CN101797804B - 用于真空辅助模塑纤维加强制品的膜结构 - Google Patents

用于真空辅助模塑纤维加强制品的膜结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于真空辅助模塑纤维加强制品的膜结构，具体而言，涉及一种制造纤维加强制品(20)的方法。该方法包括步骤：提供限定了其中的空隙的垫纤维结构(42)。在纤维结构(42)的至少一部分上施加膜结构(82)。膜结构(82)包括多微孔膜(120)。膜结构(82)的至少多微孔膜(120)具有由AATCC 118测试所确定的至少编号8的抗油等级。提供树脂和硬化剂混合料。通过对纤维结构和膜结构(82)施加真空而使树脂浸渍到纤维结构(42)的空隙中，其中，膜结构抑制穿过其的树脂的流动。

Description

用于真空辅助模塑纤维加强制品的膜结构
技术领域
本发明大体上涉及制作纤维加强(fiber-reinforced)制品(article)，并且具体而言，涉及通过使用膜的真空辅助模塑工艺(vacuumassisted molding process)来制作该制品。
背景技术
已知了用于在相对升高的温度下使用的由纤维加强树脂基体(matrix)制成的复合(composite)制品。例如，这样的复合制品可包括喷气发动机叶片、喷气发动机外罩、船体、车身和车辆部件、风力涡轮机叶片、航空器结构(例如机翼、机翼零件、雷达天线罩、机身部件、鼻锥、襟翼导轨、起落架(landing gear)、以及后舱壁等)。复合制品中使用的加强纤维可为任何合适的工艺纤维，例如碳、芳族聚酰胺、陶瓷、玻璃纤维以及混杂纤维(hybrid)等等。依赖于该复合制品将被投入的用途(service)，可利用这样的树脂来制造该制品--该树脂在升高的温度下被施加，因此树脂的表面张力比较低。
可通过利用真空将树脂浸渍(infuse)到纤维加强层来制作这些已知的复合制品。邻近纤维加强层放置层压(laminated)的片材。该层压的片材包括膜。已知的是，在比较高的温度下将树脂引入至纤维加强层，以使得树脂具有比较低的表面张力。树脂有时可将膜润湿(wet)或渗漏(leak)穿过膜。当发生润湿或渗漏时，模塑工艺变得低效。
因此，需要这样的改进的膜结构(membrane structure)，其可更好地抵抗膜的润湿或穿过膜的渗漏，以用于在利用处于比较高的温度和/或具有比较低的表面张力的树脂的真空辅助模塑操作中被使用。
发明内容
本发明的一方面为一种制造纤维加强制品的方法。该方法包括步骤：提供限定了其中的空隙(void)的垫纤维结构(mat fiberstructure)。在垫纤维结构的至少一部分上施加膜结构。膜结构包括多微孔(microporous)膜。膜结构的至少多微孔膜具有由AATCC118测试所确定的至少编号8的抗油等级(oil resistance rating)。提供树脂和硬化剂混合料(resin and hardener mix)。通过对垫纤维结构和膜结构施加真空而使树脂浸渍到垫纤维结构的空隙中，其中，膜结构抑制穿过其的树脂的流动(inhibits the flow of resin therethrough)。
本发明的另一方面为一种制造纤维加强制品的方法。该方法包括步骤：提供限定了其中的空隙的垫纤维结构。在垫纤维结构上施加膜结构。膜结构具有由AATCC118测试所确定的至少编号8的抗油等级和如由ASTM D737测试所确定的在125帕斯卡下的每平方英尺至少0.005CFM(立方英尺每分钟)的空气渗透率(air permeability)。提供树脂和硬化剂混合料。通过对垫纤维结构和膜结构施加真空而使树脂浸渍到垫纤维结构的空隙中，其中，膜结构抑制穿过其的树脂的流动。
本发明的另一方面为一种用于在传递模塑操作(transfermolding operation)(在该传递模塑操作中树脂和硬化剂混合料被使用)中使用的膜结构。膜结构包括多微孔膜。多孔织物(fabric)层压至多微孔膜。处理材料被应用至至少该多微孔膜。多微孔膜具有由AATCC118测试所确定的至少编号8的抗油性(oil resistance)并具有由ASTMD737测试所确定的每平方英尺至少0.005CFM的空气渗透率。
附图说明
当参看附图来阅读下面的详细描述时，本发明的这些和其它的特征、方面及优点将变得更好地被理解，其中：
图1是示出根据本发明的一方面的利用纤维加强物(reinforcement)所制成的复合制品的透视图；
图2是示出根据一方面的图1中所示的复合制品的一部分的制造的分解透视图；
图3是图2中示出的在根据一方面的复合制品的至少一部分的制造中被使用的膜结构的放大截面图；
图4是示出根据本发明的另一方面的膜结构的类似于图3的视图；
图5是示出根据本发明的另一方面的膜结构的类似于图3的视图；以及
图6是示出根据本发明的又一方面的膜结构的类似于图3的视图。图7是显示树脂/硬化剂混合料的表面张力与温度的关系的图表。部件列表：20制品22喷气发动机40芯部(core)42结构加强材料60模具80离型材料(release material)82膜组件84空气输送器材料86真空袋薄膜(vacuum bagging film)100真空接头(connection)102密封件104树脂浸渍输入接头106树脂供应管120膜122背衬材料(backing material)124膜侧 126织物侧140膜144膜侧160膜164膜侧
具体实施方式
下文中详细地描述了利用新的且经改进的疏油多微孔膜结构来制作利用纤维加强树脂基体所制成的复合制品的方法。该新的且经改进的疏油多微孔膜结构以至今未知的程度抵抗带有比较低的表面张力的树脂的渗漏、“润湿”或通行(passage)而允许气体通过它。该膜结构允许在模塑工艺期间对整个复合制品或复合制品的所期望的选择部分相对均匀地施加真空。膜结构还使在操作状态下使用树脂成为可能，因此树脂具有比较低的表面张力。膜结构还益于树脂的受控的流动并降低制品中的可由不均匀的树脂流动而产生的缺陷。随同工艺消耗材料的费用的降低一起，生产周期时间连同劳动时间一起被降低。新的且经改进的疏油多微孔膜结构的使用例如提供了成品零件的改进的质量、较低的空隙含量(void content)、减少的手动再加工、以及优化的纤维树脂比。
作为非限制性的示例，由纤维加强树脂基体所制成的复合制品可包括制品20，例如用于如图1中所示出的航空器喷气发动机22的碳加强外罩或壳体。制品20或外罩安置成围绕喷气发动机22。由于其接近喷气发动机22，因此制品20或外罩的至少一部分可能在如喷气发动机的操作期间的长期的持续时间内暴露于升高的温度(例如180℃)下。虽然公开和描述了喷气发动机外罩，但是制品20可非限制性地包括喷气发动机叶片、喷气发动机外罩、船体、车身和车辆部件、风力涡轮机叶片、航空器结构(例如机翼、机翼零件、雷达天线罩、机身部件、鼻锥、襟翼导轨、起落架、以及后舱壁等)。
用于制品20的应用可能要求在暴露于升高的温度的时间内的比较高的强度或比较低的重量，为此，使用了工艺纤维，例如碳、芳族聚酰胺、陶瓷、混杂、玻璃纤维、以及类似者、或它们的混合物(mixture)。当要求比较高的尺寸公差并期望低的空隙含量或高的加强纤维含量时，可利用真空辅助模塑工艺来制造制品20。真空辅助模塑工艺通常在相对升高的温度下施加树脂、或树脂和硬化剂混合料，因此其表面张力比较低。
根据本发明的一方面，制品20由碳纤维加强树脂基体结构所制成。制品20的碳纤维加强结构可由一层或多层碳纤维加强材料所制成。通过利用真空将带有或不带有硬化剂的树脂浸渍到碳纤维加强结构中来制作制品20。在比较高的温度下(以使树脂具有比较低的表面张力)将树脂引入至碳纤维加强结构。
制品20可由一对零件制成。分别地制成制品20的零件。然后，通过合适的手段将制品20的零件附连在一起以形成如图1中所示出的成品制品20。
参看图2，制品20的各零件可包括芯部40。芯部40典型地包括多个凹槽以在制造期间促进树脂流动穿过芯部和制品20的其余部分。芯部40可由任何合适的材料所制成，例如聚合物泡沫材料(polymeric foam)、木材、和/或金属蜂窝。合适的聚合物泡沫材料的示例包括，但不限制于，PVC(聚氯乙烯)泡沫材料、聚烯烃泡沫材料、环氧泡沫材料、聚氨酯泡沫材料、聚异氰脲酸酯泡沫材料、以及其混合物。
制品20还包括至少一层定位成邻近芯部40的结构加强材料42。各层结构加强材料42由加强纤维垫形成。典型地，该垫是加强纤维的织造(woven)垫或定向地取向的(directionally oriented)加强纤维的非织造垫。加强纤维垫具有遍及结构加强材料42的空隙，这些空隙将完全由树脂填充。合适的加强纤维的示例包括，但不限制于，玻璃纤维、石墨纤维、碳纤维、聚合物纤维(polymeric fibers)、陶瓷纤 维、芳族聚酰胺纤维、洋麻纤维、黄麻纤维、亚麻纤维、大麻纤维、纤维素纤维、剑麻纤维、椰壳纤维、混杂纤维、以及类似者、或其混合物。
在制造期间，树脂(其同样可为树脂和硬化剂混合料)被浸渍到制品20的结构加强材料42中以填充加强纤维垫中的空隙并且然后被硬化(cure)。可利用热量和/或时间来硬化浸渍的树脂以提供制品20。可利用热量和/或时间来硬化浸渍的树脂以提供制品20。硬化的树脂为各成品制品20提供了完整性和强度。合适的树脂的示例包括，但不限制于，乙烯基酯树脂、环氧树脂、聚酯树脂、基于双酚-A二环氧甘油醚(diglycidyl ether of bishpenol-A)的树脂，以及其混合物。树脂的选择可依赖于制品20的预定用途、所使用的加强纤维、以及制造工艺。
一种特别合适的树脂和硬化剂混合料商业上可在来自Hexcel公司的商品名称RTM-6下获得。该树脂是具有与树脂相混合的硬化剂或交联剂的单组分材料。合适的交联剂的示例是环脂肪胺的掺合料(blend)。当已硬化时，树脂呈现出在比较高的温度(其可能暴露于该温度下)下带有稳定的性质的三维结构网络(network)。
如图7中所示，树脂和硬化剂混合料在升高的温度下具有比较低的表面张力，其典型地被浸渍到加强纤维垫中。例如，如果在100℃下被施加，则树脂和硬化剂混合料的表面张力在约21至22dynes/cm(达因/厘米)的范围中。在80℃时，树脂和硬化剂混合料的表面张力在约23至24dynes/cm的范围中。接近180℃时，估计的树脂和硬化剂混合料的表面张力为约13dynes/cm。带有这种比较低的表面张力的树脂和硬化剂混合料可渗漏穿过或“润湿”至今已知的已在真空辅助树脂传递模塑工艺中被使用的膜结构。
在制品20的制造期间，结构加强材料42相对于芯部40(如果使用的话)而被布置，并且然后安置在模具60中。离型材料80被施加至制品20的结构加强材料42的暴露表面或外表面。离型材料80 呈离型薄膜和剥离布(peel ply)的形式。然后，将疏油且可透气的膜结构或膜组件82施加在离型材料80和制品20上以促进树脂浸渍过程。
空气输送材料(air transport material)84可安置在膜结构或组件82上以用于通过允许在树脂的浸渍期间被置换的气体逸出结构加强材料42中的空隙从而进一步促使工件脱气。空气输送材料84可由任何合适的网(mesh)或织物材料(例如，聚乙烯网)所形成。
由合适的材料(例如聚酰胺)形成的可透气的真空袋薄膜或真空薄膜86安置在空气输送材料84上。真空接头100延伸穿过真空袋薄膜86的侧面边缘。密封件102围绕模具60的外围在模具和真空袋薄膜86之间延伸以防止气体和树脂的渗漏。密封件102与真空接头100处于流体连通中。
树脂浸渍输入接头104延伸穿过真空袋薄膜86的中心部分。树脂浸渍接头104与基本上针对模具60的范围而伸延的树脂供应管106处于流体连通中。树脂供应管106安置成邻近于制品20。
当已通过真空接头100建立真空的时候，将树脂引入到树脂浸渍接头104、树脂供应管106、以及结构加强材料42中。该真空促进树脂流动和使树脂浸渍到结构加强材料42中的空隙中。膜组件82防止树脂从结构加强材料42中流走，然而允许由浸渍的树脂所置换的气体逸出至真空接头100。停止对制品20的树脂和真空的供应。树脂然后硬化。从制品20移去树脂输入接头104和供应管106、空气输送材料84、真空袋薄膜86、膜组件82、以及离型材料80。然后，制品20可被从模具60移去并被允许进一步硬化、被使用、被精加工、或与被其它部件装配在一起。
本发明的一方面中，膜组件82(图3)包括以热的方式或以粘合的方式(adhesively)层压至多孔织物背衬材料122的多微孔膜120。膜组件82具有膜侧124和织物背衬侧126。
膜120优选地为多微孔高分子膜(polymeric membrane)，其允许气体(例如空气或水蒸汽)流动到膜中或穿过膜且为疏水的 (hydrophobic)。膜120由任何合适的材料形成，例如聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene)、聚烯烃、聚酰胺、聚酯、聚砜、聚醚、丙烯酸和甲基丙烯酸聚合物、聚苯乙烯、聚氨酯、聚丙烯、聚乙烯、聚苯砜(polyphenelene sulfone)、以及其混合物。用作膜120的一种优选的多微孔高分子膜为优选已至少部分地烧结的扩展的(expanded)聚四氟乙烯(ePTFE)。
如已知的，ePTFE膜典型地包括通过原纤维(fibril)而互相连接以形成多微孔晶格类型结构(lattice type of structure)的多个结点(node)。膜120具有约0.01微米(μ)至约10μ的平均孔径(pore size)。原纤维和结点的表面限定许多互相连接的孔，这些孔在膜的相对的主侧表面之间以曲折的通道的形式完全地穿过膜120而延伸。典型地，膜120的孔隙率(即，膜120的体积中的开放空间(open space)的百分比)在约50％和约98％之间。膜120的材料、平均孔径以及表面能有助于建立膜的疏油性(oleophobicity)。
膜120优选地通过挤出(extrude)聚四氟乙烯(PTFE)细粉颗粒(其可按名称 细粉树脂从DuPont得到)和润滑剂的混合物而制造。然后压延(calender)挤出物。然后在至少一个方向且优选地在正交的两个方向中“扩展”或拉伸(stretch)该经压延的挤出物，以形成呈三维基体或晶格类型的结构的形式的连接结点的原纤维。“扩展”意在表示充分地拉伸超过材料的弹性极限以给原纤维引入永久的变形或伸长。优选地然后加热或“烧结”膜120以使膜材料中的残余应力降低并最小化。但是，在适合于膜的预期使用时，膜120可为不烧结的或部分烧结的。合适的膜120的特性的示例包括约0.42盎司每平方码的单位重量(unit weight)，约1.5CFM的空气渗透率，约15PSI(磅每平方英寸)的缪伦入水压力(Mullen Water Entry pressure)，以及约60000克每平方米每天(gr/m2/day)的湿蒸汽透射率(moisture vaportransmission rate)(MVTR)。
已知的是，多孔ePTFE膜120(虽然具有极好的疏水特性) 为亲油的。换句话说，构成膜120的材料易于不阻止(hold out)挑战剂(challenge agent)，例如处于相对升高的温度因而具有比较低的表面张力(例如24dynes/cm或更低)的树脂和硬化剂混合料。
可使用其它的材料和方法以形成具有开孔结构的合适的膜120。例如，可用于形成多孔膜的其它合适的材料包括，但不限制于，聚烯烃、聚酰胺、聚酯、聚砜、聚醚、丙烯酸和甲基丙烯酸聚合物、聚苯乙烯、聚氨酯、聚丙烯、聚乙烯、纤维素聚合物、以及其组合(combination)。制造多微孔膜120的其它合适的方法包括这些合适的材料中的任意材料的纤维或纳米纤维(nano-fiber)的叠合(lay up)、发泡、切片(skiving)或铸造。
根据本发明的一方面，利用疏油的含氟聚合物(fluoropolymer)材料以这样的方式处理膜组件82的至少膜120，即，使得产生增强的疏油特性而不损害其气体渗透率(gas permeability)。根据一个非限制性的方面，优选地整个膜组件82利用疏油的含氟聚合物材料而被处理。疏油的含氟聚合物覆层粘附(adhere)至限定膜120中的孔的原纤维和结点以及织物背衬材料122中的孔的表面。
如果利用疏油的含氟聚合物材料处理限定膜120中的孔的表面，则可实现至少多微孔膜120的重大地改进的疏油特性。可通过任何合适的手段(例如在美国专利编号6,228,477或美国专利申请公布2004/0059717中所公开和描述的那些)来对膜120、背衬材料122或膜组件82施加该处理。膜120、背衬材料122或膜组件82的提高的疏油特性是重要的，因为将被使用的树脂和硬化剂混合料具有比较低的表面张力。
用语“疏油”用于描述对由液体挑战材料(例如树脂)引起的润湿具有抗力的材料特性。典型地根据AATCC测试118在1至8的级别上评定膜组件82的“疏油特性”或“疏油性”。该测试客观地评价试样对由具有不同的表面张力的各种标准化的挑战液体引起的润湿的抵抗力。在测试中使用标记为#1至#8的八种标准的挑战液 体。#1挑战液体为矿物油(表面张力：25℃时为31.5dynes/cm)而#8挑战液体为庚烷(表面张力：25℃时为19.61dynes/cm)。根据该测试方法，各挑战液体的五滴液体被置于待测试膜组件82的一侧上。如果在30秒内发生由所选择的挑战液体引起的膜组件82的渗漏或润湿，则出现失败(failure)。
膜组件82的疏油等级编号对应于最后的成功地被测试的挑战液体。如同由对表面张力相对地更低的挑战液体引起的穿透(penetration)的抵抗力所证实的，疏油编号等级越高，疏油特性或疏油性越强。已发现的是，该膜组件82的膜侧124和织物侧126都能够通过己烷(hexane)(与庚烷相比具有相对地更低的表面张力)的挑战。见下面的关于挑战剂的表面张力和温度的关系的表格。 
因此，采用了新的非标准的等级编号“8+”以表示在标准测试条件下试样抵抗了己烷的穿透。因此，用语“优选地至少编号8等级”意味着试样达到了标准的编号8等级或更高(例如“8+”)。相比于已知的在真空辅助模塑工艺中所使用的膜组件，这是显著的改进。
根据本发明的一方面，处理呈膜组件82的形式的样品层压件(sample laminates)。由处理产生的特性报告于下面的表格中。 
某些膜120相对薄且易碎。织物背衬材料122包括在膜组件82中以为膜120提供支撑。背衬材料122可具有其它的或备选的功能，其包括，举例而言，如膜120一样约束或防止相同的和/或不同的颗粒和流体的流动，和/或保护膜120或膜组件82中的其它层免于因操作而受损。
织物背衬材料122可由非织造的或织造的聚合物纤维(例如聚酯纤维、尼龙纤维、聚乙烯纤维、及其混合物等)形成。背衬材料122典型地由聚合物材料的多孔织造物、非织造物、或稀松布(scrim)制成。通常使用纤维材料来制得背衬材料122，但是，同样可使用其它的多孔材料。背衬材料122的平均孔径通常比膜120的平均孔径大，尽管这在某些应用中不是必要的。这样，在某些应用中，背衬材料122起着至少部分地过滤流入或流过层压制品(laminated article)的流体的作用。典型地，支撑织物的平均孔径为约500μm(微米)或更小并且通常至少约0.5μm。支撑织物的孔隙率通常在约20％至将近90％(almost90％)的范围中。
用于多孔背衬材料122的合适的聚合物材料包括，举例而言，经拉伸或烧结的塑料(plastic)，例如聚酯、聚丙烯、聚乙烯、以及聚酰胺(例如尼龙)。这些材料通常可以包括例如0.5oz/yd2(约17gr/m2)(0.5盎司/平方码(约17克/平方米))、1oz/yd2(约34gr/m2)、以及2oz/yd2(约68gr/m2)等的不同的重量的形式而被获得。还可使用织造的织物，例如清水整理的70但尼尔的尼龙织造塔夫绸(70denier nylonwoven taffeta pure finish)。另一合适的织物为非织造的织品(non-woven textile)，例如1.8oz/yd2的共聚多酯平粘结(flat-bonded)双组分非织造介质。
膜组件82可透气且是疏油的。换句话说，膜组件82允许气体的透过其的通行。疏油处理(oleophobic treatment)的附加提高了膜组件82对被树脂、油或油质物质(oily substances)润湿的抵抗力。膜组件82具有如由AATCC118测试所确定的至少编号8的阻油(oil holdout)或抗油等级。膜组件82还具有由ASTM D737测试所测定的每平方英尺膜(在125帕斯卡下)至少0.01CFM/ft2(立方英尺每分钟/平方英尺)的空气渗透率。
根据图3中所示出的方面，所得到的膜组件82具有膜侧124和织物侧126。膜组件82在膜侧124和织物侧126上都是疏水的。换句话说，膜组件82防止或抵抗液体(例如水)的透过层压制品的通行。膜组件82可透气且可透射湿蒸汽(moisture vapor transmissive)。换句话说，膜组件82允许气体(例如空气、二氧化碳、以及水蒸汽)的透过其的通行。
根据本发明的一方面，由无机溶剂(solvent)对整个膜组件82施加疏油处理，以给整个膜组件提供改进的疏油性。附加的疏油处理提高膜组件82对树脂的自膜侧124或织物侧126的通行的抵抗力。但是显而易见的是，可只处理膜120以提高其疏油性。
背衬材料122和膜120层压在一起。背衬材料122和膜120的层压可通过各种方法(例如热层压或粘合层压)而实现。图3示出膜组件82的一方面，在其中，背衬材料122和膜120通过热层压而粘附。膜120优选地为可按零件号QM902从BHA集团股份公司获得的多微孔的扩展的聚四氟乙烯(ePTFE)膜。织物背衬材料122优选地为可按零件号Novatexx 2425从Freudenberg获得的纺丝粘合材料的多孔层。膜120和织物背衬材料122层压在一起。根据一方面，层压的膜组件82然后被处理以提高疏油特性。
已发现的是，超临界状态下的无机流体可溶解该优选的氟 化聚合物处理材料(fluorinated polymer treatment material)。所得到的溶液(solution)能够润湿膜组件82并带着溶解的氟化聚合物处理材料进入多微孔膜120中的孔。带有溶解的氟化聚合物处理材料的溶液具有允许溶解的处理材料利用无机溶剂而轻易地被携带入背衬材料122和膜120的最小的孔中的表面张力、粘度、以及相对接触角。
无机溶剂优选地为处于超临界相中的二氧化碳。超临界二氧化碳(SCCO2)溶液的表面张力小于1dynes/cm并且最优选地小于0.1dynes/cm，因此其可进入待处理的膜组件82的非常小的区域(例如膜120的孔)。超临界二氧化碳还具有小于约0.1厘泊的粘度。溶液的粘度和表面张力极小，因此，遇到非常小的对流动的抵抗力，从而，有助于进入膜120的甚至是最小的孔的可能性。即使膜组件82处于受限的(confined)状态(例如呈片材的紧紧地缠绕的卷的形式)中，有效的处理也是可能的。
氟化聚合物处理材料或含氟聚合物沉积在背衬材料122的孔和限定延伸穿过膜120的互相连接的孔的结点和原纤维的表面上及周围。这导致相对薄且均匀的覆层被施加至膜组件82的几乎(virtually)所有表面。一旦在膜组件82上沉积了预定的适量的氟化聚合物处理材料，孔在通流面积(flow area)方面并不(自未处理的层压制品的通流面积起而)显著地减小。在膜组件82的膜侧124和织物侧126上都实现了改进的疏油特性。
合适的氟化聚合物处理材料的示例包括那些具有氟烷基(fluoroalkyl)部分或优选地具有全氟烷基(perfluoroalkyl)部分的材料。一种这样的氟化聚合物处理材料为由Micell技术股份公司所设计并合成且被称作Fabati 100的全氟烷基丙烯酸系共聚物。利用TAN(1，1，2，2，-四氢全氟辛基丙烯酸酯)；丙烯酸丁酯；交联剂TMI(异丙烯基-a，a-二甲苯甲基异氰酸酯)；Vazo 52引发剂(2，4-二甲基-2，2′-偶氮二戊腈)在MIBK(甲基异丁酮)中合成Fabati 100。通过利用热的后处理硬化(post-treatment cure)，Fabati 100处理材料发生交联。另 一合适的全氟烷基丙烯酸系共聚物为Fabati 200。Fabati 200类似于Fabati 100但不具有交联剂(TMI)，并且使用HBA(丙烯酸4-羟丁酯)代替丙烯酸丁酯。因此，Fabati 200处理材料不要求后处理加热。
在包含疏油氟化聚合物处理材料的溶液中多种无机溶剂可被使用。用语“无机溶剂”指的是非水溶剂和非水溶剂的组合，并且，尤其是指包含无机化合物的溶剂。合适的无机溶剂包括例如二氧化碳(CO2)、氨(NH3)、尿素[(NH2)2CO]、无机酸(例如盐酸、硫酸)、四氯化碳和四氟化碳、以及碳的氧化物(例如二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO))、碳酸钾、以及碳酸氢钠。溶剂或多种溶剂的选用可受多种因素影响，其包括溶剂中的处理材料的溶解度、溶剂的分子量、以及溶剂的极性。在本发明的优选的方面中，处理材料在无机溶剂中完全地溶解。在本发明的其它方面中，处理材料在无机溶剂中未全部地溶解。
溶液中的氟化聚合物处理材料的量可在宽范围上变化。典型地，溶液中的氟化聚合物处理材料的量影响膜组件82的总的(resultant)疏油性。典型地，溶液中的含氟聚合物或氟化聚合物处理材料的量为约25wt％(重量％)或更少，并且优选地为约10wt％或更少。对于在其中膜组件82被使用的许多应用，无机溶剂中的含氟聚合物处理材料的量的范围为从约0.8wt％到约10.0wt％，并且优选地，从约2.0wt％到约5.0wt％。
根据本发明的一方面，膜组件82的背衬材料122和膜120在背衬材料122和膜120的层压之后共同地被处理。典型地，在处理期间，氟化聚合物溶液润湿且优选地浸透(saturates)膜组件82的背衬材料122和膜120。无机溶剂的使用帮助氟化聚合物处理材料遍及层压制品的背衬材料122和膜120而相对地均匀分布。然后，去除无机溶剂。氟化聚合物处理材料附连至背衬材料122和膜120并增强了膜组件82的两侧124，126处的疏油性。
可选地，经处理的膜组件82可然后通过加热而被“硬化”。“硬化”过程通过允许含氟聚合物重新排列到疏油取向中来提高疏油 性。硬化温度在含氟聚合物之间变化。
膜组件82具有比较高的湿蒸汽透射率(MVTR)和空气渗透率，与此同时其疏油特性通过处理材料而被改进。膜组件82的两侧124，126都具有如由AATCC118测试所确定的至少编号8等级的且优选地至少编号8+等级的阻油等级。膜组件82优选地具有由JISL-1099B2测试所测定的至少1500gr/m2/day并且更优选地至少15000g/m2/day的湿蒸汽透射率(MVTR)。膜组件82优选地具有由ASTMD737测试所测定的每平方英尺膜至少0.005CFM、优选地每平方英尺膜至少0.01CFM、并且更优选地每平方英尺膜至少0.05CFM的空气渗透率。
根据本发明的一方面，通过利用氟化聚合物处理材料或含氟聚合物来处理限定膜120和背衬材料122中的孔的表面以及膜组件82的膜侧124和织物侧126的表面来实现膜组件82的改进的疏油特性。根据本发明的一方面，膜组件82具有覆盖层压制品的膜120的甚至最小的孔的处理材料。所应用的处理材料改变整个膜组件82的特性，例如疏油性。
本发明的一备选的方面是使用物理地重叠(overlaid)在一起而不是层压在一起的两个或更多个膜组件82。在测试中，样品膜结构包括重叠在一起的三个膜组件82。总的膜结构抵抗用RTM-6树脂和硬化剂混合料进行的渗漏和润湿直到树脂和硬化剂混合料的温度达到180℃。RTM-6树脂和硬化剂混合料的在180℃时的表面张力为约13dynes/cm。按照AATCC 118测试，膜组件82具有至少编号8的且甚至编号8+的阻止等级。这种膜结构的空气渗透率为由ASTMD737测试所测定的每平方英尺膜在125帕斯卡下的0.1CFM。
根据图4中示出的本发明的另一方面，膜组件82a包括如图3中示出的被层压在一起并且然后经受疏油处理的两个膜组件82。膜组件82a具有膜侧124和织物侧126。膜组件82a在膜侧124和织物侧126上都是疏水的。换句话说，膜组件82a防止或抵抗液体(例如 水)通过层压制品。膜组件82a可透气且可透射湿蒸汽。换句话说，膜组件82a允许气体(例如空气、二氧化碳、以及水蒸汽)通过其。
膜组件82a为疏油的。附加的疏油处理提高了膜组件82a对由液态树脂、油或油质物质所引起的渗漏或润湿的抵抗力。膜组件82a具有如由AATCC 118测试所确定的至少编号8的且优选地至少编号8+等级的阻油或抗油等级。膜组件82a还具有如由ASTM D737测试所确定的在125帕斯卡下的至少0.01CFM/ft2的空气渗透率。
根据图5中示出的另一方面，膜组件82b包括层压在一起的两个膜组件。膜组件82b类似于膜组件82a。但是，所使用的膜140具有不同于膜120地被施加的疏油处理。膜140用美国专利编号6,288,477所公开的方法来处理。然后，经处理的膜140层压至未处理的织物背衬材料以形成膜组件82b。膜组件82b具有膜侧144和织物侧126。膜组件82b在膜侧144和织物侧126上都是疏水的。换句话说，膜组件82b防止或抵抗液体(例如水)的透过层压制品的通行。膜组件82b可透气且可透射湿蒸汽。换句话说，膜组件82b允许气体(例如空气、二氧化碳、以及水蒸汽)的透过其的通行。
膜组件82b为疏油的。附加的疏油处理提高膜组件82b对被树脂、油或油质物质润湿或渗漏的抵抗力。膜组件82b具有如由AATCC 118测试所确定的至少编号8的且优选地至少编号8+等级的阻油或抗油等级。膜组件82b还具有由ASTM D737测试所测定的每平方英尺膜在125帕斯卡下至少0.01CFM/ft2的空气渗透率。
根据图6中示出的又一方面，膜组件82c包括两个层压至背衬材料122的膜120和160。膜120和160可在制造期间整体地形成单一件或层压在一起。膜120，160可为相同的或具有不同的厚度、孔径、空隙空间、或其它特性。膜组件120，160中的任一个、没有一个、两个都可被处理以增强其疏油特性。膜120，160层压至织物背衬材料122。膜组件82c可在层压之后被处理以提高疏油性。膜120，160可定位在织物背衬材料122的相对侧上。
膜组件82c具有膜侧164和织物侧126。膜组件82c在膜侧164和织物侧126上都是疏水的。换句话说，膜组件82c防止或抵抗液体(例如水)的透过层压制品的通行。膜组件82c可透气且可透射湿蒸汽。换句话说，膜组件82c允许气体(例如空气、二氧化碳、以及水蒸汽)的透过其的通行。
膜组件82c具有增强的疏油特性。附加的疏油处理提高了膜组件82c对由树脂、油或油质物质所引起的渗漏或润湿的抵抗力。膜组件82c具有如由AATCC118测试所确定的至少编号8的且优选地至少编号8+等级的阻油或抗油等级，因此，其可抑制穿过膜组件的树脂流(当处于25℃的树脂的表面张力低于19.61dynes/cm时)。膜组件82c还具有由ASTM D737测试所测定的每平方英尺膜在125帕斯卡下至少0.01CFM/ft2的空气渗透率。
本发明的一备选的方面是使用物理地重叠在一起而不是层压在一起的两个或更多个膜组件82c。在测试中，样品膜结构包括重叠在一起的三个膜组件82c。总的膜结构抵抗利用RTM-6树脂和硬化剂混合料的润湿和渗漏直到树脂和硬化剂混合料的温度达到180℃。对于RTM-6树脂和硬化剂混合料而言在180℃时的表面张力为约13dynes/cm。按照AATCC 118测试，膜组件82具有至少编号8的且甚至编号8+的阻止等级。这种膜结构的空气渗透率为由ASTM D737测试所测定的每平方英尺膜在125帕斯卡下的0.1CFM。
虽然已按照各种具体的实施例描述了本发明，但是本领域的技术人员将认识到，本发明超过具体地公开的实施例而延伸至其它备选的实施例和/或那些所公开的实施例的系统、技术、以及明显的改型和等效物的使用。意图是，所公开的发明的范围不应由上文所描述的特别地公开的实施例所限制。

Claims (7)

1.一种制造纤维加强制品(20)的方法，所述方法包括步骤：
提供限定了其中的空隙的垫纤维结构(42)；
提供第一膜组件，其具有第一织物层和层压至所述第一织物层的第一多微孔膜，使得所述第一膜组件具有膜侧和织物侧，并且所述膜侧和所述织物侧都具有由AATCC 118测试所确定的至少编号8的抗油等级；
提供第二膜组件，其具有第二织物层和层压至所述第二织物层的第二多微孔膜，所述第二多微孔膜具有由AATCC 118测试所确定的至少编号8的抗油等级；
将所述第一膜组件施加至所述垫纤维结构(42)上，并且将所述第二膜组件施加至所述第一膜组件上；
提供树脂和硬化剂混合料；以及
通过对所述垫纤维结构、所述第一膜组件和所述第二膜组件施加真空而使所述树脂浸渍到所述垫纤维结构(42)的空隙中，其中，所述第一膜组件和所述第二膜组件抑制穿过其的树脂的流动。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一和第二多微孔膜(120)包括至少一个由扩展的聚四氟乙烯制成的层，所述扩展的聚四氟乙烯被充分地拉伸超过材料的弹性极限以给原纤维引入永久的变形或伸长。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一和第二多微孔膜还包括疏油处理。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述树脂和硬化剂混合料包括双酚-A二环氧甘油醚。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一和第二膜组件具有由ASTM D737测试所确定的至少0.005CFM/ft2的空气渗透率。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一和第二膜组件抵抗由表面张力低至13达因/cm的树脂和硬化剂混合料所引起的润湿。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一和第二膜组件各包括至少两个多微孔膜(120，140，160)和至少一个织物层(122)。
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