CN101312820A - 一种用于生产纤维强化产品的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于生产纤维强化产品的RTM方法，该方法包括以下步骤：a)将至少一个多孔构件(104)放置在模具(103)中；b)将一个或多个强化纤维层(102)放置在模具中；c)引入树脂用于穿过多孔构件分配到纤维层；以及d)让树脂固化和让分配构件聚结以形成连续层，以及所生产的纤维强化复合材料。本发明还涉及一种多孔构件的使用，所述多孔构件的材料能够聚结，从而在制成的纤维强化产品中形成连续层。本发明克服了与使用传统凝胶材料有关的问题，且所形成的成品的表面层具有与传统凝胶材料相同或类似的特性。

Description

一种用于生产纤维强化产品的方法

技术领域

本发明涉及一种用于生产纤维强化产品的方法；涉及一种多孔构件，该构件的结构允许流动穿过该结构和在该结构的平面上流动；涉及这种多孔构件在纤维强化结构生产中的使用；以及涉及根据所述方法生产出的结构。

背景技术

纤维强化树脂复合结构被用于制造诸如风力涡轮机、汽车、货车运输、航空航天、船舶、铁路、医疗器械、容器、建筑、防腐、电子和医药工业等各个工业、以及运动器械、游戏车辆等中的部件和成品。

两种模制工艺可被用来构造纤维强化结构，即开放式模制工艺或封闭式模制工艺。所述开放式模制工艺包括将干燥的纤维或树脂浸渍的纤维铺入或放入具有所需要形状的开放模具中。在封闭式模制工艺中，纤维和/或其他强化工具(也叫做“预制件”)被切成与模具相配，然后被放置在模具中。然后使用方法来封闭并让预制件压靠模具。可以例如使用真空成形的真空袋或对应的凸/凹模具来封闭模具。在未进行预浸处理的情况下，树脂通过进入密封件的端口被引入到封闭部中，且例如在使用真空注入技术时，真空可促进树脂的引入。在树脂固化时，首先要取出模具的密封件，然后将制成的部件取出。

真空注入法是一种封闭式模制工艺，其常常被用来生产用于风能工业的零件，例如风力涡轮机叶片。真空注入法采用一个坚硬的、刚性模具部件和一个柔性袋或隔膜，它们在连接时形成密封从而形成“封闭的”模具，因此形成另一个模具部件。典型地，在施加柔性袋或隔膜之前，要将多孔构件放置在预制件的顶部。在使用可重复使用的真空袋或隔膜的情况下，分配通道可被结合在真空袋中。然后施加真空，通过进料管道将树脂传送到模具中并穿过纤维预制件。这种技术常常被称作表面真空注入/灌注，因为树脂是在层压制品的顶部表面上引入的。

EP 525 263 A1描述了一种真空注入工艺，其中树脂从模具侧引入，且在隔膜侧具有真空出口。该文献描述了所搁置在模具中的树脂分配构件、剥离层和纤维的分层。然而，该文献没有描述在纤维强化结构的生产过程中将凝胶(gelcoat)施加在模具中。另外，通过模具中的入口来施加树脂并不灵活，例如它不能变化成例如通过隔膜或其他部件来施加树脂。

传统上，在真空注入工艺中，材料的分层基本如下：用蜡质基底涂覆模具内表面以防止成形物体与模具粘结。此后将凝胶层施加到该表面上，并让凝胶凝结。在凝胶的顶部放置纤维层，然后是多孔构件和封闭整个装置的柔性袋或隔膜。当树脂通过隔膜侧的入口被引入时，多孔构件确保树脂在模具中的正确和完全分布。

一些复合材料还要求使用剥离层。剥离层是设置在纤维与模具之间的层。最常见的情形是剥离层设置在纤维和柔性隔膜之间。这种剥离层允许树脂穿过，但在树脂固化之后不会与树脂相粘。剥离层常常被用于不包括凝胶和不提供用于适应施加油漆或其他种类涂料的表面的工艺中。剥离层最常见地是由塑料制成，例如尼

聚酯或

材料。

凝胶例如通过喷洒的方式被施加在成形件上，其随后凝结从而在模具表面上形成均匀薄层。传统的凝胶材料是触变材料，这种材料能够在凝结之前均匀地分布在模具中而不会在模具中“跑动”，并且具有所需要的特性，诸如在成型之后具有坚硬的光滑表面。然而，当这些凝胶层凝结时，会形成毒烟，且凝结时间还会延长成型加工时间。传统凝胶层引起的另一个问题是在该层中会形成空气泡、鼓泡或空穴，它们将使得削弱成品，因为这些气泡会导致凝胶在寒冷、霜冻的天气里裂开。

现有技术的生产纤维强化结构的方法是劳动密集的，包括多个添加层和移除层的步骤，而且还费钱，因为一部分层仅能够在生产过程中使用，并且不能被重复使用而随后需要被丢弃。此外，在生产过程中不能对所得到的结构的质量进行控制，只有在成型加工已经结束之后可能存在的缺陷(例如树脂的不均匀分布)才可能显露出来。这些缺陷将不得不在成型之后通过手工来修补，而这又延长了生产时间，且非常困难和劳动密集。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单的、用于生产带有坚硬、光滑表面的纤维强化产品的方法。

本发明的另一个目的是提供一种在环境方面更有利的、用于生产纤维强化产品的方法。

本发明的又一个目的是提供一种更经济的、用于生产纤维强化产品的方法。

本发明的另一个目的是提供一种用于生产纤维强化结构的方法，所述结构可形成高质量产品。

本发明的另一个目的是提供一种减少纤维强化结构的生产时间的方法。

通过本发明，可以克服上述缺陷并达到上述目的。在本发明之前，未曾描述过由多孔结构提供的表面层。此外，之前未曾描述过对一种多孔表面层的使用，所述表面层在受到特定的外部影响(化学、热等)时发生聚结，并在成品中形成连续的表面层，这种连续表面层具有与本发明教导的传统凝胶材料相同和类似的特性。

本发明涉及一种生产纤维强化产品的方法，该方法包括以下步骤：

a)将至少一个多孔构件放置在模具中；

b)将一个或多个强化纤维层放置在模具中；

c)引入树脂用于穿过多孔构件分配到纤维层；以及

d)让树脂固化和让分配构件聚结以形成连续层。

此外，本发明涉及一种具有三维片状结构的多孔构件，其允许液相流动穿过该片状结构并在该结构的平面上流动，在有用于生产纤维强化产品的树脂时，所述多孔构件能够聚结从而形成连续层。

本方面还涉及对一种多孔构件的使用，所述多孔构件具有三维片状结构，其允许液相流动穿过该片状结构并在该结构的平面上流动，在有用于生产纤维强化产品的树脂时，所述多孔构件能够聚结从而形成连续层，作为纤维强化产品生产中的一个层。

本发明还涉及对一种多孔构件的使用，所述多孔构件具有三维片状结构，其允许液相流动穿过该片状结构并在该结构的平面上流动，在有用于生产纤维强化产品的树脂时，所述多孔构件能够聚结从而形成外部连续层。

此外，本发明涉及一种根据上述方法生产出来的纤维强化复合材料。

附图说明

图1示出了现有技术的采用VARTM方法的层压制品生产方法；

图2-3示出了根据本发明的方法的不同实施例，其中多孔构件被用于树脂分配；

图4说明了根据本发明的多孔构件的几个实施例。

具体实施方式

在此使用的术语“凝胶”对于本领域技术人员来说是熟知的。该术语代表一种坚韧的、保护性的树脂层，其在铺放强化纤维之前被喷入或刷入模具中。一旦该涂料“凝结”，那么就铺设纤维，因此得到这个名字。凝胶还保护制成的产品中的强化织物和树脂不受紫外光影响和不受腐蚀。这种凝胶材料还可以包括颜料以得到彩色的产品。因此在成型加工之后不必对这种产品进行着色。

在此使用的术语“模具”或成形件对于本领域技术人员来说也是熟知的。根据本发明的“模具”应被理解为一种“框架”，在该框架上或围绕该框架构造出物体。“模具”包括对纤维强化结构的成形有贡献的所有部件。

在此使用的术语“纤维”意指薄的丝状纤维，但是也可以是粗纱(纤维束)、粗纱带或毡片，其可以是由单纤维构成的过滤毡片或由纤维粗纱构成的毡片。或者，可以用改性的聚酯基树脂浸渍无纺、熔纺纤维毡片或织物形式的纤维，以形成用于各种制造工艺的预浸渍制品。还可以使用短切纤维或研磨纤维。用于本发明的纤维优选为玻璃纤维或碳纤维。术语碳纤维意指传统的、通过已知工艺从诸如人造纤维、腈纶、沥青或类似物这样的有机纤维或丝前驱体(filament precursors)中获取的任何碳化或石墨化的纤维。

在此使用的术语“树脂”意指天然或合成树脂或合适的聚合物。树脂优选为液态烯键式不饱和单体与不饱和聚酯的组合以形成聚酯树脂复合材料。树脂更优选为聚酯树脂、乙烯酯树脂和环氧树脂。

然而，在本发明的上下文中的树脂还可以是一种组合体系，其包括诸如催化剂、硬化剂、加速剂和添加剂(例如触变剂、颜料、填充剂、防化学腐蚀/防火剂等)这样的其他化学物质。用于本发明的、优选的、市场有售的树脂包括市场有售的标准树脂，例如来自Reichhold公司的。

在此使用的术语“固化”意指树脂变成具有耐化学腐蚀的坚硬固体。树脂中的分子将在催化剂或硬化剂的辅助下发生交联，且这种过程是不可逆的化学反应。

在此使用的术语“外部处理”被用来指示相对于多孔构件的外部影响。这种处理可以例如是外部热量的施加或由固化过程中形成的热量产生的影响或它们的组合，或来自溶剂或树脂复合材料的组分的影响，其中对于所述溶剂或树脂复合材料的组分，多孔构件仅能暂时保持稳定。

在此使用的术语“多孔的”被用来描述一种充满空穴或气孔的材料结构，且涉及一种三维结构，其允许液相在该结构的多个方向上流动，所述结构诸如为编织材料、机纺织物、针织或钩编材料、泡沫材料或筛网式(filter-like)材料。

本发明涉及一种生产纤维强化产品的方法，该方法包括以下步骤：

a)将至少一个多孔构件放置在模具中；

b)将一个或多个强化纤维层放置在模具中；

c)引入树脂用于穿过多孔构件分配到纤维层；以及

d)让树脂固化和让分配构件聚结以形成连续层。

在本发明的一个实施例中，多孔构件被设置成在其聚结时形成最外层。在该实施例中，该多孔构件在填充模具期间用作分配构件，随后它发生聚结并形成外部层。

因此，在一个实施例中，本发明涉及一种使用模具来生产纤维强化产品的方法，其中该产品在其一个表面上具有外部的连续层，该模具配有具有用于将树脂引入模具中的一个或多个进口的部件，该方法包括以下步骤：

a)让多孔构件接触模具的设有所述进口的部件；

b)将一个或多个强化纤维层放置在多孔构件的顶部；

c)封闭模具；

d)通过模具的进口和多孔构件将树脂引入模具中，其中引入的树脂数量要能填满强化纤维层中的空穴；以及

e)让树脂固化和让多孔构件聚结，从而在该纤维强化产品的一个表面上形成外部的连续表面层。

本发明基于这样的发现，即能够将凝胶和树脂分配构件结合在一个层中，且通过这种结合，生产纤维强化零件(诸如风力涡轮机叶片)的过程能得到简化，能够节约工时和降低成本。

还构思了本发明的一个实施例，其中多孔构件不构成该产品的整个外表面而是构成该表面的一部分，从而留出空间用于为制备所需要的表面性质或效果而进行的后续处理。

本发明的方法的步骤可以按照上述顺序来实施，但是也可以按照不同的顺序来实施，且不会偏离本发明的中心思想。

在使用上述方法时，与施加在模具中的凝胶相对应的层一开始为多孔构件的形式，但是在某些情况下成品包括连续层，其形成产品的外表面。在多孔构件位于强化纤维层之间的情况下，该多孔构件可构成成品主体中的连续层。从而省略了施加树脂分配构件的步骤，所述树脂分配构件在成型之后需要被除去。这样将节约成本，减少了每个产品的生产时间，且对环境更有利。一些树脂材料还包含在被丢弃的分配层中，并因此被浪费掉。

在本发明的另一个实施例中，多孔构件被设置成在聚结时形成内层。

或者，在多孔构件位于强化纤维层之间时，该构件可以在树脂固化过程中融入树脂中，从而形成具有不同组分和不同性质(其可根据需要得到控制)的内部区域或内层。

当根据本发明的方法将一个或多个多孔构件施加在纤维层之间以用于分配目的时，树脂最有可能通过位于刚性模具和隔膜之间的接缝中的入口被施加，这可以将树脂供应给多孔构件。在此过程中，可以选择将由传统凝胶或根据本发明的多孔构件形成的附加层施加到模具的相关区域，例如模具内或隔膜附近。

此外，对成型加工的质量控制变得更加容易。在成形加工过程中，引入的树脂可能不能到达某些区域，或数量太少的树脂能够被传送到一区域上。在使用现有技术中的那些方法的情况下，这个问题将仅能在已将复合材料从模具中取出之后显露出来，且需要花费额外的工时和材料来进行修补。通过使用透明的隔膜来封闭模具，能够在处理过程中透过隔膜用视觉观察树脂是否足量地到达层压制品中的所有区域。因此，生产出的高质量复合材料的产量将增加，且产品的废品率将得到减少。此外，通过经由模具中的入口或刚性模具与隔膜之间的接缝中的入口(如果使用隔膜的话)来施加树脂，这些缺陷将最有可能出现在模制品的在成品中朝向向内的侧面上。因此，修补部分也将朝向向内，模制品的朝向向外的那侧一开始就不存在任何缺陷。

树脂入口还可以设在封闭模具的隔膜或其他部分中，用于修补的目的。因此，万一在模具的某些部分上树脂量不足，额外的树脂能够被施加到位于该区域中或在该区域附近的入口内以用于修补的目的。

在本发明的另一个实施例中，通过化学处理、或通过热量、辐射或振动的影响或它们的组合发生多孔构件聚结。

在又一个实施例中，在树脂固化过程中至少部分地引起多孔层聚结从而形成连续层。

在又一个实施例中，通过存在于树脂固化过程中的苯乙烯的作用，至少部分地引起多孔层聚结从而形成连续层。

在另一个实施例中，在树脂固化过程中产生的热量的作用下，至少部分地引起多孔层聚结从而形成连续层。

在又一个实施例中，该方法为真空辅助注入工艺。

在另一个实施例中，所生产的纤维强化产品为风力涡轮机叶片壳体的一部分。

在另一个方面，本发明涉及一种具有三维片状结构的多孔构件，其允许液相流动穿过该片状结构并在该结构的平面上流动，在有用于生产纤维强化产品的树脂时，所述多孔构件能够聚结以形成连续层。

根据本发明的多孔构件合适地具有为编织材料、机织织物、针织或钩编材料、泡沫材料、或筛网式材料的形式的片状结构。

可以以本身公知的用于纤维材料成形的方式来用纤维材料制成编织材料、机织织物、针织材料、钩编材料或筛网式材料。

用于形成根据本发明的多孔构件的合适材料具有这样性质的材料，即，通过化学处理、或通过热量、辐射或振动的影响或它们的组合可至少部分地引起多孔构件聚结。

在本发明的一个实施例中，制成多孔构件的材料，使得可以在树脂的固化过程中引发该多孔构件的聚结。

在本发明的一个实施例中，制成多孔构件的材料，使得通过存在于树脂固化过程中的苯乙烯的作用，可以至少部分地引起多孔层聚结。

根据本发明的多孔构件还可以由这样的材料制成，即，在树脂固化过程中产生的热量的作用下，可至少部分地引起多孔层聚结从而形成连续层。

本发明还涉及根据本发明的多孔构件在纤维强化产品的生产中的使用。

在另一个实施例中，本发明涉及一种多孔构件的使用，该构件具有三维片状结构，其允许液相流动穿过该片状结构并在该结构的平面上流动，在有用于生产纤维强化产品的树脂时，所述多孔构件能够聚结从而形成连续层，作为纤维强化产品的生产过程中的一个层。

在另一个实施例中，本发明涉及一种多孔构件的使用，该构件具有三维片状结构，其允许液相流动穿过该片状结构并在该结构的平面上流动，在有用于生产纤维强化产品的树脂时，所述多孔构件能够聚结从而形成外部连续层。

在根据本发明的用途中，多孔构件合适地由热塑性材料制成，该热塑性材料能够在通过树脂固化过程中产生的热量所得到的温度下聚结从而形成连续层。

本发明还涉及一种风力涡轮机叶片，其包括根据本发明的纤维强化复合产品。

本发明还涉及一种根据上述方法得到的纤维强化复合材料。

用于复合物品的凝胶通常为多成分配方(formulation)，其由其中已经结合了各种填充物、颜料和其他添加物的基础树脂体系构成。虽然这些组分的选择对于确定凝胶最终性质和它们是否适于给定的应用场合扮演了重要的角色，但是基础树脂体系的选择在整体上指定了凝胶的总体最终使用性能。众所周知，不饱和的酯基聚合物通常被用作复合凝胶体系中的主要基本成分，特别是由于对耐用性和美观的要求。这些不饱和聚酯树脂典型地与活性稀释剂(通常为烯键式不饱和有机单体)一起使用。所选择的不饱和有机单体能够通过室温下的自由基固化与聚酯树脂共同聚合从而形成凝胶。正如普遍使用的那样，不饱和有机单体包括苯乙烯、α甲基苯乙烯、甲基苯乙烯和二乙烯基苯。

用于生产纤维强化复合材料的树脂分配层最常见地被设在剥离层的顶部上，以帮助将液体树脂向下和/或从侧面传送和分配穿过层压叠层。树脂分配层通常是由机织丝(woven filament)形成的薄片，其在成型之后要从生产出的纤维强化复合材料中除去。该树脂分配层一般不包括在成品中，除了在生产过程中起辅助作用外，它们对产品没有别的贡献。传统的树脂分配层主要由例如尼龙这样的热塑性材料制成。

根据本发明的多孔构件部分用于与上述树脂分配层相同的目的。该多孔构件具有多孔结构，且在外部处理的作用下发生聚结，从而形成连续层。形成该构件的材料的多孔结构可例如由于该材料为机织织物、编织物、针织物、钩编物、泡沫或筛网状物的原因为海绵状的形式、或以其他的任何一种方式提供通道用于液体以容易的且分布均匀的方式从该多孔构件层的一侧到达该层的另一侧或从侧向穿过该层压制品。根据本发明的多孔构件最初也可以是液体或泡沫的形式，其被喷洒在模具上且随后形成上述多孔层。

根据本发明的多孔构件由这样的材料制成，所述材料能够被成形从而获得上述结构，且能够在外部处理的作用下变成连续层。所述产品的最终的外部层是光滑且坚硬的，且由于原始的多孔构件还可以包含颜料，所以得到的连续层可以是彩色的。因此，所得到的结构的表面不需要进一步的处理以得到它最终的外观。

适合用于上述多孔构件中的材料例如是这样的材料，该材料在化学处理、热处理、辐射、振动或得到同样结果的其他手段、或它们的组合的作用下“熔化”或溶解从而形成连续层。这些材料可构成该多孔构件或成为该多孔构件的一部分。

在本发明的一个实施例中，根据本发明的多孔构件由热塑性材料制成，该热塑性材料不能溶解于所用的树脂中以避免该构件在树脂的固化过程中溶解并成为纤维/树脂组合物的一部分。在外部条件(诸如加热)被用来触发多孔构件的聚结的情况下，热塑性材料也是有利的。

在另一个实施例中，用于生产根据本发明的多孔构件的材料由这样的材料制成，该材料能够短时间地抵抗树脂组分的化学作用，但是它将在树脂组分的作用下变软并聚结，从而形成连续层。

用于纤维强化复合材料中的大多数树脂和其他材料表现出一个重要的共同特性，即，它们由长链式分子构成，所述分子由许多简单重复的单元组成。根据加热对它们特性的影响，这些树脂能够被分成两类：“热塑性”和“热固性”。

热塑性材料通过加热而变软和均匀熔化，并在冷却过程中再次变硬。可以在需要的时候重复经过温标上的软化或熔化点的过程，而没有对该材料在任一状态下的特性产生明显的影响。典型的热塑性材料包括尼龙、聚乙烯、聚丙烯和ABS，且它们能够得到强化，虽然这种强化通常仅通过短的、短切纤维(诸如玻璃)来实现。

热固性材料是通过在现场进行化学反应来形成的，其中树脂和硬化剂或树脂和催化剂被混合，然后发生不可逆的化学反应从而形成坚硬的、难以熔化的产品。在某些热固性材料中，诸如酚醛树脂，作为副产品会产生挥发性物质，而其他的热固性树脂，诸如聚酯树脂和环氧树脂以不会产生任何挥发性副产品的机理发生固化。一旦固化，热固性树脂即使受到加热也不会再次变成液体，虽然在高于某一温度时，它们的机械特性会因为分解而产生显著变化。

根据本发明，使用热固性材料是有利的，因为这种树脂材料通常在组成上包含有可被用在本发明的方法中的其他化学物质。这些化学物质可导致不连续的多孔构件聚结并变得连续。另外，这些过程一般会放出热量，这可促进聚结过程。

在另一个实施例中，热固性树脂材料包括液态单体，优选地包括乙烯基芳族单体，更优选地为包括苯乙烯，其可与所述热固性树脂材料发生共聚。根据一个实施例，树脂为溶解在40％-45％的苯乙烯中的不饱和聚酯树脂(邻苯二甲酸聚酯树脂)。

在本发明的另一个实施例中，热固性材料与苯乙烯结合。苯乙烯是一种公知能溶解多种非极性聚合物的溶剂。苯乙烯执行一个重要的功能，即，通过交联聚酯的分子链使树脂从液态固化成固态，同时不形成任何副产品。这些树脂因此能够在不使用压力的情况下成型，且因此被常常被称作低压树脂。然而，在封闭的模具中的苯乙烯可以溶解形成多孔构件的聚合物，引发不连续的多孔构件聚结并变为连续。在这种放热反应中形成的热量同时能促进聚结过程。

还有利的是热固性材料的固化过程是放热的，因为热量可促进多孔构件的聚结。

通过控制苯乙烯的数量、产生的热量和其他特征，能够控制聚结过程以确保得到最好的结果。当多孔构件被放置在模具附近时，要避免在纤维/树脂组合物还没有充分固化或尚未形成均匀分布时聚结过程过早开始，但是另一方面，为了确保成品具有所需要的特性，聚结过程也不能太慢。

在本发明中，用在多孔构件中的或作为多孔构件一部分的有利材料为热塑性材料。这种合适的材料会因温度的升高而发生聚结。这个温度是由树脂的放热固化过程引起的，或者它可以是例如通过加热模具来从外部进行施加的。有利的热塑性材料可以在产品的硬化温度上或在对成品特性无害的温度上发生软化和聚结。

在本发明中，用在多孔构件中的或作为多孔构件一部分的有利材料为热固性材料。这种合适的材料会因例如由来自树脂固化过程中的溶剂引起的化学相互作用而发生聚结。合适的材料例如为聚苯乙烯(PS)、聚氨酯(PUR)、聚苯醚(PPO)、聚丙烯、ABS塑料(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物)、PVAc(多乙酸乙烯酯)、混合物(blends)和/或特殊配方。

在本发明中，用在多孔构件中的或作为多孔构件的一部分的其他合适材料满足下面列出的标准中的一项或多项。这些标准是：

-在有溶剂时发生溶解；

-能忍受升高的温度；

-能够形成多孔构件或变成多孔构件的一部分。

该材料还能包括或由纳米微粒和/或POSS(多面体低聚倍半硅氧烷)构成。一些纳米微粒可对该层的强度产生贡献。另外，该材料优选要价格便宜、易于得到且对环境有利。

合适的材料能够在用溶剂(例如苯乙烯)进行化学处理的作用下溶解。苯乙烯被用于模具中的树脂的固化过程中。因此，在有苯乙烯时发生溶解的材料是有利的，因为它不需要添加其他的化学物质。这些可溶于苯乙烯的材料可以例如是多乙酸乙烯酯(PVAc)、PVAc和聚苯乙烯(PS)的共聚物、丁酸化的木质素(butyrated lignin)、共聚(苯乙烯-烷基马来酰亚胺)、聚乙二醇延胡索酸酯等。

将参考示出了本发明的一些实施例的附图，更详细地解释根据本发明的纤维强化复合材料的生产过程，在此例中为风力涡轮机叶片的生产过程。

优选实施例

现在将参考附图对本发明进行更详细的描述。

图1说明了使用本领域公知的所谓VARTM工艺(真空辅助树脂传递模制法)来制造层压制品101的方法，其中借助于真空使层压制品的层102完全或部分浸渍树脂。VARTM是十分常用的、用于例如生产风力涡轮机叶片部件的生产方法。成形部件或模具103可在内侧涂覆蜡质物质109以防止在模制品与模具之间产生粘附。在需要被再次涂覆之前，该涂蜡表面可被重复用于多次成型加工。此后，凝胶层111被施加在该表面上，且让凝胶凝结。这使得具有高度抛光的成品得到相当坚硬的表面。在模具103中铺设多个层102。在某些区域中，还可以在这些纤维层之间铺设芯材(例如轻木)，从而形成夹层结构。层102可以例如包括由诸如玻璃纤维或碳纤维这样的纤维材料构成的层或毡片，且可以是机织织物和/或无纺织物、或由短切纤维构成。树脂经由多个入口104被分配和灌入，其中所述入口通常被放置在层102的上方，如图1所示。这些入口分布在这些层的上方以确保树脂的均匀、一致的分布，从而避免出现其中层未受到浸渍的空泡。为了促进和改善树脂的分配，一般贴近这些入口管设有所谓的树脂分配构件或隔板106。用真空隔膜或薄膜105覆盖这些层并封闭模具以密封真空隔膜与模具之间的模具空腔，其中所述真空隔膜或薄膜105可以通过多种方式沿着成形部件(未示出)的边缘被固定。在注入之前，例如沿着模具的边缘或通过成形部件中的管道在模具空腔内形成真空。此后，树脂以浸入(由真空引起)和/或注入(在加压供应树脂的情况下)的方式从入口104中分配出去，并向下穿过树脂分配构件106，由此浸渍层102。

当层压制品被制成并至少部分固化时，真空隔膜被移除，且一般还要移除树脂入口。然后，可以选择将树脂分配构件留下成为制成的层压制品的一体部分，然而其构成的富含树脂层不会形成任何的或仅形成非常有限的结构优势，反而不利地增加了产品的重量。或者，树脂分布构件可以被移除并与吸收于其中的树脂一起被丢弃。

在下面的图2-3中，在本发明中用到的工艺的各个部分被标以与图1相同的参考数字。

图2在截面图中示出了根据本发明的生产方法的一个实施例，其中多孔构件被用来优化制造方法和制成的层压制品。这里，多孔构件203(它也构成了本发明的一部分)连同多个纤维强化层102被铺设在模具103中，其中多孔构件203为最外层。然后，树脂在一个实施例中通过模具或成形部件103中的多个入口104被引入。

备选地，这些入口还可以是紧邻多孔构件203设置的薄的多孔管的形状，这些管随后被留下成为制成的层压制品的一体部分。多孔构件203具有三维结构，其允许树脂轻易地穿过和沿着多孔构件分配，从而促进和最大化树脂在整个层压制品上的分布。在图4中概述了根据本发明的多孔构件的不同结构。根据本发明，多孔构件聚结形成连续层，从而使凝胶层变得多余。本发明的另一个优点在于：从成形件或模具侧注入和分配树脂使得能够例如通过用眼睛在层压制品的另一侧进行观察发现任何可能的气泡或树脂不足或没有树脂的区域。然后可以在局部通过一个或多个第二树脂入口208施加树脂来处理这些尚未接收到足够树脂的区域，其中所述第二树脂入口例如可以为刺穿真空隔膜的管道或其他类型的入口的形状。

固化时间取决于多方面的因素和它们的组合，例如温度、固化剂、树脂体系、注入工艺、层压制品厚度等等。

固化过程是放热过程，且在固化过程中，来自树脂组分中的苯乙烯散布在封闭的模具内或在封闭的模具内气化。在多孔构件203中，苯乙烯使聚合物溶解，从而形成保护表面。选择苯乙烯的量和多孔构件203中的聚合物，以使将树脂引入模具103的时刻(此时多孔构件203用作树脂分配层)与苯乙烯开始影响多孔构件203之前的时刻之间的时间最佳。

当固化过程已经结束时，将真空隔膜105剥离模具103，然后从模具103上取出成品，例如为风力涡轮机叶片的部件。

图3在截面图中示出了根据本发明的生产方法的另一个实施例。该工艺基本上与图2中的描述相同。然而在这里，所述层包括位于纤维层104中的一些之间的根据本发明的第二多孔构件309。然后，树脂沿着模具或成形部件103的部分边缘或所有边缘被引入模具空腔，并进入所述多孔构件309中。这样，第二多孔构件309将确保树脂的正确和最佳分布。或者，可通过邻近多孔构件309设置的入口管引入树脂。由于多孔构件309此时被层铺于纤维片之间，因此它在成型之后不会被取出。在一个实施例中，多孔构件如上所述那样聚结，从而在制成的层压制品内形成连续层。在另一个实施例中，多孔构件发生聚结，且或多或少地流入相邻的材料层102或被相邻的材料层102吸收，并因此停止从而在制成的层压制品中形成不连续层。上述内置的第二多孔构件可有利于例如生产非常厚的层压制品，其中树脂通过这种方式可以从更厚的位置上注入或分配到整个层压制品中。

一个或多个内置的第二多孔构件309可以结合参考图2所描述的放置在最外层的多孔构件103一起使用。还可以在真空隔膜105附近放置另一个多孔构件103以主要用于分配的目的。

图4示出了多孔构件103的各种实施例。在(a)中示出的实施例是机织织物，在(b)中示出的实施例是编织织物，(c)中的材料具有多个小孔，例如像在开放孔泡沫中那样，(d)中的材料具有无定形的多孔结构，例如像在海绵中那样，(e)中的材料具有网状或筛子式结构。

实例

实例1

聚合物在苯乙烯中的溶解

选定的聚合物被放置在容纳有苯乙烯的烧杯中。所选定的聚合物为(a)聚苯乙烯，(b)多乙酸乙烯酯和(c)聚氨酯。观察苯乙烯溶解所选定的聚合物的能力并记录成所用时间的函数。

实例2

在提供外部加热的情况下，聚合物在苯乙烯中的溶解

测试与实例1相同的聚合物，以及(d)聚乙烯共聚(苯乙烯-烷基马来酰亚胺)、聚乙二醇延胡索酸酯。所选定的聚合物被放置在容纳有苯乙烯的烧杯内。烧杯被放置在加热源上，并提供外部加热。所施加的温度取决于所选定的聚合物。观察苯乙烯溶解所选定的聚合物的能力并记录成温度和所用时间的函数。

实例3

聚合物在苯乙烯和/或聚酯/乙烯基酯/环氧树脂中的溶解，和“凝胶”层的形成。

烧杯被排成一行，在实例2中的聚合物和带有硬化剂的树脂的样品被倒入烧杯中。树脂被固化，且在固化过程中，观察所选定的聚合物的状态(例如保持不变、溶解和部分溶解)，并记录为所用时间的函数。

实例4

在加热处理的过程中，聚合物在苯乙烯和/或聚酯/乙烯基酯/环氧树脂中的溶解和“凝胶”层的形成。

重复实例3的步骤，但另外在烧杯外部的周围放置热源。观察所选定的聚合物的状态并记录为温度和所用时间的函数。

Claims (21)

1.一种用于生产纤维强化产品的方法，该方法包括以下步骤：

a)将至少一个多孔构件放置在模具中；

b)将一个或多个强化纤维层放置在模具中；

c)引入树脂用于穿过多孔构件分配到纤维层；以及

d)让树脂固化和让分配构件聚结以形成连续层。

2.如权利要求1所述的方法，其中：将所述多孔构件布置成在聚结时以便形成最外层。

3.如权利要求1所述的方法，其中：将所述多孔构件布置成在聚结时以便形成内层。

4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中：通过化学处理或通过热量、辐射或振动的影响或它们的组合发生多孔构件的聚结。

5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中：在树脂的固化过程中，至少部分地发生多孔层的聚结以形成连续层。

6.如权利要求5所述的方法，其中：通过在树脂固化过程中所存在的苯乙烯的作用，至少部分地发生多孔层的聚结，以形成连续层。

7.如权利要求5所述的方法，其中：通过在树脂固化过程中产生的热量，至少部分地发生多孔层的聚结，以形成连续层。

8.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其中：所述方法为真空成形工艺。

9.如权利要求1-8中任一项所述的方法，其中：所述纤维强化产品为风力涡轮机叶片壳体的一部分。

10.一种具有三维片状结构的多孔构件，其允许液相流动穿过所述片状结构和在所述片状结构的平面上流动，在有用于生产纤维强化产品的树脂时，所述多孔构件能够聚结，从而形成连续层。

11.如权利要求10所述的多孔构件，其中：所述片状结构为编织、机织、针织或钩编材料、泡沫或筛网状材料的形式。

12.如权利要求10或11所述的多孔构件，其中：通过化学处理或通过热量、辐射或振动的影响或它们的组合至少部分地发生多孔构件的聚结。

13.如权利要求12所述的多孔构件，其中：多孔构件的聚结在树脂的固化过程中发生。

14.如权利要求13所述的多孔构件，其中：多孔层的聚结通过在树脂固化过程中存在的苯乙烯的作用至少部分地发生。

15.如权利要求13或14所述的多孔构件，其中：形成连续层的多孔层的聚结通过树脂固化过程中产生的热量至少部分地发生。

16.根据权利要求10-15中任一项的多孔构件在纤维强化产品的生产中的使用。

17.一种多孔构件的使用，所述多孔构件具有三维片状结构，该多孔构件允许液相流动穿过所述片状结构和在所述结构的平面中流动，在有用于生产纤维强化产品的树脂时，所述多孔构件能够聚结以形成连续层，作为纤维强化产品的生产中的一个层。

18.一种多孔构件的使用，所述多孔构件具有三维片状结构，该多孔构件允许液相流动穿过所述片状结构和在所述结构的平面中流动，在有用于生产纤维强化产品的树脂时，所述多孔构件能够聚结以形成外部的连续层。

19.如权利要求17或18所述的使用，其中：所述多孔构件由热塑性材料制成，所述热塑性材料能够在通过树脂固化过程中产生的热量实现的温度下发生聚结，由此形成连续层。

20.根据权利要求1-10中任一项所述的方法生产出的纤维强化复合材料。

21.一种风力涡轮机叶片，其包括如权利要求20所述的纤维强化复合材料。

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