在复合结构制造方法中使用的抽真空工艺技术

本发明专利技术涉及一种用于通过真空辅助树脂传递模制成型制造包括纤维增强材料的复合结构的方法，其中用液体树脂对纤维材料进行浸渍。所述方法包括对模腔进行抽真空的过程，所述抽真空过程是通过以下步骤实施的：初始地在所述模腔的一部分中提供欠压以便提供第一真空峰和第二真空峰，所述第一真空峰具有第一压力梯度，所述第一压力梯度的取向是朝向所述成形结构的第一侧的，所述第二真空峰具有第二压力梯度，所述第二压力梯度的取向是朝向所述成形结构的第二侧的，和控制所述第一真空峰和所述第二真空峰以使其分别移向所述成形结构的所述第一侧和所述第二侧。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于通过真空辅助树脂传递模制成型制造包括纤维增强材料的 复合结构的方法，其中用液体树脂对纤维材料进行浸渍，其中所述方法包括以下步骤a) 提供成形结构，所述成形结构包括刚性模型部分和第二模型部分且具有包括第一端和第二 端的纵向方向和包括第一侧和第二侧的横向方向，b)将所述纤维材料置于所述刚性模型部 分中，c)将所述第二模型部分封靠在所述刚性模型部分上以便形成模腔，d)将未固化流体 树脂源连接至与所述模腔连通的至少一个树脂入口，e)连接与所述模腔连通的至少一个真 空出口，f)通过所述至少一个真空出口对所述成形结构的内部进行抽真空，g)通过所述至 少一个树脂入口将来自所述未固化树脂源的未固化树脂供应至所述模腔，以便用树脂充注 所述模腔，和h)使所述树脂固化以便形成所述复合结构。因此，本专利技术涉及一种用于通过真空辅助树脂传递模制成型(VARTM)制造纤维复 合结构的方法，其中液体聚合物_也被称作树脂_被充注到模腔内，其中纤维材料已被预先 插入所述模腔内，且其中在所述模腔中产生真空，由此将所述聚合物吸入。所述聚合物可以 是热固性塑料或热塑性塑料。
技术介绍
真空灌注或VARTM是一种用于对纤维复合成型件进行模制成型的工艺，其中均勻 分布的纤维被分层叠置在其中一个模型部分中，所述纤维为粗纱，即纤维带的集束；粗纱的 带；或纤维席垫，所述纤维席垫为由单根纤维制成的毡垫或者由纤维粗纱制成的织造席垫。 第二模型部分通常由弹性真空袋制成，且随后被置于纤维材料的顶上。通过在模腔中且在 该模型部分的内侧与该真空袋之间产生真空_真空度通常达到总真空的80%至95%，使得 液体聚合物可被吸入并对包含有纤维材料的模腔进行充注。所谓分布层或分布管道_也被 称作入口通道-被用在该真空袋与该纤维材料之间以便获得尽可能坚固且高效的聚合物 分布。在绝大多数情况下，施加的聚合物为聚酯或环氧，且最常用的纤维增强件是基于玻璃 纤维或碳纤维的。在对模型进行充注的过程中，经由真空出口在模腔中产生了真空，就此而言，该真 空应该被认为是欠压或负压，由此使得液体聚合物经由入口通道被吸入模腔内以便对所述 模腔进行充注。从入口通道开始，聚合物在负压的作用下随着流峰向着真空通道的移动而 沿所有方向分散在模腔中。因此，为了完全充满该模腔，优化入口通道和真空通道的定位是 非常重要的。然而，确保聚合物完全分布在整个模腔中通常是很难的，且因此通常导致出现 所谓干斑，即纤维材料并未被树脂充分浸渍的区域。因此，干斑是纤维材料未被浸渍的区 域，且其中可能存在气穴，用控制入口侧处的真空压力或可能存在的过压的方式很难或根 本不可能达到去除这些气穴的目的。此外，由于真空灌注采用了刚性模型部分和以真空袋 的形式存在的弹性模型部分，因此，在例如通过在相应位置刺破真空袋的方式并通过例如 用注射器针头吸出空气的方式对模型进行充注之后，这些干斑还会被修复。可选地，液体聚 合物可在该相应位置处被注入，且例如可同样用注射器针头实施所述注射。这一过程既耗4时又费力。对于模型部分较大的情况而言，工作人员必须站在真空袋上。尤其是当聚合物 尚未硬化时就更不希望这样做，这是因为这种聚合物会导致插入的纤维材料产生变形且因 此导致结构出现局部弱化，这例如可导致产生翘曲效应。在专利文献中披露了使用半透膜的实例，这增加了活性真空的面积且因此减轻了 上述问题。就此而言，术语半透膜指的是可透过气体但不可透过液体聚合物的膜。因此，如 果半透膜被置于纤维插入件上，则可更易于去除或完全防止出现空穴。此外，W0 06/058541 已公知地披露了这样的内容使其中一些通道在功能上顺序地用作真空通道和入口通道， 由此使得能够高度控制流峰且甚至能够使流峰反向以便去除干斑。这些通道因此可首先通 过与真空源相连的方式用于对模腔进行抽真空且随后通过中断与真空源的连接并与聚合 物源相连的方式而被用作树脂入口。通常情况下，复合结构包括覆盖有纤维增强材料，如一个或多个纤维增强聚合物 层，的芯体材料。该芯体材料可被用作这种层之间的间隔件以便形成三明治结构且通常由 刚性轻质材料制成以便减轻复合物结构的重量。为了确保液体树脂在浸渍过程中被高效地 分布，该芯体材料可设有树脂分布网络，这例如是通过在芯体材料表面中设置通道或沟槽 的方式实施的。随着时间的推移，用于风轮机的部件如叶片正变得越来越大，且现在长度可能超 过60米，因此与制造这种叶片相关的浸渍时间也增加了，这是因为要用聚合物对更多的纤 维材料进行浸渍。此外，灌注工艺也变得更为复杂，这是因为较大壳体构件，如叶片，的浸渍 需要对流峰进行控制以便避免干斑的出现，这种控制可例如包括对入口通道和真空通道进 行的与时间相关的控制。这增加了吸入或注射聚合物所需的时间。结果使得聚合物需要在 更长时间内保持液体状态，这通常还导致增加了固化时间。此外，VARTM方法还面临这样的问题抽真空工艺中产生的真空会对纤维层形成 压缩，所述纤维层因此会由于抽真空工艺开始时在整个模型范围内变化不定的真空水平而 产生褶皱或凸起。因此，该复合结构，如风轮机叶片，还可包括浸渍和固化后出现的褶皱，这 进一步会损害叶片的性能或导致出现局部弱点，这可能会导致叶片在使用过程中被损坏。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种通过真空灌注制造纤维复合材料的壳体构件的新颖的 改进方法，所述方法减少或完全防止了褶皱的形成。根据本专利技术，该目的是通过抽真空方法的步骤f)实现的，所述步骤f)是通过以 下步骤实施的fl)初始地在所述模腔的一部分中提供欠压以便提供第一真空峰(vacuum front)和第二真空峰，所述第一真空峰具有第一压力梯度，所述第一压力梯度的取向是朝 向所述成形结构的所述第一侧的，所述第二真空峰具有第二压力梯度，所述第二压力梯度 的取向是朝向所述成形结构的所述第二侧的，和f 2)控制所述第一真空峰和所述第二真 空峰以使其分别移向所述成形结构的所述第一侧和所述第二侧。由此使得，通常包括多个纤维层的所述纤维增强材料首先由于所述成形结构的内 部部分中出现的所述欠压而受到压缩。当所述真空峰移向所述成形结构的所述侧部时，所 述纤维增强材料沿这些真空峰被逐渐压缩，由此提供了“熨烫”效应，其中所述真空峰将所 述纤维增强材料中的凸起或褶皱推向所述成形结构的所述侧部。因此，可大大减少所述复5合材料的褶皱或凸起的数量。根据一个优选实施例，所述第二模型部分是真空袋。这使得可以特别简单的方式 实施步骤c)。根据另一优选实施例，所述至少一个真空开口被设置为多条真空通道，所述多条 真空通道至少包括中心真空通道。所述真空通道被连接至至少一个真空源且与所述模腔连 通，且所述真空通道大体上沿所述成形结构的所述纵向方向延伸。这提供了制造椭圆形复 合结构，如用于风轮机的叶片或叶片部分，的有利实施例。在根据本专利技术的一个实施例中，步骤fl)是通过将真空施加到所述中心真空通道 上实施的。所述真空峰由此自中心线沿所述中心真空通道移动且移向所述成形结构的所述 第一侧和所述第二侧。由此使得，所述真空峰不得不沿尽可能最短的距离传播。然而，该方 法也可通过将真空施加到被布置在所述第一侧与所述第二侧之间的任何其它位置处的真 空通道上的方式被实施，从而使得所述真空通道沿所述纵本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于通过真空辅助树脂传递模制成型制造包括纤维增强材料的复合结构的方法，其中用液体树脂对纤维材料进行浸渍，所述方法包括以下步骤：ａ）提供成形结构，所述成形结构包括刚性模型部分和第二模型部分且具有纵向方向和包括第一侧和第二侧的横向方向，ｂ）将所述纤维材料置于所述刚性模型部分中，ｃ）将所述第二模型部分封靠在所述刚性模型部分上以便形成模腔，ｄ）将未固化流体树脂源连接至与所述模腔连通的至少一个树脂入口，ｅ）连接与所述模腔连通的至少一个真空出口，ｆ）通过所述至少一个真空出口对所述成形结构的内部进行抽真空，ｇ）通过所述至少一个树脂入口将来自所述未固化树脂源的未固化树脂供应至所述模腔，以便用树脂充注所述模腔，和ｈ）使所述树脂固化以便形成所述复合结构，其特征在于，所述抽真空方法的步骤ｆ）是通过以下步骤实施的：ｆ１）初始地在所述模腔的一部分中提供欠压以便提供第一真空峰和第二真空峰，所述第一真空峰具有第一压力梯度，所述第一压力梯度的取向是朝向所述成形结构的所述第一侧的，所述第二真空峰具有第二压力梯度，所述第二压力梯度的取向是朝向所述成形结构的所述第二侧的，和ｆ２）控制所述第一真空峰和所述第二真空峰以使其分别移向所述成形结构的所述第一侧和所述第二侧。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2007-8-31 07388063.5一种用于通过真空辅助树脂传递模制成型制造包括纤维增强材料的复合结构的方法，其中用液体树脂对纤维材料进行浸渍，所述方法包括以下步骤a)提供成形结构，所述成形结构包括刚性模型部分和第二模型部分且具有纵向方向和包括第一侧和第二侧的横向方向，b)将所述纤维材料置于所述刚性模型部分中，c)将所述第二模型部分封靠在所述刚性模型部分上以便形成模腔，d)将未固化流体树脂源连接至与所述模腔连通的至少一个树脂入口，e)连接与所述模腔连通的至少一个真空出口，f)通过所述至少一个真空出口对所述成形结构的内部进行抽真空，g)通过所述至少一个树脂入口将来自所述未固化树脂源的未固化树脂供应至所述模腔，以便用树脂充注所述模腔，和h)使所述树脂固化以便形成所述复合结构，其特征在于，所述抽真空方法的步骤f)是通过以下步骤实施的f1)初始地在所述模腔的一部分中提供欠压以便提供第一真空峰和第二真空峰，所述第一真空峰具有第一压力梯度，所述第一压力梯度的取向是朝向所述成形结构的所述第一侧的，所述第二真空峰具有第二压力梯度，所述第二压力梯度的取向是朝向所述成形结构的所述第二侧的，和f2)控制所述第一真空峰和所述第二真空峰以使其分别移向所述成形结构的所述第一侧和所述第二侧。2.根据权利要求1所述的用于制造复合结构的方法，其中所述第二模型部分是真空袋。3.根据权利要求1或2所述的用于制造复合结构的方法，其中所述至少一个真空开口 被设置为多条真空通道，所述多条真空通道至少包括中心真空通道，所述真空通道被连接 至至少一个真空源且与所述模腔连通，且其中所述真空通道大体上沿所述成形结构的所述 纵向方向延伸。4.根据权利要求3所述的用于制造复合结构的方法，其中步骤Π)是通过将真空施加 到所述中心真空通道上实施的。5.根据权利要求4所述的用于制造复合结构的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：K希布斯拜，
申请(专利权)人：LM玻璃纤维制品有限公司，
类型：发明
国别省市：DK[丹麦]