KR20150135378A - Improvements in or relating to fibre reinforced composites - Google Patents

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KR20150135378A
KR20150135378A KR1020157030068A KR20157030068A KR20150135378A KR 20150135378 A KR20150135378 A KR 20150135378A KR 1020157030068 A KR1020157030068 A KR 1020157030068A KR 20157030068 A KR20157030068 A KR 20157030068A KR 20150135378 A KR20150135378 A KR 20150135378A
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KR1020157030068A
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요르크 라다니취
요하네스 모저
다니엘 게레이 발다조
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핵셀 홀딩 게엠베하
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Abstract

i) 경화가능한 수지 매트릭스의 한 면 이상 위에 섬유 물질 및 경화가능한 수지의 층을 포함하고, 섬유 보강 물질에 접착되는 추가의 섬유 층을 추가로 포함하는, 제 1 몰딩 물질;
ii) 두 개의 교차 결합된 섬유 플라이를 포함하는 섬유 물질을 포함하는 제 2 몰딩 물질로서, 각각의 플라이가 상이한 각도로 배향된 섬유 토우를 포함하고, 섬유 물질이 경화가능한 수지 매트릭스를 추가로 포함하는, 제 2 몰딩 물질;
iii) 단방향성 섬유 토우를 지니는 둘 이상의 보강재 층 및 경화가능한 수지 매트릭스 결합 층을 함께 포함하는, 제 3 몰딩 물질;
iv) 섬유 보강재 및 경화가능한 액체 수지의 층을 포함하는 제 4 몰딩 물질로서, 섬유 보강재가 복수의 토우를 포함하고, 각각의 토우가 복수의 필라멘트를 포함하고, 수지가 섬유 보강재의 토우들 사이의 틈들 사이에 부분적으로 또는 전체적으로 제공되어 적어도 토우의 내부에 통기공 경로를 제공하는, 제 4 몰딩 물질; 및
v) 수지 함침된 섬유 층
중 둘 이상으로부터 선택되는 복수의 섬유 보강된 열경화성 수지 층을 포함하는, 라미네이션된 구조물이 본원에 제공된다.
i) a first molding material, further comprising a layer of fibrous material and a curable resin over one side of the curable resin matrix, and further comprising a layer of fibers adhered to the fibrous reinforcement material;
ii) a second molding material comprising a fibrous material comprising two cross-linked fiber ply, wherein each ply comprises fiber tows oriented at different angles, and wherein the fibrous material further comprises a curable resin matrix A second molding material;
iii) a third molding material comprising together at least two stiffener layers having unidirectional fiber tows and a curable resin matrix bonding layer;
iv) a fourth molding material comprising a layer of fiber reinforcement and a curable liquid resin, wherein the fiber reinforcement comprises a plurality of tows, each tow comprising a plurality of filaments, the resin comprising a plurality of tows between tows of fiber reinforcement A fourth molding material, partially or wholly provided between the apertures, to provide a vent path in at least the interior of the tow; And
v) resin-impregnated fiber layer
A plurality of fiber-reinforced thermosetting resin layers selected from at least two of the thermosetting resin layers.

Description

섬유 보강 복합재에 관한 개선{IMPROVEMENTS IN OR RELATING TO FIBRE REINFORCED COMPOSITES}[0001] IMPROVEMENTS IN OR RELATING TO FIBER REINFORCED COMPOSITES [0002]

본 발명은 섬유 보강 물질 및 수지 물질을 포함하는 섬유 보강 복합 물질에 관한 것이고, 배타적인 것은 아니지만 특히, 수지 함침된 또는 사전함침된 복합 무질 또는 프리프레그(prepreg)에 관한 것이다. 본 발명은 풍력 터빈 블레이드 및 그러한 블레이드가 제작되는 부품뿐만 아니라 풍력 터빈 블레이드 자체의 제작에 사용될 수 있는 그러한 물질에 관한 것이다.The present invention relates to a fiber-reinforced composite material comprising a fiber-reinforced material and a resinous material, and more particularly, but not exclusively, to a composite-impregnated or pre-impregnated composite material or prepreg. The present invention relates to wind turbine blades and such materials that can be used to make wind turbine blades themselves, as well as parts for which such blades are made.

통상적으로, 복합재의 일부는 경화가능한 수지 물질로 사전함침된 섬유 보강 물질(프리프레그로 알려짐)의 스태킹 층(stacking layer)에 의해 제작된다. 후속적으로, 수지 물질은 압축되면서 스택을 가열함으로써 경화된다. 이는 수지가 섬유질 스택을 응고시키면서 흐르게 한 후, 후속적으로 경화되게 한다. 이는 일체화된 층상 복합 구조물을 생성시킨다. 복합 층상 구조물은 강성이고 경량이고; 이의 용도는 잘 알려져 있는데, 이는 산업적 적용, 예컨대, 자동차, 항공우주 및 해양 적용에 종종 사용된다. 이러한 구조물은 풍력 에너지 적용, 예컨대, 풍력 터빈 블레이드, 특히, 블레이드의 외부 쉘, 내부 스파(spar), 스파의 루트 단부 및 블레이드가 부착되는 터빈의 허브에 폭넓게 사용된다.Typically, a portion of the composite is produced by a stacking layer of a fiber-reinforced material (also known as prepreg) that has been previously impregnated with a curable resinous material. Subsequently, the resin material is cured by heating the stack as it is being compressed. This causes the resin to flow while coagulating the fibrous stack and subsequently cured. This results in an integrated layered composite structure. The composite stratified structure is rigid and lightweight; Its uses are well known, and are often used in industrial applications such as automotive, aerospace and marine applications. Such structures are widely used in wind energy applications, such as wind turbine blades, particularly the hub of the outer shell of the blades, the inner spar, the root end of the spar and the turbine to which the blades are attached.

본 발명에 따라, 첨부된 청구항 중 어느 한 항에 정의된 바와 같은 구조물, 블레이드, 부분품, 및 몰딩 물질이 제공된다.According to the present invention, structures, blades, parts, and molding materials as defined in any of the appended claims are provided.

특히, 본 발명은 풍력 터빈 부분품, 특히, 풍력 터빈 블레이드의 스파 및 쉘의 제작을 위한 부품을 제조하는데 유용한 물질 및 그러한 물질의 용도에 관한 것이다.In particular, the present invention relates to materials useful for manufacturing parts of wind turbine parts, in particular spares and shells of wind turbine blades and the use of such materials.

풍력 터빈 블레이드가 두 개의 주요 조각으로 구성될 수 있고, 하중 지지 스파는 풍력 터빈의 허브에 부착된 루트를 지니는 블레이드의 내부를 따라 연장되는데, 일반적으로 블레이드의 단부 또는 블레이드에 가까운 끝 끝부분으로 테이퍼드(tapered) 방식에 의해 연장된다. 스파는 어떠한 편리한 모양일 수 있고, I 빔이 특히 유용하다. 스파는 전형적으로 직사각형 단면이고, 서로에 대해 단단하게 부착된 2개의 할브(halve)를 포함할 수 있다. 쉘은 스파 주위에 장착되어 풍력에 노출되는 표면을 제공하고, 쉘은 풍력과 최대 상호작용을 얻도록 적절하게 공기역학적 모양으로 구성된다. 쉘은 일반적으로 스파에 결합되고, 또한 최종 블레이드를 제공하기 위해 함께 접합되는 두 개의 할브에 있을 수 있다. 블레이드가 장착되는 수직 필러(vertical pillar)에는 각각의 블레이드가 스파의 루트에 의해 부착되는 허브가 제공된다.The wind turbine blade can be composed of two main pieces and the load bearing span extends along the interior of the blade having a root attached to the hub of the wind turbine and is generally tapered to the end of the blade or to the end of the blade, And is extended by a tapered method. The spas can be of any convenient shape, and the I beam is particularly useful. Spas are typically rectangular in cross-section and may include two halves attached rigidly to one another. The shell is mounted around the span to provide a surface exposed to the wind, and the shell is suitably constructed of an aerodynamic shape to obtain maximum interaction with the wind force. The shell is generally coupled to the spar and may also be in two halves joined together to provide a final blade. The vertical pillar on which the blades are mounted is provided with a hub in which each blade is attached by the root of the spar.

블레이드에서 쉘과 스파 둘 모두는 현장에서 조립을 위해 해체되어 제작될 수 있다. 섹션은 이들이 서로 잘 맞도록 제조될 수 있다. 이는 현장에서 대형 블레이드의 조립을 위해 더 작은 섹션의 제작 및 이동을 가능하게 한다.Both shells and spas in blades can be disassembled for assembly in the field. The sections can be made to fit well together. This allows the creation and movement of smaller sections for assembly of large blades in the field.

풍력 터빈 블레이드는 특히 길이로 크기가 증가하는데, 일부 블레이드의 길이는 현재 50미터를 초과하고, 일부 경우에, 70미터를 초과한다. 이러한 길이 증가는, 다중 복합 섬유 및 수지 보강재 층의 더 큰 스택으로부터 제조된 더 두꺼운 블레이드가 필요한 경우에는 더 큰 강도를 필요로 하는데, 두께는 개별 층의 두께를 증가하는 것 보다는 층의 갯수를 증가시킴으로써 달성되는 것이 바람직하다. 그러나, 층의 갯수가 증가함에 따라서, 블레이드의 두께 전체에 걸쳐서 그리고 블레이드의 길이를 따라서 요망되는 표면 피니쉬(surface finish) 및 균질성을 얻는 것이 점점 힘들어진다. 통상적으로, 수지 사전함침된 섬유 보강재(프리프레그)는 이러한 스택을 형성시키기 위해 몰드에서 레이 업된다. 대안적으로, 건조 섬유 층은 몰드에서 레이 업되고, 이들은 후속적으로 진공 보조 수지 이송 몰딩 공정(vacuum assisted resin transfer moulding process: VARTM)을 이용하여 경화가능한 수지 매트릭스로 주입된다. Wind turbine blades increase in size, especially in length, with the length of some blades now exceeding 50 meters, in some cases exceeding 70 meters. This increase in length requires greater strength when a thicker blade made from a larger stack of multiple composite fibers and resin stiffener layers is required, the thickness increasing the number of layers rather than increasing the thickness of the individual layers . However, as the number of layers increases, it becomes increasingly difficult to obtain the desired surface finish and homogeneity across the thickness of the blades and along the length of the blades. Typically, resin pre-impregnated fiber reinforcement (prepreg) is laid up in a mold to form this stack. Alternatively, the dry fiber layers are laid up in a mold, which is subsequently injected into a curable resin matrix using a vacuum assisted resin transfer molding process (VARTM).

섬유 보강 복합 물질에서 섬유의 휨, 선형 변형(linear distortion), 주름 또는 혹은 최종 복합재 구조의 기계적 특성, 특히 강도 및 E-모듈러스를 크게 저하시키는 것으로 당해 기술 분야에 알려져 있다. 따라서, 고도로 정렬된 섬유를 지니는 복합재의 제작이 매우 요망된다. 특히, 건조 섬유 층을 함유하여 레이 업하는 VARTM에서는 레이-업과 가공 둘 모두 동안에 섬유 정렬을 유지하는 것이 문제이다.Is known in the art to significantly reduce fiber warpage, linear distortion, wrinkling, or mechanical properties of the final composite structure, particularly strength and E-modulus, in fiber reinforced composite materials. Thus, the fabrication of composites bearing highly ordered fibers is highly desirable. In particular, in VARTM laying up with a dry fiber layer, maintaining fiber alignment during both lay-up and processing is a problem.

풍력 터빈 블레이드의 제작에 사용될 수 있는 프리프레그 몰딩 물질의 제공을 위한 다양한 방법이 제안되었다. 한 가지 공정은 앞서 기재된 프리프레그가 보강 섬유, 예컨대, 유리 섬유, 또는 탄소 섬유의 건조 레이-업에 의해 제조되는 주입 공정이다. 그러나, 이는 연장된 길이의 풍력 터빈 블레이드의 쉘 또는 스파의 전체 폭에 걸쳐서 사용하기에는 만족스러운 기술이 아니다. 대안적으로, 경화된 라미네이트에 습윤 또는 건조될 수 있는 프리프레그가 삽입될 수 있고, 스택이 경화되어 최종 블레이드를 생산할 수 있는 것으로 제시되어 있다. 제안된 또 다른 기술은 레이-업 동안 그리고 경화 전에 시스템으로부터 공기를 제거할 수 있도록 프리프레그와 함께 침투성 부직포를 레이-업하는 것이다. 부직포는 플리스(fleece)의 형태일 수 있다. 바람직하게는, 플리스는 20 내지 100 gsm, 바람직하게는 40 내지 60 gsm 범위의 중량을 지닌다. 여기서, 쉘 또는 스파의 폭에 걸쳐서 이러한 단일 물질의 사용은 또한 만족스럽지 않았다. 풍력 터빈 블레이드의 길이가 증가함에 따라서, 본 발명자들은 어떠한 물질도 어떠한 물질 제작 공정도 전체 블레이드의 생산을 위해서 최적이지 않음을 발견하였다.Various methods have been proposed for providing a prepreg molding material that can be used to make wind turbine blades. One process is an injection process in which the prepregs described above are produced by dry layup of reinforcing fibers, such as glass fibers, or carbon fibers. However, this is not a satisfactory technique for use over the entire width of a shell or spar of an extended length wind turbine blade. Alternatively, a prepreg that can be wet or dried in the cured laminate can be inserted, and the stack is cured to produce the final blades. Another proposed technique is to lay up the permeable nonwoven fabric with the prepreg so that air can be removed from the system during and during the lay-up. The nonwoven fabric may be in the form of a fleece. Preferably, the fleece has a weight in the range of 20 to 100 gsm, preferably 40 to 60 gsm. Here, the use of such a single material over the width of the shell or spar was also unsatisfactory. As the length of the wind turbine blades increases, the inventors have found that no material is optimal for the production of the entire blades, whatever the fabrication process.

본 발명자들은 개선된 표면 공기역학적 피니쉬를 지니는 쉘 및 개선된 균질성 및 감소된 공동 형성을 지니는 부품이 풍력 터빈 부품, 예컨대, 쉘, 스파 및 허브의 길이에 걸쳐 상이한 프리프레그 물질을 사용함으로써 달성될 수 있음을 발견하였다.The present inventors have found that a shell having an improved surface aerodynamic finish and a component having improved homogeneity and reduced cavitation can be achieved by using different prepreg materials over the length of a wind turbine component such as a shell, .

따라서, 본 발명은 스파, 쉘 및 허브를 포함한 블레이드의 다양한 부분에 사용될 수 있는 다양한 물질에 관한 것이다. 추가로, 본 발명은 그러한 물질들 중 둘 이상으로부터 제조된 스파, 쉘 및 허브에 관한 것이다. 추가로, 본 발명은 아마도 두 가지 부분에서의 쉘, 아마도 두 가지 부분에서의 스파 및 임의로 허브를 포함하는 블레이드를 생산하도록 조립될 수 있는 그러한 물질로부터 생산된 부품의 콜렉션(collection)을 제공한다.Accordingly, the present invention relates to various materials that can be used in various parts of blades, including spas, shells and hubs. Additionally, the present invention relates to spas, shells and hubs made from two or more of such materials. In addition, the present invention provides a collection of parts produced from such materials, which can be assembled to produce a shell, perhaps in two parts, a spar in two parts, and a blade optionally comprising a hub.

따라서, 본 발명은 풍력 터빈 블레이드, 특히 풍력 터빈 블레이드의 스파 및 쉘의 제작에 사용하기에 적합한 하기 물질들을 제공한다.Accordingly, the present invention provides the following materials suitable for use in making springs and shells of wind turbine blades, particularly wind turbine blades.

제 11st 몰딩 물질 Molding material

첫 번째 구체예에서, 본 발명은 경화가능한 수지 매트릭스의 적어도 한 면 상에 경화가능한 수지 층 및 섬유 물질 층을 포함하는 제 1 몰딩 물질을 제공하고, 이러한 몰딩 물질은 추가로 섬유 보강 물질에 접착되는 추가의 섬유 층을 포함한다.In a first embodiment, the present invention provides a first molding material comprising at least one layer of a curable resin layer and a layer of fibrous material on at least one side of a curable resin matrix, wherein the molding material is further adhered to the fiber- And a further fiber layer.

바람직한 구체예에서, 섬유 보강재는 물질의 한 면 상으로부터 함침되고, 추가의 섬유 층은 섬유 보강 물질의 반대 면에 접착된다. 5 내지 50 g/m2, 바람직하게는 5 내지 20 g/m2 (gsm) 범위의 면적 중량을 지니는 부직조 섬유 물질을 포함하는 추가의 섬유 층의 사용이 특히 적합하다.In a preferred embodiment, the fiber reinforcement is impregnated from one side of the material and the additional fiber layer is bonded to the opposite side of the fiber reinforcing material. The use of additional fiber layers comprising a nonwoven fibrous material having an area weight in the range of 5 to 50 g / m 2 , preferably 5 to 20 g / m 2 (gsm) is particularly suitable.

부직조 물질은 바람직하게는 와이드-메쉬인 스크림(scrim) 또는 웹(web)의 형태일 수 있고, 이는 어떠한 적합한 물질로 제조될 수 있지만 열가소성사(thermoplastic yarn)가 바람직하다. 실 물질의 중요한 요건은 스크림사가 경화 공정 동안 용융되지 않도록 프리프레그 겔화 온도와 유사하거나 이보다 높은 융점을 지니는 것이다. 바람직하게는, 실 융점과 매트릭스 겔화점 사이의 차이는 적어도 10℃여야한다. 스크림을 위한 적합한 물질은 폴리에스테르(76 - 1100 dtex), 예컨대, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트 및 이들의 코폴리머, 폴리아미드(110-700 dtex), 예컨대, 나일론 6, 나일론 66, 나일론 11, 및 나일론 12, 폴리에테르설폰, 폴리프로필렌, 비스코스 방적사(143 - 1000 dtex), 메타 및 파라-아미드(Kevlar 29 220-1100 dtex) 및 Nomex T-430(220-1300 dtex), 유리(220-1360 dtex), 주트(jute)(2000 dtex), 아마(flax)(250-500 dtex), 면(200-500 dtex) 및 이들 중 하나 이상의 조합을 포함한다. 이러한 물질은 Bellingroth GmbH로부터 Bafatex 상품명으로 입수가능하다.The nonwoven material may preferably be in the form of a wide-mesh scrim or web, which may be made of any suitable material, but is preferably a thermoplastic yarn. An important requirement of the actual material is that it has a melting point similar to or higher than the prepreg gelling temperature so that the scrim is not melted during the curing process. Preferably, the difference between the actual melting point and the matrix gelation point should be at least 10 ° C. Suitable materials for the scrim include polyester (76-1100 dtex) such as polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate and copolymers thereof, polyamides (110-700 dtex) such as nylon 6, nylon 66, nylon 11 and nylon 12, polyethersulfone, polypropylene, viscose yarns (143-1000 dtex), meta and para-amides (Kevlar 29 220-1100 dtex) and Nomex T-430 (220-1300 dtex) -1360 dtex, jute (2000 dtex), flax (250-500 dtex), cotton (200-500 dtex), and combinations of one or more of these. Such materials are available from Bellingroth GmbH under the trade name Bafatex.

추가로, 섬유 보강 물질은 1 내지 20 μm, 바람직하게는 10 내지 15 μm 범위의 평균 직경을 지니는 필라멘트를 포함하는 섬유 토우를 포함하고, 15 내지 70부피%의 토우, 18 내지 68부피%의 토우, 20 내지 65 부피%의 토우, 25 내지 60부피%의 토우, 25 내지 55부피%의 토우, 25 내지 50부피%의 토우, 25 내지 45부피%의 토우, 25 내지 40부피%의 토우, 25 내지 35부피%의 토우, 25 내지 30부피%의 토우, 30 내지 55부피%의 토우, 35 내지 50부피%의 토우의 범위 및/또는 상기 언급된 범위들의 조합의 섬유 부피 분율(fibre volume fraction: FVF)을 지니는 것이 바람직하다.Further, the fiber-reinforced material comprises a fiber tow comprising filaments having an average diameter in the range of 1 to 20 μm, preferably 10 to 15 μm, and comprises 15 to 70% by volume of tow, 18 to 68% From 25 to 55% by volume of toe, from 25 to 45% by volume of toe, from 25 to 40% by volume of toe, from 25 to 60% by volume of toe, from 25 to 60% The fiber volume fraction of the tow ranges from 35 to 35 vol%, 25 to 30 vol% toe, 30 to 55 vol% toe, 35 to 50 vol% tow and / FVF).

제 2Second 몰딩 물질 Molding material

두 번째 구체예에서, 본 발명은 두 개의 교차 결합된 섬유 플라이(ply)를 포함하는 섬유 물질을 포함하는 제 2 몰딩 물질로서, 각각의 플라이가 상이한 각도에서 배향된 섬유 토우를 하고, 섬유 물질이 추가로 경화가능한 매트릭스를 포함하는 제 2 몰딩 물질을 제공한다. 그러한 적합한 물질의 예는 38 wt %의 에폭시 수지 M 9.6 GF로 함침된 이축 직조식 유리 섬유 BB600인 Hexcel HexPly® M 9.6 GF/38%/BB 600로부터 입수가능한 제품이다.In a second embodiment, the present invention provides a second molding material comprising a fibrous material comprising two cross-linked fiber ply, wherein each ply has a fiber tow oriented at different angles, And a second moldable material comprising a further curable matrix. An example of such a suitable material is the product available from Hexcel HexPly M 9.6 GF / 38% / BB 600, a biaxially oriented glass fiber BB600 impregnated with 38 wt% epoxy resin M 9.6 GF.

바람직한 구체예에서, 플라이는 전형적으로 탄소 섬유의 플라이 내에 포함됨으로서 전기 전도성이 되고, 그러한 플라이는 라이트닝(lightning)에 의해 스트라이킹(striking)되는 때에 희생된다.In a preferred embodiment, the ply is electrically conductive by being typically contained in a ply of carbon fibers, and such ply is sacrificed when striking by lightning.

제 3Third 몰딩 물질 Molding material

본 발명의 세 번째 구체예는 단방향성 섬유 토우를 지니는 둘 이상의 보강 층 및 경화가능한 수지 매트릭스 결합 층을 함께 포함하는 제 3 몰딩 물질을 포함한다. 그러한 적합한 물질의 예는 Hexfit로서 Hexcel로부터 입수가능한 제품이다. 그러한 물질은 34 wt %의 에폭시 수지를 함유한다.A third embodiment of the present invention comprises a third molding material comprising two or more reinforcing layers having a unidirectional fiber tow and a curable resin matrix bonding layer together. An example of such a suitable material is a product available from Hexcel as Hexfit. Such material contains 34 wt% epoxy resin.

제 4Fourth 몰딩 물질 Molding material

네 번째 구체예에서, 섬유 보강재 층 및 경화가능한 액체 수지를 포함하는 제 4 몰딩 물질 또는 구조물이 제공되고, 여기서 섬유 보강재는 복수의 토우를 포함하고, 각각의 토우는 복수의 필라멘트를 포함하고, 수지는 섬유 보강재의 토우들 사이의 틈들 사이에 적어도 부분적으로 제공되어 적어도 토우 내부에 통기공 경로를 제공한다. 토우의 내부는, 공기를 물질 또는 구조물의 가공 동안 제거하는 통기공 경로를 제공하도록 적어도 부분적으로 수지를 함유하지 않는다.In a fourth embodiment, there is provided a fourth molding material or structure comprising a fiber reinforcement layer and a curable liquid resin, wherein the fiber reinforcement comprises a plurality of tows, each tow comprising a plurality of filaments, Is at least partially provided between the gaps between the tows of the fibrous reinforcement material to provide a vented air path at least within the tow. The interior of the tow does not at least partially contain resin to provide a vent hole path to remove air during processing of the material or structure.

제 5Fifth 몰딩 물질 Molding material

다섯 번째 구체예에서, PolySpeed®로 명명되는 Hexcel로부터 입수가능한 제품과 같은 단방향성 압착 경화된 라미네이트를 포함하는 제 5 몰딩 물질이 제공된다. 바람직한 경화된 라미네이트는 약 1200g/m2의 평균 중량의 단방향성 섬유, 특히 2400tex 유리섬유를 함유하고 25 내지 30 wt %의 에폭시 수지를 함유하는 압착 경화된 라미네이트인 Polyspeed® GR 120일 수 있다.In a fifth embodiment, there is provided a fifth molding material comprising a unidirectionally pressure-cured laminate, such as the product obtainable from Hexcel, designated PolySpeed (R). A preferred cured laminate can be Polyspeed (R) GR 120, a pressure-cured laminate containing an average weight of unidirectional fibers of about 1200 g / m 2 , in particular containing 2400 tex glass fibers and containing 25 to 30 wt% epoxy resin.

경화된 라미네이트는 하나 이상의 챔퍼처리된(chamfered) 단부를 포함할 수 있다.The cured laminate may include one or more chamfered ends.

또 다른 구체예에서, 단방향성 라미네이트 형태의 제 5 몰딩 물질로서, 라미네이트가 경화된 수지 매트릭스에서의 단방향성 섬유 및 건조 섬유 영역, 바람직하게는 세로 또는 날실 방향의 건조 섬유 영역을 포함하는 제 5 몰딩 물질이 제공된다. 라미네이트는 날실 방향으로 부분 함침된 영역을 포함할 수 있다. 본 발명자들은 이러한 건조 또는 함침된 영역이 복합 모양의 몰드에서 라미네이트의 드레이프성(drapability)을 개선시킨다는 것을 발견하였다. 또한, 이들은 가공 및 경화 동안 어떠한 갇힌 가스(entrapped gas)의 통기를 개선시키고, 이들은 레이-업에서 이를 둘러싼 라미네이트와 물질들 사이의 결합을 개선시킨다. 라미네이트는 압착 경화되거나 인발성형된(pultruded) 라미네이트일 수 있다.In a further embodiment, as a fifth molding material in the unidirectional laminate form, a fifth molding comprising a unidirectional fiber and a dry fiber region in the resin matrix in which the laminate is cured, preferably a dry fiber region in the longitudinal or warp direction Material is provided. The laminate may include a partially impregnated region in the warp direction. The present inventors have found that such dried or impregnated areas improve the drapability of the laminate in the mold of a composite shape. They also improve the venting of any entrapped gas during processing and curing, which improves the bond between the laminate and the materials surrounding it in lay-up. The laminate may be a press-hardened or pultruded laminate.

추가의 구체예에서, 단방향성 라미네이트 형태의 제 5 몰딩 물질로서, 라미네이트가 경화된 수지 매트릭스에서의 단방향성 섬유 및 세로 또는 날실 방향으로 연장되는 세로 갭을 포함하는 제 5 몰딩 물질이 제공된다. 본 발명자들은 이러한 갭이 복합 모양의 몰드에서 라미네이트의 드레이프성을 개선시킨다는 것을 발견하였다. 라미네이트는 압착 경화되거나 인발성형된 라미네이트일 수 있다.In a further embodiment, as a fifth molding material in the unidirectional laminate form, there is provided a fifth molding material comprising unidirectional fibers in the resin matrix in which the laminate is cured and longitudinal gaps extending in the longitudinal or warp direction. The inventors have found that such a gap improves the drape of the laminate in a mold of a composite shape. The laminate may be a press-hardened or drawn laminate.

또 다른 구체예에서, 건조 보강재 및/또는 스티칭(stitching) 및/또는 프리프레그 물질에 의해 함께 결합되는 다중 경화된 라미네이트 층 형태의 제 5 몰딩 물질이 제공된다. 경화된 라미네이트 층은 경화된 수지 매트릭스에서의 단방향성 섬유 및 건조 섬유 영역, 바람직하게는 세로 또는 날실 방향의 건조 섬유 영역을 포함하는 라미네이트의 형태일 수 있다. 라미네이트는 날실 방향으로 부분 함침된 영역을 포함할 수 있다. 라미네이트는 경화된 수지 매트릭스에서의 단방향성 섬유 및 건조 섬유영역, 바람직하게는 세로 또는 날실 방향의 건조 섬유영역을 포함한다. 라미네이트는 날실 방향의 부분 함침된 영역을 포함할 수 있다. 라미네이트는 또한 경화된 수지 매트릭스에서의 단방향성 섬유 및 세로 또는 날실 방향으로 연장되는 세로 갭을 포함할 수 있다. 라미네이트는 압착 경화되거나 인발성형된 라미네이트일 수 있다.In another embodiment, there is provided a fifth molding material in the form of a multi-cured laminate layer joined together by a dry stiffener and / or stitching and / or prepreg material. The cured laminate layer may be in the form of a laminate comprising a unidirectional fiber and a dry fiber region in the cured resin matrix, preferably a dry fiber region in the longitudinal or warp direction. The laminate may include a partially impregnated region in the warp direction. The laminate comprises unidirectional fibers and a dry fiber region in the cured resin matrix, preferably a dry fiber region in the longitudinal or warp direction. The laminate may include a partially impregnated region in the warp direction. The laminate may also include unidirectional fibers in the cured resin matrix and longitudinal gaps extending in the longitudinal or warp direction. The laminate may be a press-hardened or drawn laminate.

추가의 또 다른 구체예에서, 단방향성 라미네이트 형태의 제 5 몰딩 물질로서, 라미네이트가 단방향성 탄소 섬유 형태의 섬유 보강재 및 탄소 섬유의 한 면 또는 양면 상의 패브릭을 포함하고, 패브릭이 이에 스티칭되고, 상기 섬유 보강재가 섬유로 함침되고 경화되는 제 5 몰딩 물질이 제공된다. 패브릭은 날실 방향의 섬유 및 씨실 방향의 섬유를 포함할 수 있고, 상기 씨실 방향은 90°또는 30°내지 85°, 바람직하게는 60°내지 80°의 각도이다. 패브릭은 부직포일 수 있다. 패브릭은 유리섬유를 포함할 수 있다.In yet another embodiment, there is provided a fifth molding material in the form of a unidirectional laminate, wherein the laminate comprises a fabric on one or both sides of a fibrous reinforcement and a carbon fiber in the form of unidirectional carbon fibers, the fabric is stitched thereto, A fifth molding material is provided in which the fiber reinforcement is impregnated with fiber and cured. The fabric may include fibers in the warp direction and fibers in the weft direction and the weft direction is an angle of 90 or 30 to 85, preferably 60 to 80. The fabric may be nonwoven. The fabric may comprise glass fibers.

추가의 구체예에서, 추가의 보강재 층이 결합되는 경화된 수지 함침된 섬유 보강재 층을 포함하는 제 5 몰딩 물질로서, 상기 추가의 보강재 층이 건조 (비함침된) 섬유 보강 물질 및/또는 미경화된 섬유 함침된 보강재 층을 포함하는 제 5 몰딩 물질이 제공된다. 추가의 보강재 층은 경화된 수지 함침된 섬유 보강재 층을 지나 연장될 수 있다.In a further embodiment, a fifth molding material comprising a cured resin-impregnated fibrous reinforcement layer to which a further stiffener layer is bonded, wherein said additional stiffener layer is a dry (non-impregnated) fibrous reinforcement material and / And a fifth fiber-reinforced stiffener layer is provided. An additional stiffener layer may extend past the cured resin-impregnated fiber stiffener layer.

상기 언급된 제 5 몰딩 물질의 구체예와 관련하여, 본 발명자들은 이러한 건조 또는 함침된 영역이 복합 모양의 몰드에서 라미네이트의 드라이프성을 개선시킨다는 것을 발견하였다. 또한, 이들은 가공 및 경화 동안 어떠한 갇힌 가스의 통기를 개선시키고, 레이-업에서 이를 둘러싼 라미네이트와 물질들 사이의 결합을 개선시킨다.With regard to embodiments of the fifth molding material mentioned above, the inventors have found that such dry or impregnated areas improve the drift of the laminate in the mold of a composite shape. They also improve the venting of any trapped gas during processing and curing and improve the bond between the laminate and the materials surrounding it in lay-up.

본 발명자들은, 표면 결함이 하나 이상의 제 5 몰딩 물질 층의 포함에 의해 감소되거나 없어질 수 있다는 본 발명의 추가의 이점을 발견하였다. 이는 경화된 층이 등가의 미경화된 층에 의해 대체되는 레이업과 비교해 볼 때 레이업을 더 높은 온도에서 경화시킬 수 있으므로, 또한 레이업의 경화 동안 발열성의 열의 방출을 감소시킴으로써 전체 경화 시간을 감소시킨다는 이점을 지닌다. The present inventors have discovered the further advantage of the present invention that surface defects can be reduced or eliminated by the inclusion of one or more fifth layers of molding material. This reduces the overall cure time by reducing the emission of exothermic heat during cure of the layup, since it allows the layup to cure at a higher temperature compared to the layup where the cured layer is replaced by an equivalent uncured layer .

여섯 번째 구체예에서, 물질은 열경화가능한 물질, 특히 에폭시 수지의 매트릭스에 둘러싸이는 탄소 또는 유리 섬유와 같은 통상적인 섬유 보강된 프리프레그이다.In a sixth embodiment, the material is a conventional fiber-reinforced prepreg, such as carbon or glass fiber, surrounded by a thermosetting material, particularly a matrix of epoxy resin.

따라서, 본 발명은 풍력 터빈 블레이드에 사용되는 부품, 예컨대, 블레이드의 쉘, 스파 및 허브의 제작에서 이러한 물질들 중 둘 이상의 조합물의 사용과 관련된다. 물질은, Gurit에 의해 공급되는 Prime 20와 같은 주입 수지로 후속적으로 주입되는 건조 보강재의 레이-업에서 조합되거나 통합될 수 있다.Accordingly, the present invention relates to the use of a combination of two or more of these materials in the manufacture of components used in wind turbine blades, such as shells, spas and hubs of blades. The material can be combined or incorporated in the lay-up of the dry reinforcement that is subsequently injected with injection resin, such as Prime 20, supplied by Gurit.

풍력 터빈 블레이드의 부품의 생산에 사용될 물질들의 조합의 선택은 요망되는 특성에 의해 결정되는데, 일반적으로 유리 섬유 보강재의 비용은 탄소 섬유 보강재보다 저렴하다. 다른 한 편으로 탄소 섬유는 감소된 중량에서 증가된 강도를 제공한다. 그러나, 본 발명자들은 세 번째 구체예에 따른 제품과 같은 복수의 탄소 섬유 기반 프리프레그 층을 포함하는 스택에 제 1 구체예에 따른 제품의 하나 이상의 층을 포함시키는 것이 더 큰 균일한 표면 피니쉬를 생성시키고, 또한 경화 시에 더 적은 공동을 함유하는 더 균일하고 덜 다공성인 구조물을 생성시키며, 강도를 증가시킨다는 것을 발견하였다. 추가로, 본 발명자들은 임의로 HexFIT® 2000와 같은 세 번째 구체예의 제품의 하나 이상의 층을 포함하는 제품 UD 600의 복수의 층으로 구성된 스택에 PolySpeed® GR 120와 같은 다섯 번째 구체예의 제품의 하나 이상의 층을 포함시키는 것이 또한 표면 피니쉬를 개선시키고, 다공성 및 공동을 감소시키며, 풍력 터빈 블레이드 부품의 강도를 향상시킨다는 것을 발견하였다.The choice of the combination of materials to be used in the production of the parts of the wind turbine blade is determined by the desired properties, and in general the cost of the glass fiber reinforcement is lower than that of the carbon fiber reinforcement. On the other hand, carbon fibers provide increased strength at reduced weight. However, the inventors have found that including one or more layers of the product according to the first embodiment in a stack comprising a plurality of carbon fiber-based prepreg layers, such as the product according to the third embodiment, produces a larger uniform surface finish And also results in a more uniform, less porous structure containing less voids during curing and increases strength. In addition, the inventors have found that one or more layers of the product of the fifth embodiment, such as PolySpeed (R) GR 120, may be deposited on a stack of multiple layers of product UD 600, optionally comprising one or more layers of the product of the third embodiment such as HexFIT Has also been found to improve surface finish, reduce porosity and cavities, and improve the strength of wind turbine blade components.

바람직한 구체예에서, HextFit® 2000 및 PolySpeed® GR 120와 같은 제품의 층이 프리프레그의 스택 전체에 걸쳐서 실질적으로 규칙적인 간격으로 제공된다. 전체 층 수의 10% 내지 30%, 바람직하게는 15% 내지 25%를 구성하는 중간층이 특히 적합하다.In a preferred embodiment, layers of products such as HextFit 2000 and PolySpeed GR 120 are provided at substantially regular intervals throughout the stack of prepregs. An intermediate layer constituting 10% to 30%, preferably 15% to 25% of the total number of layers is particularly suitable.

일부 경우에, 본 발명의 성분에 추가의 물질을 포함하는 것이 필요할 수 있다. 예를 들어, 전기 전도도를 증가시키기 위해 수평 와이어 또는 탄소 토우가 필요할 수 있다.In some cases, it may be necessary to include additional materials in the components of the present invention. For example, horizontal wires or carbon tows may be needed to increase the electrical conductivity.

본 발명의 또 다른 양태에서, 몰딩 물질 또는 구조물은, 통기공 경로를 제공하는 섬유 보강재의 토우를 또한 함유한다. 토우는, 한 편으로 통기공 경로를 제공하고, 다른 한 편으로 구조적 보강을 제공하는 다중 목적으로 작용하기 때문에 실제로 구조적 또는 보강 섬유이다. 이러한 물질에서, 틈이 있는 수지는 물질이 실온에서 물질의 취급을 가능하게 하기에 충분한 구조를 지니는 것을 보장한다. 이는 실온(23℃)에서 수지가 비교적 높은 점도, 전형적으로 1000 내지 100,000 Pa.s의 범위, 더욱 전형적으로 5000 Pa.s 내지 500,000 Pa.s의 범위의 점도를 지니기 대문에 달성된다.In another embodiment of the present invention, the molding material or structure also contains a tow of a fiber reinforcement to provide a vent hole path. Tow is actually a structural or reinforcing fiber, because it acts on multiple purposes, providing a venting path on one side and structural reinforcement on the other. In these materials, the apertured resin ensures that the material has a sufficient structure to allow handling of the material at room temperature. This is achieved because the resin at room temperature (23 DEG C) has a relatively high viscosity, typically in the range of 1000 to 100,000 Pa.s, more typically in the range of 5000 Pa.s to 500,000 Pa.s.

또한, 수지는 점착성일 수 있다. 점착성은 어셈블리에서 툴 표면에 대한 또는 다른 프리프레그 플라이에 대한 프리프레그의 접착성의 척도이다. 점착성은 문헌["Experimental analysis of prepreg tack", Dubois et al, (LaMI)UBP/IFMA, 5 March 2009]에 기술된 방법에 따라 수지 자체에 대하여 또는 프리프레그에 대하여 측정될 수 있다. 상기 문헌은 그 문헌에 기술된 장비를 사용함으로써, 그리고 30℃의 일정 온도에서 30N의 개시 압력으로 수지 또는 프리프레그와 접촉하게 되고, 이후 5mm/분의 속도로 이동하게 되는 프로브(probe)에 대한 최대 탈결합력을 측정함으로써 점착성이 객관적으로, 그리고 반복가능하게 측정될 수 있음을 기술하고 있다. 이들 프로브 접촉 파라미터에 대해, 수지에 대한 점착성 F/Fref는 0.1 내지 0.6의 범위 내에 있으며, 여기서 Fref = 28.19N이고, F는 최대 탈결합력이다. 프리프레그의 경우, 점착성 F/Fref는 F/Fref에 대해 0.1 내지 0.45의 범위 내에 있으며, 여기서 Fref = 28.19N이고, F는 최대 탈결합력이다. 그러나, 섬유 지지 웹, 그리드(grid), 또는 스크림(scrim)이 또한 저장 및 가공 동안 물질 또는 구조물의 완결성을 추가로 증진시키기 위해 섬유 보강재의 적어도 하나의 외면 상에 배치될 수 있다. In addition, the resin may be tacky. Tackiness is a measure of the adhesion of a prepreg to a tool surface in an assembly or to another prepreg ply. Adhesion can be measured on the resin itself or on the prepreg according to the method described in "Experimental analysis of prepreg tack", Dubois et al, (LaMI) UBP / IFMA, 5 March 2009. The document is based on the use of the equipment described in the document and for a probe which comes into contact with a resin or prepreg at a starting temperature of 30 N at a constant temperature of 30 캜 and then moves at a rate of 5 mm / Describes that the stickiness can be measured objectively and repeatedly by measuring the maximum dislocation force. For these probe contact parameters, the stickiness F / Fref for the resin is in the range of 0.1 to 0.6, where Fref = 28.19N and F is the maximum release force. In the case of the prepreg, the sticky F / F ref is in the range of 0.1 to 0.45 for F / F ref , where F ref = 28.19 N and F is the maximum release force. However, a fiber support web, grid, or scrim may also be disposed on at least one outer surface of the fiber reinforcement to further enhance the integrity of the material or structure during storage and processing.

추가의 구체예에서, 물질 및 구조물은 또한 비함침된 토우 및/또는 적어도 부분 함침된 토우를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 보강재는 비함침된 토우("건조 토우") 및 완전 함침된 토우를 포함한다. 섬유 보강재의 층은 적어도 부분 함침된 섬유 보강재에 적어도 부분적으로 엠베딩된 통기공 토우를 포함한다. 부분 함침된 섬유 보강재는 단방향성 보강재 또는 직조 섬유 보강재 또는 부직조 섬유 보강재일 수 있다.In further embodiments, the materials and structures may also include non-impregnated tows and / or at least partially impregnated tows. Preferably, the reinforcement comprises non-impregnated tow ("dry tow") and fully impregnated tow. The layer of fibrous reinforcement comprises at least partially hollow embedding voids in at least partially impregnated fibrous reinforcement. The partially impregnated fiber reinforcement may be a unidirectional reinforcement or a woven fiber reinforcement or a nonwoven fibrous reinforcement.

둘 이상의 별개의 섬유 보강재 층들 중 하나 이상은 수지로 함침될 수 있고, 다른 층은 비함침되거나 실질적으로 비함침될 수 있으며, 층은 수지가 토우의 틈 사이에 존재하도록 결합된다. 바람직하게는, 층은 비함침되거나 실질적으로 비함치된 토우가 함침된 토우들 사이에 적어도 부분적으로 엠베딩되도록 결합된다. 층은 단방향성 토우를 포함하는데, 각각의 층의 토우는 실질적으로 평행하다. 두 개의 층은 단방향성 토우가 모두 동일한 평면에 있거나 실질적으로 동일한 평면에 있도록 압축에 의해 결합될 수 있다. 하나 이상의 추가의 섬유층은 또한 결합된 층과 조합될 수 있다.One or more of the two or more distinct fibrous reinforcement layers may be impregnated with a resin and the other layer may be unimpregnated or substantially unimpregnated and the layer is bonded such that the resin is present between the crevices of the tow. Preferably, the layer is bonded such that at least partially embedded between the non-impregnated or substantially non-imbibed tow-impregnated tows. The layer comprises a unidirectional tow, the tow of each layer being substantially parallel. The two layers can be joined by compression so that the unidirectional tows are all in the same plane or in substantially the same plane. One or more additional fibrous layers may also be combined with the bonded layers.

부직조 물질은 수지 함침된 섬유 보강재의 표면 상에 존재할 수 있다. 부직조 물질은 수지의 점착성에 의해 제 자리에 고정될 수 있다. 부직조 물질은 이에 따라서 자리조절된다.The weir material may be present on the surface of the resin impregnated fiber reinforcement. The weave material can be fixed in place by the tackiness of the resin. The weaving material is then adjusted accordingly.

추가의 양태에서, 함침된 및 비함침된 토우는 섬유 보강재의 단일 평면을 형성시키도록 함께 위치될 수 있다. 섬유 보강재의 층 또는 시트에서 함침된 및 비함침된 토우의 세로 축은 서로에 대해 평행할 수 있고, 이들의 축은 모두 단일 평면에 위치될 수 있다.In a further aspect, the impregnated and non-impregnated tow may be co-located to form a single plane of fibrous reinforcement. The longitudinal axes of the impregnated and non-impregnated tows in a layer or sheet of fibrous reinforcement may be parallel to each other and their axes may all be located in a single plane.

추가의 구체예에서, 물질 또는 구조물은 결합된 함침된 및 비함침된 토우 층을 포함할 수 있는데, 함침된 및 비함침된 토우의 세로 축은 동일한 평면에 위치된다.In a further embodiment, the material or structure may comprise a combined impregnated and non-impregnated tow layer, wherein the longitudinal axes of the impregnated and non-impregnated tow are located in the same plane.

본 발명자들은, 본 발명의 다양한 물질들 중 둘 이상이 임의로 본원에 기재된 다른 물질과 함께 사용되어 풍력 터빈 블레이드의 다양한 부품을 형성시키는 경우에, 개선된 표면 피니쉬, 강도 및 균질성을 지니는 블레이드가 얻어질 수 있음을 발견하였다. 이에 따라서, 본 발명은 또한 본 발명의 둘 이상의 물질로부터 제작된 풍력 터빈 블레이드 또는 이의 부품의 섹션을 제공한다. 이에 따라서, 추가의 구체예에서, 본 발명은 부품의 폭에 걸쳐서 제 1 섹션 및 제 2 섹션을 포함하며, 상기 섹션들이 본 발명의 상이한 몰딩 물질을 포함하는 풍력 터빈 블레이드 또는 이의 부품을 제공한다.The inventors have found that a blade having improved surface finish, strength and homogeneity can be obtained when two or more of the various materials of the present invention are optionally used with other materials described herein to form various components of a wind turbine blade . Accordingly, the present invention also provides a section of a wind turbine blade or parts thereof made from two or more materials of the present invention. Accordingly, in a further embodiment, the present invention provides a wind turbine blade or a part thereof, comprising a first section and a second section over the width of the part, said sections comprising different molding materials of the present invention.

블레이드의 제 2 섹션은 단방향성 섬유 토우를 지니는 보강재 층 및 한 면으로부터 상기 보강재 층을 함침시키는 경화가능한 수지 매트릭스를 포함하는 물질을 포함할 수 있는 몰딩 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 보강재 층은 이러한 층이 함침되는 반대 면 상에 침투가능한 열가소성 층을 포함할 수 있고, 이러한 방식으로, 공기는 레이-업 및 경화 동안 제거되어 부품의 공동 형성을 감소시킬 수 있다.The second section of the blade preferably comprises a molding material that can comprise a material comprising a stiffener layer having a unidirectional fiber tow and a curable resin matrix for impregnating the stiffener layer from one side. The stiffener layer may include a penetrable thermoplastic layer on the opposite side to which this layer is impregnated, and in this manner, air may be removed during lay-up and curing to reduce cavitation of the part.

또 다른 추가의 구체예에서, 제 1 및 제 2 섹션을 포함하는 풍력 터빈 블레이드 또는 부품은, 본 발명의 추가의 몰딩 물질을 포함할 수 있는 추가의 섹션을 함유할 수 있다.In yet another further embodiment, the wind turbine blade or part comprising the first and second sections may contain additional sections that may include additional molding material of the present invention.

본 발명은 본 발명의 어떠한 몰딩 물질을 포함하는 풍력 터빈 블레이드 또는 이의 부품을 제작하기 위한 부분들의 키트를 추가로 제공한다. 키트는 최종 블레이드로 현장에서 조립될 수 있는 다양한 더 짧은 섹션을 포함할 수 있다.The present invention further provides kits of parts for making wind turbine blades or parts thereof comprising any molding material of the present invention. The kit may include various shorter sections that can be assembled in situ with the final blades.

본 발명의 모든 물질에 사용되는 수지 물질은 열경화성 수지, 예컨대, 에폭시 수지 또는 폴리우레탄 수지이고, 에폭시 수지가 바람직하다. 수지 물질의 선택은 라미네이트의 적용 및 용도에 좌우된다. 모든 물질에서 수지는 에폭시 수지인 것이 바람직하고, 단일 부품을 생산시키는데 사용되는 각각의 물질에서 수지는 동일한 경화 조건 하에 경화되어야 한다. 또한, 물질에 존재하는 보강 물질은 다양한 적합한 섬유로부터 선택될 수 있고, 흔히 이는 탄소, 아라미드, 현무암(basalt) 또는 유리 섬유를 포함한다. 섬유 물질은 직조 또는 부직조 형태로 제공될 수 있다. 본 발명의 바람직한 시스템에서, 부품의 두께에 걸쳐 상이한 섹션이 상이한 섬유 보강재를 함유할 수 있고, 섬유의 성질, 섬유의 배향, 섬유 층이 직조인지 부직조인지에 따라 차이가 있을 수 있다.The resin material used for all the materials of the present invention is a thermosetting resin such as an epoxy resin or a polyurethane resin, and an epoxy resin is preferable. The choice of resin material will depend on the application and use of the laminate. The resin in all materials is preferably an epoxy resin, and in each of the materials used to produce a single part, the resin must be cured under the same curing conditions. In addition, the reinforcing material present in the material can be selected from a variety of suitable fibers, often including carbon, aramid, basalt or glass fibers. The fibrous material may be provided in a woven or nonwoven form. In a preferred system of the present invention, different sections may contain different fiber reinforcements over the thickness of the part and may vary depending on the nature of the fibers, the orientation of the fibers, and whether the fiber layers are woven or nonwoven.

본 발명에는 직포가 사용될 수 있고, 이는 일반적으로 패브릭의 세로 방향의 날실 토우와 패브릭의 가로 방향의 씨실 섬유 토우 둘 모두를 함유한다. 토우는 토우를 함께 형성시키는 필라멘트라 불리는 다중 섬유 엘리먼트로 구성된다. 날실 토우와 씨실 토우는 동일한 물질을 함유하고, 동일한 중량일 수 있거나, 상이한 물질 및/또는 중량을 함유할 수 있다. 날실 및 씨실 토우는 서로에 대해 +/-10° 내지 +/- 90°의 범위일 수 있는 각도로 배열될 수 있다. 일부 직포는 비교적 적은 갯수의 날실 토우를 함유한다. 이는 씨실 토우가 세로 방향으로 편향되도록 충분한 안정성을 지니는 패브릭을 제공한다. 이는 패브릭의 한 면에 장력을 적용하면서 반대 면에서 패브릭을 유지함으로써 달성된다. 이는, 예를 들어, EP 1880819호에 개시되어 있다. 전형적으로, 이러한 성질의 패브릭은 70-90%의 씨실 섬유 및 30-10%의 안정화시키는 날실 섬유를 지닌다. 편향된 패브릭은 씨실 섬유 토우의 존재가 날실 섬유 토우로 크림프를 도입한다는 단점을 지닌다. 결과적으로, 이는 이러한 물질로부터 생산된 복합 부분의 기계적 성능에 영향을 미친다. 더욱이, 직조 섬유는 패브릭의 다른 평평한 표면 상에 작은 편차를 초래하고, 이러한 편차는 수지가 적용되어 프리프레그를 형성시키는 경우에 공기를 포집하기 위한 위치로서 작용하고, 그 후에 포집된 공기가 최종 라미네이트에서 공동이 되어 기계적 특성을 추가로 감소시킨다. Woven fabrics can be used in the present invention, which generally contain both longitudinal warp tows of the fabric and transverse weft fiber tows of the fabric. The tow consists of multiple fiber elements called filaments that together form a tow. The warp tow and the weft tow may contain the same material and may be of the same weight or may contain different materials and / or weights. The warp and weft tow can be arranged at an angle that can range from +/- 10 DEG to +/- 90 DEG with respect to each other. Some wovens contain a relatively small number of warp tows. This provides a fabric with sufficient stability such that the weft tufts are deflected in the longitudinal direction. This is accomplished by applying tension on one side of the fabric while maintaining the fabric on the opposite side. This is disclosed, for example, in EP 1880819. Typically, this nature of fabric has 70-90% of weft fibers and 30-10% of stabilizing warp fibers. A deflected fabric has the drawback that the presence of a weft fiber tow introduces a crimp into a warp fiber tow. As a result, this affects the mechanical performance of the composite part produced from this material. Moreover, the woven fibers result in small deviations on the other flat surface of the fabric, which acts as a position for trapping air when the resin is applied to form a prepreg, and then the collected air is transferred to the final laminate Thereby further reducing the mechanical properties.

부직포의 범위는 절단된 가닥 패브릭과 같은 무작위 방향의 섬유 엘리먼트를 함유하는 패브릭에서부터 규칙적인 실질적으로 평행한 방향의 토우를 함유하는 패브릭까지에 이른다. 이러한 적용 내에서, 본 발명의 물질에 바람직한 "배향된 보강 패브릭"으로 후자의 패브릭으로 지칭된다.The range of nonwoven fabrics ranges from fabrics containing random fiber elements, such as truncated strand fabrics, to fabrics containing regular to parallel tows. Within this application, the latter is referred to as the "oriented reinforcing fabric" preferred for the material of the present invention.

상기 언급된 직포와 반대로 배향된 보강 패브릭의 중요한 이점은, 섬유 토우가 크림프에 의해 영향을 받지 않고, 이에 따라서, 생성된 복합 구조물이 개선된 기계적 성능을 지닌다는 점이다.An important advantage of the reinforcing fabric oriented opposite to the above-mentioned woven fabric is that the fiber tow is not affected by the crimp and, accordingly, the resulting composite structure has improved mechanical performance.

본 발명의 일부 양태에서, 사용되는 물질은 부분 또는 완전 경화된 섬유-보강 시트 물질, 예컨대, 앞서 기재된 PolySpeed® GR 120일 수 있고, 이는 시트에서 매우 높은 섬유 함량 및 고도로 배향된 섬유를 가능하게 한다. 더욱이, 시트가 경화된 사실은 온도 범위 또는 습도 범위와 같은 특정 조건이 필요하지 않기 때문에 시트의 이동을 용이하게 한다. 또한, 시트 모양과 경화된 상태의 조합은 복합 부재 또는 부품을 형성시키는 레이-업에서 섬유의 정렬, 또는 다시 말해서, 선형을 저해하지 않으면서 몰드의 모양에 시트의 조절을 용이하게 한다. 이는 요망되는 섬유 분포가 복잡한 삼차원 모양으로 되어 있는 풍력 터빈 블레이드의 에어포일(airfoil)(쉘)과 같은 복합 모양에 있어서 특히 중요하다.In some aspects of the invention, the material used may be a partially or fully cured fiber-reinforced sheet material, such as the PolySpeed (R) GR 120 described above, which enables a very high fiber content and highly oriented fibers in the sheet . Moreover, the fact that the sheet is cured facilitates sheet movement since no specific conditions such as temperature range or humidity range are required. Also, the combination of the sheet shape and the cured state facilitates the alignment of the fibers in the lay-up forming the composite member or part, or in other words, the adjustment of the sheet to the shape of the mold without inhibiting the linearity. This is particularly important for complex shapes such as airfoils (shells) of wind turbine blades where the desired fiber distribution has a complex three-dimensional shape.

요망되는 모양의 엘리먼트는 특정 레이-업으로 복합 부재 또는 부품을 형성시키는 것을 용이하게 하기 위해 시트 물질로부터 절단될 수 있다.The element of the desired shape may be cut from the sheet material to facilitate forming the composite member or part in a particular lay-up.

풍력 터빈 블레이드의 부품의 제작에서, 경화된 섬유-보강 시트 물질의 엘리먼트의 적어도 일부는 다수의 실질적으로 평행한 엘리먼트 에지가 제공되도록 부분적으로 중첩되는 플라이로 위치될 수 있다. 이는 몰드의 표면에 매우 가까이 엘리먼트를 위치시키는 것을 가능하게 하고, 엘리먼트들 사이에 중첩된 영역을 조절함으로써 보강 섬유의 거의 어떠한 요망되는 전체 분포가 실현될 수 있다. 특히, 엘리먼트는 섬유가 블레이드의 중심선에서부터 횡단면의 표면까지의 거리에 상응하는 깊이 프로파일을 지니는 레이크에서 물의 분포와 실질적으로 유사하도록 풍력 터빈 블레이드의 쉘의 횡단면에 위치될 수 있다. 특히 바람직한 구체예에서, 실질적으로 평행한 엘리먼트 에지는 경화된 섬유-보강 시트 물질의 엘리먼트의 길이에 실질적으로 평행한 에지이다. 이는 비교적 짧은 수지 도입 길이를 초래하고, 그에 따라서, 제작이 더 용이해 지고 재현성이 더 커진다. 경화된 섬유-보강 시트 물질은 부분적으로 중첩된 타일로서 블레이드의 외면 부근에 위치될 수 있다. 경화된 섬유-보강 시트 물질은 인발성형되거나 밴드 압착되는 경화된 섬유-보강 시트 물질이고, 경화된 섬유-보강 시트 물질의 엘리먼트들로 나뉘어진다.In making parts of a wind turbine blade, at least a portion of the elements of the cured fiber-reinforced sheet material may be positioned in a ply that partially overlaps to provide a plurality of substantially parallel element edges. This makes it possible to place the element very close to the surface of the mold and almost any desired overall distribution of the reinforcing fibers can be realized by adjusting the overlapping area between the elements. In particular, the element can be located in the cross-section of the shell of the wind turbine blade so that the fiber is substantially similar to the distribution of water in the rake having a depth profile corresponding to the distance from the centerline of the blade to the surface of the cross-section. In a particularly preferred embodiment, the substantially parallel element edge is an edge substantially parallel to the length of the element of the cured fiber-reinforced sheet material. This results in a relatively short resin introduction length, thereby making it easier to make and reproducible. The cured fiber-reinforced sheet material may be located in the vicinity of the outer surface of the blade as a partially overlapped tile. The cured fiber-reinforced sheet material is a cured fiber-reinforced sheet material that is drawn or band pressed and is divided into elements of the cured fiber-reinforced sheet material.

경화된 엘리먼트는 엘리먼트들의 접합을 용이하게 하도록 하나 이상의 챔퍼처리된 단부를 포함할 수 있다.The cured element may include one or more chamfered ends to facilitate joining of the elements.

또 다른 구체예에서, 본 발명에 따른 풍력 터빈 블레이드는 적어도 40 m의 길이를 지닌다. 코드(C)에 대한 두께(t)의 비율(t / C)은 일반적으로 에어포일 섹션의 경우에 75% < r / R < 95%의 범위로 실질적으로 일정하고, 여기서, r은 블레이드 루트로부터의 거리이고, R은 블레이드의 전체 길이이다. 바람직하게는, 일정한 코드에 대한 두께 비율은 70% < r / R < 95%의 범위, 더욱 바람직하게는 66% < r / R < 95%의 범위로 실현된다. 이는 높은 관성 모멘트를 제공하는 블레이드의 횡단면의 영역에서 섬유의 매우 조밀한 패킹으로 인해 본 발명에 따라 풍력 터빈 블레이드의 경우에 실현될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따라 더 적은 보강 물질로 동일한 관성 모멘트를 달성하고/거나 더 큰 슬림 프로파일로 동일한 관성 모멘트들 달성하는 것이 가능하다. 이는 물질을 절약하기 때문에 바람직하고, 구조 요건에 따른 것 보다 공기역학적 요건에 따라 에어포일 설계를 가능하게 한다.In yet another embodiment, the wind turbine blade according to the present invention has a length of at least 40 m. The ratio t / C of the thickness t to the cord C is generally substantially constant in the range of 75% < r / R < 95% in the case of the airfoil section, And R is the total length of the blade. Preferably, the thickness ratio for a given cord is realized in the range of 70% <r / R <95%, more preferably 66% <r / R <95%. This can be realized in the case of wind turbine blades according to the invention due to the very tight packing of the fibers in the region of the cross section of the blades providing a high moment of inertia. It is therefore possible in accordance with the invention to achieve the same moment of inertia with fewer reinforcing materials and / or achieve the same moment of inertia with a larger slim profile. This is desirable because it saves material and enables airfoil design according to aerodynamic requirements rather than according to structural requirements.

터빈 블레이드 또는 이의 부품을 구성하는 경화된 몰딩 물질은 45부피% 내지 75부피% (섬유 부피 분율), 바람직하게는 55부피% 내지 70부피%, 더욱 바람직하게는 58부피% 내지 65부피% (DIN EN 2564 A)의 수준으로 구조 섬유를 포함할 수 있다. 몰딩 물질은 몰딩 물질의 10중량% - 60중량%, 바람직하게는 20중량% 내지 50중량%, 더욱 바람직하게는 30중량% 내지 40중량%, 가장 바람직하게는 35중량%의 수지를 포함할 수 있다.The cured molding material constituting the turbine blade or parts thereof comprises from 45 vol% to 75 vol% (fiber volume fraction), preferably from 55 vol% to 70 vol%, more preferably from 58 vol% to 65 vol% EN 2564 A). &Lt; / RTI &gt; The molding material may comprise from 10% to 60%, preferably from 20% to 50%, more preferably from 30% to 40%, most preferably 35% by weight of the resin of the molding material have.

몰딩 물질은 실질적으로 600 gsm의 전체 면적 중량을 지니는 섬유 보강 물질로 형성될 수 있다. 섬유 보강재는 각각의 층에서 실질적으로 +30°또는 -30° 또는 +45° 또는 -45°으로 배열된 토우를 지니는 두 개의 패브릭 층을 포함할 수 있다. 개별적인 패브릭 층은 각각 실질적으로 300 gsm의 면적 중량을 지닐 수 있다. 개별적인 패브릭 층은 10 gsm의 면적 중량의 지지 층을 포함할 수 있다. 이러한 패브릭은 수지와 조합될 수 있고, 이의 예는 Hexcel에 의해 공급되는 M9.6 수지일 수 있다. 수지는, 예를 들어, 몰딩 물질의 35중량%로 섬유 보강재와 조합될 수 있다. The molding material may be formed of a fiber-reinforced material having a total area weight of substantially 600 gsm. The fiber reinforcement may comprise two fabric layers having tows arranged at substantially + 30 ° or -30 ° or + 45 ° or -45 ° in each layer. The individual fabric layers may each have an area weight of substantially 300 gsm. The individual fabric layers may comprise a support layer of an area weight of 10 gsm. Such a fabric may be combined with a resin, examples of which may be the M9.6 resin supplied by Hexcel. The resin may be combined with a fiber reinforcement, for example, at 35% by weight of the molding material.

경화된 섬유-보강 시트 물질의 엘리먼트는 블레이드의 쉘의 더 짧거나 더 긴 분율의 길이를 따라 제공될 수 있다. 그러나, 전형적으로, 엘리먼트는 풍력 터빈 블레이드 쉘 부재의 적어도 75%의 길이를 따라 위치되는 것이 바람직하고, 다수의 경우에, 경화된 섬유-보강 시트 물질은 블레이드의 쉘의 적어도 90%의 길이를 따라 위치되는 것이 더욱 바람직하다. The elements of the cured fiber-reinforced sheet material can be provided along the length of a shorter or longer fraction of the shell of the blades. However, typically, the element is preferably located along a length of at least 75% of the wind turbine blade shell member, and in many cases, the cured fiber-reinforced sheet material is at least 90% It is more preferable to be positioned.

본 발명의 물질은 일반적으로 폭의 적어도 10배인 길이를 지니며 상대적으로 평평하고, 폭은 시트 물질의 두께의 적어도 5배이다. 전형적으로, 길이는 폭의 20-50배 이상이고, 폭은 두께의 20 내지 100배 이상이다. 바람직한 구체예에서, 시트 물질의 모양은 밴드-유사이다.The material of the present invention is generally at least ten times the width and relatively flat, and the width is at least five times the thickness of the sheet material. Typically, the length is at least 20-50 times the width and the width is at least 20-100 times the thickness. In a preferred embodiment, the shape of the sheet material is band-like.

섬유-보강 시트 물질은 이들이 감아질 수 있도록 치수화되는 것이 바람직하다. 감아질 수 있다는 것은 시트 물질이 표준 크기의 용기에서 이동을 가능하게 하는 직경을 지니는 롤 상에 감길 수 있음을 의미한다. 이는 복합 부재의 제작 비용을 크게 감소시키는데, 그 이유는 경화된 섬유-보강 시트 물질의 무한한 코일이 중앙 설비에서 제작되고 블레이드 제작 위치로 운반될 수 있고, 이것이 적합한 크기의 엘리먼트로 나뉘어질 수 있기 때문이다. 운반을 추가로 향상시키기 위해서, 섬유-보강 시트 물질의 두께는 경화된 섬유-보강 시트 물질이 이용되는 가요성, 강성도, 섬유 유형 및 섬유 함량을 기초로 하여 2 m 미만의 직경으로 롤 상에 감길 수 있도록 선택되는 것이 바람직하다. 전형적으로 이는 최대 3.0 mm의 두께에 상응하지만, 높은 섬유 함량 및 강성도의 경우에, 2.5 mm 미만의 두께가 일반적으로 더 적합하다. 다른 한 편으로, 두꺼운 시트 물질은 더 얇은 시트 물질을 선호하는 외면에서 오히려 큰 단계를 가능하게 한다. 그러나, 시트 물질은 전형적으로 0.5 mm보다 더 얇으면 안되는데, 그 이유는 이후 다수의 시트가 필요해서 증가된 제작 시간을 초래하기 때문이다. 바람직한 구체예에서, 경화된 섬유-보강 시트 물질의 두께는 약 1.5 내지 2 mm이다.The fiber-reinforced sheet material is preferably dimensioned so that they can be rolled. Being rolled up means that the sheet material can be wound onto a roll having a diameter that allows movement in a standard sized container. This greatly reduces the cost of fabricating the composite member since an infinite coil of cured fiber-reinforced sheet material can be manufactured in a central facility and carried to a blade making location, which can be divided into elements of appropriate size to be. In order to further improve transport, the thickness of the fiber-reinforced sheet material is preferably on the roll to a diameter of less than 2 m based on the flexibility, stiffness, fiber type and fiber content of the cured fiber- And the like. Typically this corresponds to a thickness of up to 3.0 mm, but in the case of high fiber content and stiffness, a thickness of less than 2.5 mm is generally more suitable. On the other hand, thick sheet materials enable rather large steps in the outer surface where thinner sheet materials are preferred. However, the sheet material should typically be thinner than 0.5 mm, since a large number of sheets are needed thereafter resulting in increased fabrication time. In a preferred embodiment, the thickness of the cured fiber-reinforced sheet material is about 1.5 to 2 mm.

복합재의 층으로서 사용될 수 있는 경화된 섬유-보강 시트 물질은 하기 특성을 지닐 수 있다(측정 표준을 지칭):The cured fiber-reinforced sheet material that can be used as the layer of the composite can have the following properties (referring to the measurement standard):

Figure pct00001
Figure pct00001

섬유 부피 분율은 섬유가 차지하는 시트 물질의 부피이다. 시트는 2000 내지 4000 g/m2, 바람직하게는 2200 내지 2800 g/m2의 범위, 더욱 바람직하게는 1500 g/m2의 면적 중량을 지닐 수 있다. 수지 매트릭스의 Tg는 100 내지 150℃, 바람직하게는 110 내지 140℃, 더욱 바람직하게는 110 내지 130℃일 수 있다.The fiber volume fraction is the volume of sheet material occupied by the fibers. The sheet may have an area weight of 2000 to 4000 g / m 2 , preferably in the range of 2200 to 2800 g / m 2 , more preferably of 1500 g / m 2 . The Tg of the resin matrix may be 100 to 150 캜, preferably 110 to 140 캜, more preferably 110 to 130 캜.

경화된 섬유 보강된 층이 사용되는 경우, 층의 표면은 샌드블래스팅(sandblasting) 등에 의해 개질될 수 있고, 표면 질감은 이에 더하여 또는 대안적으로 경화된 섬유-보강 시트 물질의 주요 표면으로의 채널과 같은 우묵한 곳을 포함할 수 있고, 바람직하게는 우묵한 곳은 주요 표면 아래로 대략 0.1 mm 내지 0.5 mm이지만, 일부 경우에 더 큰 우묵한 곳이 적합할 수 있다. 전형적으로, 돌출된 곳 및/또는 우묵한 곳은 1 cm 내지 2 cm 및/또는 0.5 내지 4 cm로 분리되지만, 간격은 상응하는 돌출된 곳 및/또는 우묵한 곳의 실제 크기에 좌우하여 더 넓거나 더 좁을 수 있다.If a cured fiber reinforced layer is used, the surface of the layer may be modified, such as by sandblasting, and the surface texture may additionally or alternatively be channeled to the major surface of the cured fiber- And preferably the recess is approximately 0.1 mm to 0.5 mm below the major surface, but in some cases a larger recess may be suitable. Typically, the protruding and / or recessed portions are separated by 1 cm to 2 cm and / or 0.5 to 4 cm, but the gaps may be larger or smaller depending on the actual size of the corresponding protruding and / It can be narrow.

상기 기재된 유형의 표면 질감은, 예를 들어, 표면 상의 반고형 수지의 샌드블래스팅, 그라인딩(grinding) 또는 드립핑(dripping)에 의해 경화된 섬유-보강 시트 물질의 제작 후에 제공될 수 있지만, 경화된 섬유-보강 시트 물질의 인접 엘리먼트들 사이에 수지의 도입을 용이하게 하는 표면 질감이 경화된 섬유-보강 시트 물질의 제작 동안 제공되는 것이 바람직하다. 이는 특히 경화된 섬유-보강 시트 물질이 벨트 압착에 의해 제작되는 경우에 특히 용이하게 이루어지는데, 그 이유는 표면 질감이 네가티브 템플레이트(negative template)를 통해 유도될 수 있거나 표면 질감이 벨트 프레스의 벨트를 통해 유도될 수 있기 때문이다. 또 다른 구체예에서, 호일이 벨트 사이에 제공되고, 섬유-보강된 시트 물질이 벨트 프레스에서 형성된다. 그러한 호일은 라이너로서도 작용할 수 있고, 이는 몰드에서 경화된 섬유-보강 시트 물질의 도입 전에 제거되어야 한다. The surface texture of the type described above may be provided, for example, after fabrication of the fiber-reinforced sheet material cured by sandblasting, grinding or dripping of a semi-solid resin on the surface, It is preferred that a surface texture that facilitates the introduction of resin between adjacent elements of the fiber-reinforced sheet material is provided during fabrication of the cured fiber-reinforced sheet material. This is particularly easy, especially when the cured fiber-reinforced sheet material is produced by belt pressing because the surface texture can be induced through a negative template or the surface texture can be transferred to the belt of the belt press As shown in FIG. In another embodiment, a foil is provided between the belts, and fiber-reinforced sheet material is formed in the belt press. Such a foil may also act as a liner, which must be removed prior to introduction of the fiber-reinforced sheet material cured in the mold.

수지를 경화시키기 전에 본 발명의 물질 층의 스택으로 도입할 필요가 있을 수 있다. 수지의 도입은 유리하게는 진공 보조될 수 있다. 이는 복합 구조물 주위에 진공 엔클로저(vacuum enclosure)를 형성시키는 단계를 포함한다. 진공 엔클로저는 바람직하게는 몰드와 친밀하게 소통되는 진공에서 가요성 제 2 몰드 부분을 제공함으로써 형성될 수 있다. 그 후에, 수지가 진공 보조된 공정, 예컨대, 진공 보조된 수지 이동 몰딩, 즉, VARTM에 의해 도입될 수 있도록 진공이 진공 엔클로저와 소통되는 진공 수단, 예컨대, 펌프에 의해 진공 엔클로저에 제공될 수 있다. 진공 보조된 공정은 대형 구조물, 예컨대, 풍력 터빈 블레이드 쉘 및 스파 부재에 특히 적합한데, 그 이유는 긴 수지 운반 거리가 달리 수지의 조기 경화를 초래할 수 있고 이것이 수지의 추가 주입을 방지할 수 있기 때문이다. 더욱이, 진공 보조된 공정은 풍력 터빈 블레이드 쉘 부재에서 공기의 양을 감소시키고, 그에 따라서, 주입된 복합재에서 공기의 존재를 감소시킬 것이고, 이것이 균질성 및 강도뿐만 아니라 재현성을 증가시킨다.It may be necessary to introduce the resin into the stack of material layers of the invention before curing. The introduction of the resin can advantageously be assisted by a vacuum. This involves forming a vacuum enclosure around the composite structure. The vacuum enclosure may be formed by providing a flexible second mold portion in a vacuum, which is preferably in intimate communication with the mold. The vacuum can then be provided to the vacuum enclosure by a vacuum means, such as a pump, in which the vacuum communicates with the vacuum enclosure such that the resin can be introduced by a vacuum assisted process, e.g., a vacuum assisted resin transfer molding, i.e., VARTM . Vacuum assisted processes are particularly suitable for large structures, such as wind turbine blade shells and spar members, because long resin transport distances can otherwise lead to premature curing of the resin and this can prevent further injection of resin to be. Moreover, the vacuum assisted process will reduce the amount of air in the wind turbine blade shell member and thereby reduce the presence of air in the injected composite, which increases homogeneity and strength as well as reproducibility.

주입 수지는 60 내지 100℃, 바람직하게는 60 내지 90℃, 더욱 바람직하게는 80 내지 100℃의 온도의 외부 적용에 의해 경화가능할 수 있다. 경화 동안 온도는 경화 반응의 발열성으로 인해 더 높을 것이다. 수지는 주입 단계 동안 50 내지 200 mPas, 바람직하게는 100 내지 160 mPas, 더욱 바람직하게는 120 내지 150 mPas의 점도를 지닐 수 있다. 순수한 주입 수지는 1.1 내지 1.20 g/cm3 범위의 밀도; 60 내지 150 N/mm2, 바람직하게는 90 내지 140 N/mm2의 휨 강도; 2.5 내지 3.3 kN/mm2, 바람직하게는 2.8 내지 3.2 kN/mm2의 탄성 계수; 60 내지 80 N/mm2, 바람직하게는 70 내지 80 N/mm2의 인장 강도; 50 내지 100 N/mm2의 압축 강도; 4 내지 20%, 바람직하게는 8 내지 16%의 파괴 시 신장률 및/또는 상기 언급된 특성들의 조합을 지닐 수 있다.The injection resin may be curable by external application at a temperature of 60 to 100 占 폚, preferably 60 to 90 占 폚, more preferably 80 to 100 占 폚. The temperature during curing will be higher due to the exothermic nature of the curing reaction. The resin may have a viscosity during the injection step of 50 to 200 mPas, preferably 100 to 160 mPas, more preferably 120 to 150 mPas. The pure injection resin has a density in the range of 1.1 to 1.20 g / cm &lt; 3 &gt;; A flexural strength of 60 to 150 N / mm 2 , preferably 90 to 140 N / mm 2 ; Modulus of elasticity of 2.5 to 3.3 kN / mm 2, preferably from 2.8 to 3.2 kN / mm 2; A tensile strength of 60 to 80 N / mm 2 , preferably 70 to 80 N / mm 2 ; A compressive strength of 50 to 100 N / mm 2 ; An elongation at break of from 4 to 20%, preferably from 8 to 16%, and / or a combination of the above-mentioned characteristics.

적합한 주입 수지는 Hexion에 의해 공급되는 Epikote MGS RIM 135 또는 Gurit에 의해 공급되는 Prime 20일 수 있다.A suitable injection resin may be Epikote MGS RIM 135 supplied by Hexion or Prime 20 supplied by Gurit.

논의된 바와 같이, 주입 레이-업은 단독으로 또는 조합하여 본원에 기재된 바와 같은 몰딩 물질들 중 어느 하나와 조합될 수 있다.As discussed, the implantation layup may be combined with any one of the molding materials as described herein, alone or in combination.

임의의 내면 층 물질은 경화된 섬유-보강 시트 물질의 엘리먼트들 위에 제공될 수 있다. 임의의 내면 층 물질은 또한 엘리먼트들 사이에서 수지의 도입 후에 제공될 수 있지만, 내면 층 물질의 존재는 풍력 터빈 블레이드 쉘 부재에 필수적인 것은 아니다. 내면 층 물질 뿐만 아니라 외면 층 물질은 섬유를 포함할 수 있고, 섬유는 경화된 섬유-보강 시트 물질의 엘리먼트들의 섬유와 상이하게 배향되고, 그에 따라서, 예를 들어, 풍력 터빈 블레이드 쉘 부재의 가로 강도를 증가시킨다.Any inner surface layer material may be provided on the elements of the cured fiber-reinforced sheet material. While any inner layer material may also be provided after the introduction of the resin between the elements, the presence of the inner layer material is not essential to the wind turbine blade shell member. The outer layer material as well as the inner layer material may comprise fibers and the fibers are oriented differently from the fibers of the elements of the cured fiber-reinforced sheet material so that the lateral strength of the wind turbine blade shell member .

경화된 섬유-보강 시트 물질 층을 포함하는 엘리먼트의 사용에 대한 주요 이점들 중 하나는 보강 물질이 설계에 매우 자유롭게 위치될 수 있다는 것이다. 일반적으로, 보강 물질은 보강재의 높은 모멘텀을 실현하기 위해서 가능한 구조의 중앙으로부터 멀리 위치되는 것이 바람직하다. 중첩된 층 또는 엘리먼트를 사용하여 이루어지는 경우에, 이는 실질적으로 동일한 모양을 지니는 복수의 엘리먼트에 의해서, 또는 복합적인 기하학적 전체 보강재 구조가 요망되는 상황에서는 단지 몇 개의 여러 모양을 지니는 복수의 엘리먼트에 의해서 달성될 수 있다. 이는 복합재 표면의 외면과 경화된 섬유-보강 시트 물질의 엘리먼트들 사이의 각도 및 중첩되는 정도를 달리함으로써 가능하다.One of the main advantages of using an element comprising a layer of cured fiber-reinforced sheet material is that the reinforcing material can be placed very freely in the design. Generally, it is desirable that the reinforcing material is located far from the center of the structure to enable high momentum of the stiffener. When done with a superimposed layer or element, this can be accomplished by a plurality of elements having substantially the same shape, or by a plurality of elements having only a few different shapes in situations where a complex geometric total stiffener structure is desired . This is possible by varying the angle and degree of overlap between the outer surface of the composite surface and the elements of the cured fiber-reinforced sheet material.

몰드에서 섬유-보강 시트 물질의 엘리먼트의 정확한 포지셔닝은 요망되는 위치를 보여주는 템플레이트 수단의 사용에 의해서 용이해질 수 있다. 이는 특히 엘리먼트의 보다 복잡한 시스템이 요망되는 경우 또는 수동 레이-업이 사용되는 경우이다. 템플레이트 수단은 풍력 터빈 블레이드 쉘 부재의 단부에 상응하는 단부에 대한 경화된 섬유-보강 시트 물질의 엘리먼트의 상대적인 위치를 나타내고/거나 몰드에 상대적인 적어도 하나의 부재, 예컨대, 몰드 에지 또는 몰드의 특징부, 예를 들어, 홀 또는 탭의 상대적인 위치를 나타낸다. 정확한 위치의 표시는 몰드에 대해 및/또는 경화된 섬유-보강 시트 물질의 추가의 엘리먼트 또는 복합 구조물에 포함될 다른 엘리먼트에 대해 세로 위치, 폭방향 위치 및/또는 높이방향 위치를 포함할 수 있다.Accurate positioning of the elements of the fiber-reinforced sheet material in the mold can be facilitated by the use of template means showing the desired position. This is especially the case when a more complex system of elements is desired or when passive layup is used. The template means represents the relative position of the elements of the cured fiber-reinforced sheet material with respect to the end corresponding to the end of the wind turbine blade shell member and / or the at least one member relative to the mold, e.g. the mold edge or mold feature, For example, the relative position of the hole or tab. The indication of the correct position may include a longitudinal position, a widthwise position and / or a heightwise position relative to the mold and / or to the further element of the cured fiber-reinforced sheet material or other element to be included in the composite structure.

템플레이트 수단은 일회용 템플레이트가 되도록 풍력 터빈 블레이드 쉘 부재에 일체화될 수 있다. 바람직한 구체예에서, 템플레이트 수단은 복합 구조물의 코어 엘리먼트와 일체화될 수 있다.The template means may be integrated into the wind turbine blade shell member to be a disposable template. In a preferred embodiment, the template means can be integrated with the core element of the composite structure.

경화된 섬유-보강 시트 물질이 전형적으로 풍력 터빈 블레이드의 대략 전체 길이일 수 있는 풍력 터빈 블레이드와 같은 대형 엘리먼트의 경우, 여러 개의 템플레이트 수단을, 예를 들어, 각각의 단부에 하나, 및 블레이드의 길이를 따라 선택된 위치 상에 1, 2, 3개 또는 그 이상을 적용하는 것이 유리할 수 있다.In the case of a large element, such as a wind turbine blade, where the cured fiber-reinforced sheet material can typically be approximately the entire length of a wind turbine blade, several template means may be used, for example one at each end, It may be advantageous to apply one, two, three or more on the selected location along the path.

섬유-보강 시트 물질의 엘리먼트는 앞서 논의된 바와 같이 수지에 의해 함께 결합되지만, 레이-업 동안 섬유-보강 시트 물질의 엘리먼트를 몰드 및/또는 몰드에서 또 다른 엘리먼트, 예컨대, 본 발명의 하나 이상의 다른 물질을 적어도 일시적으로 고정시키는 것이 매우 유리하다. 일시적인 고정은, 고정이 최종 제품의 사용 동안 또는 수지의 후속 도입 동안 허용가능하지 않은 결합을 초래하지 않도록 형성되어야 한다. 고정은, 예를 들어, 하나 이상의 접착제, 예컨대, 경화가능한 또는 경화가능하지 않은 핫-멜트 수지 또는 이중-코팅된 테이프; 또는 기계적 죔(fastening) 수단, 예컨대, 클램프, 와이어, 루프를 지니는 와이어 또는 탄성 부재를 포함할 수 있다. 특히 바람직한 구체예에서, 일시적인 고정을 위한 수단은 수지의 도입 전에 제거되지 않는데, 그에 따라서, 완성된 복합 구조물에 포함된다. 이러한 경우에, 일시적인 고정을 위한 수단은 화학적 관점(예, 수지에 대한)과 기계적 관점(예, 기계적인 약간 스팟(spot)의 형성 없음) 둘 모두에서 최종 구조물의 엘리먼트와 상용가능한 것이 특히 중요하다.The elements of the fiber-reinforced sheet material are joined together by the resin as discussed above, but it is also possible to add elements of the fiber-reinforced sheet material during the lay-up to another element, such as one or more of the other It is very advantageous to immobilize the material at least temporarily. Temporary fixation should be such that fixation does not result in unacceptable bonding during use of the final product or during subsequent introduction of the resin. Fixing may be accomplished, for example, by one or more adhesives, such as a hard-meltable or non-curable hot-melt resin or a double-coated tape; Or mechanical fastening means, for example, a wire or an elastic member having clamps, wires, loops. In a particularly preferred embodiment, the means for temporary fixation is not removed prior to the introduction of the resin, and is thus included in the finished composite structure. In such a case, it is particularly important that the means for temporary fixation be compatible with the elements of the final structure in both a chemical view (e.g. for the resin) and a mechanical viewpoint (e.g. no mechanical spot formation) .

바람직한 구체예에서, 경화된 섬유-보강 시트 물질의 복수의 엘리먼트는 둘 이상의 유형 및/또는 크기의 섬유를 포함한다. 섬유는 바람직하게는 탄소 섬유, 유리 섬유, 아라미드 섬유 및 천연 섬유, 예컨대, 셀룰로오스-기반 섬유, 바람직하게는 목재 섬유로 이루어진 군으로부터 선택된다.In a preferred embodiment, the plurality of elements of the cured fiber-reinforced sheet material comprises two or more types and / or sizes of fibers. The fibers are preferably selected from the group consisting of carbon fibers, glass fibers, aramid fibers and natural fibers such as cellulose-based fibers, preferably wood fibers.

섬유는 엘리먼트들 중 하나 이상이 둘 이상의 유형의 섬유, 예컨대, 탄소 섬유와 목재 섬유 또는 탄소 섬유와 유리 섬유의 조합을 포함하도록 배열될 수 있다. 특히 바람직한 구체예에서, 복수의 엘리먼트들은 제 1 섬유 조성물을 지니는 제 1 엘리먼트 그룹, 및 제 2 조성물을 지니는 제 2 엘리먼트 그룹을 포함한다. 바람직하게는, 제 1 섬유 조성물은 제 1 엘리먼트 그룹이 경화된 섬유-보강 시트 물질의 중량 및 부피에 대하여 특히 강성이도록 실질적으로 탄소 섬유로 구성된다. 제 2 섬유 조성물은 다른 탄소 섬유 또는 또 다른 섬유, 예컨대, 유리 섬유를 포함할 수 있다.The fibers may be arranged such that at least one of the elements comprises a combination of two or more types of fibers, such as carbon fibers and wood fibers or carbon fibers and glass fibers. In a particularly preferred embodiment, the plurality of elements comprise a first element group having a first fiber composition and a second element group having a second composition. Preferably, the first fiber composition is composed substantially of carbon fibers such that the first group of elements is particularly rigid with respect to the weight and volume of the cured fiber-reinforced sheet material. The second fiber composition may comprise another carbon fiber or another fiber, for example glass fiber.

배향이 유지되도록 본 발명의 물질에서 단방향성 토우의 배열을 지지하는 지지 구조물이 제공될 수 있다. 지지 구조물은 바인더, 스팃칭 형태의 실, 또는 토우를 결합하는 섬유의 루프 또는 끈, 경화되거나, 부분 경화되거나, 미경화된 형태의 수지 매트릭스, 및/또는 상기 언급된 형태의 조합과 같은 상이한 형태로 제공될 수 있다. 지지 구조물은, 섬유 토우의 배열을 유의하게 방해하지 않고 패브릭에서 직조식인 어떠한 섬유를 포함하지 않도록, 따라서, 패브릭 내 어떠한 클램프를 도입하지 않도록 적용된다. 이는 패브릭의 표면이 보다 매끄러운 표면 프로파일로 형성될 수 있게 하여, 수지가 적용되는 경우에 패브릭에 대하여 또는 패브릭 내부에 포집된 공기(층 내부의 공기)를 감소시킨다.A support structure may be provided to support the arrangement of unidirectional tows in the material of the present invention so that the orientation is maintained. The support structure may be of a different type, such as a binder, a thread in the form of a stencil, or a loop or cord of fibers that join the tow, a cured, partially cured, uncured cured resin matrix, and / Lt; / RTI &gt; The support structure is adapted so that it does not contain any fibers that are woven in the fabric without significantly interfering with the arrangement of the fiber tow, and therefore, does not introduce any clamps in the fabric. This allows the surface of the fabric to be formed with a smoother surface profile, thereby reducing the air (air in the layer) that is trapped in or inside the fabric when the resin is applied.

한 가지 구체예에서, 지지 구조물은 토우 주위에 통과되는 루프 형태로 적용되는 지지 구조 섬유를 포함할 수 있다. 루프는 지지 구조 섬유가 섬유 보강재 층의 한 면으로부터 반대 면으로 연장됨으로써 토우를 둥글게 둘러싸 토우를 함께 결합할 수 있도록 배열될 수 있다. 지지 구조 섬유는 인접 토우들 사이에 통과될 수 있는데, 그렇게 하면서 이들은 또한 토우들 사이에 간격을 도입할 수 있다. 이러한 배열은 층간 및 층내 방향으로 통기공 경로를 제공할 뿐만 아니라 패브릭을 위한 지지를 제공한다. 간격은 또한 경화 단계 동안 완전한 습윤을 용이하게 하고, 이는 무거운 패브릭 또는 높은 섬유 밀도의 사용을 필요로 하는 적용에 특히 중요하다.In one embodiment, the support structure may include support structure fibers applied in the form of loops passing around the tow. The loops can be arranged so that the support structure fibers extend from one side of the fiber reinforcement layer to the opposite side so that the tows are rounded to join the tows together. Support structure fibers can be passed between adjacent tows, so that they can also introduce a gap between the tows. This arrangement provides support for the fabric as well as providing air vent paths in the interlaminar and in-layer directions. The gap also facilitates complete wetting during the curing step, which is particularly important for applications requiring the use of heavy fabrics or high fiber densities.

지지 구조 섬유는 바람직하게는 반복 스티치 패턴으로 패브릭에 적용되는 연속 섬유를 포함하지만, 또한 불연속 섬유를 포함할 수 있다. 지지 구조 섬유는 바람직하게는 선형 패턴으로 적용되는 반복 루프와 패브릭의 토우를 결합하고, 선형 루프는 임의의 방향이지만 0°방향으로 적용될 수 있다. 추가의 지지 구조 섬유는, 이들이 패브릭의 제 1 면으로부터 유래되는 섬유에 의해 제조된 루프에 통과되도록 패브릭의 반대 면에 적용될 수 있다.The support structure fibers preferably include continuous fibers that are applied to the fabric in a repeating stitch pattern, but may also include discontinuous fibers. The supporting structure fibers combine the tows of the fabric and the repeating loops, which are preferably applied in a linear pattern, and the linear loops can be applied in any direction but in the 0 DEG direction. Additional support structure fibers may be applied to the opposite side of the fabric so that they pass through a loop fabricated from fibers originating from the first side of the fabric.

섬유 보강재의 단방향성 정렬은 세로 방향으로 실질적으로 0°초과의 각도로 정렬된다. 전형적으로, 지지 구조물은 세로 길이에 평행하게 섬유 보강재에 적용되지만, 이는 세로 방향에 대해 임의의 각도로 적용될 수 있다. 지지 구조 및 섬유 방향의 비-평행한 배열은 섬유 보강재에 더 큰 안정성을 제공한다. 그러나, 섬유 방향은 세로 방향으로 평행할 수 있고 지지 구조물은 이에 비-평행으로 적용될 수 있음이 주지되어야 한다. 대안적으로, 지지 구조물은 섬유 방향에 평행하게 적용될 수 있지만, 섬유 보강재에 대한 지지를 감소시킬 수 있다.The unidirectional alignment of the fiber reinforcement is aligned substantially at an angle of more than 0 [deg.] In the longitudinal direction. Typically, the support structure is applied to the fiber reinforcement parallel to the longitudinal length, but it can be applied at any angle to the longitudinal direction. The support structure and the non-parallel arrangement in the fiber direction provide greater stability to the fiber reinforcement. However, it should be noted that the fiber direction can be parallel to the longitudinal direction and the support structure can be applied in a non-parallel manner thereto. Alternatively, the support structure may be applied parallel to the fiber direction, but it may reduce support to the fiber reinforcement.

지지 구조물은 수지를 포함할 수 있고, 여기서 수지는 섬유 보강재에 대한 지지를 제공한다. 지지 구조물로서 수지의 사용은 패브릭의 안정성에 필요한 지지 구조 섬유를 없애거나 이의 양을 감소시킬 수 있다.The support structure may comprise a resin, wherein the resin provides support for the fiber reinforcement. The use of a resin as a support structure can eliminate or reduce the amount of support structure fibers needed for the stability of the fabric.

수지의 지지 구조물은 연속적일 수 있는 수지 층에서 패브릭에 적용될 수 있다. 수지 지지 구조물은 섬유 보강재 층의 한 면 또는 양면에 적용될 수 있다.The support structure of the resin may be applied to the fabric in a resin layer which may be continuous. The resin supporting structure can be applied to one or both sides of the fiber reinforcing layer.

지지 구조는 별개의 엘리먼트에 적용되는 수지를 포함할 수 있고, 바람직하게는 경화되거나 부분 경화된 수지를 포함한다. 수지의 별개의 엘리먼트는, 예를 들어, 스트립, 글로뷸(globule) 또는 무작위 선 패턴 형태의 패턴으로 적용될 수 있다. 그러한 엘리먼트는 섬유 보강재 층의 한 면 또는 양면 상에 적용될 수 있다. 미경화된 수지와 경화된 수지 둘 모두가 섬유 보강재 층에 취급에 충분한 안정성을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 수지 엘리먼트들 사이의 공간은 레이-업 동안 공기의 제거를 위한 통기 경로를 제공하는 채널로서 작용할 수 있다. 수지 지지 구조물은 또한 개선된 통기를 위해 인접의 섬유 층들 사이에 간격을 제공한다. 수지 지지 구조물은 경화가능한 수지를 포함할 수 있고, 이러한 성질의 수지 지지 층은 섬유 보강재 층에 적용되고, 즉시 경화될 수 있거나, 레이-업의 일부로서 경화될 때까지 미경화된 채로 남아 있을 수 있다. 수지 지지 구조물은, 용융되고, 섬유 보강재 층에 적용되고, 냉동되는 열가소성 물질을 포함할 수 있다.The support structure may comprise a resin applied to a separate element, and preferably comprises a cured or partially cured resin. The separate elements of the resin can be applied, for example, in the form of a strip, globule or random line pattern. Such an element may be applied on one or both sides of the fiber reinforcement layer. Both the uncured resin and the cured resin may be used to provide sufficient stability to the handling of the fiber reinforcement layer. The space between the resin elements can act as a channel to provide a vent path for air removal during lay-up. The resin support structure also provides spacing between adjacent fiber layers for improved ventilation. The resin support structure may comprise a hardenable resin and a resin support layer of this nature may be applied to the fiber reinforcement layer and may be immediately cured or may remain uncured until cured as part of the lay- have. The resin support structure may include a thermoplastic material that is melted, applied to the fiber reinforcement layer, and frozen.

지지 구조물은 또한 섬유 보강재 층의 한 면 또는 양면 상에 배열된 스크림을 포함할 수 있다. 스크림은 섬유 보강재에서 토우 사이의 틈에 들어갈 수 있다. 섬유 보강재 층을 지지할 뿐만 아니라, 스크림은 가스를 경화 동안 제거하기 위한 경로를 제공함으로써 통기를 개선시킬 수 있다. 스크림은 베일(veil)을 포함할 수 있다. 베일은 3 내지 30 gsm (g/m2), 바람직하게는 5 내지 15 gsm 범위의 중량을 지니는 경량의 패브릭을 포함할 수 있다.The support structure may also include scrims arranged on one or both sides of the fiber stiffener layer. The scrim may enter the gap between the tows in the fiber reinforcement. In addition to supporting the fibrous reinforcement layer, the scrim can also improve the aeration by providing a path for removing gas during curing. The scrim may include a veil. The veil may comprise a lightweight fabric having a weight in the range of 3 to 30 gsm (g / m 2 ), preferably 5 to 15 gsm.

베일은 섬유 보강재에 부착될 수 있다. 베일은 열가소성 물질을 포함하고, 라미네이트 상에 인성을 줄 뿐만 아니라 섬유 보강재 층에 대한 지지를 제공할 수 있다. 지지 구조물은 용융 결합, 스티칭, 접착제, 또는 경화되거나 미경화된 수지로부터의 점착성에 의해 섬유 보강재 층에 결합될 수 있다.The bail may be attached to the fiber reinforcement. The bail includes a thermoplastic material and can provide toughness on the laminate as well as support for the fiber reinforcement layer. The support structure may be bonded to the fiber reinforcement layer by melt bonding, stitching, adhesive, or tackiness from a cured or uncured resin.

지지 구조물은 섬유 지지층을 포함할 수 있다. 섬유 지지층은 그 위에 섬유 보강재 층이 부착되는 층일 수 있다. 지지층은 수지의 점착성을 이용함을 포함하여 용융 결합되거나, 스티칭되거나, 접착제로 접착되거나, 당해 분야에 공지된 어떠한 결합 방법으로 부착될 수 있다. 지지층은 섬유 보강재에 안정성을 부여하고, 취급 특징을 개선시킨다. 지지층은 또한 몰딩 물질의 통기를 향상시킬 수 있다. 섬유 지지층은 지지층의 전체 두께에 통과될 수 있는 지지 섬유에 의해 패브릭에 부착될 수 있다. 지지층은 섬유 매트, 직포 또는 단방향성 섬유를 포함할 수 있다. 지지층이 섬유 매트를 포함하는 한 가지 구체예에서, 바람직하게는 3 내지 30 gsm, 바람직하게는 5 내지 15 gsm, 더욱 바람직하게는 2-13 gsm의 중량 범위를 지니는 섬유를 포함한다. 바람직하게는, 섬유는 황마, 아마, 현무암 또는 당해 분야에 알려진 어떠한 다른 섬유로부터 형성될 수 있는 유리 또는 탄소 또는 폴리머로부터 형성된다. The support structure may comprise a fiber support layer. The fibrous support layer may be a layer on which a fibrous reinforcement layer is adhered. The support layer may be melt bonded, stitched, adhesively bonded, or attached by any bonding method known in the art, including utilizing the tackiness of the resin. The backing layer imparts stability to the fiber reinforcement and improves handling characteristics. The support layer can also improve the venting of the molding material. The fibrous support layer can be attached to the fabric by supporting fibers that can pass through the entire thickness of the support layer. The backing layer may comprise a fiber mat, woven or unidirectional fibers. In one embodiment wherein the backing layer comprises a fiber mat, it preferably comprises fibers having a weight range of 3 to 30 gsm, preferably 5 to 15 gsm, more preferably 2 to 13 gsm. Preferably, the fibers are formed from glass, carbon or polymer, which may be formed from jute, flax, basalt or any other fiber known in the art.

본 발명의 몰딩 물질들 중 하나는 선택된 각도(전형적으로 날실에 대해 30°또는 45°)에서 배향되는 단일 층에서 섬유 토우를 지니는 부직조 섬유 보강재 층을 포함한다. 부직조 섬유 보강재는 부직조이기 때문에 크림프를 지니지 않는다. 이는 이러한 물질로부터 형성될 수 있는 라미네이트의 기계적 성능을 개선시킨다. 부직조 섬유 보강재 층의 섬유 토우는 교차-스티칭의 형태로 지지 구조물에 의해 제자리에 고정된다. 교차-스티칭은 몰딩 물질의 가공 및 경화 동안 포집된 가스의 방출을 촉진한다. 이는 오토클레이브의 외부에서 진공 보조된 몰딩 기술에 특히 유리하다.One of the molding materials of the present invention comprises a nonwoven fibrous reinforcement layer having fiber tow in a single layer oriented at a selected angle (typically 30 or 45 relative to the warp). Nonwoven fiber reinforcements do not have a crimp because they are non-woven. This improves the mechanical performance of the laminate, which can be formed from such materials. The fibrous tow of the nonwoven fibrous reinforcement layer is held in place by the support structure in the form of cross-stitching. Cross-stitching facilitates the release of the collected gas during processing and curing of the molding material. This is particularly advantageous for vacuum assisted molding techniques outside the autoclave.

특정 물질에서, 섬유 물질은 수지 물질로 함침된다. 수지의 점도 및 함침에 사용되는 방법은 요망되는 함침도를 달성하도록 선택된다. 함침도는 집수 시험(water pickup test)을 이용하여 평가될 수 있다. 함침 속도를 증가시키기 위하여, 공정은 수지의 점도가 감소되도록 상승된 온도에서 수행될 수 있다. 그러나, 이는 너무 긴 시간 동안 뜨거워서 수지의 경화를 심하게 가속화시키지 않아야 한다. 보강 물질에 대한 수지의 상대량, 함침 라인 속도, 수지의 점도 및 다중필라멘트 토우의 밀도는, 토우들 사이에 요망되는 함침도를 달성하고, 통기공 경로를 제공하기 위해 수지에 의해 점유되지 않은 토우 내의 개별 필라멘트 사이에 공간을 남기는 것과 연관성이 있어야 한다. 따라서, 함침 공정은 바람직하게는 40℃ 내지 110℃, 더욱 바람직하게는 60℃ 내지 80℃ 범위의 온도에서 수행된다. 프리프레그의 수지는 경화 후에 경화된 몰딩 물질이 30 내지 40 wt%, 바람직하게는 31 내지 37 wt%, 더욱 바람직하게는 32 내지 35 wt%의 수지를 함유하게 하는 함량인 것이 바람직하다.In certain materials, the fibrous material is impregnated with a resinous material. The viscosity of the resin and the method used for impregnation are chosen to achieve the desired impregnation. Impregnation can be assessed using a water pickup test. In order to increase the rate of impregnation, the process may be carried out at elevated temperatures such that the viscosity of the resin is reduced. However, it should be too hot for too long to accelerate the hardening of the resin. The relative amount of resin to the reinforcing material, impregnation line speed, viscosity of the resin and density of the multi-filament tow can be adjusted to achieve the desired degree of impregnation between the tows and to provide a tow that is not occupied by the resin Lt; RTI ID = 0.0 &gt; filaments &lt; / RTI &gt; Thus, the impregnation process is preferably carried out at a temperature in the range of 40 占 폚 to 110 占 폚, more preferably 60 占 폚 to 80 占 폚. The resin of the prepreg is preferably such that the cured molding material after curing contains 30 to 40 wt%, preferably 31 to 37 wt%, more preferably 32 to 35 wt% of the resin.

수지는 롤러의 외면 상에 확산되고, 페이퍼 또는 다른 배킹 물질 상에 코팅되어 경화가능한 수지 층을 생성시킬 수 있다. 그 후에, 수지 조성물은 함침을 위해 아마도 롤러에 통과됨으로써 다중필라멘트 토우와 접촉될 수 있다. 수지는 배킹 물질의 하나 또는 두 개의 시트 상에 존재할 수 있고, 이는 토우의 한 면 또는 양면과 접촉되고, 가열된 고화 롤러에 통과시키는 것과 같이 고화되어 요망되는 함침도를 야기한다. 대안적으로, 토우를 수지 배쓰를 통해 수지로 처리함으로써 수지가 적용될 수 있다(직접적인 섬유 함침). 수지는 또한 섬유 토우의 함침 후에 증발된 용매를 포함할 수 있다.The resin diffuses on the outer surface of the roller and can be coated on paper or other backing material to create a curable resin layer. Thereafter, the resin composition may be contacted with the multi-filament tow by passing it through the roller, perhaps for impregnation. The resin can be on one or two sheets of backing material, which is brought into contact with one or both sides of the tow and is solidified, such as by passing it through a heated solidification roller, resulting in the desired impregnation. Alternatively, the resin can be applied by treating the tow with a resin through a resin bath (direct fiber impregnation). The resin may also include a solvent that has evaporated after impregnation of the fiber tow.

추가의 구체예에서, 함침 동안 수지는 주위 온도에서 액체인 수지이거나, 주위 온도에서 고체 또는 반고체인 수지인 경우 용융되어 있는 수지 배쓰에서 액체 형태로 유지될 수 있다. 이후, 액체 수지는 닥터 블레이드를 사용하여 배킹에 적용되어 종이 또는 폴리에틸렌 필름과 같은 이형층 상에 수지 필름을 생성할 수 있다. 이후, 섬유 토우는 수지에 배치될 수 있고, 임의로 제 2 수지 층이 섬유 토우의 정상부에 제공되고 이후 고화될 수 있거나, 배킹 시트는 제거될 수 있고, 제 2 섬유 층이 수지 층의 다른 표면에 적용될 수 있다. In a further embodiment, the resin during impregnation may be a resin that is liquid at ambient temperature, or may remain in liquid form in a molten resin bath if it is a solid or semi-solid resin at ambient temperature. The liquid resin may then be applied to the backing using a doctor blade to produce a resin film on a release layer, such as paper or a polyethylene film. The fibrous tow can then be disposed in the resin and optionally the second resin layer is provided at the top of the fiber tow and then solidified or the backing sheet can be removed and the second fiber layer is applied to the other surface of the resin layer Can be applied.

배킹 시트는 수지의 함침 전에 또는 그 후에 적용될 수 있다. 그러나, 전형적으로 이는 수지를 섬유 층에 함침시키는데 필요한 압력을 가하는 비-고착성 표면을 제공할 수 있기 때문에 함침 전에 또는 그 동안에 적용된다. 이는 섬유 보강재 또는 수지 물질의 추가의 층을 부가하기 전에 제거될 수 있다.The backing sheet can be applied before or after impregnation of the resin. However, it is typically applied before or during impregnation because it can provide a non-sticky surface which exerts the necessary pressure to impregnate the fiber layer with the resin. Which may be removed prior to adding additional layers of fibrous reinforcement or resin material.

몰딩 물질은 토우 형태의 보강 섬유를 포함할 수 있다. 토우는 단방향성 또는 직조식일 수 있다.The molding material may comprise reinforcing fibers in the form of a tow. The tow may be unidirectional or straightforward.

본 발명에 사용되는 토우는 복수의 개별 필라멘트로 구성된다. 단일 토우에는 수천개의 개별 필라멘트가 존재할 수 있다. 토우 및 토우 내 필라멘트는 일반적으로 실질적으로 평행하게 정렬된 개별 필라멘트와 단방향성이다. 전형적으로, 토우 내 필라멘트의 수는 2,500 내지 10,000 또는 50,000 또는 그 초과의 범위일 수 있다. 약 25,000개의 탄소 필라멘트의 토우가 Toray로부터 입수가능하고, 약 50,000개의 탄소 필라멘트의 토우가 Zoltek로부터 입수가능하다.The tow used in the present invention is composed of a plurality of individual filaments. A single tow can have thousands of individual filaments. The tow and tow filaments are generally unidirectional with individual filaments aligned substantially parallel. Typically, the number of filaments in the tow can range from 2,500 to 10,000 or 50,000 or more. Approximately 25,000 tows of carbon filaments are available from Toray, and tows of approximately 50,000 carbon filaments are available from Zoltek.

보강 섬유는 합성 또는 천연 섬유 또는 본 발명의 수지 조성물과 조합될 수 있는 어떠한 다른 형태의 물질 또는 물질들의 조합물을 포함할 수 있다. 예시적인 섬유는 유리, 탄소, 현무암, 천연 또는 유기 섬유, 흑연, 붕소, 세라믹 및 아라미드 및/또는 상기 언급된 섬유들의 조합물을 포함한다. 바람직한 섬유는 탄소 및 유리 섬유이다. 혼성 또는 혼합된 섬유 시스템이 또한 고려될 수 있다. 섬유 보강재 내 섬유의 중량은 일반적으로 20-10000 g/m2, 바람직하게는 50 내지 800-2500 g/m2, 더욱 더 바람직하게는 1200 내지 2400 g/m2, 특히 바람직하게는 150 내지 600 g/m2 및/또는 상기 언급된 범위의 조합이다. 토우 당 탄소 필라멘트의 수는 3000 내지 100,000, 더욱 바람직하게는 6,000 내지 80,000, 가장 바람직하게는 12,000 내지 40,000 및/또는 상기 언급된 범위들의 조합으로 다를 수 있다. 섬유유리 보강재의 경우, 600-2400 tex의 섬유가 특히 적합하다.The reinforcing fibers can comprise synthetic or natural fibers or any other type of material or combination of materials that can be combined with the resin composition of the present invention. Exemplary fibers include glass, carbon, basalt, natural or organic fibers, graphite, boron, ceramics and aramids and / or combinations of the above-mentioned fibers. Preferred fibers are carbon and glass fibers. Mixed or mixed fiber systems may also be considered. The weight of the fibers in the fiber reinforcement is generally 20-10000 g / m 2 , preferably 50-800-2500 g / m 2 , even more preferably 1200-2400 g / m 2 , particularly preferably 150-600 g / g / m &lt; 2 &gt; and / or a combination of the above-mentioned ranges. The number of carbon filaments per tow may vary from 3000 to 100,000, more preferably from 6,000 to 80,000, most preferably from 12,000 to 40,000, and / or combinations of the above-mentioned ranges. For fiberglass reinforcements, fibers of 600-2400 tex are particularly suitable.

본 발명에 사용되는 다중필라멘트 토우는 균열되거나(즉, 늘어나서 파괴되거나), 선택적으로 불연속적이거나 연속적인 필라멘트를 포함할 수 있다. 필라멘트는 매우 다양한 물질, 예컨대, 탄소, 현무암 섬유, 흑연, 유리, 금속화 폴리머, 아라미드 및 이들의 혼합물로부터 제조될 수 있다. 유리 및 탄소 섬유가 바람직하고, 탄소 섬유 토우는 40 미터 초과, 예컨대, 50 내지 60 미터의 길이의 풍력 터빈 쉘의 경우에 바람직하다. 구조적 섬유는 다수의 단방향성 개별 섬유로 구성된 개별 토우이다. 전형적으로, 섬유는 탄소의 경우 3 내지 20 μm, 바람직하게는 5 내지 12 μm 범위의 직경을 지니는 원형 또는 거의 원형 단면을 지닐 것이다. 유리를 포함한 다른 섬유의 경우, 직경은 3 내지 600 μm, 바람직하게는 10 내지 100 μm 범위일 수 있다. The multi-filament tow used in the present invention may comprise cracked (i.e. stretched and broken), optionally discontinuous or continuous filaments. Filaments can be made from a wide variety of materials such as carbon, basalt fibers, graphite, glass, metallized polymers, aramids, and mixtures thereof. Glass and carbon fibers are preferred, and carbon fiber tow is preferred in the case of wind turbine shells having lengths of more than 40 meters, for example, 50 to 60 meters. Structural fibers are individual tufts composed of a plurality of unidirectional individual fibers. Typically, the fibers will have a circular or nearly circular cross-section with a diameter in the range of 3 to 20 μm, preferably 5 to 12 μm for carbon. For other fibers, including glass, the diameter may range from 3 to 600 μm, preferably from 10 to 100 μm.

예시적인 패브릭은 Devold에 의해 제작된 B315-E05를 포함한다. 한 가지 구체예에서, 이러한 패브릭은, 길이 방향에 대해 30°로 섬유 토우를 정렬시키고, 토우를 절단하고, 0°방향에서 스티칭과 같이 지지 구조물을 적용함으로써 생산된다. 또 다른 예시적인 패브릭은 Saertex에 의해 공급되는 B310NW/G이다. 패브릭은 다방향성 패브릭을 형성시키도록 결합된 다중의 단방향성 토우 층을 포함할 수 있다. 패브릭에는 2 내지 200 gsm (g/m2), 또는 바람직하게는 4 내지 100 gsm, 또는 더욱 바람직하게는 5 내지 50 gsm, 더욱 더 바람직하게는 6 내지 15 gsm의 면적 중량을 지니는 지지 섬유가 제공될 수 있다. 실은 0.5 내지 15 mm, 바람직하게는 1 내지 10 mm 또는 더욱 바람직하게는 2 내지 5 mm, 또는 더욱 더 바람직하게는 2.5 - 3.8 mm의 스티치 길이로 적용될 수 있다. 패브릭은 10 mm 내지 4000 mm, 200 내지 4000 mm 또는 더욱 바람직하게는 1200 내지 3600 mm, 100 내지 400 mm, 120 내지 240 mm의 폭 및/또는 상기 언급된 폭들의 조합으로 공급될 수 있다.An exemplary fabric includes B315-E05 manufactured by Devold. In one embodiment, such a fabric is produced by aligning the fiber tow at 30 degrees with respect to the longitudinal direction, cutting the tow, and applying a support structure, such as stitching, in the 0 degree direction. Another exemplary fabric is B310NW / G supplied by Saertex. The fabric may include multiple unidirectional tow layers coupled to form a multi-directional fabric. The fabric is provided with a backing fiber having an area weight of from 2 to 200 gsm (g / m 2 ), or preferably from 4 to 100 gsm, or more preferably from 5 to 50 gsm, even more preferably from 6 to 15 gsm . The yarns may be applied with a stitch length of from 0.5 to 15 mm, preferably from 1 to 10 mm, or more preferably from 2 to 5 mm, or even more preferably from 2.5 to 3.8 mm. The fabric may be supplied in a width of 10 mm to 4000 mm, 200 to 4000 mm or more preferably 1200 to 3600 mm, 100 to 400 mm, 120 to 240 mm and / or a combination of the above-mentioned widths.

본 발명에 사용하기에 적합할 수 있는 패브릭의 예는 실질적으로 단독으로, 바람직하게는 다음 특징들 중 하나 이상과 조합하여 다음 특징들을 지닐 수 있고, 패브릭의 토우는 1200 tex의 선형 질량 밀도를 지닐 수 있고, 지지 섬유는 34 tex의 선형 질량 밀도를 지닐 수 있다: 30°로 배열된 300 gsm의 단방향성 토우를 포함하여 310 gsm (g/m2)의 면적 중량; 10 gsm의 섬유로의 스티칭; 길이 방향으로 적용되는 스티칭. 본 발명에 사용하기에 적합한 또 다른 패브릭은 길이 방향에 대해 실질적으로 30°또는 45°로 배열된 토우로 310 gsm의 면적 중량을 지닐 수 있고, 패브릭은, 예를 들어, 10 gsm 또는 13 gsm의 섬유를 포함하는 지지 섬유를 포함할 수 있다. 적합한 패브릭의 추가의 예는 실질적으로 길이 방향에 대해 30° 또는 45°로 배열된 토우로 실질적으로 600 gsm의 면적 중량과 실질적으로 10 gsm 또는 13 gsm의 지지 층을 지니는 것일 수 있다. 본 발명에 사용하기에 적합할 수 있는 패브릭의 예는 실질적으로 다음 특성들을 지닐 수 있다: +45 또는 30°로 배열된 301 gsm의 단방향성 토우 층, -45 또는 30°로 배열된 301 gsm의 단방향성 토우 층, 및 567 gsm의 단방향성 토우 층을 포함한 1181 gsm의 면적 중량(이들는 12 gsm의 섬유 형태의 지지 구조와 결합됨). 스티칭 섬유는 폴리에테르설폰을 포함하고, 트리코 스티치에 적용될 수 있다.Examples of fabrics that may be suitable for use in the present invention may have substantially the following characteristics, preferably in combination with one or more of the following features, and the tow of the fabric has a linear mass density of 1200 tex And the supporting fibers may have a linear mass density of 34 tex: an area weight of 310 gsm (g / m 2 ), including 300 gsm unidirectional tows arranged at 30 °; Stitching with 10 gsm fibers; Stitching applied in the longitudinal direction. Another fabric suitable for use in the present invention may have an area weight of 310 gsm in a tow arranged substantially at 30 or 45 degrees with respect to the longitudinal direction and the fabric may have an area weight of, for example, 10 gsm or 13 gsm And may include support fibers comprising fibers. A further example of a suitable fabric may be a tow substantially arranged at 30 [deg.] Or 45 [deg.] With respect to the longitudinal direction and having an area weight of substantially 600 gsm and a supporting layer of substantially 10 gsm or 13 gsm. Examples of fabrics that may be suitable for use in the present invention may have substantially the following characteristics: a 301 gsm unidirectional tow layer arranged at +45 or 30 [deg.], 301 gsm arranged at -45 or 30 [ An unidirectional tow layer, and an area weight of 1181 gsm, including 567 gsm unidirectional tow layers, which are combined with a 12 gsm fibrous support structure. The stitching fibers include polyethersulfone and can be applied to tricot stitches.

본 발명의 몰딩 물질은, 하드너(hardener) 및 임의로 가속화제를 함유할 수 있는 통상적으로 이용가능한 에폭시 수지로부터 생산될 수 있다. 한 가지 구체예에서, 에폭시 수지는 하드너, 예컨대, 디시안디아미드 또는 우레아 기반 또는 우레아 유래된 경화제를 함유할 수 있다. 사용되어야 하는 상대량의 경화제 및 에폭시 수지는 수지의 반응성 및 몰딩 물질 중의 섬유 보강재의 성질 및 양에 좌우될 것이다.The molding material of the present invention may be produced from a commonly available epoxy resin which may contain a hardener and optionally an accelerator. In one embodiment, the epoxy resin may contain a hardener, such as dicyandiamide or a urea-based or urea-derived curing agent. The relative amounts of curing agent and epoxy resin to be used will depend on the reactivity of the resin and the nature and amount of the fiber reinforcement in the molding material.

에폭시 수지 조성물이 하나 이상의 우레아 기반 경화제를 포함하는 경우, 경화제의 에폭시 수지의 중량을 기준으로 하여 0.5 내지 10 wt %, 더욱 바람직하게는 1 내지 8 wt %, 더욱 더 바람직하게는 2 내지 8 wt %를 사용하는 것이 바람직하다. 바람직한 우레아 기반 물질은 Alzchem에 의해 공급되는 상업적 명칭 Urone®, 예컨대, UR500 및/또는 UR505 하에 입수가능한 범위의 물질이다. 경화제에 더하여, 적합한 가속화제는, 예컨대, 란텐트 아민-기반 경화제, 예컨대, 디시아노폴리아미드(DICY) 또는 디시안디아미드이다.When the epoxy resin composition comprises at least one urea-based curing agent, it is preferably used in an amount of 0.5 to 10 wt%, more preferably 1 to 8 wt%, even more preferably 2 to 8 wt%, based on the weight of the epoxy resin of the curing agent. Is preferably used. Preferred urea-based materials are those available under the commercial designations Urone®, such as UR500 and / or UR505, supplied by Alzchem. In addition to the curing agent, suitable accelerators are, for example, lanthanum amine-based curing agents such as dicyanopolyamide (DICY) or dicyandiamide.

본 발명의 물질에 사용되는 에폭시 수지는 바람직하게는 150 내지 1500 범위의 에폭시 당량(Epoxy Equivalent Weight: EEW), 바람직하게는 200 내지 500 범위의 EEW와 같은 높은 반응성을 지니고, 수지 조성물은 수지 및 가속화제 또는 경화제를 포함한다. 적합한 에폭시 수지는 일작용성, 이작용성, 삼작용성 및/또는 사작용성 에폭시 수지로부터 선택된 둘 이상의 에폭시 수지들의 배합물을 포함한다.The epoxy resin used in the material of the present invention preferably has a high reactivity such as an EEW of an epoxy equivalent weight (EEW) in the range of 150 to 1,500, preferably in the range of 200 to 500, Or a hardener. Suitable epoxy resins include combinations of two or more epoxy resins selected from monofunctional, bifunctional, trifunctional and / or functional epoxy resins.

적합한 이작용성 에폭시 수지는, 예로서, 비스페놀 F의 디글리시딜 에테르, 비스페놀 A(임의로 브롬화된)의 디글리시딜 에테르, 페놀 및 크레졸 에폭시 노볼락, 페놀-알데하이드 부가물의 글리시딜 에테르, 지방족 디올의 글리시딜 에테르, 디글리시딜 에테르, 디에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르, 방향족 에폭시 수지, 지방족 폴리글리시딜 에테르, 에폭시화된 올레핀, 브롬화된 수지, 방향족 글리시딜 아민, 헤테로사이클릭 글리시딜 이미딘 및 아미드, 글리시딜 에테르, 플루오르화된 에폭시 수지, 글리시딜 에스테르 또는 이들의 어떠한 조합물을 기반으로 하는 것들을 포함한다.Suitable bifunctional epoxy resins include, for example, diglycidyl ethers of bisphenol F, diglycidyl ethers of bisphenol A (optionally brominated), phenol and cresol epoxynovolak, glycidyl ethers of phenol-aldehyde adducts, A glycidyl ether of an aliphatic diol, a diglycidyl ether, a diethylene glycol diglycidyl ether, an aromatic epoxy resin, an aliphatic polyglycidyl ether, an epoxidized olefin, a brominated resin, an aromatic glycidyl amine, a hetero Cyclic glycidylimidines and amides, glycidyl ethers, fluorinated epoxy resins, glycidyl esters, or any combination thereof.

이작용성 에폭시 수지는 비스페놀 F의 디글리시딜 에테르, 비스페놀 A의 디글리시딜 에테르, 디글리시딜 디하이드록시 나프탈렌, 또는 이들의 어떠한 조합물로부터 선택될 수 있다.The difunctional epoxy resin may be selected from diglycidyl ether of bisphenol F, diglycidyl ether of bisphenol A, diglycidyl dihydroxynaphthalene, or any combination thereof.

적합한 삼작용성 에폭시 수지는, 예로서 페놀 및 크레졸 에폭시 노볼락, 페놀-알데하이드 부가물의 글리시딜 에테르, 방향족 에폭시 수지, 지방족 트리글리시딜 에테르, 디알리파틱(dialiphatic) 트리글리시딜 에테르, 지방족 폴리글리시딜 아민, 헤테로사이클릭 글리시딜 이미딘 및 아미드, 글리시딜 에테르, 플루오르화된 에폭시 수지, 또는 이들의 어떠한 조합물을 기반으로 하는 것들을 포함할 수 있다. 적합한 삼작용성 에폭시 수지는 상품명 MY0500 및 MY0510 (트리글리시딜 파라-아미노페놀) 및 MY0600 및 MY0610 (트리글리시딜 메타-아미노페놀) 하에 Huntsman Advanced Materials(Monthey, Switzerland)로부터 입수가능하다. 트리글리시딜 메타-아미노페놀은 또한 상품명 ELM-120 하에 Sumitomo Chemical Co.(Osaka, Japan)으로부터 입수가능하다.Suitable trifunctional epoxy resins include, for example, phenol and cresol epoxy novolak, glycidyl ether of phenol-aldehyde adduct, aromatic epoxy resin, aliphatic triglycidyl ether, dialiphatic triglycidyl ether, aliphatic polyglycidyl ether Cyclic amines, cydylamines, heterocyclic glycidylimines and amides, glycidyl ethers, fluorinated epoxy resins, or any combination thereof. Suitable trifunctional epoxy resins are available from Huntsman Advanced Materials (Monthey, Switzerland) under the trade names MY0500 and MY0510 (triglycidyl para-aminophenol) and MY0600 and MY0610 (triglycidyl meta- aminophenol). Triglycidyl meta-aminophenols are also available under the trade name ELM-120 from Sumitomo Chemical Co. (Osaka, Japan).

적합한 사작용성 에폭시 수지는 N,N, N'N'-테트라글리시딜-m-자일릴렌디아민(명칭 Tetrad-X 하에 Mitsubishi Gas Chemical Company로부터, 그리고 Erisys GA-240로서 CVC Chemicals로부터 상업적으로 입수가능함), 및 N,N,N'N'-테트라글리시딜메틸렌디아닐린(예를 들어, Huntsman Advanced Materials로부터의 MY0720 및 MY0721)을 포함한다. 그 밖의 적합한 다작용성 에폭시 수지는 DEN438 (Dow Chemicas(Midland, MI)로부터), DEN439 (Dow Chemicas로부터), Araldite ECN 1273 (Huntsman Advanced Materials로부터), 및 Araldite ECN 1299 (Huntsman Advanced Materials로부터)를 포함한다.Suitable commercially available epoxy resins are commercially available from Mitsubishi Gas Chemical Company under the name Tetrad-X and from CVC Chemicals as Erisys GA-240 under N, N, N'N'-tetraglycidyl-m-xylylenediamine ), And N, N, N'N'-tetraglycidyl methylenedianiline (e.g., MY0720 and MY0721 from Huntsman Advanced Materials). Other suitable multifunctional epoxy resins include DEN438 (from Dow Chemicas, Midland, Mich.), DEN439 from Dow Chemicas, Araldite ECN 1273 from Huntsman Advanced Materials, and Araldite ECN 1299 from Huntsman Advanced Materials .

추가의 구체예에서, 수지는 150 내지 1500의 EEW(에폭시 당량)의 20중량% 내지 80중량%의 에폭시 수지를 함유하는 에폭시 수지를 포함할 수 있고, 상기 수지는 70℃ 내지 110℃ 범위의 외부에서 적용되는 온도에 의해 경화가능하다. 에폭시 수지는 0.5 내지 10 wt%의 경화제를 함유할 수 있다. 에폭시 수지는 디시안디아미드와 같은 전형적인 하드너의 부재 하에 경화될 수 있다.In a further embodiment, the resin may comprise an epoxy resin containing from 20 to 80% by weight of the epoxy resin of EEW (epoxy equivalent) of 150 to 1500, said resin having an external Lt; RTI ID = 0.0 &gt; temperature. &Lt; / RTI &gt; The epoxy resin may contain 0.5 to 10 wt% of a curing agent. The epoxy resin can be cured in the absence of a typical hardener such as dicyandiamide.

에폭시 당량은 다음과 같이 계산될 수 있다: (에폭시 수지 분자량)/ (분자당 에폭시기의 수). 또 다른 방법은 다음과 같이 정의될 수 있는 에폭시 수로 계산하는 것이다: 에폭시 수 = 100 / 에폭시 당량. 분자당 에폭시기의 계산 : (에폭시 수 ×분자량) / 100. 분자량 계산 : (100 × 분자당 에폭시기) / 에폭시 수. 분자량 계산 : 에폭시 당량 × 분자당 에폭시기. 본 발명은 특히 허용 가능한 몰딩 사이클 시간으로 더 낮은 온도에서 경화될 수 있는 반응성 에폭시 수지를 기반으로 할 수 있는 프리프레그를 제공하는 것에 관한 것이다.The epoxy equivalence can be calculated as follows: (molecular weight of epoxy resin) / (number of epoxy groups per molecule). Another method is to calculate the number of epoxies that can be defined as: epoxy number = 100 / epoxy equivalent. Calculations of epoxy groups per molecule: (epoxy number x molecular weight) / 100. Molecular weight calculation: (100 x epoxy groups per molecule) / epoxy number. Molecular weight calculation: epoxy equivalent x epoxy group per molecule. The present invention is particularly directed to providing a prepreg that can be based on a reactive epoxy resin that can be cured at lower temperatures with an acceptable molding cycle time.

추가의 구체예에서, 수지는 10시간 이내에, 특히 8시간 이내에 경화될 수 있다. 경화제는 우레아 기반일 수 있다. 추가의 구체예에서, 몰딩 물질은 20 내지 85 wt %의 에폭시 수지 및 80 내지 15 wt %의 섬유를 포함할 수 있다.In a further embodiment, the resin can be cured within 10 hours, especially within 8 hours. The curing agent may be urea-based. In a further embodiment, the molding material may comprise 20 to 85 wt% of an epoxy resin and 80 to 15 wt% of fibers.

강인화 물질에는 매트릭스에 내구성을 주는 수지가 포함될 수 있다. 강인화 물질은 베일 형태로 별개의 층으로서 또는 입자로서 적용되거나, 수지 물질로 혼합될 수 있다. 추가의 강인화 물질이 폴리머인 경우, 이는 실온에서 또는 수지가 경화되는 상승된 온도에서 매트릭스 에폭시 수지에 불용성이어야 한다. 열가소성 폴리머의 융점에 좌우하여, 이는 상승된 온도에서 수지의 경화 동안 다양한 정도로 용융되거나 연화되며, 경화된 라미네이트가 냉각됨에 따라 재고화될 수 있다. 적합한 열가소성 물질은 수지에 용해되지 않아야 하고, 열가소성 물질, 예컨대, 폴리아미드(PAS), 폴리에테르설폰(PES) 및 폴리에테르이미드(PEI)를 포함한다. 폴리아미드, 예컨대, 나일론 6(PA6) 및 나일론 12(PA12) 및 이들의 혼합물이 바람직하다.The toughening material may include a resin that imparts a durability to the matrix. The toughening material may be applied as a separate layer or particle in the form of a veil, or may be mixed with a resin material. If the additional toughening material is a polymer, it should be insoluble in the matrix epoxy resin at room temperature or at an elevated temperature at which the resin is cured. Depending on the melting point of the thermoplastic polymer, it melts or softens to varying degrees during curing of the resin at elevated temperatures and can be re-solidified as the cured laminate cools. Suitable thermoplastic materials should not be soluble in the resin and include thermoplastic materials such as polyamide (PAS), polyethersulfone (PES), and polyetherimide (PEI). Polyamides such as nylon 6 (PA6) and nylon 12 (PA12) and mixtures thereof are preferred.

경화된 라미네이트를 제조하기 위해 프리프레그를 함유하는 본 발명의 둘 이상의 물질들의 스택은 40개 이상의 프리프레그 층, 전형적으로 60개의 이상의 층 및 때때로 80개 이상의 층을 함유할 수 있고, 이들 중 일부 또는 이들 모두는 본 발명의 둘 이상의 물질이다. 스택 내 프리프레그 층들 중 하나 이상은 프리프레그 층에서 수지를 부분 가공하도록 경화되거나 사전경화될 수 있다. 그러나, 프리프레그 모두는 본 발명에 따른 물질인 것이 바람직하다. 전형적으로, 스택은 1 cm 내지 10 cm, 바람직하게는 2 cm 내지 8 cm, 더욱 바람직하게는 3 내지 6 cm의 두께를 지닐 것이다. A stack of two or more materials of the present invention containing prepregs to produce a cured laminate may contain 40 or more prepreg layers, typically 60 or more layers and sometimes 80 or more layers, All of which are two or more substances of the present invention. One or more of the prepreg layers in the stack may be cured or pre-cured to partially process the resin in the prepreg layer. However, it is preferable that all of the prepregs are substances according to the present invention. Typically, the stack will have a thickness of 1 cm to 10 cm, preferably 2 cm to 8 cm, more preferably 3 to 6 cm.

프리프레그 또는 프리프레그 스택은, 제조되면, 상승된 온도, 및 임의로 상승된 압력에 노출됨으로써 경화되어 경화된 라미네이트를 생성시킨다.The prepreg or prepreg stack, when produced, is cured by exposure to elevated temperatures and optionally elevated pressures to produce a cured laminate.

경화 공정은 절대압 2.0 bar 미만, 바람직하게는 절대압 1 bar 미만의 압력에서 수행될 수 있다. 특히 바람직한 구체예에서, 압력은 대기압 미만이다. 경화 공정은 80 내지 200℃ 범위의 하나 이상의 온도에서 열경화성 수지 조성물을 요망되는 정도로 경화시키기에 충분한 시간 동안 수행될 수 있다.The curing process can be carried out at pressures below an absolute pressure of 2.0 bar, preferably below an absolute pressure of 1 bar. In a particularly preferred embodiment, the pressure is below atmospheric pressure. The curing process may be performed for a time sufficient to cure the thermosetting resin composition to a desired degree at one or more temperatures in the range of 80 to 200 占 폚.

대기압에 가까운 압력에서의 경화는 소위 진공 백(vacuum bag) 기술에 의해 달성될 수 있다. 이는 프리프레그 또는 프리프레그 스택을 밀폐된 백에 넣고, 백 내부에 진공을 생성시킴을 포함한다. 이는, 프리프레그 스택이 적용되는 진공 정도에 좌우하여 대기압 미만의 고화 압력을 거치게 된다는 효과를 지닌다.Curing at a pressure close to atmospheric pressure can be achieved by a so-called vacuum bag technique. This involves putting the prepreg or prepreg stack in a sealed bag and creating a vacuum inside the bag. This has an effect that the prepreg stack is subjected to a solidifying pressure lower than the atmospheric pressure depending on the degree of vacuum to which the prepreg stack is applied.

프리프레그 또는 프리프레그 스택은 경화되면 구조적 적용, 예를 들어, 풍력 터빈 블레이드의 쉘, 스파 또는 허브에 사용하기에 적합한 복합 라미네이트가 된다.When the prepreg or prepreg stack is cured, it becomes a composite laminate suitable for use in structural applications, for example, shells, spas or hubs of wind turbine blades.

본 발명에 따른 복합 부품 또는 부재는 독립적으로 풍력 터빈 블레이드 쉘 또는 스파를 형성시키거나, 하나 이상의 추가의 그러한 복합 부재에, 예를 들어, 기계적 조임 수단 및/또는 접착제에 의해 연결되는 경우에, 풍력 터빈 블레이드 쉘 또는 스파를 형성시킬 수 있다. 그러한 풍력 터빈 블레이드 쉘 및 스파로부터, 풍력 터빈 블레이드는 유리하게는 두 개의 그러한 풍력 터빈 블레이드 쉘을 접착제 및/또는 기계적 수단에 의해, 예컨대, 파스너(fastener)에 의해 그리고 조립체와 함께 스파와 연결함으로써 제작될 수 있다. 풍력 터빈 블레이드 쉘과 연결된 풍력 터빈 블레이드 스파 둘 모두는 임의로 추가의 엘리먼트, 예컨대, 제어 엘리먼트, 파뢰침(lightning conductor) 등을 포함할 수 있다. 특히 바람직한 구체예에서, 각각의 블레이드 쉘은 본 발명의 물질로부터 제작가능한 복합 부재로 구성된다. 또 다른 바람직한 구체예에서, 본 발명에 따른 방법에 의해 제작되는 풍력 터빈 블레이드 쉘 부재는 풍력 터빈 블레이드의 완전한 외각 쉘, 즉, 풍력 터빈 블레이드 쉘 부재의 제작 동안 일체로 형성되는 압력 사이드와 석션 사이드를 형성시킨다. 블레이드는 현장에서 조립을 위해 섹션으로 형성될 수 있고, 이러한 섹션은 완전한 쉘 및 스파, 하프 쉘, 하프 스파 또는 이들의 임의의 조합일 수 있거나, 조립되어 완전한 블레이드를 형성시킬 수 있는 둘 이상의 길이일 수 있다.The composite part or member according to the present invention can be used to form wind turbine blade shells or spars independently or to be connected to one or more additional such composite members by, for example, mechanical fastening means and / Turbine blade shells or spas. From such wind turbine blade shells and spas, the wind turbine blades advantageously make two such wind turbine blade shells by adhesives and / or mechanical means, for example by fasteners and by connecting them with spas with the assembly . Both of the wind turbine blade spas associated with the wind turbine blade shell may optionally include additional elements such as control elements, lightning conductors, and the like. In a particularly preferred embodiment, each blade shell is comprised of a composite member fabricable from the material of the present invention. In another preferred embodiment, the wind turbine blade shell member produced by the method according to the present invention comprises a complete outer shell of the wind turbine blade, i.e., a pressure side and a suction side integrally formed during fabrication of the wind turbine blade shell member . The blades may be formed as sections for assembly in situ, and these sections may be complete shells and spas, half shells, half spas, or any combination thereof, or may be assembled to form two or more lengths of blades .

쉘의 길이 및 모양은 다르지만, 트렌드는 이후에 경화될 스택 내에 더 두꺼운 쉘 또는 프리프레그의 특정 시퀀스를 필요로 할 수 있는 더 긴 블레이드(더 긴 쉘을 필요로 함)를 사용해야 한다. 이는 이들이 제조되는 물질에 대하여 특정 요건을 부과한다. 단방향성 다중필라멘트 탄소 섬유 토우를 기반으로 한 프리프레그는 30미터의 길이의 블레이드 또는 더욱 특히 40미터 이상, 예컨대, 45 내지 65 미터의 길이의 블레이드의 경우에 바람직하다. 쉘 및 스파의 길이 및 모양은 쉘의 길이를 따라 상이한 프리프레그를 사용하게 할 수 있다. 이의 크기 및 복합성 면에서, 풍력 에너지 부품, 예컨대, 쉘 및 스파의 제작에 바람직한 공정은, 몰드에 넣어지고 경화 온도로 가열되는 곳인 진공 백 내에 적절한 경화가능한 물질을 제공하는 것이다. 백은 몰드 내에 넣어지기 전에 또는 그 후에 탈기될 수 있다.Although the length and shape of the shell are different, the trend must use a longer blade (requiring a longer shell) that may require a thicker shell or a specific sequence of prepregs in the stack to be subsequently cured. Which impose certain requirements on the material from which they are made. A prepreg based on a unidirectional multifilament carbon fiber tow is preferred for blades 30 meters long or even more particularly for blades longer than 40 meters, for example 45 to 65 meters. The length and shape of the shell and spar can make use of different prepregs along the length of the shell. In terms of size and complexity, the preferred process for making wind energy components, such as shells and spas, is to provide a suitable curable material in a vacuum bag, which is placed in a mold and heated to a curing temperature. The bag may be degassed before or after being placed in the mold.

본 발명에 의해 얻어지는 라미네이트의 공동 갯수의 감소 및 개선된 섬유 정렬은 균일한 기계적 특성을 지니는 풍력 터빈 블레이드를 위한 쉘 및/또는 스파 및/또는 스파 캡을 제공하는데 특히 유용하다. 특히 스파 및 이의 부품은 높은 하중에 주어진다. 어떠한 공동 함량의 감소 또는 섬유 정렬의 증가는 이러한 부품의 기계적 성능을 크게 개선시킨다. 이는 이후 더 높은 공동 함량을 지니는 유사한 부품과 비교해 볼 때 부품을 감소된 중량으로 형성되게 한다(예를 들어, 프리프레그 층의 갯수를 감소시킴으로써). 게다가, 풍력 터빈 구조물이 사용 동안 주어지는 조건을 견디기 위해서, 쉘 및 스파가 제조되는 경화된 프리프레그는 높은 Tg, 바람직하게는 90℃ 초과의 Tg를 지니는 것이 바람직하다.Reduction of the number of coats of the laminate obtained by the present invention and improved fiber alignment are particularly useful in providing shells and / or spas and / or spaps for wind turbine blades having uniform mechanical properties. In particular, spas and their parts are subjected to high loads. Any reduction in co-content or an increase in fiber alignment significantly improves the mechanical performance of such components. This in turn allows the part to be formed with reduced weight (e.g., by reducing the number of prepreg layers) compared to similar parts having a higher void content. In addition, in order to withstand the conditions given during use of the wind turbine structure, it is preferred that the cured prepreg from which the shell and spar are made has a high Tg, preferably a Tg of greater than 90 ° C.

본 발명의 물질들 중 둘 이상으로부터 생성되는 라미네이트는, 경화된 라미네이트 샘플의 30 × 40 mm 단면(간격 5 cm)을 측정하는 20개의 이격된 단면을 현미경 분석에 의해 측정하는 경우, 라미네이트의 전체 부피를 기준으로 하여 3부피% 미만의 공동, 또는 1부피% 미만의 공동, 전형적으로 0.5부피% 미만, 특히, 0.1부피% 미만의 공동을 함유할 수 있다. 단면을 연마하고, 샘플의 각각의 단면의 전체 표면적에 대한 공동의 표면적을 알아보기 위해서 4.5 내지 3.5 mm의 시야각에서 현미경 하에 분석하고, 이러한 측정치를 단면의 갯수에 대하여 평균내었다. 공동 분율을 알아보기 위한 이러한 방법은 본 명세서의 맥락 내에서 사용되지만, 대안적으로 DIN EN 2564와 같은 표준화 방법이 이용가능하다. 그러나, 이러한 방법은 본원에 개략된 바와 같은 현미경 분석에 대하여 비교 결과를 제공하는 것으로 예상된다. 또한, 공동의 최대 크기를 각각의 시야각 섹션에서 평가하고, 이 수를 20개의 샘플에 대하여 평균내었다. 공동의 평균 표면적을 부피에 의한 공동 함량의 값으로 얻었다. 본 발명자들은 0.01부피% 이하만큼 낮은 공동 분율 또는 수준이 달성되었음을 발견하였다.The laminate produced from two or more of the materials of the present invention has a total volume of the laminate, measured by microscopic analysis, of 20 spaced cross sections measuring a 30 x 40 mm section (5 cm spacing) of the cured laminate sample , Typically less than 0.5% by volume, especially less than 0.1% by volume of cavities, based on the total weight of the composition. Sections were polished and analyzed under a microscope at a viewing angle of 4.5 to 3.5 mm to determine the surface area of the cavity with respect to the total surface area of each cross section of the sample and these measurements were averaged over the number of sections. Such a method for determining the fraction is used within the context of this disclosure, but alternatively, standardization methods such as DIN EN 2564 are available. However, this method is expected to provide comparative results for microscopic analysis as outlined herein. In addition, the maximum size of the cavity was evaluated in each viewing angle section, and this number was averaged over 20 samples. The average surface area of the cavity was obtained as the value of the cavity content by volume. The present inventors have found that a fraction or level as low as 0.01 vol% or less has been achieved.

본 발명의 몰딩 물질은 토우들 간에 더 낮은 수준의 공동을 함유한다. 따라서, 각각의 몰딩 물질 및 몰딩 물질 스택은 15% 미만 또는 9% 미만, 더욱 바람직하게는 6% 미만, 가장 바람직하게는 3% 미만의 집수 값을 지니는 것이 바람직하다.The molding material of the present invention contains lower levels of cavities between tows. Thus, it is preferred that each molding material and molding material stack have a collecting value of less than 15% or less than 9%, more preferably less than 6%, most preferably less than 3%.

집수 시험은 본 발명의 몰딩 물질에서 보강재 층의 단방향성 토우들 간의 방수 또는 함침 정도를 결정한다. 이 시험에서, 몰딩 물질의 시편이 초기에 칭량되고, 5mm 폭의 스트립이 돌출되는 방식으로 두 개의 플레이트 사이에서 클램핑된다. 이러한 배열은 실온(21℃)에서 5분 동안 수조에서 섬유의 방향으로 떠 있다. 이후, 시편을 플레이트로부터 제거하고, 다시 칭량하고, 중량 차가 시편 내 함침도에 대한 값을 제공한다. 집수의 양이 적을수록, 방수도 또는 함침도는 높아진다. The collecting test determines the degree of watertightness or impregnation between the unidirectional tows of the stiffener layer in the molding material of the present invention. In this test, specimens of the molding material are initially weighed and clamped between the two plates in such a way that a 5 mm wide strip is projected. This arrangement is floating in the direction of the fibers in the water bath at room temperature (21 ° C) for 5 minutes. Thereafter, the specimen is removed from the plate, weighed again, and the weight difference provides a value for the specimen impregnation. The smaller the amount of water collected, the higher the degree of water resistance or impregnation.

섬유 정렬은 문헌[Creighton et al. A Multiple Field Image Analysis Procedure for Characterisation of Fibre Alignment in Composites; Composites: Part A 32 (2001) 221-229]에 기재된 프로토콜을 이용하여 정량될 수 있다. 먼저 시편을 1200 그리트 SiC 페이퍼로 자르고 그라인딩하였다. 그라인딩된 표면을 이후 아세톤에 침지시키고, 쇠수세미로 약하게 연마하였다. 그 후에, 제조된 표면으로부터 현미경 사진을 얻은 다음, 자동 이미지 분석 알고리즘으로 분석하였다. 알고리즘은 섬유 및 매트릭스와 같은 구조적 특징을 자동으로 검출하였다. 알고리즘은 섬유를 나타내는 다수의 픽셀을 생성시켰는데, 이후 인근 펙셀 사이의 배열을 따라 경사각을 계산하고 섬유 정렬불량의 정도를 추정하는데 사용하였다.Fiber alignment is described in Creighton et al. A Multiple Field Image Analysis Procedure for Characterization of Fiber Alignment in Composites; Composites: Part A 32 (2001) 221-229. First, the specimen was cut and ground into 1200 grit SiC paper. The ground surface was then immersed in acetone and lightly polished with a stainless steel scouring pad. Thereafter, a micrograph was obtained from the fabricated surface and analyzed with an automatic image analysis algorithm. The algorithm automatically detected structural features such as fibers and matrices. The algorithm generated a number of pixels representing the fiber, which was then used to calculate the tilt angle along the arrangement between adjacent pexels and to estimate the degree of fiber misalignment.

본 발명은 이제 첨부된 도면을 참조로 하여 단지 예로서 예시될 것이다.The present invention will now be illustrated by way of example only with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 구체예에 따른 몰딩 물질의 세 개의 상이한 레이-업을 나타낸 것이다.Figure 1 shows three different layups of a molding material according to embodiments of the present invention.

도 2는 도 1의 레이-업 1의 횡단면을 나타낸 것이다.Fig. 2 shows a cross section of the lay-up 1 of Fig.

도 3은 도 1의 레이-업 2의 횡단면을 나타낸 것이다.Fig. 3 shows a cross section of the lay-up 2 of Fig.

도 4는 도 1의 레이-업 3의 횡단면을 나타낸 것이다.Fig. 4 shows a cross-sectional view of the lay-up 3 of Fig.

도 5는 도 1의 레이-업 1의 현미경 횡단면을 나타낸 것이다.Figure 5 shows a cross-section of a microscope of the lay-up 1 of Figure 1;

도 6은 도 1의 레이-업 2의 현미경 횡단면을 나타낸 것이다.Figure 6 shows a cross-section of a microscope of the lay-up 2 of Figure 1;

도 7은 도 1의 레이-업 3의 현미경 횡단면을 나타낸 것이다.Figure 7 shows a cross-section of a microscope of the lay-up 3 of Figure 1;

도 8은 와이어가 존재하는 프리프레그 층의 레이-업의 횡단면을 나타낸 것이다.8 shows a cross-sectional view of a layup of a prepreg layer in which wires exist.

도 9는 동일한 와이어가 존재하는 프리프레그 층 및 라미네이트 층의 레이-업의 횡단면을 나타낸 것이다.9 is a cross-sectional view of a layup of a prepreg layer and a laminate layer in which the same wire is present.

도 10은 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 라미네이트 구조를 나타낸 것이다.10 shows a laminate structure according to another embodiment of the present invention.

도 11은 본 발명의 추가의 구체예에 따른 라미네이트 구조를 나타낸 것이다.Figure 11 shows a laminate structure according to a further embodiment of the present invention.

본 발명은 본 발명의 하기 물질이 사용되는 하기 실시예를 참조로 하여 예시된다.The invention is illustrated with reference to the following examples in which the following materials of the invention are used.

프리프레그 1) 66%의 Panex, 35 탄소 섬유 및 HexPly® M 9.6 GF/34%/UD 600로서 Hexcel로부터 입수가능한 34 wt%의 에폭시 수지를 포함하는 모든 단방향성 탄소 섬유 에폭시 수지 기반 프리프레그.Prepreg 1) All unidirectional carbon fiber epoxy resin-based prepregs containing 66 wt% Panex, 35 carbon fibers and 34 wt% epoxy resin available from Hexcel as HexPly M 9.6 GF / 34% / UD 600.

프리프레그 2) HexFit® 2000로서 Hexcel로부터 입수가능한 에폭시 수지의 필름의 어느 한 면 상의 건조 단방향성 유리 섬유 보강재와 조합된 에폭시 수지의 필름. 수지 함량은 35 wt%이고, 물질의 외면은 촉감이 건조하다.Prepreg 2) A film of an epoxy resin in combination with a dry unidirectional glass fiber reinforcement on either side of a film of epoxy resin available from Hexcel as HexFit (R) 2000. The resin content is 35 wt%, and the outer surface of the material is dry and soft.

프리프레그 3) 1200± 60 g/m2의 중량을 지니는 2400 tex 유리 섬유를 함유하고 27 wt%의 경화된 에폭시 수지를 함유하는 PolySpeed® GR 120로서 Hexcel로부터 입수가능한 압착 경화된 단방향성 유리 섬유 에폭시 라미네이트.Prepreg 3) PolySpeed® GR 120, containing 2400 tex glass fibers with a weight of 1200 ± 60 g / m 2 and containing 27 wt% of cured epoxy resin, available from Hexcel as a press-cured unidirectional glass fiber epoxy Laminate.

프리프레그 4) HexPly® M 9.6 GF/32%/UD 800으로서 Hexcel로부터 입수가능한 32%의 에폭시 수지 및 68%의 유리 섬유를 포함하는 모든 단방향성 유리 섬유 에폭시 수지 기반 프리프레그. 50 gsm의 중량의 유리 섬유의 부직조 플리스를 프리프레그의 표면에 점착시켰다.Prepreg 4) HexPly® M 9.6 All unidirectional glass fiber epoxy resin based prepregs containing 32% epoxy resin and 68% glass fiber available from Hexcel as GF / 32% / UD 800. A weave fleece of glass fiber weighing 50 gsm was adhered to the surface of the prepreg.

프리프레그를 하기 스택에 레이-업하였다.The prepreg was laid up on the following stack.

Figure pct00002
Figure pct00002

스택 내 층의 분포는 도 1에 도시되어 있다. 스택을 80℃의 진공 백에서 경화시켰다. 경화된 스택을 공극율 및 균일성에 대하여 평가하였다.The distribution of the layers in the stack is shown in FIG. The stack was cured in a vacuum bag at 80 占 폚. The cured stack was evaluated for porosity and uniformity.

도 1의 레이-업 1, 2 및 3의 경화된 물질의 공극율, 외관 및 균일성은 각각의 도 2, 3 및 4에 도시되어 있다. 각각의 도 5, 6 및 7은 각각의 이러한 경화된 레이-업에 대한 현미경 사진 횡단면도를 나타낸 것이다. 도면에서, 부호 (1)은 프리프레그 (1)을 나타내고, 부호 (2)는 프리프레그 (2)를 나타내며, 부호 (3)은 프리프레그 (3)을 나타낸다.The porosity, appearance and uniformity of the cured materials of the rayon-ups 1, 2 and 3 of Figure 1 are shown in Figures 2, 3 and 4, respectively. Figures 5, 6 and 7, respectively, show a cross-sectional micrograph of each of these cured layups. In the drawings, reference numeral 1 denotes a prepreg 1, reference numeral 2 denotes a prepreg 2, and reference numeral 3 denotes a prepreg 3.

도 8 및 9는 스택에서 프리프레그 층 3과 조합된 경화된 라미네이트의 사용이 장애물(와이어(4))이 레이-업 구조에 존재하는 경우에도 더 규칙적이고 균일한 표면을 생성시킨다는 것을 보여준다.Figures 8 and 9 show that the use of a cured laminate in combination with the prepreg layer 3 in the stack produces a more regular and uniform surface even when the obstacle (wire 4) is present in the lay-up structure.

도 10은 프리프레그 물질 층(24)에 의해 함께 결합되는 다중 경화된 라미네이트 층(28, 30)의 형태의 몰딩 물질(20)을 나타낸 것이다. 경화된 라미네이트 층(28, 30)은 경화된 수지 매트릭스(22)에서의 단방향성 섬유 및 세로 또는 날실 방향의 건조 섬유 영역(26)을 포함한다. 건조 섬유 영역(26) 대신에, 이러한 영역은 또한 세로 갭 또는 개방 영역 형태일 수 있다. 라미네이트(28, 30)는 압착 경화되거나 인발 성형될 수 있다.Figure 10 shows a molding material 20 in the form of multiple cured laminate layers 28,30 joined together by a layer of prepreg material 24. The cured laminate layers 28,30 comprise unidirectional fibers in the cured resin matrix 22 and dry fiber regions 26 in the longitudinal or warp direction. Instead of the dry fiber region 26, this region may also be in the form of a longitudinal gap or open area. The laminates 28, 30 may be pressure bonded or drawn and formed.

사용 시, 물질(20)은 추후에 가공되고 경화되어 복합 부품을 형성시키기 위한 복합 라미네이트 구조를 형성시키는 앞서 기재된 바와 같은 다른 몰딩 물질과 조합된 레이 업이다.In use, the material 20 is a layup combined with other molding materials as previously described to form a composite laminate structure for later processing and curing to form composite parts.

본 발명자들은 이러한 건조 또는 함침된 영역이 복합 모양의 몰드에서 라미네이트의 드레이프성을 개선시킨다는 것을 발견하였다. 또한, 이들은 가공 및 경화 동안 어떠한 갇힌 가스의 통기를 개선시키고, 레이-업에서 이를 둘러싼 물질들과 라미네이트 사이의 결합을 개선시킨다.The present inventors have found that such dry or impregnated areas improve the drape of the laminate in a composite mold. They also improve the venting of any trapped gas during processing and curing and improve the bond between the surrounding materials and the laminate in lay-up.

도 11은 함께 결합되는 보강재 층(32)을 지니는 경화된 수지 함침된 섬유 보강재 형태로 되어 있는 경화된 라미네이트 층(36) 형태의 몰딩 물질(30)을 나타낸 것이다. 층(32)은 바람직하게는 건조 섬유 보강재 층이거나, 프리프레그 물질 층일 수 있다.Figure 11 shows a molding material 30 in the form of a cured laminate layer 36 in the form of a cured resin-impregnated fiber reinforcement having a stiffener layer 32 joined together. Layer 32 may preferably be a dry fiber reinforcement layer or a prepreg material layer.

사용 시, 물질(30)은 추후에 가공되고 경화되어 복합 부품을 형성시키기 위한 복합 라미네이트 구조를 형성시키는 앞서 기재된 바와 같은 다른 몰딩 물질과 조합된 레이 업이다. 층(32)은 다른 몰딩 물질과의 통합 및 결합을 개선시킨다.In use, the material 30 is a layup in combination with another molding material as previously described to form a composite laminate structure for later processing and curing to form the composite part. Layer 32 improves integration and bonding with other molding materials.

Claims (26)

i) 경화가능한 수지 매트릭스의 한 면 이상 위에 섬유 물질 및 경화가능한 수지의 층을 포함하고, 섬유 보강 물질에 접착되는 추가의 섬유 층을 추가로 포함하는, 제 1 몰딩 물질;
ii) 두 개의 교차 결합된 섬유 플라이(ply)를 포함하는 섬유 물질을 포함하는 제 2 몰딩 물질로서, 각각의 플라이가 상이한 각도로 배향된 섬유 토우를 포함하고, 섬유 물질이 경화가능한 수지 매트릭스를 추가로 포함하는, 제 2 몰딩 물질;
iii) 단방향성 섬유 토우를 지니는 둘 이상의 보강재 층 및 경화가능한 수지 매트릭스 결합 층을 함께 포함하는, 제 3 몰딩 물질;
iv) 섬유 보강재 및 경화가능한 액체 수지의 층을 포함하는 제 4 몰딩 물질로서, 섬유 보강재가 복수의 토우를 포함하고, 각각의 토우가 복수의 필라멘트를 포함하고, 수지가 섬유 보강재의 토우들 사이의 틈들 사이에 부분적으로 또는 전체적으로 제공되어 적어도 토우의 내부에 통기공 경로를 제공하는, 제 4 몰딩 물질; 및
v) 수지 함침된 섬유 층
중 둘 이상으로부터 선택되는 복수의 섬유 보강된 열경화성 수지 층을 포함하는, 라미네이션(lamination)된 구조물.
i) a first molding material, further comprising a layer of fibrous material and a curable resin over one side of the curable resin matrix, and further comprising a layer of fibers adhered to the fibrous reinforcement material;
ii) a second molding material comprising a fibrous material comprising two cross-linked fiber ply, wherein each ply comprises fibrous tow oriented at different angles, and wherein the fibrous material comprises a curable resin matrix A second molding material comprising;
iii) a third molding material comprising together at least two stiffener layers having unidirectional fiber tows and a curable resin matrix bonding layer;
iv) a fourth molding material comprising a layer of fiber reinforcement and a curable liquid resin, wherein the fiber reinforcement comprises a plurality of tows, each tow comprising a plurality of filaments, the resin comprising a plurality of tows between tows of fiber reinforcement A fourth molding material, partially or wholly provided between the apertures, to provide a vent path in at least the interior of the tow; And
v) resin-impregnated fiber layer
A plurality of fiber-reinforced thermosetting resin layers selected from at least two of the fiber-reinforced thermosetting resin layers.
제 1항에 있어서, 적어도 층 (i) 및 (iv)를 포함하는, 라미네이션된 구조물.The laminated structure of claim 1, comprising at least layers (i) and (iv). 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 층 (iii)를 포함하는, 라미네이션된 구조물.3. Laminated structure according to claim 1 or 2, comprising layer (iii). 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 함께 접합되는 함침된 토우와 비함침된 토우의 층을 포함하며, 함침된 토우와 비함침된 토우의 세로 축이 동일한 평면에 위치되는, 라미네이션된 구조물.A laminate according to any one of claims 1 to 3, comprising a layer of impregnated tow and non-impregnated tow joined together, wherein the longitudinal axis of the impregnated tow and the non-impregnated tow are located in the same plane. Structure. 제 1항 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서, 섬유 보강재가 물질의 한 면으로부터 함침되고, 추가의 섬유 층이 섬유 보강 물질의 반대 면에 접착되는 층 (i)를 포함하는, 라미네이션된 구조물.6. Laminated structure according to any one of claims 1 to 4, comprising a layer (i) in which a fiber reinforcement is impregnated from one side of the material and an additional fiber layer is adhered to the opposite side of the fiber reinforcing material. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 추가의 섬유 층이 200 내지 2400 gsm, 바람직하게는 400 t내지 1600 gsm, 더욱 바람직하게는 600 내지 1200 gsm의 범위 및/또는 상기 언급된 범위의 조합의 면적 중량을 지니는 부직조 섬유 물질을 포함하는 층 (i)를 포함하는, 라미네이션된 구조물.6. Method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the additional fiber layer has a thickness in the range of 200 to 2400 gsm, preferably 400 to 1600 gsm, more preferably 600 to 1200 gsm and / (I) comprising a nonwoven fibrous material having an areal weight of a combination of at least two layers of nonwoven fibrous material. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 섬유 보강 물질이 1 내지 20 μm, 바람직하게는 10 내지 15 μm 범위의 평균 직경을 지니는 필라멘트를 포함하는 섬유 토우를 포함하는, 라미네이션된 구조물.7. Laminated structure according to any one of claims 1 to 6, wherein the fiber-reinforced material comprises a fiber tow comprising filaments having an average diameter in the range of 1 to 20 占 퐉, preferably 10 to 15 占 퐉. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 플라이가 탄소 섬유를 포함하는 층 (ii)를 포함하는, 라미네이션된 구조물.8. Laminated structure according to any one of claims 1 to 7, wherein the ply comprises a layer (ii) comprising carbon fibers. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 플라이가 라이트닝(lightning)에 의해 스트라이킹(striking)되는 때에 희생되는 층 (ii)를 포함하는, 라미네이션된 구조물.9. Laminated structure according to any one of claims 1 to 8, comprising a layer (ii) which is sacrificed when the ply is striked by lightning. 풍력 터빈 블레이드의 부품의 생산을 위한 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 따른 라미네이션된 구조물의 용도.Use of the laminated structure according to any one of claims 1 to 9 for the production of parts of wind turbine blades. 제 10항에 있어서, 부품이 쉘의 일부 또는 전부인 용도.11. Use according to claim 10, wherein the part is part or all of the shell. 제 10항에 있어서, 부품이 스파의 일부 또는 전부인 용도.11. Use according to claim 10, wherein the part is part or all of a spa. 제 1 섹션 및 제 2 섹션을 포함하는 풍력 터빈 블레이드 또는 이의 부분품으로서, 제 1 섹션이 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 따른 제 1 몰딩 물질을 포함하는, 풍력 터빈 블레이드 또는 이의 부분품.A wind turbine blade or part thereof comprising a first section and a second section, the first section comprising a first molding material according to any one of claims 1 to 8. A wind turbine blade or parts thereof. 제 13항에 있어서, 제 1 섹션이 단방향성 섬유 토우를 지니는 둘 이상의 보강재 층 및 경화가능한 수지 매트릭스 결합 층을 함께 포함하는 제 3 몰딩 물질을 포함하는, 블레이드 또는 이의 부분품.14. The blade of claim 13, wherein the first section comprises a third molding material, the third molding material comprising two or more stiffener layers having a unidirectional fiber tow and a curable resin matrix bonding layer. 제 13항 또는 제 14항에 있어서, 각각의 단방향성 섬유 보강재 층에서 섬유 토우의 배향이 인접한 층 또는 층들과 상이한, 블레이드 또는 부분품.15. A blade or part according to claim 13 or 14, wherein the orientation of the fiber tow in each unidirectional fiber stiffener layer is different from the adjacent layer or layers. 제 13항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서, 제 2 섹션이 단방향성 섬유 토우를 지니는 보강재 층 및 한 면으로부터 상기 보강재 층을 함침시키는 경화가능한 섬유 매트릭스를 포함하는 제 4 몰딩 물질을 포함하는, 풍력 터빈 블레이드 또는 부분품.16. A method according to any one of claims 13 to 15, wherein the second section comprises a fourth molding material comprising a stiffener layer having unidirectional fiber tows and a curable fiber matrix for impregnating the stiffener layer from one side , Wind turbine blades or parts thereof. 제 16항에 있어서, 보강재 층이, 층이 함침되는 반대 면 상에 침투가능한 열가소성 층을 포함하는, 풍력 터빈 블레이드 또는 부분품.17. A wind turbine blade or article according to claim 16, wherein the stiffener layer comprises a permeable thermoplastic layer on the opposite side to which the layer is impregnated. 제 13항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 섹션 및/또는 제 2 섹션이 제 5 몰딩 물질을 포함하고, 제 5 몰딩 물질이 경화된 섬유 보강 라미네이트 구조물을 포함하는, 풍력 터빈 블레이드 또는 부분품.18. A wind turbine blade according to any one of claims 13 to 17, wherein the first section and / or the second section comprises a fifth molding material and the fifth molding material comprises a cured fiber reinforced laminate structure. Or parts thereof. 경화가능한 수지 매트릭스를 지니는 한 면 이상으로부터 함침되는 섬유보강 물질을 포함하는 제 1 몰딩 물질로서, 상기 몰딩 물질이 섬유 보강 물질에 접착되는 추가의 섬유층을 추가로 포함하는, 제 1 몰딩 물질.A first molding material comprising a fiber-reinforced material impregnated from at least one side having a curable resin matrix, wherein the first molding material further comprises an additional fiber layer to which the molding material is adhered to the fiber-reinforcing material. 제 19항에 있어서, 섬유 보강재가 물질의 한 면으로부터 함침되고, 추가의 섬유 층이 섬유 보강 물질의 반대 면에 접착되는, 제 1 몰딩 물질.20. The first molding material of claim 19 wherein the fibrous reinforcement is impregnated from one side of the material and the additional fibrous layer is adhered to the opposite side of the fibrous reinforcement. 제 19항 또는 제 20항에 있어서, 추가의 섬유 층이 0.5 내지 10 gsm, 바람직하게는 1 내지 4 gsm 범위의 면적 중량을 지니는 부직조 섬유 물질을 포함하는, 제 1 몰딩 물질.21. A first molding material according to claim 19 or 20, wherein the additional fiber layer comprises a nonwoven fibrous material having an area weight in the range of from 0.5 to 10 gsm, preferably from 1 to 4 gsm. 제 19항 내지 제 21항 중 어느 한 항에 있어서, 섬유 보강 물질이 1 내지 20 μm, 바람직하게는 10 내지 15 μm 범위의 평균 직경을 지니는 필라멘트를 포함하는 섬유 토우를 포함하는, 제 1 몰딩 물질.22. A method according to any one of claims 19 to 21, wherein the fiber reinforcing material comprises a fiber tow comprising filaments having an average diameter in the range of 1 to 20 占 퐉, preferably 10 to 15 占 퐉. . 제 19항 내지 제 22항 중 어느 한 항에 있어서, 수지 주입 레이 업에 사용하도록 맞춰진, 제 1 몰딩 물질.23. A first molding material according to any one of claims 19 to 22, adapted for use in resin injection layup. 두 개의 교차 결합된 섬유 플라이를 포함하는 섬유 물질을 포함하는 제 2 몰딩 물질로서, 각각의 플라이가 상이한 각도로 배향되는 섬유 토우를 포함하고, 섬유 물질이 경화가능한 수지 매트릭스를 추가로 포함하는, 제 2 몰딩 물질.CLAIMS 1. A second molding material comprising a fibrous material comprising two cross-linked fiber ply, wherein each ply comprises fiber tow oriented at different angles, wherein the fibrous material further comprises a curable resin matrix, 2 Molding material. 제 24항에 있어서, 플라이가 탄소 섬유를 포함하는, 제 2 몰딩 물질.25. The second molding material of claim 24, wherein the ply comprises carbon fibers. 제 24항 또는 제 25항에 있어서, 플라이가 라이트닝에 의해 스트라이킹되는 때에 희생되는, 제 2 몰딩 물질.26. A second molding material as claimed in claim 24 or 25, wherein the second molding material is sacrificed when the ply is struck by lightening.
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