CN115427219A - 中间复合元件、生产过程和复合零件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种中间复合元件(200)，其包括：‑至少一个模制部分(3，300，301，310)，其包括嵌入在热固性聚合物基体中的增强纤维组件，‑增强纤维层的至少一个干堆叠件(4，400，401，410)，包括插入在两个连续的增强纤维层之间的至少一个聚合物多孔层，所述模制部分(300)附连于堆叠件的表面并且结合于后者，其特征在于，热固性聚合物从干堆叠件(400)的附连模制部分(300)的表面部分地渗透干堆叠件(400)的厚度，从而提供干堆叠件(400)与模制部分(300)之间的结合。本发明还涉及其生产过程、使用此种元件生产复合零件的过程以及所得复合零件。
Description
技术领域
本发明涉及适用于制作复合零件的增强材料的技术领域。更具体而言，本发明涉及适用于生产与注射或灌注树脂相结合的复合零件的增强材料的技术领域。
背景技术
由于包括不仅一个或更多个纤维增强件而且还包括基体(通常主要是热固性类型的，并且可包括一个或更多个热塑性塑料)的复合零件结合了轻质性、机械性能和耐腐蚀性，因此它们越来越多地用作金属部件的替代品，特别是在航空、汽车和能源领域。
复合零件或制品的生产可以借助于两种类型的过程来进行，即所谓的“间接”过程和所谓的“直接”或“液体复合模制”(LCM：Liquid Composite Molding)过程。
间接过程使用预浸渍有聚合物树脂的纤维材料，然后借助于压缩模制操作使其形状适于生产所需的复合零件。纤维预浸料材料包括用于最终复合零件的所需量的树脂。用于压缩模制的主要生产过程有：
-“片状模制化合物”(SMC)过程，其中，以堆叠件(stack)的形式放置预浸料片；
-“团状模制化合物”(BMC)过程，其中，在压缩模制操作中使得与树脂混合的切断纤维结合。
现有技术提出使用碎片(chip)，特别是矩形碎片，此种碎片由浸渍单向纤维的组件组成，可以随机地直接定位在模具中，或者也可以用于间接地形成片状材料，在该片状材料中，碎片随机地布置成大致延伸到片平面中。将由此获得的中间片状材料切割成模具的尺寸，堆叠件在模具中，并且然后进行压缩模制。这些类型的材料能够在模制操作期间流动，且填充所使用模具的所有部分。Hexcel公司(Stamford USA)提供以
的名称销售此种类型的片状材料。
尽管此种压缩模制过程特别适用于生产具有复杂形状的三维零件，但它们对于生产大型零件而言仍具有局限性。
直接过程定义为，在“干”状态下使用一个或更多个纤维增强件(即，没有最终基体)，同时例如通过注射到容纳纤维增强件的模具中(树脂传递模制(RTM)过程)、通过灌注贯穿纤维增强件的厚度(液体树脂灌注(LRI)过程或树脂膜灌注(RFI)过程)、或者甚至用辊筒或刷子在纤维增强件的各单层上连续进行手动涂覆/浸渍，单独制备用作基体的树脂以成形。
对于RTM、LRI或RFI过程，通常需要首先生产所需成品形式的纤维预型件或堆叠件，并且然后通过用树脂浸渍该预型件或堆叠件以形成基体。通过压力差在一定温度下注射或灌注树脂，然后，在所需量的树脂完全包含在预型件中之后，将组件升至更高的温度以完成聚合/交联周期，并由此使其固化。
适用于直接过程的材料的例子包括纤维增强件，其中，增强纤维单向片(特别是碳)与结合于该单向片两侧的热塑性纤维的两个薄毡(veil)相结合。在申请EP 1125728、US6828016、WO 00/58083、WO 2007/015706、WO 2006/121961、US 6503856、US 2008/7435693、WO 2010/046609、WO 2010/061114、EP 2547816、US 2008/0289743、US 2007/8361262、US2011/9371604和WO 2011/048340中特别描述了此种材料。
多轴向增强件(通常称为“无屈曲织物”(NCF))也理想地使用于直接过程。在申请EP 2547816和WO 2010/067003中特别描述了此种多轴向增强件，该多轴向增强件由沿若干定向排列并缝合在一起的若干增强纤维单向层(特别是碳、玻璃或芳族聚酰胺)的堆叠件组成。
因此，直接过程和间接过程采用各种材料、装置和过程。
在现有技术中已提出各种过程或装置，以特别用于生产或多或少具有复杂形状的三维零件。
申请WO 2016/207309提出了一种预浸料模制过程，该预浸料模制过程使用至少一个模制材料的坯料，该坯料包括导向件，在模制期间，该导向件引导待模制的模制材料以使其流到压缩模具的腔中，从而可以获得具有表面肋的复杂形状。该增强纤维材料为
或预浸料类型。
材料可以容易地热成型为三维布置，该
材料由用热固性树脂浸渍的单向带的碎片组成，其构造成准各向同性的布置以形成纤维材料的层。
申请WO 2017/029121描述了一种备选解决方案，该方案包括用于通过压缩模制来生产复合零件的模具，该模具包括内插入件，该内插入件具有可以独立移动以增大或减小插入件尺寸的壁。
该申请还提出将各种材料或中间元件组合以生产特定零件，特别是当这些零件具有有着各种形状或复杂度的部分，或甚至是受到各种应力的部分时。
具体而言，在现有技术中，已经提出通过胶合或铆接将两个模制零件结合在一起，这可能导致界面处的脆性并需要额外的组装步骤。具体而言，形成肋或凸起的模制复合零件可以使用此种技术附接于另一模制复合零件。然而，通常认为单纯胶合是不够的，特别是对于航空零件而言，且应该通过机械结合诸如铆接进行补充(具体见美国Department ofTransportation Federal Aviation Administration在2009年8月9日第20-107号咨询通告和美国联邦法规第14章第23.573(a)条)，其中要求使用适当的工具和额外的结合步骤。
然而，申请WO 2014/168701提出了由各种材料生产的多构件结构：可模制构件，其具有用
型热固性树脂预浸渍的单向带的碎片组成的复杂几何形状；以及由用热固性树脂预浸渍的单向纤维组成的结构构件，通过固化热固性树脂，在单个步骤中对它们进行组合以及模制。通过选定结构构件和可模制构件的热膨胀系数，最大限度地减少高温模制期间两个构件之间界面处的微裂纹。为此，提出将沿各种方向定向的连续纤维集成到结构构件中。构件中的各个包括按重量计25％-45％的热固性树脂。
其他文献提出了适合于生产极为特定的零件的过程：文献US 2019/338881描述了一种管状紧固件，该管状紧固件用于修复具有衬垫的管线，该衬垫包括由增强纤维和基本完全固化的树脂成分组成的第一零件，以及该树脂成分渗透到其中的第二零件，该第二零件由干纤维，特别是毛毡组成。另一方面，文献DE 102014009446描述了一种附接元件，该附接元件包括热塑性模制零件，纤维层11插入该热塑性模制零件中。该纤维层具有两个部分：完全嵌入模制零件中的部分，以及延伸到该模制零件外的两个干部分的11.1，这两个干部分未被热塑性材料浸渍。然后，通过用热固性树脂浸渍干部分，获得包括该附接点的复合零件。
在本文中，本发明提出了新的中间复合元件、用于生产该新的中间复合元件的过程和在用于生产复合零件的过程中的实现方式，它们根据能够在某些场地使用的直接装置或间接装置提供了更多的适应性选项，并且它们更适合于生产具有各种形状和尺寸的零件。具体而言，本发明理想地适合于生产具有复杂形状的复合零件，例如包括肋或凸起的零件。根据本发明的过程可以容易地适用于各种类型的复合零件，并且可以得到具有良好的机械应力抗性的复合零件。具体而言，本发明提出了一种中间复合元件和一种过程，该过程使用制造包括所述中间复合元件的复合零件所需的各种部分且然后将它们组装，并在两个部分之间的接合处形成符合要求的连接。
发明内容
首先，本发明涉及一种中间复合元件，其包括：
-至少一个模制部分，其包括嵌入在热固性聚合物基体中的增强纤维组件，
-增强纤维层的至少一个干堆叠件，具体而言包括插入在两个连续的增强纤维层之间的至少一个多孔聚合物层，该模制部分附连于堆叠件的表面并且结合于其，其特征在于，热固性聚合物从干堆叠件的附连模制部分的表面部分地渗透干堆叠件的厚度，从而形成干堆叠件与模制部分之间的结合。
在本发明的上下文中，形成模制部分聚合物基体的热固性聚合物也渗透干堆叠件的厚度。这种渗透允许在模制部分和干堆叠件之间形成牢固的结合。因此，没有必要用额外的机械结合来补充对该结合进行补充。而且，有利的是，在本发明的上下文中，模制部分和干堆叠件之间的结合不是通过机械紧固装置如铆钉、螺钉等提供的。此外，此种中间复合元件理想地适于通过直接过程，生产与特别是渗透到干堆叠件中的注射或灌注树脂组合的复杂的复合零件。事实上，由于热固性聚合物仅部分地渗透到堆叠件的厚度中，因此有必要通过随后在复合零件的生产过程中添加聚合物基体来对该干堆叠件进行补充。具体而言，干堆叠件包括4至20个增强纤维层，优选地包括8至16个增强纤维层，并且干堆叠件中的至少2个增强纤维层，优选为至少4个增强纤维层不包含已从模制部分渗透的任何热固性聚合物。这些层与连接于模制部分的表面相反地位于堆叠件的外部部分上。
有利地，在中间复合元件中，增强纤维层的干堆叠件具有至少5mm的平均厚度，并且热固性聚合物以至少2mm的平均渗透深度从堆叠件的表面部分地渗透堆叠件的厚度。通过这种渗透，不管干堆叠件的厚度如何，干堆叠件和模制部分之间的结合都是符合要求的，并且使得能够在由中间复合元件获得的最终复合零件的界面处获得良好的抗剪切性能。在本发明的上下文中，可以通过与模制部分和干堆叠件之间界面的平面垂直地进行10次测量，然后计算这些测得值的算术平均值来测量堆叠件的平均厚度和平均渗透深度。此种测量可以如实施例中所述的那样通过切割中间复合元件来进行。表征热固性聚合物渗透性的另一种方法是观察如上所述热固性聚合物已渗透的干堆叠件的增强纤维层数。
在本发明的上下文中，将干堆叠件称为“干”是因为它包括聚合物部分，该聚合物部分占堆叠件总重量的至多10％，优选为堆叠件总重量的0.5％至10％，更优选为所述堆叠件总重量的2％至6％，所述聚合物部分至少部分地有助于堆叠件的粘聚性。该聚合物部分不包括已渗透干堆叠件的热固性聚合物的量。
该聚合物部分具体而言可以是热塑性聚合物、包括热塑性部分的聚合物或此种聚合物的混合物。
根据本发明的中间复合元件具有整体和粘聚性的特性。因此，不仅模制部分和干堆叠件相互结合，而且干堆叠件还形成固定的部分，即，干堆的增强纤维层(也称为纤维层)相互结合。此种结合可以通过机械结合如缝合或编织来实现，或者也可以如下所述通过含在干堆叠件中的聚合物部分来实现。
根据一个实施方案，增强纤维层是织物。
根据优选实施方案，增强纤维层是优选地沿至少两个不同方向定向的单向增强纤维片。
根据一个实施方案，干堆叠件由一个或更多个无屈曲织物(NCF)形成，各NCF是沿至少两个不同方向定向并通过缝合或编织而结合的多个单向增强纤维片的组件。在此种情况下，干堆叠件可以由一个或更多个NCF形成，各NCF是沿至少两个不同方向定向并通过缝合或编织而结合的若干单向增强纤维片的组件，在表面上或者单向层之间可能存在一个或更多个多孔聚合物层。
当纤维层是织物或优选地是单向增强纤维片时，不管它们是否是NCF的形式，至少一个多孔聚合物层插入在两个连续的织物或两个连续的单向增强纤维片之间。这使得能够优化复合零件的机械特性。
具体而言，无论实施本发明的方法如何，存在于干堆叠件内的多孔聚合物层都是多孔膜、网格、粉末涂层、织物，或优选为无纺布或薄毡。
通过使用此种多孔聚合物层，至少部分地由于存在于两个纤维层之间的多孔聚合物层的热粘合特性，干堆叠件可具有粘聚性特性。
通常，干堆叠件和/或模制部分的增强纤维是玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺纤维或陶瓷纤维，特别优选碳纤维。
根据特别适用于生产复杂模制零件的优选实施方案，模制部分是通过模制用热固性树脂浸渍的单向纤维碎片而获得的，碎片优选地形成中间垫，碎片在该中间垫中随机排列。具体而言，碎片为矩形或基本矩形，并且优选具有1cm至10cm的长度、2mm至2cm的宽度和0.02mm至0.50mm的厚度。
在本发明的上下文中，“复杂零件”，并且因此，特别是“复杂模制零件”，具体而言是指如下零件，其具有至少一个不可展表面，以及对应于直纹面的可展表面，即，其切平面沿母线相同。实施例包括具有非恒定厚度或T形部分的零件，或T形零件。此种模制零件具体而言可以通过常规的压缩模制技术获得。
具体而言，在根据本发明的中间复合元件中，模制部分的热固性聚合物是环氧化物。
总的来说，热固性聚合物基体占模制零件重量的至少25％，优选地占模制零件重量的25％至55％。
有利地，在根据本发明的中间复合元件中，干堆叠件包括4至20个增强纤维层，优选地包括8至16个增强纤维层。
根据本发明的某些实施方案，与堆叠件的形状相比，模制部分具有复杂的形状。具体而言，模制部分具有铰链、附接点、肋、带肋梁、支撑体、托架、通道、托架、叉杆、加强件、舱口框架、门框、杠杆臂、底座、配件、接头、承座或枢轴的形状。
本发明的另一特征涉及一种用于生产中间复合元件的过程，该中间复合元件包括：
-至少一个模制部分，其包括嵌入在热固性聚合物基体中的增强纤维组件，
-增强纤维层的至少一个干堆叠件，具体而言包括插入在两个连续的增强纤维层之间的至少一个多孔聚合物层，该模制部分附连于堆叠件的表面并且结合于其，所述生产过程包括以下连续的步骤：
a-在增强纤维层片的初始干堆叠件的表面区域上附连用热固性聚合物预浸渍的至少一个增强纤维组件，该初始干堆叠件具体而言包括插入在两个连续的增强纤维层之间的至少一个聚合物多孔层，具体而言包括插入在两个连续的增强纤维层之间的至少一个多孔聚合物层；
b-在模具中对沉积在增强纤维层片的初始干堆叠件上的用热固性聚合物预浸渍的增强纤维组件进行热压缩模制操作，从而导致热固性聚合物交联并部分渗透到堆叠件的厚度中；
c-进行冷却，从而获得包括嵌入在热固性聚合物中的增强纤维组件的模制部分，形成基体，该热固性聚合物从干堆叠件的附连模制部分的表面部分地渗透到干堆叠件的厚度中，所述模制部分由于热固性聚合物的此种渗透的结果而结合于由此获得的增强纤维层的干堆叠件。
此种过程通过特别适用于生产复杂形状元件的伴有加热的压缩模制过程，使得能够生产根据本发明的中间复合元件，特别是复杂形状的中间复合元件。因此，选择生产过程的特性以获得根据本发明的中间复合元件，并因此适应本发明的特性。
在该生产过程中，在步骤a中附连的用热固性聚合物预浸渍的增强纤维的组件可以是所需模制零件的预型件的形式。
根据一个实施方案，形成在步骤a中使用的初始干堆叠件的增强纤维层片是增强纤维织物，其在至少一侧上与多孔聚合物层结合，存在于所述层片中的多孔聚合物层占所述层片总重量的至多10％，优选地占所述层片总重量的0.5％至10％，且更优选地占所述层片总重量的2％至6％，并且至少一个多孔聚合物层插入在两个连续的织物之间。
根据优选实施方案，形成在步骤a中使用的初始干堆叠件的增强纤维层片是单向增强纤维片，在它们的至少一侧上与多孔聚合物层结合，存在于所述层片中的多孔聚合物层占所述层片总重量的至多10％，优选地占所述层片总重量的0.5％至10％，且更优选地占所述层片总重量的2％至6％，并且至少一个多孔聚合物层插入在两个连续的单向增强纤维层之间。
在此种情况下，特别优选地，形成在步骤a中使用的初始干堆叠件的增强纤维层片可以由在其两侧与多孔聚合物层结合的单向增强纤维片组成，并且在单向增强纤维片的两侧上存在的多孔聚合物层都是相同的。
存在于所述层片中的多孔聚合物层可具有热粘合特性，并且由于多孔聚合物层的热粘合特性，预先获得了形成层片的单向片或织物与所述至少一个多孔聚合物层的组合。在现有技术中，此种层片通常用作干式增强的手段。
由于存在的多孔聚合物层的热粘合特性，在步骤a中采用的增强纤维层片的初始干堆叠件也可能具有粘聚性特性。此种粘聚性有助于在生产过程期间对其进行处理和实现。在此种情况下，也能够预制在步骤a中采用的增强纤维层片的初始干堆叠件，特别是当该干堆叠件不是单纯的平板时。
另一种变型是，在步骤a中采用的增强纤维层片的初始干堆叠件不是粘聚性的，因为其粘聚性是由于存在的多孔聚合物层的热粘合特性而在步骤b结束时获得的。
有利地，可选地在步骤a中使用的初始干堆叠件的所述层片中存在的多孔聚合物层包括热塑性聚合物或包含热塑性部分的聚合物，或由它们组成。
特别地，在步骤a中使用的初始干堆叠件的所述层片中存在的多孔聚合物层是多孔膜、网格、粉末涂层、织物，或优选为无纺布或薄毡。
根据另一变型，形成初始干堆叠件的增强纤维层片是沿至少两个不同方向定向并通过缝合或编织而结合的单向增强纤维片。在此种情况下，干堆叠件可以由多个NCF形成，各NCF是沿至少两个不同方向定向并通过缝合或编织而结合的多个单向片的组件，在表面上或者单向片之间可能存在一个或更多个多孔聚合物层。常规地，在NCF领域中，缝合或编织可以用玻璃纱线、碳纱线、玄武岩纱线、二氧化硅纱线或聚酯纱线或由热塑性聚合物制成的纱线，特别是由纤度在5dTex到150dTex的范围内，且优选在5dTex至30dTex的范围内的热塑性聚合物制成的纱线。
在根据本发明的生产过程中，干堆叠件的增强纤维层片和/或预浸料增强纤维的组件的增强纤维层通常是玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺纤维或陶瓷纤维，特别优选为碳纤维。
根据一个实施方案，特别是理想地适合于生产复杂形状模制元件的实施方案，形成用于形成模制部分的组件的，用热固性聚合物预浸渍的增强纤维是用热固性聚合物浸渍的单向纤维碎片，该碎片优选地形成中间垫，在该中间垫中该碎片随机排列。有利地，碎片为矩形或基本矩形，并且优选具有1cm至10cm的长度、2mm至2cm的宽度和0.02mm至0.50mm的厚度。
优选地，用于形成模制部分的组件的热固性聚合物是环氧化物。大体上用于形成模制部分的组件的热固性聚合物占所述组件重量的至少25％，优选占所述组件重量的25％至55％。
在本发明的上下文中，压缩模制的步骤b导致热固性聚合物的扩散，该热固性聚合物在其最终热固状态下在与模制零件的界面区域中部分地渗透堆叠件厚度。在大多数情况下，得到的增强纤维层的干堆叠件具有至少5mm的平均厚度，并且热固性聚合物从堆叠件的表面部分地渗透堆叠件的厚度到至少2mm的平均渗透深度。本领域技术人员应调整模制操作的条件，特别是压力、温度和时间，以实现此种渗透。
通常，在步骤a中，增强纤维层的初始干堆叠件包括4至20个层片，优选为8至16个层片，并且有利地，在步骤b之后，所获得的干堆叠件中的至少2个增强纤维层，优选为至少4个增强纤维层不包含已从模制部分渗透的任何热固性聚合物。
根据特定实施方案，在步骤a中使用的干堆叠件至少在用热固性聚合物预浸渍的增强纤维组件附连的表面区域中具有切口或穿孔。此种切口或穿孔促进预浸渍增强纤维的组件对干堆叠件的附连，并最终获得在形成最终中间复合元件的两个部分之间的结合。
在某些实施方案中，能够适用于生产过程的任何备选实施方案，在步骤b中使用适当形状的模具，以获得与堆叠件的形状相比具有复杂形状的模制部分。
具体而言，在本发明的上下文中，所获得的中间复合元件用于形成铰链、附接点、肋、带肋梁、支撑体、紧固件、通道、托架、叉杆、加强件、舱口框架、门框、杠杆臂、底座、配件、接头、承座或枢轴。
本发明还涉及根据本发明的中间复合元件或通过在本发明上下文中描述的生产过程获得的中间复合元件的用于与热固性树脂、热塑性树脂或这些树脂的混合物组合生产复合零件的用途。此种过程称为直接过程。将树脂或树脂混合物灌注或注射到中间复合元件的干堆叠件中，在所述灌注或注射之后进行冷却，优选使用热固性树脂和热固性树脂的混合物。当使用热固性树脂或含有热固性树脂的混合物时，在导致热固性树脂交联的条件下进行灌注或注射。
因此，本发明还涉及使用在本发明上下文中说明的中间复合元件生产复合零件的所谓直接过程。
在此种过程中，有利的是将中间复合元件与其他干增强件一起使用。根据第一优选变型，本发明涉及一种用于生产复合零件的过程，其包括以下步骤：
A1-提供根据本发明的中间复合元件或通过根据本发明的生产过程生产的中间复合元件，
A2-将所述中间复合元件附连于增强纤维层片的干堆叠件(称为额外的干堆叠件)的表面的至少一部分，使得中间复合元件的干堆叠件邻接该额外的干堆叠件，
A3-将热固性、热塑性树脂或此种树脂的混合物灌注或注射到中间复合元件的干堆叠件和该额外的干堆叠件中，在使用热固性树脂的情况下使用导致其交联的条件，在所述灌注或注射之后进行冷却，使得能够获得所需的最终复合零件。
在本发明的上下文中，中间复合元件和额外的干堆叠件之间存在非常良好的结合，因为此种结合是相同类型的，并且是由灌注/注射到中间复合元件的干堆叠件和额外的干堆叠件中的树脂提供的。该结合是在中间复合元件的与额外的干堆叠件接触的整个表面上提供的。除了通过形成模制部分的聚合物渗透到中间复合元件的干堆叠件中而获得的结合之外，这还导致零件在形成其的各部分的界面处具有良好的结合。因此，没有必要用额外的机械结合来补充对这些结合进行补充。此外，有利地，在本发明的上下文中，在最终复合零件中，与模制部分对应的零件的元件与中间复合元件的干堆叠件之间的结合，以及中间复合元件与额外的干堆叠件之间的结合，不是通过机械紧固部件如铆钉、螺钉等提供的。
形成额外干堆叠件的增强纤维层片能够与形成中间复合元件的干堆叠件的增强纤维层片在结构上相同。虽然这种选择有利于额外干堆叠件与中间复合元件之间的相容性，并可能促进界面处的结合，但这并非强制性的。事实上，通过灌注/注射树脂而结合的各种类型的干增强体通常在两种增强体的界面处产生非常好的粘聚/结合。
此外，根据本发明的过程是特别有利的，因为其使得能够通过所谓的间接技术，特别是通过压缩模制，生产具有较小尺寸和较复杂形状的中间复合元件，然后将该零件附连于具有较大尺寸的额外的干堆叠件，然后实施需要另一装置如真空袋型装置的所谓直接过程，以生产最终的复合零件。
此外，根据本发明的某些实施方案，与额外的干堆叠件的形状相比，中间复合元件具有复杂的形状。特别地，中间复合元件在所获得的最终复合零件中形成铰链、附接点、肋、带肋梁、支撑体、托架、通道、拉杆、叉杆、加强件、舱口框架、门框、杠杆臂、底座、配件、接头、承座或枢轴。
有利地，该额外的干堆叠件具有比该中间复合元件的至少一个尺寸大，特别是中间复合元件的至少一个尺寸的大小的至少2倍，优选为至少4倍的至少一个尺寸。特别地，额外的干堆叠件具有固定中间复合元件的面积的大小的至少10倍的面积。
在本发明的上下文中，可以预制在步骤A2中使用的额外的干堆叠件。
此外，有利地，额外堆叠件的固定中间复合元件的表面具有一个或更多个表面起伏如肋或凸起，具体而言可以通过预先预成形额外的干堆叠件来获得这些表面起伏。在该情况下，中间复合元件的干堆叠件在与变形能力比模制件大的额外干堆叠件的界面处的存在允许对中间复合元件和额外干堆叠件的相对位置进行限制较小的调整。由于与直接与模制部分组装的情况相比约束更少，因此能够进行更快速的接合。从而促进了这两个元件的结合/组装。
尽管不是本发明的优选变型，但也可以在直接过程中使用中间复合元件，而不需要任何额外的增强元件。因此，本发明还涉及一种生产复合零件的过程，该过程包括以下步骤：
B1-提供根据本发明的中间复合元件或通过在本发明上下文中说明的过程获得的中间复合元件，
B2-在于使用热固性树脂的情况下导致中间复合元件交联的条件下，将热固性树脂、热塑性树脂或此种树脂的混合物灌注或注射到中间复合元件的干堆叠件中，随后通过冷却来获得所需的最终复合零件。
应当理解，在根据本发明的复合零件的生产过程中，特别是对于模制零件和/或干堆叠件，优选地实现与针对中间复合元件或其生产过程所描述的特性相同的特性。
有利地分别在用于生产复合零件的过程的步骤A3或B2中注射或灌注热固性树脂，特别是环氧树脂。
使用本领域技术人员公知的常规技术，步骤A3或B2分别可以通过灌注，优选地在开放的模具中例如通过真空袋灌注技术来进行。
本发明还涉及可以通过在本发明上下文中描述的用于制造复合零件的过程之一获得的复合零件。
此种部件特别对应于在航空、汽车、空间、国防、工业或能源领域中使用的复合零件。本发明特别适于生产复杂形状的三维零件。
参考附图，从下面的详细描述中，将更好地理解本发明。附上在本说明书中引用的文献以供参考。
附图说明
[图1]图1是根据本发明的中间复合元件的示意性截面图。
[图2]图2是根据本发明的复合零件的示意性截面图。
[图3]图3是根据本发明的中间复合元件的生产中涉及的步骤的示意性例示。
[图4]图4是根据本发明的复合零件的生产过程的第一变型的、在由根据本发明的中间复合元件构成的复合零件的生产中涉及的步骤的示意性例示。
[图5]图5是根据本发明的复合零件的生产过程的第二变型的、在由根据本发明的中间复合元件构成的复合零件的生产中涉及的步骤的示意性例示。
[图6A]图6A在透视图中示意性地示出了形状复杂的中间复合元件和额外的干堆叠件(仅部分示出)，其成形为具有一系列肋。
[图6B]图6B示出了具有中间复合元件的相同的两个元件，该中间复合元件在加入树脂以形成最终零件之前附连于额外的干堆叠件。
[图6C]图6C是中间复合元件的一部分的放大图，示出了模制部分和干堆叠件之间的界面，并且示出了还形成模制零件基体的热固性聚合物局部地渗透到干堆叠件的厚度中。
[图7]图7示出了与中间复合元件的部分截面图相对应的照片，示出了形成模制部分基体的聚合物渗透到干堆叠件中。
中间复合元件
根据第一特征，本发明涉及一种中间复合元件，其用于与注射或灌注的树脂组合来生产复合零件。在图1中示意性地示出根据本发明的中间复合元件2：其包括至少一个模制部分(在示例中例示为单个模制部分3)和至少一个干堆叠件(在示例中例示为纤维层5的单个干堆叠件4)，模制部分3和干堆叠件4与结合于彼此。模制部分3位于干纤维堆叠件4的较大侧面中的一个上，并且，与模制部分3和干堆叠件4之间的结合区域相对应的界面6不仅可以与模制部分3放置在其上的干纤维堆叠件4的侧面的整个表面相对应，如图1所示的示例，也可以与该表面的仅一部分相对应。
模制部分3由一种或更多种热固性聚合物的基体组成，其中分布有增强纤维。在本发明的上下文中，术语“热固性聚合物”用于表示完全热固性的聚合物或者甚至表示并非完全热固性的热固性聚合物。具体而言，有可能热固比例小于100％，但一般大于70％。此外，在模制零件中，尽管热固性聚合物可以包含一些热交联机能，但聚合物仍保留热固性特征，也就是说，即使受到加热，它也无法恢复到其原始的液体或糊状形式。
热固性聚合物基体是通过聚合/交联热固性聚合物或热固性聚合物的混合物而获得的。该模制部分通过压缩模制增强纤维的组件而获得，该增强纤维用热固性聚合物或热固性聚合物的混合物预浸渍。增强纤维通常是玻璃、碳、芳族聚酰胺或陶瓷纤维，具体而言优选为碳纤维。可以在本领域技术人员所熟知的任何类型的布置中找到增强纤维，并将其用于模制复合零件的生产。它们可以是编织的、非编织的、单向纤维片，或者优选地是由单向纤维制成的切断纤维或碎片。具体而言，可以使用用热固性聚合物浸渍的单向纤维碎片来制造模制零件。使用此种碎片允许良好的蠕变，并且这特别适用于复杂模制零件的生产。具体而言，模制部分可以由矩形或大致矩形的碎片制成，该碎片优选地具有1cm至10cm的长度、2mm至2cm的宽度和0.02mm至0.50mm的厚度。具体而言此种用热固性聚合物浸渍的单向纤维的碎片是通过浸渍单向纤维粗纱然后将其切割来获得的，或者是通过切割用单向纤维浸渍的片来获得的。此种碎片可以然后随意地平放并且压成片以形成中间垫。例如，由预浸渍单向纤维的碎片制备的此种中间垫例如对应于由Hexcel公司(Stamford USA)销售的
材料。在使用由单向纤维组成的碎片的情况下，在模制零件内，如果碎片在压缩模制操作之前已经随机布置，则形成碎片的单向增强纤维沿三个维度随机定向，或者如果碎片已经布置作为堆叠件并且经历压缩模制操作的中间垫，则形成碎片的单向增强纤维主要仅沿两个维度随机定向。
热固性基体可以对应于热固性状态下的任何类型的热固性聚合物，即环氧树脂、酚醛树脂、双马来酰亚胺树脂或氰酸酯树脂，或此种树脂的混合物，环氧树脂是优选的。模制部分包含最终复合零件中所需量的热固性聚合物。具体而言，热固性聚合物基体占模制零件重量的至少25％，优选地占模制零件重量的25％至55％。
另一方面，干堆叠件4由增强纤维层5的组件组成，所述层位于彼此的顶部。干堆叠件4是粘聚性的，即，构成它的增强纤维层5是结合在一起的。该堆叠件描述为“干”的，是因为对于复合零件的生产，它应该与热塑性或热固性树脂，或此种树脂的混合物相结合，具体而言是与热固性树脂相结合。然而，干堆叠件也可以包括聚合物部分，但该聚合物部分占干堆叠件总重量的至多15％，优选至多10％，更优选地为占干堆叠件总重量的0.5％至10％，且优选地为占干堆叠件总重量的2％至6％。该聚合物部分可以是热固性聚合物，具体而言可以是环氧树脂、热塑性聚合物、包括热塑性部分的聚合物或此种聚合物的混合物。具体而言，该聚合物部分是以插入在两个增强纤维层5之间的一个或更多个多孔层的形式。它还可以包括位于干堆叠件4和/或缝合或编织纱线的表面上的一个或更多个多孔层。有利地，干堆叠件4包含聚合物部分，该聚合物部分使得能够确保增强纤维层5的粘聚性，并使干堆叠件4具有其整体特性。
干堆叠件4的纤维层5可以是任何类型的增强纤维层，其适用于借助于直接过程生产复合零件，具体而言可以是织物、无纺布或单向片。优选地，形成干堆叠件4的增强纤维层5都是增强纤维织物，或者更优选地，都是单向增强纤维层。
在干堆叠件4内，纤维层5可以是不同的，或者，优选地，可以都是相同的。再次，纤维层5的增强纤维通常是玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺纤维或陶瓷纤维，同时特别优选为碳纤维。在本发明的上下文中，干堆叠件4包括插入在增强纤维层5之间的一个或更多个多孔聚合物层，具体而言是为了确保该堆叠件因为所述聚合物的热粘合特性而具有粘聚性。也可以通过缝合或编织纱线来确保或部分确保堆叠件的粘聚性，缝合或编织纱线将堆叠件的各种纤维层或它们中的至少一些连结在一起。
“多孔层”是指当复合零件形成时，允许诸如树脂的液体的通过，该液体注射或灌注穿过包含该液体的堆叠件。具体而言，根据申请WO 2011/086266中描述的过程确定的此种层的稀疏度(openness factor)在1％至70％的范围内，优选地在30％至60％的范围内。多孔层的示例包括多孔膜、由交织纱线制成的网格、粉末涂布层、织物和无纺布。多孔层称为聚合物，因为它是由聚合物或聚合物的混合物组成的。具体而言，多孔聚合物层可以由一个或更多个热塑性聚合物、一个或更多个热固性聚合物、或热固性聚合物或热塑性聚合物的混合物制成。作为通常用在干堆叠件中(且因此用于所存在的多孔层的形成)的热塑性聚合物的示例，包括从以下各项中选出的：聚酰胺(例如，PA：PA6，PA12，PA11，PA6.6，PA 6.10，PA 6.12)，共聚酰胺(CoPA)、聚酰胺-醚或酯嵌段(PEBAX，PEBA)、聚邻苯二甲酰胺(PPA)、聚酯(聚对苯二甲酸乙二醇酯(例如PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(例如PBT)、共聚酯(CoPE)、热塑性聚氨酯(TPU)、聚缩醛(例如POM)、聚烯烃(例如PP、HDPE、LDPE、LLDPE)、聚醚砜(PES)、聚砜(例如PSU)、聚苯砜(例如PPSU)、聚醚酮酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚酰亚胺(PEI)、热塑性聚酰亚胺、液晶聚合物(LCP)、苯氧基、嵌段共聚物(诸如苯乙烯-丁二烯-甲基丙烯酸甲酯(SBM)共聚物、甲基丙烯酸甲酯-乙丙烯酸丁酯(MAM)共聚物和它们的混合物)。多孔聚合物层也可能由部分交联的热塑性聚合物组成或包含部分交联的热塑性聚合物，如申请WO 2019/102136中所描述的。在复合零件的后续生产期间，本领域技术人员可以根据要注射或灌注的树脂的选择来修改干堆叠件的聚合物部分的(多个)成分聚合物的选择。有利地，干堆叠件的聚合物部分(且因此存在于其中的(多个)多孔聚合物层)包括热塑性聚合物或包括热塑性部分的聚合物或此种聚合物的混合物，或者由热塑性聚合物或包括热塑性部分的聚合物或此种聚合物的混合物组成。
为了形成中间复合元件2，模制部分3和干堆叠件4结合在一起。在模制部分3和干堆叠件4之间的界面6处，通过渗透干堆叠件4的热固性基体形成结合。也可能存在于界面6处的存在于干堆叠件中的聚合物部分也可能有助于该结合的形成。
在本发明的上下文中，通过将热固性基体从模制部分附连于其的堆叠件的表面6部分地渗透到该堆叠件的厚度中，加强模制部分3和干堆叠件4之间的结合，从而加强该堆叠件和模制零件之间的结合。如下文所解释的，该渗透发生在中间复合元件2的生产期间。
有利地，在中间复合元件中，干堆叠件4包括至少两个增强纤维层5，并且热固性聚合物渗透干堆叠件4的至少两个增强纤维层5。具体而言，干堆叠件4包括4至20个增强纤维层5，优选地包括8至16个增强纤维层5，并且热固性聚合物渗透干堆叠件4的至少两个增强纤维层5，优选地渗透干堆叠件4的至少4个增强纤维层5。
中间复合元件的生产过程
根据本发明的中间复合元件的生产过程如图3所示，并且其包括以下连续步骤：
a-在增强纤维层片50的初始干堆叠件40的表面区域70上附连用热固性聚合物预浸渍的至少一个增强纤维组件60，
b-在模具80中对沉积在增强纤维层片的干堆叠件40上的用热固聚性合物预浸渍的增强纤维组件60进行热压缩模制操作，从而导致热固性聚合物交联并部分渗透到堆叠件的厚度中，
c-冷却，从而获得模制部分300，该模制部分300包括嵌入在基体中的增强纤维组件，对应于热固后的热固性聚合物，然后借助于渗透的热固性聚合物将所述模制部分也结合于由此获得的增强纤维层的堆叠件400。
可以使用本领域技术人员公知的任何常规技术来执行模制操作。各种元件包括：用热固性聚合物浸渍的增强纤维组件60和增强纤维层片50的初始干堆叠件40都经受压缩模制操作，如图3所示。
为此，各元件通常位于开放模具20中或者开放模具的一部分中。增强纤维层片50的初始干堆叠件40可以通过沉积单独的层片而直接在模具中形成，或者初始干堆叠件40可以预先形成并且在单次操作中沉积在模具中。
类似地，可以通过将选定的预浸料沉积在初始干堆叠件40上而直接在模具中形成用热固性聚合物预浸渍的增强纤维组件60，或者可以预先以预型件的形式形成用热固性聚合物预浸渍的增强纤维组件60，并且在单次操作中将其沉积在已存在于模具20中的初始干堆叠件40上。
例如，预浸料增强纤维的组件60可以对应于长纤维、短纤维或人造短纤维的预浸料组件，包括以增强纤维预浸料材料片形式的预浸料材料堆叠件，具体而言是以预浸料织物或预浸料单向片、BMC(团状模制化合物)或SMC(片状模制化合物)形式的预浸料材料。具体而言，是可从Hexcel公司(Stamford USA)获得的
系列的预浸料织物和预浸料单向片。
有利地，预浸料增强纤维的热固性聚合物组件60可以由矩形或大致矩形的碎片制成，该碎片优选地具有1cm至10cm的长度、2mm至2cm的宽度和0.02mm至0.50mm的厚度。具体而言，此种用热固性聚合物浸渍的单向纤维碎片是通过浸渍单向纤维粗纱(其然后被切割)来获得的，或者通过切割用单向纤维浸渍的片来获得的。此种碎片然后可以随机地平放并且压成片，以形成中间垫。例如，由浸渍单向纤维碎片制备的此种中间垫对应于例如由Hexcel公司(Stamford USA)销售的
材料。在使用由单向纤维组成的碎片的情况下，在模制零件内，如果碎片在压缩模制操作之前已经随机布置，则形成碎片的单向增强纤维沿三个维度随机定向，或者如果碎片已经布置作为堆叠件并且经受压缩模制操作的中间垫，则形成碎片的单向增强纤维主要沿仅两个维度随机定向。例如，在申请WO 2016/207309中描述了适用于该类型材料的热压缩条件和烧制周期，可参考该申请以获得更多细节。
“纤维增强层片”是指由一个或更多个层组成的材料，所述材料具有整体或粘聚特性，即各种层结合在一起。在纤维增强层片50内，存在至少一个增强纤维层。此种增强纤维层可以是以织物、单向片或由增强纤维制成的无纺布的形式。根据优选实施方案，各个层片包括单向增强纤维片，并且这些各种单向增强纤维片在干堆叠件40中沿不同的方向定向，这在本领域中是常规的。
也可以使用增强纤维层在其中是织物的层片。
干堆叠件40在中间复合元件2中将对应于干堆叠件4，并且因此可以被认为是后者的前体堆叠件。因此，纤维增强层片50的初始干堆叠件40包括插入在两个增强纤维层之间的至少一个多孔聚合物层。
增强纤维具体而言是玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺纤维或陶瓷纤维，特别优选的是碳纤维。纤维增强层片50也可以包含聚合物部分，但是量较少，以保持初始干堆叠件40的干特性。具体而言，如果纤维增强层片具有聚合物部分，则聚合物部分占纤维增强层片总重量的至多15％，优选占至多10％，并且优选占纤维增强层片总重量的0.5％至10％，更优选地占纤维增强层片总重量的2％至6％。在这种情况下，具体而言纤维增强层片可以包括与彼此一体(相关)的增强纤维层和多孔聚合物层。如果聚合物部分结合于纤维增强件，则认为它是纤维增强层片的一部分。如果聚合物部分没有结合于纤维增强层片，则尽管它必然是初始干堆叠件40的一部分，但仍认为它已沉积在纤维增强层片上或插入在两个纤维增强层片之间。因此，干堆叠件40包括插入在两个连续层片50之间的至少一个多孔聚合物层或者至少一个多孔聚合物层，该多孔聚合物层属于干堆叠件40中的一个层片50并且定位成与干堆叠件40中的另一层片50接触。然而，最终，初始干堆叠件40包括聚合物部分，该部分占纤维增强层片总重量的至多15％，优选占至多10％，且优选占纤维增强层片总重量的0.5％至10％，更优选地占纤维增强层片总重量的2％至6％。
根据第一备选实施方案，形成初始干堆叠件40的增强纤维层片50是纤维增强体，特别是单向增强纤维片，在其至少一侧与多孔聚合物层结合，所述层片中存在的一个或多个多孔聚合物层代表所述层片总重量的至多10％，优选为所述层片总重量的0.5％至10％，更优选为所述层片总重量的2％至6％，其中至少一个多孔聚合物层插入两个连续的纤维增强物之间，特别是插入两个连续的单向增强纤维片。
形成初始干堆叠件40的增强纤维层片50也可能是增强纤维织物，在它们的至少一侧上与多孔聚合物层结合，存在于所述层片中的一个或多个多孔聚合物层占所述层片总重量的至多10％，优选地占所述层片总重量的0.5％至10％，且更优选地占所述层片总重量的2％至6％，并且至少一个多孔聚合物层插入在两个连续的织物之间。
“纤维增强件在其侧面的至少一个上与多孔层结合”是指纤维增强件结合于至少一个多孔层，该至少一个多孔层附连于该纤维增强件侧面的至少一个。具体而言，由于多孔聚合物层的热粘合特性，这种结合具体而言是通过胶合形成的。对于该结合而言，特别是在包括若干个纤维增强件和若干个多孔聚合物层的堆叠件的情况下，通过缝合或编织类型的机械结合或通过任何其他物理手段(诸如针刺结合)来补充或取代也是可能的。
具体而言，多孔聚合物层是无纺布。术语“无纺布”和等同术语“薄毡”通常是指由连续或短的随机布置的纤维组成的组件。例如，这些无纺布或薄毡可以通过干过程(“干法成网”)、湿过程(“湿法成网”)、通过熔融(“纺丝成网”)、例如通过挤出(“纺粘”)、通过挤出吹塑(“熔喷”)、通过熔融喷涂(“纤维喷涂器”)或本领域技术人员熟知的溶剂纺丝(“静电纺丝”、“闪光纺丝”、“强力纺丝”)来生产。具体而言，形成无纺布的纤维具有在0.5μm至70μm的范围内的平均直径，且优选地在0.5μm至20μm的范围内。无纺布可以由短纤维或优选地由连续纤维形成。在短纤维无纺布的情况下，纤维可以例如具有从1mm至100mm的长度。无纺布提供随机的覆盖，优选地提供各向同性的覆盖。
有利地，存在于初始干堆叠件40中的无纺布的具有在0.2g/m2至20g/m2的范围内的每单位面积的重量。根据本发明的增强材料中的无纺布的厚度可以根据与纤维增强件结合的性质而变化。优选地，在与纤维增强件结合后，存在于初始干堆叠件40中的无纺布或无纺布中的各个具有0.5μm至50μm的厚度，当通过施加热量和压力实现结合时，该厚度优选地为3μm至35μm，以利用无纺布的热粘合特性。当通过机械手段(诸如缝合、编织或针刺结合)组合时，无纺布的厚度可能大于50μm，具体而言是在50μm至200μm的范围内。此种无纺布的特征可以借助于申请WO 2010/046609中描述的方法来确定。
可从Hexcel在
系列获得具有粉末或聚合物薄毡的干织物，并且甚至有G0926涂粉织物和48302薄毡织物。
优选地，作为增强纤维层片50，使用那些由与纤维增强件对应的单向增强纤维片组成的增强纤维层片，在其至少一侧上与在本发明上下文中提供的多孔层结合。为了具有对称的材料，纤维增强件，具体而言单向增强纤维片，在其两侧上与多孔层结合，如在本发明的上下文中所提供的，并且优选地，存在于单向增强纤维片两侧上的多孔层是相同的。在本发明的上下文中，多孔层具有热粘合特征，并且由于多孔层的热粘合特性，有利地实现了纤维增强件和多孔层的结合，从而形成单个层片。这些热粘合特性来自于组成多孔层的聚合物，该聚合物优选地为热塑性聚合物，或包括热塑性部分的聚合物或此种聚合物的混合物。如果在单个增强纤维层片50定位在模具中之前，预先将其堆叠件并以预型件的形式结合，则这种粘附特性也会赋予由此获得的干堆叠件粘聚性特性。
在WO 2010/046609、WO 2010/061114、US 2008/7435693、US 2010/003881、EP1125728、WO 2007/015706、WO 2006/121961和US 6503856中描述了此种增强纤维层片50，更多细节可参考这些文献。在这些文献中，组成单向片的组分增强纱线可以是非加捻的。也可以使用加捻增强纱线来形成单向片，有利地是使用以3至15捻/米，优选6至12捻/米的捻度单独加捻的纱线。
在第二备选实施方案中，形成初始干堆叠件40的增强纤维层片50包括沿不同方向定向并通过缝合或编织结合的若干个单向增强纤维层。具体而言，增强纤维层片50由沿不同方向定向的单向增强纤维层的堆叠件组成，优选地，如上所述，至少一个多孔聚合物层插入在两个单向增强纤维片之间，或者甚至在堆叠件的表面上。根据该第二变型的第一实施方案，此种纤维增强层片可以由对应于序列(CM/R)n的堆叠件制成，其中CM表示如在本发明上下文中所提供的多孔聚合物层，R表示如在本发明上下文中所描述的纤维增强件，n表示整数，具体而言表示1、2或3，其中，优选地所有CM层具有相同或几乎相同的重量。
在该第二备选实施方案的第二实施方案中，此种纤维增强层片可以由对应于(CM/R)n/CM顺序的堆叠件制成，其中CM表示如本发明上下文中所提供的多孔聚合物层，R表示如本发明上下文中所描述的纤维增强件，n表示整数，具体而言表示1、2或3，其中，优选地所有多孔CM层具有相同或几乎相同的重量，或者外部多孔层具有等于内部多孔聚合物层中的各个重量的一半的重量。
具体而言，在此种堆叠件中，纤维增强件R是优选地具有相同的重量的单项增强纤维片，并且具体而言是碳纤维。此种材料被称为NCF(无屈曲织物)。通常，在NCF领域，通过缝合或编织来实现单向增强纤维层与彼此之间和与存在的(多个)多孔层之间的结合。当然，可以通过缝合或编织、通过由于多孔聚合物层的热粘合特性而实现的粘附，或者通过物理结合类型的任何其他手段(诸如针刺结合来取代或甚至补充该结合，该多孔聚合物层优选地由热塑性聚合物或包括热塑性部分的聚合物或此种聚合物的混合物制成)。
具体而言，在NCF的情况下，根据本发明的纤维增强层片由单向片组成，该单向片以从0°、30°、45°、60°、90°、120°、135°中选择的各种定向延伸。所有的片或仅其中的一些可能具有不同的定向。作为一个示例，根据本发明的纤维增强层片可能以以下堆叠件制成：0°/90°,90°/0°、45°/135°、135/45°、90°/0°/90°、0°/90°/0°、135°/45°/135°、45°/135°/45°、0°/45°/90°、90°/45°/0°、45°/0°/90°、90°/0°/45°、0°/135°/90°、90°/135°/0°、135°/0°/90°、90°/0°/135°、45°/0°/135°、135°/0°/45°、45°/135°/0°、0°/135°/45°、45°/135°/90°、90°/135°/45°、135°/45°/0°、0°/45°/135°、135°/45°/90°、90°/45°/135°、60°/0°/120°、120°/0°/60°、30°/0°/150°、150°/0°/30°、135°/0°/45°/90°、90°/45°/0°/135°、45°/135°/0°/90°、90°/0°/135°/45°、0°/45°/135°/90°、90°/135°/45°/90°、90°/135°/0°/45°、45°/0°/135°/90°，0°对应于用于生产根据本发明的增强材料的机器的前进方向。在通过缝合或编织实施的结合的情况下，缝合或编织纱线的总方向也通常对应于0°。此种多轴向件的生产是众所周知的，并且使用例如Tsu Wei Chou和Franck K.Ko在“Textile StructuralComposites,Composite Materials Series Volume 3”一书中(ISBN 0-444-42992-1，Elsevier Science Publishers B.V.，1989年，第5章，第3.3段)或在专利FR2761380中所描述的传统技术，专利FR2761380描述了用于生产多轴向纤维片的过程和装置。具体而言，单向片可以在多轴向片形成之前形成，或者在形成多轴向片时在线应用。单独的单向片之间的缝合或编织结合可以借助于沿平行于彼此的线延伸的缝合或编织缝线来实现。具体而言，缝合或编织缝线在同一线内以一定间距间隔开，该间距优选地为相同的，从1mm至20mm，优选地为从2mm至12mm。类似地，例如，两个连续的缝合或编织线彼此间隔2mm至50mm，优选地间隔5mm至15mm。优选地，平行于彼此的一系列线的所有连续缝合线应该等距间隔开。在构成特别适合于本发明上下文中的缝合纱线的材料的示例中，有玻璃、碳、玄武岩、二氧化硅、热塑性纱线，具体而言是由选择自聚酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚苯硫醚(PPS)、聚萘二甲酸乙烯酯(PEN)、液晶聚合物(LCP)、聚酮、聚酰胺和它们的混合物的聚合物制成。聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚乳酸和它们的共聚物是可以使用的聚酯的示例。例如，纱线的纤度在5dTex至150dTex的范围内，具体而言是小于30dTex，例如，根据EN ISO 2060确定的。关于可用于NCF型材料的某些构造的进一步细节具体而言可以在文件EP 2547816或WO 2010/067003中找到。
NCF的示例在文件US 8361262、US 9,371,604、WO 2011/113751和EP 2491175中加以描述，可在这些文件中参考进一步的细节。再次，成分增强纱线可以是非加捻的。也可以使用加捻增强纱线来形成单向片，有利地是使用以3至15捻/米，优选6至12捻/米的捻度单独加捻的纱线。
一旦单独的构件定位于模具中，则然后使用本领域技术人员所熟知的任何合适的技术来执行热压缩模制操作b。该操作的目的首先在于在冷却后形成和固结模制部分300。为模制部分300获得的形状对应于所需形状，该所需形状是其在最终模制零件100中的最终形状。因此，相应地调整模具80的形状。通过施加压力和热量来进行压缩模制。通常，由本领域技术人员根据存在于预浸料增强纤维组件60中的热固性聚合物的量和特性来选择温度、压力、热周期和固化时间。作为一个示例，对于关于该过程和可使用的热固性聚合物的所有必要细节都可以参考申请WO 2016/207309。具体而言，存在于预浸料增强纤维组件中的热固性聚合物是环氧树脂、酚醛树脂、双马来酰亚胺树脂或氰酸酯树脂，或此种树脂的混合物，其中环氧树脂是优选的。该热固性树脂包含适于实现交联/固化的固化剂。具体而言，该热固性聚合物至少占预浸料增强纤维组件重量的25％，优选地占预浸料增强纤维组件重量的25％至55％。
典型地，例如，压缩模制是在100℃至400℃的温度范围内，在0.2MPa至2000MPa的压力范围内，包括15秒至2小时的时间周期内进行的。本领域技术人员可以修改这些参数的选择，具体而言是根据热固性聚合物的特性及其量，该量是模具大小的函数。
当初始干堆叠件40包括热塑性部分时，压缩模制的步骤b也对该热塑性部分产生影响。具体而言，它能够引起所存在的(多个)多孔聚合物层的熔融或者甚至交联。然而，由于由因此获得的干堆叠件400中的聚合物部分所占的量较少，此种转变将不会阻碍生产复合零件所必需的，后续通过注射或灌注进行的树脂扩散。
压缩模制的步骤b还使得在冷却之后获得干堆叠件400和模制部分300之间的结合成为可能，从而形成中间复合元件200，因为在模制期间，热固性聚合物也在与干堆叠件400的界面600处扩散，并在冷却之后硬化，且因此在界面处固定该两个部分。实际上，在施加压力和热量之后，在压缩模制操作期间，聚合物部分地渗透干堆叠件400的厚度。此外，如图3所示，在预浸料增强纤维组件60包括短纤维(包括单向纤维碎片)的情况下，预浸料增强纤维组件60的增强纤维和聚合物可能发生蠕变，并且因此获得的在模制部分和干堆叠件之间的接触区域600大于初始接触区域70，该初始接触区域70与干堆叠件40的预浸料增强纤维组件60沉积至的表面相对应。该蠕变还允许预浸料增强纤维组件60完全符合模具80的内壁，从而获得具有复杂形状的模制部分300。
冷却步骤c通常在模具外进行。然而，冷却也可以在模具中进行，通常是通过保持施加至模具的压力来进行。
本发明的优点之一在于，压缩模制的步骤b还使存在于预浸料增强纤维组件60中的热固性聚合物的一部分从界面600扩散到初始干堆叠件40中。因此，在压缩模制的步骤b结束时，当树脂处于其热固状态时，热固性树脂在与模制部分300的界面600处部分地渗透到干堆叠件400的厚度中，这增强了所获得的干堆叠件400与模制部分300之间的结合。具体而言，此种扩散发生到距界面600至少2mm的厚度。通常，初始干堆叠件40包括4至20个增强纤维层片，优选地包括8-16个增强纤维层片50，且热固性聚合物渗透干堆叠件的至少两个增强纤维层片50，具体而言渗透至少4个干堆叠件400的增强纤维层片(包括增强纤维层)，干堆叠件在模制操作的最后存在于获得的中间复合元件200中。根据图7所示的用蔡司AxioImager M2m光学显微镜拍摄的照片，这是显而易见的，该照片是根据本发明的中间增强材料的截面图。边界线a与模制部分(上方)和干堆叠件(下方)之间的界面相对应。将包合树脂加至干堆叠件，从而可以强调先前用热固性聚合物浸渍的干堆叠件的区域。该照片拍摄了一个放置在模具中的样本，且然后用包合树脂覆盖以将它保持在合适的位置。由StruersTegramin-25执行的自动抛光程序为显微观察提供了平坦、无暇的表面。边界线b与用热固性聚合物浸渍的干堆叠件的包合树脂c/区域界面相对应。可以看出，b线远低于a线，这两条线之间的距离与热固性聚合物(也存在于模制零件中)渗透到其中的干堆叠件的厚度相对应。然而，增强纤维层片仍保留在来自模制部分的聚合物尚未渗透到其中的干堆叠件中。具体而言，在存在于中间复合元件200中的干堆叠件400中，至少2个、优选至少4个增强纤维层片不包含已从模制部分300渗透的热固性聚合物。
可以对该过程进行某些修改，以促进预浸料增强纤维组件60与干堆叠件的粘附，并最终获得在组成最终中间复合元件200的两个部分之间的结合。具体而言，在附连用热固性聚合物预浸渍的增强纤维组件60的表面70的区域中，可以形成切口或穿孔。借助于示例，此种切口或穿孔可以具有2mm至150mm的最大尺寸。
在步骤b的最后，可以将中间复合元件从模具中取出并转移到适合于通过直接过程来生产复合零件的另一装置中。
复合零件和复合零件的生产过程
根据图4所示的第一变型，本发明涉及一种用于生产复合零件100的过程，其包括以下步骤：
A1-提供根据本发明的中间复合元件200或根据本发明所述的中间复合元件的生产过程所获得的中间复合元件，
A2-将所述中间复合元件200附连于增强纤维层片的干堆叠件(称为额外干堆叠件700)的表面的至少一部分，使得中间复合元件200的干堆叠件400邻接额外干堆叠件700
A3-将热固性树脂、热塑性树脂或此种树脂的混合物注射或灌注到中间复合元件200的干堆叠件400和额外干堆叠件700二者中，所述注射或灌注随后冷却以获得所需的最终复合零件100。在树脂是热固性树脂或树脂包括热固性树脂的情况下，在导致热固性树脂交联的条件下进行灌注或注射，这通常是通过适当的固化周期来实现的。
在本发明的上下文中，定位于额外干堆叠件700上的干堆叠件400的部分不包含热固性聚合物，且因此在与额外干堆叠件的表面顺应方面具有一定的灵活性。在步骤A3中，除了扩散到额外的干堆叠件700中之外，树脂还扩散到干堆叠件400的可用于此种扩散的部分中。在步骤A3中实施温度过程周期，其在冷却后导致组件和最终零件100的固结。
再次，将额外干堆叠件700描述为“干”的，是因为对于复合零件的生产而言，它应该与热塑性或热固性树脂结合，具体而言是可能与热固性树脂混合。因此，额外干堆叠件700可包括聚合物部分，但该聚合物部分至多占额外干堆叠件700总重量的15％，优选地至多占10％，且优选地占额外干堆叠件700总重量的0.5％至10％，更优选地为占2％至6％。具体而言聚合物部分可以是以嵌入在纤维增强层片中的一个或更多个层的形式，或者是以缝合或编织纱线的形式，插入在两个增强纤维层之间并且/或者定位在额外干堆叠件700的表面上。具体而言，干堆叠件700包括插入两个连续纤维增强层片之间的至少一个多孔聚合物层，或者包括纤维增强层片，该纤维增强层片包含定位成与在干堆叠件700中的另一纤维增强层片相对的至少一个聚合物多孔层。
中间复合元件200和额外的干堆叠件700之间的界面900穿过干堆叠件400。该干堆叠件的该部分不包括已经从模制部分渗透到附连于额外干堆叠件700的干堆叠件的厚度中的任何热固性聚合物。因此，在界面900处存在在两个干材料之间的界面，在步骤A3期间，注射/灌注的树脂能够渗透到其中并且固化。
上述用于初始干堆叠件40的任何纤维增强层片都适用于额外干堆叠件700。构成额外干堆叠件700的增强纤维层片800可以与那些构成初始干堆叠件40的增强纤维层片在结构上相同或不同，该初始干堆叠件40用于形成中间复合元件200。例如，可以在额外干堆叠件700中使用NCF类型的层片，而中间复合元件200的干堆叠件400则由织物或仅借助于聚合物夹层结合的单向片组成。
第一种变型是特别有利的，因为它结合了直接和间接过程的优点。复杂的模制部分可以通过间接过程来制造并且然后与更简单却更大的部分结合，然后通过直接过程来固结。在中间复合元件200中的干堆叠件400与模制部分300之间的中间结合提供了两个部分之间的特别强力的结合。具体而言，用于形成肋或凸起的一个或更多个中间复合元件可以附连于额外干堆叠件的表面，以形成最终复合零件的主要部分。
通过单独地沉积增强纤维层片，增强纤维层片的额外干堆叠件700可以在适合于直接过程的装备中直接形成，或者在树脂10随后注射或灌注到其中的装置中预先形成该堆叠件并在单次操作中沉积。在第二种情况下，额外干堆叠件700可以是以调整到最终复合零件100的所需形状的预型件的形式。
层片放置和预型件生产的过程是本领域技术人员所熟知的。
图6A至6B例示了此种情况。图6A示出了额外干堆叠件702，或者更准确而言，示出了该额外干堆叠件的具有中间复合元件202要附连于其的表面的部分。额外干堆叠件702是预成形的，并且具有一系列肋710。至于中间复合元件202，它具有复杂的形状，并且它包括座210和夹持平面220。座210还具有肋710可以插入到其中的一系列轨道230。如图6B所示，在将树脂灌注/注射到附连于彼此的两个元件的组件中后获得的最终复合零件具体而言可用于飞机起落装置的构造中。
图6C以特写的形式示出了图6A中的中间复合元件202的一部分，其示出了座210中的模制部分310和干堆叠件410。在从模制部分310延伸的干堆叠件410的区域420中，存在热固性聚合物的渗透，该热固性聚合物在模制期间已经扩散并且已经扩展到模制部分，以部分地浸渍干堆叠件410。干堆叠件410的其余部分是干并且不含热固性聚合物的，并且具有更大的灵活性以顺应已经成形，具体而言是在肋710的区域中已成形的额外干堆叠件702的表面。
通常，在生产复合零件的直接过程中，将热固性树脂、热塑性树脂或热固性树脂和热塑性树脂的混合物注射或灌注到干堆叠件中。
在本发明的上下文中，在存在于额外的干堆叠件700中的多孔聚合物层中存在热塑性部分的情况下，在灌注或注射树脂之前，可利用存在的至少一个多孔聚合物层的热粘合特性来进行沉积或成形。有利地，在该情况下，该过程包括构成额外干堆叠件700的预先步骤，以及沉积或成形用于形成所述堆叠件的增强纤维层片的步骤，其中多孔聚合物层加热至可以导致本发明上下文中定义的(多个)多孔层的至少部分熔融的温度，具体而言加热至从80℃至130℃的范围内的温度，优选地加热至从80℃至120℃的范围内的温度。
本领域技术人员已熟知可用于形成堆叠件的沉积过程，该沉积过程直接在随后将用于灌注或注射树脂，或用于生产平坦预型件，或甚至是用于生产所需的三维形状的预型件的的装置中使用。
根据图5所示的第二备选实施方案，尽管不是优选的，但本发明涉及一种用于生产复合零件101的过程，该过程包括以下步骤：
B1-提供根据本发明或根据在本发明上下文中描述的过程获得的中间复合零件201，
B2-在于使用热固性树脂的情况下导致中间复合元件交联的条件下，将热固性树脂、热塑性树脂10或此种树脂的混合物灌注或注射到中间复合元件的干堆叠件中，随后通过冷却来获得所需的最终复合零件101。
在该情况下，仅由模制部分301和干堆叠件401构成的中间复合元件201经历直接过程，该模制部分301和干堆叠件401通过热固性聚合物部分渗透到干堆叠件401的厚度中而结合在一起，该热固性聚合物形成模制部分301的聚合物基体。在所示的示例中，使用真空袋类型的装置30来注射树脂10。然后将树脂扩散到可用于此种扩散的干堆叠件401的部分中。
不管用于生产复合零件的过程如何，在通过直接过程生产复合零件时，作为最后步骤，包括扩散步骤，该扩散步骤将热固性树脂、热塑性树脂、或热固性树脂或热塑性树脂的混合物灌注或注射到所存在的干堆叠件内，之后进行通过根据在压力下的规定温度循环进行聚合/交联步骤而使所需零件固结的步骤，以及冷却步骤。根据同样适用于根据本发明描述的所有备选实施方案的一个特定实施方案，扩散、固结和冷却步骤是在开放或封闭的模具中，特别是在开放的模具中，例如借助于真空袋灌注技术来进行的。
具体而言，扩散树脂可以是热塑性类型或优选为热固性类型，或者可以由热固性树脂和热塑性树脂的混合物组成。热塑性树脂的实例包括聚酰胺、聚酯、聚酰胺-酰亚胺、聚醚砜、聚酰亚胺、聚醚酮、聚甲基丙烯酸甲酯、芳香族聚醚等。可使用的热固性树脂特别选自环氧化物、不饱和聚酯、乙烯酯类、酚醛树脂、聚酰亚胺、双马来酰亚胺、苯酚-甲醛树脂、脲-甲醛树脂、1，3，5-三嗪-2，4，6-三胺、苯并恶嗪、氰酸酯及其混合物。这种树脂还可以包括用于与所选热固性聚合物一起使用的，本领域技术人员公知的一种或多种固化剂。优选地，通过在灌注或注射步骤期间使用热固性树脂，特别是用环氧树脂来实施本发明。在聚合物基体已交联的模制部分中已存在机械结合。然而，优选使用所属化学族与模制部分中存在的树脂的化学族相同，或者甚至是与干堆叠件中存在的聚合物部分的化学族相同的注射或灌注树脂。这便于获得相同类型的结构性质。
本发明优选地采用在减压下，特别是在低于大气压的压力下，特别是低于100kPa且优选在10kPa和100kPa之间的压力下，灌注热固性树脂以生产复合零件。灌注优选在开放的模具中，例如通过真空袋灌注技术来进行。
在经过热处理步骤之后，最终获得复合零件。具体而言，复合零件通常是通过执行这些聚合物的供应商推荐以及本领域技术人员已知的热处理，通过所涉及的聚合物的常规固结周期而获得的。通过按照所限定的温度和压力的周期聚合/交联，之后冷却，以进行所需复合零件的这一固结步骤。在热固性树脂的情况下，在树脂固化之前通常还有胶凝步骤。处理周期期间施加的压力在减压下灌注的情况下较低，而在注射到RTM模具中的情况下较高。
在本发明的上下文中，中间复合零件是通过第一压缩模制工艺生产的，而最终复合零件是通过树脂灌注/注射生产的。因此，需要不同设备的这两个制造步骤可以在同一制造现场进行，并集成到单条生产线中，或者根据技术限制和可用资源，在两个不同的现场进行。
由此获得的复合零件是本发明的主要部分。图2示意性地例示了此种复合零件1。该复合零件包括模制部分3，以及包括增强纤维层8的部分7，增强纤维层8浸渍有热塑性基体或热固性基体(未示出)，是通过实施直接过程而形成的。
在与模制部分的界面9处，存在模制部分的热固性聚合物的渗透。根据图4所述的过程，可以由图1所示的中间复合元件2获得此种零件，在这种情况下，形成部分7的增强纤维层8中的一些对应于形成干堆叠件的增强纤维层5。
本发明适用于航空、汽车、空间、国防、工业或能源领域的各种复合零件的生产。此种零件的例子有：机翼壁板、机身、起落架门、活动板、门、机翼盒、短舱、机身壁板、垂直或水平尾翼、自加强板、地板、整流罩、单体底盘等。
实施例
下面描述的实施例用于说明本发明，但不限制本发明的范围。
市面上存在各种中间复合元件。对于模制部分的生产，使用用Hexcel公司(Stamford USA)销售的称为
M81的热固性树脂预浸渍的
材料或织物。
是一种用于生产复杂形状零件的高性能压缩模制材料。其由长碳纤维(50mm)制成，并包括按重量计38％的热固性树脂。
M81是一种浸渍了按重量计42％环氧树脂的200g/m2的预浸料织物。
对于干堆叠件的生产，无论其是否与中间复合材料中存在的干堆叠件或用于生产最终复合零件的额外干堆叠件相对应，碳纤维即Hexcel生产的IMA 12K纤维的单向层，在其两侧与Protechnic生产的4g/m2共聚酰胺薄毡型1R8聚合物粘合剂结合。由于薄毡的热粘合特性，实现了单向片与薄毡的结合。如申请WO 2010/046609所述，聚合物粘合剂与碳结合。在下文中，此种单向薄毡/单向片组合称为“干层片”(或以下表1和表2中的“层片”)。在申请EP 2342073中具体描述了此种干层片。
对于注射成型，使用由Hexcel公司(Stamford USA)销售的用于航空主要结构和次要结构的编号为
RTM6的环氧树脂。
下面的表1和表2总结了所生产的根据本发明的各种中间复合材料和零件。
表1：
表2：
用模切压机从460mm宽的卷上切下
的三个180mm×180mm层片，在烤箱中180℃下放置10分钟，然后冷却至室温(22℃)。将干的200mm×200mm层片和
或
的层片重叠，然后放入被预热至180℃的模具中。预浸料组件与干堆叠件之间的界面占干堆叠件上表面的80％。使用压力机关闭模具，并在180℃下施加100bar的压力20分钟。在不预先冷却模具的情况下回收中间复合元素。在模具外部进行冷却。
在包合树脂后，使用ZEISS Axio Imager M2m光学显微镜观察用
获得的模制部分与干堆叠件的界面，观察到中间复合元件。将所获得的中间复合元素的样品放置在模具中，然后用包合树脂涂布其以将其固定在适当的位置，进行图像拍摄。用StruersTegramin-25执行自动抛光程序，以获得用于显微观察的平坦、无瑕的表面。这些观察结果清楚地证明了由
公司提供的热固性聚合物在界面处渗透到了干堆叠件中。这种渗透在图7中可见，图7是表1所示的中间复合元件2在界面处拍摄到的照片。图7中的观察结果显示，渗透发生至2mm的深度，到达了干堆叠件中的3至5个层片。
将由此获得的中间复合元件单独放置在模具中(复合零件I)或放置在额外的干堆叠件上(复合零件II至IV)以形成表2所示的零件。将Hexcel公司销售的HexFlow RTM6环氧树脂在80℃下以1巴的压力灌注到配备有真空灌注系统的模具中，并保持在120℃的温度下。然后用环氧树脂填充模具，并将真空袋灌注系统放置在模具中。在填充预型件，树脂从模具中出来时，关闭出口管，开始固化周期(以3℃/min的速度升高到180℃，然后在180℃下进行2h的后固化并以5℃/min的速度冷却)。
然后根据ASTM D 2344将试样切割至适当的尺寸，以便在与树脂基体中的模制部分/干堆叠件界面对应的平面中进行剪切试验。将试样放置在间隔为试样厚度4倍的两个支撑点(尖端半径1.5mm)上，并在两个支撑点的中点处将冲头(尖端半径1.5mm)放置在试样的相反侧。根据不同构造，得到了41MPa到56MPa的值，结果完全符合要求。在零件I和零件II的剪切强度数据中没有发现显著的差异，这表明在增加了额外的干堆叠件的情况下执行直接过程对所得部分的层间剪切强度并没有影响。
Claims (52)
1.一种中间复合元件(2，200，201，202)，其包括：
-至少一个模制部分(3，300，301，310)，其包括嵌入在热固性聚合物基体中的增强纤维组件，
-增强纤维层(5)的至少一个干堆叠件(4，400，401，410)，包括插入在两个连续的增强纤维层(5)之间的至少一个多孔聚合物层，
所述模制部分(3，300，301，310)附连于所述堆叠件的表面并与其结合，其特征在于，所述热固性聚合物从所述干堆叠件(4，400，401，410)的附连所述模制部分(3，300，301，310)的表面部分地渗透所述干堆叠件(4，400，401，410)的厚度，从而提供所述干堆叠件(4，400，401，410)与所述模制部分(3，300，301，310)之间的结合。
2.根据权利要求1所述的中间复合元件(2，200，201，202)，其特征在于，所述增强纤维层(5)的干堆叠件(4，400，401，410)具有至少5mm的平均厚度，并且所述热固性聚合物从所述堆叠件的表面到至少2mm的平均渗透深度部分地渗透所述堆叠件的厚度。
3.根据权利要求1或2所述的中间复合元件(2，200，201，202)，其特征在于，所述干堆叠件(4，400，401，410)包括聚合物部分，所述聚合物部分占所述堆叠件总重量的至多10％，优选为所述堆叠件总重量的0.5％至10％，更优选为所述堆叠件总重量的2％至6％，所述聚合物部分至少部分地有助于所述堆叠件的粘聚性。
4.根据权利要求3所述的中间复合元件(2，200，201，202)，其特征在于，所述聚合物部分是热塑性聚合物、包含热塑性部分的聚合物或此种聚合物的混合物。
5.根据权利要求1至4中的一项所述的中间复合元件(2，200，201，202)，其特征在于，所述增强纤维层(5)是织物。
6.根据权利要求1至4中的任一项所述的中间复合元件(2，200，201，202)，其特征在于，所述增强纤维层(5)是沿至少两个不同方向定向的单向增强纤维片。
7.根据权利要求6所述的中间复合元件(2，200，201，202)，其特征在于，所述干堆叠件(4，400，401，410)由一个或更多个无屈曲织物(NCF)形成，各NCF是沿至少两个不同方向定向并通过缝合或编织而结合的多个单向增强纤维片的组件。
8.根据权利要求6所述的中间复合元件(2，200，201，202)，其特征在于，所述干堆叠件(4，400，401，410)由一个或更多个NCF形成，各NCF是沿至少两个不同方向定向并通过缝合或编织而结合的多个单向增强纤维片的组件，在表面上可能存在一个或更多个多孔聚合物层。
9.根据权利要求1至8中的一项所述的中间复合元件(2，200，201，202)，其特征在于，存在的所述多孔聚合物层是多孔膜、网格、粉末涂层、织物，或优选为无纺布或薄毡。
10.根据权利要求1至9中的一项所述的中间复合元件(2，200，201，202)，其特征在于，所述干堆叠件(4，400，401，410)的粘聚性是至少部分地由于在两个增强纤维层(5)之间存在的多孔聚合物层的热粘合特性而获得的。
11.根据权利要求1至10中的一项所述的中间复合元件(2，200，201，202)，其特征在于，所述干堆叠件(4，400，401，410)和/或所述模制部分(3，300，301，310)的增强纤维是玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺纤维或陶瓷纤维，特别优选碳纤维。
12.根据权利要求1至10中的一项所述的中间复合元件(2，200，201，202)，其特征在于，所述模制部分(3，300，301，310)是通过模制用热固性树脂浸渍的单向纤维碎片而获得的，所述单向纤维碎片优选地形成中间垫，在所述中间垫中，所述碎片随机排列。
13.根据权利要求12所述的中间复合元件(2，200，201，202)，其特征在于，所述碎片为矩形或基本矩形，优选具有1cm至10cm的长度、2mm至2cm的宽度，以及0.02mm至0.50mm的厚度。
14.根据权利要求1至13中的一项所述的中间复合元件(2，200，201，202)，其特征在于，所述模制部分(3，300，301，310)的热固性聚合物是环氧化物。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的中间复合元件(2，200，201，202)，其特征在于，所述热固性聚合物为所述模制部分(3，300，301，310)重量的至少25％，优选为所述模制部分(3，300，301，310)重量的25％至55％。
16.根据权利要求1至15中的一项所述的中间复合元件(2，200，201，202)，其特征在于，所述干堆叠件(4，400，401，410)包括4至20个增强纤维层(5)，优选为8至16个增强纤维层(5)，并且所述干堆叠件(4，400，401，410)中的有利地至少2个增强纤维层(5)，优选为至少4个增强纤维层(5)，不包含已从所述模制部分(3，300，301，310)渗透的任何热固性聚合物。
17.根据权利要求1至16中的一项所述的中间复合元件(2，200，201，202)，其特征在于，与所述堆叠件的形状相比，所述模制部分(3，300，301，310)具有复杂的形状。
18.根据权利要求1至17中的一项所述的中间复合元件(2，200，201，202)，其特征在于，所述模制部分(3，300，301，310)具有铰链、附接点、肋、带肋梁、支撑体、托架、通道、拉杆、叉杆、加强件、舱口框架、门框、杠杆臂、底座、配件、接头、承座或枢轴的形状。
19.一种用于生产中间复合元件(2，200，201，202)的过程，其包括：
-至少一个模制部分(3，300，301，310)，其包括嵌入在热固性聚合物基体中的增强纤维组件，
-增强纤维层(5)的至少一个干堆叠件(4，400，401，410)，包括插入在两个连续的增强纤维层(5)之间的至少一个聚合物多孔层，所述模制部分(3，300，301，310)附连和结合于所述堆叠件的表面，所述生产过程包括以下连续的步骤：
a-在增强纤维层片(50)的初始干堆叠件(40)的表面区域(70)上附连用热固性聚合物预浸渍的至少一个增强纤维组件(60)，所述初始干堆叠件(40)包括插入在两个连续的增强纤维层(50)之间的至少一个聚合物多孔层，
b-在模具中对沉积在增强纤维层片(50)的所述初始干堆叠件(40)上的用热固性聚合物预浸渍的增强纤维组件(60)进行热压缩模制操作，从而导致所述热固性聚合物交联并部分渗透到所述堆叠件的厚度中，
c-执行冷却操作，从而获得包括嵌入在所述热固性聚合物中的增强纤维组件的模制部分(3，300，301，310)，形成基体，所述热固性聚合物从所述干堆叠件(4，400，401，410)的附连所述模制部分(3，300，301，310)的表面部分地渗透到所述干堆叠件(4，400，401，410)的厚度中，所述模制部分(3，300，301，310)由于所述热固性聚合物的此种渗透的结果而结合于由此获得的增强纤维层(5)的所述干堆叠件(4，400，401，410)。
20.根据权利要求19所述的生产过程，其特征在于，在步骤a中附连的用热固性聚合物预浸渍的增强纤维的组件(60)是所需的模制部分(3，300，301，310)的预型件形式。
21.根据权利要求19或20所述的生产过程，其特征在于，形成在步骤a中使用的所述初始干堆叠件(40)的增强纤维层片是单向增强纤维片，在它们的至少一侧上与多孔聚合物层结合，存在于所述层片中的所述多孔聚合物层占所述层片总重量的至多10％，优选地占所述层片总重量的0.5％至10％，且更优选地占所述层片总重量的2％至6％，并且至少一个多孔聚合物层插入在两个连续的单向增强纤维层之间。
22.根据权利要求21所述的生产过程，其特征在于，形成在步骤a中使用的所述初始干堆叠件(40)的所述增强纤维层片(50)由在其两侧与多孔聚合物层结合的单向增强纤维片组成，并且在所述单向增强纤维片的各侧上的所述多孔聚合物层都是相同的。
23.根据权利要求19或20所述的生产过程，其特征在于，形成所述初始干堆叠件(40)的增强纤维层片(50)是由增强纤维制成的织物，在它们的至少一侧上与多孔聚合物层结合，存在于所述层片中的所述多孔聚合物层占所述层片总重量的至多10％，优选地占所述层片总重量的0.5％至10％，且更优选地占所述层片总重量的2％至6％，并且至少一个多孔聚合物层插入在两个连续的织物之间。
24.根据权利要求20至23中的一项所述的生产过程，其特征在于，在所述层片中存在的所述多孔聚合物层呈现出热粘合特性，并且由于所述多孔聚合物层的热粘合特性，预先获得了组成层片的所述单向片或所述织物与所述至少一个多孔聚合物层的组合。
25.根据权利要求20至24中的一项所述的生产过程，其特征在于，在步骤a中使用的增强纤维层片(50)的初始干堆叠件(40)具有由于存在的多孔聚合物层的热粘合特性而获得的粘聚性。
26.根据权利要求25所述的生产过程，其特征在于，在步骤a中使用的增强纤维层片(50)的初始干堆叠件(40)是预成形的。
27.根据权利要求20至24中的一项所述的生产过程，其特征在于，在步骤a中使用的增强纤维层片(50)的初始干堆叠件(40)不是粘聚性的，其粘聚性是由于存在的多孔聚合物层的热粘合特性而在步骤b的结束时获得的。
28.根据权利要求20至27中的一项所述的生产过程，其特征在于，在步骤a中使用的初始干堆叠件(40)的所述层片(50)中存在的所述多孔聚合物层包括热塑性聚合物或包含热塑性部分的聚合物，或由它们组成。
29.根据权利要求20至28中的一项所述的生产过程，其特征在于，在步骤a中使用的初始干堆叠件(40)的所述层片(50)中存在的所述多孔聚合物层是多孔膜、网格、粉末涂层、织物，或优选为无纺布或薄毡。
30.根据权利要求19或20所述的生产过程，其特征在于，形成所述初始干堆叠件(40)的增强纤维层片(50)是通过缝合或编织而结合的沿至少两个不同方向定向的单向增强纤维片。
31.根据权利要求30所述的生产过程，其特征在于，所述初始干堆叠件(40)由多个NCF形成，各NCF是沿至少两个不同方向定向并通过缝合或编织而结合的多个单向片的组件，在表面上可能存在一个或更多个多孔聚合物层。
32.根据权利要求30或31所述的生产过程，其特征在于，所述缝合或编织使用玻璃纱线、碳纱线、玄武岩纱线、二氧化硅纱线或聚酯纱线或热塑性聚合物纱线，特别是由纤度在5dTex到150dTex的范围内，且优选在5dTex至30dTex的范围内的热塑性聚合物制成的纱线。
33.根据权利要求19至32中的一项所述的生产过程，其特征在于，所述初始干堆叠件(40)的增强纤维层片(50)的纤维和/或预浸渍增强纤维组件(60)的纤维是玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺纤维或陶瓷纤维，特别优选为碳纤维。
34.根据权利要求19至33中的一项所述的生产过程，其特征在于，形成用于形成所述模制部分(3，300，301，310)的组件(60)的，用热固性聚合物预浸渍的增强纤维是用热固性聚合物浸渍的单向纤维碎片，所述碎片优选地形成中间垫，在所述中间垫中所述碎片随机排列。
35.根据权利要求34所述的生产过程，其特征在于，所述碎片为矩形或基本矩形，并且优选具有1cm至10cm的长度、2mm至2cm的宽度和0.02mm至0.50mm的厚度。
36.根据权利要求19至35中的一项所述的生产过程，其特征在于，用于形成所述模制部分(3，300，301，310)的组件(60)的热固性聚合物是环氧化物。
37.根据权利要求19至36中的一项所述的生产过程，其特征在于，用于形成所述模制部分(3，300，301，310)的所述组件的热固性聚合物占所述组件重量的至少25％，优选占所述组件重量的25％至55％。
38.根据权利要求19至37中的一项所述的生产过程，其特征在于，压缩模制的步骤b导致所述热固性聚合物的扩散，所述热固性聚合物在其热固状态下最终在与所述模制部分(3，300，301，310)的界面区域处部分地渗透所述堆叠件的厚度，得到的增强纤维层(5)的干堆叠件具有至少5mm的平均厚度，并且所述热固性聚合物从所述堆叠件的表面部分地渗透所述堆叠件的厚度直到至少2mm的平均渗透深度。
39.根据权利要求19至38中的一项所述的生产过程，其特征在于，在步骤a中，增强纤维层片的初始干堆叠件(40)包括4至20个层片，优选地包括8至16个层片，并且有利地，在步骤b结束时，干堆叠件(4，400，401，410)的至少2个增强纤维层(5)，优选为至少4个增强纤维层(5)不包含已从所述模制部分(3，300，301，310)渗透的任何热固性聚合物。
40.根据权利要求19至39中的一项所述的生产过程，其特征在于，在步骤a中使用的所述初始干堆叠件(40)至少在用热固性聚合物预浸渍的增强纤维组件(60)附连的表面上具有切口或穿孔。
41.根据权利要求19至40中的一项所述的生产过程，其特征在于，在步骤b中使用具有适当形状的模具，以获得与所述堆叠件的形状相比具有复杂形状的模制部分(3，300，301，310)。
42.根据权利要求19至41中的一项所述的生产过程，其特征在于，所获得的中间复合元件(2，200，201，202)用于形成铰链、附接点、肋、带肋梁、支撑体、托架、通道、拉杆、叉杆、加强件、舱口框架、门框、杠杆臂、底座、配件、接头、承座或枢轴。
43.根据权利要求1至18中的一项所述的中间复合元件(2，200，201，202)或根据权利要求19至42中的一项所述的过程获得的中间复合元件(2，200，201，202)的用于与热固性树脂(10)、热塑性树脂或此种树脂的混合物组合生产复合零件(1，100，101)的用途，将热固性树脂(10)、热塑性树脂或此种树脂的混合物灌注或注射到所述中间复合元件(2，200，201，202)的干堆叠件(4，400，401，410)中，在使用热固性树脂(10)的情况下使用导致其交联的条件，在所述灌注或注射之后进行冷却，优选使用热固性树脂或热固性树脂的混合物。
44.一种复合零件(100，101)的生产过程，其包括以下步骤：
A1-提供根据权利要求1至18中的一项所述的中间复合元件(2，200，201，202)或根据权利要求19至42中的一项的过程获得的中间复合元件(2，200，201，202)，
A2-将所述中间复合元件(2，200，201，202)附连于称为额外的干堆叠件(700，702)的增强纤维层片的干堆叠件的表面的至少一部分，使得所述中间复合元件(2，200，202)的干堆叠件(4，400，410)邻接所述额外的干堆叠件(700，702),
A3-将热固性树脂、热塑性树脂(10)或此种树脂的混合物灌注或注射到所述中间复合元件(2，200，202)的干堆叠件(4，400，410)和所述额外的干堆叠件(700，702)中，在使用热固性树脂(10)的情况下使用导致其交联的条件，在所述灌注或注射之后进行冷却，使得能够获得所需的最终复合零件(100，101)。
45.根据权利要求44的复合零件(100，101)的生产过程，其特征在于，形成所述额外的干堆叠件(700，702)的增强纤维层片与构成所述中间复合元件(2，200，202)的干堆叠件(4，400，410)的增强纤维层片在结构上相同。
46.根据权利要求44或45所述的复合零件(100，101)的生产过程，其特征在于，所述额外的干堆叠件(700，702)的面积至少是所述中间复合元件(2，200，201，202)附连的面积的10倍大。
47.根据权利要求44至46中的一项所述的复合零件(100，101)的生产过程，其特征在于，在步骤A2中使用的额外的干堆叠件(700，702)是预成形的。
48.根据权利要求44至47中的一项所述的复合零件(100，101)的生产过程，其特征在于，所述额外的干堆叠件(700，702)的附连所述中间复合元件(2，200，202)的表面具有一个或更多个肋或凸起型的表面起伏(710)。
49.根据权利要求44至48中的一项所述的复合零件(100，101)的生产过程，其特征在于，在步骤A3中注射或灌注热固性树脂(10)，特别是环氧树脂。
50.根据权利要求44至49中的一项所述的复合零件(100，101)的生产过程，其特征在于，步骤A3是通过灌注，优选地在开放的模具中，例如通过真空袋灌注来进行的。
51.根据权利要求44至50中的一项所述的生产过程获得的复合零件(100，101)。
52.根据权利要求51所述的复合零件(100，101)，其用于航空、汽车、空间、国防、工业或能源领域。
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