[发明专利]树脂浸入设备及系统,层铺系统,及其使用方法

说明书

背景技术

纤维复合材料在汽车和航空工业领域有着广泛的应用。这些材料重量轻，然而提供良好的强度和刚度。

纤维复合层压片或者部件典型地可通过首先用树脂浸渍纤维增强体以形成预浸料(prepreg)，以及然后将预浸料的两层或者多层固结成层压片而被制造。尽管同样对把预浸料的各个层接合在一起是有用的，该固结步骤还对减少和消除在所得层压片中的孔隙是必需的。这些孔隙反过来可由树脂不充分地渗透进入纤维束、丝束(tow)或者粗纱(roving)中而导致。

固结对于将预浸料的各个层形成为层压片以及去除可存在于其中的孔隙可能是不理想的方法。这是因为固结可能需要施加热和压力，并且因而需要使用能够于很长时期施加这类条件的昂贵设备，例如压热器(autoclave)。对某些应用来说，部件的尺寸，以及所需专用设备的相应成本，可能导致固结成本高不可及。进一步，可能发生在固结期间的除气作用可实际上在层压片和/或预浸料中产生孔隙。

近些年来，用于去除预浸料中的孔隙和/或由此制备层压片的低成本方法已经被开发，其不需要施加压力。然而，一般说来，这些方法可能在预浸料和/或经由此法处理的层压片中留下所不希望的残余孔隙。结果，由这些层压片制备的部件可表现出折损的强度。

用于减少由预浸料制备的层压片中孔隙的其他方法包括在浸渍前降低树脂粘度，使得其将更容易地且均匀地流到增强材料上且流入增强材料中。例如，这类方法提供用于加热树脂或者用溶剂稀释树脂。然而，尽管通常是有用的，这些方法也可能无法完全消除在由预浸料制备的层压片中的孔隙问题。

提供改进的设备和方法用于均匀地使树脂浸入增强材料、例如纤维、纤维束、丝束、粗纱或者股(ply)中是希望的。希望的是，提供的设备/方法将能够容易结合到现有的方法中，或者与现有的设备组合，以提供预浸料的铺层。

发明内容

提供了一种用于由树脂和增强材料形成预浸料的树脂浸入设备。该设备包括至少一个中空圆筒，其具有穿过其圆弧表面的多个孔，和允许流体进入该圆筒内部的在其至少一个平坦表面上的孔口(orifice)，其中该圆筒内部至少一部分设置有一个或多个限流器(flow restrictors)。

在另一方面，提供了一种用于由树脂和增强材料形成预浸料的树脂浸入系统。该系统包括树脂浸入设备和用于供应流体进入圆筒内部的泵。

用于将树脂浸入增强材料以形成预浸料的方法也被提供，且其包括使用本文所述的设备或系统来形成预浸料。

另一方面，提供了用于提供多个预浸料的层压片的系统。该系统包括树脂浸入系统和层铺设备。还提供了使用该系统提供多个预浸料的层压片的方法。

附图说明

本发明这些和其他特征，方面和优点当参考附图(在其中，类似的字符表示遍及所有附图的类似部件)阅读了下面详细的描述时可以被更好地理解，其中：

图1是某些实施例中使用的限流器的孔半径与其渗透率的关系的图形描绘。

图2是本文提供的树脂浸入设备的一个实施例的在第一平面所取的横截面图；

图2A是在图2中所示的该树脂浸入系统的实施例的在基本上垂直于第一平面且在线A-A处的平面中所取的横截面图。

图2B是在图2中所示的该树脂浸入系统的实施例的在基本上垂直于第一平面且在线B-B处的平面中所取的横截面图，以及

图3是在图2中所示的树脂浸入设备的实施例的横截面图，其显示通过圆筒的树脂流动。

具体实施方式

除非另有定义，本文使用的技术术语以及科学术语具有如本发明所属领域技术人员普遍所知的相同含义。如本文使用的术语“第一”，“第二”及类似的表达，不表示任何顺序、数量或者重要性，而是用来区别一个元件与另外一个元件。术语“一”也不表示数量的限制，而是表示提到的项目的至少一个的存在，以及术语“前面”，“后面”，“底部”，和/或“顶部”(除非另有注明)仅仅被用于方便描述，且并不限于任何一个位置或者空间取向。如果公开了范围，针对相同部件或者特性的所有范围的端点值都包括在内且分别可组合(例如，“上至约25wt％”、或者更具体地，约5wt.％至约20wt.％”的范围包括端点值和“约5wt.％至约25wt.％”范围中的所有中间值，等等)。与数量相连使用的修饰语“约”意思是包括所记载的值，且具有根据上下文所规定的含义(例如，包括与特定数量的度量关联的误差度)。