树脂浸入设备及系统,层铺系统,及其使用方法技术方案

提供一种树脂浸入设备(200)及系统，包括其的层铺系统，以及使用它们的方法。该树脂浸入设备(200)包括具有穿过其圆弧表面(204，206)的多个孔(212)的中空圆筒(202)。该圆筒的内部设置有帮助控制离开该圆筒的孔的流量的一个或多个限流器(218)。由使用该设备和/或系统制备的预浸料而成的层压片可因此基本上无孔隙。

【技术实现步骤摘要】
树脂浸入设备及系统，层铺系统，及其使用方法
技术介绍
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勻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勻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。
技术实现思路
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)0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。附图说明本专利技术这些和其他特征，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。具体实施例方式除非另有定义，本文使用的技术术语以及科学术语具有如本专利技术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)。本文提供了用于用树脂浸入增强材料以形成预浸料的设备和系统，以及与层铺设备相组合以提供预浸料的层压片的这样的系统。有利地，本文所述的设备提供增强材料上的基本上均勻的树脂流动，使得由所得预浸料制备的固化的层压片基本上没有孔隙。并且， 该设备的所希望的尺寸和设计是使得它可以容易地被增添至或者以别的方式结合至层铺设备中使得预浸料和层压过程基本上能连续地被实施。更具体地，该树脂浸入设备包括至少一个中空圆筒，其具有穿过其圆弧表面且连通该圆筒内部与该圆筒外部的多个孔，以及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。该中空圆筒可由任何适宜的材料形成。希望的是，这种材料将是稳定的，例如，当暴露在树脂或者树脂被应用于增强材料的所处的环境中时，其基本上不会降级、侵蚀或者结垢。在某些实施例中，该圆筒可由不锈钢、钛、合金、塑料等形成。在某些实施例中，该中空圆筒包括铝合金。该圆筒的尺寸不是关键，且可根据浸入过程中所利用的以有助于提供所期望的效果、即从圆筒均勻流出树脂的其他条件来选择。例如，该圆筒的尺寸可根据采用树脂按希望方式被浸入的增强材料的尺寸、树脂的粘度、按希望方式应用于树脂的压力、从中空圆筒的孔的树脂流速等等来确定。在一个示例性的实施例中，该圆筒可具有的长度从约50mm至约400mm，外部直径从约20mm至约100mm，以及内部直径从约17mm至约95mm。该圆筒上设置有多个孔，其穿过中空圆筒的圆弧表面，即这些孔连通了该圆筒内部和该圆筒外部。这些孔可具有任何所期望的尺寸，且该孔直径可基于所期望的从其中流出的流量、根据其他可能对其有影响的过程参数来选择，这些参数例如浸入的树脂及其特性(如树脂粘度)。希望来说，孔直径将允许或者有助于从其中流出的所期望树脂的均勻流动。在某些实施例中，这些孔希望具有的直径从约0. 2mm至约2mm。孔间距可希望是这样的，使得该圆筒的开放区域(例如，未被孔占据的区域)是至少约25%，或者至少约30%，或者至少约35%。孔与孔之间的距离可希望是基本上近似地等于孔直径，即，孔与孔之间的距离可希望是在约0. 2mm至约2mm之间。这些孔可遍布在圆筒基本上整个长度，和/或围绕圆筒基本上整个圆周，或者仅仅遍布其一部分来设置。在某些实施例中，这些孔希望是遍布基本上等于增强材料(其希望是用该设备被树脂浸入)的宽度的圆筒长度上来设置。这些孔可围绕圆筒的基本上整个圆周，或者只其一部分来设置。在某些实施例中， 这些孔有利地围绕圆筒的基本上整个圆周来设置，因为经确信这样的配置有助于减少树脂中的任何孔隙，否则这些孔隙可能在增强材料上或者其内形成。这些孔可以以任何密度沿着圆筒的长度或者围绕其圆周被设置。希望地，不管什么样的孔密度，其将能足以提供流出孔且流至/流入增强材料的、至少有助于基本上涂敷增强材料的树脂流量。更进一步，孔的排列可以是均勻的，即，个体孔之间的距离可基本上相等，或者也可出于任何目的本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于由树脂和增强材料形成预浸料的树脂浸入设备（２００），其包括：至少一个中空圆筒（２０２），其具有穿过其圆弧表面（２０４，２０６）的多个孔（２１２），以及在其至少一个平的表面上的孔口（２１０）以用于允许流体进入该圆筒内部，其中该圆筒内部至少一部分设置有一个或者多个限流器（２１８）。

【技术特征摘要】
2009.12.29 US 12/6484041.一种用于由树脂和增强材料形成预浸料的树脂浸入设备000)，其包括至少一个中空圆筒002)，其具有穿过其圆弧表面004，206)的多个孔012)，以及在其至少一个平的表面上的孔口(210)以用于允许流体进入该圆筒内部，其中该圆筒内部至少一部分设置有一个或者多个限流器(218)。2.如权利要求1所述的树脂浸入设备，其中所述圆筒内部的设置有一个或者多个限流器的部分基本上与被穿孔的圆弧表面相对应。3.如权利要求1所述的树脂浸入设备，其中该多个孔的平均孔半径是从约300微米至约500微米。4.如权利要求1所述的树脂浸入设备，其中所述限流器...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·G·范尼乌文霍弗，T·克尔维恩，郭书敬，T·米巴赫，
申请(专利权)人：S·G·范尼乌文霍弗，T·克尔维恩，郭书敬，T·米巴赫，
类型：发明
国别省市：US