CN108136716A - 多层的复合构件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种复合构件(10)，其特征在于设有如下层构造：a)层(11)，所述层至少部分由聚乙烯构成，b)层(12)，所述层至少部分由聚氨酯和/或弹性体构成，c)至少一个层(13)，所述层至少部分由借助纤维(14)增强的塑料构成，或所述层至少部分由粘接材料构成，其中层(12)直接设置在层(11)和层(13)之间，其中层(11)和层(12)在第一工序中接合成层压复合件并且层(13)在第二工序中接合到包括层(11)和层(12)的层压复合件上。

Description

多层的复合构件
技术领域
本发明涉及一种复合构件，根据本发明的复合构件的应用，一种用于风能设施的风力涡轮机和一种用于制造复合构件的方法。
背景技术
用于风能设施的转子叶片是长期已知的并且例如在DE 10 2004 007 487 A1和DE10 319 246 A1中描述。所述转子叶片在其运行时通过风压、侵蚀、温度波动、紫外线辐射以及通过降雨遭受高的负荷。尤其在具有热带气候的地区，例如巴西或台湾，但还有德国，转子叶片易于侵蚀，所述热带气候的特征在于强烈变动的天气影响和高的空气湿度。
在叶尖速度高达300km/h的情况下，沙粒、盐粒、雨滴、昆虫或空气中的其他悬浮粒引起磨损。尤其在前缘区域中，转子叶片的表面由此强烈负荷并且在这些位置上造成转子表面的剥蚀，从而造成空气动力学和稳定性的损失。为了减小叶尖侵蚀和与其相关的维护和修理耗费，能够限制设施的最大转速，这当然导致性能下降。因此，改进转子叶片的抗侵蚀性是有意义的。
然而，转子叶片同时应当尽可能轻，以便将作用于可能存在的转子叶片毂以及所属的轴承和风能设施的塔上的弯曲负荷保持得小。
转子叶片和转子叶片元件通常以模制方法制造，其中纤维材料和/或芯材，尤其西印度轻木插入到转子叶片模具中并且用硬化的树脂加载来形成能负荷的复合材料。在制造转子叶片或转子叶片元件时，环氧树脂经常用作树脂。所述环氧树脂良好地适合于构建由纤维材料和树脂构成的转子叶片或转子叶片元件的基部。
为了保护转子叶片或转子叶片元件免受天气影响并且尤其免受侵蚀而尝试：使用如在DE 10 344 379 A1中描述的、借助胶衣方法获得的表面层。在此，缺点是：在这种方法中必须遵守最小加工时间，直至胶衣混合物反应至，使得所述胶衣混合物能够用纤维材料铺盖。这导致转子叶片或转子叶片元件的制造方法的不期望的延缓。此外，不可行的是：在胶衣方法中任意中断转子叶片元件或转子叶片的制造，以便实现在胶衣表面层和浸渍树脂之间的连接。
此外尝试：将表面膜粘贴到转子叶片或转子叶片元件上或不同地后续地可能可拆卸地固定在转子叶片或转子叶片元件上。例如，聚氨酯膜粘贴在转子叶片上。根据DE 102009 002 501 A1，现有技术中的另一可行性是制造由表面膜和浸渍树脂构成的交联的复合件。该方法尤其也借助聚氨酯膜是可行的。聚氨酯具有高的耐磨损强度。然而期望更进一步改进转子叶片或转子叶片元件的耐磨蚀强度。
在DE 10 2013 217 128 A1中描述一种用于风能设施的转子叶片元件，所述转子叶片元件具有由超高分子量的聚乙烯(UHMW-PE)构成的表面膜。UHMW-PE的特征在于在磨蚀介质中还非常良好的耐磨损强度和耐磨蚀强度。所述UHMW-PE的耐磨蚀强度是聚氨酯的耐磨蚀强度的六倍高。此外，UHMW-PE具有卓越的耐化学腐蚀性以及小的摩擦系数，突出的尺寸稳定性和在低温下仍高的抗冲击强度。当然，UHMW-PE能够仅非常差地借助传统的粘接材料粘接并且尤其不附着在树脂，例如环氧树脂上。因此，在DE 10 2013 217 128 A1中描述的方法中，聚乙烯膜借助两个由橡胶构成的联接层与由用能硬化的树脂浸渍的纤维材料构成的位于下方的基部连接。在所述方法中，总共需要三个硬化或硫化步骤，以便对转子叶片元件覆层。
在WO 2010/118860中描述的塑料复合构件由热硬化的人造树脂构成作为外层、弹性体层和金属和/或塑料承载层。层在唯一的工序中在热处理或用紫外线辐照条件下拼合。除其他应用领域之外，在WO 2010/118860中也描述塑料复合构件在直升飞机或风力涡轮机的转子叶片中的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种构件，尤其转子叶片，所述构件的特征在于非常高的耐磨损强度和耐磨蚀强度并且同时在制造时需要少量的时间和低的温度。
该目的通过复合构件(10)实现，所述复合构件的特征在于设有如下层构造：
a)层(11)，所述层至少部分由聚乙烯构成，
b)层(12)，所述层至少部分由聚氨酯和/或弹性体构成，
c)至少一个层(13)，所述层至少部分由借助纤维(14)增强的塑料构成，或所述层至少部分由粘接材料构成，
其中层(12)直接地设置在层(11)和层(13)之间，
其中层(11)和层(12)在第一工序中接合成层压复合件并且层(13)在第二工序中接合到包括层(11)和层(12)的层压复合件上。
与层(12)相关，层至少部分由“聚氨酯和弹性体构成”的表述表示：所提及的材料也是聚氨酯弹性体。表述“聚氨酯或弹性体”表示，其指的是非弹性体的聚氨酯或弹性体，所述聚氨酯或弹性体不是氨基甲酸乙酯弹性体。在本文中，优选的聚氨酯是热塑性的聚氨酯。
有利地，在根据本发明的设计方案中，包括层(11)和层(12)的层压复合件已经完全硬化并且不必须更进一步通过热作用硬化。因此，在根据本发明的设计方案中，用于拼合所需的温度比在当聚氨酯层(12)或弹性体层(12)同样必须被硬化时的情况下的温度保持得更低。由此，实现简化和加速拼合作为主要优点。与如下层构造对比，其中聚氨酯层(12)或弹性体层(12)与层(13)同时硬化，并且在此对于两个硬化过程使用相同的温度，各个层的附着提高。
在不希望由此束缚于特定理论的情况下，在本研究中认识到：对于各个层的硬化存在理想的温度范围。如果温度高于所需要的温度，那么这能够对产生的层具有负面影响，因为不期望的副反应阻碍在硬化时发生的聚合反应。此外，在过高的温度下也能够发生不期望的横向交联反应，所述横向交联反应影响产生的层的特性。在太过高的温度下，层也能够脆化或分解。在过低的温度下，不进行或不完全进行层的硬化或聚合作用。如果两个层同时硬化，那么其中至少一个层必然不在对于该层理想的温度范围中硬化。如果两个层应当同时硬化并且在此第一层在低温下硬化，而第二层在较高温度下硬化，那么在实践中迄今在较高温度下执行硬化，因为应当避免：待硬化的第二层不硬化或不完全硬化。在此承担：第一层热负荷过强并且过高的温度能够对聚合作用和产生的层具有负面影响。
相应地，认识到：如果层(11)和层(12)在第一工序中接合成层压复合件并且层(13)在第二工序中接合到包括层(11)和层(12)的层压复合件上，那么复合构件(10)的各个层从而整个复合构件(10)具有更好的特性。令人惊讶地，显示出：各个层的特性和各个层彼此间的附着由此被提高。
在本发明的优选的实施方式中，聚乙烯是高分子聚乙烯(HMW-PE)，超高分子聚乙烯(UHMW-PE)或聚四氟乙烯(PTFE)，优选超高分子聚乙烯(UHMW-PE)。
超高分子聚乙烯(UHMW-PE)的特征在于：在磨蚀介质中也非常良好的耐磨损强度和耐磨蚀强度。在本研究中显示出，通过使用至少部分由UHMW-PE构成的层(11)，在根据本发明的复合构件中能够显著改进复合构件、尤其转子叶片的耐磨损强度和耐磨蚀强度。
在本发明的范围中，高分子聚乙烯(HMW-PE)应理解为具有500kg/mol至1000kg/mol的平均摩尔量的高分子聚乙烯。在本发明的范围中，超高分子聚乙烯(UHMW-PE)应理解为具有大于1000kg/mol的平均摩尔量的超高分子聚乙烯。在本发明的范围中优选的是：使用的UHMW-PE具有在1000kg/mol至10000kg/mol之间的平均摩尔量，尤其优选在1000kg/mol至5000kg/mol之间，尤其优选在3000kg/mol至5000kg/mol之间的平均摩尔量。平均摩尔量的确定计算上借助马戈利斯方程进行。所使用的聚乙烯能够是线性的聚乙烯或交联的聚乙烯。
使用的超高分子聚乙烯优选具有0.93g/cm3至0.94g/cm3的密度。
在本发明的优选的设计方案中，层(11)附加地包含UV稳定剂，所述UV稳定剂保护聚乙烯免受由于紫外光引起的老化。有机的和无机的UV吸收剂优选作为UV稳定剂，所述UV吸收剂尤其选自：二苯甲酮类，苯并三唑，草酰苯胺，苯基三嗪，炭黑，二氧化钛，氧化铁颜料和氧化锌或2,2,6,6-四甲基哌嘧啶衍生物，如双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯(“受阻胺光稳定剂(HALS)”)。
由于UV稳定剂的存在，能够提高抗紫外光的长期稳定性。
尤其优选的是：按层的总重量计，至少部分由聚乙烯构成的层(11)主要由聚乙烯构成，尤其超过50重量％，优选超过80重量％，尤其优选超过95重量％由聚乙烯构成，尤其由超高分子的聚乙烯(UHMW-PE)构成。
在本发明的范围中，聚氨酯应理解为由至少二元醇(二醇)或多元醇(例如长链的二醇)与聚异氰酸盐类在构成氨基甲酸乙酯基团(-NH-CO-O-)条件下构成的加成聚合产物。
优选的是，弹性体是二元乙丙橡胶(EPM)，三元乙丙橡胶(EPDM)，乙烯丙烯酸酯橡胶(EAM)，碳氟橡胶(FKM)，丙烯酸酯橡胶(ACM)或丁腈橡胶(NBR)，优选三元乙丙橡胶(EPDM)。
在本研究中显示出，(尤其优选的)聚氨酯和弹性体引起在层(11)和层(13)之间的尤其良好的结合，所述层(11)至少部分由聚乙烯构成。在此，令人惊讶地显示出，当层(11)的聚乙烯是超高分子聚乙烯(UHMW-PE)并且层(13)至少部分由借助纤维(14)增强的塑料构成时，聚氨酯以及三元乙丙橡胶(EPDM)具有尤其良好的附着特性。
在本发明的优选的设计方案中，聚氨酯是热塑性的聚氨酯。
在本发明的范围中，热塑性的聚氨酯应理解为如下聚氨酯，所述聚氨酯能够在特定的温度范围中(热塑性地)可逆地变形。热塑性的聚氨酯尤其区别于热固性的聚氨酯，所述热固性的聚氨酯在其硬化之后不再能够热塑性地变形。
在本发明的优选的设计方案中，聚氨酯是聚氨酯弹性体。
在本发明的范围中，聚氨酯弹性体应理解为如下聚氨酯，所述聚氨酯能弹性地变形并且优选具有(借助差示扫描量热法(DSC)以10K/min的加热速率求得的)最大20℃的玻璃化转变温度(Tg)。
根据本发明优选的是：聚氨酯弹性体具有(借助差示扫描量热法(DSC)以10K/min的加热速率求得的)在-5℃和-45℃之间的玻璃化转变温度Tg。
根据本发明优选的是：聚氨酯弹性体具有根据DIN ISO 7619-1的、最大为95，优选最大85，更优选最大75的肖氏A硬度。
根据本发明优选的是：聚氨酯弹性体具有根据DIN ISO 7619-1的、超过40，优选超过50，更优选超过60的肖氏A硬度。
根据本发明优选的是：聚氨酯弹性体具有根据DIN ISO 7619-1的、在40至95的范围中，优选在50至85的范围中，优选在60至75的范围中的肖氏A硬度。
令人惊讶地，显示出：具有(根据DIN ISO 7619-1的)上述肖氏A硬度值或肖氏A硬度范围的热塑性聚氨酯弹性体在塑料复合构件根据本发明应用在直升飞机或风力涡轮机中时具有尤其良好的特性。
根据本发明优选的是：热塑性聚氨酯是由多元醇(长链的二醇)(优选聚酯二醇或聚醚二醇)，二异氰酸酯和短链的二醇构成的缩合产物。在本发明的范围中，短链的二醇应理解为具有小于500g/mol分子量的二醇并且长链的二醇应理解为具有500g/mol或更多，优选直至8000g/mol的分子量的二醇。
令人惊讶地，显示出：由层(12)中的聚氨酯(优选热塑性的聚氨酯和/或聚氨酯弹性体)和层(11)中的超高分子聚乙烯(UHMW-PE)构成的组合物的特征在于尤其良好的侵蚀特性。聚氨酯弹性体层(12)起增附剂作用，而外部的UHMW-PE层(11)是非常耐侵蚀的。在突出地附着在至少部分借助纤维(14)增强的塑料上的情况下，由层(12)中的聚氨酯(优选热塑性的聚氨酯和/或聚氨酯弹性体)和层(11)中的超高分子聚乙烯(UHMW-PE)构成的该组合物具有迄今用由聚合物和聚乙烯构成的其他组合物无法达到的耐磨损强度和耐磨蚀强度。显示出：由层(12)中的聚氨酯(优选热塑性的聚氨酯和/或聚氨酯弹性体)和层(11)中的超高分子聚乙烯(UHMW-PE)构成的组合物具有协同效应，因为对各个层的组合的正面作用扩大。
令人惊讶地，也显示出：由层(12)中的三元乙丙橡胶(EPDM)和层(11)中的超高分子聚乙烯(UHMW-PE)构成的组合物的特征同样在于尤其良好的侵蚀特性。在突出地附着在至少部分借助纤维(14)增强的塑料上的情况下，由层(12)中的三元乙丙橡胶(EPDM)和层(11)中的超高分子聚乙烯(UHMW-PE)构成的该组合物具有，迄今用由弹性体和聚乙烯构成的其他组合物无法达到的耐磨损强度和耐磨蚀强度。显示出：由层(12)中的三元乙丙橡胶(EPDM)和层(11)中的超高分子聚乙烯(UHMW-PE)构成的组合物具有协同效应，因为对各个层的组合的正面作用扩大。
根据本发明，层(12)直接设置在层(11)和层(13)之间并且在层(11)和层(13)之间不存在任何其他(聚合物)层。由于该构造，——除其他优点之外——边界层的数量能够被最小化并且获得层的改进的附着。在横截面中，根据本发明的、具有仅一个层(12)的复合构件能够与包含多个(聚合物)层的其他复合构件区分。根据本发明的复合构件同样能够与非根据本发明的构件进行区分，其中首先还没有由层(11)与层(12)接合成层压复合件，而在另一第二工序中，层(13)接合在包括层(11)和层(12)的层压复合件中。这尤其通过考虑边界层，尤其在层(12)和层(13)之间的边界层而是可行的。
尤其优选的是：按层的总重量计，至少部分由聚氨酯(优选热塑性的聚氨酯和/或聚氨酯弹性体)构成的层(12)主要由聚氨酯构成，尤其超过50重量％，优选超过80重量％，尤其优选超过95重量％由聚氨酯构成。
同样尤其优选的是：按层的总重量计，至少部分由弹性体构成的层(12)主要由弹性体构成，尤其超过50重量％，优选超过80重量％，尤其优选超过95重量％由弹性体构成，尤其优选由三元乙丙橡胶(EPDM)构成。
在本发明的优选的实施方式中，层(12)附加地包含至少一种添加剂，所述添加剂选自：丙烯酸盐，甲基丙烯酸酯，环氧树脂，酚醛树脂，酚醛清漆(Novolacken)，六亚甲基四胺，六甲氧基甲基三聚氰胺和胍类。当层(12)的弹性体是三元乙丙橡胶(EPDM)时，这些添加剂是尤其优选的。这些添加剂适合于改进层(12)的强度和/或改进层(12)到其他层上的附着。
根据本发明的优选的设计方案，借助纤维(14)增强的塑料是借助UHMW-PE纤维(例如迪尼玛纤维)增强的塑料，碳纤维增强塑料(CFK)或玻璃纤维增强塑料(GFK)，优选是玻璃纤维增强塑料(GFK)。
纤维增强的塑料并且尤其玻璃纤维增强塑料(GFK)的特征在于：在小比重的情况下高的机械稳定性和热稳定性进而非常良好地适合用于构建转子叶片或转机叶片元件的基部。
根据本发明优选的是如下复合构件，其中借助纤维(14)增强的塑料是具有环氧树脂基质，聚氨酯树脂基质，聚甲基(甲基)丙烯酸基质，聚(甲基)丙烯酸酯基质或聚(甲基)丙烯酰胺基质的塑料树脂体系，尤其优选的是具有环氧树脂基质的塑料树脂体系。
根据本发明优选的是如下复合构件，其中借助纤维(14)增强的塑料是具有环氧树脂基质的塑料树脂体系，并且层(13)附加地包含至少一种添加剂，所述添加剂选自丙烯酸盐，甲基丙烯酸酯，酚醛树脂和酚醛清漆。
同样优选的是根据本发明的复合构件，其中借助纤维(14)增强的塑料是具有环氧树脂基质的塑料树脂体系，所述塑料树脂体系在硬化之前作为多组分体系存在并且包括胺类硬化剂的至少一个组分附加地包含至少一种添加剂，所述添加剂选自六亚甲基四胺，六甲氧基甲基三聚氰胺和胍类。
还优选的是：层(11)和/或层(12)彼此独立地具有100μm至5000μm的厚度，优选具有300μm至900μm的厚度，尤其优选具有400μm至600μm的厚度。
在本研究中显示出：在这些层厚度中存在在耐磨损强度和耐磨蚀强度和复合构件的重量之间的非常良好的关系。在过厚的层(11)中，复合构件的重量增加，而耐磨损强度和耐磨蚀强度基本上不改进。在过薄的层(11)中，耐磨损强度和耐磨蚀强度当然下降。
在本发明的一个设计方案中，优选的是：包括层(11)和层(12)的层压复合件在第二工序中与层(13)接合的表面上具有切口。通过切口，表面的面积增大并且在第二工序中接合之后层(13)在层压复合件上的附着提高。
在层(11)和层(12)在第一工序中拼合成层压复合件之后，在聚氨酯的情况下，二元醇(二醇)或多元醇(例如，长链的二醇)与聚异氰酸盐反应成聚氨酯，并且如果缩聚反应化学催化地进行，那么用于反应的催化剂被反应掉或是无活性的。就本发明而言优选的是：包括层(11)和层(12)的层压复合件包含小于0.5pph(占每一百份的份数，即每100份聚氨酯的催化剂份额)的(活性的)催化剂，优选小于0.2pph的(活性的)催化剂，更尤其优选不包含(活性的)催化剂。
在层(11)和层(12)在第一工序中拼合成层压复合件之后，在弹性体的情况下，所述弹性体完全交联或硫化，并且如果交联反应以化学诱导方式进行，那么用于交联或硫化的交联剂完全反应完。就本发明而言优选的是：包括层(11)和层(12)的层压复合件包含小于0.5pph(占每一百份的份数，即每100份弹性体的催化剂份额)的交联剂，优选小于0.2pph的交联剂，更尤其优选不包含交联剂。
在本研究中，证实为有利的是：层(13)拼合到包括层(11)和层(12)的层压复合件上在层(13)硬化条件下进行。在实践中，在与包括层(11)和层(12)的层压复合件拼合之后，例如通过稍微在拼合之前添加硬化剂的方式或如果所述塑料是光硬化的塑料，那么通过塑料用光辐照的方式，至少部分硬化借助纤维(14)增强的塑料。在本发明的优选的设计方案中，稍微在拼合之前通过混合双组份混合物制备借助纤维(14)增强的塑料的塑料基质。
根据本发明的优选的设计方案，如果层(12)包含聚氨酯，那么层(13)拼合到包括层(11)和层(12)的层压复合件上在热作用下，优选在最小20℃，优选最小35℃，更优选最小55℃，尤其优选最小75℃的温度下进行。
根据本发明的优选的设计方案，如果层(12)包含聚氨酯，那么层(13)拼合到包括层(11)和层(12)的层压复合件上在热作用下，优选在最大120℃，优选最大110℃，更优选最大95℃，尤其优选最大85℃的温度下进行。
根据本发明的尤其优选的设计方案，如果层(12)包含聚氨酯，那么层(13)拼合到包括层(11)和层(12)的层压复合件上在热作用下，优选在20℃至120℃的温度下，尤其优选在35℃至110℃的温度下，更优选在75℃至85℃的温度下进行。
根据本发明的替选的优选的设计方案，如果层(12)包含弹性体，那么层(13)拼合到包括层(11)和层(12)的层压复合件上在热作用下，优选在70℃至120℃的温度下，尤其优选在80℃至115℃的温度下，更优选在105℃至115℃的温度下进行。
根据本发明的优选的设计方案，复合构件构成为，使得层(13)至少部分由粘接材料构成并且该粘接材料是环氧树脂粘接材料或包括所述环氧树脂粘接材料或是聚氨酯粘接材料或包括所述聚氨酯粘接材料。在此，尤其优选的是，包含粘接材料的层(13)将层压复合件与至少部分由借助纤维增强的塑料构成的层(15)连接。
在本发明的优选的设计方案中，环氧树脂粘接材料或聚氨酯粘接材料在硬化之前触变性地调节。由此，粘接材料在硬化之前也能够填充具有几毫米厚度的缝隙。
尤其优选的是，层(15)是纤维增强的塑料(FVK)，借助UHMW-PE纤维(例如迪尼玛纤维)增强的塑料，碳纤维增强塑料(CFK)或玻璃纤维增强塑料(GFK)，优选是玻璃纤维增强塑料(GFK)。
还优选的是，层(15)是具有环氧树脂基质，聚氨酯树脂基质，聚(甲基)丙烯酸酯基质，聚甲基(甲基)丙烯酸基质或聚(甲基)丙烯酰胺基质的塑料树脂体系，尤其优选的是具有环氧树脂基质的塑料树脂体系。
在该设计方案中，优选的是，层(13)具有1μm至5000μm的厚度，优选5μm至4000μm的厚度，尤其优选10μm至3000μm的厚度。
在该设计方案中，证实为有利进而优选的是：层(13)拼合到包括层(11)和层(12)的层压复合件上拼合在包含粘接材料的层(13)硬化条件下进行并且由借助纤维增强的塑料构成的层(15)完全硬化。在本发明的该设计方案中，可行的是：被侵蚀和/或具有损坏的构件，例如风力涡轮机的转子叶片通过粘接包括层(11)和层(12)的层压复合件来修复并且通过尤其超高分子聚乙烯(UHMW-PE)的突出的耐磨损强度和耐磨蚀强度预防未来的侵蚀和/或损坏。
本发明的另一方面涉及一种风力涡轮机，所述风力涡轮机包括根据本发明的复合构件。在此，尤其优选的是，风力涡轮机是风能设备的风力涡轮机并且根据本发明的复合构件设置在至少一个转子叶片元件，尤其至少一个转子叶片边缘，优选转子叶片前缘上。尤其优选的是，根据本发明的复合构件设置在风能设施的全部转子叶片边缘，优选全部转子叶片前缘上。
与本发明相关的另一方面涉及根据本发明的塑料复合构件在风力涡轮机、风力涡轮机的转子叶片、飞机或直升飞机的机翼，飞机或直升飞机的承载面、飞机或直升飞机的转子叶片、推进器的涡轮叶片、车辆的车身构件、船舶的船体区域或龙骨区域或体育器材的有效面中的应用。尤其优选的是在风能设施的转子叶片，优选转子叶片前缘上的根据本发明的应用。
当然，根据本发明的复合构件也能够在其他领域中应用，其中应当避免表面的侵蚀。根据本发明，这例如是：
●飞机或直升飞机的机翼、承载面、转子叶片，
●推进器的涡轮叶片，
●车辆的车身构件，
●船舶的船体区域或龙骨区域，或
●体育器材的有效面。
与本发明相关的另一方面涉及一种用于制造根据本发明的复合构件的方法，所述方法包括如下步骤：
-制造或提供包含层(11)和层(12)的层压复合件，
-将制造的或提供的层压复合件与层(13)拼合。
根据本发明优选的是如下方法，其中层(12)的聚氨酯是热塑性的聚氨酯和/或聚氨酯弹性体和/或层(12)的弹性体是二元乙丙橡胶(EPM)，三元乙丙橡胶(EPDM)，乙烯丙烯酸酯橡胶(EAM)，碳氟橡胶(FKM)，丙烯酸酯橡胶(ACM)或丁腈橡胶(NBR)，优选三元乙丙橡胶(EPDM)。
同样优选的是如下方法，其中层(11)的聚乙烯是高分子聚乙烯(HMW-PE)，超高分子聚乙烯(UHMW-PE)或聚四氟乙烯(PTFE)，优选超高分子聚乙烯(UHMW-PE)。
更尤其优选的是如下方法，其中层(12)的弹性体是聚氨酯(优选热塑性的聚氨酯和/或聚氨酯弹性体)并且层(11)的聚乙烯是超高分子聚乙烯(UHMW-PE)。
同样更尤其优选的是如下方法，其中层(12)的弹性体是三元乙丙橡胶(EPDM)并且层(11)的聚乙烯是超高分子聚乙烯(UHMW-PE)。
按照根据本发明的方法的优选的设计方案，层(13)的借助纤维(14)增强的塑料是借助UHMW-PE纤维(例如迪尼玛纤维)增强的塑料，碳纤维增强塑料(CFK)或玻璃纤维增强塑料(GFK)，优选是玻璃纤维增强塑料(GFK)。
更尤其优选的是如下方法，其中层(12)的聚氨酯是热塑性的聚氨酯和/或聚氨酯弹性体，并且层(11)的聚乙烯是超高分子聚乙烯(UHMW-PE)并且层(13)的借助纤维(14)增强的塑料是玻璃纤维增强塑料(GFK)。
更尤其优选的是如下方法，所述方法包括如下步骤：
-制造或提供包含层(11)和层(12)的层压复合件，
-制造的或提供的层压复合件与未硬化的层(13)拼合，并且
-硬化层(13)。
根据本发明的方法是优选的，其中未硬化的层(13)是环氧树脂，优选是双组分环氧树脂，所述双组分环氧树脂在与制造的或提供的层压复合件拼合之前混合。
根据本发明优选的是如下方法，其中为了制造包含层(11)和层(12)的层压复合件，优选通过一个、两个、三个或更多个预处理方法预处理层(11)和层(12)，所述预处理方法选自
-切削加工，尤其磨削，
-化学表面处理，
-用增附剂(底漆(Primern))处理和/或酸洗，
-热表面处理，尤其等离子活化，等离子表面处理和气体火焰处理，
-电处理，尤其电晕处理，
-优选借助刷洗、磨削和/或辐射来清洁表面，
-除去灰尘、油脂和/或油残留物，和
其中层(11)和层(12)的预处理优选在层的侧部上进行，所述侧部在制造包含层(11)和层(12)的层压复合件时与相应的另一层(12)或层(11)连接。
根据本发明优选的是如下方法，其中包含层(11)和层(12)的层压复合件在制造或提供之后并且在所制造或提供的层压复合件与未硬化的层(13)拼合之前，优选通过一个、两个、三个或更多个预处理方法进行预处理，所述预处理方法选自包括
-切削加工，尤其磨削，
-化学表面处理，
-用增附剂(底漆(Primern))处理和/或酸洗，
-热表面处理，尤其等离子活化，等离子表面处理和气体火焰处理，
-电处理，尤其电晕处理，
-优选借助刷洗、磨削和/或辐射来清洁表面，
-除去灰尘、油脂和/或油残留物，和
其中包含层(11)和层(12)的层压复合件的预处理优选在层(12)上进行。
按照根据本发明的方法的优选的设计方案，层(13)拼合到包括层(11)和层(12)的层压复合件在热作用条件下，优选在最小20℃，优选最小35℃，更优选最小55℃，尤其优选最小75℃的温度下进行。
按照根据本发明的方法的优选的设计方案，层(13)拼合到包括层(11)和层(12)的层压复合件上在热作用条件下，优选在最大120℃，优选最大110℃，更优选最大95℃，尤其优选最大85℃的温度下进行。
按照根据本发明的方法的优选的设计方案，层(13)拼合到包括层(11)和层(12)的层压复合件上在热作用条件下，优选在20℃至120℃的温度下，尤其优选在35℃至110℃的温度下，更优选在55℃至95℃的温度下并且更尤其优选在75℃至85℃的温度下进行。
与本发明相关的另一方面涉及一种复合构件，所述复合构件通过根据本发明的方法制造。
与本发明相关的另一方面涉及一种用于修复和/或修缮转子叶片元件、优选具有根据本发明的复合构件的风能设施的转子叶片元件的方法(就本申请而言，同样涉及一种制造方法，见上述)，所述方法包括如下步骤：
-预处理损坏的转子叶片元件，
-制造或提供包含层(11)和层(12)的层压复合件，
-将未硬化的层(13)涂覆到预处理的转子叶片元件和/或制造或提供的包含层(11)和层(12)的层压复合件上，
-所制造或提供的层压复合件与转子叶片元件拼合，其中未硬化的层(13)处于转子叶片元件和层压复合件的层(12)之间，并且
-硬化层(13)。
根据本发明方法是优选的，其中损坏的转子叶片元件的准备包括如下步骤中的至少一个：
-切削加工，尤其磨削，
-化学表面处理，
-用增附剂(底漆(Primern))处理和/或酸洗，
-热表面处理，尤其等离子活化，等离子表面处理和气体火焰处理，
-电处理，尤其电晕处理，
-优选借助刷洗、磨削和/或辐射来清洁表面，
-除去灰尘、油脂和/或油残留物。
在本发明的范围中，优选同时实现多个上述优选的方面；尤其优选的是这样的方面和相应的特征的从所附权利要求得出的组合。
附图说明
图1示出具有根据本发明的转子叶片元件的风能设施的示意图；
图2示意性示出根据本发明的转子叶片元件的一个实施方式；
图3以示意图示出图2中的转子叶片元件的断面；
图4以示意图示出转子叶片元件的替选的断面。
具体实施方式
图1示出具有塔1200和吊舱1300的风能设施1000。在吊舱1300上设置具有三个转子叶片1100的转子1400和导流罩1500。在运行时，转子1400在运行中通过风置于转动运动中并且由此驱动吊舱1300中的发电机。风能设施1000的转子叶片1100具有由至少部分借助纤维增强的塑料构成的基部(层13)并且局部地用由聚乙烯构成的表面膜(层11)覆层，其中在表面膜和基部之间存在聚氨酯层或弹性体层(层12)。根据下面的附图详细阐述该构造。
图2示出转子叶片1100的转子叶片元件1110、即转子叶片凸缘。转子叶片前缘1110具有表面膜11。在该实施例中，所述表面膜由具有超高分子量的聚乙烯(UHMW-PE)的聚乙烯构成。表面膜11(层11)经由联接层12(层12)与转子叶片元件13的基部(层13)连接。在此，转子叶片元件的基部13(层13)至少部分由借助纤维(14)增强的塑料构成。在实施例中，纤维材料是玻璃纤维增强的塑料(GFK)并且能硬化的树脂是环氧树脂。联接层12(层12)至少部分由聚氨酯和/或弹性体构成。通过借助弹性的联接层将表面膜11(层11)联接到基部13(层13)上，UHMW-PE可以接合到环氧树脂上。由UHMW-PE构成的表面膜11(层11)是尤其抗磨蚀负荷的，如所述负荷在风能设施运行时尤其在转子边缘处出现。
图3示出转子叶片元件1110的断面。在转子叶片元件1110的该处上，转子叶片元件1110具有如下层构造：至少部分由聚乙烯构成的第一层(11)，至少部分由聚氨酯和/或弹性体构成的层(12)和作为基部的至少一个层(13)，所述层(13)至少部分由借助纤维(14)增强的塑料构成。在该实施例中，纤维材料是玻璃纤维增强的塑料(GFK)并且能硬化的树脂是环氧树脂，聚乙烯是具有超高分子量的聚乙烯(UHMW-PE)并且聚氨酯是热塑性的聚氨酯弹性体或弹性体是三元乙丙橡胶(EPDM)。
图4示出转子叶片元件1110的替选的断面。在转子叶片元件1110的该处上，转子叶片元件1110具有如下层构造：至少部分由聚乙烯构成的第一层(11)，至少部分由聚氨酯和/或弹性体构成的层(12)，至少部分由粘接材料构成的至少一个层(13)，和至少部分由借助纤维(14)增强的塑料构成的层(15)。在该实施例中，纤维材料是玻璃纤维增强的塑料(GFK)并且能硬化的树脂是环氧树脂，聚乙烯是具有超高分子量的聚乙烯(UHMW-PE)，聚氨酯能够是热塑性聚氨酯弹性体，热塑性聚氨酯或聚氨酯弹性体，或弹性体是三元乙丙橡胶(EPDM)并且粘接材料分别是环氧树脂粘接材料。

Claims (10)

1.一种复合构件(10)，其特征在于，设有如下层构造
a)层(11)，所述层至少部分由聚乙烯构成，
b)层(12)，所述层至少部分由聚氨酯和/或弹性体构成，
c)至少一个层(13)，所述层至少部分由借助纤维(14)增强的塑料构成，或所述层至少部分由粘接材料构成，
其中所述层(12)直接地设置在所述层(11)和所述层(13)之间，
其中所述层(11)和所述层(12)在第一工序中接合成层压复合件，并且所述层(13)在第二工序中接合到包括所述层(11)和所述层(12)的所述层压复合件上。
2.根据权利要求1所述的复合构件，
其特征在于，
所述聚乙烯是高分子聚乙烯(HMW-PE)，超高分子聚乙烯(UHMW-PE)或聚四氟乙烯(PTFE)，优选超高分子聚乙烯(UHMW-PE)。
3.根据上述权利要求中任一项所述的复合构件，
其特征在于，
所述聚氨酯是热塑性的聚氨酯和/或聚氨酯弹性体，其特征在于，所述弹性体是二元乙丙橡胶(EPM)，三元乙丙橡胶(EPDM)，乙烯丙烯酸酯橡胶(EAM)，碳氟橡胶(FKM)，丙烯酸酯橡胶(ACM)或丁腈橡胶(NBR)，优选三元乙丙橡胶(EPDM)。
4.根据上述权利要求中任一项所述的复合构件，
其特征在于，
借助纤维(14)增强的塑料是借助UHMW-PE纤维增强的塑料，碳纤维增强塑料(CFK)或玻璃纤维增强塑料(GFK)，优选是玻璃纤维增强塑料(GFK)。
5.根据上述权利要求中任一项所述的复合构件，
其特征在于，
借助纤维(14)增强的所述塑料是基于环氧化物、聚氨酯、聚(甲基)丙烯酸酯基质、聚甲基(甲基)丙烯酸基质或聚(甲基)丙烯酰胺基质的塑料树脂体系。
6.根据上述权利要求中任一项所述的复合构件，
其特征在于，
所述层(13)与包括所述层(11)和所述层(12)的层压复合件拼合在所述层(13)硬化条件下进行。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的复合构件，
其特征在于，
所述层(13)是环氧树脂粘接材料，或包括所述环氧树脂粘接材料，或是聚氨酯粘接材料，或包括所述聚氨酯粘接材料。
8.根据上述权利要求中任一项所述的复合构件，
其特征在于，
所述复合构件是转子叶片，优选是风力涡轮机的转子叶片。
9.一种风力涡轮机，所述风力涡轮机包括根据权利要求1至8中任一项所述的复合构件。
10.一种用于制造根据权利要求1至8中任一项所述的复合构件的方法，所述方法包括如下步骤：
-制造或提供包含层(11)和层(12)的层压复合件，
-将制造的或提供的所述层压复合件与所述层(13)拼合。
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