TW201139773A - Stitched multiaxial non-crimp fabrics - Google Patents

Description

201139773 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種多軸防皴布，其係由至少兩 強化紗疊置層所構成，該紗線在薄層內係彼此平行 起平行鄰接，其中在一個薄層以及鄰近薄層內的強 藉由縫線使之彼此相連接及彼此固定，並且以針步 的距離彼此分離，其中形成針織線圈的縫線具有的 度爲S，並且防皺布的零度方向是由縫線來界定， 中這些薄層的強化紗係相對於防皺布的零度方向爲 置，相對於它們的延伸方向，與零度方向間形成一 α ° 【先前技術】 多軸防皺布在市場上早爲已知。多軸防皺布被 由數個疊置纖維層所製得之結構，其中纖維層係由 行配置之強化紗薄片所製得。這些疊置的纖維層可 數個彼此平行配置之縫線或針織線彼此相連及縛牢 彼此平行導紗以形成針織紗圏，使得該多軸防皴布 這種方式穩定化。這些縫線或針織線因而形成了多 布的零度方向。 這些纖維層的疊置方式係使得強化纖維層彼此 向或交互交叉。這些夾角幾乎都可以調整。然而， 於多軸防皺布而言’其角度設定爲0°, 90°，加或 ’加或減3 0 ，加或減4 5。，或者是加或減6 0。， 層複絲 並且一 化紗係 寬度w 針步長 並且其 對稱配 個夾角 認爲是 彼此平 以經由 ，並且 得以依 軸防皺 平行定 通常對 減25。 並且所 -4- 罵 201139773 選擇的結構可使其相對於零度方向上能形成 這種類型的多軸防皺布可以藉由，例如，標 或是縫編機來製造。 使用多軸防皺布所製得的纖維複合組件 抵消經由組件之應力方向所引入的力量，因 的韌度。有關於纖維密度及纖維角度方面， 中調適組件中所出現的負載方向可以得到低 可以使用多軸防皺布係因爲其結構特別 構造之製造。因此防皺布沒有將基質材料置 (例如）爲了塑形，而利用升溫的方式調整成 之後，可獲得一種穩定所謂的預型體，可以 製造複合組件所需的基質材料經由灌注或注 該預型體中，或者是也透過施加真空的方式 下的已知方法爲所謂的液體塑模（LM)方法， 法，如樹脂轉移塑模（RTM)、真空輔助| (VARTM)、樹月旨薄膜灌注（RFI)、液體樹脂: 樹脂灌注可撓性工具（RIFT)等方法。· 對於預型體的某一方面而言，重要的是 以及各個纖維薄層能夠彼此牢牢固定，並且 度。另一方面，在所需的三維塑形方面，希 布能有良好的懸垂性。最後，還有一點很重 形成預型體的多軸防皺布可以很容易的被基 其係經由上述所列的方法來引入。 對稱之結構。 準經編織布機 非常適合直接 而可以確保高 在多軸防皴布 的比重。 適合用於複雜 於模中，並且 輪廓。在冷卻 在後續將用於 射的方式引入 。在這種情況 或是相關之方 I脂轉移塑模 螯注（LRI)或是 薄層內的纖維 達到充分的程 望該多軸防皴 要的是，被塑 質樹脂穿透， 201139773 多軸防皺布及其製造方法曾描述於例如DE 671 Cl、DE 1 99 1 3 647 B4 ' DE 20 2004 007 60 1 1 〇 361 796 A1 或 US 6 890 476 B3 中。依照 DE 1 03 3 1 07 B3，係生產由單向排列纖維或纖維束製成 個別蓆墊，其中該纖維或纖維束係藉由綁紮線來固 ’並且所有的綁紮線包覆及固定唯一的纖維或唯一 束。在第二個步驟中，以這種方式生產的多個蓆墊 此之間以不同的角度來疊置並且彼此相連接。 EP 1 352 118 A1揭露了多軸防皺布，其中的 維層係藉由可熔的縫紉紗線固定在一起，依照EP 1 1 8 A 1中的一個實施實例，使用可熔紗線可使得 多軸防皺布的塑形期間（在縫線熔點以上的溫度之-相對於另一層偏移，以及在熔點以下進行的後續冷 使形狀穩定化。如此一來，縫紉針織紗圏如原位結 般行使功能。依照EP 1 3 52 1 1 8 A1中所述，縫線 力可導致複合物中開始形成通道區，而使得基質樹 入情形更佳。將複合結構加熱至縫紉紗線的熔點之 使得縫紉紗線的張力降低，其結果可造成強化纖維 降低。依照EP 1 352 118 A1中所述’防皺布中之 分較佳必需在0.5-10重量％的範圍內》 通常，係使用熱塑性聚合物來製成縫線，如聚 聚酯，例如在EP 1 0 5 7 60 5 B1中所揭露。依照來 890 476 B1的資訊，所使用的線具有的線密度大秀 1 02 5 2 J1 > EP 0 2005 之初始 定針跡 的纖維 薄層彼 強化纖 1 352 薄層在 F )能夠 卻期間 合工具 中的張 脂的滲 上，可 波紋的 縫線部 醯胺或 自US 6 θ爲70 201139773 分特克絲。WO 98/10128揭露了由數個疊置的強化纖維薄 層所製得之多軸防皺布，其係以一個角度置放，該薄層係 經由縫線使得彼此縫合或編織在一起。W Ο 9 8 / 1 0 1 2 8揭露 了多軸防鈹布，其中縫線的針織紗圈鏈具有每25.4毫米 (=1英吋）寬5列的針織機規格，並且針步寬度一般是在大 約3.2至大約6.4毫米（1/8-1M英吋）的範圍內。此處所使 用縫線的線密度至少約爲8 0分特克絲。還有在U S 4 8 5 7 3 79 B1中，係藉由針織或編織的方法，以（例如）聚酯製成 的紗線來連接強化紗，其中所使用的紗線的線密度爲 5 0 至3 3 00分特克絲。 DE 1 98 02 135係關於防彈用之多軸防皺布，其中各 別彼此平行排列的經線和緯線之疊置層係藉由綁紮線彼此 連接。對於DE 1 9 8 02 1 3 5號中所示的多軸防皺布而言， 互相平行的線之間彼此有一段距離，並且藉由綁紮線分別 纏繞經線或緯線的方式來形成環圈。對於所使用的綁紮線 而言，其線密度是在140至93 0分特克絲的範圍內。對於 WO 2005/028724所揭露之多軸防皺布而言，數層具有高 線密度且單方向或彼此平行排列之強化線彼此之間係藉由 綁紮線相連接，該綁紮線係交織在該強化紗線之間，並且 環繞個別的強化紗線。在這些薄層之內，強化紗線係彼此 分離。所使用的是由線密度爲75丹尼的聚乙烯醇所製成 的綁紮線、紗線，或者是以線密度爲1 1 2 0丹尼的聚胺基 甲酸酯爲基的彈性紗線。 201139773 爲了改善’例如’織物的浸漬能力或者是改善，例如 耐衝擊強度’也可以在強化纖維所製得的薄層之間隨機置 ’放一些纖維墊或不織物，或者是定長纖維織物或墊。這 種具有像墊子一樣之中間層的多軸防皺布曾在，例如， DE 35 35 272 C2 、 EP 0 323 571 A1 或 US 2008/0289743 中描述。 結果顯示’目前的多軸防皺布絕對可以具有良好的懸 垂性’並且它們對基質樹脂的浸漬能力可以令人滿意。對 於使用多軸防皴布所製造的組件而言，在撓曲強度或抗張 強度方面，可以達成良好的特性數値水準。然而，這些組 件通常在壓縮應力和衝擊應力方面卻呈現出不佳的特性數 値水準。 到目前爲止’在壓縮負載和衝擊負載的情況下，機械 韌度不佳的缺點已變的相當嚴重，就算是如前面所述，利 用稍微較早已建立的所謂預浸體技術可得到材料（特別是 複雜成分）的較佳適合性，但因而要花更多的時間以及較 高的生產成本。 【發明內容】 因此，對於能改善成分或材料之特性的多軸防皺布有 所需求，特別是在壓縮和衝擊負載的條件之下。 本發明的目的之一即是提供一種多軸防鈹布，其可以 製造出在壓縮或衝擊負載條件之下具有改良特性的纖維複 合成分。 201139773 本目的係藉由一種多軸防皴布來達成，其係由至 層複絲強化紗疊置層所構成，該紗線在薄層內係彼此 並且一起平行鄰接，其中在一個薄層以及鄰近薄層內 化紗係藉由形成針織紗圈之縫線使之彼此相連接及彼 定，並且以針步寬度W的距離彼此分離，其中形成針 圈的縫線具有的針步長度爲S，並且防皺布的零度方 由縫線來界定，並且其中這些薄層的強化紗係相對於 布的零度方向爲對稱配置，相對於它們的延伸方向， 度方向間形成一個夾角（X，該夾角不等於90°或0°，並 中縫線具有的線密度是在1 〇至3 5分特克絲的範圍內 如果多軸防皺布中的縫線之線密度是在本發明所 的範圍內時，在壓縮負載的穩定性方面特別會呈現出 的改善。截至目前爲止，這種類型的紐縫線尙未使用 軸防皺布中。令人驚訝的發現，藉由在多軸防皺布中 具有本發明所要求線密度之縫線，可以使得所製成之 的穩定性'明顯增加。此係歸因於，相較於已知的多軸 布，各別纖維層的纖維結構很明顯的被均質化了。特 ，已觀察到強化紗的絲線與舊有技術之防皺布的情況 其將呈現出更直的緯圈（course)。縫線具有的線密度 是在1 0至3 0分特克絲的範圍內，線密度特佳是在 25分特克絲的範圍內。已知可使用具有低線密度的 做爲生產紡織編織料之針織線，例如外衣（如運動夾: 的雙彈可熔性裡襯。這種類型的可熔性裡襯在（例$

少兩 平行 的強 此固 織線 向是 防鮍 與零 且其 〇 要求 明顯 於多 使用 複材 防皺 別是 相比 較佳 15至 紗線 克）用 □ )DE 201139773 93 06 255 U1中有所描述，然而，其中的針織線纏繞著織 物底料的經線和緯線。這也適用於W Ο 2 0 0 6 / 0 5 5 7 8 5之汽 車防制系統（安全氣囊）用織物，其中有一層經向置放之紗 線與一層緯向置放之紗線藉由具有低線密度之針織線使彼 此連接。 由複絲強化紗所構建之本發明防皺布的各個單獨薄層 可以藉由標準的方法及設備來生產，並且相對於零度方向 以固定的角度來疊置。在本領域已知的機器爲LIBA機或 Karl Mayer機。藉由這種方式，強化紗也可以彼此鄰接的 方式定位於薄層內，亦即它們可以無間隙的方式相鄰。 然而’本發明之多軸防皺布也可能包含由複絲強化紗 預先製造的單向編織織物所製成。對於這些單向織物而言 ，彼此平行排列並且形成薄層之強化紗係藉由鬆散綁紮線 製成之鏈來彼此連接，其主要係橫向延伸至強化紗。這種 類型的單向織物在（例如）EP 〇 193 479 B1或EP 0 672 776 號中有所描述’有關其揭露內容將完整詳細參照。 在強化纖維或強化紗方面，可考慮纖維複合技術領域 中通常使用的纖維或紗線。在本發明之多軸防皺布中所使 用的絲線強化紗較佳爲碳纖維、玻璃纖維、或芳醯胺紗， 或者是高級UHMW聚乙烯紗，並且特佳爲碳纖維紗。 本發明之防皺布在其薄層結構方面爲對稱的。這代表 在本發明之多軸防皺布中，薄層中之強化紗相對於零度方 向形成正α夾角的薄層數目與薄層中之強化紗相對於零度 -10- 201139773 方向形成負α夾角的薄層數目是相同的。因此’本發明之 多軸防皺布可以（例如）具有—種具有+45。、_45°、+45°及 -45。薄層之結構。通常’用於多軸防皴布的夾角α是在 ±20。至大約±80。的範圍內。典型的夾角α爲±25°、±30°、 ±45。及±60。。在本發明之防皴布的一個較佳實施實例中’ 相對於零度方向之夾角《的絕對數値是在15。至75°的範圍內 〇 同時爲了在後續組件中能容納（例如）進一步的應力方 向，本發明之多軸防皺布較佳是也包括複絲強化紗的薄層 ，其中該強化紗相對於零度方向形成〇°的夾角和/或包括相 對於零度方向形成90°夾角的強化紗薄層。這些0°和/或90° 之薄層較佳係位於以α夾角定向的薄層之間。然而，也可 能是具有以下方向之結構：90°、+30°、-30°、0°、-30°、 + 30°、90°，亦即外層爲90°薄層形成之結構。 在使用本發明之多軸防皴布所生產複合組件的壓縮負 載和/或衝擊負載的韌度方面，我們驚訝的發現，如果由 縫線所形成之針步的針步長度s係由針步寬度w以及本發明 之多軸防皺布中之強化紗的夾角％來決定，並且須滿足（I) 和（Π)的關係時，其可以達到特別良好等級的韌度： 2毫米 < s < 4毫米 （I) 且 其中乘數Β可以假設在0.9SBS1.1的範圍.內，並且η可以假 -11 - 201139773 設爲0.5，1, 1.5，2，3,或4之數値，對於小數値的w’|tana丨|/2·3 而言，針步長度s係介於方程式（I)所示的範圍內。針步寬 度w，亦即縫線之間的距離係以毫米爲單位來表示。 夾角a,被認爲是相對於零度方向的夾角，當由上方 俯視時，多軸防皺布第一層的強化紗的排列方式係使得強 化紗與零度方向呈現90。及0。的差異。如果多軸防皺布最頂 層的強化紗對於零度方向具有90°或0°的夾角，則在這些層 下方所配置的第一層被視爲具有不同於90°及0°夾角的強化 紗。 在檢視纖維結構時，亦即多軸防皴布薄層中的複絲強 化紗之纖維或絲的緯圈，結果發現，藉由遵守（I)和（II)之 關係式可得到非常平整的纖維緯圈，其具有明顯降低波紋 的紗線及明顯降低紗線束之間外觀的間隙。基於此，重要 的是沿著紗線束或纖維股之緯圈，縫線在纖維股寬度方向 上的不同位置上刺穿纖維股。如設定之針步長度和針步寬 度的數値落在（I)和（II)之關係式所界定的範圍之外時，通 常會觀察到沿著強化紗延伸部分之縫線的貫穿基本上會發 生在該線或纖維絲之間或者是纖維股或強化紗的區域之間 。因此，這將導致紗線緯圈中明顯的波紋或起伏，並且導 致在纖維絲之間形成間隙。 整體而言’經硏究發現，當依照本發明使用具有低線 密度之縫線且當符合上述關係式（I)和（II)時，由強化紗薄 層的上方俯視，縫線在防皴布中的刺穿點所造成之纖維撓 -12- 201139773 曲，亦稱爲起伏角’可以降低高達約2 5 %。在此同時’所 造成的起伏區域’亦即纖維絲或線呈現出撓曲的區域或範 圍，可以降低約40%，並且纖維之間的自由空間（其將導 致區域具有較高樹脂比例及降低組件的韌度）因而被明顯 地降低。 在此同時，參考以本發明多軸防皺布爲基的複合積層 之顯微圖片，可以發現’使用具有低線密度之較佳縫線’ 令人驚訝的’在平行於強化紗薄層延伸部分及垂直於強化 紗延伸部分的觀察方向上’可以使強化線的緯圈明顯的均 質化。因此，藉由使用線密度爲23分特克斯之縫線’可 以使得強化紗之纖維絲實質上爲直線緯圈。如果使用之縫 線具有的線密度是在本發明所要求的範圍之外時，例如 48分特克斯，當觀看所述複合積層的橫截面時，所有的 纖維絲呈現出非常不規則、具有變動振幅之波浪狀緯圈’ 該振幅的等級爲一層強化線之厚度的大小。 針步長度可在2毫米至4毫米的範圍內。當針步長度 大於4毫米時，將無法確保本發明之防皺布具有足夠之穩 定性。相反的，低於2毫米時，在防皺布中將出現相當高 數目的瑕疵。此外，多軸防皺布的生產經濟價値也會大幅 降低。 通常用來製造防皺布的紗線可被視爲做爲縫線的用途 ，只要它們具有本發明所需的線密度即可。縫線較佳爲複 絲紗線。縫線較佳係由聚醯胺、聚芳醯胺、聚酯 '聚丙烯 -13- 201139773 酸酯、聚羥基醚或是這些聚合物之共聚物所構成。這些縫 線特佳係由聚酯、聚醯胺或聚羥基醚或這些聚合物之共聚 物製得的複絲紗線.所構成。在後面的樹脂注入程序期間， 所使用的縫紉紗線可以（例如）在高於樹脂注入溫度但低於 所使用樹脂之硬化溫度的溫度下熔解。這些紗線也可以在 硬化溫度下熔解。縫紉紗線也可以是能在（例如）注入期間 或者是在樹脂硬化期間溶解於基質樹脂中的類型。這種類 型的縫線在（例如）DE 199 25 588、EP 1 057 605 或 US 6 890 4?6中有所描述，有關其揭露內容將完整詳細參照。 如果縫線在室溫下具有250%的斷裂伸長度是較爲有 利的。這是因爲高的斷裂伸長度可以使得本發明之多軸防 皺布的懸垂性改善，這意味著可以實現更複雜的結構或組 件。在本發明的背景說明中，縫線也被認爲並非經由縫紉 而是經由其它形成針織紗圈或環圈的紡織方法（特別是經 由針織方法）倂入本發明多軸防皺布中的一種線。經由針 織紗圏可使得縫線將多軸防皴布的薄層彼此連接，而針織 紗圈可具有常用於多軸防皺布的梭織類型，如稜紋針織 (tricot knit)或花邊梭織（fringe weave)。其中以花邊梭織 爲較佳。 不㈣連以 ’TI'相可 中½層物 例 } 薄織 實層的紡 施⑽紗之 實化化成 佳-強製 較IP與維 個δ線纖 I 層縫向 的薄由定 布紗藉或 皴化係維 防強物纖 軸層織切 多兩不短 之少該、 明至且性 發在並向 本放，方 在置間非 係之由 物或。 -14- 201139773 於不織物’或者是由連續絲線所製成的隨機堆疊層，該薄 層必須經過施加（例如）溫度和經由加壓的方式來結合，使 得絲線在接觸點熔解，因而形成不織物。在強化層之間使 用不織物的優點最主要是在於較佳的懸垂性和/或多軸防 皺布被基質樹脂滲入的能力更佳。爲此目的，該種不織物 可以是（例如）玻璃不織物或由碳纖維製成的不織物。 該不織物較佳係由熱塑性聚合物材料製造。如同先前 已經解釋過的’這種類型的不織物在（例如）DE 35 35 272 C2 、 EP 0 323 571 Al 、 US 2007/0202762 A1 或 US 2008/ 0289743 A1中有所描述。藉由適當選擇熱塑性聚合物材 料’不織物可以扮演用來提高耐衝擊強度的功能，並且不 再需要以額外的方式添加至基質材料以提高耐衝擊強度。 在以基質材料滲入多軸防皺布的期間，該不織物必須具有 充分的穩定性，但是它必須在後續的加壓和/或硬化溫度 之下熔解。因此，該種形成不織物的熱塑性聚合物材料的 溶點較佳是在80至250 °C的範圍內。在以環氧樹脂做爲 基質材料的應用上，已證明較佳的選擇是由聚醯胺來製造 不織物。 因此較佳的情況是，不織物包含具有不同熔點的兩種 熱塑性聚合物成分，亦即，第一聚合物成分具有較低的熔 點並且第二聚合物成分具有較高的熔點。因此，不織物可 由具有不同熔點的單成分纖維之混合物所構成。然而，不 織物也可以由雙成分纖維’例如核/鞘纖維，構成，其中 -15- 201139773 纖維的核心是由較高熔點的聚合物所製得，並且鞘是由較 低熔點的聚合物所製得》 在以這種類型的混合不織物或雙成分不織物將本發明 之多軸防皺布加工成預型體的期間，亦即多軸防皺布的塑 形期間，藉由在成型期間適當的加熱，其溫度係高於較低 熔點之不織物成分的熔點，但低於較高熔點之不織物成分 的熔點’可以達到良好的可成形性，並且在冷卻之後，得 到具有良好穩定性及固定的成型防雛布。類似於由雙成分 纖維來製造不織物，不織物也可以由（例如）第二聚合物成 分製得之纖維的隨機配置薄層來製造，其中第一聚合物成 分係藉由（例如）噴霧或塗布的方式施加於第二聚合物成分 之纖維上。塗布可以藉由浸漬第一聚合物成分之分散液或 溶液的方式來進行，其中在浸漬之後，將分散液的液體部 分或是溶劑予以去除。也可能是由第二聚合物成分製得之 纖維所建構的不織物中含有微細顆粒狀的第一聚合物成分 ’其係嵌在第二聚合物成分的纖維之間。 在本發明之多軸防皺布的一個較佳實施實例中，形成 不織物之第一聚合物，具有較高熔點，其熔點是在140至 25〇C的範圍內。同樣較佳的是’如果具有較低熔點的第 二聚合物成分之熔點是在80至135 °C的範圍內。 在另一個較佳實施實例中’不織物係以至少部分溶解 於基質材料中的聚合物材料來製造。特佳的是，該聚合物 材料可溶於環氧樹脂、聚氰酸酯樹脂或苯并阱樹脂中。這 -16 - 201139773 些類型的不織物可參考（例如）US 2006/0252334或EP 1 705 269中所述》特佳的是由聚羥基醚製成的不織物，因 爲它會溶解於基質樹脂中’並且在硬化方法期間與基質樹 脂交聯，以形成均勻的基質。 在一個同樣較佳的實施實例中，不織物係由具有較高 熔點之第一聚合物成分及具有較低熔點的第二聚合物成分 所構成，並且第一聚合物成分至少可部分溶解於基質材料 中。特佳的是’熔點較低的第二聚合物成分可溶於環氧樹 脂中。這種不織物較佳爲混合不織物，亦即由具有不同熔 點之單成分纖維之混合物製成的不織物。因此，具有較高 溶點之第一聚合物成分的溶點是在l4〇°C和25〇。〇之間的 範圍內。在此溫度之下，於基質樹脂注入的期間，含有第 一聚合物成分的部分不織物通常只會在該溫度以上才會熔 解。因爲第一聚合物成分在樹脂注入溫度之下還不會熔解 ，因此在此階段可以確保多軸防皺布良好的尺寸一致性。 第一聚合物成分特佳是由聚醯胺均聚物或聚醯胺共聚 物或者是聚醯胺均聚物和/或聚醯胺共聚物之混合物所製 得。特別是’聚醯胺均聚物或聚醯胺共聚物爲聚醯胺6、 聚醯胺6,6、聚醯胺6，12、聚醯胺4,6、聚醯胺1 1、聚醯 胺12，或是以聚醯胺6/12爲基質之共聚物。 同樣較佳的是，如果不織物中的第二聚合物成分具有 的熔點是在80至135 °C的範圍內。在此同時，然而，如 同所解釋過的，它必須可溶於基質材料中。因此，第二聚 -17- 201139773 合物成分特佳爲聚羥基醚，其可在以這些基質樹脂 發明之多軸防皺布的期間（亦即，例如在樹脂灌注 期間）’完全溶解於樹脂系統中，特別是溶解於環 、氰酸酯樹脂或苯并阱樹脂中，並且接著與基質樹 形成基質樹脂系統。相反地，第一聚合物成分不溶 系統中’並且在樹脂灌注方法的期間和之後以及在 統硬化之後仍維持原樣，包含它自己的相。 因此，在使用本發明之多軸防皺布所製造之複 的特性方面，特別是在其耐衝擊強度及其基質含量 較爲有利的狀況是如果不織物含有第一聚合物成分 爲20至40重量％且第二聚合物成分的比例爲60 3 量％。整體而言，本發明之多軸防皺布中所含不織 位面積質量以在5至25克/平方公尺的範圍內爲較 佳的是單位面積質量在6至20克/平方公尺的範圍 本發明之多軸防皺布因爲具有良好的懸垂性及 樹脂滲透性而顯得相當獨特。此外，它們生產出的 夠具有抵擋壓縮負載的高穩定性以及對衝擊負載具 忍性。因此，它們特別適合生產所謂的預型體，由 體可以製造出更複雜的纖維複合組件。因此，本發 是尙與用於製造纖維複合組件之預型體#關，其含 明之多軸防皺布。 本發明將以下列之附圖及實施例爲基礎做更詳 釋，其中本發明之範疇不會受到這些實施例的偈限 滲入本 方法的 氧樹脂 脂一起 於基質 基質系 合組件 方面， 的比例 ;80重 物的單 佳，特 与。 良好的 成分能 有高容 該預型 明特別 有本發 細的解 -18- 201139773 第1圖和第2圖所顯示的是由上檢視縫合多軸防皴布 之片段的照片，其中防皴布的最上層是可見的。藉此，第 2圖呈現出的是第1圖所示的片段，但是爲了更佳的表現 而以負片的方式呈現，亦即在第1圖中的白色區域將在第 2圖中呈現爲黑色，並且在第1圖中的黑色區域將在第2 圖中呈現爲白色。由最上一層開始，碳纖維絲紗線丨在圖 中可視爲是由左到右運行，其中紗線1係藉由縫線2彼此 連接’以及與其下方的薄層連接，其由圖中並無法看出。 在第1和第2圖中所示的多軸防皺布的片段是在平面旋轉 ’使得縫線不是在〇。方向運行，而是以45。。藉由這種方 式’碳纖維紗線以相對於縫線爲45。的夾角a i排列，在第 1和2圖中的方向係由左至右。由於針織紗圈形成（花邊梭 織）’縫線2以既定的距離（相當於針步長度s)貫穿碳纖維 絲紗線1 ’其中縫線2彼此之間的距離爲w，也就是針步 寬度。 縫線2貫穿多軸防皴布之各別薄層的結果會造成碳纖 維紗線1絲線之間的間隙3，並且發生纖維撓曲，由此可 測定張角δ。由於碳纖維紗線的絲線之間的纖維撓曲，造 成了絲線之間的開放空間，其在本發明背景內容中觀察之 平面的二維延伸被指定爲起伏面積Α。在這些開放空間中 ’後續組件中的樹脂比例會增加並且降低組件的韌度。 【實施方式】 實施例1和2: -19- 201139773 在多軸系統（“Cut&Lay” Carbon 型，Karl Mayer 紡織 機械公司）上製造以碳纖維爲基的多軸防皺布。爲此，先 由彼此相鄰平行置放並且彼此接觸的碳纖維紗（Tenax®-E IMS65 E23 24k 8 3 0分特克絲；Toho Tenax歐洲公司）製造 初始個別獨立的薄層，其每單位面積的質量爲134克/平 方公尺。將兩個個別薄層疊置在一起，使得下層相對於多 軸防皺布之製造方向的夾角α爲+45°，並且上層的夾角α 爲-45°。這些疊置的個別薄層藉由縫線以花邊梭織的方式 將彼此織在一起。用於實施例1中的縫線是由共聚醯胺所 構成，並且其線密度爲2 3分特克絲。在實施例2中，所 使用的縫線是由聚酯所製成，線密度爲3 5分特克絲。針 步長度s爲2.6毫米，並且針步寬度w爲5毫米。 爲評估依這種方式所製造之防皺布的品質，藉由解析 度爲720 dpi之校準式反射光掃描器來產生防皺布表面之 相片，並且使用自動分析軟體AUt〇5(01ympUS)來進行光學 影像評估。評估係針對縫線穿刺所造成的纖維撓曲，其特 徵在於張角δ，以及針對由其所造成的起伏面積A，其對 應於第2圖中所示之示意圖。所得之結果列於表1。 比較實施例1及2: 重覆實施例1之程序。然而，在比較實施例1中，使 用的是線密度爲4 8分特克絲的聚酯縫紉紗線，並且在比 較實施例2中，使用的是線密度爲7 5分特克絲的聚酯縫 紉紗線。因縫線穿刺所造成的纖維撓曲之結果，其特徵在 -20- 201139773 於張角δ，以及由其所造成起伏面積A的結果亦皆列於表 表1 : 防皴布來自 縫紉紗線之 線密度 [dtex] 針步長度 [毫米] ---I 纖維撓曲張角 [° ] 起伏面積 A[平方毫米] 實施例1 23 2.6 5.30 1.10 實施例2 35 2.6 6.01 1.40 比較 實施例1 48 2.6 6.09 1.68 比較 實施例2 76 2.6 6.34 1.94 實施例3和4 : 爲了測定不同線密度之縫紉紗線對積層之機械特性的 影響，以實施例1的方式來製造防皺布（類型1)’其係由 彼此相鄰平行置放並且彼此鄰接的碳纖維紗（Tenax®-E IMS65 E23 24k 830分特克絲；Toho Tenax歐洲公司）所製 得的兩個個別薄層（配向在+45。和-45。）來製造’這些薄層每 單位面積的質量爲134克/平方公尺。依照相同的方式’ 以配向爲-45。和+45°之個別薄層來製造防皺布（類型2)。將 類型1和類型2之防皴布的個別薄層藉由線密度爲2 3分 特克絲（實施例3)或35分特克絲（實施例4)的縫線使彼此 縫合（針織）在一起’如實施例1中所述。 -21 - 201139773 將具有+45。/-45°配向（類型1)之防皺布薄層和與其對稱 具有-45°/ +45°配向（類型2)之防皺布薄層藉由疊置的方式 結合在一起，形成四層個別的薄層堆，而產生積層片。重 覆進行此方法，並且利用這種方式建構出總共八個這種四 個疊置個別薄層的堆疊，使得整個堆疊包含總共3 2層。 藉由這種程序，產生一種藉由23分特克絲的縫線（實施例 3)使彼此織在一起的堆疊，以及藉由3 5分特克絲的縫線（ 實施例4)使彼此織在一起的堆疊。 將所產生的堆疊進一步經由樹脂灌注至積層片的方式 來加工處理。使用的樹脂系統爲來自 Hexcel的HexFlow RTM6環氧樹脂系統，其係在1 80°C硬化。在灌注並且硬 化之後，所產生積層片的總厚度爲4.0毫米，並且纖維體 積含量爲6 0體積％。 將積層片旋轉45°，使得碳纖維配向在0°及90°。測試樣 品係由所製得的積層片依照DIN ΕΝ 6036-11來製造，該 測試樣品的邊緣係向積層片中之碳纖維的方向延伸，亦即 在測試樣品中的纖維配向爲90°/ 0°。所製得之測試樣品的 壓縮強度係使用測試機Zwick Z2 5 0來測定，其係依照 DIN EN 6 03 6。其結果彙總於表2。 除此之外，針對積層片攝取在垂直於個別薄層之表面 延伸方向及平行於碳纖維的〇°配向方向上之橫截面顯微圖 片。這些顯微圖片彙總於表3。當使用23分特克絲和3 5 分特克絲之縫線時，碳纖維在〇°配向方向（在顯微圖中爲淡 -22- 201139773 色的線條）上呈現出良好的筆直性，亦即碳纖維不會或只 有一點點偏離直線。 比較實施例3 : 重覆實施例3之程序。然而，爲製造具有+45°/ -45°配 向（類型1)之防皺布及與其對稱具有-45。/+45。配向（類型2) 之防皴布，在比較實施例3中使用線密度爲4 8分特克絲 之縫線。 表2 : 積層片來自 縫紉紗線之 線密度[dtex] 個別薄層每單位 面積之纖維質量 [克/平方公尺] 壓縮強度[MPa]( 常規化成60%的 纖維體積比例） 實施例3 23 134 641.8 實施例4 35 134 598.1 比較實施例3 48 134 372.6 對於比較實施例3而言’也一樣針對垂直於個別薄層 之表面延伸方向及平行於碳纖維的0°配向方向上之橫截面 來攝取顯微圖片。比較實施例3的顯微圖片也是彙總於表 3。將4 8分特克絲的縫線用於比較實施例3的積層片’會 造成相當紊亂的影像：碳纖維在〇°配向方向（在顯微圖中爲 淡色的線條）上呈現出明顯波浪狀的緯圈’亦即’有部分 明顯偏離直線緯圈。由於縫線較厚’碳纖維垂直於個別薄 層的延伸方向會有波浪起伏。這種偏離碳纖維直線緯圈的 型態可能是因爲壓縮強度降低所造成° -23- 201139773 實施例5至7 : 重覆實施例1和實施例3之程序，其中使用的縫線之 線密度爲2 3分特克絲。在維持針步寬度w爲5毫米的同 時，改變針步長度，並且針步長度被設定爲3.1毫米（實 施例5)、2·5毫米（實施例6)及2.2毫米（實施例7)。 表3 積層片來自 縫紉紗線之 線密度(dtex) 垂直於〇°定向上之 顯微照片 實施例3 23 HI 1 .丄______.. — n^tV^ ^-^j^iaaaa~g^^S^S. u_ _... i ' -- 1 " i 丨丨丨丨丨 w.ni 川：ιιιι_ίίι— 實施例4 35 wtKeJSiSS^SS£SSSSSSSmS!SSmSw^!"^iii^Ke^iSeSSSS/SSi^SSSSmmSCSii>iSSS3i ^-'?'薩叫11, 1 瞧 J.U.丨J'l，山” JU:.2 ㈣ 'W gi; ^,, >-1^...,；,；；..；,,,, ^^；s3； I——WIIM ~ -I'll ·Ι—Μ·>»—M»—_LglSJL^S-i. ^~^2ί25ι25Ιι5^55ιιιιΐ^2ι2ΐ(ΐ^^^ζ^2ι2·ι2ϊί1ϊ2ϊ25ιϊϊ55ρϊ^5ΙΙ^Εϊ55ϊ®^^55^^55®®5 比較 實施例3 48 ~ .' 一-= mm» Λ. ........... —................................................. tss!^^ss^^s!s^Sdiisis^ss±s£0iiSiSSS5£SS^iii^SiS^^ 結果發現，所獲得壓縮強度的數値整體係維持在高的 水準，這是因爲使用線密度爲23分特克絲之低線密度縫 線的緣故。然而，來自實施例6的積層，其用於製造防皺 布的針步寬度被設定爲2.5毫米，具有最低的壓縮強度。 値得注意的是，5毫米針步寬度剛好爲2.5毫米針步長度 的兩倍，因此其針步寬度爲針步長度的整數倍。此將導致 ，在夾角爲+45°或-45°之碳纖維的配向上，縫線有高度危 險會沿著它的長度方向在其寬度方向之上的相同位置上貫 -24- 201139773 穿至碳纖維紗線中。結果將使得碳纖維紗線沿著其整個長 度方向上分紗，其將導致在纖維配向的方向上，於壓縮應 力之下的力分佈縮減。 表4 : 防皺布/ 積層來自 縫紉紗線之 線密度[dtex] 針步長度 [毫米] 個別薄層每單位面 積之纖維質量 [克/平方公尺1 壓縮強度[MPa]( 常規化成60%的 纖維體積比例） 實施例5 23 3.1 134 668.5 實施例6 23 2.5 134 610.8 實施例7 23 2.2 134 676.6 【圖式簡單說明】 第1圖呈現的是由上方檢視縫合多軸防雛布之片段的 放大照片。 第2圖呈現的是由上方檢視第1圖所示之縫合多軸防 皺布之片段的圖示（負片圖）。 【主要元件符號說明】 1 碳纖維紗線 2 縫線 3 間隙 s 針步長度 w 針步寬度 A 起伏面積 <5 張角 -25-

Claims (1)

1. 201139773 七、申請專利範圍： 1 . 一種多軸防皺布，其係由至少兩層複絲強化紗疊置層所 構成，該紗線在薄層內係彼此平行並且一起平行鄰接， 其中在一個薄層以及鄰近薄層內的強化紗係藉由形成針 織紗圈之縫線使之彼此相連接及彼此固定，並且以針步 寬度w的距離彼此分離，其中形成針織線圈的縫線具有 的針步長度爲s，並且防皺布的零度方向是由縫線來界 定，並且其中這些薄層的強化紗係相對於防皺布的零度 方向爲對稱配置，相對於它們的延伸方向，與零度方向 間形成一個夾角α，該夾角不等於90。或0。，其中縫線具 有的線密度是在1 〇至3 5分特克絲（d t e X)的範圍內。 2 .如申請專利範圍第1項之多軸防皴布，其中相對於零度 方向之夾角α的絕對値是在15。至75。的範圍內。 3. 如申請專利範圍第1或2項之多軸防皺布，其中該防皺布 還包含複絲強化紗之薄層，其中強化紗相對於零度方向 形成〇。的夾角和/或薄層中的強化紗相對於零度方向形成 90°的夾角。 — 4. 如申請專利範圍第1至3項中一或多項之多軸防皺布，其 中縫線的針步長度s係由針步寬度以及強化紗的角度α ] 來決定’並且須滿足（I)和（Π)的關係： 2毫米S s S 4毫米 ⑴ (II) 2.3 s = n.BWjtanai -26- 201139773 其中 w=針步寬度[毫米] 0.9 <B <1 . 1 並且 η = 0.5，1，1.5，2，3,或 4， 並且其中角度αι被認爲是相對於零度方向的夾角α，當 由上方俯視時，多軸防皺布第一層的強化紗的排列方式 係使得強化紗與零度方向呈現90°及0°的差異。 5 ·如申請專利範圍第1至4項中一或多項之多軸啤皺布，其 中縫線在室溫下具有2 5 0 %的斷裂伸長度。 6 .如申請專利範圍第1至5項中一或多項之多軸防鈹布，其 中縫線具有的線密度在1 0至3 0分特克絲的範圍內。 7 ·如申請專利範圍第1至6項中一或多項之多軸防皺布，其 中縫線爲聚，醋、聚醯胺或聚羥基醚或者是這些聚合物之 共聚物所製得之複絲紗線。 8.如申請專利範圍第1至7項中一或多項之多軸防皺布，其 中複絲強化紗爲碳纖維、玻璃纖維、或芳醯胺紗，或者 是高級UHMW聚乙烯紗。 9 _如申請專利範圍第1至8項中一或多項之多軸防皺布，其 中不織物係配置在至少兩個薄層之上和/或之間。 1 〇 ·如申請專利範圍第1至9項中一或多項之多軸防皴布， 其中不織物具有的單位面積質量是在5至25克/平方公尺 的範圍內。 11.如申請專利範圍第1至10項中一或多項之多軸防雛布， -27- 201139773 其中不織物包括具有不同熔點之熱塑性聚合物成分。 1 2 ·如申請專利範圍第1 1項之多軸防皺布，其中具有較低 熔點之聚合物成分的熔點是在8 0 °C和1 3 5 t之間的範圍 內。 1 3 .如申請專利範圍第1 1或1 2項之多軸防皺布，其中具有 較高熔點之聚合物成分的熔點是在1 4 0 °C和2 5 0 °C之間 的範圍內。 14.用於製造複合組件之預型體，其中其包含如申請專利 範圍第1至1 3項中一或多項之多軸防皺布。 -28-