[发明专利]由增强纤维制成的织物基质

说明书

本发明涉及用于生产复合材料预制件的由增强纤维制成的织物基质，其包含由至少一个彼此并排和平行排列且通过横向丝线结合的复丝增强纱平层的单向铺设织物，其中热塑性聚合物材料的非织造物排列在至少一个复丝增强纱平层上，所述非织造物与复丝增强纱平层粘结连接。织物基质的特征在于横向丝线具有芯/鞘结构，其具有构成鞘的第一组分和构成芯的第二组分，其中第一组分具有比第二组分更低的熔点，第一组分为可熔热塑性聚合物材料且彼此并排排列的复丝增强纱通过熔体粘合借助横向丝线的第一组分连接在一起。

本发明涉及用于生产复合材料预制件的由增强纤维制成的织物基质，其包含由至少一个彼此并排和平行排列并通过横向丝线结合的复丝增强纱平层组成的纤维复合物或单向织物，其中热塑性聚合物材料的非织造物排列在至少一个复丝增强纱平层上并且与复丝增强纱平层粘结。

由增强纤维或纱制成，特别是还为单向织物的形式的纤维复合物是市场上长期已知的。这些纤维复合物或单向织物广泛用于生产在一些情况下具有复杂结构的复合部件。在制造这类复合部件期间的中间步骤中，首先由纤维复合物或单向织物生产纤维预制件，预制件由由增强纤维制成的二维或三维结构形式的织物中间体组成，其形式可以已经接近地相当于最终部件的形式。对于基本仅由增强纤维组成且仍很大程度地不存在生产该部件所需的基体百分数的这类纤维预制件的实施方案，合适的基体材料在其它步骤中借助浸渍或注射或者以及通过应用真空而结合到纤维预制件中。随后，通常在提高的温度和压力下将基体材料固化以形成最终组件。在这种情况下，浸渍或注射基体材料的已知方法为所谓的液体模塑(LM)方法，或者与其相关的方法，例如树脂转移模塑(RTM)、真空辅助树脂转移模塑(VARTM)、树脂膜浸渍(RFI)、液体树脂浸渍(LRI)或树脂浸渍柔性加工(RIFT)。

为生产纤维预制件，可不用基体材料而以适于部件轮廓的形式或模具将纤维复合物或单向织物以几个层堆叠在彼此之上直至得到所需厚度。在其它情况下，可首先例如通过缝纫线将几个纤维复合物或织物的层排列在彼此之上并结合在一起以形成干多轴复合物。各个层的增强纤维可彼此平行或者作为选择交叉地排列。通常，对于多轴复合物，设定0°、90°、±25°、±30°、±45°或±60°的角，并选择结构使得产生相对于0°方向的对称结构。然后可容易地进一步加工这些多轴复合物以生产预制件。

在许多情况下，多轴复合物具有具有相对地熔点的热塑性聚合物组分，例如为缝纫线的形式，或者为应用于复丝增强纱上的其它聚合物材料的形式。在生产预制件期间，可通过将该聚合物组分熔融，随后冷却而将预制件增强并因此稳定化。

由彼此并排和平行排列的复丝增强纱制成的复合物或者单向织物的使用容许生产可选择性地适应应用期间作用于部件上的负荷，因此在各负载方向上具有高强度的纤维复合物部件。多轴复合物的使用还能通过使纤维密度和纤维角度适应部件中存在的负载方向而实现低比重。

关于预制件的生产，重要的是所用原料，例如由彼此并排和平行排列的复丝增强纱制成的复合物或者单向织物，而且由它们制成的多轴复合物具有足够的稳定性和可成型性以确保良好的处理和悬垂性。

EP 1 352 118 A1例如公开了多轴复合物，为此，增强纤维层通过易熔缝纫线保持在一起，这确保多轴复合物在缝纫线的熔点以上良好的可成型性和随后冷却期间形状的稳定性。通常使用由热塑性聚合物如聚酰胺或聚酯制成的缝纫线，如例如EP 1 057 605中公开的。

复合材料预制件的预制品描述于US 2005/0164578中，所述预制品具有至少一个由增强纤维织物制成的层且其中纤维结合在至少一个层中，其在使纤维经受提高的温度时将预制件稳定化并且溶于稍后引入用于生产复合部件的基体树脂中。WO 02/16481还公开了用于例如预制件的由增强纤维制成的结构，其中结构包含挠性聚合物元件，其例如以纤维的形式引入增强纤维之间或者作为将增强纤维相互连接的缝纫线。挠性聚合物元件由可溶于所用可硬化基体材料中的材料组成。