[发明专利]用真空辅助树脂传递模制法形成的大型复合型芯结构

说明书

本申请书是1996年3月7日提交的US专利申请书08／612251号的部分继续，而US专利申请书08／612251是1995年6月7月提交的US专利申请书08／475849号的部分继续，本文引用了上述两个申请书的内容。

真空辅助树脂传递模制法(VA—RTM)已用于生成多种诸如大型的船之类的大型用纤维增强的复合结构，该结构包括诸如泡沫和轻木型芯(core)。所述型芯上覆盖有用纤维增强的树脂。在VA-RTM过程中，诸如织物或栅网之类的增强纤维依照预定的成品部件的形状连同预定的型芯材料于干燥状态下设置在单面模具内。然后将敷层封装进真空袋内并在真空状态下用树脂浸渍该材料。使所述树脂固化。

业已使用多种方法来引入并增强树脂在增强纤维上的分布。这些方法包括将一次性传输介质放置到纤维的外层上并包括穿过型芯的开孔和／或开槽以使得树脂从外侧流至增强纤维的内层。见例如US专利5316462和4560523号。在封闭的树脂注模法中还用泡沫型芯上的供给槽来便于树脂的流动。见例如US专利5096651号。

本发明涉及利用真空辅助传递模制法(VA-RTM)在生产大型复合结构过程中传输树脂的方法以及用这种方法生产的复合结构。所述复合结构是由被纤维增强树脂所包围的内部型芯构成的。在本发明的一个实施例中，将树脂直接提供进由主进料器凹槽构成的网络，所述进料器凹槽与形成在内部型芯表面上的一系列较小的微槽相连。树脂可相对上述进料器凹槽和微槽从型芯向外流动以进入增强纤维。在本发明的第二个实施例中，将独立的传输介质放置到内部型芯与纤维增强物之间。所述树脂被直接提供给型芯表面上的一个或多个主进料器凹槽并通过传输介质进入增强纤维。还有，主进料器凹槽可在型芯周围延伸以形成一供给环路，从而浸渍横向结构部件。

在又一个实施例中，成整体的真空袋和模具是由有纹理的金属板构成。所说的纹理则是由金属板一侧上的密集的升高部分构成的，所述升高部分与金属板另一侧上的凹陷部相对应。所述密集的升高部分限定了它们之间的凹谷，这些凹谷构成了树脂分配网络。主进料器凹槽直接形成在金属板上。所述有纹理的金属板还可用作一模具，其它的工具是由该模具构成的。

在还一个实施例中，所述结构包括有型芯，这些型芯可以是中空的隔室并带有由形成在表面和／或圆角上的小通道或凹槽构成的网络，以便于树脂的流动。所述隔室是封闭的中空容器，它们例如通过吹模法由适当的塑料材料制成。多个型芯设置在一适当的结构内以形成贴靠在模具组件的刚性模具表面上的预定结构。所述型芯可由纤维增强物所包围。所述模具组件包括一挠性部分，它通常是一真空袋并被放置在所述结构上且带有一真空管，此管位于所述挠性部分的边缘并隔绝于刚性模具表面。所述真空袋包括有形成在其上的一个或多个主进料器导管。以成整体地形成在真空袋内主进料器导管并与主进料器导管作流体通连的方式或者通过一位于真空袋与纤维增强袋之间的独立传输介质来提供由较小通道构成的网络。在真空状态下将树脂引入真空袋内的主进料器通道，从而，树脂会较快地进入较小的通道并沿该通道行进。树脂会从较小的通道渗透进型芯顶部上的纤维增强物，直至树脂到达了型芯的表面。然后，树脂会通过形成在型芯表面上的凹槽和／或所述圆角限定的空间沿型芯较快地流动。如果存在有相邻的型芯，树脂就会由此进入相邻型芯之间区域内的增强物以及型芯底部与刚性模具表面之间的增强物。在树脂固化了之后，拆除真空袋，如果有独立的传输介质的话，还拆除该介质，从而使成品部件与模具相分离。型芯会保留在所述成品部件内。

利用这种方法，可在一般的乙烯酯或聚酯树脂成胶体之前快速地形成需要有多个型芯的大型复合结构，并可使所使用的树脂量达到最少。通过将树脂经由真空袋直接提供进进料器凹槽，这种提供操作并不局限于工具内的部件边缘或入口。可经由单个的树脂入口提供给相邻的型芯。树脂分配网络可保留在成品部件上，从而消除了对传输用材料的处置。在这种情况下，微槽中填充有固化后的树脂，从而提高了层间抗剪强度和离层强度。在模制过程中，可直接将诸如抗剪带、压缩腹板或梁之类的结构装置包括在复合部件内。

连同附图可从以下的详细说明中更完全地理解本发明，在附图中：

图1是本发明第一实施例的复合结构的型芯的透视图；

图2是按本发明第一实施例构成的复合结构的概略剖面图；

图3是按本发明构成的另一复合结构的概略透视图；

图4是按本发明构成的复合结构的概略透视图；

图5是本发明的复合结构的另一型芯的透视图；

图6是本发明第二实施例的复合结构的型芯的透视图；