元件之间的连接制造技术

提供一种用于在两个元件（２、４）之间制备更可靠连接的方法。该方法包括气体去除层（６）的使用，气体去除层允许气体在气体去除层的平面中沿着多个全面方向传送。气体去除层包括树脂（１２）并且在固结过程中气体去除层变形以形成基本上没有被截留的空气间隙的收集体。另外，提供一种气体去除层以及用于铸造气体去除层的模型和用于制备这样一种模型的方法。该方法和所提供的气体去除层特别适用于制造风力涡轮机叶片和用于这样的叶片的梁。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及诸如包括树脂和纤维的元件的连接。本专利技术特别涉及在连接的准备过程中从元件之间的界面去除气体。
技术介绍
在结构复合材料领域内存在生产较大的复合结构的需求。例如，风力涡轮机叶片和风力涡轮机叶片的梁的尺寸不断增大，达到单体元件的制备需要不可接受的资源的程度。这样的资源例如是在层的放置过程中的大的加工时间和相对于设备尺寸和空间要求的大的生产设施。因此希望利用较小的元件制备复合结构以及连接这些元件以在后面的阶段和/或设施形成最终的结构。待连接的元件可分别是非硬化的、部分硬化的，诸如预先固结或者完全硬化的。一般地，元件的刚性随着硬化程度增大而逐渐增大。试验表明，在连接的元件之间的界面中存在空隙对于连接的机械性能是有害的。作为连接工序的一部分，因此通常试图从界面去除气体。但是，如果至少一个元件不是刚性的，即，未完全硬化，存在气体可能被截留在元件之间并且没有例如通过提供真空来去除其的可能性的很大危险。例如这是在GB 2 378 995 A中的情形，其中披露了利用可压缩的复合材料在两个元件之间的连接。该可压缩的复合材料包括纤维材料和树脂材料。该可压缩的复合材料的大部分基本上没有空气间隙。在使用中，该可压缩的复合材料被放置在待连接元件之间，接着成形以通过迫使树脂材料离开可压缩的复合材料类似元件之间间隙的形状。由于元件之间的复合结构基本上没有空气间隙并且被纤维强化，因此它通常具有高的机械强度，但该制备方法没有考虑上述的气体截留在独立元件和复合材料之间的重大危险。因此，如在GB 2 378 995 A中描述的复合结构的弱区是在可压缩的复合材料和每一个元件之间的界面。当该连接进一步承载时，诸如在纤维的纵向上被单向纤维强化的元件之间的大部分连接，对于界面中的空隙的敏感度表示工艺可靠性不足的主要过程。因此非常需要一种没有在界面中的空隙的危险的连接元件的方法。另外，元件之间的连接应该是高度再现和可靠的并且具有良好的机械强度。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于，提供一种比较可靠的元件之间的连接，诸如包括树脂和纤维的元件。本专利技术的上述和其他目的可通过这样一种方法来实现，该方法包括下列步骤-提供第一元件；-提供与所述第一元件相邻的第二元件；-在所述第一元件和所述第二元件之间的界面的至少一部分中提供气体去除层，所述气体去除层使得气体在所述气体去除层的一个平面中沿着多个全面方向传送并且所述气体去除层包括树脂；-利用所述气体去除层从所述第一元件和所述第二元件之间的所述界面去除气体；-使得所述气体去除层变形；以及-使得所述界面固结和/或硬化。可选择地第一元件和/或第二元件可与界面共同固结和/或共同硬化。第一和第二元件最好分别包括第一和第二树脂以及第一和第二类型的纤维。所述元件例如还可包括填料和/或本领域已知的可添加到这样的复合元件的其他元件。包括在所述气体去除层中的树脂将被表示为第三树脂以将其与第一和第二元件区分开。第一、第二和第三树脂可分别例如基于不饱和聚酯、聚亚安酯、乙烯基酯、环氧树脂、热塑料、类似的化合物或者这些的组合。在一个优选实施例中，第三树脂的本专利技术的组分与第一和第二树脂相容。在另一个优选实施例中，第一和第二树脂具有基本相同的组分。第三树脂可具有或者可没有基本上与第一树脂和/或第二树脂相同的组分。对于树脂组分具有基本相同的组分，这意味着树脂的这一种主要组分是相同的。在一个优选实施例中，第一、第二和第三树脂基于一种或者多种环氧树脂组分。相关树脂的实际配方在本领域是公知的。第一和第二类型纤维可分别基于例如从包括碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、合成纤维(例如，丙烯酸、聚酯、PAN、PET、PE、PP或者PBO纤维等)、生物纤维(例如，大麻纤维、黄麻纤维、纤维素纤维等)、矿物纤维(例如，RockwoolTM等)、金属纤维(例如，钢、铝、黄铜、铜等)、硼纤维和这些纤维中的两种或者多种的组合。在一个优选实施例中，第一和第二类型纤维是相同的。在一个更优选实施例中，纤维主要是碳纤维。包括在元件中的纤维可具有定向(例如，单轴向、双轴向或者多轴向)和/或随机分布，但是，最好纤维主要是定向的。如果元件中的一个或者多个是一种层状复合材料，包括纤维的各层的取向可是或者可不是相同的。在一个优选实施例中，承载纤维主要在纵向上单向定向。在本专利技术的一个更优选实施例中，元件相连以有效地延长单向纤维的长度，即，在纤维的纵向上。包括在元件中的纤维例如可以单个纤维或者纤维组、纤维束、纤维束浸料坯(tow pregs)、织造或者非织造织物、垫子、半浸料坯(semi-pregs)、预浸料坯、预制件或者这些中的两种或者多种的组合的形式被提供。待连接的元件可是非固结的或者至少部分固结的。“固结”一词指的是大部分(最好所有)气体已经从元件内被去除。固结例如可包括加热和/或加压和/或施加真空。固结还可包括元件的部分或者完全硬化。在一个优选实施例中，至少一个元件被预固结。在与本专利技术有关的元件的范围内的未固结结构的一个示例是如在这里合并参考的PCT/EP03/02293中披露的预成形件。至少部分固结的预成形件的一个示例是如在这里合并参考的PCT/EP03/02292中披露的预固结的预成形件。但是，在与利用本专利技术所涉及的方法进行连接相关的元件范围内，本领域技术人员知道并且能够制备其他多种元件。待连接的元件可分别是未硬化、部分硬化或者完全硬化的，但是未硬化或者部分硬化的元件比完全硬化的元件更能体现本专利技术的优点。这主要是由于元件的刚度随着硬化的程度增加而增加，但元件的粘性还会随着硬化的程度增加而减弱。换言之，元件的树脂具有低的硬化程度与元件的树脂具有高的硬化程度相比，在界面处形成空气间隙的可能性更大。尽管“硬化的”一词通常指的是热固性树脂，但是本专利技术不限于热固性树脂。在不脱离本专利技术理念的情况下，利用本专利技术所涉及的方法可使得包括热塑性树脂的元件与包括热塑性和/或热固性树脂的一个或者多个元件相连。因此本专利技术所涉及的元件组是未硬化的、部分硬化的或者完全硬化的；未固结的、部分固结的或者完全固结的复合材料元件，它需要与另一个元件相连。应该发现，利用请求保护的方法使得上述元件与任何一种类型的结构相连在本专利技术的保护范围内。“气体”一词在这里指的是被截留的大气空气以及与制备工艺相关的气体产物、副产物和原材料。本专利技术的一个基本特征是包括第三树脂的气体去除层的使用。气体去除层包括几何结构，它能够在连接的处理中，最好至少是在固结开始和/或连接硬化的期间去除气体。气体去除层最好应允许气体沿所述气体去除层的至少一个平面中的多个全面方向传送，例如以便于控制和/或防止或减少定向效应。在一个优选实施例中，允许气体在所述气体去除层的一个平面中沿任何全面方向移动。在一个优选实施例中，所述气体去除层主要包括树脂，即，具有几何结构的第三树脂，所述树脂允许气体的去除。在一个优选实施例中，所述气体去除层的气体传送网络包括形成具有许多彼此分离的峰的三维形状的多个第三树脂空间。因此所述气体传送网络由所述峰或尖峰之间的体积构成。第三树脂体积可相互连接或可不相互连接。相互连接的第三树脂体积例如可被连接于如下所述的支撑物。不互联的第三树脂体积例如可是在如下面所述的直接设置在第一和第二元件之间的界面中的颗粒的聚集。下面，术语本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于功能上连接包括第一类型纤维和第一树脂的第一元件与包括第二类型纤维和第二树脂的第二元件的方法，包括下列步骤：－提供所述第一元件；－提供与所述第一元件相邻的所述第二元件；－在所述第一元件和所述第二元件之间的界面的 至少一部分中提供气体去除层，所述气体去除层使得气体在所述气体去除层的一个平面中沿着多个全面方向传送，并且所述气体去除层包括第三树脂；－通过所述气体去除层从所述第一元件和所述第二元件之间的所述界面去除气体；－使得所述气体去除层 变形；－使得所述界面固结和／或硬化；以及－有选择地使得第一元件和／或第二元件共同固结和／或共同硬化。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：A贝克，FAH哈恩，
申请(专利权)人：维斯塔斯风力系统公司，
类型：发明
国别省市：DK[丹麦]