[发明专利]用于浸渍具有确定的纤维体积含量的纤维的设备

说明书

本发明涉及一种用于利用基质材料浸渍纤维(1)的设备，其包括用于利用基质材料浸透纤维的单元，包括用于设定纤维体积含量的单元(100)，该用于设定纤维体积含量的单元包含至少一个开口(107)，浸透的纤维(1)被引导通过该开口(107)，每个开口(107)在其最小的开口横截面(111)处被设定尺寸，使得过量的基质材料被移除，从而实现所需的纤维体积含量，并且用于设定纤维体积含量的单元(100)包括上部(101；131)和下部(103；133)，并且每个开口(107)均部分地构造在所述下部(103；133)和部分地构造在所述上部(101；131)中。本发明还涉及一种用于在这种设备中浸渍纤维的方法。

本发明涉及用于用基质材料浸渍纤维的设备，其包括用于用基质材料浸透纤维的单元。

通过浸渍纤维来制备纤维复合材料。可以使用浸渍在溶池(bath)中的纤维，以通过湿法缠绕方法(wet-wrapping method)来制备例如管、柱或箱的部件。这种设备允许连续浸渍纤维，然后纤维在浸透后可以直接进行进一步处理。通常，在湿法缠绕方法中，浸透的纤维被卷绕以在基质材料已经固化或硬化之前形成最终产品。然后，在缠绕后进行基质材料的固化或硬化，以形成最终产品。

已知各种用于浸透纤维的方法，其中通常使用纤维被引导通过其的溶池。

例如，从US 2,433,965中已知使无头纤维引导通过溶池，在溶池中纤维从上方被浸入溶池中，并且围绕溶池中的辊被引导。一旦离开溶池后，使如此浸透的纤维被引导通过一对辊，在所述辊中过量的基质材料被挤出。为此，辊对位于溶池表面上方，使得分离的基质材料可流回溶池中。

从US 4,267,007中已知一种用于制备缠绕产品的设备。在该文中，在缠绕处理之前，将纤维同样浸透在具有基质材料的溶池中。为此，纤维围绕溶池中的辊被引导。此后，浸透的纤维被引导越过板，并通过块状物将其按压到板上，以挤出过量的基质材料。

然而，使纤维结构引导通过溶池的所有方法都具有以下缺点：由于溶池通常是打开的，无论由于蒸发或者取决于所用的基质材料还是由于与空气中的湿气接触而发生化学反应，因此基质材料的粘度随时间而变化。此外，在每次启动之后，例如在清洁操作之后，必须将纤维再次费力地穿线。仅当纤维已经放入溶池之后，才能进行溶池的填充。

特别是为了避免基质材料的粘度变化，已知其中将纤维引导通过执行浸渍的间隙的方法和设备。这种设备例如从US4,937,028、US5,766,357或从WO-A2007/062516以及从A.Miaris等人的“在长丝缠绕期间对虹吸浸渍系统的浸渍处理建模”(ASME2011，压力容器和管道分部会议论文集，PVP2011，2011年7月)中是已知的。但是，这些方法具有缺点，特别是，由于浸渍设备的小尺寸，不得不连续且需要非常精确地进给基质材料，以获得均匀的浸渍。

从US 5,747,075已知一种挤压成型法，其中将纤维引导通过导管，用于浸透的基质材料通过歧管泵入该导管中。

US 5,084,305记载了一种浸透方法，其中将纤维引导越过腹板，将将基质材料施加到纤维上的喷嘴分别构造在每个腹板中。因为将纤维沿着腹板的顶部引导一次并且沿着腹板的底部引导一次，因此在该体系中实现了均匀的浸渍。

在该方法的情况下，也需要连续且特别是均匀进给基质材料，以获得均匀浸渍的纤维。

从US 7,413,623已知用于浸渍纤维的另一种可能性。在该文中，将纤维围绕多个辊引导，并且从布置在辊上方的存储容器中添加基质材料，并且从存储容器中将基质材料进给到辊间隙，纤维通过辊间隙由上而下移动。在此特别不利的是，过量的基质材料向下流过辊并且不能被回收。另外，存在基质材料沉积在辊上并在辊表面上固化的风险，这导致必要的额外且复杂的清洁工艺。

在所有已知方法的情况下的另一缺点是，不能够设定特定的纤维体积含量，所述纤维体积含量在纤维浸透期间也保持恒定。