RU2777410C2 - Unidirectional straight fabric and its use - Google Patents

Unidirectional straight fabric and its use Download PDF

Info

Publication number
RU2777410C2
RU2777410C2 RU2020116364A RU2020116364A RU2777410C2 RU 2777410 C2 RU2777410 C2 RU 2777410C2 RU 2020116364 A RU2020116364 A RU 2020116364A RU 2020116364 A RU2020116364 A RU 2020116364A RU 2777410 C2 RU2777410 C2 RU 2777410C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
crimped
layer
unidirectional
stabilizing
fabric
Prior art date
Application number
RU2020116364A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2020116364A (en
RU2020116364A3 (en
Inventor
Дитмар МЁККЕ
Стивен БАККЕР
Кристоф ЭНГЕЛЕР
Original Assignee
ЗАЕРТЕКС ГМБХ унд КО. КГ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102017127868.0A external-priority patent/DE102017127868A1/en
Application filed by ЗАЕРТЕКС ГМБХ унд КО. КГ filed Critical ЗАЕРТЕКС ГМБХ унд КО. КГ
Publication of RU2020116364A publication Critical patent/RU2020116364A/en
Publication of RU2020116364A3 publication Critical patent/RU2020116364A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2777410C2 publication Critical patent/RU2777410C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: composite materials.
SUBSTANCE: unidirectional straight fabric (700) is presented, made of fiber-glass roving (702), while the specified straight fabric contains first stabilizing layer (704) on its lower side and second stabilizing layer (706) on its upper side, while these layers are stitched together (708) by chain interweaving.
EFFECT: production of components manufactured of fiber-reinforced composite materials, in particular for the production of belts of a rotor blade.
16 cl, 13 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к однонаправленной неизвитой ткани, изготовленной из стеклоровингов для производства волоконных композиционных материалов, содержащей первый стабилизирующий слой на ее нижней стороне и второй стабилизирующий слой на ее верхней стороне, и ее использованию.The present invention relates to a unidirectional non-crimped fabric made from glass rovings for the production of fiber composites, having a first stabilizing layer on its bottom side and a second stabilizing layer on its upper side, and its use.

Для производства волоконных композиционных материалов могут быть использованы текстильные или волоконные сборки, предварительно пропитанные матрицей из смолы, соответствующей пластику, подлежащему армированию, также называемые препрегом, и могут быть подвергнуты дальнейшей обработке для производства компонентов, изготавливаемых из пластика, армированного волокном, такой как обработка в автоклаве с использованием давления и тепла. Также широко известно использование сухих текстильных сборок, т.е. не пропитанных смолой, которых подвергают дальнейшей обработке посредством способов впрыска смоляной смеси, в частности способов с вакуумной поддержкой, для производства компонентов, изготавливаемых из армированных волокном пластических материалов. Их намного легче драпировать, чем предварительно пропитанные текстильные сборки. В случае с более сложными компонентами, в частности, для дальнейшей обработки, осуществляемой позже посредством процессов впрыска смоляной смеси, может быть преимущественным заранее драпировать текстильную сборку, также называемую предварительной заготовкой или предварительно отформованной частью, до достижения необходимой формы по меньшей мере в небольшой степени и в зависимости от конкретного случая зафиксировать эту форму путем добавления небольшого количества связующего вещества и приложения небольшого тепла и/или давления.For the production of fiber composites, textile or fiber assemblies pre-impregnated with a matrix of resin appropriate to the plastic to be reinforced, also referred to as prepreg, can be used and can be further processed to produce components made from fiber-reinforced plastic, such as processing in autoclave using pressure and heat. It is also widely known to use dry textile assemblies, i. e. not impregnated with resin, which are further processed by resin mixture injection methods, in particular vacuum assisted methods, to produce components made from fiber-reinforced plastic materials. They are much easier to drape than pre-impregnated textile gathers. In the case of more complex components, in particular for further processing carried out later by resin injection processes, it may be advantageous to pre-drape the textile assembly, also referred to as preform or preform, until the desired shape is achieved at least to a small extent and fix this shape, as appropriate, by adding a small amount of binder and applying a little heat and/or pressure.

Текстильные сборки могут представлять собой полотна с густым ворсом, маты,тканые полотна, плетеные полотна, трикотажные полотна и, в частности,The textile assemblies may be piled fabrics, mats, woven fabrics, woven fabrics, knitted fabrics and, in particular,

неизвитые ткани. Неизвитые ткани могут быть образованы из одного, двух или более слоев волокон, размещенных параллельно друг другу. Ткань, в которой все слои имеют по существу одну и ту же ориентацию волокон, т. е. где в каждом слое подавляющее большинство волокон, например, 95% или более волокон, имеет одну и ту же ориентацию, называется однонаправленной неизвитой тканью. Если она имеет слои, имеющие две разные ориентации волокон, она называется биаксиальной неизвитой тканью. Если она имеет слои, имеющие более двух разных ориентаций волокон, она называется мультиаксиальной неизвитой тканью. Как правило, однонаправленная неизвитая ткань имеет один слой волокна, биаксиальная неизвитая ткань имеет два слоя волокна и мультиаксиальная неизвитая ткань имеет три или более слоев волокна.untwisted fabrics. Non-crimped fabrics can be formed from one, two or more layers of fibers placed parallel to each other. A fabric in which all layers have substantially the same fiber orientation, i.e. where in each layer the vast majority of the fibers, for example 95% or more of the fibers, has the same orientation, is called a unidirectional non-crimped fabric. If it has layers having two different fiber orientations, it is called a biaxial non-crimped fabric. If it has layers having more than two different fiber orientations, it is called a multiaxial non-crimped fabric. Typically, unidirectional crimped fabric has one fiber layer, biaxial crimped fabric has two fiber layers, and multiaxial crimped fabric has three or more fiber layers.

Волокна могут представлять собой элементарные нити, комплексные нити, т. е. пучки крученых элементарных нитей и/или элементарных нитей с саржевым переплетением, или ровинги, т. е. некрученые пучки приблизительно параллельных связанных в пучок бесконечных элементарных нитей. Благодаря использованию элементарных нитей, размещенных параллельно друг другу, ровинги имеют преимущество, заключающееся в особенно преимущественных армирующих свойствах и высоком объемном содержании в процентах волокна.The fibers may be filaments, filaments, ie bundles of twisted filaments and/or twill filaments, or rovings, ie untwisted bundles of approximately parallel tufted endless filaments. Through the use of filaments arranged parallel to one another, the rovings have the advantage of particularly advantageous reinforcing properties and a high fiber volume percentage.

В частности, в неизвитых тканях ровинги могут быть распределены для достижения тонкой листовой текстильной сборки. В однонаправленной неизвитой ткани отдельные ровинги могут быть размещены более или менее на расстоянии друг от друга или частично, или полностью совмещены друг с другом. Небольшое количество, некоторые из, большое количество, подавляющее большинство ровингов или все ровинги могут быть распределены.Particularly in non-crimped fabrics, the rovings can be distributed to achieve a thin sheet textile assembly. In a unidirectional non-crimped fabric, the individual rovings can be placed more or less spaced apart or partially or completely aligned with each other. A small number, some of, a large number, the vast majority of rovings or all rovings can be distributed.

Волокна могут быть изготовлены, например, из углерода или стекла, при этом углеволокна имеют по существу более высокую прочность на растяжение, чем стекловолокна. При их дальнейшей обработке для текстильных сборок, в частности в форме неизвитых тканей, сложнее обращаться со стекловолокнами, поскольку они имеют по существу более гладкие поверхности, чем углеволокна, и, таким образом, имеют склонность к скольжению относительно друг друга. В частности, волокна могут проскальзывать или скользить во время подачи однонаправленных слоев на вязальные машины до момента сшивания. Углеволокна, напротив, могут спутываться друг с другом из-за их более шероховатых поверхностей и, таким образом, удерживать друг друга в заранее определенном положении. Однако стекловолокна по существу дешевле углеволокон.The fibers can be made from, for example, carbon or glass, with carbon fibers having a substantially higher tensile strength than glass fibers. When further processed into textile assemblies, in particular in the form of non-crimped fabrics, glass fibers are more difficult to handle because they have substantially smoother surfaces than carbon fibers and thus tend to slide against each other. In particular, the fibers may slip or slip during the feeding of the unidirectional layers to the knitting machines until the moment of stitching. Carbon fibers, in contrast, can tangle with each other due to their rougher surfaces and thus hold each other in a predetermined position. However, glass fibers are substantially cheaper than carbon fibers.

Целью настоящего изобретения является предоставление альтернативной однонаправленной неизвитой ткани из стеклоровингов.The aim of the present invention is to provide an alternative unidirectional non-crimped glass roving fabric.

Цель достигается за счет однонаправленной неизвитой ткани из стеклоровингов для производства волоконных композиционных материалов, содержащей первый стабилизирующий слой на ее нижней стороне и второй стабилизирующий слой на ее верхней стороне, при этом они пришиты друг к другу переплетением цепочкой.The object is achieved by a unidirectional non-crimped glass roving fabric for the production of fiber composite materials, containing a first stabilizing layer on its underside and a second stabilizing layer on its upper side, while they are sewn to each other in a chain weave.

Путем предоставления двух стабилизирующих слоев и переплетения цепочкой может быть улучшена легкость обращения с однонаправленной неизвитой тканью из стеклоровингов, поскольку можно более эффективно предотвратить проскальзывание ровингов и можно улучшить драпируемость ткани. Это касается, в частности, однонаправленных неизвитых тканей, содержащих только один слой из стеклоровинга.By providing two stabilizing layers and a chain weave, the ease of handling of the unidirectional, non-crimped glass roving fabric can be improved because slippage of the rovings can be more effectively prevented and drapeability of the fabric can be improved. This applies in particular to unidirectional non-crimped fabrics containing only one layer of glass roving.

Под шитьем понимается механическое соединение посредством процесса сшивания. Это можно выполнять, например, на основовязальной машине или вязально-прошивной машине. Используемая нить поэтому может называться швейной нитью или вязальной нитью. Переплетение цепочкой имеет преимущество перед другими способами сшивания, такими как переплетение «трико» или «петли 2x1», или вязание и т. д., заключающееся в том, что петельные столбики, образованные во время сшивания, не имеют поперечных связей. Было установлено, что значительное увеличение драпируемости ткани является не единственным преимуществом. Предпочтительно стеклоровинги проходят в продольном направлении однонаправленной неизвитой ткани.Sewing refers to the mechanical connection through a stitching process. This can be done, for example, on a warp knitting machine or a knitting machine. The thread used may therefore be referred to as sewing thread or knitting thread. Chain weave has the advantage over other stitching methods such as leotard or 2x1 stitching or knitting, etc., in that the stitches formed during stitching are not cross-linked. It has been found that a significant increase in fabric drapeability is not the only benefit. Preferably, the glass rovings extend in the longitudinal direction of the unidirectional non-crimped fabric.

Особенно предпочтительно переплетение цепочкой проходит по существу параллельно стеклоровингам. Тем самым может быть дополнительно улучшен описанный эффект хорошей драпируемости и пропитываемости. Более того, это помогает достичь того, что неизвитая ткань имеет лишь незначительную волнистость поверхности вплоть до ее отсутствия, что также обеспечивает превосходную драпируемость. Этот эффект особенно заметен, когда сшивание выполняют с точным соблюдением калибра.Particularly preferably, the chain weave runs substantially parallel to the glass rovings. In this way, the described effect of good drapeability and impregnation can be further improved. Moreover, it helps to achieve that the non-crimped fabric has only little or no surface waviness, which also provides excellent drapeability. This effect is especially noticeable when stitching is carried out with precise caliber.

Преимущественно переплетение цепочкой имеет плотность расположения петель от 5 петель на дюйм до 12 петель на дюйм. Это обеспечивает хорошую стабилизацию неизвитой ткани, в то же время обеспечивая достижение хорошей драпируемости без волнистости поверхности и хорошие свойства пропитки.Advantageously, the chain weave has a stitch count of 5 stitches per inch to 12 stitches per inch. This provides good stabilization of the non-crimped fabric, while at the same time achieving good drapeability without surface waviness and good impregnation properties.

В предпочтительных вариантах осуществления по меньшей мере один стабилизирующий элемент присутствует параллельно направлению неизвитой ткани. Он может присутствовать в бесконечной форме или с конечной размерностью длины. Это может упростить прямолинейное и прямое помещение неизвитой ткани в пресс-форму для дальнейшей обработки для производства компонента, изготавливаемого из армированного волокном композиционного материала.In preferred embodiments, at least one stabilizing element is present parallel to the direction of the non-crimped tissue. It may be present in infinite form or with a finite length dimension. This can facilitate straight and straight placement of the non-crimped fabric into a mold for further processing to produce a fiber reinforced composite component.

Преимущественно по меньшей мере один стабилизирующий элемент является стержнеобразным. Таким образом, могут быть улучшены механические свойства однонаправленной неизвитой ткани с учетом армирующих свойств в компонентах, изготовленных из армированного волокном композиционного материала.Advantageously, at least one stabilizing element is rod-shaped. Thus, the mechanical properties of the unidirectional non-crimped fabric can be improved by considering the reinforcing properties in components made from the fiber-reinforced composite material.

Предпочтительно по меньшей мере один стабилизирующий элемент образован из стекловолокна и смолы. Способ пултрузии представляет собой непрерывный производственный процесс для производства частей из пластика, армированного волокном, пултрудатов. Благодаря своим превосходным механическим свойствам они, в свою очередь, могут быть использованы в качестве армирования при производстве материалов в виде армированного волокном композиционного материала. Преимущественно смолу пултрудата выбирают таким образом, чтобы она соответствовала матрице из смолы конечного армированного волокном композиционного материала.Preferably, at least one stabilizing element is formed from fiberglass and resin. The pultrusion process is a continuous manufacturing process for the production of fiber reinforced plastic parts, pultrudates. Due to their excellent mechanical properties, they, in turn, can be used as reinforcement in the production of materials in the form of a fiber-reinforced composite material. Preferably, the pultrudate resin is chosen to match the resin matrix of the final fiber reinforced composite.

Предпочтительно первый и/или второй стабилизирующий слой образован в виде слоя уточной нити и/или в виде полотна с густым ворсом и/или в виде мата.Preferably, the first and/or second stabilizing layer is formed as a layer of weft yarn and/or as a high pile web and/or as a mat.

Маты представляют собой нетканые листовые объекты (также называемые неткаными полотнами), которые могут быть изготовлены из рубленых или бесконечных, чаще всего беспорядочно уложенных спряденных нитей или волокон. Полотна с густым ворсом также представляют собой нетканые листовые объекты (также называемые неткаными полотнами) из статистически беспорядочных бесконечных волокон, которые также могут быть спряденными.Mats are non-woven sheet objects (also called non-woven webs) that can be made from chopped or endless, most often randomly laid, spun filaments or fibers. High pile webs are also non-woven sheet objects (also referred to as non-woven webs) of randomly random endless fibers, which can also be spun.

Под слоями уточной нити понимаются слои отдельных элементарных нитей, нитей или ровингов, расположенных на большом расстоянии друг от друга, имеющих ориентацию, отличную от ориентации однонаправленной неизвитой ткани. Расстояние, равное по меньшей мере половине ширины стеклоровингов неизвитой ткани, считается большим расстоянием. Если стеклоровинги имеют разные значения ширины, полагают, что половина медианного значения значений ширины является подходящим размером.Weft plies are understood to mean plies of individual filaments, yarns or rovings spaced apart from each other, having an orientation different from that of a unidirectional uncrimped fabric. A distance equal to at least half the width of the non-crimped glass rovings is considered to be a large distance. If glass rovings have different widths, half the median of the widths is considered to be the appropriate size.

Предпочтительно по меньшей мере один стабилизирующий слой содержит слой уточной нити, при этом слой уточной нити размещен под углом в диапазоне от 65° до 110°, предпочтительно от 80° до 100°, к направлению неизвитой ткани, при этом направление неизвитой ткани определяется ориентацией стеклоровингов слоя однонаправленной ткани или слоев неизвитой ткани. Это помогает достичь наилучшего стабилизирующего эффекта в стабилизирующем слое за счет превосходного сцепления в направлении, поперечном направлению неизвитой ткани. Особенно предпочтительно оба стабилизирующих слоя содержат слой уточной нити, размещенный по существу под тем же углом к направлению неизвитой ткани. Особенно предпочтительно один или даже оба стабилизирующих слоя состоят из такого слоя уточной нити.Preferably, at least one stabilizing layer comprises a layer of weft yarn, wherein the weft yarn layer is placed at an angle in the range of 65° to 110°, preferably 80° to 100°, to the direction of the non-crimped fabric, the direction of the non-crimped fabric being determined by the orientation of the glass rovings. a layer of unidirectional fabric; or layers of non-crimped fabric. This helps to achieve the best stabilizing effect in the stabilizing layer due to excellent adhesion in the direction transverse to the direction of the non-crimped fabric. Particularly preferably, both stabilizing layers comprise a layer of weft yarn placed at substantially the same angle to the direction of the uncrimped fabric. Particularly preferably, one or even both of the stabilizing layers consist of such a layer of weft yarn.

В случае, если по меньшей мере один стабилизирующий слой содержит такой слой уточной нити, этот слой уточной нити предпочтительно представлен материалом в виде стекловолокна. Это имеет преимущество, заключающееся в том, что выбор смолы для производства, армированного волокном композиционного материала дополнительно не ограничен типом слоя уточной нити. Преимущественно по меньшей мере один слой уточной нити содержит стеклоровинги, имеющие вес от 34 текс до 300 текс, предпочтительно от 40 текс до 150 текс, особенно предпочтительно от 40 текс до 80 текс, для достижения наилучшего стабилизирующего эффекта с уменьшением при этом материала в стабилизирующем слое.In case at least one stabilizing layer comprises such a layer of weft thread, this layer of weft thread is preferably a glass fiber material. This has the advantage that the choice of resin for the production of the fiber-reinforced composite is not further limited by the type of weft layer. Preferably, at least one layer of weft thread contains glass rovings having a weight of 34 tex to 300 tex, preferably from 40 tex to 150 tex, particularly preferably from 40 tex to 80 tex, in order to achieve the best stabilizing effect while reducing the material in the stabilizing layer .

В случае, если оба стабилизирующих слоя содержат слой уточной нити, слои уточной нити преимущественно соединяют согласно сетке. Это помогает достичь более равномерной или более однородной конструкции ткани. Более того, стеклоровинги укладывают особенно плотно для того, чтобы, когда две или более однонаправленных неизвитых тканей размещают одну поверх другой для дальнейшей обработки, их слои из стеклоровинга находились на меньшем расстоянии друг от друга. В целом, сшивание согласно сетке слоев уточной нити, положительно влияет на механические свойства получаемых в результате компонентов материала в виде армированного волокном композиционного материала.In the event that both stabilizing layers comprise a weft thread layer, the weft thread layers are advantageously joined according to a net. This helps to achieve a more uniform or more uniform fabric construction. Moreover, the glass rovings are laid particularly tightly so that when two or more unidirectional non-crimped fabrics are placed one on top of the other for further processing, their glass roving layers are spaced closer together. In general, stitching according to the weft yarn pattern has a positive effect on the mechanical properties of the resulting material components in the form of a fiber-reinforced composite.

Предпочтительно однонаправленную неизвитую ткань из стеклоровингов согласно настоящему изобретению используют для производства компонентов ветровых турбин, предпочтительно компонентов лопатки ротора, особенно предпочтительно ремней лопатки ротора. Однонаправленные неизвитые ткани согласно настоящему изобретению позволяют производить армированные волокном композиционные материалы, обладающие превосходными прочностными характеристиками, такие как необходимы для компонентов ветровых турбин, в частности для компонентов лопатки ротора и особенно для ремней лопатки ротора.Preferably, the unidirectional non-crimped glass roving fabric of the present invention is used for the manufacture of wind turbine components, preferably rotor blade components, particularly preferably rotor blade belts. The unidirectional non-crimped fabrics of the present invention allow the production of fiber-reinforced composites having excellent strength properties such as those required for wind turbine components, in particular for rotor blade components and especially for rotor blade belts.

Настоящее изобретение будет пояснено более подробно со ссылкой на предпочтительный иллюстративный вариант осуществления.The present invention will be explained in more detail with reference to the preferred illustrative embodiment.

На чертежах:On the drawings:

на фиг. 1 схематически показана конструкция лопатки ротора ветровой турбины;in fig. 1 schematically shows the design of a wind turbine rotor blade;

на фиг. 2 схематически показан вид в разрезе конструкции лопатки ротораin fig. 2 is a schematic sectional view of the design of the rotor blade

ветровой турбины;wind turbine;

на фиг. 3 схематически показана конструкция ремня лопатки ротора;in fig. 3 schematically shows the design of the rotor blade belt;

на фиг. 4 схематически показана конструкция стеклоровинга;in fig. 4 schematically shows the design of glass roving;

на фиг. 5 схематически показана конструкция однонаправленной неизвитойin fig. 5 schematically shows the design of a unidirectional non-twisted

ткани, содержащей два стабилизирующих слоя полотна с густым ворсом;fabric containing two stabilizing layers of cloth with a thick pile;

на фиг. 6 схематически показана конструкция однонаправленной неизвитой ткани, содержащей два стабилизирующих слоя, образованных в виде мата;in fig. 6 schematically shows the design of a unidirectional non-crimped fabric containing two stabilizing layers formed in the form of a mat;

на фиг. 7 схематически показана конструкция однонаправленной неизвитой ткани, содержащей два стабилизирующих слоя, образованных в виде слоев уточной нити;in fig. 7 schematically shows the construction of a unidirectional non-crimped fabric containing two stabilizing layers formed as layers of weft yarn;

на фиг. 8 схематически показаны виды спереди и сзади переплетения цепочкой;in fig. 8 shows schematic front and back views of the chain weave;

на фиг. 9 схематически показаны виды спереди и сзади переплетения «трико-цепочка»;in fig. 9 schematically shows front and back views of the leotard-chain weave;

на фиг. 10 схематически показаны виды спереди и сзади переплетения «трико»;in fig. 10 is a schematic front and back view of a leotard weave;

на фиг. 11 схематически показан вид в плане однонаправленной неизвитой ткани, содержащей переплетение «трико-цепочка»;in fig. 11 is a schematic plan view of a unidirectional non-crimped fabric comprising a tricot-chain weave;

на фиг. 12 схематически показан вид в плане однонаправленной неизвитой ткани, содержащей переплетение цепочкой; иin fig. 12 is a schematic plan view of a unidirectional non-crimped fabric comprising a chain weave; and

на фиг. 13 схематически показана конструкция однонаправленной неизвитой ткани, содержащей два стабилизирующих слоя полотна с густым ворсом и стабилизирующий элемент в слое ткани.in fig. 13 schematically shows the construction of a unidirectional non-crimped fabric comprising two stabilizing layers of a high pile web and a stabilizing element in the fabric layer.

Благодаря своим прочностным характеристикам армированные волокном композиционные материалы, изготовленные с использованием однонаправленных неизвитых тканей из стеклоровингов, предлагаемых в данном документе, особенно подходят для производства компонентов для ветровых турбин. На фиг. 1 схематически показана базовая конструкция лопатки 100 ротора ветровой турбины. Лопатка 100 ротора прикреплена к поворотной оси ветровой турбины в виде удлиненной части профиля 102 у основания. Ниже кожуха 110 на верхней стороне и нижней стороне ремень 104 проходит поперек стенок 106, работающих на срез, только одна из которых показана на фиг. 1.Due to their strength characteristics, fiber reinforced composites made using the unidirectional non-crimped glass roving fabrics provided herein are particularly suitable for the production of wind turbine components. In FIG. 1 schematically shows the basic design of a wind turbine rotor blade 100. The blade 100 of the rotor is attached to the rotary axis of the wind turbine in the form of an elongated part of the profile 102 at the base. Below casing 110 on the top side and bottom side, belt 104 extends across shear walls 106, only one of which is shown in FIG. one.

Ремни проходят ближе к передней кромке 114, чем задней кромке 116. На фиг. 2 схематически показана лопатка 200 ротора в поперечном разрезе, содержащая ремни 204 и стенки 202, работающие на срез, при этом показано каждое из положений задней кромки 208 и передней кромки 206. Ремни 204 проходят вдоль всей лопатки ротора от профиля у основания до законцовки лопатки.The belts run closer to the leading edge 114 than to the trailing edge 116. In FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a rotor blade 200 comprising belts 204 and shear walls 202, showing each of the positions of trailing edge 208 and leading edge 206. Belts 204 extend along the entire length of the rotor blade from the profile at the root to the tip of the blade.

Ремни 104 принимают главную нагрузку от усилий, действующих на лопатку 100 ротора, когда дует ветер, и передают их посредством ступицы оси на гондолу ветровой турбины для генерирования электрической энергии из кинетической энергии ветра. Именно поэтому ремни должны иметь особенно высокую жесткость на растяжение на продольном удлинении лопатки ротора, по причине чего особенно подходит армированный волокном композиционный материал на основе однонаправленной неизвитой ткани. Однонаправленные неизвитые ткани могут также быть использованы на участках, представленных передней и задней кромками. Из-за разных механических требований биаксиальные, триаксиальные или мультиаксиальные ткани могут также быть использованы для других компонентов лопатки ротора, таких как кожух 110, армирования 108 стенки, работающей на срез, главная область 112 или профиль 102 у основания.The belts 104 take the main load from the forces acting on the rotor blade 100 when the wind blows and transmit them through the axle hub to the wind turbine nacelle to generate electrical power from the kinetic energy of the wind. This is why the belts must have a particularly high tensile strength at the longitudinal extension of the rotor blade, for which reason a fiber-reinforced composite material based on a unidirectional non-crimped fabric is particularly suitable. Unidirectional non-crimped fabrics can also be used in the areas represented by the leading and trailing edges. Due to different mechanical requirements, biaxial, triaxial, or multiaxial fabrics may also be used for other components of the rotor blade, such as shroud 110, shear wall reinforcement 108, main region 112, or root profile 102.

На фиг. 3 схематически показана базовая конструкция ремня 300 лопатки ротора. Множество неизвитых тканей 304 были уложены друг над другом в соответствии с формой ремня 300, который требуется произвести, обработаны смолой 302, и эта общая конструкция, содержащая смолу, была отверждена. Это может быть выполнено с использованием различных способов, известных специалисту в данной области техники: в способе RTM (литьевое прессование полимера), например, смолу 302 впрыскивают в закрытую пресс-форму, в которую ранее были помещены неизвитые ткани 304. В способе вакуумной инфузии неизвитые ткани 304 помещают в пресс-форму и покрывают воздухонепроницаемой пластиковой пленкой. Смола 302 всасывается в ткани 304 между пресс-формой и пленкой с помощью вакуума. После того, как смола 302 отверждена, пластиковую пленку удаляют и ремень 300 извлекают из пресс-формы. Подходящие смолы и параметры процесса известны специалисту в данной области техники.In FIG. 3 schematically shows the basic design of the belt 300 of the rotor blade. A plurality of non-crimped fabrics 304 were stacked on top of each other according to the shape of the belt 300 to be produced, treated with resin 302, and this overall resin-containing structure was cured. This can be done using various methods known to the person skilled in the art: in the RTM (polymer transfer molding) method, for example, resin 302 is injected into a closed mold into which non-crimped fabrics 304 were previously placed. In the vacuum infusion method, non-crimped fabrics 304 are placed in a mold and covered with an airtight plastic film. The resin 302 is sucked into the fabric 304 between the mold and the film by vacuum. After the resin 302 has cured, the plastic film is removed and the belt 300 is removed from the mold. Suitable resins and process parameters are known to those skilled in the art.

На фиг. 4 схематически показан стеклоровинг 400, содержащий множество стеклянных элементарных нитей 402. Обычно стеклоровинги имеют диаметр от приблизительно 12 мкм до приблизительно 24 мкм. Для производства ремней лопатки ротора, в частности, могут подходить стеклоровинги 400, имеющие диаметр от приблизительно 17 мкм до 24 мкм. Типичные веса составляют от приблизительно 1000 текс до 9600 текс, предпочтительно от 2400 до 4800 текс.In FIG. 4 schematically shows a glass roving 400 containing a plurality of glass filaments 402. Glass rovings typically have a diameter of from about 12 µm to about 24 µm. Glass rovings 400 having a diameter of from about 17 µm to 24 µm, in particular, may be suitable for manufacturing rotor blade belts. Typical weights are from about 1000 tex to 9600 tex, preferably from 2400 to 4800 tex.

На фиг. 5—7 и фиг. 13 схематически показана конструкция различных однонаправленных неизвитых тканей 500, 600, 700, 1300, изготовленных из стеклоровингов 502, 602, 702, 1302 для производства армированных волокном композиционных материалов, содержащих первый стабилизирующий слой 504, 604, 704, 1304 на их нижней стороне и второй стабилизирующий слой 506, 606, 706, 1306 на их верхней стороне, сшитые вместе вязальной нитью 508, 608, 708, 1308. Для лучшего установления деталей на графических материалах однонаправленные неизвитые ткани 500, 600, 700, 1300, показанные со ссылкой на настоящий пример, являются вариантами, которые сшиты с точным соблюдением калибра и по существу параллельно стеклоровингам 502, 602, 702, 1302. Стеклоровинги 502, 602, 702, 1302 образуют незафиксированный свободно распределяемый слой, при этом для лучшего понимания стеклоровинги 502, 602, 702, 1302 показаны расположенными по существу на расстоянии друг от друга и слегка распределенными. В дополнительных вариантах сшивание также может выполняться не с точным соблюдением калибра и/или параллельно стеклоровингам 502, 602, 702, 1302. Как в результате сшивания с точным соблюдением калибра, так и в результате параллельного сшивания получают неизвитые ткани особенно равномерной конструкции без повреждения волокон и со сниженной расположенностью к волнистости поверхности. Это положительно влияет на механические свойства полученных в результате компонентов, изготовленных из армированного волокном композиционного материала. Более того, расстояние между стеклоровингами 502, 602, 702, 1302 или в зависимости от конкретного случая их совмещение и степень их распределения могут различаться. Неизвитые ткани 500, 600, 700, соответствующие фиг. 5, фиг. 6 и фиг. 7, отличаются тем, что каждый из стабилизирующих слоев 504, 604, 704, 1304, 506, 606, 706, 1306 имеет отличную конфигурацию. В настоящих примерах каждый из обоих стабилизирующих слоев 504, 506, 604, 606, 704, 706 имеет одну и ту же конфигурацию. В примере, показанном на фиг. 5, оба стабилизирующих слоя 504, 506 представляют собой полотно с густым ворсом, в примере, показанном на фиг. 6, оба стабилизирующих слоя 604, 606 представляют собой мат и в примере, показанном на фиг. 7, оба стабилизирующих слоя 704, 706 представляют собой слой уточной нити. В вариантах, не показанных на графических материалах, каждый из обоих стабилизирующих слоев может иметь отличную конфигурацию и может иметь несколько слоев. В случае с вариантом, имеющим стабилизирующие слои, содержащие слой уточной нити, такой как показан на фиг. 7, слой уточной нити или по меньшей мере один из двух слоев уточной нити может также содержать уточные нити, которые размещены менее равномерно, которые в зависимости от конкретного случая могут быть размещены менее параллельно.In FIG. 5-7 and fig. 13 schematically shows the construction of various unidirectional non-crimped fabrics 500, 600, 700, 1300 made from glass rovings 502, 602, 702, 1302 for the production of fiber-reinforced composite materials, containing a first stabilizing layer 504, 604, 704, 1304 on their underside and a second a stabilizing layer 506, 606, 706, 1306 on their upper side, sewn together with knitting thread 508, 608, 708, 1308. To better establish details on graphics, unidirectional non-crimped fabrics 500, 600, 700, 1300 shown with reference to this example , are variants that are stitched to exact gauge and substantially parallel to glass rovings 502, 602, 702, 1302. shown spaced substantially apart and slightly spaced. In additional embodiments, the stitching can also be carried out in a non-precise gauge and/or parallel to glass rovings 502, 602, 702, 1302. As a result of stitching with exact gauge, as well as parallel stitching, non-crimped fabrics of a particularly uniform design are obtained without damaging the fibers and with a reduced disposition to surface waviness. This has a positive effect on the mechanical properties of the resulting components made from fiber-reinforced composite material. Moreover, the distance between the glass rovings 502, 602, 702, 1302 or, as the case may be, their alignment and the degree of their distribution may vary. The non-crimped webs 500, 600, 700 corresponding to FIGS. 5, fig. 6 and FIG. 7 are characterized in that each of the stabilization layers 504, 604, 704, 1304, 506, 606, 706, 1306 has a different configuration. In the present examples, each of both stabilizing layers 504, 506, 604, 606, 704, 706 has the same configuration. In the example shown in FIG. 5, both stabilizing layers 504, 506 are high pile webs, in the example shown in FIG. 6 both stabilizing layers 604, 606 are matted and in the example shown in FIG. 7, both stabilizing layers 704, 706 are a layer of weft yarn. In embodiments not shown in the drawings, each of the two stabilizing layers may have a different configuration and may have multiple layers. In the case of a variant having stabilizing layers comprising a layer of weft thread, such as shown in FIG. 7, the layer of weft thread, or at least one of the two layers of weft thread, may also comprise weft threads that are less evenly spaced, which may be less parallel, as the case may be.

Следует отметить, что в примерах, показанных в данном документе, неизвитые ткани 500, 600, 700 имеют точно три слоя, а именно два стабилизирующих слоя на обеих сторонах слоя из стеклоровинга. В вариантах, не показанных на графических материалах, неизвитые ткани могут также содержать три, четыре, пять или более стабилизирующих слоев и два, три, четыре или более однонаправленных слоев из стеклоровинга. Они могут также содержать дополнительные неуказанные слои. Все предусмотренные слои могут быть размещены в порядке, приспособленном под необходимое применение.It should be noted that in the examples shown herein, the non-crimped fabrics 500, 600, 700 have exactly three layers, namely two stabilizing layers on both sides of the glass roving layer. In embodiments not shown in the drawings, non-crimped fabrics may also comprise three, four, five or more stabilizing layers and two, three, four or more unidirectional glass roving layers. They may also contain additional unspecified layers. All provided layers can be placed in an order adapted to the required application.

Преимущественно два внешних слоя являются стабилизирующими слоями.Advantageously, the two outer layers are stabilizing layers.

Однонаправленная неизвитая ткань 1300 согласно примеру, показанному на фиг. 13, аналогично ткани, показанной на фиг. 5, имеет полотно с густым ворсом в качестве первого и второго стабилизирующего слоя 1304, 1306 соответственно. Она отличается от примеров согласно фиг. 5, фиг. 6, фиг. 7, в частности, тем, что она содержит по меньшей мере один стабилизирующий элемент 1312 параллельно ориентации неизвитой ткани. В примере, показанном на фиг. 13, изображена неизвитая ткань 1300, имеющая четыре стеклоровинга 1302 и один стабилизирующий элемент 1312. В вариантах вместо каждого пятого стеклоровинга 1302 большее или меньшее количество стеклоровингов 1302 может также быть заменено стабилизирующим элементом 1312. В данном документе стабилизирующие элементы могут быть размещены с равными или неравными промежутками. В примере, показанном на фиг. 13, стабилизирующий элемент 1312 является стержнеобразным и образован в виде пултрудата, изготовленного из стекловолокна и смолы. В вариантах это также могут быть пултрудаты, изготовленные из других волокон, отличных от стекловолокон, или смола может быть неотвержденной или лишь частично отвержденной.Unidirectional non-crimped fabric 1300 according to the example shown in FIG. 13, similar to the fabric shown in FIG. 5 has a high pile web as the first and second stabilizing layer 1304, 1306, respectively. It differs from the examples according to FIG. 5, fig. 6, fig. 7 in particular in that it includes at least one stabilizing element 1312 parallel to the orientation of the non-crimped fabric. In the example shown in FIG. 13, a non-crimped fabric 1300 is shown having four glass rovings 1302 and one stabilizing element 1312. In embodiments, instead of every fifth glass roving 1302, more or less glass rovings 1302 may also be replaced by a stabilizing element 1312. In this document, the stabilizing elements can be placed with equal or unequal at intervals. In the example shown in FIG. 13, the stabilizing member 1312 is rod-shaped and is formed as a pultrudate made from fiberglass and resin. In embodiments, it may also be pultrudates made from fibers other than glass fibers, or the resin may be uncured or only partially cured.

Предпочтительно смолу для пултрузии приспосабливают под матрицу из смолы армированного волокном композиционного материала, который требуется произвести.Preferably, the pultrusion resin is adapted to the resin matrix of the fiber-reinforced composite to be produced.

В примере, показанном на фиг. 7, содержащем слои уточной нити в виде стабилизирующих слоев 704, 706, слои уточной нити образованы из стеклоровингов, имеющих вес от 34 текс до 300 текс, предпочтительно от 40 текс до 150 текс, особенно предпочтительно от 40 текс до 80 текс. В данном документе оба стабилизирующих слоя 704, 706 размещены по существу под тем же углом к ориентации неизвитой ткани, а именно приблизительно 90°. В вариантах слой уточной нити может также быть размещен под углом в диапазоне от 65° до 110°, предпочтительно от 80° до 100°, к ориентации неизвитой ткани. В настоящем примере отдельные уточные нити расположены на расстоянии друг от друга, ненамного превышающем ширину ровинга 702, и связаны вместе согласно сетке путем сшивания со стеклоровингами 702 с использованием вязальных нитей 708.In the example shown in FIG. 7 containing layers of weft thread in the form of stabilizing layers 704, 706, the layers of weft thread are formed from glass rovings having a weight of from 34 tex to 300 tex, preferably from 40 tex to 150 tex, particularly preferably from 40 tex to 80 tex. In this document, both stabilizing layers 704, 706 are placed at essentially the same angle to the orientation of the non-crimped fabric, namely approximately 90°. In embodiments, the weft layer may also be placed at an angle in the range of 65° to 110°, preferably 80° to 100°, to the orientation of the non-crimped fabric. In the present example, the individual weft yarns are spaced slightly more than the width of the roving 702 apart and knitted together in a grid by stitching to the glass rovings 702 using the knitting yarns 708.

Следует отметить, что материал стабилизирующих слоев, а также вязальные нити для сшивания приспосабливают под смолу, используемую для дальнейшей обработки для производства компонента из пластика, армированного волокном.It should be noted that the material of the stabilizing layers as well as the knitting threads for stitching are adapted to the resin used for further processing to produce the fiber reinforced plastic component.

В частности, могут быть использованы гибридные волокна. Также возможно обеспечить неизвитую ткань связующим веществом для того, чтобы зафиксировать ее необходимый контур или придать ей форму в качестве предварительной заготовки.In particular, hybrid fibers can be used. It is also possible to provide the non-crimped fabric with a binder in order to fix its desired contour or shape it as a preform.

Наличие двух стабилизирующих слоев в предлагаемых однонаправленных неизвитых тканях из стеклянных ровингов позволяет сшивать вместе три слоя, т. е. первый стабилизирующий слой, слой неизвитой ткани и второй стабилизирующий слой, переплетением цепочкой. Конструкция переплетения цепочкой схематически показана на фиг. 8 для первой и второй нити 804, 806 на лицевой стороне 800 и обратной стороне 802. Для сравнения на фиг. 9 показано переплетение «трико-цепочка» и на фиг. 10 аналогичным образом показано переплетение «трико» для первой и второй нити 904, 906 и 1004, 1006 соответственно на лицевой стороне 900 и 1000 соответственно и обратной стороне 902 и 1002 соответственно. В переплетении «трико» и переплетении «трико-цепочка», которые в отличие от переплетения цепочкой также могут быть использованы в однонаправленных неизвитых тканях из ровингов, содержащих только один стабилизирующий слой, вязальная нить всегда или по меньшей мере частично направлена поперек ровингов, даже если сшивание выполняют параллельно ровингам. В результате этого, когда однонаправленные неизвитые ткани помещают в пресс-формы и они деформируются в поперечном направлении, может возникнуть коробление, что приводит к волнистости поверхности в неизвитой ткани.The presence of two stabilizing layers in the present unidirectional non-crimped glass roving fabrics allows three layers, ie, a first stabilizing layer, a non-crimped fabric layer and a second stabilizing layer, to be sewn together in a chain weave. The chain weave structure is shown schematically in FIG. 8 for the first and second yarns 804, 806 on the front side 800 and back side 802. For comparison, in FIG. 9 shows the leotard-chain weave and FIG. 10 similarly shows the tricot weave for the first and second yarns 904, 906 and 1004, 1006, respectively, on the front side 900 and 1000, respectively, and the reverse side, 902 and 1002, respectively. In leotard weave and leotard weave, which, unlike chain weave, can also be used in unidirectional, non-crimped roving fabrics containing only one stabilizing layer, the knitting thread is always or at least partially directed across the rovings, even if stitching is performed parallel to the rovings. As a result, when unidirectional non-crimped fabrics are placed in molds and deformed in the transverse direction, buckling may occur, resulting in surface waviness in the non-crimped fabric.

Это схематически показано на фиг. 11 для однонаправленной неизвитой ткани 1100, изготовленной из стеклоровингов 1102 и вязальных нитей 1104, сшиваемых переплетением «трико-цепочка». Когда сшивание выполняют переплетением «трико», образование волнистости поверхности является еще больше выраженным. После того, как был произведен композиционный материал, волнистость поверхности может привести к меньшей прочности и жесткости, чем требовалось, в полученном в результате компоненте и может считаться производственным дефектом. Кроме того, в результате переплетения «трико-цепочка» или переплетения «трико» может быть снижена драпируемость однонаправленной неизвитой ткани в поперечном направлении, что может привести к сминанию и/или образованию складок и, как результат, к снижению прочности, когда неизвитую ткань помещают в пресс-форму для дальнейшей обработки. Кроме того, в зависимости от калибра вязальной нити направление вязальной нити 1104 поперек ровингов 1102 может привести к нежелательному утолщению неизвитой ткани. Более того, в зависимости от калибра вязальной нити и натяжения при сшивании, в частности когда сшивание выполняют не с точным соблюдением калибра, материал может быть смещен в точке входа иглы, что может привести к волнистости и стягиваниям стеклянных ровингов 1102.This is shown schematically in FIG. 11 for a unidirectional uncrimped fabric 1100 made from glass rovings 1102 and knitting threads 1104 sewn in a tricot-chain weave. When the stitching is performed by weaving "leotards", the formation of surface waviness is even more pronounced. Once a composite material has been produced, surface waviness may result in less than desired strength and stiffness in the resulting component and may be considered a manufacturing defect. In addition, the drapeability of the unidirectional non-crimped fabric in the transverse direction can be reduced as a result of the leotard-chain weave or the leotard weave, which can lead to wrinkling and/or wrinkling and, as a result, to a decrease in strength when the non-crimped fabric is placed into a mold for further processing. In addition, depending on the gauge of the knitting thread, guiding the knitting thread 1104 across the rovings 1102 may result in undesired thickening of the non-crimped fabric. Moreover, depending on the gauge of the knitting thread and the stitching tension, in particular when the stitching is not performed with exact gauge, the material can be displaced at the needle entry point, which can lead to waviness and contraction of the glass rovings 1102.

Это, в свою очередь, может привести к образованию дефектов, или так называемых «рыбьих глаз», в полостях в месте входа иглы, в котором собирается смола, когда в ткань вводят смолу. Поскольку отвержденная смола является зачастую хрупкой и со многими смолами вязальная нить соединяется только с трудном с матрицей из смолы, в граничной области между вязальной нитью и матрицей из смолы под динамической нагрузкой могут возникать микроскопические трещины, которые позже могут приводить к повреждениям по причине преждевременной усталости материала.This, in turn, can lead to the formation of defects, or so-called "fish eyes", in the cavities at the needle entry site, where resin collects when resin is injected into the tissue. Because the cured resin is often brittle and with many resins the knitting thread is only difficult to bond to the resin matrix, microscopic cracks can occur in the boundary region between the knitting thread and the resin matrix under dynamic loading, which can later lead to damage due to premature fatigue of the material. .

Когда вязальные нити 1204 сшиты переплетением цепочкой, как схематически показано на фиг. 12, они проходят параллельно ровингам 1202, проходящим прямо, как прежде. Переплетение цепочкой обеспечивает намного лучшее деформационное поведение в поперечном направлении по сравнению с переплетением «трико» или переплетением «трико-цепочка» с тем, чтобы можно было предотвратить образование складок и сминание, когда неизвитую ткань размещают в пресс-форме до впрыска смоляной смеси. Таким образом, драпируемость по существу лучше в переплетении цепочкой, чем в переплетении «трико» или переплетении «трико-цепочка». Более того, неизвитые ткани могут быть помещены в более плоском состоянии без сглаживания. В частности, переплетение цепочкой может быть выполнено таким образом, что в стеклоровингах не выполняют отверстий и во время дальнейшей обработки не образуется каких-либо нежелательных участков смолы. Чем выше процентное содержание вязальных нитей по отношению к однонаправленной неизвитой ткани согласно настоящему изобретению, тем лучше пропитывающие свойства. Однако, если процентное содержание вязальной нити слишком высокое, это негативно сказывается на драпируемости, так что неизвитая ткань становится более жесткой. Для производства ремней лопатки ротора, в частности, плотность расположения петель от 5 петель на дюйм до 12 петель на дюйм оказалась подходящей ввиду хорошей драпируемости с сохранением при этом хороших пропитывающих свойств. С целью повышения скорости пропитки могут быть предоставлены более толстые вязальные нити и/или меньшие интервалы между вязальными нитями.When the knitting threads 1204 are sewn in a chain weave, as shown schematically in FIG. 12, they run parallel to the rovings 1202 running straight as before. Chain weave provides much better cross direction deformation behavior than tricot weave or tricot-chain weave so that wrinkling and wrinkling can be prevented when the uncrimped fabric is placed in the mold prior to injection of the resin mixture. Thus, drapeability is substantially better in a chain weave than in a leotard or leotard weave. Moreover, non-crimped fabrics can be placed in a flatter state without flattening. In particular, the chain-weaving can be carried out in such a way that no holes are made in the glass rovings and no undesirable resin patches are formed during further processing. The higher the percentage of knitting yarns in relation to the unidirectional non-crimped fabric according to the present invention, the better the impregnating properties. However, if the percentage of knitting thread is too high, drapeability is adversely affected, so that the non-crimped fabric becomes stiffer. For the production of rotor blade belts in particular, loop densities of 5 loops per inch to 12 loops per inch have proven to be suitable due to good drape while maintaining good impregnating properties. Thicker knitting threads and/or smaller intervals between knitting threads can be provided to increase the rate of impregnation.

Однако в целом неизвитая ткань согласно настоящему изобретению, содержащая переплетение цепочкой, при равных параметрах имеет лучшие пропитывающие свойства для смолы, чем соответствующие неизвитые ткани, содержащие другие системы переплетения, такие как переплетение «трико» или переплетение «трико-цепочка». Следует отметить, что в переплетении цепочкой по сравнению с другими способами сшивания может наблюдаться лучшая драпируемость, даже когда сшивание выполняют под другим углом, нежели параллельно ровингам.However, in general, the non-crimped fabric of the present invention containing the chain weave, under equal parameters, has better impregnating properties for the resin than the corresponding non-crimped fabrics containing other weave systems, such as the "leotard" weave or the "leotard-chain" weave. It should be noted that in chain weave, compared to other stitching methods, better drapeability can be observed, even when the stitching is performed at a different angle than parallel to the rovings.

Испытания показали, что по сравнению с однонаправленными неизвитыми тканями из стеклоровингов, имеющими только один стабилизирующий слой и переплетение «трико» или переплетение «трико-цепочка», при всех прочих равных условиях и параметрах процесса однонаправленная неизвитая ткань из стеклянных ровингов согласно настоящему изобретению, содержащая два стабилизирующих слоя и переплетение цепочкой, может обеспечить достижение увеличения прочности на растяжение в диапазоне от приблизительно 25% до 40% в армированном стекловолокном многослойном композиционном материале.Tests have shown that, when compared to unidirectional non-crimped glass roving fabrics having only one stabilizing layer and a leotard or leotard-chain weave, all other conditions and process parameters being equal, the unidirectional non-crimped glass roving fabric of the present invention, comprising two stabilizing layers and a chain weave, can achieve increases in tensile strength ranging from about 25% to 40% in a glass fiber reinforced multilayer composite.

Если рассмотреть, например, ремень лопатки ротора, который имеет максимальную толщину приблизительно 100 мм, неизвитые ткани, имеющие поверхностную плотность 1200 г/кв. м, требуют приблизительно 110—120 слоев однонаправленной неизвитой ткани из стеклоровингов, имеющей только один стабилизирующий слой и переплетение «трико» или переплетение «трико-цепочка», в то время как когда используется однонаправленная неизвитая ткань из стеклоровингов, имеющая два стабилизирующих слоя и переплетение цепочкой, для производства ремня лопатки ротора, имеющего аналогичную прочность и жесткость, требуются только 100—110 уложенных друг над другом слоев однонаправленной неизвитой ткани. Меньшее количество слоев неизвитой ткани имеет преимущество, заключающееся в том, что производство ремня требует меньшего времени укладки и меньших количеств смолы. Достигаемое в результате снижение веса ремня и, следовательно, также веса лопатки ротора может также иметь следствием то, что также может быть снижен вес гондолы и башни ветровой турбины.Considering, for example, a rotor blade belt which has a maximum thickness of approximately 100 mm, non-crimped fabrics having a basis weight of 1200 g/sq. m, require approximately 110-120 layers of unidirectional non-crimped glass roving fabric having only one stabilizing layer and a leotard or leotard weave, while when using unidirectional non-crimped glass roving fabric having two stabilizing layers and a weave chain, only 100-110 stacked layers of unidirectional non-crimped fabric are required to produce a rotor blade belt of similar strength and stiffness. Fewer layers of non-crimped fabric have the advantage that belt production requires less laying time and less resin. The resulting reduction in the weight of the belt and therefore also the weight of the rotor blade can also result in that the weight of the wind turbine nacelle and tower can also be reduced.

Среди прочего, испытания на растяжение в соответствии с требованиями DIN EN ISO 527-5 были проведены для трех вариантов однонаправленной неизвитой ткани, изготовленной из стеклоровингов. Все три варианта, приведенные в данном документе в качестве примера, представляли собой отвержденные слоистые композиционные материалы на эпоксидной смоле, а именно смоляной системе, имеющейся в продаже под названием HEXION RIMR135/ RIMH137, на основе двух уложенных друг над другом однонаправленных неизвитых тканей из стеклянных ровингов для достижения минимальной толщины, установленной стандартом. Образец 1 включал две неизвитые ткани из стеклянных ровингов из стекловолокон, доступных под названием NEG Hybon 2002 с 2400 текс или номинальной поверхностной плотностью 944 г/кв. м, каждая из которых содержала первый и второй стабилизирующий слой, размещаемые в виде слоев уточной нити NEG Hybon 2002 с 68 текс или номинальной поверхностной плотностью 12 г/кв. м и под углом приблизительно 87° к ориентации основной ткани и в среднем 1,8 петель на см. Сшивание выполняли вязальной нитью 76 дтекс, изготовленной из полиэстера, переплетением цепочкой по отношению к слоям уточной нити не согласно сетке при плотности расположения петель 10 петель на дюйм по существу параллельно стеклоровингам. Образец 2 отличался от образца 1 тем, что две неизвитые ткани из стеклоровинга были изготовлены из стекловолокон, доступных под названием 3B W2020 с 2400 текс или номинальной поверхностной плотностью 944 г/кв. м, таким образом волокон, изготовленных из высокомодульного стекла. Образец 3 представлял собой эталонный образец, который отличался от образца 1 тем, что он содержал только один стабилизирующий слой, однако при этом был образован таким же образом, что и образец 1 или образец 2, и тем, что сшивание, в отличие от сшивания в образце 1 и образце 2, осуществляли переплетением «трико».Among other things, tensile tests in accordance with the requirements of DIN EN ISO 527-5 were carried out on three variants of a unidirectional non-crimped fabric made from glass rovings. All three exemplary embodiments cited herein were cured epoxy resin laminated resin systems commercially available under the name HEXION RIMR135/RIMH137 based on two stacked unidirectional non crimped glass roving fabrics. to achieve the minimum thickness set by the standard. Sample 1 included two non crimped fabrics of glass fiber rovings available under the name NEG Hybon 2002 with 2400 tex or a nominal basis weight of 944 gsm. m, each containing a first and second stabilizing layer, placed as layers of NEG Hybon 2002 weft yarn with 68 tex or a nominal basis weight of 12 g/sq. m and at an angle of approximately 87° to the orientation of the main fabric and an average of 1.8 loops per cm. Stitching was performed with a 76 dtex knitting thread made of polyester, weaving in a chain in relation to the layers of weft yarn not according to the grid at a stitch density of 10 loops per inch substantially parallel to the glass rovings. Sample 2 differed from Sample 1 in that the two non-crimped glass roving fabrics were made from glass fibers available under the name 3B W2020 at 2400 tex or a nominal basis weight of 944 g/sq. m, thus fibers made of high modulus glass. Sample 3 was a reference sample that differed from sample 1 in that it contained only one stabilizing layer, but was formed in the same way as sample 1 or sample 2, and in that crosslinking, as opposed to crosslinking in sample 1 and sample 2, was carried out by weaving "leotards".

Испытания на растяжение в соответствии с требованиями DIN EN ISO 527-5 показали, что средняя прочность на растяжение составляет 1166 МПа для образца 1, 1270 МПа для образца 2 и 907 МПа для эталонного образца 3.Tensile tests in accordance with DIN EN ISO 527-5 showed that the average tensile strength is 1166 MPa for sample 1, 1270 MPa for sample 2 and 907 MPa for reference sample 3.

Поскольку из соображений производства объемное содержание волокна варьировалось приблизительно 53±2 % об., фактическое содержание было измерено для каждого образца, и измеренная прочность на растяжение была линейно переведена в содержание волокна 53 % об.Since the volumetric fiber content varied approximately 53±2% by volume for manufacturing reasons, the actual content was measured for each sample and the measured tensile strength was linearly converted to a fiber content of 53% by volume.

Замеры образцов, включающих другие смоляные системы, другие стеклоровинги, другие стабилизирующие слои, в частности также с полотнами с густым ворсом и матами, а также с другими вариантами слоев уточной нити, в частности в отношении их веса, расстояния между ними или ориентации, а также со сшиванием согласно сетке и/или с точным соблюдением калибра и со сшиванием, имеющим другие плотности расположения петель, также показали увеличение прочности на растяжение.Measurements of samples including other resin systems, other glass rovings, other stabilizing layers, in particular also with dense pile webs and mats, as well as with other options for weft layers, in particular with regard to their weight, distance between them or orientation, as well as with stitching according to the grid and/or with exact caliber and with stitching having other loop densities, also showed an increase in tensile strength.

Перечень позиционных обозначенийReference designation list

100 лопатка ротора100 rotor blade

102 профиль у основания102 base profile

104 ремень104 belt

106 стенка, работающая на срез106 shear wall

108 армирование стенки, работающей на срез108 shear wall reinforcement

110 кожух110 casing

112 главная область112 main area

114 передняя кромка114 leading edge

116 задняя кромка116 trailing edge

200 лопатка ротора200 rotor blade

202 стенка, работающая на срез202 shear wall

204 ремень204 belt

206 передняя кромка206 leading edge

208 задняя кромка208 trailing edge

300 ремень300 belt

302 смола302 resin

304 неизвитая ткань304 uncrimped fabric

400 ровинг400 roving

402 элементарная нить402 filament

500 неизвитая ткань500 uncrimped fabric

502 стеклоровинг502 glass roving

504 первый стабилизирующий слой504 first stabilizing layer

506 второй стабилизирующий слой506 second stabilizing layer

508 вязальная нить508 knitting thread

600 неизвитая ткань600 uncrimped fabric

602 стеклоровинг602 glass roving

604 первый стабилизирующий слой604 first stabilizing layer

606 второй стабилизирующий слой606 second stabilizing layer

608 вязальная нить608 knitting thread

700 неизвитая ткань700 uncrimped fabric

702 стеклоровинг702 glass roving

704 первый стабилизирующий слой704 first stabilizing layer

706 второй стабилизирующий слой706 second stabilizing layer

708 вязальная нить708 knitting thread

800 лицевая сторона800 front side

802 обратная сторона802 reverse side

804 первая нить804 first thread

806 вторая нить806 second thread

900 лицевая сторона900 front side

902 обратная сторона902 reverse side

904 первая нить904 first thread

906 вторая нить906 second thread

1000 лицевая сторона1000 front side

1002 обратная сторона1002 reverse side

1004 первая нить1004 first thread

1006 вторая нить1006 second thread

1100 неизвитая ткань1100 uncrimped fabric

1102 ровинг1102 roving

1104 вязальная нить1104 knitting thread

1200 неизвитая ткань1200 uncrimped fabric

1202 ровинг1202 roving

1204 вязальная нить1204 knitting thread

1300 неизвитая ткань1300 uncrimped fabric

1302 стеклоровинг1302 glass roving

1304 первый стабилизирующий слой1304 first stabilizing layer

1306 второй стабилизирующий слой1306 second stabilizing layer

1308 вязальная нить1308 knitting thread

1310 слой ткани1310 fabric layer

1312 стабилизирующий элемент.1312 stabilizing element.

Claims (16)

1. Однонаправленная неизвитая ткань из стеклоровингов для производства волоконных композиционных материалов, содержащая первый стабилизирующий слой (504, 604, 704, 1304) на своей нижней стороне и второй стабилизирующий слой (506, 606, 706, 1206) на своей верхней стороне, отличающаяся тем, что они пришиты друг к другу переплетением цепочкой (508, 608, 708, 804, 806, 1204, 1308).1. A unidirectional non-crimped glass roving fabric for the production of fiber composite materials, containing a first stabilizing layer (504, 604, 704, 1304) on its underside and a second stabilizing layer (506, 606, 706, 1206) on its upper side, characterized in that that they are sewn to each other with a chain weave (508, 608, 708, 804, 806, 1204, 1308). 2. Однонаправленная неизвитая ткань по п. 1, отличающаяся тем, что переплетение цепочкой (508, 608, 708, 804, 806, 1204, 1308) проходит по существу параллельно стеклоровингам (400, 502, 602, 702, 1202, 1302).2. Unidirectional non-crimped fabric according to claim 1, characterized in that the chain weave (508, 608, 708, 804, 806, 1204, 1308) runs substantially parallel to the glass rovings (400, 502, 602, 702, 1202, 1302). 3. Однонаправленная неизвитая ткань по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что переплетение цепочкой (508, 608, 708, 804, 806, 1204, 1308) имеет плотность расположения петель от 5 петель на дюйм до 12 петель на дюйм.3. Unidirectional non-crimped fabric according to claim 1 or 2, characterized in that the chain weave (508, 608, 708, 804, 806, 1204, 1308) has a loop density of 5 loops per inch to 12 loops per inch. 4. Однонаправленная неизвитая ткань по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что присутствует по меньшей мере один стабилизирующий элемент (1312) параллельно направлению неизвитой ткани.4. Unidirectional uncrimped fabric according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that there is at least one stabilizing element (1312) parallel to the direction of the non-crimped tissue. 5. Однонаправленная неизвитая ткань по п. 4, отличающаяся тем, что по меньшей мере один стабилизирующий элемент (1312) является стержнеобразным.5. Unidirectional non-crimped fabric according to claim 4, characterized in that at least one stabilizing element (1312) is rod-shaped. 6. Однонаправленная неизвитая ткань по п. 5, отличающаяся тем, что по меньшей мере один стабилизирующий элемент образован в виде пултрудата (1312) из стекловолокна и смолы.6. Unidirectional non-crimped fabric according to claim 5, characterized in that at least one stabilizing element is formed in the form of a pultrudate (1312) of glass fiber and resin. 7. Однонаправленная неизвитая ткань по любому из пп. 1-6, отличающаяся тем, что первый и/или второй стабилизирующий слой (504, 506, 604, 606, 704, 706, 1304, 1306) образован в виде слоя (704, 706) уточной нити, и/или в виде полотна (504, 506, 1304, 1306) с густым ворсом, и/или в виде мата (604, 606).7. Unidirectional uncrimped fabric according to any one of paragraphs. 1-6, characterized in that the first and/or second stabilizing layer (504, 506, 604, 606, 704, 706, 1304, 1306) is formed in the form of a layer (704, 706) of weft thread, and/or in the form of a fabric (504, 506, 1304, 1306) thick pile and/or mat (604, 606). 8. Однонаправленная неизвитая ткань по п. 7, где по меньшей мере один стабилизирующий слой (504, 506, 604, 606, 704, 706, 1304, 1306) содержит слой (704, 706) уточной нити, отличающаяся тем, что слой (704, 706) уточной нити размещен под углом в диапазоне от 65° до 110° к направлению неизвитой ткани.8. A unidirectional non-crimped fabric according to claim 7, wherein at least one stabilizing layer (504, 506, 604, 606, 704, 706, 1304, 1306) comprises a weft yarn layer (704, 706), characterized in that the layer ( 704, 706) of the weft thread is placed at an angle in the range from 65° to 110° to the direction of the non-crimped fabric. 9. Однонаправленная неизвитая ткань по п. 8, отличающаяся тем, что слой (704, 706) уточной нити размещен под углом в диапазоне от 80° до 100° к направлению неизвитой ткани.9. A unidirectional non-crimped fabric according to claim 8, characterized in that the weft yarn layer (704, 706) is placed at an angle in the range of 80° to 100° to the direction of the non-crimped fabric. 10. Однонаправленная неизвитая ткань по п. 8 или 9, отличающаяся тем, что оба стабилизирующих слоя (504, 506, 604, 606, 704, 706, 1304, 1306) содержат слой (704, 706) уточной нити, размещенный по существу под тем же углом к направлению неизвитой ткани.10. Unidirectional non-crimped fabric according to claim 8 or 9, characterized in that both stabilizing layers (504, 506, 604, 606, 704, 706, 1304, 1306) contain a weft yarn layer (704, 706) placed essentially under the same angle to the direction of the non-crimped tissue. 11. Однонаправленная неизвитая ткань по любому из пп. 7-10, где по меньшей мере один стабилизирующий слой (504, 506, 604, 606, 704, 706, 1304, 1306) содержит слой (704, 706) уточной нити, отличающаяся тем, что слой (704, 706) уточной нити изготовлен из стеклоровингов.11. Unidirectional uncrimped fabric according to any one of paragraphs. 7-10, where at least one stabilizing layer (504, 506, 604, 606, 704, 706, 1304, 1306) contains a layer (704, 706) of the weft thread, characterized in that the layer (704, 706) of the weft thread made from glass rovings. 12. Однонаправленная неизвитая ткань по п. 11, отличающаяся тем, что слой (704, 706) уточной нити изготовлен из стеклоровингов (704, 706), имеющих вес от 34 текс до 300 текс.12. Unidirectional non-crimped fabric according to claim 11, characterized in that the layer (704, 706) of the weft yarn is made of glass rovings (704, 706) having a weight of 34 tex to 300 tex. 13. Однонаправленная неизвитая ткань по любому из пп. 7-12, где оба стабилизирующих слоя (504, 506, 604, 606, 704, 706, 1304, 1306) содержат слой (704, 706) уточной нити, отличающаяся тем, что слои (704, 706) уточной нити сшиты согласно сетке.13. Unidirectional non-crimped fabric according to any one of paragraphs. 7-12, where both stabilizing layers (504, 506, 604, 606, 704, 706, 1304, 1306) contain a layer (704, 706) of the weft thread, characterized in that the layers (704, 706) of the weft thread are sewn according to the grid . 14. Применение однонаправленной неизвитой ткани по любому из пп. 1-13 для производства компонентов (100, 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 200, 202, 204, 300) ветровых турбин.14. The use of unidirectional non-crimped fabric according to any one of paragraphs. 1-13 for the production of components (100, 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 200, 202, 204, 300) wind turbines. 15. Применение по п. 14, характеризующееся тем, что производят компоненты (102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 202, 204, 300) лопатки ротора.15. Use according to claim 14, characterized in that the components (102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 202, 204, 300) of the rotor blades are produced. 16. Применение по п. 14 или 15, характеризующееся тем, что производят ремни (104, 204, 300) лопатки ротора.16. Use according to claim 14 or 15, characterized in that belts (104, 204, 300) of the rotor blades are produced.
RU2020116364A 2017-11-24 2018-11-23 Unidirectional straight fabric and its use RU2777410C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017127868.0 2017-11-24
DE102017127868.0A DE102017127868A1 (en) 2017-11-24 2017-11-24 Unidirectional clutch and its use
PCT/EP2018/082459 WO2019101975A1 (en) 2017-11-24 2018-11-23 Unidirectional laid nonwoven and use thereof

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2020116364A RU2020116364A (en) 2021-11-19
RU2020116364A3 RU2020116364A3 (en) 2022-02-21
RU2777410C2 true RU2777410C2 (en) 2022-08-03

Family

ID=

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2249050A (en) * 1990-10-05 1992-04-29 Tech Textiles Ltd Reinforcing fabric for plastics
US5520984A (en) * 1993-12-24 1996-05-28 Vetrotex France Glass-strand mesh and composite material reinforced thereby
RU2225902C1 (en) * 2001-07-05 2004-03-20 Олбэни Интернэшнл Текниуив, Инк. Flat fabric for forming structure of three-dimensional configuration
WO2009087192A1 (en) * 2008-01-11 2009-07-16 Saertex Gmbh & Co. Kg Textile semifinished product with at least one surface provided with an adhesive
CN201592537U (en) * 2009-07-30 2010-09-29 浙江联洋复合材料有限公司 High-tensile multi-axial knitted mat for wind turbine blade
EP2330292A2 (en) * 2009-12-07 2011-06-08 REpower Systems AG Chord for a wind turbine rotor blade
EP2927361A1 (en) * 2014-04-03 2015-10-07 Siemens Aktiengesellschaft A fiber mat, a component for a wind turbine, an apparatus for producing the fiber mat and a method for producing the fiber mat.
DE102014222144A1 (en) * 2014-10-30 2016-05-04 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for stabilizing unidirectional layers before their edge trimming in the manufacture of fiber composite components

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2249050A (en) * 1990-10-05 1992-04-29 Tech Textiles Ltd Reinforcing fabric for plastics
US5520984A (en) * 1993-12-24 1996-05-28 Vetrotex France Glass-strand mesh and composite material reinforced thereby
RU2225902C1 (en) * 2001-07-05 2004-03-20 Олбэни Интернэшнл Текниуив, Инк. Flat fabric for forming structure of three-dimensional configuration
WO2009087192A1 (en) * 2008-01-11 2009-07-16 Saertex Gmbh & Co. Kg Textile semifinished product with at least one surface provided with an adhesive
CN201592537U (en) * 2009-07-30 2010-09-29 浙江联洋复合材料有限公司 High-tensile multi-axial knitted mat for wind turbine blade
EP2330292A2 (en) * 2009-12-07 2011-06-08 REpower Systems AG Chord for a wind turbine rotor blade
EP2927361A1 (en) * 2014-04-03 2015-10-07 Siemens Aktiengesellschaft A fiber mat, a component for a wind turbine, an apparatus for producing the fiber mat and a method for producing the fiber mat.
DE102014222144A1 (en) * 2014-10-30 2016-05-04 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for stabilizing unidirectional layers before their edge trimming in the manufacture of fiber composite components

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5765233B2 (en) Structural warp knitted sheet and laminate thereof
RU2617484C2 (en) Unidirectional reinforcing filler and method for producing unidirectional reinforcing filler
US20150314553A1 (en) Reinforced structural component made of composite material
RU2616667C2 (en) Crosslinked one-way or multi-axis reinforcing filler and method for its production
US10407159B2 (en) Reinforced blade and spar
US20060121805A1 (en) Non-woven, uni-directional multi-axial reinforcement fabric and composite article
CN112538678A (en) Hybrid woven textile for composite reinforcement
JP5707734B2 (en) Unidirectional reinforced fiber woven or knitted fabric for fiber reinforced plastic, its fiber substrate, method for producing the fiber substrate, and method for molding fiber reinforced plastic using the fiber substrate
CN113573875B (en) Stitched multiaxial reinforcement
CN110785280A (en) Materials comprising shape memory alloy wires and methods of making these materials
RU2777410C2 (en) Unidirectional straight fabric and its use
KR102597683B1 (en) Nonwoven fabric laid in one direction and its uses
US20200362124A1 (en) Composite material comprising metallic wires and method for fabrication thereof
CN112689692A (en) Multiaxial reinforced fabric with stitching yarns for improved fabric infusion
EP3843980B1 (en) Product
US20220379523A1 (en) Carbon fiber tape material, and reinforcing fiber laminate and molded body produced with the same
DK180296B1 (en) Method for manufacturing of a fibre-reinforced laminate
WO2023117620A1 (en) Woven fabric, vacuum induced resin infusion process and fibre reinforced composite