本發(fā)明涉及紡織工業(yè)，更具體地講涉及用作復(fù)合材料增強物的紡織物。更具體地講，本發(fā)明涉及由要被聚合物樹脂(尤其是熱固性樹脂)浸漬的增強層的疊堆而形成的復(fù)合物。

更具體地講，本發(fā)明涉及這類復(fù)合物的構(gòu)造，所述構(gòu)造使得其多個層中的一層能夠同時具有機械增強功能以及閉式模具中浸漬樹脂的引流功能。

背景技術(shù)：

一般來講，可采用浸滲技術(shù)進行基于纖維增強物的復(fù)合材料的制造，在該技術(shù)中，樹脂從特定點處注入模具，在纖維層內(nèi)部或周圍朝向抽吸點移動。

浸滲法以三大基本物理原理為基礎(chǔ)：壓差、樹脂粘度和滲透性。實際上，如果滲透性不夠強或者如果模具中的壓力是恒定的話，樹脂就不能遷移通過紡織物結(jié)構(gòu)(浸漬)。

增強物的滲透性是指其能被液體(在所論述情況下為樹脂)穿過的能力。在微觀尺度上來講，滲透性與線料(纖維集合體)的微孔性相關(guān)。在介觀尺度上來講，滲透性與將形成增強編織物的線料分隔開的間隔相關(guān)。在宏觀尺度上來講，滲透性取決于增強編織物。滲透性用m²表示。

對于玻璃，浸滲法中所使用的傳統(tǒng)粗紗類織物(斜紋織物、帆布、標準紗布等)或無屈曲織物(NCF)的滲透性在10^-10至10^-11m²范圍內(nèi)。這種滲透性通常不足以保證正確填充通常具有大尺寸的部件。對于整體式結(jié)構(gòu)，可采用兩種類型的浸滲來提高滲透性。

因此可以進行一種利用外部引流的浸漬。在這種情況下，樹脂借助置于預(yù)成形纖維的疊堆之上的強滲透性的引流織物而流動。位于引流高度的樹脂入口與位于預(yù)成形件底部的出口之間的壓差引起了樹脂的浸滲，首先浸入引流織物，然后穿過干燥的預(yù)成形件的整個厚度。然后，使用剝離層片將外部的引流織物從部件上取下。這種方法的主要缺點是會產(chǎn)生大量廢材(剝離層片、外部引流網(wǎng))，以及需要大量時間來安置消耗品。

已知的還有一種利用內(nèi)部引流的浸滲方法。為了限制浪費，引流織物被布置在紡織物結(jié)構(gòu)內(nèi)。該引流織物是允許樹脂很好地流動通過預(yù)成形件的非常多孔的層。其通常是留在空間里的連續(xù)長絲墊或合成網(wǎng)。這種產(chǎn)物的主要缺點是：最終的層合物中樹脂率增大，因而影響了機械性能。

因此，本申請人已在文獻EP 0 395 548中描述了由兩個增強層的疊堆形成的紡織物結(jié)構(gòu)，所述兩個增強層幾乎完全由(例如，由玻璃制成的)高韌度紗形成，兩個增強層之間限制有由相對較薄的波狀合成紗形成的充氣層。如此，構(gòu)成疊堆的芯的中間層是相對鏤空的，并且在對樹脂的滲透性小得多的兩個增強層之間為樹脂提供通道。

這種解決方案雖然具有明顯的優(yōu)點，但也有一個缺點：會產(chǎn)生樹脂積聚區(qū)域，這些區(qū)域的機械性能比外層差得多，而這更多地是由于形成芯的纖維材料并非由高韌度紗構(gòu)成。

本申請人已在文獻FR 2870861中提供了專致于浸滲的可替代的解決方案。該解決方案借鑒前述解決方案，使用聚酯針織物作為芯。

本申請人還在文獻EP 0 672 776中提供了另一種解決方案。

在該解決方案中，纖維層片由包括高支紗和高韌度紗的單向結(jié)構(gòu)構(gòu)成。每個纖維層片經(jīng)過變形，使得緯紗具有不垂直于經(jīng)向的傾斜度。通過結(jié)合不同傾斜度的增強紗，使多個此類層片相聯(lián)。

在未插入芯層以方便流動的情況下形成集合體。疊堆的層片中紗的不同傾斜度使得樹脂能夠流動。盡管本解決方案具有不包含除增強層的纖維材料之外的纖維材料的優(yōu)點，但其仍具有在經(jīng)向上對樹脂的滲透性相對較低這一缺點。

因此應(yīng)該理解的是，不得不在所得到的復(fù)合物的機械性能和樹脂流速之間作出折衷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明旨在提供這樣一種解決方案，其既對樹脂具有良好的縱向滲透性，以便在浸滲過程中輕松實現(xiàn)浸漬，同時所獲得的復(fù)合材料又具有高機械性能。

為此，本發(fā)明涉及一種用于復(fù)合材料的紡織物增強結(jié)構(gòu)，其旨在形成要結(jié)合在紡織物復(fù)合物中的中間層，所述紡織物復(fù)合物由旨在被聚合物樹脂浸漬的紡織物層的疊堆形成。

該中間層的特征在于其包括：

·緯紗的集合；

·以及成對相聯(lián)的經(jīng)紗的集合，每對包括不同類型的兩根紗，至少其中一根紗是基于高韌度紗的，同一對中的兩根紗與緯紗以紗羅編織法編織。

換句話講，本發(fā)明包括形成中間層，該中間層因為是由高韌度紗制成的這個事實而具有良好的機械性能，并且該中間層沿經(jīng)紗和/或緯紗方向?qū)渲哂辛己玫臐B透性。該層因此可用作“結(jié)構(gòu)內(nèi)部引流物”，因此結(jié)合了以下兩方面的優(yōu)勢：合成內(nèi)部引流物的滲透性和接近標準增強物的機械特性。

實際上，具有兩種不同性質(zhì)的紗的紗羅構(gòu)造使得這些紗中的一些(即高韌度紗)具有有限的屈曲甚至無屈曲，并一起限定樹脂能夠在其中輕松流動的通道。

更好的是，這些通道被限定為經(jīng)紗的一部分(即高韌度紗)，它們都在緯紗層片的同一側(cè)。只有第二種類型的經(jīng)紗將主紗保持在一起。

由于這兩種類型的經(jīng)紗之間的張力差很明顯，因此高韌度經(jīng)紗的低屈曲更加明顯。其在較低的程度上還取決于這兩種類型的紗之間的支數(shù)差異。這實際上使得能夠利用兩種類型的經(jīng)紗的張力差異，使得具有最低支數(shù)的紗承受最大的屈曲。

在實施過程中，現(xiàn)在可通過使用在緯向上的也具有高韌度的紗來調(diào)節(jié)引流層的增強特性，由此在經(jīng)向和緯向上提供雙向增強。但是，在某些應(yīng)用中，可能有用的是只在經(jīng)向上使用高韌度的紗。

對于經(jīng)紗而言，第二種類型的紗(即具有最低支數(shù)的那些紗)可具有不同的性質(zhì)，也就是說，或者為有機合成紗，或者為與主紗類似的高韌度紗。在最后這種情況下，整個特征層可因此由高韌度紗形成，這可能對于某些相容性或耐熱特性來說是有利，雖然第二種類型的紗不賦予產(chǎn)品機械阻力。

由于這種層的構(gòu)造，經(jīng)向和緯向的機械增強特性可因此通過選擇緯紗和經(jīng)紗的每單位面積質(zhì)量來進行精細調(diào)節(jié)。

在緯紗的每單位面積質(zhì)量基本上等于經(jīng)紗的每單位面積質(zhì)量的情況下，這種增強基本上是均衡的。這使得通道不僅能夠在經(jīng)向上產(chǎn)生，也能夠在緯向上產(chǎn)生，從而在兩個方向上均提供了顯著的滲透性。但是，在只需要在單個方向(即，經(jīng)向)上增加滲透性的情況下，可使用低支緯紗。

由于第一種類型的經(jīng)紗的每單位面積質(zhì)量比第二種類型的經(jīng)紗的每單位面積質(zhì)量大八倍多或至少三倍至四倍，接結(jié)紗(即，第二種類型的經(jīng)紗)的影響可能更小。

樹脂流量可根據(jù)限定在主紗之間的通道寬度進行調(diào)節(jié)。因此，在第一種情況下，紗之間的通道的寬度可設(shè)置成紗的寬度的數(shù)量級。因此，經(jīng)紗(以及緯紗)之間的間隙可以是介于這些紗中的一種的寬度的兩倍和三倍之間。

還可以通過在紗之間提供例如大于紗寬度四倍的間隙來提供寬度更大的通道。

在實施過程中，支數(shù)最高的經(jīng)紗之間的通道的大小可有利地在0.5至3mm范圍內(nèi)，以在經(jīng)向上得到良好的滲透性。實際上，低于0.5mm的間距不足以為樹脂提供通道，而當間距大于3mm時，可觀察到在形成真空時增強層互鎖的現(xiàn)象。因此可觀察到，當施加真空時，置于引流織物任一側(cè)的紡織物結(jié)構(gòu)可堵塞通道，導(dǎo)致產(chǎn)品的滲透性降低。

中間層可與一個或多個能夠提高流量的附加層相聯(lián)。優(yōu)選的是，這些附加層由高韌度紗形成，該高韌度紗具有與該復(fù)合物的增強層相同的組成。其可為例如薄紗或玻璃纖維墊，在不添加合成材料的情況下，其松散構(gòu)造使得模制過程中樹脂的流動容易，并改善特征中間層的引流效果。玻璃墊的使用通過減小了結(jié)構(gòu)引流層的增強紗的方向所引起的各向異性，還提高了復(fù)合物的各向同性?？稍谥虚g層的其中一個表面上添加附加層，或者兩個附加層，中間層的每個表面上一個，且一個附加層與另一附加層的組成彼此相同或不同。當然，如果需要的話，這種附加層自身可由基本層的疊堆形成。

這種中間層至少在一個方向上具有顯著的滲透特性，同時具有高機械性能。因此，其可通過層合所需數(shù)量的增強層來相聯(lián)。在大量增強層的疊堆中，該中間層可代替一增強層，由此達到引流效果，同時保持高機械性能水平。層合通?？赏ㄟ^縫合、膠粘或針刺來進行，可通過與一個或多個覆蓋層組裝來完成。

附圖說明

實施本發(fā)明的方式以及所產(chǎn)生的優(yōu)勢將結(jié)合附圖從以下實施例的詳細描述中更好地體現(xiàn)。

圖1為形成根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合物的中間引流層的紡織物結(jié)構(gòu)的俯視圖。

圖2和圖3為分別沿圖1的II-II’面和III-III’面的橫截面視圖。

圖4為包括圖1所示中間層的根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合物的橫截面視圖。

具體實施方式

一般來講，諸如圖1中所示的引流和結(jié)構(gòu)中間層包括緯紗2和經(jīng)紗3、4。緯紗2以平行于彼此的方式排布，并且?guī)缀鯖]有屈曲。經(jīng)紗3、4成對相聯(lián)。

通過使用在一方面是兩種經(jīng)紗4和3與另一方面是緯紗2之間的紗羅編織法來進行編織。兩種經(jīng)紗3、4在框架周圍互鎖。

由于兩種經(jīng)紗之間的張力差異和它們的支數(shù)差異，得到了第一種類型的經(jīng)紗3置于緯紗2的層片上的構(gòu)造。因此，每根第二種類型的經(jīng)紗4交替地在與之相聯(lián)的主經(jīng)紗3的一側(cè)和另一側(cè)上從緯紗2下面和經(jīng)紗3上面通過。

因此，如圖2所示，主經(jīng)紗3全都布置在緯紗2的層片的同一側(cè)，并且第二種類型的(即，具有最低支數(shù)的)經(jīng)紗4從結(jié)構(gòu)的一個表面穿到另一表面并發(fā)生顯著的屈曲。

當然，在附圖中示出的不同紗的比例僅作為示例給出，在實際情況中各種紗可能與此示例有所不同。

另外，可改變經(jīng)向和緯向上的每長度單位的紗的數(shù)目，以調(diào)整未來增強層的機械性能以及調(diào)整樹脂流量。

由此已經(jīng)形成了不同的實際實施例。

實例1

·緯紗2：1,200特(tex)的玻璃紗，每單位面積質(zhì)量為468g/m²；

·第一種類型的經(jīng)紗3：1,200特的玻璃紗，每單位面積質(zhì)量為438g/m²；

·第二種類型的經(jīng)紗4：28特的聚酯紗，每單位面積質(zhì)量為16g/m²；

·緯紗之間具有1mm間隙

·經(jīng)紗之間的間隙：以間隔4mm的兩根紗構(gòu)成重復(fù)圖案，然后4根紗間隔0.5至0.7mm。

實例2

·緯紗2：600特的玻璃紗，每單位面積質(zhì)量為240g/m²；

·第一種類型的經(jīng)紗3：600特的玻璃紗，每單位面積質(zhì)量為240g/m²；

·第二種類型的經(jīng)紗4：28特的聚酯紗，每單位面積質(zhì)量為20g/m²；

·緯紗之間的間隙：1.5mm(大約)

·經(jīng)紗之間的間隙：1.5mm(大約)

實例3

·緯紗2：600特的玻璃紗，每單位面積質(zhì)量為276g/m²；

·第一種類型的經(jīng)紗3：1,200特的玻璃紗，每單位面積質(zhì)量為280g/m²；

·第二種類型的經(jīng)紗4：28特的聚酯紗，每單位面積質(zhì)量為8g/m²；

在本實例中，玻璃緯紗2更細，但因此以更小的節(jié)距布置，以形成與緯紗寬度相對應(yīng)的大約一毫米的間隙。

實例4

·緯紗2：600特的玻璃紗，每單位面積質(zhì)量為276g/m²；

·第一種類型的經(jīng)紗3：600特的玻璃紗，每單位面積質(zhì)量為240g/m²；

·第二種類型的緯紗4：28特的聚酯紗，每單位面積質(zhì)量為18g/m²。

·緯紗之間的間隙：1mm

·經(jīng)紗之間的間隙：1.5mm

這些不同實例的特性已與參照復(fù)合物相進行了比較測量，所述參照復(fù)合物根據(jù)專利FR 2870861的教導(dǎo)內(nèi)容構(gòu)建，包括兩個由500g/m²的玻璃織物形成的參照強化層、以及由基于110分特(dtex)的聚酯紗的經(jīng)紗針織形成的參照引流芯，總重量為110g/m²。

這四個實例的性能可匯總于下表中：

滲透性是一種物理特征，表示材料允許液體轉(zhuǎn)移通過連接網(wǎng)的能力?；诒淮┻^的介質(zhì)的特征參數(shù)(即，滲透性k)，達西定律能夠?qū)⒘魉倥c施加于液體的壓力梯度聯(lián)系起來。

達西定律可表示為：

其中：

-k為滲透性(單位m²)，

-Q為通過試件的流速(單位m³/s)，

-S為試件的橫截面(單位m²)，

-η為流體的動態(tài)粘度(單位Pa·s)，

-ΔP為在試件的端部之間測得的壓降(單位Pa)，以及

-ΔL為試件的長度

可沿3個軸線測量滲透性。上表中示出的滲透性對應(yīng)于在增強層的平面內(nèi)沿經(jīng)紗方向測量得到的滲透性。

這種特征層的引流特性可在用于制造復(fù)合部件的復(fù)合物中表現(xiàn)出來。這類復(fù)合物包括為其機械性能而選擇出的多個增強層。因此，如圖4中示意性地示出的，引流層1可結(jié)合到通過編織經(jīng)紗20和緯紗21而形成的多個增強層11-16的疊堆內(nèi)，并且其數(shù)目和取向根據(jù)最終的復(fù)合部件所需的總體機械性能而定。

由上文可知，根據(jù)本發(fā)明的增強結(jié)構(gòu)能夠?qū)⒔Y(jié)構(gòu)增強特性和良好的滲透性結(jié)合起來，從而提供了一種引流結(jié)構(gòu)增強。