缝合的多轴无屈曲织物的制作方法
【专利说明】
[0001] 本申请是2011年3月11日在中国专利局提交的申请号为201180014441. 1(PCT/ EP2011/053657)、名称为"缝合的多轴无屈曲织物"的专利申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及一种由至少两个重叠布置的层组成的多轴无屈曲织物（Gelege)，所述 层由在层内彼此平行地布置、且并排地紧邻的复丝增强纱组成，其中一个层以及相邻的层 内的增强纱通过彼此平行延伸且彼此以针迹宽度/横针距w隔开的缝纫线彼此连接并相对 彼此固定，其中缝纫线形成具有线迹长度s的线圈，无屈曲织物的零度方向通过缝纫线限 定，所述层的增强纱相对于无屈曲织物的零度方向对称地布置、且增强纱的延展方向与零 度方向形成角度a。
【背景技术】
[0003] 长久以来多轴的无屈曲织物或多轴无屈曲织物在市场上是已知的。多轴无屈曲织 物理解为由多个彼此重叠布置的纱线层组成的结构，其中纱线层由彼此平行布置的增强纱 的经纱组成。重叠布置的纱线层可以通过多个彼此并排布置且彼此平行延伸形成线圈的缝 纫线或针织线彼此连接和相对彼此固定，因此通过这种方式增强多轴无屈曲织物。在此，缝 纫线或针织线形成多轴无屈曲织物的零度方向。
[0004] 纱线层如此重叠地铺设，即所述层的增强纤维彼此平行地定向或彼此交叉地定 向。角度几乎可以任意地调节。然而，多轴无屈曲织物的角度通常设定为0°、90°、正负 25°、正负30°、正负45°或正负60°，并如此选择结构，即相对于零度方向得到对称的结 构。这种多轴无屈曲织物例如可借助于普通的经编机或缝编机制造。
[0005] 利用多轴无屈曲织物制成的纤维复合材料构件特别适于直接平衡/反作用于由 构件的受力方向/荷载方向引入的力，并因此保证高的强度。在此，多轴无屈曲织物中纤维 密度和纤维角度与构件中的负荷方向的匹配实现了低的单位重量。
[0006] 多轴无屈曲织物由于其构造可以专门用于制造复杂的结构。在此，无屈曲织物在 没有基体材料的情形下铺设在一模具中，并例如在升高的温度下变形而适应该模具的轮 廓。在冷却后得到稳定的所谓的预制件，接着制造复合材料构件所需的基体材料通过浸渍 或注射、同时在使用真空的情况下被引入该预制件中。在此，已知的方法有所谓的液体模塑 成型（LM法）或与之类似的方法像树脂传递模塑（RTM)、真空辅助树脂传递模塑（VARTM)、 树脂膜熔渗（RFI)、液体树脂灌注成型（LRI)或柔性模具树脂渗透成型（RIFT)。
[0007] 对预制件来说重要的是，一方面层内的纤维以及各个纤维层相对彼此充分固定。 另一方面，鉴于所需的三维成型，需要多轴无屈曲织物的良好的悬垂性。最后同样重要的 是，成型为预制件的多轴无屈曲织物能很好地被通过上述方法引入的基体树脂穿透。
[0008]例如在DE102 52 671Cl、DE199 13 647B4、DE20 2004 007 601Ul、EP0 361 796A1或US6 890 476B3中描述了多轴无屈曲织物及其制造。根据DE10 2005 033 107B3,首先制造由单向布置的纤维或纤维束形成的单个的垫子，其中所述单向布置的纤 维或纤维束通过成圈线/绑扎线形成线圈、且所有成圈线包围和固定仅仅一根纤维或仅一 个纤维束。在第二步骤中，如此制成的多个垫子的层相对彼此以不同的角度重叠放置并彼 此连接。
[0009]EP1 352 118A1公开了一种多轴无屈曲织物，其中增强纤维的层借助于可熔的 缝纫纱固定。根据EP1 352 118A1的实施方案，当多轴无屈曲织物在高于缝纫纱熔点的温 度下成型时，使用这种可熔的纱允许所述层之间相对彼此移动，并且，当随后在熔点之下冷 却时允许形状的稳定，从而缝纫线起到了现场粘合剂的作用。根据EP1 352 118A1的说 明，缝纫纱中的张力首先导致在无屈曲织物中形成槽区域，从而导致基体树脂更好的渗透。 然后，把无屈曲织物结构加热至缝纫纱的熔点之上，其导致缝纫纱中的张力降低，由此导致 增强纤维的波纹度的减小。根据EP1 352 118A1，缝纫线在无屈曲织物中的份额优选应该 在0.5至10% (重量百分比）的范围内。
[0010] 通常使用由热塑性聚合物、例如像聚酰胺或聚酯形成的缝纫线，例如像在EP1 057 605B1中公开的那样。根据US6 890 476B1的说明，其中使用的纱线具有约70dtex的细度/纤度/线密度。WO98/10128公开了一种由多个重叠地成角度铺设的增强纤维 层组成的多轴无屈曲织物，所述增强纤维层通过缝纫线彼此缝合或针织/编织在一起。W0 98/10128公开了一种多轴无屈曲织物，其中缝纫线的链状线迹具有例如每25. 4mm( = 1英 寸）宽度5列的针距和通常在约3. 2至约6. 4mm(l/8-l/4英寸）范围内的针迹宽度。在此 使用的缝纫线具有至少约80dtex的细度。在US4 857 379B1中也使用例如由聚酯形成 的纱通过例如编织或织造工艺来连接增强纱，其中使用的纱具有50至3300dteX的细度。
[0011] DE198 02 135涉及一种用于例如防弹/冲击应用的多轴无屈曲织物，其中分别 相对于彼此平行布置的经纱和炜纱的层通过成圈线/绑扎线彼此连接。在DE198 02 135 描述的多轴无屈曲织物中，相对彼此平行的纱线互相之间具有一距离，且通过成圈线形成 的线圈分别环绕经纱和炜纱。对使用的成圈线来说，规定的细度在140到930dtex之间的 范围内。在W02005/028724公开的多轴无屈曲织物中，相对彼此单向地或平行地布置的、具 有高的细度的增强纱的多个层通过成圈线连接，所述成圈线交织在这些增强纱之间且围绕 各个增强纱。在所述层的内部，增强纱彼此间隔开。例如，由细度为75denier的聚乙烯醇 形成的纱或基于聚氨酯的具有1120denier细度的弹性纱被用作成圈线。
[0012] 无定向/随机铺设的纤维垫或无纺织物、或短（切）纤维织物或垫也部分地放置 在由增强纤维形成的纱线层之间，以便例如改进无屈曲织物的可浸润性或者改进冲击强 度。例如在DE35 35 272C2、EP0 323 571A1 或US2008/0289743A1 中描述了具有这种 垫状中间层的多轴无屈曲织物。
[0013] 结果表明，目前的多轴无屈曲织物完全能够具有良好的悬垂性且其基体树脂的浸 润性是令人满意的。即使对利用多轴无屈曲织物制成的构件来说，也可以达到抗弯强度和 抗拉强度方面良好的特征值水平。然而，这些构件通常在压应力和冲击应力下表现出不令 人满意的特征值水平。
[0014]目前为止，在压力负荷和冲击负荷下不令人满意的机械强度的缺陷仍如此严重， 即尽管存在提到的专门用于复杂构件的更适合的材料，仍要使用长期形成的所谓的预浸渍 技术，进而要忍受更高的时间花费和制造费用。
[0015] 因此，存在对一种多轴无屈曲织物的需求，这种多轴无屈曲织物尤其在压力负荷 和冲击负荷下导致构件中或材料中改进的特性。
【发明内容】
[0016] 因此，本发明的目的在于，提供一种多轴无屈曲织物，借助于该多轴无屈曲织物能 制造在压力负荷或冲击负荷下具有改进的特性的纤维复合材料构件。
[0017] 该目的通过由至少两个重叠布置的层组成的多轴无屈曲织物实现，所述层由在层 内相对彼此平行并排紧邻布置的复丝增强纱组成，其中一个层以及相邻的层内的增强纱通 过彼此平行延伸、彼此以针迹宽度/横针距w隔开、且形成线圈的缝纫线彼此连接并相对彼 此固定，其中缝纫线形成具有线迹长度s的线圈，无屈曲织物的零度方向通过缝纫线定义， 所述层的增强纱相对于无屈曲织物的零度方向对称地布置，且增强纱的延展方向与零度方 向形成不等于90°和0°的角度a，且其中所述多轴无屈曲织物的特征在于，缝纫线的细 度/纤度在10至35dtex范围内。
[0018] 已经知道，当多轴无屈曲织物中的缝纫线的细度处于根据本发明要求的范围内 时，特别显著地改善了压