[发明专利]用来提供真空注入用聚合物的方法与设备

说明书

技术领域

本发明涉及利用真空注入生产纤维复合材料壳件的方法，其中的纤 维材料以液态聚合物浸渍，所采用的模具则带有模腔，此外，本发明还 涉及在制造最好是椭圆形壳件时提供真空注入用聚合物的设备。

这样，本发明涉及到借助VARTM(真空辅助树脂压铸技术)来生产纤 维复合材料压制件的方法与设备，在此是将液态聚合物(也称作树脂) 充填到模腔中，模腔中事先已置入纤维，这些纤维便在模腔内生成真空 的同时而抽引到聚合物内。这种聚合物可以是热固塑料或热塑塑料。

先有技术

真空注入是用来模制纤维复合材料压制件的工艺，在这种压制件中 匀称地分布有纤维，所说纤维是粗纱的，亦即纤维带索、粗纱带或垫， 它们或者是由各纤维制成的毛毡垫或者是由纤维粗纱制成的的机织垫， 铺层于模具件之一。其中第二模具件常是由弹性真空袋制成，然后置于 纤维材料顶部之上。通过于此模具件内侧和真空袋之间的模腔内生成占 总真空度通常为80-90％的真空度，可将液态聚合物抽入并填充于含有纤 维材料的模腔之内。在真空袋于纤维材料之间应用了所谓的分布层或分 布管，以便获得尽可能充分和有效的聚合物分布。在绝大多数情况下， 所用的的聚合物为聚酯和环氧树脂，而所用纤维增强物最通常是以玻璃 纤维或碳纤维为基础的。

在给模具装料的过程中是通过模腔中的真空通道生成真空，这里所 说的真空理解为负压，由此将液态聚合物经入口通道抽入模腔内以填充 此模腔。从入口通道进入的聚合物在流体前沿移向真空通道时，由于有 负压便沿各个方向分散到模具中。于是最重要的是使入口通道与真空通 道作最佳定位，以使模腔能够完善地填充。但确保聚合物完备地分布到 整个模腔中常常是困难的，且因此往往会形成所谓干点，即纤维材料未 为树脂充分浸渍的区域。于是干点处的纤维材料未被浸渍透而在此处就 会产生气泡，这种气泡则是难以或不可能通过控制真空压力以及可能时 控制入口侧的过压来除去的。在真空注入工艺中，采用硬实的模具件和 取真空袋形成的弹性模具件，可以在充填模具的工程之后矫正这种干点， 例如可在相关位置处对织物件作穿刺，同时例如用注射器针头将空气抽 出。可以以最佳方式将液态聚合物注射到相关位置处，例如这同样可用 注射器针头完成，但这是个耗时与劳累的过程。在用到大型模具件时， 工作人员就不得不站立于真空袋上，但这不是所希望的，特别是当聚合 物尚未硬化时，因为那样会造成嵌入的纤维材料变形而致结构强度局部 减弱。

已有专利文献公开了采用半透膜的例子，它增大了真空起作用的区 域而减少了上述这些问题。这里的半透膜指的是可透过气体但不透过液 态聚合物的膜。这样，若是将半透膜相对于整个纤维嵌件设置，则能较 容易地除去气泡。

举例来说，例如风轮机叶片总是变得越来越大，而现在可能已超过 60米长，于是与制造这种叶片相关联的浸渍时间也增多，这是因为必须 由聚合物浸渍更多的纤维材料。此外，注入工艺也变得更为复杂，这是 由于大型壳件如叶片的浸渍需要控制液流前沿以免出现干点，所述控制 例如可包括入口通道与真空通道的时间相关控制。这样就增多了要求用 来控制抽引或注入聚合物的时间。由于聚合物必须以较长的时间保持为 液态的，这一般也就增加了固化时间。

发明概述

本发明的目的在于提供利用真空注入来制造纤维复合材料壳件的新 颖的与改进了的方法，在此方法中减少了模具装料时间。纤维复合材料 的固化时间以及出现干点的风险。

本发明的目的得以实现在于，于模腔中：

a)设置下部分布层；

b)将包括许多纤维层的纤维嵌件置于该下部分布层上；

c)将第一上部分布层与第二上部分布层相互隔开一段横向距离置 于该纤维嵌件之上，使此第一分布层的至少一部分搭接纤维嵌件的第一 区，同时使此第二分布层的至少一部分搭建纤维前间的第二区，而此第 一区与第二区则为一既不与第一区也不与第二区分布层搭接的中间区分 开；

d)于此第一分布层上方设置第一入口通道；

e)于此第二分布层顶部设置第二入口通道；

f)于该纤维嵌件中间区上方设置半透膜，此半透膜可以搭接地展 开于第一分布层和/或第二分布层上方，而此半透膜可以透过气体但基本 上不透过液态聚合物，且所述半透膜与真空源通连；然后