葉片截面區(qū)域內(nèi)非常密堆積的纖維，該區(qū)域提供高慣性矩，導(dǎo)致其對于根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)輪機葉片是可以實現(xiàn)的。因此，可以根據(jù)本發(fā)明由較少的增強材料實現(xiàn)相同慣性矩和/或由較細長的輪廓實現(xiàn)相同慣性矩。這需要節(jié)省材料，從而允許根據(jù)空氣動力要求而不是根據(jù)結(jié)構(gòu)需求進行機翼設(shè)計。