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功能化织物公开 发明

技术领域

[0001] 本发明涉及包含玻璃纤维和/或碳纤维的功能化织物以及它们的生产,特别是用于增强结构部件(诸如风力涡轮机部件)的功能化织物。

相关背景技术

[0002] 众所周知,可使用玻璃纤维和/或碳纤维来形成增强纤维织物以增强结构部件,诸如风力涡轮机叶片或相关部件(例如翼梁帽)。
[0003] 通常通过以下方式形成包含增强纤维织物的结构部件(增强结构部件):在模具中堆叠增强纤维织物层,用树脂填充模具,并且固化树脂以形成部件。该方法可能很耗时。
[0004] 随着对替代能源的不断探索,风能和风力涡轮机的使用受到越来越多的关注。随着对利用风能产生更多能量的兴趣日益增加,本领域的技术进步已允许增大风力涡轮机叶片的尺寸。增大风力涡轮机叶片的尺寸也增加了生产风力涡轮机叶片所需的时间,并可能引发与一致性和质量控制有关的问题。
[0005] 希望在增强结构部件(诸如风力涡轮机叶片)的生产的效率和一致性方面提供改进。

具体实施方式

[0037] 现在将参考附图讨论本发明的各方面和实施方案。另外的方面和实施方案对于本领域的技术人员将是显而易见的。
[0038] 本文描述了一种功能化织物,该功能化织物包含纤维织物和粘结剂,其中该粘结剂包含荧光材料、由荧光材料组成或基本上由荧光材料组成。
[0039] 纤维织物
[0040] 纤维织物包含:
[0041] 沿第一方向取向的第一纤维;和
[0042] 沿第二方向取向的第二纤维,
[0043] 其中第一纤维包括玻璃纤维和/或碳纤维,第二纤维包括玻璃纤维和/或碳纤维,并且第二方向在第一方向的0度至90度内。
[0044] 纤维织物的第一纤维可被称为经向纤维。第一纤维可并排布置并且彼此基本上平行。纤维织物的第二纤维可被称为纬向纤维。第二纤维可并排布置并且彼此基本上平行。
[0045] 在实施方案中,纤维织物包含沿第一方向取向的第一纤维和沿第二方向取向的第二纤维,其中第二方向在第一方向的0度至90度内,例如,在第一方向的约10度至约90度内、在第一方向的约20度至约90度内、在第一方向的约30度至约90度内、在第一方向的约40度至约90度内、在第一方向的约45度至约90度内、在第一方向的约60度至约90度内、在第一方向的约70度至约90度内、在第一方向的约80度至约90度内、在第一方向的约85度至约90度内、在第一方向的约88度至约90度内、或在第一方向的约90度内。
[0046] 在实施方案中,纤维织物可以是单向织物或多轴向织物,诸如双轴向织物。
[0047] 在实施方案中,纤维织物是单向织物。为单向织物的纤维织物可包含沿第二方向取向的第二纤维,其中第二方向沿第一方向的大于0度的方向取向。例如,单向织物可包含沿第一方向取向的第一纤维和沿第二方向取向的第二纤维,其中第二方向为第一方向的约0度至90度,例如,在第一方向的约45度至约90度内、在第一方向的约60度至约90度内、在第一方向的约70度至约90度内、在第一方向的约80度至约90度内、在第一方向的约85度至约
90度内、在第一方向的约88度至约90度内、或在第一方向的约90度内。在单向织物中,第一纤维可占纤维织物的大于约90重量%,例如纤维织物的大于约92重量%,或纤维织物的至少约95重量%。在单向织物中,第二纤维可占纤维织物的至多约10重量%,例如至多约8重量%,或至多约5重量%。在单向织物中,第二方向可基本上垂直于第一方向,第一纤维可占纤维织物的大于92重量%,并且第二纤维可占纤维织物的至多约8重量%。在实施方案中,纤维织物是单向织物,第二方向基本上垂直于第一方向,并且第一纤维与第二纤维的重量比在15:1至25:1的范围内。
[0048] 在实施方案中,纤维织物是双轴向织物。在双轴向织物中,第二方向可在第一方向的约20度至约90度内,例如第二方向可在第一方向的约30度至约90度内,第二方向可在第一方向的约40度至约90度内,第二方向可在第一方向的约45度至约90度内,第二方向可在第一方向的约60度至约90度内,在第一方向的约70度至约90度内,在第一方向的约80度至约90度内,在第一方向的约85度至约90度内,在第一方向的约88度至约90度内,或在第一方向的约90度内。在实施方案中,纤维织物是双轴向织物,其中第二方向是第一方向的约25度至75度,例如第一方向的约45度。在实施方案中,纤维织物是双轴向织物,其中第二方向是第一方向的至少45度。在实施方案中,纤维织物是双轴向织物,并且第二方向基本上垂直于第一方向。在纤维织物是双轴向织物的实施方案中,第二纤维占纤维织物的大于5重量%。在纤维织物是双轴向织物的实施方案中,第二纤维可占纤维织物的至少约10重量%,例如纤维织物的至少约15重量%、至少约20重量%或至少约25重量%。
[0049] 在实施方案中,至少第一纤维或第二纤维包括玻璃纤维、基本上由玻璃纤维组成或由玻璃纤维组成。
[0050] 在实施方案中,玻璃纤维占本文所述的纤维织物的至少约50重量%,例如纤维织物的至少约60重量%、纤维织物的至少约70重量%、纤维织物的至少约80重量%、纤维织物的至少约90重量%或占纤维织物的至少约95重量%。
[0051] 术语“玻璃纤维”在本文中用来指多根连续玻璃长丝(此处所用术语“连续”用来指长度比其直径长许多倍,例如比其直径长至少约5000倍,例如比其直径长约10 000倍的纤维/长丝)。用于本文所述织物中的玻璃纤维可作为玻璃纤维股线(或丝束)提供。玻璃纤维可通过连续制造方法形成,在该连续制造方法中,熔融玻璃通过“漏板”的孔,由此形成的熔融玻璃流固化成长丝/纤维。本文所述的玻璃纤维(例如,第一纤维和/或第二纤维的玻璃纤维)可在它们的表面上包含上浆剂,例如在纤维形成期间施加在玻璃纤维上的上浆剂。上浆剂可包含促进玻璃纤维的形成和/或其在基质树脂中的使用的组分,诸如成膜剂、润滑剂、偶联剂(以促进玻璃纤维与用于形成包含本文所述混合织物的复合制品的树脂之间的相容性)等。在一些实施方案中,第一纤维和/或第二纤维的玻璃纤维包含聚酯相容性上浆剂或环氧树脂相容性上浆剂。
[0052] 如本文所用,术语“玻璃纤维股线”或“玻璃纤维丝束”是指一束连续玻璃长丝。在实施方案中,玻璃纤维股线或丝束是多束无捻玻璃长丝。
[0053] 在实施方案中,玻璃纤维股线或玻璃纤维丝束由玻璃纤维直接粗纱提供。玻璃纤维直接粗纱由粘结(当形成玻璃长丝时)成单根股线并卷绕到筒管上的一束连续无捻(即基本上平行的或平行的)玻璃长丝组成。
[0054] 可采用任何合适的玻璃增强纤维作为第一纤维或第二纤维,例如,可使用由E玻TM璃、E‑CR玻璃(诸如可购自Owens Corning的Advantex 玻璃纤维)、C玻璃、H玻璃、S玻璃和AR玻璃类型制成的纤维。
[0055] 在实施方案中,本文所提及的玻璃纤维(例如,可为玻璃纤维的第一纤维和/或可为玻璃纤维的第二纤维)的线性质量密度范围为约50特克斯至约5000特克斯,例如约200特克斯至约4800特克斯、约300特克斯至约2500特克斯、约300特克斯至约2400特克斯、或约600特克斯至约1200特克斯。
[0056] 术语“碳纤维”在本文中用来指多根连续碳长丝(此处所用术语“连续”用来指长度比其直径长许多倍,例如比其直径长至少约5000倍,例如比其直径长约10 000倍的纤维/长丝)。用于本文所述织物中的碳纤维可作为碳纤维丝束(或股线)提供,该碳纤维丝束(或股线)是多束连续碳长丝。本文所述的碳纤维(例如,第一纤维和/或第二纤维的碳纤维)可在它们的表面上包含上浆剂,例如在纤维形成期间施加在碳纤维上的上浆剂。上浆剂可包括促进碳纤维的形成和/或其在基质树脂中的使用的组分,诸如成膜剂、润滑剂、偶联剂(以促进碳纤维与用于形成包含本文所述混合织物的复合制品的树脂之间的相容性)等。在一些实施方案中,碳纤维包含聚酯相容性上浆剂或环氧树脂相容性上浆剂。
[0057] 在实施方案中,碳纤维的线性质量密度范围为约100特克斯至约5000特克斯,例如约200特克斯至约5000特克斯、约400特克斯至约5000特克斯、约600特克斯至约5000特克斯、约800特克斯至约5000特克斯、约100特克斯至约4800特克斯、约200特克斯至约4800特克斯、约400特克斯至约4800特克斯、约600特克斯至约4800特克斯、约800特克斯至约4800特克斯、约100特克斯至约2400特克斯、约200特克斯至约2400特克斯、约400特克斯至约2400特克斯、约100特克斯至约2000特克斯、约200特克斯至约2000特克斯、约400特克斯至约2000特克斯、约600特克斯至约2000特克斯、约800特克斯至约2000特克斯或约1200特克斯。
[0058] 在实施方案中,碳纤维(当存在时)由碳纤维丝束(碳纤维股线)提供。在实施方案中,碳纤维丝束的尺寸范围为6K至50K,例如6K至24K或6K至12K。例如,可从尺寸范围为6K至50K例如6K至24K或6K至12K的一个或多个碳纤维丝束进给第一纤维。命名#K是指碳丝束由#×1,000根单独碳长丝组成,即尺寸为6K的碳纤维丝束由大约6000根碳纤维长丝/纤维组成。
[0059] 在实施方案中,纤维织物是无卷曲织物,第一纤维和第二纤维利用缝编纱线保持在它们相应的取向(而不是将第一纤维和第二纤维织造在一起,即无卷曲织物是非织造织物)。可采用任何合适的缝编纱线。在实施方案中,缝编纱线是聚酯纱线。在实施方案中,缝编纱线的线性质量密度范围为约50分特至约300分特。在实施方案中,缝编纱线穿过织物形成缝编图案,该缝编图案可选自特里科缝编图案、对称双特里科缝编图案、非对称双特里科缝编图案、对称缝编图案和非对称缝编图案。在实施方案中,缝编纱线穿过织物形成缝编图案,该缝编图案是特里科缝编图案。在实施方案中,缝编纱线限定缝编长度,该缝编长度的范围为约2mm至约7mm,例如约3mm。
[0060] 在实施方案中,纤维织物是织造织物,例如平纹织造织物、经向针织织物或斜纹织造织物。
[0061] 在实施方案中,纤维织物基本上由玻璃纤维和/或碳纤维组成或由玻璃纤维和/或碳纤维组成。在实施方案中,纤维织物基本上由玻璃纤维和碳纤维组成或由玻璃纤维和碳纤维组成。在实施方案中,纤维织物基本上由玻璃纤维组成或由玻璃纤维组成。
[0062] 在实施方案中,纤维织物包含玻璃纤维。在实施方案中,除了玻璃纤维之外,纤维织物还包含附加纤维。在实施方案中,除了玻璃纤维和/或碳纤维之外,纤维织物还包含附加纤维。可包含在纤维织物中的其他纤维的示例包括聚合物纤维,诸如PET。
[0063] 在实施方案中,纤维织物的单位面积重量范围为约200g/m2至约2500g/m2,例如约2 2 2 2 2 2
300g/m 至约2000g/m、例如约500g/m 至约1500g/m、例如约500g/m 至约1300g/m。可根据ISO 3374确定纤维织物的单位面积重量。
[0064] 在实施方案中,纤维织物包含:
[0065] 沿第一方向取向的第一纤维;和
[0066] 沿第二方向取向的第二纤维,
[0067] 其中第一纤维包括玻璃纤维,第二纤维包括玻璃纤维,第二方向在第一方向的45度至90度内,并且第一纤维和第二纤维利用缝编纱线保持在它们相应的取向。
[0068] 在实施方案中,纤维织物包含:
[0069] 沿第一方向取向的第一纤维;和
[0070] 沿第二方向取向的第二纤维,
[0071] 其中第一纤维包括玻璃纤维,第二纤维包括玻璃纤维,第二方向在第一方向的45度至90度内,第一纤维和第二纤维利用缝编纱线保持在它们相应的取向,并且第一纤维和/或第二纤维的玻璃纤维包含聚酯相容性上浆剂或环氧树脂相容性上浆剂。
[0072] 在实施方案中,纤维织物包含:
[0073] 沿第一方向取向的第一纤维;和
[0074] 沿第二方向取向的第二纤维,
[0075] 其中第一纤维包括玻璃纤维,第二纤维包括玻璃纤维,第二方向在第一方向的45度至90度内,第一纤维和第二纤维利用缝编纱线保持在它们相应的取向,第一纤维和/或第二纤维的玻璃纤维包含聚酯相容性上浆剂或环氧树脂相容性上浆剂,并且纤维织物的单位2 2
面积重量范围为约500g/m至约2500g/m。
[0076] 粘结剂
[0077] 功能化织物包含粘结剂。粘结剂可以是粘结剂颗粒的形式。功能化织物在本文中可被描述为包含粘结剂颗粒。功能化织物在本文中可被描述为包含具有粘附至纤维织物表面的粘结剂颗粒的纤维织物。
[0078] 粘结剂(例如,粘结剂颗粒)包含荧光材料、由荧光材料组成或基本上由荧光材料组成。粘结剂和荧光材料可一起包含一种或多于一种类型的材料。荧光材料可以是一种或多于一种荧光材料。粘结剂响应于入射电磁辐射(即,光)而发荧光。荧光材料或多于一种荧光材料可以是UV荧光材料,其被认为是指该材料在暴露于UV光时发荧光。
[0079] UV光以比可见光更短的波长辐射。UV光在被荧光材料吸收时,以较长波长的可见光形式反射回观察者。所观察到的荧光的颜色将取决于所使用的材料和光的波长。例如,具有适当波长的UV源可与给定的UV荧光材料组合使用。
[0080] 荧光和荧光材料通常是指吸收某些频率的电磁辐射(即,光)并以较低频率重新发射电磁辐射的任何材料、颜料、化合物或试剂,使得其上存在荧光材料的织物在暴露于较低频率的电磁辐射(即,光)时表现为发光。对荧光材料的引用将被认为包括对磷光材料的引用。入射辐射可被称为具有激发波长。激发波长被理解为包括使荧光材料发光的波长的电磁辐射。通常,激发波长对应于UV光或可见光的激发波长。
[0081] 荧光材料的存在使得在合适波长的辐射入射到粘结剂上时,粘结剂发光。入射辐射的波长可对应于可见光或UV光的波长。可见光一般被认为在约380nm至约750nm的范围内。UV光一般被认为在约10nm至约400nm的范围内。UV荧光材料的使用是优选的,因为可能不需要粘结剂在典型的日常照明条件下发光。关于UV光的使用,入射UV光或辐射的波长可为约10nm至约400nm,例如约100nm至约400nm、或约200nm至约400nm、或约300nm至约400nm、或约250nm至约380nm。典型的具体示例为约254nm或约365nm。
[0082] 电磁辐射源可由技术人员熟知的任何合适的辐射源提供。
[0083] 荧光材料可选自任何已知的荧光材料。荧光材料可为聚合物或除聚合物以外的材料。在实施方案中,粘结剂包含荧光树脂(例如荧光聚酯树脂)或由荧光树脂构成。
[0084] 在功能化织物中,基于功能化织物的总重量计,荧光材料可以至多约5重量%的量存在,例如占功能化织物的至多约4.5重量%、至多约4.0重量%或至多约3.5重量%。在实施方案中,荧光材料可占功能化织物的至少约0.05重量%,例如功能化织物的至少约0.1重量%、至少约0.2重量%或至少约0.3重量%。在实施方案中,荧光材料占功能化织物的约0.05重量%至约5.0重量%,例如功能化织物的约0.1重量%至约3.5重量%。
[0085] 在实施方案中,功能化织物包含至多约30g/m2的荧光材料,例如至多约25g/m2、至2 2 2 2 2
多约20g/m 、至多约18g/m、至多约16g/m、至多约15g/m 或至多约13g/m 的荧光材料。在实
2 2 2
施方案中,功能化织物包含至少约2g/m的荧光材料,例如至少约4g/m 、至少约5g/m、至少
2 2 2 2
约7g/m 、至少约8g/m或至少约10g/m的荧光材料。在实施方案中,功能化织物包含约2g/m
2 2 2 2 2 2 2
至约30g/m的荧光材料,例如约4g/m 至约25g/m、约4g/m 至约15g/m、约7g/m至约13g/m
2 2
或约10g/m至约13g/m的荧光材料。
[0086] 在实施方案中,粘结剂(例如,粘结剂颗粒)包括树脂粘结剂、基本上由树脂粘结剂组成或由树脂粘结剂组成。在实施方案中,粘结剂(例如,粘结剂颗粒)包括热塑性树脂或由热塑性树脂构成。在实施方案中,粘结剂(例如,粘结剂颗粒)包括热塑性树脂或由热塑性树脂构成,该热塑性树脂选自环氧树脂、丙烯酸酯树脂或聚酯树脂。在实施方案中,粘结剂(例如,粘结剂颗粒)包括热塑性树脂或由热塑性树脂构成,该热塑性树脂选自环氧树脂或聚酯树脂。在实施方案中,粘结剂(例如,粘结剂颗粒)包括含有环氧、丙烯酸酯或酯官能团的树脂或由该树脂组成,该树脂例如为包含环氧或酯官能团的树脂。在实施方案中,粘结剂(例如,粘结剂颗粒)包括生物基树脂或由生物基树脂组成,该生物基树脂例如为包含环氧、丙烯酸酯或酯官能团的生物基树脂。树脂或热塑性树脂自身可提供荧光特性或为荧光材料。荧光特性可由除树脂或热塑性树脂以外的材料提供。因此,荧光材料可以是本文描述为粘结剂颗粒的任何材料。例如,荧光材料可选自一种或多种荧光聚合物树脂,包括本文所提及的那些,例如可为饱和或不饱和的聚酯树脂,或环氧树脂。其他合适的荧光聚合物树脂包括一种或多种聚丙烯酸酯或酰化物功能化聚合物。
[0087] 在实施方案中,粘结剂(例如,粘结剂颗粒)的玻璃化转变温度为至多约75℃,例如至多约70℃、至多约65℃、至多约60℃或至多约55℃。在实施方案中,粘结剂的玻璃化转变温度为至少约30℃,例如至少约35℃或至少约40℃。在实施方案中,粘结剂(例如,粘结剂颗粒)的玻璃化转变温度范围为约30℃至约75℃,例如约40℃至约70℃。可根据EN ISO 11357‑2(玻璃化转变温度的确定)使用差示扫描量热法(DSC)确定粘结剂的玻璃化转变温度。可根据EN ISO 11357‑2(玻璃化转变温度的确定)使用差示扫描量热法(DSC)确定粘结剂的玻璃化转变温度,其中玻璃化转变温度被确定为第二次加热循环所提供的值。可根据EN ISO 11357‑2测试方法通过以下方式确定粘结剂的玻璃化转变温度:在80mL/min的空气流量下以10K/min的加热速率加热粘结剂,从‑60℃加热至120℃。在实施方案中,可根据EN ISO 11357‑2测试方法通过以下方式确定粘结剂的玻璃化转变温度:在80mL/min的空气流量下以10K/min的加热速率加热粘结剂,从‑60℃加热至120℃,然后在120℃下保持5分钟,之后以10K/min的冷却速率从120℃冷却至‑60℃,然后在‑60℃下保持5分钟,之后以10K/min的加热速率从‑60℃再次加热至120℃,并且玻璃化转变温度被确定为第二次加热循环所提供的值。
[0088] 在实施方案中,粘结剂(例如,粘结剂颗粒)具有熔点,使得当暴露于至多约120℃的温度至少合适的时间段时,例如当暴露于至多约110℃的温度至少合适的时间段时,当暴露于至多约100℃的温度至少合适的时间段时,或当暴露于至多约90℃的温度至少合适的时间段时,粘结剂完全熔融。在实施方案中,粘结剂具有熔点,使得当暴露于范围为约60℃至约120℃,例如约80℃至约120℃的温度至少合适的时间段时,粘结剂完全熔融。合适的时间段可为至多1小时,例如至多30分钟。合适的时间段可为至少约1分钟,例如至少约5分钟或至少约10分钟。
[0089] 在实施方案中,粘结剂(例如,粘结剂颗粒)的软化温度范围为约50℃至约100℃,例如约60℃至约100℃。在实施方案中,软化温度可以用具有400μm厚度和25mm直径的粘结剂样品,在平面‑平面几何形状中0.1%变形、1Hz的频率下使用振荡流变仪来测定,采用加热‑冷却‑加热循环,该循环以3℃/min的速率从30℃加热至130℃,以3℃/min的速率从130℃冷却至30℃并从30℃加热至130℃。在第一次加热期间测量软化温度。
[0090] 在实施方案中,将粘结剂作为粘结剂颗粒施加到纤维织物。在施加到纤维织物之前,粘结剂颗粒的体积平均粒度可为至多约1mm,例如至多约800μm、至多约600μm、至多约500μm、至多约400μm、至多约300μm或至多约200μm。在实施方案中,在施加到纤维织物之前,粘结剂颗粒的体积平均粒度大于约10μm,例如大于约20μm、大于约30μm、大于约40μm或大于约50μm。在实施方案中,在施加到纤维织物之前,粘结剂颗粒的体积平均粒度范围为约10μm至约1mm,例如约20μm至约600μm、约30μm至约500μm、约40μm至约400μm、或约50μm至约300μm。可对粘结剂颗粒的分散体使用动态光散射技术来确定施加到纤维织物之前的粘结剂颗TM
粒的体积平均粒度。可采用粒度分析仪(诸如得自Beckman 的LS13320粒度分析仪)根据ISO 
13320 2009标准通过激光衍射(即,对粘结剂颗粒的分散体使用动态光散射技术)来确定体积平均粒度。样品在空气中分散后,按原样进行两次分析,并且每次测试的样品量通常约为
20g。
[0091] 在实施方案中,功能化织物的粘结剂可被描述为粘结剂颗粒。
[0092] 在实施方案中,施加到纤维织物的粘结剂颗粒可粘附到纤维织物的表面,使得功能化织物包含粘附到表面的粘结剂颗粒。在实施方案中,施加到纤维织物表面的粘结剂颗粒可粘附到纤维织物以形成功能化织物。
[0093] 在实施方案中,基于功能化织物的总重量计,粘结剂(包含荧光材料、基本上由荧光材料组成或由荧光材料组成)可以至多约5重量%的量存在。在此类实施方案中,由于施加到如本文所述的纤维织物的粘结剂颗粒量较少,功能化织物包括具有粘附到纤维织物的粘结剂颗粒的纤维织物,粘结剂颗粒在纤维织物的表面上形成独立的粘结剂颗粒(例如,而不是粘结剂在纤维织物的表面上凝结形成大块或层)。术语“独立的粘结剂颗粒”和“离散的粘结剂颗粒”在本文中用来指粘附到纤维织物表面的粘结剂颗粒彼此间隔开,即在每个粘结剂颗粒周围存在不含粘结剂颗粒的纤维织物表面区域。在实施方案中,粘附到纤维织物表面的粘结剂颗粒的最长轴向长度小于约2mm,例如小于约1mm。
[0094] 在实施方案中,粘附到功能化织物表面的粘结剂颗粒具有的粒度分布使得至少约90重量%的粘附到纤维织物表面的粘结剂颗粒的最长轴向长度小于约2mm,例如小于约
1mm、小于约800μm、小于约700μm、小于约600μm或小于约500μm。在实施方案中,粘附到功能化织物表面的粘结剂颗粒具有的粒度分布使得粘附到纤维织物表面的粘结剂颗粒的最长轴向长度为至少约1μm、至少约10μm或至少约20μm。在实施方案中,粘附到功能化织物表面的粘结剂颗粒具有使得至少约90重量%的粘附到纤维织物表面的粘结剂颗粒的最长轴向长度为至少约1μm、至少约10μm或至少约20μm的粒度分布。
[0095] 在实施方案中,粘附到功能化织物表面的粘结剂颗粒具有使得粘附到纤维织物表面的粘结剂颗粒的最长轴向长度在约1μm至约1mm的范围内,例如在约1μm至约800μm的范围内的粒度分布。
[0096] 在实施方案中,粘附到功能化织物表面的粘结剂颗粒具有使得至少约90重量%的粘附到纤维织物表面的粘结剂颗粒的最长轴向长度在约1μm至约1mm的范围内,例如在约1μm至约800μm、约10μm至约600μm、或约10μm至约500μm的范围内的粒度分布。
[0097] 在实施方案中,粘附到功能化织物表面的粘结剂颗粒具有使得至少90%的粘附到纤维织物表面的粘结剂颗粒(以颗粒数量计)的最长轴向长度小于约2mm,例如小于约1mm、小于约800μm、小于约700μm、小于约600μm或小于约500μm的粒度分布。在实施方案中,粘附到功能化织物表面的粘结剂颗粒具有使得至少90%的粘附到纤维织物表面的粘结剂颗粒(以颗粒数量计)的最长轴向长度为至少约1μm、至少约10μm或至少约20μm的粒度分布。在实施方案中,粘附到功能化织物表面的粘结剂颗粒具有使得至少90%的粘附到纤维织物表面的粘结剂颗粒(以颗粒数量计)的最长轴向长度在约1μm至约1mm的范围内,例如在约1μm至约800μm、约10μm至约600μm、或约10μm至约500μm的范围内的粒度分布。
[0098] 可通过测量粘附到纤维织物的粘结剂颗粒的最大横向尺寸来确定功能化织物的TM粘结剂颗粒的最长轴向长度。光学显微镜(诸如Keyence 光学显微镜)可用于确定粘附到纤TM
维织物的粘结剂颗粒的最长轴向长度。可使用光学显微镜(诸如Keyence 光学显微镜,例如TM
Keyence  VHX‑500)和相关的图像分析软件(例如,ImageJ软件)来确定粘结剂粒度分布。可使用光学显微镜和相关的图像分析软件(例如,如本文所述)来计算给定功能化织物面积
2 2 2 2
(例如,约5mm 至约50mm范围内的功能化织物面积,例如约5mm 至约20mm范围内的功能化
2 2
织物面积、约5mm至约10mm范围内的功能化织物面积)上的粘结剂粒度分布,从而确定粘结剂粒度分布。在实施例中,可使用光学显微镜和相关的图像分析软件(例如,如本文所述)来
2 2
计算5mm或10mm功能化织物面积上的粘结剂粒度分布,从而确定粘结剂粒度分布。
[0099] 在实施方案中,功能化织物的粘结剂可被描述为粘结剂颗粒,这些粘结剂颗粒具TM有可使用数值孔径显微镜(例如Keyence  VHX‑500)和相关的图像分析软件来确定的体积平均粒度(即,在施加和粘附/固定(例如,通过熔融)到纤维织物之后)(例如,每个颗粒的粒度可被确定为颗粒的最大横向尺寸,即,粘附到织物表面的颗粒的最长轴向长度)。在实施方案中,在施加和粘附/固定到纤维织物之后,粘结剂颗粒的体积平均粒度范围为约10μm至约1mm,例如约20μm至约600μm,约30μm至约500μm。
[0100] 在实施方案中,功能化织物的粘结剂可被描述为粘结剂颗粒,并且在施加到纤维织物之前,粘结剂颗粒的D90粒度小于(即,90体积%的颗粒的粒度小于)约1mm,例如小于约800μm、小于约600μm、小于约500μm、小于约400μm、小于约300μm或小于约200μm。可根据ISO 
8130‑1通过筛分分析来确定D90粒度(按体积计)。
[0101] 在实施方案中,粘结剂(例如,粘结剂颗粒)在30℃下的剪切模量G范围为约5Mpa至约50Mpa,例如约5Mpa至约40Mpa,或约7Mpa至约30Mpa。粘结剂在30℃下的剪切模量G可以用具有400μm厚度和25mm直径的粘结剂样品,在平面‑平面几何形状中0.1%变形、1Hz的频率下使用振荡流变仪来测定,采用加热‑冷却‑加热循环,该循环以3℃/min的速率从30℃加热至130℃,以3℃/min的速率从130℃冷却至30℃并从30℃加热至130℃。
[0102] 在实施方案中,粘结剂(例如,粘结剂颗粒)在130℃下的动态粘度η范围为约1Pa.s至约400Pa.s,例如约10Pa.s至约400Pa.s。粘结剂在130℃下的动态粘度η可以用具有400μm厚度和25mm直径的粘结剂样品,在平面‑平面几何形状中0.1%变形、1Hz的频率下使用振荡流变仪来测定,采用加热‑冷却‑加热循环,该循环以3℃/min的速率从30℃加热至130℃,以3℃/min的速率从130℃冷却至30℃并从30℃加热至130℃。
[0103] 在实施方案中,粘结剂(例如,粘结剂颗粒)包含含有环氧官能团的树脂或由该树脂构成,例如粘结剂可以是环氧树脂。在实施方案中,粘结剂包含环氧树脂或由环氧树脂构成,该环氧树脂的分子量Mw范围为约2000至约6000,例如约3000至约6000、约4000至约6000或约4500至约5500。在实施方案中,粘结剂包含环氧树脂或由环氧树脂构成,该环氧树脂的分子量Mw范围为约2000至约6000,并且多分散度范围为1至5,例如2至4、2至3或2.5至3(其中多分散度按Mw/Mn计算)。在实施方案中,粘结剂包含环氧树脂或由环氧树脂构成,并且环氧树脂是环氧化BPA或环氧酚醛树脂。在实施方案中,粘结剂包含环氧树脂或由环氧树脂构成,并且环氧树脂是环氧化BPA。
[0104] 在实施方案中,粘结剂(例如,粘结剂颗粒)包含含有酯官能团的树脂或由该树脂构成,例如粘结剂可以是聚酯树脂。在实施方案中,粘结剂包含聚酯树脂或由聚酯树脂构成,该聚酯树脂的分子量MW范围为约1000至约300000。在实施方案中,粘结剂包含不饱和聚酯树脂或由不饱和聚酯树脂构成,该不饱和聚酯树脂例如为芳族不饱和聚酯树脂或脂族不饱和聚酯树脂。合适的聚酯基树脂的示例包括BPA聚酯诸如BPA富马酸酯聚酯,例如烷氧基化(例如,乙氧基化或丙氧基化)BPA富马酸酯聚酯。
[0105] 在实施方案中,功能化织物的粘结剂设置在纤维织物的表面上。在实施方案中,功能化织物的粘结剂颗粒设置在纤维织物的表面上。在实施方案中,功能化织物的至少一些粘结剂存在于功能化织物的表面上。例如,功能化织物的至少一些粘结剂设置在纤维织物的表面上或设置在纤维织物的表面上的纤维之间。
[0106] 在实施方案中,功能化织物的大部分粘结剂(例如,粘结剂颗粒)设置在纤维织物的表面上。例如,在实施方案中,功能化织物的粘结剂的至少50重量%(例如至少约60重量%、至少约75重量%、至少约85重量%或至少约90重量%)设置在纤维织物的一个表面上。
[0107] 在实施方案中,功能化织物的粘结剂可以粘结剂颗粒(其也可被描述为粉末粘结剂颗粒)、包含粘结剂的分散体或包含粘结剂的溶液的形式施加到纤维织物。
[0108] 在实施方案中,功能化织物的粘结剂可渗透纤维织物。在实施方案中,功能化织物可在纤维织物内包含粘结剂。
[0109] 在实施方案中,当存在于功能化织物上时,粘结剂颗粒不覆盖或涂覆或浸渍织物的整个表面。对于粘结剂颗粒存在于其上的任何给定表面,在功能化织物被粘结剂颗粒覆盖的范围内可存在一个或多个间隙。对于粘结剂颗粒存在于其上的任何给定表面,可存在粘结剂颗粒的离散区域或分离部分。
[0110] 功能化织物
[0111] 本发明的功能化织物包含如本文所述的纤维织物和如本文所述的粘结剂(例如,粘结剂颗粒)。
[0112] 粘结剂(例如,粘结剂颗粒)可占功能化织物的至多约5重量%。在实施方案中,粘结剂占功能化织物的至多约5.0重量%,例如功能化织物的至多约4.5重量%、至多约4.0重量%或至多约3.5重量%。在实施方案中,粘结剂占功能化织物的至少约0.1重量%,例如功能化织物的至少约0.2重量%或至少约0.3重量%。在实施方案中,粘结剂占功能化织物的约0.1重量%至约5.0重量%,例如功能化织物的约0.1重量%至约4.0重量%,或约0.2重量%至约3.5重量%。
[0113] 在实施方案中,玻璃纤维占功能化织物的至少约50重量%,例如功能化织物的至少约60重量%、功能化织物的至少约70重量%、功能化织物的至少约80重量%、或功能化织物的至少约90重量%。
[0114] 在实施方案中,功能化织物包含至多约30g/m2的粘结剂(例如,粘结剂颗粒),例如2 2 2 2 2 2
至多约25g/m、至多约20g/m 、至多约18g/m、至多约16g/m 、至多约15g/m或至多约13g/m
2 2
的粘结剂。在实施方案中,功能化织物包含至少约2g/m的粘结剂,例如至少约4g/m 、至少约
2 2 2 2
5g/m 、至少约7g/m 、至少约8g/m 或至少约10g/m 的粘结剂。在实施方案中,功能化织物包
2 2 2 2 2 2 2
含约2g/m至约30g/m的粘结剂,例如约4g/m至约25g/m 、约4g/m至约15g/m、约7g/m 至约
2 2 2
13g/m或约10g/m至约13g/m的粘结剂。
[0115] 在实施方案中,功能化织物包含设置在纤维织物表面上的粘结剂(例如,粘结剂颗粒)。纤维织物可被描述为具有顶表面和底表面的大致二维织物。在实施方案中,功能化织物可包含纤维织物,该纤维织物具有其上设置有粘结剂的一个表面和基本上不含粘结剂的2
另一表面(例如包含小于约0.1g/m粘结剂的表面)。
[0116] 在实施方案中,功能化织物可在纤维织物内包含粘结剂(例如,粘结剂颗粒)。
[0117] 功能化织物包含纤维织物和粘结剂,该粘结剂粘附到该纤维织物。在实施方案中,粘结剂粘附到纤维织物,例如纤维织物的表面。在实施方案中,粘结剂可通过合适的处理(诸如加热、固化或暴露于UV辐射)来粘附到纤维织物。在实施方案中,粘结剂通过以下方式粘附到纤维织物,例如纤维织物的表面:加热使得粘结剂熔融或至少部分地熔融,例如在纤维织物的表面上至少部分地熔融。例如,功能化织物可包含粘附到纤维织物的固体粘结剂(例如固体粘结剂颗粒),其中施加到纤维织物的粘结剂(例如粘结剂颗粒)先前已软化或至少部分地熔融。本发明人已发现,由于施加到纤维织物的粘结剂的量较少,即使在熔融粘结剂之后,也会在功能化织物中(例如在功能化织物的表面上)提供粘结剂的离散区域(可称为粘结剂颗粒或独立的粘结剂颗粒)。图2是如本文所述的功能化织物的示例的3D显微图像,可以看出,施加到纤维织物表面然后熔融并固化的粘结剂颗粒没有在织物表面上凝结形成层,而是可被看作独立的粘结剂颗粒。术语“独立的粘结剂颗粒”或“离散的粘结剂颗粒”在本文中可用来描述粘附到纤维织物并具有如本文所述的粒度分布的粘结剂颗粒。如上所述,术语“独立的粘结剂颗粒”和“离散的粘结剂颗粒”在本文中用来指粘附到纤维织物表面的粘结剂颗粒彼此间隔开,即在每个粘结剂颗粒周围存在不含粘结剂颗粒的纤维织物表面区域。
[0118] 在实施方案中,本文所述的功能化织物可被描述为包括具有粘结剂(例如,粘结剂颗粒)永久地粘附到其上的表面的纤维织物。术语“永久地粘附”在本文中用来指不能通过磨损(例如按照以下实施例部分所述的磨损测试)从纤维织物上除去的粘结剂(例如,粘结剂颗粒)。粘结剂(例如,粘结剂颗粒)可通过软化或至少部分地熔融如本文所述的纤维织物的表面上的粘结剂而永久地粘附到纤维织物的表面。例如,如果在根据ISO 11998‑2006(使TM用Elcometer 1720磨损测试仪)在没有液体的情况下使用微纤维织物或Scotch‑Brite  
7446型垫作为研磨垫(带支架的研磨垫的重量为455g,擦洗表面为300mm长,进行200次运行(来回))进行擦洗测试之后,没有观察到对粘结剂粘附的影响,也未出现重量损失,则认为粘结剂永久地粘附到纤维织物的表面。
[0119] 在实施方案中,至少约80重量%的粘结剂(例如,粘结剂颗粒)设置在功能化织物的纤维织物的一个表面上,例如至少约85重量%、至少约90重量%或至少约95重量%的粘结剂(例如,粘结剂颗粒)设置在功能化织物的纤维织物的一个表面上。例如,功能化织物可包含具有第一表面和第二表面的纤维织物,该第一表面上设置有至少约80重量%(例如,至少约90重量%或至少约95重量%)的粘结剂(例如,粘结剂颗粒),该第二表面基本上没有粘结剂(例如,小于5重量%的粘结剂(例如,粘结剂颗粒)设置在纤维织物的第二表面上,例如小于3重量%、小于2重量%、小于1重量%或小于0.5重量%的粘结剂(例如,粘结剂颗粒)设置在纤维织物的第二表面上。
[0120] 在实施方案中,功能化织物包含粘附到纤维织物表面的粘结剂颗粒。例如,功能化织物可包含粘附到纤维织物的固体粘结剂颗粒,其中粘结剂颗粒先前已在纤维织物的表面上软化或至少部分地熔融。
[0121] 在实施方案中,可用树脂浸渍本文所述的功能化织物并固化树脂以形成复合制品。
[0122] 织物叠层
[0123] 织物叠层包括至少两层如本文所述的功能化织物。
[0124] 在实施方案中,织物叠层包括至少两层如本文所述的织物,其中一层功能化织物直接设置在另一层功能化织物上。在实施方案中,织物叠层包括至少3层如本文所述的功能化织物,例如至少4层、至少6层或至少8层如本文所述的功能化织物。在实施方案中,织物叠层包括至多50层如本文所述的功能化织物,例如至多30层、至多25层、至多20层、至多15层、至多10层如本文所述的功能化织物。在实施方案中,织物叠层包括2层至50层如本文所述的功能化织物,例如4层至30层或6层至25层如本文所述的功能化织物。在实施方案中,织物叠层包括多层如本文所述的功能化织物,其中多层功能化织物中的每一层直接设置在多层功能化织物中的另一层上。
[0125] 在实施方案中,织物叠层包括多层如本文所述的功能化织物,多层功能化织物中的每一层直接设置在多层功能化织物中的另一层上,多层功能化织物中的每一层具有其上设置粘结剂(例如,粘结剂颗粒)的一个表面和基本上不含粘结剂的另一个表面,其中多个功能化织物中的每个功能化织物被堆叠,使得多个功能化织物中的每个功能化织物的其上设置粘结剂的表面直接设置在多层功能化织物中的另一层的基本上不含粘结剂的表面上。
[0126] 在实施方案中,织物叠层的各层彼此粘附。其中织物叠层的各层彼此粘附的织物叠层在本文中可称为“固结的织物叠层”。
[0127] 在实施方案中,织物叠层的各层可通过合适的处理(诸如加热、固化或暴露于UV辐射)来彼此粘附。在实施方案中,可通过以下方式使织物叠层的各层彼此粘附:加热织物叠层,使得第一层功能化织物的粘结剂颗粒将第一层功能化织物粘附到第二层功能化织物。在实施方案中,可通过以下方式使织物叠层的各层彼此粘附:将织物叠层加热到比粘结剂的玻璃化转变温度高的温度,例如加热到比粘结剂的玻璃化转变温度高至少约5℃的温度,加热到比粘结剂的玻璃化转变温度高至少约10℃的温度,或加热到比粘结剂的玻璃化转变温度高至少约15℃的温度。在实施方案中,可通过以下方式使织物叠层的各层彼此粘附:将织物叠层加热到比粘结剂的软化温度高的温度,例如加热到比软化温度高至少约5℃的温度,加热到比软化温度高至少约10℃的温度,或加热到比软化温度高至少约15℃的温度。在实施方案中,可通过以下方式使织物叠层的各层彼此粘附:将织物叠层加热到比粘结剂的熔融温度高的温度。在实施方案中,可通过以下方式使织物叠层的各层彼此粘附:将织物叠层加热到至少约50℃,例如至少约60℃、至少约70℃、至少约80℃、至少约90℃或至少约100℃的温度。在实施方案中,可通过以下方式使织物叠层的各层彼此粘附:将织物叠层加热到至多约150℃,例如至多约130℃或至多约120℃的温度。在实施方案中,可通过以下方式使织物叠层的各层彼此粘附:将织物叠层加热到范围为约50℃至约150℃,例如约70℃至约
130℃或约80℃至约120℃的温度。在实施方案中,可通过以下方式使织物叠层的各层彼此粘附:将如上所述的织物叠层加热约1分钟或更长时间,例如至多约1小时,例如约1分钟至约10分钟。
[0128] 在实施方案中,提供固结的织物叠层可包括使织物叠层的各层彼此粘附。在实施方案中,可通过以下方式使织物叠层的各层彼此粘附:使织物叠层暴露于至多约150℃的温度和低于大气压的压力,例如在约500毫巴至约1000毫巴、或约600毫巴至约1000毫巴、约700毫巴至约1000毫巴、约750毫巴至约1000毫巴、约800毫巴至约1000毫巴、或约900毫巴范围内的压力。在实施方案中,使织物叠层暴露于升高的温度(即受热)和/或降低的压力至多约5小时,例如至多约3小时、至多约2小时或至多约1小时的时间段,以形成固结的织物叠层。在实施方案中,使织物叠层暴露于升高的温度(即受热)和/或降低的压力至少约10分钟,例如至少约30分钟的时间段,以形成固结的织物叠层。在实施方案中,使织物叠层暴露于升高的温度(即受热)和/或降低的压力约10分钟至约5小时,例如约30分钟至约2小时或约30分钟至约1小时的时间段,以形成固结的织物叠层。
[0129] 在实施方案中,可用树脂浸渍本文所述的织物叠层或固结的织物叠层并固化树脂以形成复合制品。
[0130] 用于生产功能化织物的方法
[0131] 用于生产功能化织物的方法可包括:
[0132] 提供如本文所述的纤维织物;以及
[0133] 将如本文所述的粘结剂(例如,粘结剂颗粒)施加到纤维织物以提供功能化织物。
[0134] 可将粘结剂以一定量施加到纤维织物,使得粘结剂占功能化织物的至多约5重量%。
[0135] 在实施方案中,该方法包括将粘结剂(例如,粘结剂颗粒)施加到纤维织物以提供2 2 2 2
粘结剂颗粒分布为至多约30g/m,例如至多约20g/m 、至多约25g/m 、至多约18g/m 、至多约
2 2 2
16g/m 、至多约15g/m 或至多约13g/m的功能化织物。在实施方案中,该方法包括将粘结剂
2 2 2
施加到纤维织物以提供粘结剂颗粒分布为至少约2g/m,例如至少约4g/m、至少约5g/m 、至
2 2 2
少约7g/m、至少约8g/m 或至少约10g/m 的功能化织物。在实施方案中,该方法包括将粘结
2 2 2
剂施加到纤维织物以提供粘结剂颗粒分布范围为约2g/m 至约30g/m ,例如约4g/m 至约
2 2 2 2 2 2 2
20g/m、约4g/m至约15g/m、约7g/m至约13g/m或约10g/m至约13g/m的功能化织物。
[0136] 在实施方案中,例如通过将粘结剂颗粒散布在纤维织物的表面上来将粘结剂施加到纤维织物的表面。
[0137] 在实施方案中,将粘结剂作为粘结剂颗粒施加到纤维织物的表面。施加到纤维织物的粘结剂颗粒的体积平均粒度可为至多约1mm,例如至多约800μm、至多约600μm、至多约500μm、至多约400μm、至多约300μm或至多约200μm。在实施方案中,施加到纤维织物的粘结剂颗粒的体积平均粒度大于约10μm,例如大于约20μm、大于约30μm、大于约40μm或大于约50μm。在实施方案中,施加到纤维织物的粘结剂颗粒的体积平均粒度范围为约10μm至约1mm,例如约20μm至约600μm、约30μm至约500μm、约40μm至约400μm、或约50μm至约300μm。可在施加到纤维织物之前对粘结剂颗粒的分散体使用动态光散射技术来确定施加到纤维织物的TM
粘结剂颗粒的体积平均粒度。可采用粒度分析仪(诸如得自Beckman 的LS13320粒度分析仪)按照ISO 13320 2009标准通过激光衍射(即,在施加到纤维织物之前对粘结剂颗粒的分散体使用动态光散射技术)来确定体积平均粒度。样品在空气中分散后,可按原样进行两次分析,并且每次测试的样品量通常约为20g。
[0138] 在实施方案中,粘结剂(例如,粘结剂颗粒)可通过合适的处理(诸如加热、固化或暴露于UV辐射)来粘附到纤维织物。在实施方案中,该方法包括加热功能化织物以将粘结剂粘附到纤维织物。在实施方案中,该方法包括加热粘结剂以将粘结剂粘附到纤维织物。在实施方案中,加热粘结剂/功能化织物以将粘结剂粘附到纤维织物包括将功能化织物加热到比粘结剂的玻璃化转变温度高的温度,例如加热到比粘结剂的玻璃化转变温度高至少约5℃的温度,加热到比粘结剂的玻璃化转变温度高至少约10℃的温度,或加热到比粘结剂的玻璃化转变温度高至少约15℃的温度。在实施方案中,加热粘结剂/功能化织物以将粘结剂粘附到纤维织物包括将功能化织物加热到比粘结剂的软化温度高的温度,例如加热到比软化温度高至少约5℃的温度,加热到比软化温度高至少约10℃的温度,或加热到比软化温度高至少约15℃的温度。在实施方案中,加热粘结剂/功能化织物以将粘结剂粘附到纤维织物包括将功能化织物加热到比粘结剂的熔融温度高的温度。在实施方案中,加热粘结剂/功能化织物以将粘结剂粘附到纤维织物包括将功能化织物加热到至少约50℃,例如至少约60℃、至少约70℃、至少约80℃、至少约90℃或至少约100℃的温度。在实施方案中,加热粘结剂/功能化织物以将粘结剂粘附到纤维织物包括将功能化织物加热到至多约150℃,例如至多约130℃或至多约120℃的温度。在实施方案中,加热粘结剂/功能化织物以将粘结剂粘附到纤维织物包括将功能化织物加热到范围为约50℃至约150℃,例如约70℃至约130℃或约80℃至约120℃的温度。在实施方案中,加热粘结剂/功能化织物以将粘结剂粘附到纤维织物包括将如上所述的功能化织物加热约1分钟或更长时间,例如至多约1小时,例如约1分钟至约10分钟。
[0139] 在实施方案中(例如其中将功能化织物的粘结剂以包含粘结剂的分散体或包含粘结剂的溶液的形式施加到纤维织物),将粘结剂施加和/或粘附到纤维织物可包括蒸发粘结剂的液体组分或包含粘结剂的溶液。
[0140] 成形部件
[0141] 成形部件包括如本文所述的织物叠层(例如固结的织物叠层)。
[0142] 可通过以下步骤生产成形部件:
[0143] a)提供如本文所述的织物叠层;
[0144] b)使织物叠层成形;以及
[0145] c)在至多约150℃的温度下加热成形叠层。
[0146] 在实施方案中,加热织物叠层包括在至少约50℃,例如至少约60℃、至少约70℃、至少约80℃、至少约90℃或至少约100℃的温度下加热织物叠层。在实施方案中,加热织物叠层包括在至多约150℃,例如至多约130℃或至多约120℃的温度下加热织物叠层。在实施方案中,加热织物叠层包括在范围为约50℃至约150℃,例如约70℃至约130℃或约80℃至约120℃的温度下加热织物叠层。
[0147] 在实施方案中,生产成形部件可包括在至多约150℃的温度和低于大气压的压力(例如是范围为约500毫巴至约1000毫巴、或约600毫巴至约1000毫巴、约700毫巴至约1000毫巴、约750毫巴至约1000毫巴、约800毫巴至约1000毫巴、或约900毫巴的压力)下加热织物叠层。
[0148] 在实施方案中,使织物叠层暴露于升高的温度(即受热)和/或降低的压力至多约5小时,例如至多约3小时、至多约2小时或至多约1小时的时间段,以形成成形制品。在实施方案中,使织物叠层暴露于升高的温度(即受热)和/或降低的压力至少约10分钟,例如至少约30分钟的时间段,以形成成形制品。在实施方案中,使织物叠层暴露于升高的温度(即受热)和/或降低的压力约10分钟至约5小时,例如约30分钟至约2小时或约30分钟至约1小时的时间段。
[0149] 在实施方案中,使织物叠层成形涉及将织物叠层放置在模具上或模具中。在实施方案中,使织物叠层成形涉及将织物叠层放置在模具上或模具中,并且向织物叠层施加增加的热量和/或减小的压力。
[0150] 在实施方案中,可用树脂浸渍本文所述的成形部件并固化树脂以形成复合制品。
[0151] 在实施方案中,选择粘结剂以与用于形成复合制品的树脂相容。例如,在其中要将功能化织物结合到包含环氧树脂的复合制品中的情况下,可选择环氧树脂相容性(例如,环氧基粘结剂)粘结剂。例如,在其中要将功能化织物结合到包含聚酯树脂的复合制品中的情况下,可选择聚酯相容性(例如,聚酯基粘结剂)粘结剂。可选择粘结剂,使得粘结剂可溶于用于形成复合制品的树脂中。
[0152] 一致性和质量控制
[0153] 根据本公开的荧光粘结剂的使用提供了用于评估粘结剂在织物上的分布的一种或多种方法,例如以评估和表征粘结剂分散以及存在于织物表面处的量。这可包括评估粘结剂(例如,粘结剂颗粒)是均匀分布的、监测缺陷、对存在的粘结剂的颗粒进行计数(例如,使用图像分析)或结合唯一标识符。本发明人已发现,与采用非荧光粘结剂时相比,荧光粘结剂在生产期间提供更好的对比度。
[0154] 根据本发明的第八方面,提供了一种通过以下方式评估或检测粘结剂(例如,粘结剂颗粒)在本文所述的功能化织物上的存在或分布的方法:使粘结剂暴露于光(例如UV光,例如波长范围为约10nm至约400nm,例如约100nm至约400nm、或约200nm至约400nm、或约300nm至约400nm、或约250nm至约380nm的光)以使其发荧光。可查看、检测或分析发荧光的粘结剂。例如,可在辅助或无辅助的情况下通过眼睛查看、检测或分析荧光粘结剂。可通过人眼或通过其他装置(诸如荧光检测器)查看荧光粘结剂。
[0155] 这种方法可用作手动或自动化方法的一部分,例如作为生产线的一部分以及用于质量控制的目的。质量控制的示例包括在线和离线质量控制。在线质量控制方法包括整个生产线的检查点。这些点可根据各种标准或规格来检查产品的质量。一般来讲,在线质量控制比离线系统更快速。这主要是因为检查随着该方法进行,无需额外的拆卸或更换时间。从这些检查获得的数据可用于实时修改和调整生产方法,这可减少浪费并节省时间。根据本发明提供的产品和方法在在线质量控制方面特别有用。
[0156] 可在不依靠破坏性测试而是暴露于UV光的情况下并且在不中断生产线的情况下验证粘结剂的分布,并且因此提高了大规模生产的效率。
[0157] 实施例
[0158] 下面例示本文所述的织物和相关方面的实施例。因此,这些实施例不应被认为是对本公开的限制,而是仅用于教导如何实施本公开的方法和获得本公开的产物。
[0159] 通过将不同量的粘结剂施加到不同纤维织物的一个表面来生产功能化织物。所使用的材料如下所述,并且表1总结了实施例的每种功能化织物。
[0160] 实施例中使用的纤维织物
[0161] 实施例中使用的所有纤维织物都是无卷曲织物,并且含有玻璃第一纤维和玻璃第二纤维,第一纤维和第二纤维通过缝编纱线保持在它们相应的取向。构成纤维织物的玻璃纤维包含环氧树脂相容性上浆剂。
[0162] 这些实施例中使用的单向纤维织物(下表中表示为“UD”)含有占纤维织物至多约5重量%的第二纤维(玻璃纤维),以及占纤维织物至少95重量%的第一纤维(玻璃纤维),第二方向基本上垂直于第一方向。单向织物被称为“UD0”,UD0织物含有沿0方向(即与织物长度对齐)取向的第一纤维。也可制备包含UD90织物(含有沿90方向(即垂直于织物长度)取向的第一纤维的织物)的功能化织物。
[0163] 双轴向纤维织物也可用于制备如本文所述的功能化织物。例如,包含双轴向纤维织物的功能化织物可如以下实施例中所述的那样制备。合适的双轴向织物的示例包括含有占纤维织物的至少约15重量%的第二纤维(玻璃纤维)的织物,第二方向基本上垂直于第一方向(这些织物可称为“BX90”织物)或与第一方向成大约45度(这些织物可称为“BX45”织物)。
[0164] 本发明人预期本文所述的用于提供功能化织物的其他纤维织物提供与这些实施例中所用的纤维织物类似的优点。
[0165] 测量方法
[0166] 根据EN ISO 11357‑2(玻璃化转变温度的确定)使用差示扫描量热法(DSC)确定粘结剂的玻璃化转变温度,具体方式是在80mL/min的空气流量下以10K/min的加热速率加热粘结剂,从‑60℃加热至120℃,然后在120℃下保持5分钟,之后以10K/min的冷却速率从120℃冷却至‑60℃,然后在‑60℃下保持5分钟,之后以10K/min的加热速率从‑60℃再次加热至120℃。玻璃化转变温度被确定为第二次加热循环所提供的值。
[0167] 按以下方式确定施加到以下实施例中描述的纤维织物以提供功能化织物的粘结TM剂颗粒的体积平均粒度:使用粒度分析仪(得自Beckman 的LS13320粒度分析仪)对粘结剂颗粒的分散体使用动态光散射技术,并且根据ISO 13320 2009标准对粘结剂颗粒的分散体使用动态光散射技术。
[0168] 以下实施例中采用的粘结剂在30℃下的剪切模量G用具有400μm厚度和25mm直径的粘结剂样品,在平面‑平面几何形状中0.1%变形、1Hz的频率下使用振荡流变仪来确定,采用加热‑冷却‑加热循环,该循环以3℃/min的加热速率从30℃加热至130℃,从130℃冷却至30℃并以3℃/min的加热速率从30℃加热至130℃。
[0169] 以下实施例中采用的粘结剂在130℃下的动态粘度η用具有400μm厚度和25mm直径的粘结剂样品,在平面‑平面几何形状中0.1%变形、1Hz的频率下使用振荡流变仪来确定,采用加热‑冷却‑加热循环,该循环以3℃/min的加热速率从30℃加热至130℃,从130℃冷却至30℃并以3℃/min的加热速率从30℃加热至130℃。
[0170] 粘结剂树脂
[0171] 树脂粘结剂聚酯基粘结剂颗粒购自CoimTM,其玻璃化转变温度为46℃(如上所述使用DSC确定),软化点为57℃(根据上述方法使用振荡流变仪确定),体积平均粒度为约185μmTM(通过采用粒度分析仪(得自Beckman 的LS13320)使用动态光散射技术确定,另参见图1,线C),30℃下的剪切模量G为30.7MPa(如上所述使用振荡流变仪确定),130℃下的动态粘度η为387Pa.s(如上所述使用振荡流变仪确定),分子量Mw为185710,并且多分散度为28.87(按Mw/Mn确定)。所采用的聚酯粘结剂含有响应于UV光而发荧光的荧光材料。
[0172] 表1
[0173]
[0174] 通过以下方式提供实施例1至4的功能化织物:将表1所示的量的树脂粘结剂施加到上述纤维织物,并且在将树脂粘结剂施加到纤维织物之后,加热到110℃的温度(比每种树脂粘结剂的熔融温度高的温度)持续1分钟,然后冷却到室温以将粘结剂颗粒粘附到纤维织物的表面。图2示出了如本文所述的功能化织物的表面的图像(使用3D显微镜拍摄)的示例,其中粘结剂颗粒已通过粘结剂颗粒的熔融和固化(通过冷却)而粘附到纤维织物的表面。从图2中可以看出,功能化织物包含粘附到纤维织物表面的粘结剂颗粒(离散的粘结剂颗粒),这些粘结剂颗粒彼此间隔开,即在每个粘结剂颗粒周围存在不含粘结剂颗粒的纤维织物表面区域。
[0175] 图3a和图3b示出了与实施例1和2有关的在具有365nm波长的UV光下拍摄的纤维织物表面上的荧光粘结剂颗粒的图像的示例。该图像示出了已提供粘结剂颗粒的均匀分布。还在具有254nm波长的UV光下查看样品,以提供与图3a和图3b所示的那些类似的图像。发现在具有365nm波长的UV光下提供的图像比在具有254nm波长的UV光下查看时提供的图像更亮,更亮的图像提供了图像分析的改进。
[0176] 图4a示出了根据实施例2生产的功能化织物的表面的图像(使用3D显微镜拍摄)的示例。图4b是示出图4a所示的功能化织物的表面上的粘结剂粒度分布的图表。使用光学显TM微镜(Keyence 光学显微镜)和相关的图像分析软件(ImageJ软件)来计算功能化织物的
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10mm 面积上的粘结剂粒度分布,从而确定示出每个粘附的粘结剂颗粒的最长轴向长度的范围的粘结剂粒度分布。
[0177] 磨损测试
[0178] 按照ISO 11998‑2006使用擦洗测试(Elcometer 1720磨损测试仪)确定实施例3的功能化织物的纤维织物与粘附的粘结剂颗粒之间的粘附强度。在没有液体的情况下用三种TM磨料进行测试:微纤维织物、Scotch‑Brite  7446型垫和砂纸100级。带支架的研磨垫的重量为455g。擦洗表面为300mm。进行200次运行(来回)。对于所测试的每种功能化织物,获得以下结果:
[0179] 使用微纤维织物的擦洗测试‑对粘结剂粘附没有影响并且没有重量损失。注意到纤维织物发生磨损的地方有轻微的视觉变化。
[0180] 使用Scotch‑BriteTM 7446型垫的擦洗测试‑对粘结剂粘附没有影响并且没有重量损失。注意到纤维织物发生磨损的地方有轻微的视觉变化。
[0181] 使用砂纸P100的擦洗测试‑织物被破坏。仅运行5至10次后,就开始出现绒毛。发现粘结剂保持在绒毛玻璃内。这表明粘附的粘结剂颗粒与纤维织物之间的粘附性大于纤维织物的耐磨性。
[0182] 本发明人预期本文所述的其他功能化织物表现出类似的耐磨性。
[0183] 发现每个实施例的功能化织物处理得非常好,没有脱落的粘结剂。
[0184] 然后通过堆叠5层至20层来将功能化织物形成为织物叠层,实施例1至4的每种功能化织物形成不同的织物叠层。
[0185] 然后使用模具使每种类型的织物叠层成形,并在约900毫巴的减压下加热约30分钟至1小时的时间。发现在50℃至100℃范围内的温度下,在该相对短的时间段内,每个织物叠层都被成功地固结形成成形部件(即,即使从模具中取出后仍呈模具形式的部件),其中约100℃的温度提供轮廓最清晰的成形部件。
[0186] 然后在由不同功能化织物形成的每个成形部件中注入聚酯树脂。也在实施例1至4中使用的尚未施加粘结剂的每个纤维织物的样品中注入聚酯树脂以进行比较。将注入树脂的成形部件固化以形成复合制品。
[0187] 发现由实施例1至4的功能化织物形成的成形部件表现出优异的注入速度,事实上表现出比没有粘结剂的对应纤维织物更快的注入速度。
[0188] 发现包含实施例1至4的功能化织物的复合制品的机械性能(例如,在0°(第一方向)、45°和90°方向上的剪切和强度特性)与包含没有粘结剂的对应纤维织物的复合制品的机械性能相当。
[0189] 本发明人还制备并测试了与上述那些类似的功能化织物,但不使用本文所述的一系列其他纤维织物提供功能化织物。发现这些附加的功能化织物提供与这些实施例中采用的纤维织物类似的优点。
[0190] 另外,本发明人已发现,本文所述的织物叠层或成形部件可用于显著改善包括本文所述成形部件的复合制品的铺叠成型速度。例如,可在风力涡轮机叶片制造期间采用包含本文所述的功能化织物的成形部件,具体方式是在铺叠成型程序期间将成形部件直接结合到风力涡轮机叶片中。
[0191] 在前述说明书中或在下面权利要求书中或在附图中所公开的、以其具体形式或根据用于执行所公开的功能的装置或用于获得所公开的结果的方法或过程来表达的特征,在适当时,可单独地或以这些特征的任何组合用于以其各种不同的形式来实现本发明。
[0192] 虽然已经结合上述示例性实施方案描述了本发明,但是当给出本公开时,许多等效修改和变化对于本领域技术人员将是显而易见的。因此,以上阐述的本发明的示例性实施方案被认为是例示性的而非限制性的。在不脱离本发明的精神和范围的情况下,可对所描述的实施方案进行各种改变。
[0193] 为了避免任何疑问,本文提供的任何理论解释都是为了提高读者的理解。本发明人不希望受任何这些理论解释的束缚。
[0194] 本文所用的任何章节标题仅用于组织目的,而不应被解释为限制所述主题。
[0195] 在整个本说明书(包括随后的权利要求书)中,除非上下文另有要求,否则词语“包含”和“包括”及其变化形式诸如“具有”和“含有”将被理解为暗示包括所陈述的整数或步骤或者整数或步骤的组,但不排除任何其他整数或步骤或者整数或步骤的组。
[0196] 必须注意,如在说明书和所附权利要求书中所使用的,单数形式的“一个”、“一种”和“该”包括复数指代物,除非上下文清楚地另外指明。范围在本文中可表达为从“约”一个特定值和/或至“约”另一个特定值。当表达这样的范围时,另一个实施方案包括从一个特定值和/或至另一特定值。类似地,当通过使用先行词“约”将值表达为近似值时,应当理解该特定值形成另一个实施方案。与数值相关的术语“约”是任选的,并且意指例如+/‑10%。

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