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

摘要

一种模制材料，其包含纤维增强层和可固化树脂基体。所述纤维增强层包含无纺织物，所述无纺织物包含单层单向丝束和支持结构，所述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。

说明书

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。

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。

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 聚氨酯树脂。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。

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。

一旦固化，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。

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，所述丝束通过沿着纬向(与长度方向垂直)存在的织造纤维保持在适当位 置。

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 纬向纤维丝束这二者。丝束由共同形成丝束的多根纤维元件(称为长丝)组成。 经向丝束和纬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 和纬向丝束。

一些机织物如纬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纬向丝束相对于长度方向而纬斜。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％的纬向纤维和30-10％的稳定化经向纤维。纬斜织物具 有如下缺点：纬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。

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。

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纬向，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。

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。

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。

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。

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/m²(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。

本发明旨在克服上述问题和/或通常提供改善之处。

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。

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。

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。

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/cos(经 向角(warp angle))。经向角为丝束相对于经向的角度。

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。

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 或纬向或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。

丝束以与关于经向取向或纬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。

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。

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。

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。

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。

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。

在另一实施方式中，树脂基体可以形成支持结构。

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。

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)。

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。

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。

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。

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。

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。

支持结构可以包括纱，支持结构纱的重量为10至150tex，优选15至 50tex，更优选20至120tex，优选35至110tex，更优选30至90tex，优选 65至118tex，更优选30至70tex，优选50至110tex，更优选50至90tex， 以及优选45至85tex，更优选45至52tex，和/或前述范围的组合。

支持结构可以包含PES(聚醚砜)和/或PA(聚酰胺)。

可将支持结构纤维以本领域已知的多种多样针织图案的形式施用至织 物。在一个优选实施方式中，将针织以钩编组织的形式施用。在刺穿或不刺 穿纤维丝束的情况下，可以施用针织。其它针织可以包括编链组织或链式针 迹。针织的针距可以为1-50mm，优选1至30mm，更优选5至20mm。优 选施用针织以使针距为10-200mm，优选10至100mm，甚至更优选30至 70mm。在针迹线中针织可以沿着任何方向施用，但是优选它们沿着相对于 织物长度方向为0°的方向施用。

将单向定位的纤维增强层以对于长度方向为基本大于0°的角度定向。典 型地，将支持结构以与长度方向平行的方式施用至纤维增强层，然而，支持 结构可以相对于长度方向为任何的角度施用。支持结构和纤维方向的非平行 配置对于纤维增强层提供较大的稳定性。然而，应该注意，纤维方向可平行 于长度方向和所施用的支持结构不平行于长度方向。可选地，支持结构可平 行于纤维方向施用，但是这可能降低对于纤维增强层的支持。在支持结构包 含支持结构纤维的一个实施方式中，纤维优选以不平行于纤维丝束的线形图 案施用。

支持结构可以包含树脂，其中树脂提供对于纤维增强层的支持。使用树 脂作为支持结构可以消除或降低织物稳定性所需要的支持结构纤维的量。

树脂状支持结构可以施用至可以为连续树脂层中的织物。树脂支持结构 可以施用至纤维增强层的一个表面或两个表面。

支持结构可以包含以离散元件施用的树脂，优选包含固化或部分固化树 脂。离散的树脂元件可以例如条、小球或无规线模式的图案施用。该元件可 在纤维增强层的一个表面或两个表面上施用。未固化和固化树脂两者可用于 提供充分的对于用于处理的纤维增强层的稳定性。树脂元件之间的空间可作 为通道起作用，所述通道提供用于在叠铺期间除去空气的排气路径。树脂支 持结构也提供相邻纤维层之间的间隔用于改善排气。树脂支持结构可以包含 可固化树脂，该性质的树脂支持层可施用至纤维增强层，并且立即固化或可 未固化直到固化为叠铺层的一部分。树脂支持结构可以包含热塑性材料，所 述热塑性材料是熔化的，将其施用至纤维增强层并且冷冻。

在支持结构仅包含树脂的一个实施方式中，优选在纤维丝束沿着所需一 致方向配置之后立即将树脂施用至织物。将材料处理或并入模制材料中之 前，这提供稳定性。

树脂支持结构可以包含在纤维层的纤维丝束外部的树脂，树脂支持结构 支持相邻丝束。然后，可以将树脂支持结构施用至背层用于进一步支持。

支持结构也可以包含稀纱布，所述稀纱布配置在纤维增强层的任一表面 或两个表面上。稀纱布可以进入纤维增强层中的丝束之间的间隙。除了支持 纤维增强层之外，稀纱布也可以通过提供用于固化期间待移除气体的路径来 改善排气。稀纱布可以包含面纱。面纱可以包含重量轻的织物，所述织物的 重量为3至30gsm，优选5至15gsm。

面纱可以连接至纤维增强层。面纱可以包含热塑性材料并且赋予韧性于 层压板上以及提供用于纤维增强层的支持。可以将支持结构通过熔融粘合、 针织、粘合剂、或源自固化或未固化树脂的粘着，粘合至纤维增强层。

在一个实施方式中，支持结构可以包含纤维支持层。纤维支持层可以为 将纤维增强层连接到其上的层。支持层可以熔融粘合，针织，用粘合剂粘合， 或用包括利用树脂粘着在内的本领域已知任何粘合方法连接。支持层赋予纤 维增强层以稳定性并且改善处理特性。支持层也可以提高模制材料的排气 性。可以将纤维支持层通过可通过整个厚度支持层的支持纤维连接至织物。 支持层可以包含纤维毡、机织物或单向纤维。在支持层包含纤维毡的一个实 施方式中，优选支持层包含纤维的重量为3至30gsm，优选5至15gsm， 更优选2-13gsm。优选纤维由玻璃或碳或聚合物形成，但是可由黄麻、亚麻、 玄武岩或本领域已知的任何其它纤维形成。

本发明的纤维增强材料可通过以下形成为织物：从单独粗纱架取得纤 维，切断为一定长度，和以对于长度方向为基本大于0°的角度平行配置纤维。 然后，将支持结构施用至该纤维配置以提供用于处理的稳定性。本发明的无 纺织物可以包含完全沿着均一方向定向的单向纤维丝束。该性质的织物不具 有依赖于稳定用编织纹理的织物中所见的卷曲，因此该织物提供较高程度的 纤维定位，因此提供改善的机械性质。

用于本发明的织物可使用以下方法制得，所述方法包括以平行排列方式 配置多根单独增强纤维丝束，以相对于长度方向为小于90°的角度切割丝束； 将丝束切割段相邻于另一丝束切割段并且平行于另一丝束切割段放置，和将 支持结构施用至所放置的丝束，从而保持其平行配置。本发明的实施方式可 使用以下方法进行，在所述方法中，纤维增强层包括单向纤维丝束和支持结 构的无纺织物，所述单向纤维丝束以相对于长度方向为大于0°的角度配置， 所述支持结构与可固化树脂基体组合。

本发明的模制材料包含具有单层纤维丝束的非织造纤维增强层束，所述 单层纤维丝束以选择的角度(典型地相对于经向为30°或45°)取向。非织造纤 维增强层不具有卷曲，因为非织造纤维增强层是非织造的。这改善可由该材 料形成的层压板的机械性能。非织造纤维增强层的纤维丝束优选通过以十字 线迹形式的支持结构保持在适当位置。十字线迹促进在模制材料加工和固化 期间所捕获气体的释放。这对于在不使用高压釜的真空辅助成型工艺中是特 别有利的。

在一个实施方式中，该方法进一步包括在两个纤维增强层之间提供可固 化树脂基体，和在可固化树脂基体之间部分浸渍纤维增强层。

在一个进一步实施方式中，支持结构包含支持结构纤维，其中支持结构 纤维围绕增强纤维丝束定位而不刺穿丝束。支持结构可以包含树脂，纤维支 持结构，支持纤维，或这些的各种组合。

“经向”、长度方向或纵向是指将织物脱除或卷成卷时与织物轴垂直的 方向。可选地，可以认为长度方向为机器方向，即与制造方向平行的方向(在 本申请中也称为0°方向)。相比之下，“纬向”方向为与经向垂直的方向。这 也常称为90°方向。相对于经向或0°方向指明纤维丝束的取向。

纤维增强层可以优选以相对于增强织物长度方向为+/-5°至90°的角度 配置，更优选相对于长度方向为+/-15°至75°，还更优选+/-25°至50°，或最 优选+/-30°或45°。在本发明包括两个纤维增强层的一个实施方式中，两个 增强纤维层将优选以使得多向叠布层能够叠层放置的对角配置。

模制材料可以由第一纤维增强层形成，相邻于第一纤维增强层的第一表 面为树脂材料层。树脂材料可以完全浸渍或部分浸渍第一纤维增强层的纤维 丝束。可选地，由于树脂材料层的发粘表面，树脂材料层可以粘合至纤维增 强层，由此最低限度地浸渍至纤维增强层最外面的丝束。

第二纤维增强层材料可以与树脂材料层的相反表面相邻。树脂材料可以 完全浸渍或部分浸渍第二纤维增强层的纤维丝束。可选地，由于树脂材料层 的发粘表面，树脂材料层可以粘合至第二纤维增强层，由此最低限度地浸渍 至纤维增强层最外面的丝束。

第二纤维增强层或第三纤维增强层可以与第一纤维增强层的第二表面 相邻。纤维增强层任一表面上的树脂材料可以提供充分的粘性以连接纤维增 强层。可选地，任一纤维增强层的丝束可以部分浸渍或完全浸渍，可以迫使 一个纤维增强层间隙中的树脂进入相邻层与相邻层接触，因此连接两个层。

在一个实施方式中，树脂可以施用至第一纤维增强层的第一表面，因此 树脂存在于第一纤维增强层的第一表面和第二表面上。可以将第二纤维增强 层压合到第一层的发粘树脂状的第一表面或第二表面上。可选地，树脂材料 可以部分浸渍或基本浸渍纤维增强层中至少之一的丝束。

在另一实施方式中，树脂可以施用至第一纤维增强层的第一表面，部分 浸渍纤维增强层的纤维丝束，其中树脂材料存在于纤维增强层的表面上，另 一表面基本不含树脂，第二纤维增强层连接至第一纤维增强层。第二层可以 通过表面树脂粘性、针织或其它粘合方式连接。

另外的树脂可以施用至纤维材料层的一个外部表面或两个外部表面以 提供粘性增加的模制材料。另外的树脂可以是与用作模制材料中增强树脂的 树脂材料不同的树脂。在加工期间，增加粘着性有助于材料的相邻层保持在 一起。另外的树脂层也可以使得另一纤维增强层能够连接至模制材料。

一个或多个另外的纤维层也可以存在于本发明的任何一个实施方式中。

在本发明的一个实施方式中，模制材料包含两个相邻的纤维增强层，其 中一个或两个纤维增强层的外部表面浸渍有树脂材料。

在一个进一步实施方式中，纤维材料浸渍有树脂材料。选择浸渍所采用 的树脂粘度和方法从而实现所需浸渍度。浸渍度可使用水吸收试验(water  pickup test)评估。为了提高浸渍率，所述方法可以在升高的温度进行从而降 低树脂粘度。然而，不需要温度高的状态持续足够长的大幅加快树脂固化的 时间。树脂对增强材料的相对量、浸渍线速度、树脂粘度和复丝束的密度应 该相关联，从而实现丝束之间所需的浸渍度和保留未被树脂占据的丝束内单 独长丝之间的空间以提供排气路径。因此，优选浸渍方法在40℃至110℃、 更优选60℃至80℃的温度进行。优选预浸料的树脂含量，使得在固化之后 固化模制材料包含30至40wt％、优选31至37wt％、更优选32至35wt％ 的树脂。

可以将树脂铺展到辊的外部表面上并且涂布到纸或其它衬料上，从而生 产可固化树脂层。然后可使树脂组合物可能借助于通过辊的通道与用于浸渍 的复丝束接触。树脂可以存在于一片或两片衬料上，使所述一片或两片衬料 与丝束的一侧或两侧接触且例如使它们通过加热压辊固结以产生所需浸渍 度。可选地，树脂可以经由树脂浴使丝束引导通过树脂来施用(直接纤维浸 渍)。树脂也可以包含溶剂，所述溶剂在浸渍纤维丝束之后蒸发。

在一个进一步实施方式中，在浸渍期间树脂可作为在环境温度为液体的 树脂以液体形式维持在树脂浴中，或如果树脂在环境温度为固体或半固体的 树脂，则树脂熔融。然后，可将液体树脂采用刮刀施用至衬料以在剥离层如 纸或聚乙烯膜上生产树脂膜。然后，可以将纤维丝束放入树脂中，任选地， 第二树脂层可以设置在纤维丝束的顶部上然后固结，或移除衬片，将第二纤 维层施用至树脂层的另一表面。

可以在树脂浸渍之前或之后施用衬片。然而，典型地，在浸渍之前或浸 渍期间施用衬片，因为在施加使树脂浸渍纤维层所需要的压力时衬片可提供 非粘着表面。在增加另外的纤维增强层或树脂材料层之前，可将衬片移除。

可以将纤维丝束牵引通过树脂，然后可以将这些纤维丝束组装成本发明 的织物，将所述织物并入模制材料中。本发明在由多层叠层获得最终层压板 的应用中特别有用，所述多层叠层包含纤维增强材料和树脂材料，例如包含 至少20个该多层的叠层或结构。本发明旨在提高增强材料的纤维定位，还 使得在模制材料叠层之间所捕获得的空气最小化。

本发明中所采用的丝束由多根单丝制成。在单个丝束中可以有数千根单 丝。丝束和丝束内的单丝通常为单向的，其中单丝基本平行定向。典型地， 丝束中的长丝根数可为2,500根至10,000根至50,000根或更多根。约25,000 根碳长丝的丝束购自Toray，约50,000根碳长丝的丝束购自Zoltek。

增强纤维可以包含合成纤维，或天然纤维，或任何其它形式的材料，或 可以为与本发明树脂组合物组合的材料组合。示例性纤维包括玻璃、碳、石 墨、硼、陶瓷和芳族聚酰胺。优选的纤维为碳和玻璃纤维。也可以设想混杂 或混合纤维系统。纤维增强层内的纤维重量通常为20-10000g/m²，优选50 至800-2500g/m²，甚至更优选1200至2400g/m²，特别优选150至600g/m²和/或前述范围的组合。每一丝束的碳长丝根数可为3000至100,000,还优选 6,000至80,000，最优选12,000至40,000和/或前述范围的组合。对于纤维 玻璃增强层，600-2400tex的纤维是特别适合的。

本发明中所用的复丝束可以包含断裂的(即拉断的)、选择性不连续或连 续的长丝。长丝可以由各种材料制得，如碳、玄武岩纤维、石墨、玻璃、金 属化聚合物、芳族聚酰胺和它们的混合物。优选玻璃纤维和碳纤维丝束；对 于长度超过40米如50米至60米的风力涡轮机外壳，优选碳纤维丝束。结 构纤维为由多种多样的单向单独纤维制成的单独丝束。典型地，纤维将具有 圆形或几乎圆形的截面，其中对于碳的直径为3至20μm，优选5至12μm。 对于其它纤维(包括玻璃)，直径可以为3至600μm，优选10至100μm。

示例性织物包括B315-E05，其由Devold制造，符合申请人的规格。

在本发明的一个进一步实施方式中，纤维增强层或织物为非纬斜的。这 意指在生产期间不将张力施加至增强层，从而取向于纤维增强层的方向(不 发生纬斜)。

在一个实施方式中，织物通过以下生产：将纤维丝束以对于长度方向所 需角度(例如30°或45°)定向，切割丝束和施用支持结构如沿着0°方向针织。 可以通过使纤维丝束定位在所需位置，发生纤维丝束的定向。

另一示例性织物为B310NW/G，其由Saertex制造，符合申请人的规格。 织物可以包含粘合的多个单向丝束层从而形成多向织物。可以使用具有如下 单位面积重量的支持纤维来提供织物：2至200gsm(g/m²)，或优选4至100 gsm，或更优选5至50gsm，还更优选6至15gsm。可以施用如下针迹长度 的纱：0.5至15mm，优选1至10mm，或更优选2至5mm，或还更优选 2.5-3.8mm。可以施用如下宽度的织物：10mm至4000mm，200至4000mm， 或更优选1200至3600mm，100至400mm，120至240，120mm或240mm 和/或前述宽度的组合。

可以适用于本发明的织物实例可以单独具有基本以下的性质，但是优选 组合具有一种或多种的以下性质：单位面积重量为310gsm(g/m²)；包含300 gsm以30°配置的单向丝束；用纤维针织使得针织纤维重量为10gsm；沿着 长度方向施用针织；织物丝束的线性质量密度可以为1200tex，支持纤维的 线性质量密度可以为34tex。适用于本发明另一织物的单位面积重量可以为 310gsm，其中丝束基本以对于长度方向为30°或45°配置，织物可以包括支 持结构，所述支持结构包含例如10gsm或13gsm的纤维。适宜织物的进一 步实例可以为如下织物，所述织物的单位面积重量基本为600gsm，丝束基 本以对于长度方向为30°或45°配置，和支持层基本为10gsm或13gsm。

可以适用于本发明的织物实例可以具有基本以下的性质：单位面积重量 为1181gsm，包含301gsm以+45或30°配置的单向丝束层，301gsm以-45 或30°配置的单向丝束层，和567gsm的单向丝束层，它们与以12gsm纤维 形式的支持结构粘合。针织纤维可以包含聚醚砜和以钩编组织施用。

本发明的模制材料可以由常规可得的环氧树脂生产，所述环氧树脂可以 包含硬化剂和任选的促进剂。在一个实施方式中，环氧树脂可以包含硬化剂 如双氰胺或基于脲或脲衍生的固化剂。应该使用的固化剂和环氧树脂的相对 量将取决于模制材料中的树脂反应性和纤维增强层的性质与量。

环氧树脂组合物优选也包含一种或多种基于脲的固化剂，优选使用基于 环氧树脂重量为0.5至10wt％的固化剂，更优选1至8wt％，甚至更优选2 至8wt％。优选的基于脲的材料为购自商品名为的材料，其由 Alzchem提供，例如UR500和/或UR505。除固化剂以外，适宜的促进剂也 如潜伏性胺类固化剂，例如二氰基聚酰胺(DICY)或双氰胺。

在一个实施方式中，环氧树脂的环氧当量(EEW)优选为150至1500，优 选高反应性例如EEW为200至500，树脂组合物包含树脂和促进剂或固化 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/或四官能环氧树脂。

举例来说，适宜的双官能环氧树脂包括基于以下的那些双官能环氧树 脂：双酚F的二缩水甘油醚，双酚A的二缩水甘油醚(任选地溴代)，苯酚和 甲酚酚醛环氧树脂，苯酚-甲醛加合物的缩水甘油醚，脂肪族二醇的缩水甘 油醚，二缩水甘油醚，二乙二醇二缩水甘油醚，芳香族环氧树脂，脂肪族聚 缩水甘油醚，环氧化烯烃，溴代树脂，芳香族缩水甘油胺，杂环缩水甘油酰 亚胺和酰胺(glycidyl imidines and amides)，缩水甘油醚，氟代环氧树脂，缩 水甘油酯或它们的任何组合。

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，或它们的任何组合。

举例来说，适宜的三官能环氧树脂可以包括基于以下的那些三官能环氧 树脂：苯酚和甲酚酚醛环氧树脂，苯酚-甲醛加合物的缩水甘油醚，芳香族 环氧树脂，脂肪族三缩水甘油醚，二脂肪族三缩水甘油醚，脂肪族聚缩水甘 油胺，杂环缩水甘油酰亚胺和酰胺，缩水甘油醚，氟代环氧树脂，或它们的 任何组合。适宜的三官能环氧树脂购自Huntsman Advanced Materials (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(名 称为Tetrad-X，购自Mitsubishi Gas Chemical Company，和Erisys GA-240， 购自CVC Chemicals)，和N,N,N’,N’-四缩水甘油基亚甲基二苯胺(例如 MY0720和MY0721，购自Huntsman Advanced Materials)。其它适宜的多官 能环氧树脂包括DEN438(购自Dow Chemicals,Midland,MI)，DEN439(购自 Dow Chemicals)，Araldite ECN 1273(购自Huntsman Advanced Materials)，和 Araldite ECN 1299(from Huntsman Advanced Materials)。

在一个进一步实施方式中，树脂基体可以包含环氧树脂，其含有20wt％ 至85wt％的环氧树脂，EEW(环氧当量)为150至1500，所述树脂可通过70℃ 至110℃的外部施用温度来固化。环氧树脂可以含有0.5至10wt％的固化 剂。环氧树脂可以在不存在常规硬化剂如双氰胺时固化。

在一个进一步实施方式中，树脂基体可在小于十小时特别是小于八小时 中固化。固化剂可以为基于脲的。在一个进一步实施方式中，模制材料可以 包含20至85wt％的环氧树脂和80至15wt％的纤维。

环氧当量可计算如下：(环氧树脂分子量)/(每一分子的环氧基数目)。另 一方式用环氧值计算，所述环氧值可定义如下：环氧值＝100/环氧当量。 计算每一分子的环氧基：(环氧值×摩尔重量)/100。计算摩尔重量：(100×每 一分子的环氧基)/环氧值。计算摩尔重量：环氧当量×每一分子的环氧基。 本发明特别涉及提供预浸料，其可基于反应性环氧树脂，所述反应性环氧树 脂可在较低温度在可接受的成型循环时间内固化。

在另一实施方式中，提供模制材料，其包含浸渍有环氧树脂的结构纤维 层，所述环氧树脂具有EEW为150至1500，所述环氧树脂可在70℃至110℃ 的温度固化。

增韧材料可以包含在树脂中从而赋予基体以耐久性。增韧材料可以作为 面纱形式的单独层施用，或作为颗粒施用，或混入树脂材料中。如果另外的 增韧材料为聚合物，则应该在室温和在树脂固化时的升高温度在基体环氧树 脂中不溶解。取决于热塑性聚合物的熔点，其可以在升高温度在树脂固化期 间不同程度地熔化或软化和随着固化层压板冷却而再凝固。适宜的热塑性材 料应该不溶解于树脂中，包括热塑性材料，例如聚酰胺(PAS)、聚醚砜(PES) 和聚醚酰亚胺(PEI)。优选聚酰胺例如尼龙6(PA6)和尼龙12(PA12)和它们的 混合物。

固化的模制材料可以包含以下水平的结构纤维：45体积％至75体积 ％(纤维体积分数)，优选55体积％至70体积％，更优选58体积％至65体积 ％(DIN EN 2564 A)。模制材料可以包含占模制材料重量10％-60％的树脂， 优选20重量％至50重量％，更优选30重量％至40重量％，最优选35重量 ％。

模制材料可以使用总的单位面积重量基本为600gsm的纤维增强材料来 形成。纤维增强可以包含两个织物层，在各层中丝束以基本+30°或-30°或+45° 或-45°配置。单独织物层各自的单位面积重量可以基本为300gsm。单独织 物层可以包括10gsm单位面积重量的支持层。该织物可以与树脂组合，树 脂实例可以为由Hexcel提供的M9.6。树脂可以与纤维增强材料组合从而例 如占模制材料的35重量％。

模制材料可以设置有一张或多张衬片以便于材料处理和/或材料卷起。 衬片可以包含聚烯烃类材料如聚乙烯、聚丙烯和/或它们的共聚物。衬片可 以包含压花。这具有如下优点：提供具有排气表面结构的模制材料。排气表 面结构包含压花通道，使得在加工期间空气逸出。这是特别有用的，因为这 防止层间捕获，因为层间空气经由排气表面通道被有效移除。

一旦制备好，模制材料可以卷起，从而可贮存一段时间。然后可展开， 根据需要切割，任选地与其它模制材料叠放在一起，从而在模具中或在真空 袋中形成叠层，随后将叠层放入模具中并且固化。

本发明的模制材料意在与其它复合材料(例如，也可以为根据本发明的 其它模制材料，或它们可以为其它模制材料)叠放在一起，从而生产可固化 层压板或叠层。模制材料典型地生产为卷，鉴于该材料的发粘性质，通常设 置衬片以使得卷在使用时能够展开。因此，模制材料的外面上可以包含衬片。

用于制备固化层压板的预浸料叠层可以包含大于40层的预浸料层，典 型地大于60层，有时大于80层，其中的一些或全部可以为根据本发明的 预浸料。叠层中的一个或多个预浸料层可以固化或预固化，从而部分处理预 浸料层中的树脂。然而，优选所有预浸料为根据本发明的预浸料。典型地， 叠层将具有厚度为1cm至10cm，优选2cm至8cm，更优选3至6cm。

一旦制备好，预浸料或预浸料叠层通过暴露至升高的温度和任选地升 高的压力而固化，从而生产固化层压板。如上所述，本发明的预浸料可提供 优异的机械性质，而不需要高压釜工艺中经受的高压。

因此，在进一步方面，本发明涉及使本文所述的预浸料或预浸料叠层内 的热固性树脂固化的方法，所述方法涉及使预浸料或预浸料叠层暴露至足以 诱发热固性树脂组合物固化的温度，优选在绝对压力小于3.0巴进行。

固化方法可以在绝对压力小于2.0巴，优选绝对压力小于1巴进行。在 一个特别优选的实施方式中，压力小于大气压。固化方法可以在80℃至 200℃的一个或多个温度进行足以使热固性树脂组合物固化至所需程度的时 间。

在接近大气压的压力时的固化可通过所谓真空袋技术实现。这包括将预 浸料或预浸料叠层放入气密袋中，在袋内部上产生真空。这具有如下效果： 预浸料叠层经历达至大气压的固结压力，这取决于所施加的真空度。

一旦固化，预浸料或预浸料叠层变成复合材料层压板，其适用于结构应 用，例如航空航天结构或风力涡轮机叶片。

本发明具有生产各种材料的适用性。一个特别应用是生产风力涡轮机叶 片和梁。典型的风力涡轮机叶片包含两个长壳，所述两个长壳共同形成叶片 的外表面和叶片内的撑梁，所述两个长壳至少部分沿着叶片长度延伸。壳和 梁可以通过使本发明的预浸料或预浸料叠层固化生产。

壳的长度和形状变化，但是趋于使用较长叶片(需要较长壳)，这进而可 需要较厚的壳和待固化叠层内特定次序的预浸料。这对于由它们制备所用的 材料提出特殊需求。对于长度为30米或更长的叶片，特别是长度为40米或 更长如45至65米的那些叶片，优选基于单向复丝碳纤维丝束的预浸料。壳 的长度和形状也可以导致在由其生产壳的叠层内使用不同预浸料，也可以导 致沿着壳的长度使用不同预浸料。鉴于它们的大小和复杂性，用于制造风能 组件如壳和梁的优选方法在于在真空袋内提供适当预浸料，将真空袋放入模 具中并且加热至固化温度。在袋放入模具中之前或之后，可以将袋抽空。

在提供用于机械性质均匀的风力涡轮机叶片的壳和/或梁和/或梁帽中， 层压板中的空隙数减少和纤维定位改善是特别有用的。特别是梁和梁的部件 经受高载荷。任何空隙率降低或纤维定位提高都大大改善这些部件的机械性 能。与空隙率会较高的类似部件相比，这进而使得构成轻重量的部件(例如 通过减少预浸料层数)。此外，为了耐受在使用期间风力涡轮机结构经历的 条件，需要由其制得壳和梁的固化预浸料的Tg高，优选Tg大于90℃。

如通过层压板固化样品的截面测量为30×40mm的20个间隔截面(间隔 5cm)的显微镜分析测量的，由本发明预浸料生产的层压板可包含小于3体 积％的空隙，或小于1体积％的空隙，典型地小于0.5体积％，特别小于0.1 体积％，基于层压板的总体积。将截面抛光并且在视角范围为4.5至3.5mm 的显微镜下分析，以确定相对于样品各截面的总表面积的空隙表面积，将这 些测量值用截面数进行平均。用于确定空隙分数的该方法用于本申请的上下 文中，尽管可用可供选择的标准化方法如DIN EN 2564。然而，这些方法预 期提供关于本文所述显微镜分析的比较结果。此外，在各视角部分中评估空 隙的最大尺寸，将该数经20个样品进行平均。将空隙的平均表面积取作体 积空隙率的值。我们已发现，已实现低至不大于0.01体积％的空隙分数或水 平。

水吸收试验确定本发明未固化模制材料中的增强层的防水度或浸渍度。 在该试验中，将模制材料样品起始称重并且以突出5mm宽的条的方式夹持 在两个板之间。将该配置沿着纤维方向悬浮在室温(21℃)水浴中5分钟。然 后将样品从板移除，重新称重，干燥样品与暴露至水时的样品之间的重量差 提供在样品内浸渍度的值。水吸收量越小，防水度或浸渍度越高。水吸收试 验的结果(“水吸收值”)表示为相对于模制材料干重的重量增加百分数(相对 于干重的重量差％)。

本发明的优选模制材料包含低水平的丝束之间的空隙。因此，优选各模 制材料和模制材料叠层的水吸收值小于15％或小于9％，更优选小于6％， 最优选小于3％。

纤维定位可使用Creighton等，A Multiple Field Image Analysis Procedure  for Characterisation of Fibre Alignment in Composites；Composites:Part A 32 (2001)221-229中所述的方案量化。首先，将样品切断并且用1200目SiC 粗砂纸研磨。然后，将研磨表面用丙酮浸没并且用粗硬毛轻微磨损。然后拍 摄所制得表面的显微照片，然后用自动图像分析算法分析。所述算法自动检 测结构特征例如纤维和基体。所述算法创建代表纤维的像素数组，然后沿着 相邻像素之间的数组计算倾角，所述倾角用于推断纤维错配的程度。

现仅将通过举例方式并且参考以下附图阐明本发明，其中：

图1为根据本发明一个实施方式的模制材料层的示意图；

图2为根据本发明另一实施方式的纤维增强层的示意图；

图3为根据本发明另一实施方式的纤维增强层的示意图；

图4为根据本发明另一实施方式的模制材料的示意图；

图5为生产根据本发明实施方式的模制材料的方法示意图；

图6为生产根据本发明一个实施方式的织物的方法示意图；和

图7为叠铺根据本发明一个实施方式的模制材料的示意图；和

图8为根据本发明另一实施方式的模制材料的示意图。

图1示出模制材料(100)，其包含纤维增强层(102,106)和可固化树脂基体 (104)，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。丝束的重量范围可以为200至800g/m²。

增强层(102,106)连接在树脂层基体(104)的任一侧上，将它们通过树脂 (104)的粘着性保持在适当位置。因此增强层大部分未浸渍有树脂基体(104)。 树脂基体(104)由热固性环氧类树脂基体组成，所述热固性环氧类树脂基体包 含树脂组件和固化剂两者。

在使用中，可以将模制材料(100)通过在彼此顶部上堆积一层或多层模制 材料(100)从而形成如图7中所示的叠层(702)而叠放在模具(708)中。将所形 成的叠层(702)覆盖在真空袋(706)封闭物中，随后将真空袋(706)封闭物抽空 以除去所有空气。使叠层升温，使得树脂流动和浸渍单独层的纤维增强层。 随后使树脂固化，固化之后，可将成型叠层(702)从模具(708)移除。

用于图1模制材料的纤维增强层的实例出现在图2中。纤维增强层(200) 包含纤维丝束(204)，所述纤维丝束(204)以相对于织物长度方向为大于0°的 角度配置。纤维丝束(204)借助于支持结构(202)彼此相对保持在适当位置。 支持结构(202)为纱的形式，将所述纱以丝束(204)不被纱刺穿的方式围绕纤 维丝束(204)针织。相反，将纱捆扎或挂结有丝束(204)以使丝束保持在适当 位置。如图2中所示，将纱沿着材料(200)长度方向以线性方向走纱。纱具有 以下益处：提供将空气从模制材料铺叠层(lay up)或叠层移除的另外通道。在 一个可选的实施方式中，将纱针织通过纤维丝束(204)。

如图3中所示，丝束(304)也会借助于可以作为离散树脂元件施用的树脂 保持在适当位置，树脂可以固化或未固化并且施用至织物两侧。

在图4的实施方式中，存在纤维增强层(400)，所述纤维增强层(400)包 含纤维丝束(404)和支持结构(408)，所述纤维丝束(404)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(408)作为连续层施用至纤维增强层 表面。支持结构可以包含稀纱布、纤维材料层、纤维支持层或热塑性面纱。 材料(400)可以作为图1模制材料(100)中的纤维增强层施用。

图5示出生产模制材料(514)的方法(500)，所述模制材料(514)具有图1 的模制材料的构造。首先，纤维增强层(502)由辊提供。所述层(502)包含通 过单向丝束和支持结构形成的无纺织物，所述单向丝束以相对于长度方向为 大于0°的角度配置，所述支持结构为维持纤维丝束取向的针织纱形式(未示 出)。该层(502)与可固化树脂基体(504)组合，所述可固化树脂基体(504)设置 在纸质衬片(508)上。树脂基体(504)和纤维层(502)通过压辊(506)以使纤维层 (502)粘着在树脂基体(504)上。这导致至少部分未被树脂浸渍的纤维层。将 衬层(508)借助于卷取辊(508)从树脂移除。

将轻重量织物面纱形式的另外的织物层(512)通过另一套压辊(510)加入 至材料，所述轻重量织物面纱的重量为1至100g/m²，优选3至50g/m²， 更优选5至15g/m²。辊(510)的压缩冲击可变化从而控制面纱(512)和纤维层 (502)二者的浸渍水平。这导致模制材料(514)。

在一个可选的实施方式中，制造模制材料(514)而不增加另外层的织物 (512)。

图6示出生产织物(614)的方法(600)，所述织物(614)用于模制材料，如 图1、3或4中任一图所示的材料。方法(600)包括许多步骤。将包含单向纤 维材料的辊(612)以运输带形式相对于支持表面(618)呈某一角度配置。单向 纤维材料具有沿着织物长度方向(612)延伸的平行纤维丝束(602)。通过施加 张力至纤维，将纤维彼此相对保持在适当位置。可选地，可以存在沿着与辊 长度方向平行的方向延伸的轻重量纬向纱，从而使纤维丝束保持在适当位 置。将织物(612)的部分以相对于表面运行方向为角度θ设置在表面(618)上， 织物(612)的部分相邻先前的切割段。将织物(612)平行于表面(618)的边缘进 行切割(606)。将切割段在表面(618)上连续输送，施用针织形式的支持结构 (610)以维持丝束的平行配置。最后，将织物在辊(620)上卷取。

图8示出模制材料(800)，其包含两层纤维增强层(802,804)。一层(802) 浸渍有树脂(806)而另一层(804)未浸渍。

纤维增强层(802,804)各具有对于增强纤维丝束不同的取向。例如取向可 以在一层(802)中为+20和在另一层(804)中为-20，或在各自每一层中为+/-30， 或在各自每一层中为+/-45，或在各自每一层中为+/-50，其中丝束的取向相 对于织物层长度(或经向)方向定义。

纤维增强层(802,804)各自包含丝束，所述丝束对于各层通过针织形式的 支持结构(未示出)保持在适当位置。针织由针织纱组成，所述针织纱沿着各 织物层的长度或经向方向延伸，纱刺穿通过丝束以保持各层中的丝束取向。 将层(804)通过树脂(806)的固有粘着性在层(802)上保持在适当位置。因此， 不需要其它粘合方式如斜交针织(cross ply stitching)以使单独层保持在适当 位置。

在模制材料(800)的一个优选实施方式中，增强织物具有重量为300g/m²的各层用纤维丝束，而针织纱的重量为15g/m²。这导致对于模制材料(800) 增强织物的合并干重为630g/m²。可以选择其它增强织物重量以适合模制材 料(800)的特定应用。模制材料的合并干重可以为100g/m²至3000g/m²，优 选300g/m²至2400g/m²，或600g/m²至1200g/m²和/或前述范围的组合。

优选模制材料(800)的纤维体积分数(FVF，相对于模制材料体积的纤维 ％)为40至50％，优选42至49％，更优选45至48％，最优选45至46％。 FVF根据碳纤维复合材料的标准ASTM D3171来确定，其中选择硝酸以除 去环氧基体，选择硫酸和过氧化氢以除去聚酰亚胺和PEEK。如果复合材料 为玻璃纤维复合材料，则FVF使用标准ASTM D2584中所述的树脂烧除法 来确定。纤维体积分数计算为FVF(％)＝(纤维质量×复合材料密度)/(复合材料 质量×纤维密度)×100。

由于纤维丝束不会织造为常规增强织物，它们不会卷曲，因此它们更具 线型。这改善使用模制材料(800)叠放的层压板的机械性能。此外，干燥织物 层(804)与针织纱组合使真空辅助加工模制材料期间的层内和层间气体二者 能够排气(例如图7中所示的铺叠层(700)中，由此模制材料(702)会由材料 (800)构成或可能用于与材料(702)组合)。干燥层(804)和针织纱能够沿着所有 方向释放气体如空气，所述方向包括模制材料(800)的整个厚度或z-方向。

现将参考以下实施例进一步阐述本发明。

实施例1

模制材料A由图8中所示的结构制备。该材料具有两个增强织物层。各 增强织物层包含1200tex(g/km)的玻璃纤维增强丝束和34tex的针织纱。相 对于经向或0°或织物长度方向，纤维增强丝束对于层(802)以30°配置，对 于层(804)以-30°配置。各层包含沿着经向或0°方向针织通过丝束。各层中 纤维丝束的重量为300g/m²。选择针织密度使得各层的总干重为315g/m²， 其导致模制材料的合并干重为630g/m²。

模制材料A的层(802)浸渍有树脂M9.6G-LT(806)，其由Hexcel  Corporation提供。干燥层(804)位于浸渍层(802)的顶部上，将该层通过树脂 (806)的粘着性保持在适当位置，使得层(804)指触干燥和层(802)由于树脂浸 渍发粘。

模制材料B对应于已知为BB630的市售材料，其由Hexcel  Corporation提供。该材料由两层纤维增强材料组成，所述两层纤维增强材料 粘合至M9.6G-LT树脂的中心树脂膜两侧。单独层的纤维增强各自由1200tex 的纤维丝束组成，所述纤维丝束在纬向围绕34tex的经向纱织造。各层中的 纤维丝束重量为300g/m²。各层中的经向纱重量为15g/m²，其导致模制材 料的合并干重为630g/m²。各纤维层为纬斜的(施加张力至织物)，从而沿着 相对于经向为+/-30的相反方向取向于纤维方向。树脂粘着性保持纬斜纤维 丝束的取向，纤维增强材料保持不含树脂。

将四层各模制材料A和B的叠放在叠层中，从而比较两个模制材料的 拉伸性质。将六层各模制材料A和B叠放在叠层中用于比较两个模制材料 的层间剪切强度(ILSS)。将叠层使用真空辅助固化在真空袋中在等压时全部 固化。固化循环如下。

以2℃/分钟的速度升温至温度为80℃。然后在80℃保持恒温2小时。 然后，接着进一步以2℃/分钟速度升温至温度为120℃。然后在120℃保持 恒温另外2小时。然后，将层压板叠层从真空封闭物移除，使得在开始机 械测试之前冷却至室温。所有叠层的树脂含量确定为叠层的35重量％(树脂 重量％)。通过以下确定关于固化含量的树脂重量％：取得固化层压板样品， 在通过烧除树脂除去树脂之前和通过烧除树脂除去树脂之后进行称重，计算 树脂重量％。

基于根据ASTM D2584利用树脂烧除，确定各固化材料A和B的纤维 体积分数FVF。

根据ISO标准527确定层压板的拉伸性质。测量各模制材料A和B沿 着0°(或经向)方向的拉伸强度σ和模量E。此外，测量沿着30°和90°方向 的拉伸强度σ和模量E并且列于下表1中，接着基于FVF为50％的测量数 据标准化如下：

标准值＝测量值×FVF_标准/FVF_样品

最后，基于标准ISO14130，测量层压板沿着30°方向的层间剪切强度 (ILSS)。

表1.+/-30本发明材料(A)与常规+/-30纬斜材料(B)的比较

实施例2

以与实施例1中的材料相同的方式构造模制材料C和D。然而，各材料 C和D中的纤维丝束取向固定在+/-45°。

在材料C中，各增强织物层再次包含1200tex(g/km)的玻璃纤维增强丝 束和34tex的针织纱。相对于经向，纤维增强丝束对于层(802)以45°配置和 对于层(804)以-45°配置。各层包含沿着经向或0°方向针织通过丝束的针迹以 保持各层中的丝束取向。各层中的纤维丝束重量为300g/m²。选择针织密度 使得各层的总干重为310g/m²，其导致模制材料的合并干重为620g/m²。模 制材料C的层(802)浸渍有树脂M9.6G-LT，其由Hexcel Corporation提供。 干燥层(804)位于浸渍层(802)的顶部上，该层通过树脂(806)的粘着性保持在 适当位置。

模制材料D对应于已知为BB620的市售材料，其由Hexcel  Corporation提供。该材料由两层纤维增强材料组成，将两层纤维增强材料粘 合至M9.6G-LT树脂的中心树脂膜两侧，从而表面保持不含树脂(指触干燥)。 单独层的纤维增强层各自由1200tex纤维丝束组成，所述纤维丝束围绕34 tex经向纱沿着纬向进行织造。各层中的纤维丝束重量为300g/m²。各层中 的经向纱重量为10g/m²，其导致模制材料的合并干重为620g/m²。各纤维 层为纬斜的(施加张力至织物)，从而在它们与树脂组合之前沿着相对于经向 为+/-45的相反方向取向纤维方向。

此外，将四层各模制材料C和D叠放在叠层中，从而测量两个模制材 料的拉伸性质。将六层各模制材料C和D叠放在叠层中用于测量两个模制 材料的层间剪切强度(ILSS)。使用实施例1的相同固化循环，将叠层使用真 空辅助固化在真空袋中在等压时全部固化。使用实施例1中所述的相同方 法，所有叠层的树脂含量确定为叠层的35重量％。

类似于实施例1，确定各材料C和D的纤维体积分数FVF和进行机械 测试，见表2。

根据标准ISO 527，确定层压板的拉伸性质。测量各模制材料C和D沿 着0°(或经向)方向的拉伸强度σ和模量E。此外，如下表2中所列，测量沿 着45°方向的拉伸强度σ和模量E，接着基于FVF为50％，使用与实施例1 中相同的计算进行测量数据标准化。

最后，基于标准ISO14130，测量材料C和D的层压板沿着30°方向的 层间剪切强度(ILSS)。

表2.比较+/-45材料本发明(C)和常规+/-45纬斜材料(D)

对于材料C和D，制备表面积为600×1000mm的两个45层的叠铺层。 根据实施例1方面中所述的相同固化程序，使叠铺层固化。

将五个截面样品从固化叠铺层的中心部分取得，各样品测量为50×50× 铺层厚度(mm)。沿着叠铺层1000mm的中心线，从中心取得一个样品，在 距离中心300mm和600mm的距离处取得两个样品。使用前述方法分析样 品的FVF。还使用显微镜，通过测量相对于层压板整个厚度上的样品截面 (50×铺层厚度(mm))表面积空隙所占据的表面积，分析样品的空隙率。对于 各叠铺层，将FVF和空隙率的结果进行平均。发现对于材料C的叠铺层， FVF为51％和空隙率为2％。对于材料D的叠铺层，FVF为51％和空隙率为 5％。

因此，提供特别适于生产大的复合材料结构的模制材料和织物，所述大 的复合材料结构如风力涡轮机叶片，特别是该叶片的梁和壳。

与常规模制材料相比，本发明的材料提供改善的纤维定位，未受制造方 法、输送或贮存影响的控制的单位面积重量，改善的机械性质和降低的空隙 率。