CN102803592B - 缝合的多轴无屈曲织物 - Google Patents

Abstract

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，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。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（w）隔开的缝纫线彼此连接并相对彼此固定，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不等于90°和0°的角度（α）。本发明的特征在于，缝纫线具有落在10至35dtex范围内的细度。本发明还涉及一种由这种多轴无屈曲织物组成的预制件。

Description

缝合的多轴无屈曲织物

技术领域

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α。

背景技术

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。

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。

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。

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）。

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。

例如在DE10252671C1、DE19913647B4、DE202004007601U1、EP0361796A1或US6890476B3中描述了多轴无屈曲织物及其制造。根据DE102005033107B3，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。

EP1352118A1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EP1352118A1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EP1352118A1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EP1352118A1，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。

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EP1057605B1中公开的那样。根据US6890476B1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。WO98/10128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（1/8-1/4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US4857379B1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。

DE19802135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纬纱的层通过成圈线/绑扎线彼此连接。在DE19802135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纬纱。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WO2005/028724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。

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DE3535272C2、EP0323571A1或US2008/0289743A1中描述了具有这种垫状中间层的多轴无屈曲织物。

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。

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。

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

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。

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α，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。

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力负荷下的稳定性。到目前为止，未在多轴无屈曲织物中使用这种细的缝纫线。令人惊异的表现在于，通过在多轴无屈曲织物中使用具有根据本发明要求的细度的缝纫线获得了对由此制造的复合材料的稳定性的显著改善。这是因为，单个的纱线层的纱线形成/纱线结构相对于已知的多轴无屈曲织物明显更均匀。尤其是观察到，增强纱的单丝表现出比在现有技术的无屈曲织物中更笔直的走向。缝纫线的细度优选地落在10至30dtex的范围内，并尤其优选地落在15至25dtex的范围内。在制造例如用于纺织用途的纺织物时，例如在制造用于像粗呢夹克的外衣的双向弹性的固定衬里时，最好使用低细度的纱作为针织纱线是已知的。例如在DE9306255U1中描述了这种固定衬里，其中针织纱线围绕基础无屈曲织物的经纱和纬纱。这也可应用于WO2006/055785的用于机动车乘员保护系统（安全气囊）的无屈曲织物，其中由沿经向的纱线形成的层和由沿纬向的纱线形成的层借助于低细度的针织纱线彼此连接。

由根据本发明无屈曲织物的复丝增强纱构造的单个层可以借助于普通的方法和设备制造，并相对于零度方向以限定的角度重叠地放置。该技术领域的已知的机器是LIBA机器或Karl Mayer机器。因此，增强纱相对于彼此可如此地在层内部定位，即它们彼此紧贴，也就是说基本上无间隙地并排布置。

然而，根据本发明的多轴无屈曲织物的层也可以包括由复丝增强纱组成的预制单向织物。在该单向织物中，构成各个层且平行彼此布置的增强纱通过由松散的成圈线形成的链彼此连接，该成圈线的链大致横向于增强纱地延伸。例如，在EP0193479B1或EP0672776中描述了这种单向织物，明确参考其中与此相关的公开内容。

通常用于纤维复合材料技术领域中的纤维或纱被考虑用作增强纤维或增强纱。在根据本发明的多轴无屈曲织物中使用的复丝增强纱优选地是碳纤维、玻璃纤维或芳族聚酰胺纱，或者是高延展的UHMW聚乙烯纱。尤其优选是碳纤维纱。

根据本发明的无屈曲织物的层结构是对称的。这意味着，在根据本发明的多轴无屈曲织物中，其中增强纱与零度方向形成正角度α的层的数量和其中增强纱与零度方向形成为上述正角度的负余角α的层的数量是相同的。因此，根据本发明的多轴无屈曲织物可以例如具有这样的构造：一个+45°的层、一个-45°的层、一个+45°的层和一个-45°的层。通常，在这种多轴无屈曲织物中，角度α应该位于±20°至约±80°的范围内。典型的角度α为±25°、±30°、±45°和±60°。在根据本发明的无屈曲织物的一个优选的实施方案中，相对于零度方向的角度α的绝对值落在15°至75°的范围内。

为了考虑例如在随后构件中的其它受力方向，根据本发明的多轴无屈曲织物优选还包括这样的复丝增强纱的层，其中增强纱相对于零度方向形成0°角，和/或包括这样的层，其中增强纱相对于零度方向形成90°角。这些0°或90°层优选位于以角度α定向的层之间。然而，例如也可以形成具有如下方向的结构：90°、+30°、-30°、0°、-30°、+30°、90°，也就是说结构的外层由90°的层形成。

至于由根据本发明的多轴无屈曲织物制成的复合材料构件在压力负荷和/或冲击负荷下的强度，令人惊异地发现，当缝纫线的线迹长度s与针迹宽度w以及根据本发明的多轴无屈曲织物中增强纱的角度α之间满足如下关系式（I）和（II）时，得到特别好的强度水平。

2mm≤s≤4mm                    （I）

$s=n\·B\·\frac{w\·\left|\tan {\mathrm{\α}}_1\right|}{2.3}---\left(\mathrm{II}\right)$

其中乘数B的值可以落在0.9≤B≤1.1的范围内，而n值可以取0.5、1、1.5、2、3或4，由此对w·|tanα₁|/2.3取一个小的值的情形而言，线迹长度s也落在根据等式（I）要求的范围内。针迹宽度w，即缝纫线之间的距离可以在此以mm（毫米）给出。

角度α₁理解为相对于零度方向的角度，在多轴无屈曲织物的俯视图中，第一层的增强纱以该角度布置，其增强纱相对于零度方向具有与90°和0°不同的角度。在多轴无屈曲织物的最上一层或最上数层的增强纱相对于零度方向具有90°角或0°角的情况下，考虑布置在该层或这些层下方的第一层，该第一层的增强纱具有与90°或0°不同的角度。

在检查纤维结构时，也就是说在检查复丝增强纱的纤维或单丝在多轴无屈曲织物的层中的走向时，已经发现，当遵守关系式（I）和（II）时，得到纤维的非常均匀的走向，伴随着纱线波纹度的明显减小和明显减少的在纱线束之间产生的间隙。为此，显然重要的是，沿纱线束或纤维条的走向，缝纫线在纤维条的宽度上于尽可能不同的位置处刺穿纤维条。对于落在由条件（I）和（II）限定的区域之外的针对线迹长度和针迹宽度的通常设定的值来说，已经观察到，沿着增强纱的延伸方向，缝纫线的刺入基本上发生在相同的纤维或单丝之间、或发生在纤维条或增强纱的相同区域之间。由此出现纱走向中明显的波纹度，并形成单丝之间的间隙。

总之已确定，当使用根据本发明的低细度的缝纫线和当遵守上述条件（I）和（II）时，在增强纱的层的俯视图中，由于缝纫线在无屈曲织物中的刺入位置而导致的纤维偏转——也称为起伏角——可以减少多达约25%。同时，所产生的起伏区——也就是说其中单丝或纱线显示出偏转的面积或区域可以缩小约40%，因此明显减小了纤维之间的自由空间，该自由空间导致树脂份额增大的区域以及构件强度的减小。

同时，根据复合层压制品的显微照片（所述复合层压制品基于根据本发明的多轴无屈曲织物）可以确定，通过使用根据本发明的低细度的缝纫线，在沿着垂直于增强纱层延展方向、并平行于增强纱的观察方向上令人惊异地获得了增强纱特别均匀的走向。因此，当使用细度为23dtex的缝纫线时，获得了增强纱单丝的基本上直线/线性的走向。当使用的缝纫线的细度落在根据本发明要求的范围之外时，在细度为48dtex时，当观察复合材料层压制品的所述横截面时，所有单丝表现出极不规律、波纹形的走向，波动幅度的数量级为增强纱线的一个层的厚度。

线迹长度可以落在2mm到4mm的范围内。当线迹长度大于4mm时，不再能够保证根据本发明的多轴无屈曲织物的足够的稳定性。相反，当小于2mm时，导致无屈曲织物中过多的缺陷位置。此外，还导致了多轴无屈曲织物的制造经济性的大幅度降低。

通常用于制造纱线无屈曲织物的纱被考虑用作缝纫线，只要其具有根据本发明要求的细度/线密度。缝纫线优选是复丝纱。缝纫线优选由聚酰胺、芳族聚酰胺、聚酯、聚丙烯酸、聚羟基醚或这些聚合物的共聚物组成。缝纫线尤其优选是由聚酯、聚酰胺或聚羟基醚或这些聚合物的共聚物组成的复丝纱。可以在加工时使用这种缝纫纱，其在随后的树脂注射中例如在树脂注射温度之上但在使用的树脂的固化温度之下熔化。该纱也可以在固化温度时是本身可熔化的。缝纫纱也可以是这样的，其例如在注射期间或在基体树脂的固化期间可溶解在基体树脂中。例如在DE19925588、EP1057605或US6890476中描述了这种缝纫线，在此明确地通过参引的方式将其内容结合到本文中。

有利地，在室温时，缝纫线具有≥50%的断裂伸长率。通过高的断裂伸长率可以实现根据本发明的多轴无屈曲织物的改进的悬垂性，由此还可以实现复杂的结构或构件。在本发明的框架内，缝纫线也理解为这样的纱线：其不通过缝制被引入根据本发明的多轴无屈曲织物中，而是通过其它形成线圈的纺织过程、例如尤其通过针织过程被引入。缝纫线通过线圈把多轴无屈曲织物的层彼此连接，该线圈可以具有在多轴无屈曲织物中常见的组织类型，例如像经编针织或编链组织。优选是编链组织。

在根据本发明的多轴无屈曲织物的优选的实施方式中，在复丝增强纱的至少两个层（即增强纱线层）之上和/或之间布置有无纺织物，该无纺织物与增强纱的层通过缝纫线连接。无纺织物可以是纺织的由无定向的切段短纤维或短纤维组成的平面构型物，或者是由连续长丝组成的无定向铺设的无纺织物，该无定向铺设的无纺织物必须例如通过施加温度和压力结合，其中单丝在接触点处熔化并因此形成无纺织物。此外，在增强层之间使用无纺织物的优点在于改进的悬垂性和/或多轴无屈曲织物可由基体树脂更好地渗透。例如，无纺织物在此可以是玻璃（纤维）无纺织物或由碳纤维组成的无纺织物。

无纺织物优选由热塑性聚合物材料组成。像已经描述的那样，这种无纺织物例如在DE3535272C2、EP0323571A1、US2007/0202762A1或US2008/0289743A1中公开。热塑性聚合物材料如此合适地选择：无纺织物起到用于提高冲击强度的作用，并且不再需要给基体材料本身添加其它增大冲击强度的介质/材料。在用基体材料渗透多轴无屈曲织物期间，无纺织物还应该具有足够的稳定性，然而无纺织物应当在随后的压制和/或固化温度下熔化。因此，构成无纺织物的热塑性聚合物材料优选具有在80至250℃的范围内的熔点。当使用环氧树脂作为基体材料时，由聚酰胺形成无纺织物是合适的。

有利的是，无纺织物包括两个具有不同熔点的热塑性聚合物组分，即具有较高熔点的第一聚合物组分和具有较低熔点的第二聚合物组分。在此，无纺织物可以由具有不同熔点的单组分纤维的混合物形成，即混合无纺织物。然而，该无纺织物也可以由双组分纤维组成，例如由芯皮纤维组成，其中纤维的芯由较高熔点的聚合物组成，而皮由较低熔点的聚合物组成。在把根据本发明的、具有这种混合无纺织物或双组分无纺织物的多轴无屈曲织物加工成预制件时，也就是说，当多轴无屈曲织物成型时，通过在成型期间于高于低熔点无纺织物组分的熔点的温度下、但低于高熔点无纺织物组分熔点的温度下施加热量，可获得良好的可成型性以及在所成型的无屈曲织物在冷却后的良好的稳定性和固定。与由双组分纤维组成的无纺织物类似，无纺织物例如也可以通过由第二聚合物组分形成的纤维无定向层构成，其中例如第一聚合物组分通过喷射或通过涂层涂覆在第二聚合物组分的纤维上。例如，该涂层可以通过浸渍在第一聚合物组分的悬浮液/分散物或溶液中获得，其中在浸渍后去除溶剂或悬浮液的液体部分。由第二聚合物组分的纤维构成的无纺织物同样还可以包含形式为细小的、位于第二聚合物组分的纤维之间的颗粒的第一聚合物组分。

在根据本发明的多轴无屈曲织物的优选的实施方案中，具有较高熔点的构成无纺织物的第一聚合物组分具有落在140到250℃之间的范围内的熔点。同样优选的是，具有较低熔点的第二聚合物组分具有落在80到135℃之间的范围内的熔点。

在另一个优选的实施方案中，无纺织物由这样的聚合物材料构成：该聚合物材料可至少部分地溶解在基体材料中。聚合物材料尤其优选地可溶解在环氧树脂、氰酸酯树脂或苯并噁嗪树脂中。例如，在US2006/0252334和EP1705269中描述了这种无纺织物。更尤其优选的是由聚羟基醚组成的无纺织物，因为其溶解在基体树脂中且在基体树脂固化时与基体树脂交联形成均质的基体。

在同样优选的实施方案中，无纺织物由具有较高熔点的第一热塑性聚合物组分和具有较低熔点的热塑性第二聚合物组分构成，第二聚合物组分可至少部分地溶解在基体材料中。低熔点的第二聚合物组分尤其优选可溶解在环氧树脂中。该无纺织物优选是混合无纺织物，也就是说是由具有不同熔点的单组分纤维的混合物组成的无纺织物。具有较高熔点的第一聚合物组分优选具有落在140到250℃之间的范围内的熔点。在这种温度下，无纺织物的由第一聚合物组分组成的部分只有在高于通常存在于注射基体树脂时的温度下才熔化。因为第一聚合物组分因此在树脂注射温度下仍未熔化，所以保证了多轴无屈曲织物在该阶段中良好的形状稳定性。

第一聚合物组分尤其优选地是聚酰胺均聚物或聚酰胺共聚物或聚酰胺均聚物和/或聚酰胺共聚物的混合物。聚酰胺均聚物或聚酰胺共聚物尤其是聚酰胺6、聚酰胺6.6、聚酰胺6.12、聚酰胺4.6、聚酰胺11、聚酰胺12或者基于聚酰胺6/12的共聚物。

同样优选的是，该无纺织物中第二聚合物组分具有落在80到135℃之间的范围内的熔点。然而，像描述过的那样，其同时应该可溶解在基体材料中。因此，第二聚合物组分尤其优选是聚羟基醚，在利用基体树脂渗透根据本发明的多轴无屈曲织物期间，也就是说例如在树脂灌注工艺期间，该聚羟基醚完全溶解在树脂系统中——尤其是完全溶解在环氧树脂、氰酸酯树脂或苯并噁嗪树脂中，而且之后和基体树脂一起形成基体树脂系统。相反地，第一聚合物组分不溶解在基体系统中，而是无论在树脂灌注工艺期间和之后以及在基体系统固化之后都作为自身的（单独/独立的）相保持存在。

当无纺织物具有重量百分比份额在20至40的第一聚合物组分和重量百分比份额在60至80的第二聚合物组分时，在利用根据本发明的多轴无屈曲织物制造的复合材料构件的特性方面，尤其在其冲击强度和基体含量方面是有利的。总之优选的是，存在于根据本发明的多轴无屈曲织物中的无纺织物具有落在5到25g/m²的范围内的单位面积重量，尤其优选地落在6到20g/m²的范围内的单位面积重量。

根据本发明的多轴无屈曲织物的特点是良好的悬垂能力和良好的树脂渗透性。此外，其实现了具有相对于压力负荷的高稳定性和相对于冲击负荷的高容忍性的构件。因此，其尤其适合用于制造所谓的预制件，由该预制件制造更复杂的纤维复合材料构件。因此，本发明尤其还涉及用于制造包含根据本发明的多轴无屈曲织物的纤维复合材料构件的预制件。

附图说明

根据下面的附图和示例进一步说明本发明，其中所述示例不限制本发明的范围。附图示出：

图1在放大的俯视图中示出缝合的多轴无屈曲织物的区段的照片；

图2以俯视图（负片）示意性地示出图1中缝合的多轴无屈曲织物的区段。

具体实施方式

图1和图2以俯视图示出多轴无屈曲织物的一个区段的照片，其中可看到多轴无屈曲织物的最上层。同时，为了更好的展示，图2把图1中示出的区段作为负片示出，也就是说，图1中显示为白色的区域在图2中显示为黑色、而图1中黑色的区域在图2中显示为白色。由最上层可以识别出在附图中从左向右延伸、彼此并排平行布置且彼此紧贴的碳纤维复丝纱1，所述碳纤维复丝纱1通过缝纫线2彼此连接且与附图中不能看到的位于其下方的层连接。在图1和2中示出的多轴无屈曲织物的区段被平面旋转45°，因此，缝纫线不是沿0°方向而是以45°角延伸。因此，相对于缝纫线以45°的角度α₁布置的碳纤维纱在图1和2中从左向右延伸。缝纫线2通过形成线圈（编链组织）以限定的距离刺穿碳纤维复丝纱1，该距离对应于线迹长度s，其中缝纫线2相对彼此具有称为针迹宽度的距离w。

由于缝纫线2穿过多轴无屈曲织物的各个层，所以在碳纤维纱1的单丝之间形成间隙3，这导致纤维偏转，由此可确定张开角δ。通过碳纤维纱的单丝之间的纤维偏转，在单丝之间产生自由空间，在本发明的框架内，该自由空间在观察平面内的二维延展称为起伏区A。在该自由空间中，在随后的构件中导致构件的增大的树脂份额和减小的强度。

示例1和2

在多轴系统（类型：“Cut&Lay”Carbon，公司：Karl MayerTextilmaschinenfabrik）上制造基于碳纤维的多轴无屈曲织物。为此，首先由彼此平行并排铺放且接触的碳纤维纱（-E IMS65E2324k830tex；Toho Tenax Europe有限公司）制造单位面积重量为134g/m²的单层。两个这样的单层如此重叠铺放，即下层相对于多轴无屈曲织物的生产方向具有+45°的角度α，而上层具有-45°的角度α。如此重叠布置的各个层借助于缝纫线以编链组织的方式彼此编织。在示例1中使用的缝纫线由共聚酰胺形成，且具有23dtex的细度。在示例2中使用由聚酯形成且具有35dtex细度的缝纫线。线迹长度s为2.6mm，针迹宽度w为5mm。

为了评价如此制造的无屈曲织物的质量，借助于720dpi分辨率的校准的反射扫描仪来获得无屈曲织物的表面照片，并在使用Software AnalysisAuto5（Olympus公司）的情况下借助于光学图像分析进行分析。针对由缝纫线穿刺所导致的、以张开角δ为特征的纤维偏转进行分析，以及针对由此导致的起伏区A（对应于图2示出的示意性图示）进行分析。在表1中描述得到的结果。

比较例1和2：

重复在示例1中的做法。然而，在比较例1中，使用细度为48dtex的聚酯缝纫纱，而在比较例2中，使用细度为75dtex的聚酯缝纫纱。在表1中也描述了由缝纫线穿刺所导致的、以张开角δ为特征的纤维偏转，以及由此导致的起伏区A。

表1

示例3和4

像在示例1中描述的，为了确定不同的缝纫纱细度对层压制品机械特性的影响，由两个单位面积重量为134g/m²的、沿+45°和-45°定向的单层制造无屈曲织物（类型1），该单层由彼此平行并排铺放且接触的碳纤维纱（-E IMS65E2324k 830tex；Toho Tenax Europe有限公司）形成。通过同样的方式制造一无屈曲织物（类型2），其单层沿-45°和+45°定向。类型1和类型2的无屈曲织物的各层分别借助于细度为23dtex（示例3）或35dtex（示例4）的缝纫线彼此缝合（编织），如在示例1中描述的那样。

为了制造层压制品，一层具有+45°/-45°定向的无屈曲织物（类型1）和与之对称的具有-45°/+45°定向的一层无屈曲织物（类型2）通过重叠布置组合为四个单层的堆叠。重复此过程，并以这种方式构成总共8个这样由分别四个重叠布置的单层组成的堆叠，因此，整个总堆叠包括总共32层。通过这种做法制成一堆叠，其层借助于23dtex的缝纫线彼此缝合（示例3），以及通过这种做法制成一堆叠，其层借助于35dtex的缝纫线彼此缝合（示例4）。

如此制成的堆叠通过树脂灌注方法进一步加工为层压制品。在180℃时固化的、Hexcel公司的HexFlow RTM6环氧（树脂）系统被用作树脂系统。在灌注和固化后制成具有总厚度4.0mm和纤维体积含量60%的层压制品。

层压制品旋转45°，因此，碳纤维沿0°和90°定向。由如此得到的层压制品制造按照DIN EN 6036-II（标准）的试件，其边缘沿层压制品中碳纤维的方向延伸，也就是说，在试件中纤维的定向为90°/0°。对如此制成的试件来说，借助于类型Zwick Z 250的测试机根据DIN EN 6036确定抗压强度。在表2中汇总结果。

此外，获得层压制品的横截面的显微照片——所述横截面垂直于单层的平面延展方向、且平行于碳纤维的0°定向。在表3中汇总显微照片。这表明，在使用23dtex和35dtex的缝纫线时，沿0°定向的碳纤维具有良好的笔直性（在显微照片中可作为浅色的线看到），也就是说，碳纤维未表现出或仅略微表现出与直线的偏离。

比较例3：

重复示例3的步骤。然而，为了制造具有+45°/-45°定向的无屈曲织物（类型1）和与之对称的具有-45°/+45°定向的无屈曲织物（类型2），在比较例3中使用细度为48dtex的缝纫线。在表2中列举结果。

对于比较例3的层压制品，类似地获得层压制品的横截面的显微照片——所述横截面垂直于单层的平面延展方向、且平行于碳纤维的0°定向。同样可从表3中得到比较例3的显微照片。在使用细度为48dtex的缝纫线时，得到的对比较例3的层压制品具有相对较不规律的图像：碳纤维的0°定向（在显微照片中可作为浅色的线看到）表现出明显波纹形的走向，也就是说，局部明显地偏离笔直的走向。

由于较粗的缝纫线，出现了碳纤维的垂直于单层延展方向的波状起伏。这种与碳纤维笔直走向的偏离会导致抗压强度的减小。

表2

示例5至7

重复示例1和3中的步骤，其中使用了细度为23dtex缝纫线。在保持5mm的针迹宽度w的情况下改变线迹长度，线迹长度s设定为3.1mm（示例5）、2.5mm（示例6）和2.2mm（示例7）。

表3

结果表明，由于使用细度为23dtex的低细度的缝纫线，得到的抗压强度的值处于总体高水平。然而，示例6的层压制品——其中在制造无屈曲织物时针迹宽度设定为2.5mm——具有最小的抗压强度。在此注意到，5mm的针迹宽度恰好对应于2.5mm的线迹长度的两倍，即针迹宽度是线迹长度的整数倍。因此，在碳纤维以角度+45°或-45°定向时，导致了存在这样的高风险，即缝纫线在同一个碳纤维纱中的刺穿沿着碳纤维纱的长度始终发生在同一宽度位置处。因此，会出现碳纤维纱在其整个长度上的开裂以及在压力负荷下沿纤维定向方向出现力流的减小。

表4

Claims (18)

1.由重叠布置的至少两个层组成的多轴无屈曲织物，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不等于90°和0°的角度α，其中，所述缝纫线具有落在10至35dtex范围内的细度，

其特征在于，所述缝纫线的线迹长度s取决于针迹宽度以及所述增强纱的角度α₁，并且满足关系式(I)和(II)：

2mm≤s≤4mm  (I)

和

$s=n\·B\·\frac{w\·\left|{\tan \mathrm{\α}}_1\right|}{2.3}---\left(\mathrm{II}\right)$

其中

w＝针迹宽度[mm]，

0.9≤B≤1.1以及

n＝0.5、1、1.5、2、3或4，

其中，角度α₁理解为在俯视图中多轴无屈曲织物的第一层的增强纱相对于零度方向的角度α，其增强纱相对于零度方向具有不同于90°和0°的角度。

2.根据权利要求1所述的多轴无屈曲织物，其特征在于，相对于零度方向的所述角度α的绝对值落在15°至75°的范围内。

3.根据权利要求1或2所述的多轴无屈曲织物，其特征在于，所述无屈曲织物还包括由复丝增强纱组成的这样的层：其中所述增强纱与零度方向形成0°角，并且/或者还包括这样的层：其中所述增强纱与零度方向形成90°角。

4.根据权利要求1或2所述的多轴无屈曲织物，其特征在于，在室温下所述缝纫线具有≥50％的断裂伸长率。

5.根据权利要求1或2所述的多轴无屈曲织物，其特征在于，所述缝纫线具有落在10至30dtex范围内的细度。

6.根据权利要求1或2所述的多轴无屈曲织物，其特征在于，所述缝纫线是由聚酯、聚酰胺或聚羟基醚或这些聚合物的共聚物组成的复丝纱。

7.根据权利要求1或2所述的多轴无屈曲织物，其特征在于，所述复丝增强纱是碳纤维、玻璃纤维、或芳族聚酰胺纱或者是高延展的UHMW聚乙烯纱。

8.根据权利要求1或2所述的多轴无屈曲织物，其特征在于，在所述至少两个层之上和/或之间布置有无纺织物。

9.根据权利要求8所述的多轴无屈曲织物，其特征在于，所述无纺织物具有落在5至25g/m²的范围内的单位面积重量。

10.根据权利要求8所述的多轴无屈曲织物，其特征在于，所述无纺织物由具有不同熔点的热塑性聚合物组分组成。

11.根据权利要求9所述的多轴无屈曲织物，其特征在于，所述无纺织物由具有不同熔点的热塑性聚合物组分组成。

12.根据权利要求10所述的多轴无屈曲织物，其特征在于，具有较低熔点的聚合物组分具有落在80至135℃之间的范围内的熔点。

13.根据权利要求11所述的多轴无屈曲织物，其特征在于，具有较低熔点的聚合物组分具有落在80至135℃之间的范围内的熔点。

14.根据权利要求10所述的多轴无屈曲织物，其特征在于，具有较高熔点的聚合物组分具有落在140至250℃之间的范围内的熔点。

15.根据权利要求11所述的多轴无屈曲织物，其特征在于，具有较高熔点的聚合物组分具有落在140至250℃之间的范围内的熔点。

16.根据权利要求12所述的多轴无屈曲织物，其特征在于，具有较高熔点的聚合物组分具有落在140至250℃之间的范围内的熔点。

17.根据权利要求13所述的多轴无屈曲织物，其特征在于，具有较高熔点的聚合物组分具有落在140至250℃之间的范围内的熔点。

18.用于制造复合材料构件的预制件，其特征在于，所述预制件包括根据权利要求1至17中的任一项所述的多轴无屈曲织物。