[发明专利]至少部分包括纤维增强塑料层压材料的构件及铸造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铸造构件的方法，该构件至少部分包括纤维增强塑料层 压材料，其中所述纤维增强材料至少部分被塑料层压材料浸湿，以及一种至 少部分包括所述纤维增强塑料层压材料的构件。

背景技术

这种方法用于生产纤维增强塑料层压材料，这种层压材料中不希望有手 工布设或丝绕。所述纤维增强材料可以是任何已知的类型，例如chop stand 或编织垫、多轴夹层纱(multi-axis interlaid scrims)、经线增强单向performs、 单独或连结粗纱束、以及任何已知材料(例如玻璃、凯芙拉、碳或麻丝)。 纤维增强可以用预制构件(玻璃纤维插入物、拉挤棒等等)，以及用夹芯材 料(例如轻木木材、泡沫或蜂窝)补充。塑料或基体材料可以是热固性塑料， 例如，聚酯、乙烯基酯、环氧树脂等等，或者它可以是热塑性的，例如聚乙 烯、聚丙烯、PVC、ABS等等。塑料层压材料可以在完成纤维增强的布设之 后引入，或者它可以在布设期间与纤维增强材料结合到一起，例如在所谓的 预浸材料中，其中纤维增强材料以未固化但比较固态的形式被塑料层压材料 预浸，或者它作为热塑材料与纤维增强材料交织或沿纤维增强材料布设。

一种此类方法是树脂灌输，其中纤维增强材料在一个模具部分中布设至 干，在所述布设完成后，接着另一柔性模具部分加入以便形成围绕纤维增强 材料的封闭模具，该模具被抽真空以使纤维增强材料在大气压力下实现良好 的固化，注入液态基体材料来完全填充在增强纤维之间以及纤维与模具部分 之间的所有空位，在完成注入之后，通常通过施加热量让基体材料硬化，而 形成复合层压成品。

在另一种此类方法中，纤维增强材料被作为组合材料来制造，其中纤维 与热塑性材料交织或者被热塑性材料包围。这种组合材料在一个模具部分中 布设至干，在所述布设完成后，另一柔性模具部分加入以便形成围绕纤维增 强材料的封闭模具，该模具被抽真空以使纤维增强材料在大气压力下实现良 好的固化，并且组合材料被加热到热塑性材料的熔点以上，从而此时为液态 的热塑性材料完全填充在增强纤维之间以及纤维与模具部分之间的所有空 位里，在完成这一液相过程以后，材料再次被冷却而形成复合层压成品。

在大多数此类方法中，存在层压材料中夹杂空气的问题。空气由于浮力 可能夹在高点处，但也可能夹杂在层压材料中的预期重力会帮助用基体材料 取代空气的那些部分中。这种空气的夹杂可以由几何条件引起，或者由硬化 过程期间的反应引起，例如化学分离物或易挥发成分。

现在通过仅制造那些在加工期间能通过透明真空袋观察以及因观察而 可以调节真空袋内的气室位置的构件，可能存在的空气夹杂的问题已经被大 体解决了。然而，当制造具有在制造期间无法接近的部分或完全封闭的空间 的较大的结构时，这种方法就不起作用。

已经提出多种方法来减少层压材料中夹杂空气的问题。

文献DE19813105A1描述了一种方法，其中可以用半渗透膜扩大通气 孔的排气面积。虽然这种方法能够扩大吸气的有效面积，但如果技术人员不 知道夹杂空气的位置，则无法保证效果。此外，如果通气孔布设在外表面上， 在铸造后它需要大量的表面修整工作。

文献EP1181149描述了一种方法，其中整个真空袋表面包括半渗透膜。 这种方法会从层压材料表面去除空气而不管在哪里发生夹杂，但其具有很大 的缺点：如果模具表面在上侧，而真空袋表面在下侧，那么仍有很大的夹杂 空气靠近模具旁边的表面的这种风险。由于浮力，空气趋向于向上移动，远 离排气膜。EP1181149中描述的这种方法还具有一个缺点，即，它需要层压 材料的一侧的整个表面被昂贵的辅助材料(例如助流真空袋或半渗透膜)覆 盖。此外，对于细长的半封闭的结构，在层压材料硬化之后去除辅助材料可 能是困难的或不可能的，辅助材料可能需要留在原处，随着时间流逝，这反 过来会导致例如在辅助材料和层压材料之间的空位处缩聚(condensation)等 集中的问题。

在US5665301中，公开了一种用于制造纤维增强复合物品的方法。通 过穿过真空室和内含用于获得所述物品的纤维增强材料的模腔的多个外围 自密封多微孔导管，将模具中的纤维增强材料与真空连通。将树脂注入到模 具中。树脂流朝向所述外围自密封多微孔导管移动，使得由于不完全真空而 残留在干燥的纤维增强材料中的任何残余空气或挥发物通过外围自密封多 微孔导管被吸入到外围的真空室内并通过真空泵被排出。