[发明专利]制造纤维增强复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造纤维增强复合材料，例如风力涡轮机转子叶片的方法。

背景技术

纤维增强塑料复合材料被用于多种技术产品，如汽车、飞机、风力涡轮机叶片、储罐等。在许多情况下，纤维部件被放置在一个模具中。用第二模具部分关闭封闭该模具，或将一个塑料箔覆盖在该模具上，向填充了纤维的中空结构施加真空。此后向孔隙中注入液态树脂，所述树脂随后被固化以形成基体材料。通常纤维部件以粗纱织物提供，它们用热塑性缝纫线如热塑性聚酯或PETP缝合在一起。每个粗纱可容纳2-4000单纤维。缝合过程以一种几何上期望的图案机械地稳定粗纱。

缝合线的张力导致单向粗纱纱束的局部变形。在这些区域中，粗纱内部的纤维含量将达到不希望达到的高值，同时该粗纱以外的某个区域将无纤维。该区域将具有不期望的低纤维含量，或仅由塑料树脂构成。不加强的区域容易形成裂纹。众所周知的是，由于更多纤维会物理接触到周围含极端纤维含量的纤维，所以非常高的纤维含量也会损害复合材料的耐疲劳特性。因而纤维含量高的区域会具有降低的耐疲劳性能。因此，最好是在整个复合材料中获得均匀分布的纤维含量。

为了避免由纤维织物制成的复合材料的疲劳损伤，一般通过设计更厚的叠层(laminate)来降低负载。这导致了更重和在材料及人力方面更昂贵的部件。

发明内容

本发明的目的是提供一种有利的使用纤维材料制造纤维增强复合材料方法，其中纤维分布的均匀性得到改善。此目标由如权利要求1所述的用于制造纤维增强复合材料的方法解决。从属权利要求限定义了本发明的进一步改进。

本发明的使用纤维材料制造纤维增强复合材料的方法包括，将纤维材料通过线连接在一起的步骤。该线包括在完成纤维增强复合材料的制造过程前至少部分降解的材料。优选地，该线由在完成制造过程之前至少部分降解的材料组成。有利的是，使用的线在完成纤维增强复合材料制造过程之前完全降解。

例如，纤维材料可以通过将纤维材料缝合或编织(knitting)在一起来连接。优选地，使用缝合线或针织线来连接纤维材料。粗纱(roving yarn)或??纤维织物可以用作纤维材料。

有利的是，可以使用一种线，当在生产过程中达到或改变某些制造参数时，所述线能至少部分地、优选完全地降解。例如，可以使用一种线，通过去除或放松所述线的张力所述线能完全降解或部分降解的线。此外，可以使用液态树脂来形成复合材料的基体材料。可以使用一种线，其包括可溶于该液态树脂的材料或由这种材料构成。此外，可以使用一种线，其包括浸渍在该树脂中时会放松其张力的材料或由这种材料构成。

在另一变体中，可以使用包括中空纤维或由中空纤维构成的线，其中当具有所述中空纤维的线暴露于特定压力时，例如低于大气压的压力或部分真空，所述中空纤维会分解或断裂。

有利的是，可以使用一种线，其包括当暴露于50℃至100℃之间的温度时会熔化或升华的材料或由这种材料构成。例如，该线可以包括在50℃和60℃之间，或60℃和70℃之间，或70℃和80℃之间，或80℃和90℃之间，或90℃和100℃之间的温度开始熔化的材料。

另一变体是使用半渗透线(semi permeable thread)。当半渗透线被填充树脂时，其会破裂或分解。例如，织物的粗纱可通过半渗透线固定就位，当半渗透线被填充树脂时，其会由于毛细力或渗透压差而破裂或分解。

有利的是，可以使用纺成螺旋状形状的半渗透线。在这种情况下因毛细作用力或渗透压导致的树脂引入能改变线的形状，以拉长纤维并由此降低线的张力。

 

当所使用的线降解，或至少去除了线的张力时，单粗纱中的纤维或纤维织物在固结过程中将可以自由移动。这样可以得到纤维分布均匀的材料并可避免富树脂包(resin rich pockets)。

所制造的纤维增强复合材料可以是风力涡轮机转子叶片。一般来说，真空辅助树脂传递模塑（VARTM）可用于制造复合材料，例如风力涡轮机转子叶片。

本发明具有以下优点：所制造的产品的纤维分布在整个叠层内将是均匀的。叠层将不包含富树脂包。叠层将不包含纤??维含量过大的区域。此外，由于均匀的纤维分布，叠层的耐疲劳特性将更高。叠层将更耐裂纹形成。可以制造更轻的具有改进的耐疲劳性的叠层，并可以更低的成本制造复合材料部件。

由以下结合附图对实施方案的描述，本发明的进一步的特征，特性和优点将变得更加清楚。实施方案并不限制由所附的权利要求书限定的本发明的范围。描述的所有特征都有利地作为单独的特征，或彼此的任何组合。

附图说明