CN101309793B - 层压件制造过程中的可移动的注入通道 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制造层压件的方法，该方法包括在模具(103)与真空箔(105)之间形成负压，以及将树脂从注入区域供应到位于模具中的层压件的层中。根据本发明的新颖的方面包括在供应树脂的同时移动注入区域。这通过使用可移动的抽吸单元(200)来实现，其中所述抽吸单元(200)被设置在真空箔的顶部上，且借助于抽吸单元与真空箔之间的负压形成用于供应树脂的注入区域，该注入区域可以通过移动抽吸单元而被移动。本发明还涉及这种可移动的抽吸单元和该单元在层压件的制造中的使用。

Description

层压件制造过程中的可移动的注入通道

技术领域

本发明涉及一种层压件的制造方法，其包括：在模具与真空箔之间形成负压，以及将树脂从注入区域供应到放置在模具中的层压件的层中。本发明还涉及一种用于在利用上述方法制造层压件期间供应和分配树脂的单元。

背景技术

所谓的VARTM技术(真空辅助树脂传递模制法)是一种用于制造层压件的方法，其中负压被用来使层压件的各层浸渍树脂。这些层被设置在单面敞开式模具部件中，在这些层上分布有多个入口通道，在顶部是沿着模具部件的边缘密封的真空箔。然后，在箔与模具部件之间的模具空腔中施加真空，树脂通过入口通道被浸入或注入。在层压件完全或部分硬化之后，将箔移除，或可选地还将入口通道移除，然后才能够从模具中取出层压件。

为了确保制成的层压件具有最佳的性质，重要的一点是层压件中的所有层都要完全被树脂所浸渍且没有干燥的空泡。因此重要的是要以树脂供给源可得到优化控制和调节的方式将入口通道分布和设置在层压件表面的较大部分上，然而这通常是难以实现的。在确保所有的层完全得到浸渍的同时还希望能够尽可能快地完成注入。

US5328656教导了一种对具有较大壳体的结构进行真空浸渍的方法，其中将一个或多个入口软管送入层压件的空腔中，随后从下方用单体和硬化剂填充该空腔。在填充过程中，要逐渐地取回软管以便软管的输出端连续地刚好位于流体前部的下面。从而确保均匀、完全地注入模具空腔。然而，在通过上述VARTM工艺不能四处移动入口通道，因为它们被负压和真空布的压力保持在合适位置上。

与VARTM工艺相关的另一个问题是在该方法中会浪费较多的树脂，因为在注入之后，填满树脂的入口通道或者留在顶面上然后成为层压件的极其富含树脂部件(其不会对层压件的性质作出积极的贡献)，或者在硬化之后被移离层压件且必须被丢弃。通过使用可折叠的入口袋，通道中的树脂可以在注入过程结束之后被真空箔的压力清空，由此可减少树脂的浪费。然而该方案的前提是真空箔有非常好的弹性，以便入口通道能够打开并形成树脂进入的空间。

WO2004/000536公开了一种形成临时入口通道系统的方法，其中由多个相互连接的隔片构成的板以某种图案被设置在真空布的顶部上，且被另外的一个或两个真空箔覆盖。因此，最下面的箔可以被向上吸入隔片之间，从而在材料层与真空箔之间形成入口通道。然而，所述系统的复杂之处在于要使用多个真空箔，类似地，还要求提供由隔片构成的、特别地与要生产的层压件的形状相配的板或毡片。此外，该方法也没有解决确保层压件得到完全浸渍而不会形成干燥空泡的问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用树脂真空注入层压件的方法，从而避免出现上述的浸渍不完全和浸渍有缺陷的问题。另一个目的是减少注入完成之后由填满树脂的入口通道引起的树脂浪费。

因此，本发明涉及一种用于在层压件制造过程中形成树脂注入区域的可移动的抽吸单元，所述抽吸单元设置在真空箔的顶部上。该抽吸单元包括向上成弓形的底面，和用于在底面与位于其下方的真空箔之间形成负压以便抽吸单元在制造过程中能够移动的装置。

因此得到的有利方面是：能够保持刚好在树脂流动前部或紧跟其后面注入树脂，因此，压力梯度明显变大。这还使得注入能够更快地被执行，且由于压力梯度的增大，注入变得更加有效和完全。可移动的抽吸单元的另一个显著优点在于：能够非常简单地通过中断抽吸单元上的抽气机，大致完全地腾空注入区域上的树脂。因此，节省了相对较大数量的树脂，这些树脂否则将被浪费在传统的入口通道和袋中。另外，通过控制抽吸单元上的抽气机，能够在制造过程中根据需要连续地打开和关闭来自各个单独的抽吸单元的树脂供应。从而能够以极其简单但有效的方式控制和调节模具局部区域中的树脂注入。通过使用一个或多个根据本发明的可移动的抽吸单元，能够省去往往比较复杂和耗时的铺设固定注入通道的过程，否则需要执行该铺设过程以确保完全注入。在此描述的可移动的抽吸单元有利的是能够以较低的生产成本制造它们，且进一步有利的是它们能够被重复用于制造其它的层压件，且它们在很大程度上不会受到层压件形状的影响。

此外，本发明涉及一种如上所述的可移动的抽吸单元，其中该抽吸单元的向上成弓形的底面形成细长通道或倒置盘的形状。根据前者，树脂能够很有效地被传送遍及层压件，且因此在较大区域上被注入。在对有限区域实施注入的情况下，例如在对干燥空泡实施后续注入(after-injection)的情况下，倒置盘的形状是有利的。

根据本发明的另一个实施例，用于在可移动的抽吸单元上形成负压的装置与向上成弓形的底面上的至少一个穿孔相连通。通过经由抽吸单元底面中的多个穿孔进行吸引，能够更容易、更可靠地向上吸引真空箔以使其顺应整个底面。因此，还使得抬起真空箔所需要的吸力最小。

本发明的另一个实施例包括至少一个通向抽吸单元的与下方真空箔抵接的表面的至少一部分的通道，通过该通道来供应润滑剂，从而减少了移动过程中与真空箔的摩擦力。因此得到了一个更易于移动的抽吸单元，即使是在抽吸单元或模具空腔上施加了相对较大的负压的情况下。

根据另一个实施例，可移动的抽吸单元包括至少一个通向向上成弓形的底面的、用于供应树脂的通道。因此，能够通过抽吸单元和真空箔上的穿孔局部地供应树脂，从而能够根据需要将抽吸单元设在层压件顶部的任何地方。

本发明还涉及一个实施例，其中可移动的抽吸单元至少部分地由诸如软塑料、橡胶或类似物的柔性材料制成。因此，即使层压件表面为曲面或甚至为双曲面，该抽吸单元也能够顺应该层压件的表面。这种柔韧性还使得抽吸单元能够作为标准单元来生产，并被重新用于制造具有不同形状的层压件。类似地，还可以让柔软的抽吸单元沿着横跨层压件表面的弯曲路线行进，因此，注入区域能够在更大的程度上被移到需要或必要的地方。

本发明还涉及一种制造层压件的方法，其包括在模具和真空箔之间形成负压，和将树脂从注入区域供应到设在模具中的层压件的层中，所述方法还包括在供应期间移动注入区域。此外，本发明的一个实施例涉及一种如上所述的制造层压件的方法，该方法还包括使用根据如上所述的可移动的抽吸单元。其优点如在上文中针对可移动的抽吸单元所描述的那样。

根据本发明的另一个实施例，上述方法还包括：将可移动的抽吸单元设在真空箔的顶部上；通过在真空箔与抽吸单元之间施加负压，在抽吸单元的下方形成注入区域；从注入区域中分配树脂；以及通过移动抽吸单元来移动树脂的分配。

另外，本发明涉及一种如上所述的制造层压件的方法，其中在模具与真空箔之间的负压形成之前，在真空箔与抽吸单元之间形成负压。因此，真空箔能够在恰好适中的负压下被吸入吸引端，因为不必必须抵消模具空腔内的负压。此外，因此能够与真空箔弹性无关地形成抽吸单元下方的注入区域。

根据本发明的另一个实施例，在模具与真空箔之间的负压形成之后，在真空箔与抽吸单元之间形成负压。

本发明还描述了一种根据上述内容的一部分或多个部分的方法，其中在供应树脂期间，使抽吸单元的至少一部分沿着至少部分紧跟树脂流动前部的方向移动。从而在注入过程中保持最大压力梯度，因此提高了注入的效率和速度。

本发明的另一个实施例涉及一种如上所述的制造层压件的方法，其中使抽吸单元的一端沿着模具的边缘移动。从而能够以简单、有效的方式将树脂从一个或多个沿模具部件边缘设置的入口供应到抽吸单元下方的注入区域中。

本发明的又一个实施例涉及一种如上所述的制造层压件的方法，其中移动抽吸单元的至少一部分以用于对层压件的另一部分实施后续注入。因此，可以消除层压件中的干燥和未得到完全浸渍的区域，如果它们在注入过程中被检测到的话。

本发明的另一个实施例涉及一种如上所述的制造层压件的方法，其进一步地包括：将带有树脂供给源的歧管设在真空箔的下方。因此确保将树脂供应到由可移动的抽吸单元形成的注入区域，同时抽吸单元不必延伸到模具的边缘。

通过根据本发明的方法的另一个实施例，通过真空箔上的一个或多个孔洞，由抽吸单元供应树脂，因此，可以将树脂注入到层压件的任何局部区域上，而不依赖真空箔下方的带有树脂供给源的歧管或管道是否位于抽吸单元附近。

最后，本发明还涉及在层压件的制造过程中将可移动的抽吸单元用于供应树脂，所述抽吸单元如先前提及的实施例所描述的那样。其优点与先前针对制造方法和可移动的抽吸单元所描述的一样。

附图说明

在下文中，参考附图描述本发明，其中：

图1示出了使用传统的VARTM工艺的层压件制造方法；

图2示出了使用根据本发明的可移动的抽吸单元的层压件制造方法；

图3-4示出了用于形成入口通道的、真空箔上的各种类型的可动褶皱；

图5-7示出了抽吸单元的不同横截面；

图8更详细地示出了抽吸单元的横截面；

图9示出了与带有树脂供给源的歧管一起移动的抽吸单元；

图10示出了一种根据本发明的可移动的抽吸单元，其中通过该抽吸单元供应树脂。

具体实施方式

图1示出了根据现有技术使用所谓的“VARTM”工艺(真空辅助树脂传递模制法)制造层压件101的方法。多个用于层压件的层102被铺放在单面模具部件103中。在其顶部设置入口通道104，树脂通过这些通道被分配出去，然后向下浸入或注入层102，并穿透层102。这些层和入口通道用真空布或箔105覆盖，其中真空布或箔可以以各种方式被固定在模具边缘(未示出)周围以便密封真空箔与模具部件之间的模具空腔。在开始注入之前，向模具空腔施加真空。这可以通过各种方式来实现，例如自模具的边缘或借助于通过模具部件103上的孔洞从这些层的底面进行抽气。然后，树脂经由这些入口通道被分配出去，并仅以浸入的方式(由施加的真空引起)或注入的方式(在加压树脂供给源的情况下)浸渍层102。在层压件的模制且完全硬化或部分硬化之后，填满树脂的入口通道可以成为层压件的富含树脂部件并因此成为重负，或者可以被移除。通过在注入通道的下面设置粘性较差的可撕开层，使得入口通道的移除会变得更加容易。制成的层压件的性质在很大程度上取决于所有层完全得到树脂的浸渍。为了确保这点和避免出现其中层未得到浸渍的空泡，入口通道104通常要散布横跨这些层，以便树脂的分布变得尽可能地均匀，另外以便能够尽可能快地执行注入过程以减少处理时间。

根据本发明，通过使用如图2所示的设在真空箔105顶部上的可移动的抽吸单元或外部入口轮廓(profile)200，使注入通道变成可动的。抽吸单元的底面是向上弯曲部203(同样参见后面的附图)，且抽吸单元与抽气机(未示出)连接以便真空箔105被吸入其中并形成褶皱204或鼓起。通过这种方式，真空箔自身构成注入通道104，树脂可流入该通道中并注入模具空腔中的层102内。树脂能够从一个或多个供应通道中被供应到真空箔105上的褶皱204下面，其中例如可以沿着模具103的一个或多个边缘设置所述一个或多个供应通道。抽吸单元上的吸力幅值可以大于施加在模具空腔上的负压，因此，真空箔105将被完全压紧到抽吸单元的底面203。或者，抽吸单元上的吸力幅值可使模具空腔中的负压完全或近似得到平衡。在这种情况下，当供应树脂时，树脂能够将真空箔向上抬起进入抽吸单元中。可以在模具空腔内的负压形成之前和之后，将抽气机应用在抽吸单元上，这将导致褶皱和因此入口通道的横截面积更大或更小，其取决于箔的弹性。

如图2中用箭头201画出的那样，抽吸单元200能够移动或推动真空箔105上的皱褶204并因此在层压件101的整个表面上四处移动或推动注入通道104。因此，可以例如将注入通道保持在树脂流动前部202附近，从而能够维持较大的压力梯度，以确保更快、更有效的注入。因此能够将树脂的注入移到层压件的另一区域上并实施后续注入，如果在这个地方第一次浸渍并不充足的话。不管是注入期间还是注入之后，都能够非常简单地通过调节抽气机或可选地将抽气机移离相关的抽吸单元200，与其它注入通道无关地、无限次地打开和关闭各个单独的注入通道104。因此，模具空腔内的负压将真空箔压到一块并向下压向模具，从而将入口通道中的残余树脂压出，并向下压入层压件中。通过使用根据本发明的入口通道还可避免浪费大量的树脂，而这种现象发生在使用传统且固定的和或多或少被固定的入口通道的情况中。

上述方法的另一个优点在于，在该生产方法中还可以省略入口袋或管，否则这些入口袋或管在现有技术中仅可使用一次且随后被丢弃。相反地，根据本发明的抽吸单元原则上可以无限量次地被重复用于后面的层压件的制造过程中。此外，不用关于要生产的层压件的相关模具和形状对根据本发明的抽吸单元进行特别改造，而是它可以广泛用于所有的模具而不需要进行改造。如果抽吸单元由柔性材料制成，诸如软塑料或橡胶，它甚至还可以顺应曲面或双曲面。这还使得在向前移动抽吸单元的同时还能使其弯曲，这例如在围绕层压件上移动凸出部件、插件或类似物的情况下是有利的。

根据本发明的另一个实施例，设置真空通道并在将树脂注入层压件的过程中将该真空通道移至注入通道附近，从而进一步提高压力梯度和因此注入速率。通过让真空箔上的皱褶与另一个抽气机连接，根据本发明的抽吸单元还可被用来形成可移动的真空通道或区域。

图3和4示出了如何将真空布105上的用于形成可移动的入口通道104的褶皱204移过或推过层压件101的表面。出于清晰的缘故，未示出搁置在真空箔上并抬起真空箔的抽吸单元。在图3中画出了褶皱204或鼓起，其始终以均匀的横截面沿着整个表面的横向延伸。箭头301示出了如何不必(借助抽吸单元)均匀地将褶皱204推过其整个长度，而是可以非常合适地让其在一端移动的要比在另一端移动的更多一些。

图4所示的褶皱204没有完全沿层压件101的横向方向延伸，而是在中间的某个地方401停下并变平坦。因此，根据本发明的抽吸单元不必完全横跨层压件，而是可以具有更小的尺寸。类似于先前示出的褶皱，褶皱204和注入通道104还可以以任何随机方式横跨层压件101表面移动。抽吸单元的运动图形的唯一限制是：由位于抽吸单元下方的箔的褶皱形成的注入通道或区域104必须与树脂供给源相连。其实现方式例如可以是这样的，即：沿着模具部件的边缘在真空箔的下方铺设带有树脂供给源的管道，让沟槽形状的抽吸单元的一端沿着所述模具部件的边缘前进。稍后在图9中示出了它的另一个实施例。

在图5-7中，以横截面视图的形式示出了抽吸单元200的各种合适构造。抽吸单元被构造成细长通道，其具有向上成弓形或向上弯曲的底面203，真空箔(未示出)被吸入底面203。在图5和6中，底面包括圆形截面501，然而如图7所示，它还可以由具有圆角过渡部分502的直线701构成。为了在将真空箔吸入抽吸单元中的同时能够四处移动抽吸单元，抽吸单元的底面203上的任何拐角和边缘502都作了圆角处理，因此还可避免真空箔受到损坏。抽吸单元的表面和侧面的构造对于本发明来说并不重要，然而，当然可以将其构造成使抽吸单元变得易于操纵和移动。

虽然在图中未示出抽吸单元上的抽气机，但是它可以被连接到由向上弓形的底面203形成的空腔。如图8所示，根据另一个实施例，在抽吸单元中的空腔801中抽成负压，其中负压如箭头803所示的通过多个孔洞或穿孔802作用在抽吸单元的底面的全部或局部上。所示出的抽吸单元的实施例还配有两个润滑剂通道804。润滑剂从润滑通道中供应到真空箔上，从而能够更轻松地移动或推动抽吸单元。各种油、凡士林或类似物可被用作润滑剂。在这里，润滑剂通道804设在抽吸单元的抵接面805上，但是它们也可以设在底面203上的任何地方。抽吸单元可以由各种材料制成，例如金属、塑料或橡胶。通过用柔性材料制造抽吸单元，可得到以下有利方面，即：抽吸单元能够更好地顺应具有微小不规则或较大不规则的层压件表面。此外，在制造具有曲面或双曲面的层压件的过程中也可以使用柔性抽吸单元而不需要对该单元进行特殊的改造。

图9示出了在利用设在真空箔105的顶部上的根据本发明的抽吸单元200实施树脂注入期间的层压件101的表面。在此实施例中，在歧管901中供应树脂，其中歧管901位于真空箔下方的层压件的顶部上。从歧管901的上部开始，歧管901沿着其长度向下配有孔洞902。然后，树脂会从这些孔洞902中流出，但是只要真空箔105覆盖住这些孔洞902，那么树脂的流出量将非常有限或树脂根本就不会流出。通过让施加抽气的抽吸单元200和歧管901在一起，如图中用箭头905画出的那样，真空箔被向上抬离歧管，于是树脂可以流入由吸入抽吸单元中的真空箔上的褶皱204形成的入口通道。因此能够四处移动抽吸单元，并中央地注入到层压件上，而不必延伸到模具部件的边缘并沿着该边缘行进。

根据又一个实施例，抽吸单元可以被设计成除细长通道以外的其它形状。图10示出了根据本发明的可移动的抽吸单元200，其中抽吸单元的底面203被构造成倒置的盘子的形状，因此，在抽吸单元与箔之间形成负压时，真空箔会向上鼓入1002抽吸单元200中。如果不移动抽吸单元，树脂将从抽吸单元处开始近似沿径向方向流动，如画出的流前202所示那样。在这里，还可以经由穿过抽吸单元200并穿过临时形成于抽吸单元下方的真空箔105上的孔洞的管道或软管1001将树脂供应到真空箔105下方的注入区域104。在注入之后，可以轻易地用例如带将上述孔洞重新补上。在要对树脂首次注入并不完全的区域进行后续注入的情况下，这种抽吸单元特别有利。

应理解，由本说明书和附图教导的本发明可以被改进或改变，然而依旧包括在下列权利要求指定的保护范围中。

Claims (18)

1.一种可移动的抽吸单元，其用于设在真空箔的顶部上以在层压件的制造过程中形成树脂注入区域，所述抽吸单元还包括：

向上成弓形的底面，以及

形成负压的装置，用于在所述底面和所述底面下方的所述真空箔之间形成负压，使得所述抽吸单元在制造过程中可移动。

2.如权利要求1所述的可移动的抽吸单元，其特征在于：所述抽吸单元的所述向上成弓形的底面形成细长的通道。

3.如权利要求1所述的可移动的抽吸单元，其特征在于：所述抽吸单元的所述向上成弓形的底面形成倒置的盘形状。

4.如权利要求1所述的可移动的抽吸单元，其特征在于：所述形成负压的装置与所述向上成弓形的底面中的至少一个穿孔相连。

5.如权利要求1所述的可移动的抽吸单元，其特征在于：所述抽吸单元还包括至少一个通道，所述至少一个通道通向所述抽吸单元的与所述底面下方的所述真空箔抵接的表面的至少一部分，以用于供应润滑剂以减少移动过程中与所述真空箔的摩擦力。

6.如权利要求1所述的可移动的抽吸单元，其特征在于：所述抽吸单元还包括至少一个通道，所述至少一个通道通向所述向上成弓形的底面用于供应树脂。

7.如权利要求1所述的可移动的抽吸单元，其特征在于：所述抽吸单元至少部分地由柔性材料制成。

8.如权利要求7所述的可移动的抽吸单元，其特征在于：所述柔性材料为软塑料。

9.如权利要求7所述的可移动的抽吸单元，其特征在于：所述柔性材料为橡胶。

10.一种制造层压件的方法，其包括在模具与真空箔之间形成负压，以及将树脂从注入区域供应到放置在所述模具中的层压件的层上，其特征在于，所述方法还包括在供应过程中移动注入区域；

所述方法还包括使用如权利要求1-9所述的可移动的抽吸单元；

所述方法还包括：

将所述可移动的抽吸单元设在所述真空箔的顶部上；

通过在所述真空箔与所述抽吸单元之间施加负压，在所述抽吸单元的下方形成注入区域；

从所述注入区域分配树脂；以及

通过移动所述抽吸单元来移动所述树脂的分配。

11.如权利要求10所述的制造层压件的方法，其特征在于：在所述模具与所述真空箔之间的负压形成之前，在所述真空箔与所述抽吸单元之间形成负压。

12.如权利要求10所述的制造层压件的方法，其特征在于：在所述模具与所述真空箔之间的负压形成之后，在所述真空箔与所述抽吸单元之间形成负压。

13.如权利要求10至12中任一项所述的制造层压件的方法，其特征在于：所述抽吸单元的至少一部分移动从而保持所述部分刚好在所述树脂的流动前部或者就在所述树脂的流动前部后面。

14.如权利要求10所述的制造层压件的方法，其特征在于：使所述抽吸单元的一端沿着所述模具的边缘移动。

15.如权利要求10所述的制造层压件的方法，其特征在于：移动所述抽吸单元的至少一部分以对所述层压件的另一部分实施后续注入。

16.如权利要求10所述的制造层压件的方法，其特征在于：还包括将带有树脂供给源的歧管设置在所述真空箔的下方。

17.如权利要求10所述的制造层压件的方法，其特征在于，还包括通过所述真空箔中的一个或多个孔洞从所述抽吸单元供应树脂。

18.权利要求1-9所述的可移动的抽吸单元在层压件的制造过程中的应用，用于供应树脂。

Images