CN105980139B - 单向增强体、制备单向增强体的方法及其用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及单向增强体及制备单向增强体的方法。本发明的单向增强体可用于所有需要高质量和高强度的应用中。本发明的单向增强体(20)包括横向布置的薄分立流道形成装置(40)，用于确保在与所述单向粗纱的方向横向的方向上良好的树脂流动性。通过在所述薄分立流道形成装置(40)上并与所述薄分立流道形成装置(40)横向的方式延伸的附加纱线(42)，将所述薄分立流道形成装置(40)固定在所述单向粗纱上。

Description

单向增强体、制备单向增强体的方法及其用途

技术领域

本发明涉及单向增强体、制备单向增强体的方法及其用途。本发明的单向增强体可用于所有一般需要增强体的应用，特别是用于使用闭模方法的那些应用。闭模方法通常意指在需要最终产品具有特别高的质量和强度的应用中使用真空灌注技术或树脂传递模塑(RTM)或轻型RTM技术将树脂分布在模具中。本发明的单向增强体特别适用于制造风力涡轮机叶片的翼梁帽层压制品、汽车部件、船、各种强度构件等等，即，适用于制造所有需要纵向形态的结构。

背景技术

当使用各种纤维例如玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维以及亚麻纤维、大麻纤维、黄麻纤维、洋麻纤维、玄武岩纤维和其他天然纤维等等制造复合和层压产品以便制造例如船、汽车和风力涡轮机部件时，制造是以制备可具有单向或多轴取向的适当纤维增强体，如织造或针织结构开始的。然后将这些结构放入用于制造中间产品或最终产品的模具中。模具自然地具有最终产品的形状，意味着该形状有时可能非常复杂，并且在放入模具中时需要增强体的大量成形。通常在模具中将几层、最多达数十层的增强体一个接一个上下堆叠，并且将与硬化剂或不饱和聚酯树脂或乙烯基酯混合的热固性树脂如环氧树脂引入模具中以形成纤维增强复合材料制品。树脂也可为热塑性塑料如PA（聚酰胺）或CBT（环状聚对苯二甲酸丁二醇酯）等等。实践已经表明，当最终产品必须抵抗高机械负荷时，可通过缝合而在横向方向上保持在一起的单向增强体是其制造中的优选选择，因为它们可有效地根据负荷而取向。此类单向增强体由一般称为增强纤维的粗纱或丝束制成。

单向增强体通常由单层增强粗纱形成。增强体的构造取决于粗纱的目标面积重量（areal weight）和特克斯数。例如如果需要高面积重量，则在其制造中使用厚粗纱（例如2400特克斯的E-glass），而在需要具有低面积重量的增强体的情况下，则在其制造中使用薄粗纱（例如600特克斯的E-glass）。

最终产品（即固化层压制品结构）可通过如下任一方式由多个此类单向增强体制成：将增强体的各层布置成使得在最终产品中每层的粗纱是平行的或根据层压制品构造所受到的负荷使一些层在其他方向上取向；或者首先制造几层单向增强体的织物，使得相邻层的粗纱形成一定角度，随后在制备最终产品的过程中使用由此形成的纤维织物。此类纤维织物被称为双轴、三轴、四轴等等，具体取决于其中的不同纤维取向的数量。

单向增强体在性质上固有地不稳定，因为纱线仅在一个方向上延伸。为了能够处理单向增强体，其粗纱必须以合适的方式彼此锚固或粘结在一起。已知的现有技术存在两种不同原理的机械方法以达成此目的。

一种方法是通过缝合（例如，经织）固定粗纱。缝合纱线形成针织环（即缝线），所述针织环将实际的增强粗纱在增强体中保持就位。缝线由各种针织元件（例如针）形成，所述针织元件根据已知的经织技术穿入增强纤维的一层或多层。

另一种机械方法是使用编织技术将纵向经纱与轻质纬纱锚固在它们相应的位置。未涂覆纱线和热熔涂覆纱线两者均用作纬纱。在加热和冷却后，热熔粘结剂为增强体赋予了显著的稳定性。而编织替代方案不再被认为是有利的，因为增强纱线在横穿纬纱时会形成纽结，从而导致应力集中以及比针织形式低的机械性能。已发现热熔粘结剂纱线在使用时会在基体固化中产生局部干扰，因此不再受行业青睐。通常，纬纱为复丝纱线，不论其是否为热熔纱线，都会在受压时会变平。

EP-A1-2233625讨论了一种单向增强纤维织造织物，其中通过捆束辅助纬纱和辅助经纱，而将被布置成在一个方向上彼此平行的增强纤维纱线保持在预定形态。每个辅助纬纱在织物的一个表面上沿横向于增强纤维纱线的方向延伸。辅助纬纱被交替地布置在织物的两个表面上。辅助经纱与增强纤维纱线平行地延伸，并以交错（zig-zag）方式穿入织物使得每个辅助经纱绕过每个辅助纬纱，并且当这样做时，将辅助纬纱绑紧至织物。换句话讲，当交织辅助纬纱时，辅助经纱会穿过织物从一个表面到达另一个表面，从而将增强纤维纱线分隔成单向增强纤维纱线束。换句话讲，该EP文献教导了通过使用织布机来实现单向增强纤维纱线的机械成束，该织布机为相对复杂的机器，会给生产带来问题。例如，由于织物的各层连续改变其相互位置，该编织会导致各粗纱之间的磨损，这易于造成粗纱中的长丝断裂，从而不仅降低了产品质量，而且增大了停工的风险。此外，使增强粗纱、丝束或纱线成束会导致增强粗纱之间的富树脂区域增加内应力，这是由于此时不均匀地发生了树脂收缩。

通过各种热塑性粘结剂将单向粗纱粘结在一起的化学方法也已进入市场。实践已经表明，当粗纱以化学方式彼此锚固在一起时，该粘结会使增强体变得相对刚性，因此难以将增强体设置在模具中，即，难以使增强体遵循模具的轮廓，模具形状越复杂，难度越大。然而，仔细选择粘结剂（通常为热塑性粘结剂，例如呈粉末形式）及其用量，可使增强体的成形性能（主要是柔性）达到可接受水平。除了上述处理刚度之外，在模具中的增强体叠堆的树脂渗透性和浸透（wet-out）速度方面还观察到与以化学方式粘结的增强体相关的其他问题。

与树脂渗透性及增强体中的粗纱粘结相关的问题归因于这样的事实：在灌注模塑阶段，粗纱在局部彼此非常紧密地靠在一起（在真空灌注工艺的压力作用下尤为显著），首先，气体从开口腔体流出，其次，在模具中的增强体层之中和之间填充开口腔体的树脂的流动非常缓慢，除非采取任何特定措施。由于良好的树脂渗透性对于模塑工艺的实际执行至关重要，通常在将树脂进给到模具中时利用压力差来加速树脂渗透性。在闭模方法中通常的做法是将真空灌注技术或树脂传递模塑(RTM)或轻型RTM技术与它们的多种变型和助流材料如塑性稀松布（scrim）一起应用，以将树脂分布在模具中的所有增强体层的上方。然而，有时尽管采取了各种措施，如真空和/或升高的进给压力，小气穴也往往会留在增强体中，从而显著降低层压制品的强度性能。鉴于上述情况，必须研究新的方法，以改善气体从增强体叠堆的移除以及增强体对于树脂的渗透性。

改善增强体渗透性的一种方法是为增强体提供树脂的流道，所述流道允许树脂在增强体中快速流动。在现有技术中可找到多种方法可用于将树脂流道布置在增强体中或增强体叠堆中的增强体之间。然而，已经了解到，此类流道的使用并不非常有效，因为在灌注阶段施加的真空往往会移动或拉动相邻区域或增强体的粗纱，甚至会使它们的位置移动成填塞流道/腔体。

EP-A1-1491323公开了一种增强结构，其包括单向增强线和横向强化线。强化线以间隔方式分布在增强线的层上。强化线可为热塑性材料，使得通过熔化或软化，强化线会紧固到增强线并且为增强体赋予其所需的横向稳定性。为了确保所注入的树脂的足够毛细引流，纵向增强线的层设置有纵向引流线，这些纵向引流线因此平行于彼此并平行于增强线。引流线以间隔方式布置在增强线的层中。引流线可由玻璃纤维形成，玻璃纤维上覆盖有起着足够毛细管作用的纤维，例如棉纤维或纤维素纤维，以引流所注入的树脂。引流线的另一选项是增强线，这些增强线每一者上缠绕有单丝。从而形成了树脂的螺旋流道。因此，很明显，增强体中的流道在增强体的纵向方向上形成。

EP-B1-1667838讨论了在复合材料织物中形成流道，所述复合材料织物由多个基本上平行、同轴对齐的丝束组形成，每个所述丝束组具有一个或多个丝束，其中所述丝束组的一部分包含两个或更多个丝束。通过将丝束组中的丝束之间的间距布置成小于相邻丝束组之间的间距，确保树脂按计划沿着织物内部流动。因此，相邻丝束组之间的间距应形成所需的流道。此类流道应允许树脂流过织物，特别是在丝束的方向上流动，即在产品的纵向方向上流动。

就上文提到的两篇文献而言，纵向树脂流动实际上意味着所制造的产品越长就越复杂，而至少耗时的是用树脂浸渍最终产品。实际上，要想通过纵向浸渍来经济地浸渍长度为50米或更长的风力涡轮机叶片的翼梁帽，这是不可能的。然而，必须理解随着最终产品的长度增加，在纵向方向上的浸渍会在特定点处达到其实际极限，即，所谓的浸透距离，此后必须认真考虑其他方法。作为另一个问题，实际实验已表明，当在灌注阶段施加真空时流道会被附近区域的粗纱填塞，或层压制品结构会因增强粗纱中的局部纽结而起皱，从而降低机械强度。解决上述问题的一种方法是可以将树脂注入处以例如2米间隔布置在叶片的整个长度上，但这是复杂又耗时的方法，因此非常昂贵。

US-A-5,484,642讨论了一种纺织物增强体，其可用于通过一般的注塑技术制备复合层压制品。通过如下方式制造经增强的材料，即层压结构：将具有纺织物增强体的层叠堆布置在一定形状的模具中，所述形状与待制造的制品的形状相对应，并且在闭合模具之后，将树脂注入模具中。纺织物增强体可为织造或非织造来源，包括单向梳条（sliver）。增强体层的横向稳定性通过编织、针织或缝合实现或通过使用横向粘结线或纱线实现。纺织物增强体叠堆的至少一层具有这样的结构，在该结构中管道（即，树脂流道）在其中的至少一个方向上延伸，以促进注入期间树脂的流动。管道可位于材料的纵向和/或横向方向上。上述美国专利背后的主要思路是改变增强纱线的一部分使之更好地承受因模具闭合和真空所引起的压缩，从而确保织物的良好树脂流动性。这通常通过如下方式完成：给增强纱线的一部分增加捻度或将聚酯复丝纱线缠绕在碳纤维丝束周围。然而，该构思的缺点是在正常增强纱线间放入了大量相对较大的纱线，这些纱线在层压负荷条件下表现出与增强体中的其余纱线迥然不同。这主要是由于非常高的捻度(260TPM)，其会影响负荷条件下纱线的弹性。另外，高捻度阻止或减缓这些纱线内部的树脂渗透。这得到了非均匀的层压结构，其中纱线的一部分以不同方式承载负荷。这最终会增加在静态负荷条件下、特别是在动态负荷条件下过早层压制品失效的风险。

改善树脂在增强体叠堆中的浸渍的一种熟知方法是在模具中向叠堆的底部和顶部放置塑性稀松布或其他助流材料，通过所述塑性稀松布或其他助流材料，树脂快速地铺展到增强体的整个顶表面区域和底表面区域。在浸渍和固化后，将稀松布用力地从层压制品移除。稀松布的用途自然地是将树脂快速引入模具的整个区域，使得树脂在增强体叠堆中的Z-方向浸渍可尽快开始。然而，叠堆越厚，叠堆被树脂浸渍越慢。例如，在风力涡轮机叶片中，翼梁帽的截面几乎为方形，因此树脂难以到达叠堆的中心。

还已知的是，有时当使用单向增强体（特别是织造形式）时，在横向方向上添加了一些辅助纱线以改善横向稳定性或树脂流动性。通常，纱线上涂覆有热熔材料或其他热塑性材料，并且纱线为玻璃纤维或聚酯（例如，玻璃长丝的捻合束–每束通常具有60根或更多根长丝，每个长丝具有10–15µm的直径）且为涂覆形式时，特克斯数通常为100-200特克斯。纱线的热塑性涂层在编织后被熔化，因此其在与纱线和粗纱相关的空隙体积中流动，从而将经向粗纱和纬纱粘结在一起。热塑性涂层通常由PA（聚酰胺）或EVA（乙烯-乙酸乙烯酯）类型的材料形成，所述材料的熔融温度通过蜡状物质或一些其他适当的方式降低。因此热塑性涂层通常与灌注树脂基体相冲突，因为粘结剂的相对量在增强纱线的紧邻区域中局部非常高，从而在层压制品中产生局部薄弱区域。具有粘胶的玻璃长丝或聚酯长丝保持在与之横向的粗纱上，并且在灌注或类似操作之前为增强体赋予其横向处理稳定性。树脂不会到达实际纤维表面，因为纤维上涂覆有热塑性材料。

在单向增强体中使用这种辅助纱线会不必要地增加重量，可能造成局部纤维变形，这自然地是不期望的效应。此外，横向增强纤维，即例如以90、60或45度方向取向的纤维，也可能在单向构造的轴向负载期间这些纤维（通常为玻璃纤维）断裂时产生微裂纹，可自该微裂纹引起更严重的疲劳裂纹，从而破坏最终产品的稳定性。后一问题的原因是事实上在横向方向上玻璃纤维纱线的断裂伸长率显著低于基体的断裂伸长率。更进一步地，复丝玻璃纤维纱线或粗纱在受到真空压缩压力时会变形，从而丧失其初始圆形截面，使得其截面在压力作用下呈椭圆形或甚至变平（如图1b所示）。复丝纱线形式具有这样的结果：其各个长丝向旁边移动，从而实际上引起椭圆形或平坦截面形成。当在加热-压制阶段期间涂层熔融时，涂覆有热塑性材料的纱线表现出相似行为，从而得到存在交界点的平坦形式。

首先，现有技术的捻合线或纱线，即用于形成横向流道的复丝，具有约0.35–0.45mm的直径（加压之前）。在所执行的测试中，通过如下方式形成层压制品：将在两个1200g/m²增强体层之间具有上述尺寸的横向线的这两个增强体的叠堆放入模具中，对叠堆施加真空，用树脂进行灌注，以及让层压制品硬化。已了解到，当通过在灌注阶段施加真空而压缩增强体层时，复丝线的截面变为椭圆形或平坦的。当将该增强体的浸透距离与没有交叉布置的纱线的增强体的浸透距离进行比较时，已了解到，浸透距离根本没有改变或改善，或变化实际上不显著。稍后将更详细讨论原因。

设置有热熔纬纱的增强体大约20年前就已上市，但它们不能成功通过强度测试（静态测试和动态测试均无法通过）。另外，此类增强体的塑性成形性差。实际上，无法使用此类增强体制备风力涡轮机叶片的翼梁帽层压制品，因为翼梁帽具有这种增强体无法弯曲成的双凹形式。

其次，考虑了具有带有热塑性涂层的横向玻璃纤维纱线的增强体。在此类增强体中，涂覆纱线的直径大约为0.30–0.35mm，而在压制且将涂层熔融或移除时芯纱的直径或事实上的Z-方向厚度大约为0.04–0.06mm。在与未涂覆纱线例如缝合纱线相比时这些热塑性涂覆纱线所具有的差异是，在将纱线粘结至增强体的粗纱期间，即在涂层的软化/熔融期间，纱线改变其在接触点中的形状（压缩降低纱线的Z-方向厚度），因此形成局部流动限制。换句话讲，在未压缩涂覆纱线的点中，其直径保持初始水平，而在压缩的点中，直径/厚度降低到甚至低于芯纱的直径，即纱线的芯在压缩作用下变平。与使用涂覆纱线相关的另一个问题是，纱线为刚性的且相对较厚，因此使得粗纱的方向在局部急剧偏离其笔直方向，即迫使粗纱弯曲并形成纽结，这就造成了先前已讨论及本段随后讨论的问题。涂覆纱线的又一个问题是涂层聚合物自身，因为其通常不与树脂相容，故会污染层压制品，从而在增强体中产生薄弱点。此时层压制品由增强体层形成，每个增强体层由横向涂覆玻璃纤维纱线粘结，从而赋予稳定性。已了解，增强体叠堆的浸透距离在大多数情况下是可接受的。但当对因此具有直径或厚度在约0.35与约0.04mm之间变化的横向玻璃纤维纱线的层压制品进行疲劳测试时，已了解，在拉伸-拉伸疲劳测试开始后不久，观察到层压制品的微裂纹。当仔细检查层压制品、特别是微裂纹时，已了解，在增强体粗纱与涂覆横向纱线的接合处发现微裂纹。一个明确的怀疑是微裂纹的原因为线的局部大直径在粗纱中产生弯曲或纽结。另外，热熔纱线（即芯纱也一样）在受热时是可压缩的，因此产生局部变平区域，这就减小了流道的截面，从而妨碍了灌注阶段的树脂流动。

然而，在横向方向上保持单向增强体的形状或保持单向增强体不变形，即通过热塑性粘结剂粘结粗纱来保持形状，看起来这可能是增强体未来的制备方法，特别是在需要优化疲劳性能的情况下。因此，已研究了改善增强体对于树脂的渗透性的新方法。

EP-A1-1419865讨论了由至少一个增强纤维纱线组形成的增强纤维基底、制备所述增强纤维基底的方法以及由其制备的复合材料，所述至少一个增强纤维纱线组布置有在一个方向上彼此平行的增强纤维纱线，其中将其主要成分为热塑性树脂的树脂材料以2至15重量%至少提供于增强纤维基底的一个表面上，并且增强纤维基底的增强纤维体积分数Vpf在40至60%的范围内。

FR-1394271讨论了一种织造增强体，其在经向和纬向均具有增强线，并且热粘纱（bonding yarns）在一个或两个方向上织造在增强线之间。

FR-A1-2594858讨论了一种纺织增强体，其可用于制备由被绑扎线相互支撑的至少一个平行的线的片材组成的类型的层压复合材料，所述绑扎线比所述平行的线要薄，绑扎通过已知的缝制/针织技术产生。在该增强体中，绑扎线为可热熔线，所述可热熔线的热熔粘结性能在材料制备后形成。

EP-A1-1072711讨论了一种经增强的纺织物，其具有粘附到一层相对较大复合纤维上的增强织物。所述织物具有机械强度高的纤维及与粘合剂相容的纤维。复合纤维可具有围绕不同材料的芯的粗纱。第二增强体织物可具有平行粗纱。

EP-A1-0193478讨论了用于制造一定类型的层状产品的纺织物增强体，该类型通过以纬纱与纵向纱线松散地编织的方式使所述纵向纱线与纬纱结合在一起而成的幅材构成，所述绑扎纬纱由可热熔纱线构成，该纱线的热粘结性能在编织后显露，其中所述编织以一定方式产生，使得纬纱重新分组成间隔开的对，所述绑扎纬纱相对于纵向纱线而言非常细。

WO-A1-02/070806讨论了具有多轴纤维增强体的复合片材的制造，其包括：形成增强线的单向搭接部分，所述增强线的至少50重量%为由增强长丝和有机材料长丝组成的共混线，这些长丝紧密混合，为所述搭接部分赋予让其能够搭接的内聚力，将该搭接部分以相对于移动方向的横向方向搭接在运动中的支撑件上，加热在移动方向上移位的增强线/有机材料组件，以及在热量作用下（适当时施加压力）使其固定，然后将其冷却而形成复合带，以及收集一个或多个复合片材形式的所述带。本发明还涉及用于实施所述方法的装置及所得的产品。

作为优化单向增强体进一步开发的起点的是这样的增强体，其中与处理稳定性和树脂渗透性相关的问题已加以处理而不牺牲强度、特别是疲劳性能。为了确保由该增强体制造的层压制品的最大强度和疲劳性能，应不存在在增强体上方横向伸展的任何纱线/纤维，以便为材料赋予横向方向上的稳定性。然而，很难在后续的工作阶段期间处理该材料。将常常很重的增强体铺设在模具中，例如在风力涡轮机叶片制备阶段期间铺设，通常将几层、有时甚至50-60层上下堆叠，所述增强体具有几米、通常最多至50-70米、有时甚至更多米的长度。需要横向稳定性，使得在叶片制备中将增强体堆叠在模具中的操作员能够调节每个增强体在横向方向上的准确位置。若没有足够的横向拉引强度，这是不可能的。如果流道在纵向方向上连续延伸，从增强体的一端到达其相对端，像EP-B1-1667838所教导的，通道会形成薄弱线，增强体易于沿着所述薄弱线撕裂成两个或更多个部分，即撕裂成纵向条带。

实践已经表明，目前的单向增强体具有若干问题区域，例如：

a) 单向增强体在其基本的粉末粘结形式中一般具有极其有限的树脂渗透性，特别是在横向方向上，因此长物体的制备极具挑战性；

b) 如果通过现有技术教导内容的树脂纵向流道改善渗透性，则增强体会丧失其横向稳定性；

c) 旨在提供树脂流道并且被布置在单向增强体之间且横向于单向增强体的横向厚捻合复丝，会迫使粗纱彼此相距太远，且导致微裂纹的高风险，并且真空压力压缩复丝，得到有效性低得多的直径，即Z-方向厚度；

d) 变平的横向纱线防止树脂在这些流道中流动；

e) 单向粗纱的长丝之间的气泡或干燥区域易于保留在增强体叠堆中，并且即使在真空灌注中也无法移除，因此它们可甚至进一步地显著降低最终产品的强度；以及

f) 热塑性涂层和热熔胶至少局部地与灌注中所用的树脂相冲突。

在本发明受让人的共同未决的专利申请中讨论了上述问题。通过如下方式解决了至少一些所讨论的问题：使用横向取向的薄分立装置形成与单向增强粗纱相关的树脂流道，以将自由流动区域布置在与单向粗纱的方向横向的方向上，不仅用于使空气从增强体逸出，而且用于使树脂有效地渗透或浸透产品。

所述共同未决的专利申请的单向增强体用于通过树脂传递模塑工艺和真空灌注模塑工艺之一来制造纤维增强复合材料，例如风力涡轮机叶片的翼梁帽层压制品，所述单向增强体包含连续单向粗纱，这些连续单向粗纱布置在增强体的纵向方向上并且彼此通过热塑性和/或热固性粘结剂粘结，所述增强体具有顶表面和底表面并且设置有装置，所述装置用于在浸透增强体叠堆时促进用树脂在与单向粗纱方向横向的方向上浸渍增强体，其中所述浸渍促进装置为用于形成树脂流道的相对于单向粗纱横向布置的薄分立装置，该薄分立流道形成装置在其侧面上形成横向流道，所述横向流道从单向增强体的一个纵向边缘延伸到其相对纵向边缘。所谓增强体的纵向边缘，在本说明书中应理解为在纵向上、即在单向粗纱的方向上延伸的幅材状产品的边缘。

所述共同未决的专利申请还讨论了一种制备单向增强体的方法，所述单向增强体用于通过树脂传递模塑工艺或真空灌注模塑工艺来制造纤维增强复合材料，所述方法包括如下步骤：将连续粗纱并排地单向铺设在一层中以便形成单向幅材；将热塑性和/或热固性粘结剂施加在幅材上；活化粘结剂以便将粗纱粘结在一起而形成单向增强体，以及在连续单向粗纱上以与单向粗纱的方向横向的方向铺设薄分立流道形成装置。

然而，所进行的测试已表明，将薄分立流道形成装置设置、特别是附接在单向增强体上，使得它们从增强体的制造起到增强体在模具中的最终设置都保持其位置不变，这是极具挑战性的任务。如果薄分立流道形成装置与单向增强体的表面分离，则它们非常容易向旁边移动，不在其初始位置处负责局部树脂流动。这可对总体树脂流动性造成严重的干扰。还可能的是，薄分立流道形成装置完全断裂，留下没有灌注功能性的局部区域，从而对产品的最终质量造成严重问题。

使用这种增强体的典型方法是使得增强体一层接一层地从大卷退绕并放入模具中，所述模具可为60m长和1m宽，最多达60层。将这些层小心地向旁边移动，以准确地放入其正确位置中。因此，各层之间存在显著磨损，薄分立流道形成装置的良好粘附力很重要。

换句话讲，随着在卷绕、展开、切割增强体及将增强体放入模具中时单向增强体上的薄分立流道形成装置的固定受到各个方向上的磨损，薄分立流道形成装置从增强体的表面分离的风险很高。如果流道形成装置从表面分离并向旁边移动和/或断裂，则增强体叠堆的浸渍受阻，并且不完全浸渍及增强体叠堆中留有气泡的风险高，从而导致产品质量下降。

所进行的测试已表明的另一个问题涉及单丝聚合物和/或聚合物粘结剂可能存在称为“结晶”的现象。这意指聚合物结构逐渐将自身布置成更有条理的结构，这反映出粘附力降低。聚合物结构的变化速度在不同聚合物之间差异显著，即从数分钟到数月不等。

薄分立流道形成装置的良好粘附力对于整体构思至关重要。

定义

提供了以下示例性解释，以有利于在论述本发明的本说明书和权利要求书中频繁使用的某些术语的理解。这些解释是为了方便起见而提供，并非意在限制本发明。

面积重量—干燥增强织物单层单位面积的重量（质量）。

粘结剂—各种形式如粉末、膜或液体形式的聚合物材料。粘结剂可由在化学或物理性质如刚度、熔点、聚合物结构、Tg等方面具有不同特征的一种或几种单独粘结剂制成。粘结剂用于将纤维结构固定在一起以形成幅材，最终形成增强体。合适的粘结剂为热塑性环氧树脂、共聚酯、双酚不饱和聚酯，或它们的混合物，仅举几例。

分立装置—用于与幅材、网状物或稀松布即“二维”装置清楚区分开的线状“一维”装置。

织物—由天然或人工制造的人造纤维（通常称为线或纱线）的网络组成的柔性织造材料。纤维织物例如通过编织、针织、钩编、打结、针刺（needling）或将纤维压制在一起（毡制）来形成。

层压制品—可通过如下方式构造的材料：使用适当的树脂和硬化剂混合物浸渍增强体的一层或多层，并且通过化学反应或使温度冷却，让其硬化。层压制品是通过例如玻璃、碳、芳纶等的细纤维增强的基体制成的纤维增强结构。基体可为热固性塑料（最常见的是环氧树脂、聚酯或乙烯基酯）或热塑性塑料。玻璃纤维增强体的常见最终用途包括船、汽车部件、风力涡轮机叶片等等。

基体—与增强体结合在一起形成复合材料的材料。复合材料使用特别配制的聚合物，如热固性环氧树脂、乙烯基酯或不饱和聚酯树脂，以及酚醛树脂或热塑性树脂（参见“聚合物”），仅举几例。

单丝—由单根连续长丝构成的纱线，所述单根连续长丝通常由合成材料诸如聚酰胺（尼龙）、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等等制成。

多轴向增强体—由两层或更多层增强粗纱形成的增强体，其中一层中的粗纱为单向的，而相邻层的粗纱形成一定角度，通常为45、60或90度。

复丝—由大量连续长丝构成的纱线或线，所述大量连续长丝通常由合成材料诸如聚酰胺（尼龙）、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等等制成。特别地，结合本发明，复丝意指长丝束，所述长丝束可捻合或未捻合并且未彼此粘结，但在受到压缩时可向旁边移动，除非重度捻合。

聚合物—一般包括例如均聚物、共聚物，例如嵌段、接枝、无规和交替共聚物、三元共聚物等等，以及它们的共混物和改性形式。此外，除非另外明确限制，术语“聚合物”包括材料的所有可能几何构型。这些构型包括例如全同立构、间同立构和无规对称。

增强幅材—包括增强纤维的幅材，所述纤维通过适当的方式彼此锚固在一起。通常制造为连续幅材。有多种方法可用于以单向或多轴向或无规取向制造增强体，例如通过编织、针织、编带和缝合的纺织物加工技术或通过用适当的粘结剂粘结来制造。

增强纱线—与基体一起用于制造复合材料的纱线。纱线是在捻合或无捻的情况下聚集在一起的纤维束。纤维通常为人造纤维如玻璃纤维（包括所有其变型）、碳纤维（及所有其变型）或芳纶纤维，其可用作连续长丝和非连续纤维两者。另外使用了广泛范围的天然纤维，诸如剑麻、亚麻、黄麻、椰壳、洋麻、大麻或玄武岩，仅举几例。

树脂传递模塑(RTM)—具有两个模具表面的工艺，通常在低粘度和低压或高压下通过该工艺将树脂泵送到常常包含干燥增强体的预成型件的闭合模具模组中，也就是说，将树脂灌注到预成型件中并且制备纤维增强复合材料部件。

粗纱—连续纤维或长丝、特别是玻璃纤维的长而窄的无捻束。在本申请中与丝束（tow）同义，因此纤维的选择不仅包含玻璃纤维，而且包含碳纤维、玄武岩纤维和芳纶纤维，更一般地讲，包含人造连续纤维。

粗纱组或丝束组—近置（closely spaced）的一个或多个丝束或粗纱。

绑结纱线（Stitching yarn）—由24或48根单独长丝形成的纱线，所述长丝由结构化聚酯（texturise polyester）制成。通常用于制造单向增强体的绑结纱线典型地具有76或110分特的线性质量密度。单独长丝的直径通常为5–10µm。

特克斯数—纱线的线性质量密度量度的国际单位制，并且被定义为每1000米所具有的以克计的质量。特克斯更可能在加拿大和欧洲大陆使用，而旦尼尔更常见于美国和英国。单位码是“特克斯”。与人造合成纤维相关的更常用单位实际上是分特克斯(decitex)，缩写为分特(dtex)，其是每10000米所具有的以克计的质量。

纺织物—包括具有一层或多层的片材、幅材、织物和毡在内的各种类型制品的一般定义，所述层由单向或多向线形成。

热塑性塑料—一种可熔聚合物，其在暴露于热量时会软化，而在冷却至室温时一般会恢复为其未软化状态。热塑性材料包括例如聚氯乙烯、一些聚酯、聚酰胺、多氟烃、聚烯烃、一些聚氨酯、聚苯乙烯、聚乙烯醇、己内酰胺、乙烯与至少一种乙烯基单体的共聚物（例如，聚(乙酸乙烯酯)）、纤维素酯和丙烯酸树脂。

热固性塑料—一种不可逆固化的聚合物材料。所述固化可通过加热（一般高于200摄氏度）、通过接触化学物质（例如，双组分环氧树脂）或辐照诸如电子束加工来进行。

线—单一长丝的捻合束，即纱线。

丝束—在复合材料工业中，丝束为连续长丝的无捻束，并且其是指人造纤维，特别是碳纤维（也称为石墨）。丝束由它们所含的纤维数命名，例如，12K丝束包含约12000根纤维。此处与粗纱同义。

横向处理稳定性—防止单向增强体变形或撕裂成碎片的力。当将增强体设置在模具中的另一个增强体之上以及将增强体在与其纵向方向横向的方向上移动时需要横向处理稳定性。

单向(UD)增强体—其中所有粗纱或丝束在相同方向上延伸、在本具体申请中在纵向方向上延伸的增强体。也存在横向单向增强体。这些粗纱通常在现有技术单向增强体中通过绑结方式结合，通常使用短切原丝或连续复丝纱线的一些附加轻质层将粗纱保持在一起并防止它们撕裂成束，或者这些粗纱通过编织结合，其中纬纱赋予稳定性。纬纱也可为热熔涂覆型。将粗纱或丝束结合在一起的另一种方法是使用粘结剂，例如热塑性或热固性粘结剂。另外在这种情况下，可使用上述附加稳定层。

真空灌注—使用了使最终产品成型的单侧模具（one-sided mold）的工艺。在下侧面上的是刚性模具，而在上侧面上的是柔性膜或真空袋。当将真空/抽吸施加到模具腔体时，空气会从腔体逸出，之后通过抽吸（或另外辅以进给侧处的较小超压—轻型RTM特有的特征）灌注树脂以完全浸透增强体并且消除层压制品结构中的所有气孔。

浸透距离—流动前沿的位置或实际上从树脂进入增强体叠堆的位置到当前位置所测得的距离。

纱线—一段较长连续长度、通常捻合的复丝，适用于制备纺织物、缝制、钩编、针织、编织、缝合、刺绣和制绳。纱线可由连续或非连续的天然纤维或合成纤维制成。

Z-方向—与层或层叠堆的平面垂直的方向，即厚度方向。

发明内容

本发明的一个目的是为上述问题中的至少一者提供解决方案。

本发明的另一个目的是开发一种新型单向增强体，其在与增强长丝取向横向的方向上具有对于树脂的优异渗透性。

本发明的另外一个目的是开发一种具有优异性能的新型单向增强体，其允许在施加真空/脱气期间空气从增强体叠堆逸出，随后在与增强长丝取向横向的方向上用树脂浸透叠堆。

本发明的又一个目的是开发一种新型单向增强体，其中薄分立流道形成装置固定在增强体的表面上，使得在处理增强体期间它们不从表面分离。

本发明的再一个目的是开发一种新型单向增强体，其在Z-方向上，即在与增强体的平面成直角的方向上，即在厚度方向上，具有对于树脂的优异渗透性。

利用单向增强体，解决了上述问题中的至少一者并实现了本发明目的中的至少一者，所述单向增强体用于通过闭模方法（如：树脂传递模塑工艺或真空灌注模塑工艺）来制造纤维增强复合材料，所述单向增强体包含连续单向粗纱，所述连续单向粗纱被布置在增强体的纵向方向上并且彼此通过热塑性和/或热固性粘结剂粘结在一起，所述增强体具有两个纵向边缘、一个顶表面和一个底表面，并且连续构件被布置在增强体的顶表面和底表面中的至少一者上，所述连续构件在与单向粗纱的方向横向的方向上延伸，其中所述连续构件为用于形成树脂流道的薄分立装置，所述树脂流道被布置成与增强体的顶表面和底表面中的至少一者上的单向粗纱横向，所述薄分立流道形成装置向其侧面增强体形成横向流道，所述横向流道从单向增强体的一个纵向边缘延伸到其相对纵向边缘，从而成为在浸透增强体叠堆时促进树脂浸渍增强体的装置，并且其中通过在所述薄分立流道形成装置上延伸并与之横向的附加纱线，将所述薄分立流道形成装置固定在单向粗纱上，每个附加纱线连续保持在其上铺设有薄分立流道形成装置的的一个表面上，所述附加纱线以粘合方式粘结到至少单向粗纱。

通过制备单向增强体的方法，解决了现有技术问题中的至少一者并实现了所述目的中的至少一者，所述单向增强体用于通过闭模方法如例如树脂传递模塑工艺或真空灌注模塑工艺来制造纤维增强复合材料，所述制备单向增强体的方法包括如下步骤：

a) 将连续粗纱并排地单向铺设成至少一个片材，所述至少一个片材具有两个纵向边缘、一个顶表面和一个底表面；

b) 以与单向粗纱的方向横向的方向，将薄分立流道形成装置铺设在连续单向粗纱上，至少一个片材的顶表面和底表面中的至少一者上；

c) 将附加纱线铺设在薄分立流道形成装置上并与之横向，并且铺设在粗纱上，每个附加纱线在其上铺设有薄分立流道形成装置的至少一个片材的一个表面上延伸；

d) 在步骤a)之后，将热塑性和/或热固性粘结剂施加到至少一个片材上；

e) 在步骤d)之后，活化粘结剂以便将粗纱粘结在一起，从而形成具有两个纵向边缘、一个顶表面和一个底表面的单向增强体；

f) 在步骤e)中或在步骤e)之后的单独步骤中，将薄分立流道形成装置粘结在连续单向粗纱上；

g) 在步骤f)中，将附加纱线与薄分立流道形成装置一起粘结在粗纱上，或在步骤f)之后的单独步骤中，将附加纱线粘结在粗纱上和薄分立流道形成装置上。

本发明单向增强体及其制造方法的其他特有特征在所附的专利权利要求书中有所公开。

利用本发明，可达成下列优点中的至少一些。

• 通过粘结剂系统代替缝线和横向绑扎纱线，因此避免了缝线所引起的不利纽结，故而

• 增强体的强度性能得以改善，因为增强纤维保持笔直；

• 制备速度不受限于缝合机制；

• 单向增强体对于树脂的渗透性被改善到有利于良好树脂流动的水平；

• 在产品浸透的同时，残存空气从产品逸出，使得实际上在浸渍之后产品中不留下单向长丝之间的气泡或干燥区域；

• 树脂在横向方向上推进的距离显著增加，在所进行的实验中增加到与缝合单向增强体相比的至少2.5倍，以及与非缝合单向增强体相比增加得大得多；

• 浸渍所需的时间显著减少，在所进行的实验中减少到用现有技术增强体时所需时间的至少六分之一；

• 缝合结构的缺陷最小化；

• 最终产品具有优异强度和疲劳性能。

• 与基体化学干扰相关的缺陷最小化；

• 无需使用特殊横向增强纤维或绑扎纱线，就可实现足够的横向稳定性；

• 即使当增强体叠堆设置在凹形模具中时，粉末粘结单向增强体也能够平放在模具中，因为其柔性减小。该性能大大降低了褶皱形成的风险或者增强体粗纱的局部区域形成层压制品内部的小曲率弯曲的风险，

• 由于通过粉末粘结防止了局部褶皱和纽结的形成，该增强体特别适用于基于碳纤维的层压制品。原因在于局部褶皱和纽结会急剧降低碳纤维层压制品的压缩强度性能，并且

• 由于通过与薄分立流道形成装置横向地延伸的纱线，将薄分立流道形成装置固定在增强体的表面上，因此确保了增强体及由增强体制成的最终产品的高质量。

附图说明

下面将参照附图更详细讨论本发明的单向增强体及其制备方法，在附图中：

图1a和1b示意性地示出了如下薄分立流道形成装置的行为之间的比较：此处为在两个增强体或粗纱层之间受压的单丝与复丝纱线之间的比较；

图2示意性地示出了单向增强体的现有技术制备方法；

图3就树脂流动而言比较了现有技术缝合单向增强体与三种不同粉末粘结单向增强体；

图4示意性地示出了根据本发明的第一优选实施例的单向增强体的制备方法；

图5示出了根据本发明的第一优选实施例的单向增强体；

图6示意性地示出了根据本发明的第二和第三优选实施例的单向增强体的制备方法的局部侧视图；

图7示意性地示出了根据本发明的第二优选实施例的单向增强体的制备方法的局部顶视图，

图8a和8b更详细示出了如何引入图7的分立Z-方向树脂流动促进装置以横穿单向片材；

图9示意性地示出了根据本发明的第三优选实施例的单向增强体的制备方法的局部顶视图；

图10a–10d以更详细的方式但仍以端视图示意性地示出了根据本发明的第二或第三优选实施例的单向增强体的制备方法的四个不同阶段；

图11a–11f以端视图（并可与图10a相比较）示出了用于延伸分立Z-方向树脂流动促进装置和用于通过分立Z-方向树脂流动促进装置对粗纱分组的各种可能布置方式；以及

图12示出了根据本发明的第二或第三优选实施例的单向增强体。

具体实施方式

在上文中，已讨论了涉及与增强体相关的树脂横向流道的布置方式的四个不同事实。首先，其中粘结剂会熔融的标准热塑性热熔涂覆纱线的使用是不期望的，因为热塑性材料与基体材料具有不相容性。其次，如果由于模具中真空的作用而受到压缩之后的线具有0.3–0.4mm的Z-方向厚度，则其太厚，因此在处于动态负荷的情况下最终产品中产生微裂纹的风险高。第三，没有涂层的复丝线在受到压缩时会变平或变成椭圆形，从而破坏树脂流动性。第四，如果没有一种有效方法来在与单向增强体粗纱的方向成直角的方向上，即与单向增强体粗纱的方向横向的方向上安排增强体叠堆的树脂流动和浸渍，则实际上无法实现长增强物体（例如风力涡轮机叶片的翼梁帽）的制造。

鉴于上述事实，测试了用于形成直径小得多的树脂流道的横向薄分立装置的使用，并将最终层压制品与使用横向复丝所形成的现有技术层压制品进行比较，所述横向复丝的主要任务是为增强体赋予横向稳定性。此处应当理解，短语“用于形成流道的薄分立装置”或“薄分立流道形成装置”包括但不限于单丝。也可考虑复丝和其他连续装置，以在增强体层之间形成树脂流道，只要它们具有在下文所述的范围内的总直径，它们不形成具有增强粗纱的织造结构以及它们满足下面的要求即可。换句话讲，复丝或其他连续装置或其处理和结构必须满足一个先决条件。在本说明书中，在与用于形成树脂流道的横向装置结合使用时，词语“连续的”应广义地理解，换句话讲，词语“连续的”也涵盖延伸最优选地达幅材的整个宽度的流道形成装置或甚至更短长度的流道形成装置，只要它们被布置成使得流道以连续方式从幅材的一个边缘延伸到其相对边缘即可。复丝或其他连续装置行为必须与单丝一样，即，其不可以复丝通常的方式压缩，即允许单一长丝在受到压缩时移动到侧面，因此复丝的截面不是圆形的，而是平的或带状的。这种要求实际上意指复丝必须以一定方式设置有粘结剂，使得在制备单向幅材期间在制备过程中复丝的各根单一长丝熔化在一起，或粘结剂将单一长丝粘结在一起，因此实际上在粗纱上和层压制品内复丝变成单丝状结构。在大量测试（包括浸透距离和疲劳测试的比较）之后，已了解，横向布置的薄分立流道形成装置的直径或Z-方向厚度的最佳范围在100与200µm之间，优选地在130与170µm之间。然而，在特别重的增强体的情况下，可使用最多至300µm的直径。就与直径相关的上述讨论以及本说明书随后有关直径的各种讨论而言，应当理解，若单丝或薄流道形成装置一定程度上可压缩，则直径应被认为意指在受到压缩时、换句话讲因真空工艺或RTM模具闭合压力所致的单丝或薄流道形成装置的Z-方向尺寸。这些测试表明，树脂非常快地流动到腔体中，并将在施加真空阶段期间且在开始灌注之前所截留的所有残余空气推挤出。当将具有厚度为130µm的薄横向分立流道形成装置的增强体层叠堆的浸透距离和具有与粗纱的纵向方向成90°或+/-45度的横向纱线的现有技术层压制品进行比较时，已观察到，具有薄横向分立流道形成装置的单向增强体层叠堆的浸透距离翻倍。当将设置有厚度为130µm的横向薄分立流道形成装置的由粉末粘结单向粗纱制成的增强体层叠堆的浸透距离与不具有横向纱线或薄分立流道形成装置的由粉末粘结单向粗纱形成的层压制品进行比较时，已观察到，在一定时间段后，具有薄横向分立流道形成装置的单向增强体层叠堆的浸透距离为约16倍。另外，当允许由此形成的层压制品硬化时，测试其疲劳性能并将其疲劳性能和具有与粗纱的纵向方向成90°或+/-45度的横向纱线的现有技术层压制品进行比较，已观察到，由具有薄横向分立流道形成装置的单向增强体层制成的层压制品的疲劳性能明显好于现有技术层压制品的疲劳性能。疲劳性能改善的唯一原因是粉末粘结单向增强体中的增强单向粗纱存在较少纽结并且从增强体叠堆较好移除了空气，从而在真空灌注阶段产生较少空隙。因此，明显增强了所有工艺和产品性能（包括浸透速度、强度和疲劳）。

所进行的实验之一是测试线（即复丝）是否可用于形成流道。由于已从先前实验中了解到，布置具有130µm的Z-方向厚度或直径的薄分立流道形成装置（即单丝）并未降低最终层压制品的疲劳性能，本实验旨在首先找出需要那种复丝纱线，以确保在受到压缩时其Z-方向尺寸大约与先前实验中薄分立流道形成装置相同。

图1a和1b示意性地示出了如下薄分立流道形成装置的行为之间的比较：此处为在两个增强体或粗纱层之间受压的单丝与复丝纱线之间的比较。图1a示出了彼此通过热塑性和/或热固性粉末粘结在一起的由粗纱束制成的两个重叠增强体2和4的截面，且两者之间具有以与单向粗纱成直角布置的单丝6。图1b示出了彼此通过热塑性和/或热固性粉末粘结成一层的由粗纱束制成的相同增强体2和4，且两者之间具有以与粗纱成直角布置的复丝纱线8。图1a示出了单丝将增强体2和4的粗纱推开或分开，使得在增强体2和4之间向单丝6的侧面形成开放流道10。图1b示出了以等同于图1a的方式推开的增强体2和4的粗纱，即，具有横向单丝或复丝的两个增强体的厚度为相同的。然而，可以看出，推开或分开粗纱所需的复丝纱线8具有完全不同的尺寸和截面积。其在受到压缩时转变为椭圆形或变平，使得实际上在复丝纱线8的侧面处没有真正的流道12。

原因在于复丝纱线由数十或数百根单独长丝制成，每根长丝通常具有5–10µm的直径。当复丝纱线在模具中受到压缩压力（即处于真空灌注阶段）时，复丝纱线的长丝被迫移动到旁边，使得复丝纱线的Z-方向尺寸为复丝的表观初始直径的一部分，即使复丝纱线被捻合也是如此。捻度通常非常低，大约为20–40匝/米，因为重要的是树脂也能够渗透在加捻纱的长丝之间，以避免干点。根据所进行的测试，已了解，复丝，即在受到0.5巴的压缩（与0.95巴的灌注压缩相比要小）时厚度为130µm的聚酯纱线，具有1120分特的分特数，而在压缩和未压缩时具有130µm类似直径的单丝具有低得多的167分特数。玻璃纤维纱线在相同条件下的分特数相比单丝可为其的约18倍。因此，很明显，复丝在压缩变平时会填充空隙中的空余空间，这些空隙起初在压缩之前形成于复丝的侧面。这防止了树脂流过这些空隙或通道。

具有大约150TPM（TPM =匝/米）或更大的捻度的纱线可有效抵抗真空的压缩作用。然而，它们在复合材料最终用途中是不利的，因为它们具有缓慢且不完全的树脂渗透性能，而且还因为与它们相邻的基本上无捻粗纱纱线相比，它们的盘绕形式的纤维在拉伸负荷下出现不利的弹性响应。此外，加捻纱性质上是刚性的，从而在增强单向粗纱中形成纽结。当使用加捻纱时，它们的捻度通常相对较低，即大约为20–40TPM，因为重要的是树脂能够渗透在加捻纱的长丝之间。这意味着就树脂流动而言，向旁边移动的每根长丝会减小复丝侧面处的腔体的截面，使得可供树脂流动的通道的截面积实际上微不足道。

图2示意性地示出了单向增强体的现有技术制备工艺。单向增强体的制造按如下进行。首先，通过如下方式形成单向粗纱（优选地但不一定为玻璃、碳、芳纶或玄武岩、或亚麻、黄麻、大麻、剑麻、椰壳、洋麻、石棉或其他天然纤维）的均匀幅材20：将它们从包装22中拉出，并且例如使用钢筘以并排或彼此相距受控距离的方式布置，具体取决于目标面积重量。此后词语“粗纱”用来指用于制造单向增强体的所有此类丝束、粗纱、纤维等等。因此，粗纱优选地并排布置在粗纱的一层中，但也可能布置在粗纱的几层中，具体取决于增强体的面积重量和所用粗纱的特克斯数。

然后将幅材20引导至粘结剂施加工位24。可通过数种方法施加粘结剂。在示例性系统中，粘结剂为粉末形式的热塑性粘结剂，并且通过粘结剂铺展装置添加在幅材上，以便将粘结剂粉末铺展在幅材的所有表面上，即，不仅在幅材20的顶表面上，而且在各个粗纱周围。目标是使粉末粘结剂材料的薄而均匀的层有效地围绕粗纱。粘结剂铺展装置的操作可例如基于可能在循环空气辅助下使幅材和最初在其上的粉末振动。通过使用粘结剂铺展装置，可防止粉状粘结剂仅留在粗纱的上表面上或幅材的顶表面上，而纯粹的散布方法即是如此。例如，在粗纱的下面，即在幅材的底表面上也需要粘结剂，以避免一些本来松散的粗纱或长丝悬挂。粗纱之间还需要粉末以赋予侧向或横向稳定性。

还应当理解，有多种可用的方法可将粉状粘结剂施加成与粗纱连通。

必须非常慎重地考虑粘结剂的量，因为就单向增强体而言，正是粘结剂实际上为增强体提供了其具有的所有横向稳定性。然而，如先前已讨论，在此处这是一个最优化的问题。施加的粘结剂越多，增强体的横向稳定性就越好。但同时，施加的粘结剂越多，增强体的刚性越大，要使增强体遵循模具的轮廓就越难。因此，粘结剂的量应保持尽可能少，仅需要赋予足够的横向稳定性。另外，粘结剂的量应保持最少，以避免与基体的任何相容性问题。因此，具有薄横向分立流道形成装置的单向增强体对于面积重量为1000-1200g/m²的每个增强体而言，使用5–30g/m²、优选地约8-15g/m²的粘结剂。自然地，如果面积重量较小，粘结剂的量也越低，反之亦然。

然而，应当理解，也可使用除干粉之外的粘结剂，如通过加热或其他方式赋予低粘度的液体和聚合物，仅举几例。粘结剂可因此一般被称为聚合物粘结剂。液体粘结剂可为基于水的分散体或基于其他溶剂的溶液或体系。从而，由于粘结剂的使用需要不同操作，如加热和/或溶剂的喷涂和/或溶剂的蒸发，因此可由一般术语活化或活化粘结剂称呼粘结剂的利用。粘结剂可通过喷涂、挤出（热熔喷嘴）、离心喷涂等等施加，仅举几个选项。聚合物型性质上可为热塑性的或热固性的或两者的混合物。

在将粉末或液体粘结剂铺展或分布在整个幅材20上之后，将幅材送到装置26，将薄分立流道形成装置以横向于幅材的行进方向引入或铺设在幅材上。薄分立流道形成装置的直径为100–300µm，优选地为100–200µm，并且更优选地在130-170µm之间。在该阶段，应当理解，薄分立流道形成装置必须选择成使得，即使薄分立流道形成装置在一定程度上可压缩，薄分立流道形成装置的Z-方向尺寸在灌注阶段压缩时为大约100–300µm，优选地为100–200µm，更优选地在130-170µm之间。如果灌注的树脂-固化剂混合物的粘度在室温下处于200–350mPas水平，则该直径是理想的。如果粘度明显有别于此，可能有必要调整相邻薄分立流道形成装置之间的距离或其直径/Z-方向厚度。此处在本申请中，在该具体情况和所有其他情况下，词语“横向的”必须广义地理解，因为薄分立流道形成装置的方向可位于从与单向幅材的粗纱成直角的方向的±45度之间，即从-45度到+45度，即，薄分立流道形成装置的方向从幅材的单向粗纱的方向偏离至少±45度。可通过使用熟知的多轴向生产机器的纱线运送系统，即通过在幅材上方来回横向行进的工具将一定数量的薄分立流道形成装置一次铺设在幅材上，从而在‘26’处将薄分立流道形成装置布置在幅材20上。所述铺设可例如使用具有薄分立流道形成装置进给装置的伺服线性移动操纵器来促进。

铺设薄分立流道形成装置的另一种可能方法是在‘26’处将旋转轮布置在幅材周围基本上与幅材成直角的平面中，因此旋转轮将薄分立流道形成装置缠绕在幅材上。通过使用旋转轮，薄分立流道形成装置被同时布置在幅材的顶表面和底表面上。有利地，将薄分立流道形成装置以笔直、平行形态铺设在幅材上，即，薄分立流道形成装置以线性且均匀的方式从幅材的一个边缘延伸到其相对边缘，换句话讲，薄分立流道形成装置例如不会形成通常见于针织图案中的环结（loops）。横穿或横向于单向增强粗纱的薄分立流道形成装置的基本上笔直（即线性且平）的形态，确保了增强体边缘之间的最短树脂流动时间。不论薄分立流道形成装置的实际位置如何，它们都以规则间隔，即彼此相隔约2至50mm、优选地5–25mm、更优选地约10-20mm侧向距离，布置在增强体的一侧或两侧上。必须根据树脂粘度和幅材克重来优化精确距离。

然而，应当理解，上述讨论指的是制造增强体的最简单方法。基本上，可将相同方法应用于制造本身具有几个单向层的增强体。在这种情况下，可将薄分立流道形成装置放置在增强体的顶表面和/或底表面上或其各层之间。还可以制造粘结剂粘合的多轴向增强体，其包括具有与实际增强纤维横向地延伸的薄分立流道形成装置的单向、双轴向、三轴向和四轴向增强体。薄分立流道形成装置可源自初始增强体，或在制造多轴向增强体时它们可插入在增强体之间。

在另一个单向增强体中，薄分立流道形成装置被布置在单向增强体中的任何两层粗纱之间，即，不仅在增强体的至少顶表面和/或底表面上，而且也在粗纱层之间。换句话讲，如果增强体包括四层粗纱，则薄分立流道形成装置可设置在每层粗纱之间或第二层与第三层之间，即朝增强体的中心设置。实际上，这意味着铺设用于形成幅材的单向粗纱和铺设薄分立流道形成装置必须以以下顺序进行，使得首先铺设一层或多层单向粗纱，之后是一组薄分立流道形成装置，再后是下面的单向粗纱层等等。仅在增强体和薄分立流道形成装置的所需层叠之后，才通过粉末或液体粘结剂将这些层和薄分立流道形成装置粘结在一起。

接着，将其表面上具有薄分立流道形成装置的幅材送到活化装置28（例如，本身已知的双带层压机），用于熔融热塑性和/或热固性粘结剂。通过其他合适的装置，可以将溶剂喷涂在粘结剂上或将溶剂从粘结剂蒸发出（仅举几个用于活化粘结剂的示例性操作），以将所有的粗纱粘结在一起及将薄分立流道形成装置粘结到粗纱上，以便将薄分立流道形成装置整合到每个增强体中。之后将幅材20送到压缩阶段30，在该阶段调整增强体的厚度。压缩阶段30例如在用于压缩幅材的两个辊之间的至少一个辊隙中进行，以改善熔化的粘结剂对粗纱的粘结并且形成具有所需厚度的单向增强体34。在‘30’处压缩之后，在32处卷绕单向增强体34，以交付给客户。有时在最终交付之前通过分切卷绕机（slitter winder）将增强体切成所需宽度。

此处，应当理解，活化粘结剂的上述步骤，更具体地讲，加热粘结剂和铺设薄分立流道形成装置也可以相反顺序进行，即，首先进行加热步骤以熔融粘结剂，之后是铺设薄分立流道形成装置的步骤。在该后一选项中，薄分立流道形成装置的类型可例如为这样的材料：其不能承受熔融步骤的温度，但在熔化的粘结剂仍呈熔化状态或至少处于胶粘状态（但不处于与加热步骤一样高的温度）时引入在增强体的表面上，因此粘结剂也能够粘结薄分立流道形成装置。事实上，还应当理解，通常较常见的做法是在加热和压缩步骤之后布置冷却装置以使基体材料快速凝固。

就薄分立流道形成装置粘结至单向幅材的粗纱而言，还有几个选项。一种替代方案是使用在芯材料上具有可熔融组分的双组分薄分立流道形成装置，或使用通过粘结剂薄层涂覆的薄分立流道形成装置。在将这两个薄分立流道形成装置任一者铺设在粗纱上或粗纱层之间之后，第一选项是将薄分立流道形成装置加热成使得该形成装置的可熔融部分被熔化并且薄分立流道形成装置粘结到粗纱，芯未熔融并保持其初始直径。此处，薄分立流道形成装置的活化（即加热）可在将单向粗纱粘结在一起的步骤中或在单独（随后）步骤中进行。因此，在后一选项中，在粗纱彼此粘结在一起之后，将薄分立流道形成装置铺设在粗纱上。第二选项是用溶剂喷涂薄分立流道形成装置，使得粘结剂溶液能够铺展在粗纱上，之后薄分立流道形成装置即粘结到粗纱。如果需要的话，可加热增强体以加速溶剂的蒸发及薄分立流道形成装置的粘结。

将薄分立流道形成装置粘结到粗纱的又一种方法是，在将粗纱彼此粘结在一起之后将薄分立流道形成装置铺设在粗纱上，并且在铺设之后，重新活化粘结剂（例如，通过受热辊），使得可用与将粗纱彼此粘结在一起的相同粘结剂，将薄分立流道形成装置粘结到粗纱。

将薄分立流道形成装置粘结到粗纱的再一种方法是，在将粗纱彼此粘结在一起之后将薄分立流道形成装置铺设在粗纱上，并且在将薄分立流道形成装置铺设在粗纱上之前或之后，将附加粘结剂施加到粗纱上（以及可能也施加到薄分立流道形成装置上）并活化粘结剂，使得用附加粘结剂将薄分立流道形成装置粘结到粗纱。

以上讨论的将薄分立流道形成装置铺设在粗纱上和将其粘结到粗纱的各种布置选项，提供了用于制造具有薄横向分立流道形成装置的单向增强体的一些有吸引力的替代方案。

优选的替代方案是在一个序列中制造粘结的单向增强体，并且在单独序列中提供具有薄分立流道形成装置的粘结的单向增强体。换句话讲，第一序列包括如下步骤：将连续粗纱并排地单向铺设在一层中以便形成单向幅材；将热塑性和/或热固性粘结剂施加在幅材上；以及活化粘结剂以便将粗纱粘结在一起而形成单向增强体，之后可将粘结的单向增强体卷绕并且直接送到第二序列或在储存一段时间后或在交给客户后送到第二序列。

第二序列包括展开粘结的单向增强体；以与连续单向粗纱上的单向粗纱的方向横向的方向铺设薄分立流道形成装置；以及将薄分立流道形成装置粘结到粗纱，并且可能地，卷绕设置有薄分立流道形成装置的粘结的单向增强体以供将来使用。这种制造工艺的优点是基于这样的事实：第一序列自然地可以比第二序列高得多的速度运行。因此，通过分隔开这两个序列，可以使这两个序列都以其最佳速度运行，而不会被迫减缓第一序列。将制备划分成两个序列的这种方式使得也可能的是，在增强体的最终用户所在场所处，例如由风力涡轮机叶片的制造商运行第二序列。薄分立流道形成装置的使用也可对辊隙设定新要求。如果因材料或结构原因，薄分立流道形成装置的类型可易于压缩，则必须考虑辊隙压力，即，薄分立流道形成装置在辊隙中不应丧失其截面形状，或至少就树脂流动而言形状不可以变化太多。这些选项自然地根本不使用辊隙、使用软表面辊、或降低辊隙压力。

具有薄横向分立流道形成装置的单向增强体叠堆在灌注阶段中发挥作用，使得灌注树脂将流过与增强粗纱横向的流道10，然后渗透在单独增强体粗纱或长丝之间并且保证快速树脂流动和良好浸渍。在灌注期间，推进的树脂沿着增强结构中的室或腔体将残存气泡推挤到流道，最终从产品推挤出。可另外通过如下方式促进树脂的推进和空气的移除：如果使用刚性上模的话（如在RTM或轻型RTM中，尽管很少使用），在流道的第一端处对树脂进料加压，和/或将真空布置到流道的相对端。

在增强体层2和4之间用于改善在横向方向上增强体层叠堆对于树脂的渗透性及从增强体层叠堆之间的空气移除两者的薄分立流道形成装置，在其两侧上和增强单向粗纱之间形成了小流道10，如图1a示意性地示出。薄分立流道形成装置优选地由聚酰胺(PA)、共聚酰胺或共聚酯（co-PET）单丝形成，所述单丝可具有例如圆形、方形或椭圆形截面或X-截面或中空截面。薄分立流道形成装置也可为双组分或多组分的。换句话讲，当薄分立流道形成装置通过例如挤出而由合适的聚合物材料制成时，薄分立流道形成装置的截面实际上可自由选择以优化树脂流动性。有利的是为薄分立流道形成装置提供这样的截面，所述截面形成流道10的最大几何截面，或用给定体积的薄分立流道形成装置使两个重叠层中的增强粗纱之间的距离最大，同时保持非增强体（单丝聚合物）的量最少。

用于形成树脂流道的装置通常是直径大约为100–300µm、优选地100–200µm、更优选地在130-170µm之间的单根长丝。然而，流道形成装置具有几种其他选项。流道形成装置可由一些单丝的束（即，复丝或其他连续装置）形成，所述复丝或其他连续装置例如有3根长丝被布置成彼此连通，使得当它们彼此上下堆放时，在增强体之间留下具有Z-方向尺寸的所需间隙。然而，复丝和其他连续装置或其处理和结构必须满足一个先决条件。复丝或其他连续装置行为必须与单丝一样，即，其不可以多根单丝通常的方式压缩，即允许单一长丝在受到压缩时移动到侧面，因此复丝的截面不是圆形的，而是平的或带状的。这种要求实际上意指复丝必须以一定方式设置有粘结剂，使得在制备单向幅材期间在制备过程中复丝的各根单一长丝熔化在一起，或粘结剂将单一长丝粘结在一起，因此实际上在粗纱上和层压制品内复丝或其他连续装置变成单丝状结构。

当使用此类粘结薄分立流道形成装置时，该形成装置的直径或实际上Z-方向尺寸大约为100–300µm，优选地为100–200µm，更优选地在130-170µm之间。该形成装置的实际Z-方向尺寸取决于实际增强纤维的渗透性和纤维的直径。

就薄分立流道形成装置的形状和尺寸以及其在增强体层上的设置（即它们彼此之间的侧向距离）而言，必须结合增强体叠堆被树脂适当浸渍和浸透方面慎重地考虑所有这些特征（及其他特征）。向薄分立流道形成装置的侧面形成的树脂流道不应开口太大，使得树脂有时间渗透到粗纱中，并且不会从引入树脂的增强体叠堆的那侧直接流到增强体叠堆的相对侧。自然地，相邻薄分立流道形成装置之间的距离越短，开口就越大，即，在薄分立流道形成装置侧面处的横向流道的截面可能就越大，反之亦然。必须予以考虑的另一情况是增强体层的厚度或克重。增强体层越厚，增强体层被树脂适当浸透所需的时间就越长。可以调整增强体的渗透性，以确保各个增强纤维将被充分浸渍，并且纤维之间不留下干区或空洞。然而，不论横向薄分立流道形成装置的直径或详细截面或其他结构如何，薄分立流道形成装置不会为增强体赋予任何实质的横向稳定性，但就单向增强体而言，仅通过使用适当的热塑性和/或热固性粘结剂来确保稳定性。这种粘结剂必须与基体材料匹配，即相容，并且为粘结的增强体提供足够的柔性。后一要求实际上意味着一方面，凝固的粘结剂必须具有一定程度的弹性，而另一方面，粘结剂的用量必须在增强体的足够横向稳定性与足够柔性之间取得平衡。所进行的实验已表明，根据所用的树脂基体，双酚不饱和聚酯、共聚酯和基于双酚-A的环氧树脂是粘结剂材料的优选方案。然而，也可使用以所需方式发挥作用的其他粉末或液体粘结剂。用于将粗纱和薄分立流道形成装置粘结在一起的粘结剂的干量（dry amount）大约为15–30g/m²，具体取决于所需的处理性能。

根据具有薄横向分立流道形成装置的单向增强体的另一变型，薄分立流道形成装置的聚合物材料的一个理想性能是材料不会延迟树脂的固化或不会对树脂的化学性能、热性能或机械性能产生负面影响，所述树脂形成基体。在所进行的实验中，使用了聚酰胺(PA)、聚酯(PET)、酚氧树脂、共聚酰胺或共聚PET的薄分立流道形成装置。然而，也可使用以所需方式发挥作用的其他材料。

薄分立流道形成装置的聚合物材料的另一个优选的任选性能是使得该材料至少部分地可溶于树脂。然而，溶解性应非常弱或慢，使得在薄分立流道形成装置“消失”或“塌缩”之前，增强体有时间被树脂浸渍。然而，至少部分可溶的薄分立流道形成装置的优点是，由薄分立流道形成装置形成的通道消逝/消失，并且产品变得比使用不溶性极薄分立流道形成装置时更均匀。作为上述变型的一个例子，可涉及双组分薄分立流道形成装置结构，所述结构包括单丝、或一些单丝的粘结束，且设置有具有不同性能的聚合物材料的外层，所述外层可溶于基体材料。外层的溶解性优选地被选择为使得在树脂浸渍增强体叠堆之后，外层溶解于树脂。该薄分立流道形成装置结构的优点是，薄分立流道形成装置自身的芯部分可具有120µm的直径，而外层厚度为10µm。从而，双组分薄分立流道形成装置的直径在浸渍期间为140µm，而在外层溶解之后为120µm，因此最终产品中的粗纱更靠近彼此。这会使在薄分立流道形成装置与粗纱之间的接合处过早层压制品失效的风险进一步最小化到几乎为零。

现有技术已教导了当例如用于将单向增强体粗纱彼此粘结到横向热熔涂覆玻璃纤维纱线时，玻璃纤维纱线的横向长丝在受到层压制品的横向负荷时可能断裂，结果形成较小的微裂纹。微裂纹可能对层压制品的静态和动态性能有不利影响，因为它们可能充当更大裂纹的起始点，引起层压制品结构中的可见损坏，并最终演变成完全部件损坏。自然地，相同风险也适用于薄分立流道形成装置。

因此，薄分立流道形成装置的断裂伸长率应至少与基体相同。例如，环氧树脂基体的断裂伸长率为约6%，因此薄分立流道形成装置的断裂伸长率应大于6%，优选地为约10%，更优选地为约20%。准确值主要取决于所用的树脂类型。对基体与薄分立流道形成装置的材料性能进行限定和比较的另一种方法是评价它们的弹性模量。换句话讲，为了在所有应用中适当且可靠地工作，薄分立流道形成装置的弹性模量应低于、优选地明显低于基体材料的弹性模量。由于基体材料如环氧树脂、聚酯或乙烯基酯的弹性模量为约3GPa，薄分立流道形成装置的弹性模量应优选地大约为2GPa或更小。

粘结剂粘结的单向增强体在制造风力涡轮机叶片的翼梁帽层压制品中的上述应用仅是采用这种增强体的众多应用中的一种。在需要具有尽可能好的机械性能（特别是疲劳）以及静态性能的单向取向增强体的情况下，具有横向薄分立流道形成装置的单向增强体最适用。然而，应当理解，具有薄横向分立流道形成装置的粘结剂粘结单向增强体可用于使用纤维增强基体的任何应用。

图3是将现有技术缝合增强体的树脂流动性与粉末粘结单向增强体的树脂流动性进行比较，以及与具有两种不同设置的薄横向分立流道形成装置的单向增强体的树脂流动性进行比较的示图。进行该实验，使得四个不同增强体得以制备。在所有增强体的制造中，使用相同单向粗纱(1200g/m²)。作为第一参照物，增强体是在单向粗纱上具有复丝E-玻璃纱线（200特克斯，400根长丝，每根16µm）的缝合增强体，所述复丝E-玻璃纱线以10mm间距并以与单向粗纱的方向成+45和-45度的角度布置。作为第二参照物，增强体是用粉末(10g/m²)粘结并具有1200g/m²的面积重量的单向增强体。在第一增强体中，将直径为100µm的单丝（CoPET–聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物）形式的薄分立流道形成装置以与用粉末(10g/m²)粘结并具有1200g/m²的面积重量的单向粗纱成直角的方式布置。薄分立流道形成装置（即单丝）以20mm间距设置。在第二增强体中，使用与第一增强体中相同的单向材料，唯一差别是单丝直径此时为130µm。

对于该实验，从每个增强体切取增强体的四个等尺寸片材。在每个实验中，将四个类似片材堆叠在测试模具中的玻璃片材上，使得塑料膜被布置在增强体的上侧面上。用常用密封物质将包装制成气密性的。之后使模具经受-0.95巴的真空，并且在23℃的室温下以与增强粗纱横向的方式将粘度为300mPas的环氧树脂引入模具中。通过记录树脂随时间变化所推进的浸透距离来绘制图表。

图3示出了树脂随时间变化所流过的距离（浸透距离）。最下面的绘图示出了没有流道的粉末粘结增强体中的树脂流动前沿位置。树脂推进1cm需要约30分钟。流动前沿位置（即，浸透距离）通常遵循熟知的达西定律（Darcy’s law），其中位置与时间的平方根成反比。因此，存在特定最大值，可无限接近该值但永远无法达到。如果其他参数如粘度和温度保持恒定，则渗透性的差异将决定流动前沿的实际距离。值得理解的是由于最下面的（现有技术）绘图在25-35分钟时几乎呈水平，预计即使显著延长浸渍时间，也不会增加浸渍/浸透距离。接下来的两个绘图表示现有技术缝合增强体中和具有直径为100µm且间距为20mm的横向单丝的粉末粘结增强体中的树脂流动。在25分钟内，树脂在两个增强体中都推进了约9cm，并且浸渍似乎仍继续，使得通过延长浸透时间，可预计达到大于10cm的最终浸透距离。最上面的绘图表示具有直径为130µm且间距为20mm的横向单丝的粉末粘结增强体中的树脂流动速度。在25分钟内，树脂在增强体中推进了约16cm，并且浸渍似乎仍以这种基本上恒定的速度继续，使得通过延长浸透时间，最终浸透距离将容易超过20cm。

基于所进行的实验，很明显，通过增加薄分立流道形成装置（此例为单丝）的直径，可增加浸透速度和/或浸透距离。自然地，在这种情况下，必须确保粗纱保持足够笔直，即，薄分立流道形成装置不会将它们推开太远并带来微裂纹的风险。薄分立流道形成装置直径的实际上限为170–300µm范围内的某个值，具体取决于增强体的克重。增加浸透速度和/或浸透距离的另一种明显方法是使薄分立流道形成装置更靠近彼此，因此间距可减小到15mm或10mm或甚至减小到5mm。必须针对每组参数单独地评价最佳组合。

上述实验清楚表明，通过使用薄分立流道形成装置而形成的横向流道的新型设计带来了巨大优点。并且如上文已讨论，这不仅是“高速”灌注从而显著提高制备速度的问题，而且是从叠堆非常有效的气体移除从而确保得到没有干区或半浸渍区的无空洞层压制品的问题，并且还是层压制品具有比用于相同用途的现有技术层压制品更佳的强度和疲劳性能的问题，以及平的、无起伏增强体的层压制品截面减小低压缩强度的局部区域的风险的问题。

还根据ISO标准527-4和527-5，在粗纱的方向上（0度）和在与粗纱横向的方向上（90度），在拉伸模量和拉伸强度方面，对具有薄横向分立流道形成装置的单向增强体与现有技术增强体进行了比较。现有技术增强体为1200g/m²缝合单向增强体，而具有薄横向分立流道形成装置的单向增强体为具有横向单丝的1171g/m²粉末粘结单向增强体。两个增强体都具有环氧树脂作为其层合基体。下表讨论了比较的结果，并示出了拉伸强度怎样在纵向方向上提升了将近20%，并且在横向方向上提升了10%以上。拉伸模量在纵向方向上提升了将近15%，并且在横向方向上降低了6%。拉伸模量在横向方向上略微下降的原因是存在以横向方向布置在现有技术增强体中的100g/m²的玻璃纤维。

然而，如本说明书中先前已指出，薄分立流道形成装置在单向增强体上的紧固可能不足够，即在增强体的所有可能应用中不够可靠。

为了确保薄分立流道形成装置在单向增强体上的紧固，增强体设置有附加纱线，所述附加纱线以与单向增强体上的薄分立流道形成装置横向的方式延伸，使得在薄分立流道形成装置后，纱线铺设且附接在单向增强体之上。换句话讲，附加纱线设置在薄分立流道形成装置上，或薄分立流道形成装置保持在附加纱线与单向粗纱之间。与薄分立流道形成装置一样，附加纱线也可布置在增强体的至少一个表面上，因此纱线自然地被布置在与薄分立流道形成装置相同的增强体表面上。因此，每个附加纱线在其上铺设有薄分立流道形成装置的增强体的一个表面上延伸，即，附加纱线不穿入增强体中，而是连续保持在其一个表面上。

图4讨论了根据本发明的第一优选实施例的制造单向增强体的方法。由于单向增强体的制造大部分与结合图2所讨论的相同，在下文仅讨论将纱线以与薄分立流道形成装置横向的方式布置在薄分立流道形成装置上所需的差别。换句话讲，在本发明的该实施例中，在将薄分立流道形成装置在26处铺设在幅材两侧上的单向粗纱上与粘结剂活化装置28之间，将纱线42和46从放置在布置于幅材两侧上的线轴架中的线轴（bobbin）展开，并且引导到薄分立流道形成装置及形成幅材20的单向粗纱上方，所述纱线具有与总体线速度相同的速度。在本发明的该实施例中，从放置在粘结剂活化装置28的入口区域附近的一个或多个纱线线轴架进给纱线42和46，使得纱线42保持在单向增强体的顶表面上，而纱线46保持在单向增强体的底表面上。通过两个单独的钢筘（reed）44和48（一个(44)用于幅材20的上表面，另一个(48)用于幅材20的下侧面）进给纱线，以控制相邻纱线之间的侧向距离（lateral distance）。幅材两个表面上的相邻纱线42/46之间的间距或距离优选地为5–50mm，更优选地为10–35mm。纱线的方向优选地为幅材20的单向粗纱的方向，但自然可能的是，纱线可以与单向粗纱的方向成一定角度布置。由于纱线42和46的唯一任务是固定薄分立流道形成装置在幅材上的定位，因此可非常自由地选择纱线的方向，只要它们的方向与薄分立流道形成装置横向即可。

虽然幅材20最终进给到粘结剂活化装置28（例如双带层压机）中，附加纱线42、46通过热塑性粘结剂紧靠纵向粗纱固定（即以粘合方式粘结），所述热塑性粘结剂通过粘结剂活化（例如，在上带与下带之间的层合机中）的热量来熔融。因此，薄分立流道形成装置轻轻固定在整个增强体表面上，但除此之外，还夹在构成实际增强纤维的粗纱与附加纱线（其实际上也充当增强纤维）之间。

根据本发明的可选实施例，附加纱线通过在24处施加在幅材的粗纱上的热塑性或热固性粉末粘结剂而保持就位，此类粘结剂的主要用途是将粗纱粘结在一起。本发明的另一选项是使用在24处施加的粉末粘结剂及薄分立流道形成装置的双组分特征，即，薄分立流道形成装置的外层为可熔层。并且，根据本发明的又一个可选实施例，纱线42, 46对幅材20的粘附可通过利用设置在纱线自身上的附加粘结剂来进一步增强。优选地，粘结剂是在24处铺展并用于将粗纱粘结在一起而形成增强体34的相同粘结剂粉末。换句话讲，可将附加纱线引导通过粉末施加器室，以在附加纱线上涂覆附加粘结剂，从而增强附加纱线的粘附性能并确保对薄分立流道形成装置和单向粗纱的良好粘附。然而，也可施加液态或粉状的其他粘结剂，只要它们可与在24处施加的粉末粘结剂和在灌注阶段施加的基体树脂足够相容。

然而，在该阶段，应当理解，上文结合图2讨论的涉及薄分立流道形成装置紧固的所有选项和变型也适用于此处。换句话讲，先前讨论的所有紧固选项也可用于将附加纱线紧固在单向粗纱上。

另外，应当理解，单向粗纱粘结到彼此、薄分立流道形成装置粘结到单向粗纱上以及附加纱线粘结到薄分立流道形成装置上和单向粗纱上，可全部在粘结剂活化的同一步骤中、在两个单独步骤中（一个步骤中粘结单向粗纱和该形成装置，或一个步骤中粘结该形成装置和附加纱线）、或在三个单独步骤中进行，具体取决于应用。

附加纱线优选地但不一定由连续或不连续玻璃纤维或聚酯、聚酰胺、聚醚、芳纶或碳纤维、天然纤维或改性（再生）天然纤维、金属纤维或上述纤维的任何组合制成。此外，附加纱线可由与单向增强体的粗纱相同的材料的纤维制成。附加纱线也可为单丝纱线，或同样更一般地，为任何连续或不连续纤维、单丝或复丝织构化和非织构化纱线，所述纱线可在满足如下条件下使用：它们不干扰或降低沿着薄分立流道形成装置的树脂流动，所述薄分立流道形成装置被布置成促进树脂横向于增强体流动。

在玻璃纤维纱线用作附加纱线的情况下，原则上任何玻璃纤维纱线或粗纱（优选地但不一定从22特克斯纱线开始直至272特克斯纱线）可用于该功能。然而，所进行的测试已表明，一般类型EC9 68 Z40（E-玻璃，连续，纤维直径9µm，68特克斯，在Z-方向上每米缠绕40匝）的直接定尺寸纱线（sized yarn）最适用于具有面积重量1200g/m2的单向增强体。其具有良好韧性，能耐受各种导纱器中的磨损，而其又足够薄，不会干扰表面平滑度，并且总体成本保持最低。就其他面积重量而言，其他类型可能是最佳的。本发明的另外一个有利但非必要的特征是，纱线的弯曲刚度与单向增强体的粗纱相同，因此在薄分立流道形成装置侧面处的流道的形状和尺寸是最佳的。附加玻璃纱线优选地但不一定进给在设置有薄分立流道形成装置的所有此类表面上。

新方法在磨损强度方面优于将薄分立流道形成装置粘附在单向增强体上的现有技术方法。该方法也是简单且节省成本的方法。

图5示意性地示出了根据本发明的第一优选实施例的单向增强体30。单向增强体由单向纵向粗纱形成，这些单向纵向粗纱被热塑性或热固性粘结剂粘结而形成幅材20。在幅材20的至少一个表面上、优选地两个表面（即，顶表面和底表面）上铺设薄分立流道形成装置40，所述薄分立流道形成装置以与单向粗纱横向的方式延伸并且在其侧面处形成树脂流道。根据本发明，已将纵向纱线42和46铺设在幅材20的顶表面和底表面中的至少一者上、优选地两者上的薄分立流道形成装置40上，使得该形成装置40留在纱线42、46与粗纱之间。

到目前为止，本说明书已讨论了横向排气和树脂流动，特别是用于确保在与单向粗纱横向的方向上（即在幅材的平面中）快速且可靠的排气和树脂流动的方法和装置。然而，在Z-方向上（即在与幅材或增强体的平面成直角的方向上）的排气和树脂流动几乎与横向方向上的排气和树脂流动同样重要。

下面的描述和相关的图6–12讨论了通过使用用于促进在Z-方向上的树脂流动的分立装置来改善在增强体的Z-方向上的排气和树脂流动的方法。事实上，分立Z-方向树脂流动促进装置不仅有助于Z-方向上的树脂流动，而且有助于横向方向上的树脂流动，因为分立Z-方向树脂流动促进装置在横向方向上在幅材的纵向边缘之间来回延伸，具体方式是在幅材或增强体的顶表面和底表面之间行进并在其侧面上形成树脂流道。从这一描述的意义上说，分立Z-方向树脂流动促进装置为连续的，即，当结合用于在横向和Z-方向上形成树脂流道的横向装置使用时，词语“连续的”应广义地理解。词语“连续的”也涵盖延伸最优选地达幅材的整个宽度的流道形成装置或甚至更短长度的流道形成装置，只要它们被布置成使得流道自身以连续方式从幅材的一个纵向边缘延伸到其相对纵向边缘即可。在该阶段应当已理解，图6–12中讨论的实施例主要讨论了增强体的制造的第一部分，即，幅材120的制造。由此制备的幅材接着随后在制备过程中通过可能如下方式处理：在粘结剂活化的一个或多个步骤之前，将横向薄分立流道形成装置添加在幅材上并将附加纱线添加在横向薄分立流道形成装置上和形成幅材的单向粗纱上。因此，涉及上文结合图1–5讨论的增强体的制造的随后阶段的所有变型可在适当或需要的情况下应用于图6–12中讨论的实施例。另外，与粘结剂类型、量或施加相关的问题可按照上面的描述应用于图6–12中讨论的实施例。

图6示意性地示出了根据本发明的第二和第三优选实施例的单向增强体的制备方法的局部侧视图。此处，幅材120由单向粗纱的两个片材（即，下部片材122’和上部片材122”）制成。将两个片材的单向粗纱从多个粗纱包装取出。使片材在竖直方向上保持彼此分隔开，即，片材在其间留下竖直间隙。

根据这些实施例的一个选项，将由此形成的片材穿过粉末粘结剂引入盒124或类似的粉末铺展装置送到如钢筘126的装置，该装置控制纱线密度，即，片材122’和122”的粗纱彼此有多靠近。除粉末之外，也可通过施加合适的（液体或固体）粘结剂来确保粗纱（和分立Z-方向树脂流动促进装置）的粘结，具体操作是从喷嘴喷涂粘合剂或使用来自辊的粘合剂膜、网、幅材或织物。在片材122’和122”或更确切地说形成片材的粗纱通过钢筘126组织起来后，将分立Z-方向树脂流动促进装置128引入在片材122’与122”之间的间隙中。分立Z-方向树脂流动促进装置128通过进给装置130布置成以与单向粗纱的方向横向的方式延伸。该进给装置可例如为气动装置或在与片材横向的方向上移动的杆。这两个片材122’和122”保持其相互定位，即，片材122’为下部片材，而片材122”为上部片材，并且分立Z-方向树脂流动促进装置128的引入以连续方式在片材122’与122”之间的连续开放竖直间隙中进行。这明显有别于编织技术，后者是通过使用综片来使片材改变其位置，并且横向纱线的引入将在具体片材的上方或下方交替地进行，这取决于具体片材此时是下部片材，还是上部片材。

在这些实施例的另一选项中，在片材或更确切地说形成片材的粗纱通过控制纱线密度（即片材的粗纱彼此有多靠近）的钢筘组织起来后，将分立Z-方向树脂流动促进装置引入片材之间的间隙中。分立Z-方向树脂流动促进装置通过杆布置成以与单向粗纱的方向横向的方式延伸。这两个片材保持其相互定位，即，一个片材为下部片材，而另一个片材122为上部片材，并且分立Z-方向树脂流动促进装置的引入以连续方式在这两个片材之间的连续开放竖直间隙中进行。这明显有别于编织技术，后者是通过使用综片来使片材改变其位置，并且横向纱线的引入将在具体片材的上方或下方交替地进行，这取决于具体片材此时是下部片材，还是上部片材。

之后，将由此形成的片材和分立Z-方向树脂流动促进装置穿过粉末粘结剂引入盒124或类似粉末铺展或粘结剂施加装置。除粉末之外，也可通过施加合适的（液体或固体）热塑性和/或热固性粘结剂来确保粗纱（和分立Z-方向树脂流动促进装置）的粘结，具体操作是从喷嘴喷涂粘结剂或使用来自辊的粘结剂膜或粘结剂网、织物或幅材。

接下来，不论使用上述选项中的哪一个，都将片材–分立Z-方向树脂流动促进装置–片材套件（package）送到两个辊132与134之间的辊隙，这两个辊将这两个片材压成一个幅材120，如随后将讨论。在制备包含分立Z-方向树脂流动促进装置的幅材120之后，有几种可选继续进行方式，如以下三个段落中讨论。

在第一选项中，可将幅材直接送到（不引入结合图5所讨论的薄横向分立流道形成装置）图4中所示并用于熔融热塑性和/或热固性粘结剂的活化装置28（例如，本身已知的双带层压机）。通过其他合适的装置，可以将溶剂喷涂在粘结剂上或将溶剂从粘结剂蒸发出（仅举几个用于活化粘结剂的示例性操作），以将粗纱和分立Z-方向树脂流动促进装置两者粘结在一起。之后将幅材120送到压缩阶段30（也由图4教导），在该阶段调整增强体的厚度。压缩阶段例如在用于压缩幅材的两个辊之间的至少一个辊隙中进行，以改善熔化的粘结剂对粗纱的粘结并且形成具有所需厚度的单向增强体。在压缩之后，卷绕单向增强体，以交付给客户。有时在最终交付之前通过分切卷绕机（slitter winder）将增强体切成所需宽度。

在图6所示的第二选项中，另外将幅材120送到装置26，在此处将薄横向分立流道形成装置40引入在至少一个表面（上表面或下表面）上，优选地在幅材120的两个表面上，如图10d所示。之后将幅材送到活化装置28（例如，本身已知的双带层压机），所述活化装置用于熔融热塑性和/或热固性粘结剂，如由图4所教导。通过其他合适的装置，可以将溶剂喷涂在粘结剂上或将溶剂从粘结剂蒸发出（仅举几个用于活化粘结剂的示例性操作），以将粗纱、分立Z-方向树脂流动促进装置和薄横向分立流道形成装置粘结在一起。之后将幅材120送到压缩阶段30（也由图4教导），在该阶段调整增强体的厚度。压缩阶段例如在用于压缩幅材的两个辊之间的至少一个辊隙中进行，以改善熔化的粘结剂对粗纱的粘结并且形成具有所需厚度的单向增强体，从而确保各组成部分之间的良好粘附。在压缩之后，卷绕单向增强体，以交付给客户。有时在最终交付之前通过分切卷绕机（slitter winder）将增强体切成所需宽度。

在第三选项中，将幅材送到装置26，在此处将薄横向分立流道形成装置引入在至少一个表面（上表面或下表面）上、优选地在幅材的两个表面上，并且将幅材送到将附加纱线42引入在薄横向分立流道形成装置40的顶部上的装置，如图10d所示。之后将幅材送到活化装置28（例如，本身已知的双带层压机），所述活化装置用于熔融热塑性和/或热固性粘结剂，如由图4所教导。通过其他合适的装置，可以将溶剂喷涂在粘结剂上或将溶剂从粘结剂蒸发出或将粘结剂网、织物或幅材从辊展开（仅举几个用于活化粘结剂的示例性操作），以将粗纱、分立Z-方向树脂流动促进装置、薄横向分立流道形成装置和附加纱线粘结在一起。之后将幅材120送到压缩阶段30（也由图4教导），在该阶段调整增强体的厚度。压缩阶段例如在用于压缩幅材的两个辊之间的至少一个辊隙中进行，以改善熔化的粘结剂对粗纱的粘结并且形成具有所需厚度的单向增强体。在压缩之后，卷绕单向增强体，以交付给客户。有时在最终交付之前通过分切卷绕机（slitter winder）将增强体切成所需宽度。

图7示意性地示出了根据本发明的第二优选实施例的单向增强体的制备方法的局部顶视图。此处示出了分立Z-方向树脂流动促进装置128在下部片材122’上的铺设（上部片材已被切除）。分立Z-方向树脂流动促进装置128通过进给装置（此处为杆130）进给，所述进给装置以与片材122’的行进方向A横向的方式来回移动。该变型的杆130将分立Z-方向树脂流动促进装置128进给到幅材120的整个宽度。

略微放大的图8a和8b更详细示出了分立Z-方向树脂流动促进装置引入在片材之间并使得以与片材横向的方式延伸的方法。当在杆130的末端区域处的分立Z-方向树脂流动促进装置的进给开口已经过片材122’的任一个边缘时，通过对于片材122’行进方向A（从左到右）而言在分立Z-方向树脂流动促进装置128正后方的液压、气动、电气或纯机械（例如凸轮和杠杆装置）装置，将位于片材122’外部的边缘区域处的销轴136自动地升高或提升到片材122’水平上方的其操作位置中，使得分立Z-方向树脂流动促进装置128被迫围绕销轴136运行，所述销轴将分立Z-方向树脂流动促进装置128保持在适当位置直至辊132/134（图6），在此处销轴136回缩到其下部非操作位置。换句话讲，销轴随同片材一起行进直至辊132/134。通过针对片材在纵向A上的速度调整杆的横向速度，来控制片材之间的分立Z-方向树脂流动促进装置的密度。通过分立Z-方向树脂流动促进装置的上述进给布置方式，使得在从幅材的一个纵向边缘移动到另一个纵向边缘时，相邻分立Z-方向树脂流动促进装置之间的距离从基本上为零变化到最大距离。如果认为最大距离太大，则自然地可以增加杆的速度（并且使销轴装置的提升频率与之匹配）。这校正了与最大距离相关的问题，但相对边缘处的距离仍然基本上为零，即不必要地小。该问题可通过如下方式校正：将进给装置（例如，杆）布置成将分立Z-方向树脂流动促进装置带到片材边缘外部更远处，并且布置另一个销轴以在第一销轴之后一定时间提升，因此分立Z-方向树脂流动促进装置被迫围绕这两个销轴行进，因此分立Z-方向树脂流动促进装置以梯形图案（pattern）出现在片材上，代替了图7的大体三角形图案。此时，通过调整杆的横向速度（和销轴的提升频率），可将图案的形状调整为所需的形状，即，在三角形图案与几乎矩形的图案之间的形状。

图9示意性地示出了根据本发明的第三优选实施例的单向增强体的制备方法的局部顶视图。此处示出了分立Z-方向树脂流动促进装置138在下部片材122’上的铺设（上部片材已被切除）。分立Z-方向树脂流动促进装置138通过杆134进给，所述杆以与片材122’的行进方向A横向的方式来回移动。该变型的杆134将分立Z-方向树脂流动促进装置138进给到幅材120的部分宽度。此处，例如，将五个分立Z-方向树脂流动促进装置同时进给到下部片材122’上，每个分立Z-方向树脂流动促进装置138覆盖幅材120的宽度的五分之一。在图9中，两个分立Z-方向树脂流动促进装置由粗线表示，而三个分立Z-方向树脂流动促进装置由细线表示，以更容易理解五个不同分立Z-方向树脂流动促进装置之间的差异。此时，有利的是将分立Z-方向树脂流动促进装置布置成使得它们轻微重叠，从而确保得到从幅材的一个边缘到其相对边缘的连续树脂流道。准确地说，图9所示的分立Z-方向树脂流动促进装置的图案需要“厚”分立Z-方向树脂流动促进装置通过其自身的进给装置或杆进给，而“薄”分立Z-方向树脂流动促进装置通过其自身的另一个杆进给，因为为了能够形成所示的图案，这两个杆必须以相反方向移动。

图10a–10d以更详细的方式但仍以端视图示意性地示出了根据本发明的第二或第三优选实施例的单向增强体的制备方法的四个不同阶段。

图10a示意性地示出了在通过钢筘将粗纱组织成片材之后的两个片材122’和122”以及两者间引入的分立Z-方向树脂流动促进装置128。值得注意的是，粗纱钢筘后彼此在侧向或水平方向上相距一定距离，换句话讲，相邻粗纱之间留有空余空间。这通过如下方式实现：将上部片材的粗纱布置成每隔一个穿过钢筘的上部开口，其余上部开口保持空余，并且将下部片材的粗纱布置成每隔一个穿过钢筘的下部开口，其余下部开口保持空余。然而，使上部开口和下部开口中的粗纱上下不对齐。换句话讲，上部片材的粗纱组在下部片材的空余空间上方，并且上部片材的空余空间在下部片材的粗纱组上方。图10b示意性地示出了更靠近辊132/134（图6中示出）的片材和分立Z-方向树脂流动促进装置，其中上部片材122”的粗纱已开始定位在下部片材122’的粗纱之间，并且分立Z-方向树脂流动促进装置128已开始在两个片材的粗纱之间行进，即在幅材的顶表面和底表面之间行进。

图10c示意性地示出了在辊132/134（图6中示出）之后的幅材120，因此这两个片材已合并成一幅材，并且分立Z-方向树脂流动促进装置128在幅材的粗纱之间延伸，在幅材120的顶表面和底表面之间来回行进。

图10d根据上述第三选项示意性地示出了幅材120和分立Z-方向树脂流动促进装置128，其中薄横向分立流道形成装置40引入在幅材120的至少一个表面（上表面或下表面）上，优选地两个表面上，并且附加纱线42被布置在薄横向分立流道形成装置40的顶部上，换句话讲，在图4的装置26和附加纱线42/46引入钢筘44/48之后。之后将幅材120送到活化装置28（例如，本身已知的双带层压机），所述活化装置用于熔融热塑性和/或热固性粘结剂，如由图4所教导。通过其他合适的装置，可以将溶剂喷涂在粘结剂上或将溶剂从粘结剂蒸发出（仅举几个用于活化粘结剂的示例性操作），以将粗纱、分立Z-方向树脂流动促进装置、薄横向分立流道形成装置和附加纱线粘结在一起。之后将幅材120送到压缩阶段30（也由图4教导），在该阶段调整增强体的厚度。压缩阶段例如在用于压缩幅材的两个辊之间的至少一个辊隙中进行，以改善熔化的粘结剂对粗纱的粘结并且形成具有所需厚度的单向增强体。在压缩之后，卷绕单向增强体，以交付给客户。有时在最终交付之前通过分切卷绕机（slitter winder）将增强体切成所需宽度。

图11a–11f以端视图（并可与图10a相比较）示出了用于延伸分立Z-方向树脂流动促进装置和用于首先通过钢筘、然后通过分立Z-方向树脂流动促进装置对粗纱分组的各种可能布置方式。定位粗纱的基本原理已结合图10a讨论。相同的基本原理可适用于粗纱的所有其他任选布置方式，包括但不限于图11a–11f中讨论的布置方式。图11a教导了上部片材可包括以彼此相距一定距离布置的单一粗纱，即，在其间留有空余空间，而下部片材包括以彼此相距一定距离布置的粗纱组（此处是两根粗纱），即，在其间留有空余空间。上部片材的粗纱组在下部片材的空余空间上方，并且上部片材的空余空间在下部片材的粗纱组上方。图11b教导了两个片材都可包括以彼此相距一定距离布置的几根（此处是两根）粗纱的组。图11c教导了一个或两个片材中的粗纱的分组可沿着增强体的宽度改变。图11d教导了粗纱组可不仅以并排方式（即在水平取向上），而且也可以彼此堆叠的方式（即在竖直取向上）出现。并且，如也在图11d中所教导，每组粗纱也可在侧向/水平方向上包含一根以上粗纱。并且最后，图11e教导了幅材或增强体可由两个以上片材制成，因此单一片材的所有上述选项也可用于该替代形式的片材。因此，参见图6，由图11e的装置得到的幅材被制造成使得三个片材从其包装例如经由粉末粘结剂引入盒引入到钢筘，所述钢筘以所需方式将片材的粗纱组织起来。在钢筘之后，片材之间的每个空腔设置有进给装置，以便以结合图6、7和8更详细讨论的方式，将分立Z-方向树脂流动促进装置引入到空腔。图11f示出了正如图11e那样使用了三个片材和两个分立Z-方向树脂流动促进装置的替代形式。然而，在该替代形式中，片材中的粗纱的密度翻倍，使得当片材-分立Z-方向树脂流动促进装置-套件进入辊并被压缩时，所得幅材在某种程度上是双层的。换句话讲，下部片材中的每个空余空间填充有来自上方的粗纱。因此，分立Z-方向树脂流动促进装置在该替代形式中不是在幅材的顶表面和底表面之间行进，而是在幅材的一个表面和水平中心线之间行进。然而，可以认为分立Z-方向树脂流动促进装置在幅材的表面之间行进，因为一个分立Z-方向树脂流动促进装置从一个表面延伸到中心线，而另一个分立Z-方向树脂流动促进装置从中心线延伸到另一个表面。在有三个以上片材用来制备幅材和增强体的情况下，可利用类似的方法。

图12示出了根据本发明的第二或第三优选实施例的单向增强体的一部分。增强体或幅材120由单向粗纱102以及以预定方式在粗纱102之间延伸的分立Z-方向树脂流动促进装置128形成。在放大图中，显示了分立Z-方向树脂流动促进装置128如何使在其侧面形成开口空腔100。空腔100可称为Z-方向树脂流路，当即将制造层状增强产品时，通过该流路，能在增强体层之间有效地排出空气，并且当使用树脂传递模塑(RTM)工艺和真空灌注模塑工艺之一时，增强体的套件能被树脂快速浸渍。

图12中所示的幅材可以这样使用，即，其可通过活化装置和压缩阶段直接处理以便形成增强体，或在通过活化装置和压缩阶段处理以便形成增强体之前，可将薄横向分立流道形成装置铺设在幅材的顶表面和底表面中的至少一者上，或在通过活化装置和压缩阶段处理以便形成增强体之前，可将以与薄横向分立流道形成装置横向的方式延伸的纱线施加到薄横向分立流道形成装置上。

换句话讲，鉴于上述内容，应当理解，上述将Z-方向流动通道布置在增强体中的方法可单独使用（即，仅与粗纱的两个片材一起使用，以形成如图10c所示的幅材或增强体），或与图10d所示的薄横向分立流道形成装置40（但不与附加纱线42）一起使用，或与薄横向分立流道形成装置40和附加纱线42两者一起使用。

分立Z-方向树脂流动促进装置优选地由与薄分立流道形成装置相同的材料形成，即，由聚酰胺(PA)、共聚酰胺或共聚酯（co-PET）单丝形成，或它们可为双组分纤维、丙烯酸纤维或聚烯烃纤维。分立Z-方向树脂流动促进装置可具有例如圆形、方形或椭圆形截面或者X-截面或中空截面。分立Z-方向树脂流动促进装置也可为双组分或多组分的。换句话讲，由于分立Z-方向树脂流动促进装置通过例如挤出而由合适的聚合物材料制成，分立Z-方向树脂流动促进装置的截面实际上可自由选择以优化树脂流动性。有利的是为分立Z-方向树脂流动促进装置提供这样的截面，所述截面形成Z-方向流道的最大几何截面，并且同时用具有给定体积的分立Z-方向树脂流动促进装置使两个重叠层中的增强粗纱之间的距离最大化，同时保持非增强体（单丝聚合物）的量最少。

分立Z-方向树脂流动促进装置通常是直径大约为100–300µm、优选地为100–200µm、更优选地为在130-170µm之间的单根长丝。然而，分立Z-方向树脂流动促进装置具有若干其他选项。分立Z-方向树脂流动促进装置可由一些单丝的束（即，复丝或其他连续装置）形成，所述复丝或其他连续装置例如有3根长丝被布置成彼此连通，使得当分立Z-方向树脂流动促进装置在粗纱之间延伸时，在相邻粗纱之间分立Z-方向树脂流动促进装置侧面留下所需间隙。然而，复丝和其他连续装置或其处理和结构必须满足一个先决条件。复丝或其他连续装置行为必须与单丝一样，即，其即使在受到压缩时也必须保持其基本上圆形的截面。换句话讲，复丝或其他连续装置不可以复丝通常的方式压缩，即允许单一长丝在受到压缩时移动到侧面，因此复丝的截面不是圆形的，而是平的或带状的。这种要求实际上意指复丝必须以一定方式设置有粘结剂，使得在制备单向幅材期间在制备过程中复丝的各根单一长丝熔化在一起，或粘结剂将单一长丝粘结在一起，因此实际上在粗纱上和层压制品内复丝或其他连续装置变成单丝状结构。

当使用此类粘结分立Z-方向树脂流动促进装置时，该促进装置的直径或实际上的厚度大约为100–300µm，优选地为100–200µm，更优选地在130-170µm之间。该形成装置的实际直径或厚度取决于实际增强纤维的渗透性和纤维的直径。就与分立Z-方向树脂流动促进装置的直径或厚度相关的上述讨论而言，应当理解，若单丝或其他分立Z-方向树脂流动促进装置一定程度上可压缩，则直径或厚度应被认为是在受到由所述方法引起的压缩时的单丝或分立Z-方向树脂流动促进装置的尺寸。在真空灌注工艺中，真空袋内部的压力通常为-980毫巴至-500毫巴，从而引起500毫巴至980毫巴水平的对增强体的压力，具体取决于大气条件。若压力水平在RTM工艺中由施加到增强体的模具闭合压力所引起，则其通常为100毫巴至2000毫巴。由于工艺参数和模具构造有较大变化，该压力水平难以准确限定，一般而言，在轻型RTM中较小，而在钢模具RTM中较大。

本发明的增强体可采用所有类型的灌注方法，包括但不限于真空灌注、轻型RTM或RTM方法。其中树脂浸渍至关重要或另外因存在于层压制品结构中的紧密布置的纤维或其他材料如夹层材料、阻燃材料、填料、颜料等等而受阻及其中树脂粘度可能极高的其他层合情况，可通过本发明的增强体来改善。

本发明的增强体可用于制造预成型件或最终产品，即层压制品，如风力涡轮机叶片的翼梁帽。预成型件可由仅一个增强体制成。增强体也可通过如下方式由至少两个增强体制成：将增强体铺设在彼此之上，使得第一增强体的薄分立流道形成装置面向位于第一增强体下方或上方的第二增强体，以及如果需要的话，使用适当的粘结剂（有时仅仅对增强体和事先施加用于粘结粗纱的粘结剂进行加热就已足够），以便将增强体粘结在一起而形成预成型件。单向增强体可设置在彼此之上，使得所有增强体的粗纱平行，从而得到单轴向增强产品或预成型件，或使得第一增强体的粗纱以与第二增强体的粗纱成一定角度布置，因此形成多轴向增强产品或预成型件。增强体的预成型，即预成型件的制造，可由增强体制造商进行，由最终产品的制造商进行，或由中间的制造商进行。

以类似的方式，层压制品可由本发明的增强体制造或由上述预成型件制造。在制造层压制品的方法中，将至少两个增强体或预成型件在模具中铺设在彼此之上，使得第一增强体的薄分立流道形成装置面向位于第一增强体上方的第二增强体，将覆盖件设置在增强体上，闭合模具，以及提供压力差以便从模具排空空气并且用树脂浸渍增强体。

另一个选项是在模具中仅使用一个单向增强体，使得薄分立流道形成装置面向模具的底部和覆盖件两者。

明显的是，本发明不局限于以上所述的示例，而是在本发明的思想范围内可以以许多其他不同的实施例实施本发明。还清楚的是，上述每个实施例中的特征可在任何可行的情况下与其他实施例结合使用。

Claims (32)

1.一种单向增强体，所述单向增强体用于通过闭模方法来制造纤维增强复合材料，所述单向增强体(2、4、34)包含连续单向粗纱，所述连续单向粗纱沿所述单向增强体的纵向方向布置并且彼此通过热塑性和/或热固性粘结剂粘结在一起，所述单向增强体(34)具有两个纵向边缘、一个顶表面和一个底表面，并且连续构件被布置在所述单向增强体的所述顶表面和所述底表面中的至少一者上，所述连续构件在与所述单向粗纱的方向横向的方向上延伸，其特征在于：所述连续构件为树脂的薄分立流道形成装置(6, 40)，所述薄分立流道形成装置被布置成与所述单向增强体(2, 4, 34)的所述顶表面和所述底表面中的至少一者上的所述单向粗纱横向，所述薄分立流道形成装置(6, 40)向其侧面形成横向流道(10)，所述横向流道(10)从所述单向增强体(2, 4, 34)的一个纵向边缘延伸到其相对纵向边缘，从而成为在浸透所述单向增强体(2, 4, 34)的叠堆时促进树脂浸渍所述单向增强体(2,4, 34)的装置，并且通过在所述薄分立流道形成装置(6, 40)上延伸并与之横向的附加纱线(42, 46)，将所述薄分立流道形成装置(6, 40)固定在所述单向粗纱上，每个附加纱线(42, 46)连续保持在其上铺设有所述薄分立流道形成装置(6, 40)的所述单向增强体的一个表面上，所述附加纱线(42, 46)以粘合方式粘结到至少所述单向粗纱。

2.根据权利要求1所述的单向增强体，其特征在于：所述附加纱线(42, 46)通过热塑性和/或热固性粘结剂粘结到所述单向粗纱。

3.根据权利要求1所述的单向增强体，其特征在于：所述薄分立流道形成装置(6, 40)为单丝。

4.根据权利要求1所述的单向增强体，其特征在于：所述附加纱线(42, 46)设置有热塑性和/或热固性粘结剂，以便将所述附加纱线(42, 46)固定在所述单向粗纱上。

5.根据权利要求1所述的单向增强体，其特征在于：所述附加纱线(42, 46)以彼此相距5–70mm的侧向距离布置。

6.根据权利要求1所述的单向增强体，其特征在于：所述附加纱线(42, 46)为玻璃纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚醚纤维、天然纤维、改性天然纤维、金属纤维、芳纶纤维或碳纤维的，或它们的任何组合。

7.根据权利要求1所述的单向增强体，其特征在于：所述附加纱线(42, 46)与所述单向粗纱具有相同的材料。

8.根据权利要求1所述的单向增强体，其特征在于：所述薄分立流道形成装置(6)在它们所铺设在其上的所述一个表面上平行，并且以2–50mm的间距设置在所述单向增强体(2,4, 34)上。

9.根据权利要求1所述的单向增强体，其特征在于：所述单向粗纱为人造纤维或天然纤维。

10.根据权利要求1所述的单向增强体，其特征在于：所述单向粗纱为玻璃、碳、芳纶、玄武岩、洋麻、剑麻、亚麻、大麻、黄麻或亚麻布，或它们的任何组合的纤维。

11.根据权利要求1所述的单向增强体，其特征在于：所述热塑性和/或热固性粘结剂为干粉、分散体或溶液的形式，或经加热变成低粘性。

12.根据权利要求1所述的单向增强体，其特征在于：分立Z-方向树脂流动促进装置(128, 138)，其用于促进在厚度方向上、即在所述单向增强体的Z-方向上的树脂流动。

13.根据权利要求12所述的单向增强体，其特征在于：所述分立Z-方向树脂流动促进装置(128, 138)被布置成在横向方向上在所述单向增强体的所述两个纵向边缘之间来回延伸，并且在与所述单向粗纱(102)横向的方向上在所述单向增强体的所述顶表面和所述底表面之间穿行。

14.根据权利要求13所述的单向增强体，其特征在于：所述分立Z-方向树脂流动促进装置(128, 138)为单根长丝或若干根长丝的粘结束。

15.根据权利要求13所述的单向增强体，其特征在于：所述分立Z-方向树脂流动促进装置(128, 138)在受到真空灌注或RTM压缩时具有100至300µm的直径或厚度。

16.根据权利要求13所述的单向增强体，其特征在于：所述分立Z-方向树脂流动促进装置(128, 138)由聚酰胺(PA)、聚酯(PET)、酚氧树脂、共聚酰胺或共聚酯（Co-PET）制成，或由丙烯酸纤维或聚烯烃纤维制成。

17.根据权利要求13所述的单向增强体，其特征在于：所述分立Z-方向树脂流动促进装置(128, 138)由双组分纤维制成。

18.根据权利要求12所述的单向增强体，其特征在于：所述分立Z-方向树脂流动促进装置(128, 138)是具有可熔外芯的双组分单丝。

19.根据权利要求1所述的单向增强体，其特征在于：所述闭模方法包括树脂传递模塑工艺或真空灌注模塑工艺。

20.一种用于制备单向增强体的方法，所述单向增强体用于通过闭模方法来制造纤维增强复合材料，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

a) 将连续粗纱并排地单向铺设在至少一个片材(20, 122’, 122”)中以形成单向粗纱，所述至少一个片材(20, 122’, 122”)具有两个纵向边缘、一个顶表面和一个底表面；

b) 以与所述单向粗纱上的所述单向粗纱的方向横向的方向，将薄分立流道形成装置(6, 40)铺设在所述至少一个片材(20, 122’, 122”)的所述顶表面和所述底表面中的至少一者上；

c) 将附加纱线(42, 46)铺设在所述薄分立流道形成装置(6, 40)上并与之横向，并且铺设在所述单向粗纱上，每个附加纱线在其上铺设有所述薄分立流道形成装置(6, 40)的所述至少一个片材(20, 122’, 122”)的一个表面上延伸；

d) 在步骤a)之后，将热塑性和/或热固性粘结剂施加到所述至少一个片材(20, 122’,122”)上；

e) 活化所述粘结剂以便将所述单向粗纱粘结在一起，从而形成单向增强体(34)，使得其具有两个纵向边缘、一个顶表面和一个底表面；

f) 在步骤e)中或在步骤e)之后的单独步骤中，将所述薄分立流道形成装置(6, 40)粘结在所述单向粗纱上；

g) 在步骤f)中，将所述附加纱线(42, 46)与所述薄分立流道形成装置(6, 40)一起粘结在所述单向粗纱上，或在步骤f)之后的单独步骤中，将所述附加纱线(42, 46)粘结在所述单向粗纱上和所述薄分立流道形成装置(6, 40)上。

21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于：在步骤a)中，

1. 将连续粗纱单向地铺设在至少两个片材(122’, 122”)中；

2. 通过在所述片材(122’, 122”)之间留下竖直间隙，而保持所述片材(122’, 122”)在竖直方向上分开。

22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于：在步骤a)后，

1. 将每个片材(122’, 122”)的所述单向粗纱组织成其间具有空余空间的粗纱组，每组具有至少一个粗纱；

2. 在所述片材(122’, 122”)之间的所述间隙中引入分立Z-方向树脂流动促进装置(128, 138)，以便促进在厚度方向上,即在Z-方向上的树脂流动；

3. 使所述分立Z-方向树脂流动促进装置(128, 138)在横向方向上在所述片材(122’,122”)的所述纵向边缘之间来回延伸；以及

4. 将所述片材(122’, 122”)及其间的所述分立Z-方向树脂流动促进装置(128, 138)送到用于将所述片材形成为具有顶表面和底表面的单一幅材(120)的装置之间，因此使所述分立Z-方向树脂流动促进装置(128, 138)在所述粗纱组之间及在所述单一幅材(120)的所述顶表面和所述底表面之间穿行。

23.根据权利要求20所述的方法，其特征在于：所述薄分立流道形成装置(6, 40)设置有包含粘结剂的外层，或所述薄分立流道形成装置(6, 40)为双组分形成装置，并且通过在步骤e)中活化所述粘结剂，将所述薄分立流道形成装置(6, 40)和所述附加纱线(42, 46)两者粘结到所述单向粗纱上。

24.根据权利要求20所述的方法，其特征在于：在步骤e)后铺设所述薄分立流道形成装置(6, 40)，并且通过重新活化所述粘结剂，将所述薄分立流道形成装置(6, 40)和所述附加纱线(42, 46)粘结到所述单向粗纱。

25.根据权利要求20所述的方法，其特征在于：在步骤e)后铺设所述薄分立流道形成装置(6, 40)，并且通过使用并活化附加粘结剂，将所述薄分立流道形成装置(6, 40)和所述附加纱线(42, 46)粘结到所述单向粗纱。

26.根据前述方法权利要求20-23中任一项所述的方法，其特征在于：在将所述附加纱线(42, 46)铺设在所述薄分立流道形成装置(6, 40)和所述单向粗纱上之前，将附加粘结剂施加到所述附加纱线(42, 46)上。

27.根据前述方法权利要求20-24中任一项所述的方法，其特征在于如下步骤：在步骤e)中将所述单向粗纱粘结在一起以形成单向增强体之后，卷绕所述单向增强体；展开所述单向增强体，之后将所述薄分立流道形成装置(6, 40)和所述附加纱线(42, 46)铺设在所述单向增强体上并粘结到其上。

28.根据前述方法权利要求20-24中任一项所述的方法，其特征在于如下步骤：在步骤e)中将所述单向粗纱粘结在一起以形成单向增强体之后以及在步骤f)中将所述薄分立流道形成装置(6, 40)粘结在所述单向粗纱上之后，卷绕所述单向增强体；展开所述单向增强体，之后将所述附加纱线(42, 46)铺设在所述单向增强体上并粘结到其上。

29.根据权利要求20所述的方法，其特征在于：粘结剂的所述活化包括如下中的至少一者：熔融所述粘结剂,喷涂溶剂以及从所述粘结剂蒸发出溶剂。

30.根据权利要求20所述的方法，其特征在于：所述闭模方法包括树脂传递模塑工艺或真空灌注模塑工艺。

31.根据权利要求1-19中任一项所述的单向增强体在制造风力涡轮机叶片的翼梁帽中的用途。

32.根据权利要求1-19中任一项所述的单向增强体在制造单轴向或多轴向预成型件或增强体产品中的用途。