[发明专利]用于复合部件的纤维结构和3D预制件

说明书

3D纤维结构预制件，包括至少3层(1、2)的纬纱线和/或经纱线，该结构是通过在多个经纱线层和多个纬纱线层之间进行多层编织而编织成一个部件。其包括通过聚合物粘结的经纱线与纬纱线的交叉点的预先确定的分布。该聚合物的重量占小于或等于约10％。该预制件包括至少一个热成形部分，其中经纱线与纬纱线通过聚合物粘结到其交点，在交点处经纱线和/或纬纱线中的至少一者携带聚合物。

【技术领域】

本发明涉及一种纤维结构和从这个纤维结构获得的3D(3维)预制件，并且用于形成复合部件的基底，具体而言用于例如航空、航天和汽车等高新技术工业。本发明还涉及一种制造方法。

【背景技术】

具有织物或者纤维增强材的复合材料包括至少两个成分：基质和增强材。囊封并且加固增强材的基质使得可能经由其界面传输机械应力。基质还可以用于保护纤维材料免受与应用环境(化学、热、UV等)相关的侵害。所述基质可以是有机的或者可以不是有机的。有机基质分成两个族系：热固性(TS)和热塑性(TP)。

第二成分是增强材，其必须通过吸收由基质传输的应力而提供最终材料的机械性质。在复合增强应用中最常用的材料是玻璃、芳纶和碳。存在用于复合体的增强材的数个族系的纤维材料：也就是，预浸渍产品，其携载获得复合部件所需量的树脂；共混物，其组合增强纤维与树脂纤维；和在此所关注的产品。

因此，复合材料的产生必须涉及增强材与基质的组合和塑形。在用于复合体的产生方法当中，液体复合成型(LCM)树脂传递成型方法提供大规模生产的极佳潜质。闭模注射树脂浸润和开模灌注是构成LCM方法的范围的两个主要族系。在“闭模”生产方法中，将纤维增强材放置于在整个复合产生方法过程中都保持闭合的模具中。这是RTM方法及其衍生物。“开模”是针对半模或者冲模技术而言：也就是，接触成型、纤维缠绕、预浸渍涂覆或者拉挤成型。

在第一族系中，发现有树脂传递成型(RTM)、轻型树脂传递成型(RTM-轻型)、真空辅助树脂传递成型(VARTM)和压缩树脂传递成型(CRTM)。RTM和其衍生法使用重力、活塞位移或者由泵产生的压差以经由注射端口将树脂“推动”到模腔中。我们说的是树脂浸润。干燥增强材可以首先通过喷涂少量树脂在预成形步骤期间塑形，其中增强材接着被放置于闭模中，液体树脂通过施加压力梯度在一个或多个点处注射到所述闭模中。接着，树脂(热塑性或者热固性)随着温度升高而在模具中交联或者固化以形成基质。

在方法的第二族系中，将模具的模腔排空，并且在大气压力的影响下将树脂灌注到所述部件中(真空辅助树脂灌注-VARI)。灌注还可以通过FAST远程致动流道(FASTRAC)网络，经由使用液体树脂灌注(LRI)介质(在航海领域中通常称为SCRIMP(泽曼复合树脂灌注成型方法))和通过灌注以夹在增强材的各层之间的薄膜形式安置的树脂(树脂薄膜灌注-RFI)来辅助。我们说的是树脂灌注。

与待生产部件的尺寸相比，织造织物结构具有厚度小的问题。因此，必须将层堆叠在一起。开发出了互锁结构以将这些层链接在一起。接着，直接开发出具有最终部件的厚度的织物结构，其中所述结构是通过在多个经纱线层和多个纬纱线层之间进行多层编织而编织成一个部件。

EP 424 216描述了从先前与热塑性树脂相关联的纱线产生三维材料。通过在以纤维形式存在的增强树脂纤维纱线中进行均匀混合或者通过用树脂外皮涂覆增强纱线而使纱线与树脂相关联。3D织物由60％的玻璃和40％的PEEK复合纱线制成，其中所述织物包括固结所述部件所需的所有树脂。因此，此文献涉及预浸渍产品，而不涉及使用根据本发明的干燥增强材。

另一方面，WO 2006/136755、WO 2013/088035和FR 2902503描述通过从经纱线和纬纱线进行三维编织来产生复合材料部件，随后通过将基质树脂传递、注射或者浸润到纤维结构中来致密化复合材料部件。FR 2 939 153描述通过三维编织产生具有变化厚度的纤维结构。