用真空辅助树脂传递模制法形成的大型复合型芯结构的制作方法

专利名称：用真空辅助树脂传递模制法形成的大型复合型芯结构的制作方法
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；图7是按本发明第一实施例构成的复合结构的概略剖面图；图8是用成整体的模具和真空结构形成的复合结构的概略剖面图；图9是用于构成复合结构的刚性模具和挠性盖的概略剖面图；图10是带有多个主进料器凹槽的复合结构的型芯的透视图；图11是用于构成本发明又一实施例的复合结构的成整体的模具和真空袋的概略剖面图；图12是构成图11的成整体的模具和真空袋的有纹理材料板的一侧的透视图；图13是图12的有纹理板的另一侧的透视图；图14是本发明再一实施例的复合结构和模具组件的概略局部剖面图；图15是图14的复合结构中所使用的封闭隔室的透视图；图16A、16B、16C和16D说明了图14的复合结构中所使用的型芯的多种结构；图17A、17B、17C和17B说明了多种纤维卷绕结构；图18是本发明还一实施例的复合结构和模具组件的概略局部剖面图；图19是沿图18中A-A线的局部剖面图；图20是本发明复合结构和模具组件的又一种结构的概略局部剖面图；图21是本发明复合结构和模具组件的再一种结构的概略局部剖面图。
按本发明制成的大型复合部件包括一型芯12，如图1所示。该型芯是由能承受住真空压力的材料制成的。通常的材料包括诸如聚亚氨酯或聚氯乙烯之类的泡沫或轻木。所述型芯可以是实心的，也可以是中空的，例如是吹制的聚乙烯。也可以使用混凝土。尽管如下所述那样可以有其它的结构，但将型芯显示为了矩形块。
在型芯的表面16上设置有一个或多个主进料器凹槽或通道14。主进料器凹槽外接于整个的型芯，从而构成了一回路。一树脂分配网络设置成与型芯的表面相接触以便与主进料凹槽作液体通连，所述树脂分配网络包括截面面积比主进料器凹槽小的通道。
在本发明的第一实施例中，设置有呈多个微槽18形式的树脂分配网络，它们以机加工的方式形成在型芯12的表面16上，如图1所示。通常以与主进料器凹槽14相垂直的方式设置微槽18。某些微槽可外接于整个型芯，以形成一树脂流动回路，该回路始于主进料器凹槽并止于主进料器凹槽。正如以下说明的那样，微槽与主进料器凹槽的实际关系取决于型芯的几何形状以及树脂浸渍的最佳方式。
如图2概略所示，带有凹槽网络的型芯14上覆盖有一层或多层纤维材料20。该纤维材料可以是由玻璃纤维、碳纤维或其它适当材料的纤维构成的织物或栅网。根据预定成品部件中的结构要求，所述型芯可完全被纤维材料所包围，或者，型芯的一个或多个表面上没有纤维材料。纤维材料可在型芯周围包在一板片内，或者，个别的纤维材料件可贴合于预定的型芯表面。还可将纤维提供成管状形式，型芯可插在该管状形式内。
将被多个纤维包住的型芯设置成能形成预定的成品部件。尽管在图2中示出了两个型芯，但型芯的实际数量和结构取决于预定的成品部件。可将一层或多层纤维材料包在多个型芯周围以形成外皮22，如图2概略所示。纤维材料的具体层数、类型和结构取决于预定的成品部件并且可很容易地为本技术的专家所确定。通常设置有呈凸翼26形式的泄流器层，它从外部纤维层延伸至真空出口25。在本发明的处理过程中一般不需要表皮层，这些表皮层通常在先有技术的真空处理过程中是必需的。
包围型芯并位于型芯之间的纤维材料24构成了诸如抗剪条、压缩腹板和梁之类的结构部件。例如，参照图4，用多个矩形型芯40构成覆盖板。相邻矩形型芯之间的纤维材料构成了斜的结构部件41，该部件可承受住压力和剪力。
在设置敷层期间，将诸如塑料或铜的丁字接头之类的适当配合件设置在主进料器凹槽34内，以便于在以后插入树脂供给管28。可将一个或多个配合件设置在各个进料器凹槽内，以容纳预定的树脂流。所述敷层可放置成贴靠于模具29，并且，将真空袋30放置在包括塑料配合件在内的敷层上并以本技术中周知的方式隔绝于模具，如图2概略所示。然后，刺破真空袋，将供给管28经由真空袋直接插进其相应的配合件26。供给管隔绝于真空袋以保持空真的完整性。利用这种方式，可通过使直接插进凹槽内的供给管进入外部真空袋而直接将树脂提供给主进料器凹槽。参照图8，真空袋和模具还可被合并进一单体结构80，该结构有足以保持其与模具相同形状的硬度但又有在加载真空时足以逆着该部件收缩的挠性。例如，成整体的结构80可包括诸如0．25英寸或更薄的薄规格的钢板。型芯82和纤维材料84、86如前所述那样封装在所述钢板内。穿钻出经由钢板的开孔，以便存取所说的配合件。如上所述那样进行树脂浸渍。所述成整体的结构可由诸如橡胶或硅树脂之类的其它适当材料或者诸如用塑料分层的金属之类的薄复合板材料构成。
图9说明了另一个模具实施例，其中，用一挠性盖92封住刚性模具90，所述挠性盖例如是由钢或塑料材料制成的。如上所述包括型芯和纤维材料的部件设置在刚性模具所限定的凹进部94内。挠性盖上的真空凹槽96包围着上述部件。设置有穿过挠性盖或模具的开孔，以便如上所述那样为树脂浸渍而存取配合件。在真空状态下进行树脂浸渍的过程中，挠性盖的真空凹槽的边缘会弯曲，从而压紧所说的部件。
诸如聚酯、乙烯酯、环氧树脂、酚醛、丙烯酸或双马来酰亚胺之类的树脂会较快地经过主进料器凹槽14进入微槽18。所述树脂会从这些微槽进入纤维材料20、22。浸渍起因于在型芯表面16处开始并向外移至所述部件外部的浸渍物。如图3和图4所示，可通过相邻型芯之一上的主进料器凹槽来浸渍相邻型芯表面上的纤维材料。
主进料器凹槽的截面面积以及微槽的截面面积和间隔是最优的，从而能提供适当的时间以使得树脂在固化之前浸渍到所有的纤维材料而不会留下未受浸渍的区域。典型的主进料器凹槽就0．25平方英寸的截面面积来说具有0．5英寸的深度和0．5英寸的宽度。典型的微槽就约0．016平方英寸的截面面积来说具有0．125英寸的深度和0．125英寸的宽度。微槽的中心间距为1．0英寸。可对这些尺寸进行更改以容纳不同类型和／或厚度的增强纤维材料。还有，如果所述部件特别大，则可以增加主进料器凹槽的截面面积，以便使树脂更快地传输到该部件的所有截面上。与此相似，可在型芯12上设置多个主进料器凹槽14，如图10所示。
此外，可以减少主进料器凹槽或微槽的截面面积，以便节流，从而增加预定区域内的树脂停留时间。还可通过将树脂“熔断器”放置到进料器凹槽内，以暂时阻碍树脂流动，从而增加树脂停留时间。熔断器在与树脂接触了一段周知的时间之后会熔解，所说的时间可利用熔断器的长度来加以设置。例如，就乙烯酯树脂而言，业已成功地使用了泡沫聚苯乙烯熔断器。主进料器凹槽还可终止成能使树脂流改变方向。
主进料器凹槽14能使得树脂从一个型芯到达相邻的型芯。可设置穿过型芯的开孔以便将主进料器凹槽连接起来。可同时向各个主进料器凹槽提供树脂，以形成平行的回路，或接预定顺序向各个主进料器凹槽提供树脂，以形成顺序的回路，这取决于要浸渍的部件的几何形状和尺寸。另外，主进料器凹槽可以是彼此独立的，从而能形成独立的回路。
在浸渍之后，使树脂有足够的时间固化。一旦固化，微槽18就会填充有固体树脂。这种树脂能提供一横向锁定装置，该装置能改善纤维增强的复合件与型芯之间的粘合的层间抗剪强度。存留在凹槽网络内的树脂还可增加将纤维增强的表面剥离型芯所需的力。
型芯的实际结构和形状及数量取决于预定的成品部件。例如，矩形型芯如图3所示。矩形型芯可带有主进料器凹槽42，它们设置在至少两个表面上。中心矩形型芯44可带有位于三个表面上的主进料器凹槽。微槽可设置在如上所述的表面上。多个矩形型芯可例如设置成一排，从而构成了一覆盖板。在这一实例中，从中心型芯开始并逐渐朝向边缘顺序地注入经由导管46提供的树脂，如图4中阴影区48所示。
图5中示出了拱形型芯50。拱形型芯50可带有位于一个表面上的主进料器凹槽52以及由微槽54构成的网络，微槽54相对进料器凹槽延伸以便外接于型芯。拱形型芯可用于构成诸如大型船或拱门之类的弯曲结构。
在图6和图7所述的本发明另一个结构中，型芯60配备有如前所述的主进料器凹槽62。传输介质64设置在与型芯表面相邻的位置处。所述介、质包括由开放的通路构成的网络，所述通路是由能在加载真空时将通路保持为开放状态的结构构成的。例如，所述介质可包括相交叉的细丝，这些细丝被位于各细丝交叉点处的柱状部件、由对齐的条状件构成的网格结构或开放的织物固定成与型芯表面相间隔。例如从US专利4902215号和5052906号中已知有适当的传输介质，本文引用了上述两个专利。然后，如前所述那样将纤维材料66包在传输介质上。将多个型芯设置成能构成预定的成品部件，并将真空袋68放置在型芯与纤维材料上，如前所述。将从树脂源延伸出来的树脂供给管70经由真空袋68和纤维材料66插至主进料器凹槽62上的配合件72。供给管70以本技术中周知的方式隔绝于真空袋。将树脂经由供给管提供给主进料器凹槽。树脂会较快地穿过主进料器凹槽进入传输介质。树脂从传输介质进入纤维材料。提供适当的时间间隔以使树脂固化。
与微槽相比，树脂传输介质会提供更均匀的树脂流前缘。为此，树脂传输介质一般对较复杂的部件来说是最佳的，而微槽则最好是用于保留树脂，因为有较少的树脂流过微槽。
在图11至图13所示的又一个实施例中，真空袋和模具合并在一单体工具102内，工具102是由诸如薄规格的钢板之类的有纹理的金属坂104构成的。所述金属板有足以保持其与模具相同形状的硬度但又在树脂浸渍过程中加载的真空状态下有足以逆着所述部件收缩或被牵拉的挠性，如下所述。业已发现，板的厚度为0．25英寸或更少是适当的。还可以使用形成为有纹理的板的诸如金属和塑料层之类的塑料或复合材料。
最佳的是，所说的纹理是由形成在板104一侧上的密集的升高部分108构成的，所述升高部分与板另一侧上的凹陷部相对应。所述密集的升高部分108限定了它们之间的凹谷，这些凹谷构成了树脂分配网络。例如，所述升高部分可具有通常为六边形的形状，该形状的最长尺寸在3／8英寸与7／16英寸之间。业已发现，凹谷的深度约为千分之三十英寸是适当的。上述有纹理的板可很容易形成并且可从新泽西州的ArdmoreTextured Metal of Edison公司买得到。另外，如果需要的话，可将所说的纹理设置在板的一侧上，因此，升高部分不会在另一侧上形成相应的凹陷部。
可将板加工成模具112的预定形状，模具112带有一模腔118，板的升高部分构成了模腔的内壁，从而会朝向要浸渍的部件。主进料器凹槽114直接形成在板104上的预定位置，而不是形成在上述型芯上。主进料器凹槽具有如上所述的尺寸。真空出口通道116形成在所述工具的周边。
为了形成一复合部件而将纤维敷层放进与所述工具的有纹理表面相邻的模腔118，用本技术中周知的粘合带或其它密封物封住所述工具。如果不将纹理保持在所述部件上，则可使用一表皮层。另外，如果要将纹理保持在所述部件的表面上，则可省略表皮层。将纹理形成在所述部件上可使该部件有某种更大的硬度并且为了美观也应该这样做。纤维敷层可包括如前所述包有纤维材料的型芯。可经由如前所述形成在板上的小孔将配合件插进主进料凹槽。将真空加载于所述工具的内部，可在纤维敷层附近牵拉有纹理材料的板，因此，升高部分的顶部会与纤维敷层相接触，但凹谷会保持开放以形成由树脂能流过的狭窄互连通路所构成的网络。在真空状态下，树脂首先被吸进主进料器凹槽然后被吸进凹谷。树脂能从凹谷完全浸渍到纤维材料，从而最后在周边流至真空出口通路。使树脂有足够的时间固化。固化之后，从上述工具中拆下所说的部件。在又一个实施例中，可连同通常的模具将有纹理的板用作一个盖。纤维敷层放置成贴合于模具表面。有纹理的板放置在纤维敷层上并以适当的方式隔绝于模具。在与通常模具表面相邻的位置处需使用辅助树脂传输介质。如上所述那样注入树脂。
还可将有纹理的板用作母模，该母模用于用诸如陶瓷之类的其它材料来形成工具。然后，在树脂浸渍过程中将所述工具用作模具。在这种情况下，有纹理的板包括所述工具的反面，即用板的带有凹口的那一面来形成所说的工具。最终的工具具有由被凹谷所分隔的升高部分构成的结构，所述升高部分则如前所述那样构成了树脂传输介质。陶瓷模具一般不能弯曲以便在真空状态下逆着所述部分收缩。在这种情况下，如在本技术中周知的那样，连同模具一道使用独立的真空袋。
图14至图21说明了本发明的其它实施例，这些实施例特别适用于形成三明治式的结构，如中空型芯或泡沫型芯面板等。所述结构是由多个型芯132构成的，这些型芯可以是按要形成的预定成品部件而设置的中空隔室(图14)或泡沫块(图21)。一层或多层纤维材料134盖住了所设置的型芯的顶部表面136和底部表面138，以形成所述结构的表皮。纤维材料还可位于各型芯132之间的区域140内，并且／或者，所述型芯可在其侧面部分或全部地包有纤维材料135。通过这种方式，各个型芯均可部分或全部地覆盖有纤维材料。纤维材料可以是由玻璃纤维、碳纤维、KEVLAR或其它适当材料构成的织物或栅网。纤维材料可在型芯周围包在板片内，或者，个别的纤维材料件可贴合于预定的型芯表面。还可将纤维提供成管状形式，型芯可插在该管状形式内。如图17A至17D所示，纤维包围着型芯的侧面并终止于顶部与底部、可终止于型芯的上方和／或下方的某一距离处、可少量地包在各型芯的顶部和／或底部或者完全包在各型芯的顶部和底部上。包围型芯并位于型芯之间的纤维材料构成了诸如抗剪条、压缩腹板和梁之类的结构部件。最佳的是，将纤维材料提供成诸如双轴、三轴或四轴编织物之类的多轴编织物也即使得纤维沿多个方向延伸以承载沿不同方向延伸的应力。编织纤维的方位可选定成符合成品部件的结构要求。
图15说明了中空型芯132，该型芯包括一封闭的容器或隔室，此容器或隔室的侧面上成整体地形成有一个或多个凹槽142。最佳的是，各个中空型芯是由诸如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯(PVC)或尼龙之类的塑料材料构成的。正如在本技术中周知的那样，可用吹模法来形成所说的型芯。也可以使用诸如注模法、双板真空成型法或转模法之类的其它方法。就吹模成型的隔室而言，所述凹槽的截面一般呈V形，因为，V形有助于从模具上拆下隔室。但是，也可以使用诸如U形之类的其它形状。如前所述，凹槽142的尺寸便于树脂沿凹槽的流动。凹槽一般起微槽的作用。一般地说，型芯越大，凹槽的截面面积就越大。尽管在需要的情况下特别是在型芯较大的情况下设置在一个或多个进料器凹槽，但主进料器凹槽通常不必位于型芯的表面内。可按诸如图15所示的斜的结构之类的任何适当结构来形成所述凹槽。斜的结构可容易地从吹模装置中释放出来。最佳的是，所述凹槽外接于型芯以便于树脂传至型芯的所有侧面。型芯的角还最好是圆的或者是斜的，这就会进一步便于树脂在型芯的侧面周围流动。在某些情况下，特别是如果型芯较小例如侧面为一或两英寸，则在型芯表面上如图18和19所示那样没有辅助凹槽的情况下，圆角本身足以便于树脂的流动。型芯可具有诸如矩形盒(图15所示)、柱形或细长三角形或六角形之类的任何适当形状并且可设置成任何适当的图形，如图16A至16D所示。
用纤维材料135包住的型芯132设置成贴合于模具组件的刚性表面144。图14说明了这样的实施例，在该实施例中，用纤维材料包住型芯的所有侧面。图18和19说明了这样的实施例，在该实施例中，不用纤维材料包住型芯132，或者，型芯132不配备有凹槽，从而，树脂可通过型芯上的圆角133从上表面流至下表面。模具组件包括一挠性部分，它通常是一真空袋146，此真空袋放置在所述结构上并用周边周围的密封件149与模具表面相连。真空袋包括一个或多个主进料器通道148，它们与真空袋成整体(图14)或独立于真空袋(图21)。可设置由小的相交叉的通道150构成的树脂分配网络，以便与主进料器通道148作液体通道。正如US专利5439635和5316462号所示，较小的通道可与真空袋成整体(如图20所示)，本文引用了上述两个专利。还可如上述以及US专利50952906和4902215号所述那样，由独立的传输介质来提供较小通道(如图21所示)。如果需要的话，可使用表皮层151(图21所示)。还可在所述结构周围设置与真空源(未示出)相连的真空通道152或泄流器153。
树脂源(未示出)直接连进真空袋146中的主进料器通道148。可通过真空通道152来抽成真空，真空通道152可从纤维材料中的小孔中抽出空气。树脂源是开放的，从而，树脂可因真空而被较快地吸进主进料器通道148并经过真空袋或独立传输介质的较小通道150。树脂会进入覆盖在型芯132的上表面136上的纤维材料134并到达型芯的表面。树脂会再次沿型芯132的凹槽142较快地行进，从而在相邻型芯之间以及型芯与模具144之间的区域140内进入纤维材料135。可使用低粘稠度的树脂，这还有助于沿微槽快速行进并进入纤维材料。当型芯是在大气压力下形成的中空隔室时，型芯会在真空状态下彼此向外推压并推压纤维材料。这就会使得纤维材料中的小孔间隔达到最小并确保使用最少量的树脂。
最终的复合结构相当坚固。对具有4和5英尺跨度且有约8英寸深度的各种覆盖板结构加载负荷直至出现问题，覆盖板会在31至92千磅的负载下出现问题。住于型芯之间的区域140上的腹板基本上是连续的。也就是说，沿一个方向延伸的腹板在物理上并不穿过沿另一个方向延伸的腹板，但是，这些腹板的应力却如腹板在两个方向上都是连续的那样起作用。这就能使得剪力负载传给相邻腹板。此外，按这种方式形成的面板会比例如在结构上等价的钢结构薄，因为，沿第一方向延伸的I形钢梁实际上不穿过沿另一方向延伸的I形梁。还有，型芯会保持在所述结构内并会对结构的强度产生影响。此外，树脂在固化后存留在微槽内，从而提高了层间抗剪强度及离层强度并还可抗弯曲。
如果需要的话，本发明的型芯可设置成大于一个型芯的深度。在这种情况下，纤维材料设置在该心层之间。这种结构可最佳地提供防火硬度和抗地震性。就防火硬度而言，如果一层烧毁，另一层仍留在原位。就抗地震性而言，可通过多层型芯来提供额外的强度。
若非后附权利要求所述，本发明并不局限于业已具体显示与说明的内容。
权利要求
1.一种用于形成复合结构的方法，该方法包括提供多个型芯，每个型芯均具有边缘表面，所述型芯设置成一层以提供一上表面和一下表面；用纤维材料至少盖住所述型芯阵列的上表面；提供由通道构成的树脂分配网络，该网络设置成能使未固化的树脂分布在整个纤维材料和型芯之间的空间内；提供一进料器通道，它与上述树脂分配网络作液体通连，所述进料器通道具有比树脂分配网络的各个通道大的截面面积；用树脂分配网络和进料器通道将型芯和纤维材料封在一成型结构内，该成型结构的至少第一部分包括一模具表面，并且，该成型结构的至少另一部分包括一挠性部分，它可在真空状态下靠着型芯和纤维材料的相邻部分收缩(collapsible)；通过上述挠性部分将未固化的树脂源连接于进料器通道；将所述成型结构的内部连接于一真空出口；使在真空状态下穿过进料器通道和树脂分配网络的未固化的树脂填充上述成型结构，以便用树脂浸渍纤维材料以及型芯之间的空间；以及使树脂固化以形成复合结构。
2.如权利要求1的方法，其特征在于，所述树脂分配网络包括由各型芯的边缘表面构成的结构，以便提供位于相邻型芯之间从上表面到下表面的流动通路。
3.如权利要求2的方法，其特征在于，所述边缘表面结构包括通道，这些通道成整体的地形成在型芯的边缘表面上。
4.如权利要求3的方法，其特征在于，所述通道外接于各个型芯。
5.如权利要求2的方法，其特征在于，所述边缘表面结构包括各型芯的圆边。
6.如权利要求1的方法，其特征在于，所述树脂分配网络包括一独立的树脂传输介质，该介质设置在型芯和纤维材料的挠性部分与相邻部分之间。
7.如权利要求6的方法，其特征在于，所述独立的树脂分配介质包括相交叉的细丝(filaments)，这些细丝被位于各细丝交叉点处的柱状部件、由对齐的条状件构成的网格结构或开放的织物固定成与纤维材料相间隔。
8.如权利要求1的方法，其特征在于，所述树脂分配网络包括相交叉的通道，这些通道成整体地形成在前述挠性部分的表面上。
9.如权利要求1的方法，其特征在于，所述挠性部分包括一真空袋。
10.如权利要求1的方法，其特征在于，所述进料器通道和树脂分配网络在尺寸上设置成能使树脂在固化前完全填满包围型芯的纤维材料。
11.如权利要求1的方法，其特征在于，各个型芯均包括一具有中空内部的封闭隔室。
12.如权利要求1的方法，其特征在于，该方法还包括将各个型芯的至少一部分包进另一纤维材料内。
13.如权利要求12的方法，其特征在于，所述另一种纤维材料包围着各个型芯的侧面。
14.如权利要求12的方法，其特征在于，所述另一种纤维材料在前述型芯的上表面的上方及前述型芯的下表面的下方延伸。
15.如权利要求12的方法，其特征在于，所述另一种纤维材料包围着各个型芯的侧面以及所述型芯的顶表的至少一部分和底面的至少一部分。
16.如权利要求11的方法，其特征在于，所述树脂分配网络包括V形通道，这些通道成整体地形成在各个隔室的边缘表面。
17.如权利要求11的方法，其特征在于，所述封闭隔室是盒形的。
18.如权利要求11的方法，其特征在于，所述封闭隔室是柱形的。
19.如权利要求11的方法，其特征在于，所述封闭隔室呈细长三角形形状。
20.如权利要求11的方法，其特征在于，所述封闭隔室呈细长六角形形状。
21.如权利要求11的方法，其特征在于，该方法还包括用吹模法、用注模法、用真空成型法或用转模法来形成由塑料材料构成的封闭隔室。
22.如权利要求1的方法，其特征在于，所述型芯设置成多层，并且，所述纤维材料设置在所说的层之间。
23.如权利要求1的方法，其特征在于，所述型芯是由泡沫材料制成的。
24.如权利要求1的方法，其特征在于，所述进料器通道包括成整体地形成在上述成型结构的挠性部分上的通道。
25.如权利要求1的方法，其特征在于，所述进料器通道包括一穿孔导管，它设置在上述成型结构的挠性部分的内表面的下方。
26.如权利要求1的方法，其特征在于，所述进料器通道包括成整体地形成在至少一个型芯的边缘表面上的通道。
27.一种复合结构，该结构包括型芯，每个型芯均具有边缘表面，所述型芯设置成带有上表面和下表面的一层，每个边缘表面均有具有这样的结构，该结构能提供位于相邻型芯之间从上述上表面到下表面的通道，这些通道构成了一树脂分配网络。纤维材料，它构成了型芯层上的上表皮和下表皮；以及固化的树脂，它可浸渍上述纤维材料和通道网络。
28.如权利要求27的复合结构，其特征在于，各个型芯均是封闭的中空隔室。
29.如权利要求27的复合结构，其特征在于，各个型芯均是用吹模法制成的容器。
30.如权利要求27的复合结构，其特征在于，各个型芯均是由聚乙烯材料、聚丙烯材料、聚氯乙烯材料或尼龙材料制成的。
31.如权利要求27的复合结构，其特征在于，另一种纤维材料将各型芯包围在上述上表面与下表面之间。
32.如权利要求27的复合结构，其特征在于，所述包围各型芯的另一种纤维材料是多轴编织物。
33.如权利要求27的复合结构，其特征在于，各个型芯均具有圆边。
34.如权利要求27的复合结构，其特征在于，所述各型芯的边缘表面的结构构成了至少一个通道，该通道外接于所述型芯。
35.如权利要求34的复合结构，其特征在于，所述通道呈V形。
36.如权利要求27的复合结构，其特征在于，各个型芯均为盒形。
37.如权利要求27的复合结构，其特征在于，各个型芯均为圆柱形。
38.如权利要求27的复合结构，其特征在于，各个型芯呈细长三角形形状。
39.如权利要求27的复合结构，其特征在于，各个型芯呈细长六角形形状。
全文摘要
利用真空辅助传递模制法生产大型复合结构。所述复合结构包括型芯(12),这些型芯是中空隔室或泡沫块。将多个型芯(12)在模具(29)上设置成一层,将纤维材料(20、22、24)设置成构成了表皮,可用纤维材料(20、22、24)包住所述各个型芯。用真空袋(30)将所述组件隔绝于模具(29)的表面。将一个或多个主进料器导管(14)设置成与由较小通道构成的树脂分配网络相通连。这就有助于使未固化的树脂流进和流过纤维材料(20、22、24)。所述树脂传输网经包括由形成在型芯(12)表面和/或型芯(12)圆角上的凹槽(14)构成的网络。上述由较小通道构成的网络还可以在真空袋(30)上成整体的方式或通过一独立的传输介质设置在真空袋(30)与纤维材料(20、22、24)之间。在真空下输入的树脂较快地经过主进料器通道(14)和由较小通道构成的网络。在进入纤维材料(20、22、24)到达型芯(12)表面之后,树脂会再次通过型芯(12)上的凹槽(4)或圆角所提供的空间沿型芯(12)较快地行进,从而进入型芯(12)之间以及型芯(12)与模具(29)之间的纤维材料(20、22、24)。
文档编号B29C43/36GK1278762SQ98811073
公开日2001年1月3日 申请日期1998年7月23日 优先权日1997年7月25日
发明者史蒂文·J·温克勒, 乔治·C·图尼斯三世 申请人:Tpi技术公司, 史蒂文·J·温克勒