CN103492165A - 经树脂涂布的圆角填充物及其制造系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可变形、经涂布的圆角填充物，其由连续或细长的纤维结构(2)及粘性、树脂表面涂层所组成，所述树脂表面涂层通过将干燥、连续或细长的纤维结构拉引通过加热树脂浴(3)而形成。所述经涂布的圆角填充物具有大体上无树脂的内部且所述树脂表面涂层具有大体上均匀的厚度。

Description

经树脂涂布的圆角填充物及其制造系统及方法
相关申请案的交叉参考
本申请案主张2011年6月3日申请的第61/493,277号美国临时专利申请案的权利，所述申请案的揭示内容以引用的方式全部并入本文中。
技术领域
背景技术
制造具有复杂形状的复合材料的现有方法是通过形成具特定形状的强化纤维预成形件、将预成形件放置在真空袋或模具中、用液态树脂灌注预成形件并且随后加热经浸渍的预成形件以使其固化成最终的复合材料部件。在制备一些预成形件期间，在纤维层的不同叠层之间形成的多个接面处常发现空隙空间或空腔。通常将填充物用于填充此类空腔。
发明内容
本发明涉及适用于例如飞机结构组件的航天应用的圆角填充物。所述圆角填充物是一种可变形、经涂布的结构，其包括连续或细长的纤维结构及通过将干燥、连续或细长的纤维结构拉引通过加热树脂浴而形成的粘性、树脂表面涂层，其中经涂布的圆角填充物具有大体上无树脂的内部并且所述树脂表面涂层具有大体上均匀的厚度。
附图说明
图1说明可用于形成经涂布的圆角填充物的示范性编织物结构。
图2示意性说明根据一个实施例的用于形成经涂布的圆角填充物的表面涂布方法及系统。
图3展示用于图1所描绘的涂布方法中的索环设计的实施例。
图4为根据图1中所描绘的涂布方法形成的经涂布的纤维编织物的横截面部分的显微照片。
图5示意性展示具有待用圆角填充物填充的空腔的预成形件结构的类型的横截面。
图6为展示经灌注的纵梁结构的横截面的显微照片，其中将两种类型的经涂布的纤维编织物用作圆角填充物。
具体实施方式
对于由预浸材料制成的复合材料部件来说，常见惯例是使用接合部分中所用的相同材料，且将其碾压以形成填充物。此方法耗时、效率低且具有填充物制造长度有限的特殊缺点。为减轻此缺点，一些解决方案涉及制造由连续丝束制成的预浸填充物，其中将若干丝束单独地或捆在一起进行预浸。在一些情形下，可使这些丝束通过冲模以使填充物按照所需的横截面轮廓预成形，从而模仿其将填充的空腔轮廓。每个空腔使用一种或一种以上填充物，这要取决于空腔的大小、填充物的大小及形状、填充物填充空腔的能力、部件所需的机械性能以及一些其它限制，例如填充物的处理、在空腔内的放置、材料库存管理等。在另一方法中，提供一种机器以获得若干预浸胶带且生产具有连续长度的填充物，且按照所需轮廓预成形。此类预浸圆角填充物均具有大量树脂，通常为产品重量的30%到40%。树脂分布使得其通常浸湿形成填充物的纤维的绝大部分。在使用例如热风器加热填充物的下料过程中，预浸填充物的粘性通常可得到某种程度的增强。预浸填充物的处理、柔性及延展性通常很差，甚至在用热风器加热时，树脂致使的不便仍妨碍填充物纤维结构的自由运动。最终，在复合材料部件由预浸材料制成的情况下，也开发出粘性树脂填充物作为预浸填充物的替代物。在此情况下，填充物的90%到100%由树脂制成，有时会将轻质网布嵌入树脂填充物中以提供较高的处理特性。.
近年来，经由树脂灌注(RI)方法制造的复合材料部件的数量已显著增加。RI不仅用于制造小型复杂部件，而且现在用于制造整个机翼或其它极大型飞机部件。虽然在一些情况下，经由织物预成形方法形成部件可以消除对填充物的需求—例如在π预成形件的情况下—但大多数RI部件(尤其是大型部件)仍依赖于增粘的宽幅预浸布或织物，其经折叠以形成所需形状，从而产生需要用填充物填充的空腔。可将增粘的宽幅预浸布碾压成面条状填充物。此方法只可以产生短长度填充物且至今是最不具成本效益的方法。其它方法依赖于用增粘剂部分浸渍个别或多个丝束或绳或编织物。增粘剂的目的是为填充物提供某种程度的粘性，以便在组装预成形件时将其定位在空腔内。遗憾的是，大多数增粘剂必须经热活化以提供其胶粘特性。此需要在填充物下料期间使用例如热风器对其预热。在一些情况下，增粘剂可为一种可喷射、溶剂型树脂，其需要完全移除溶剂，从而呈现安全性问题及层压板空隙含量问题。有时此问题难以处理，需要一个以上操作员，且从安全危害观点及可能的材料降解来看甚至更成问题。将预浸填充物或固体填充物用于待经由RI处理的部件的空腔的尝试尚未相当成功，因为RI部件与预浸填充物之间由于固化周期差异而不存在整合，并且材料之间的兼容性差，从而导致机械问题。
最终，发现预成形填充物难以处理并且难以定位在待用树脂灌注的空腔内。结构部件的空腔可具有复杂轮廓，因此，使预成形填充物的形状与空腔轮廓相匹配很重要。这种匹配要求给制造操作员带来不必要的负担。在一些应用中，空腔轮廓甚至随着部件中的位置而变化。因此极难制造具有可变横截面以适合空腔轮廓的填充物。而且，这种填充物的相关成本将远超对其功能的需求及执行。另外，许多常规的预成形填充物极其僵硬且不能弯曲，从而使其轮廓遭受被损害的风险，且因此出于处理及运输的原因，只能由离散长度形成，此限制了其吸引力。对于那些稍微不太僵硬且可缠绕在极大直径(例如20英寸及更大)的核心上的填充物来说，为了保持填充物的形状并且避免其扭曲，必需特殊的沟槽状核心。而且，沉积在这种类型核心上的填充物的量通常受沟槽间距及核心大小(直径及长度)的限制。这些包装需求增加这种产品的总成本且减少其吸引力。
本发明涉及用于经树脂灌注(RI)方法处理的复合材料预成形件中的经涂布的填充物。更特定来说，经涂布的填充物采取连续或细长填充物的形式以便填充在三维复合材料预成形件结构的空腔内。经涂布的填充物可变形且可延展以使其可符合多种空腔几何形状。在一个实施例中，待涂布的连续或细长填充物呈干燥、连续、经编织的结构的形式，例如由缠绕成编织图案的多个个别纤维束形成的纤维编织物。图1说明可用于形成经涂布的填充物的示范性编织物结构。纤维编织物可具有实心内部或中空核心。本文将经涂布的填充物称为“圆角填充物”。本文还揭示在干燥、连续或细长填充物上形成树脂表面涂层的方法，借此使所得经涂布的填充物在室温下保持粘性外表面。经涂布的填充物变得比原来未经涂布的填充物僵硬，但其仍可弯曲/可延展。
如本文所用的术语“粘的”或“粘性”指经涂布的填充物粘着于表面一段时间的能力。
树脂灌注(RI)是通用术语，其涵盖多种处理技术，例如树脂传递模制、液体树脂灌注、真空辅助树脂传递模制、使用柔性工具的树脂灌注、真空辅助树脂灌注、树脂膜灌注、大气压控制树脂灌注、真空辅助方法及单线注射。树脂灌注可用于结构部件的制造过程中，其中将液体树脂引到保持在真空下的干燥纤维预成形件中。干燥纤维预成形件可采取组装成堆叠或叠层的多个干燥强化纤维层(layer/ply)形式。然后将预成形件放置在模具或真空袋中，并且直接在原位用基质树脂注射或灌注。本发明的经涂布的圆角填充物可用于填充在干燥纤维预成形件中形成的空腔。
在一个实施例中，待涂布的填充物由经独特设计的编织物制成，所述编织物赋予适当的可变形性以适合多种空腔轮廓。特定来说，填充物的可变形性是归因于轴向纤维相对于形成编织物包层的偏斜纤维的高比例。编织物可由3根或3根以上相互缠绕的纱线形成，所述纱线被描述成形成柔韧且可高度变形的中空管的偏斜纱线。在一些情况下，轴向纱线也与偏斜纱线相互缠绕以形成具有较高内聚力(即编织物更稳定或更不易变形)的中空柔性管。这种类型的编织物结构被称为“三轴”编织物，因为纱线(即纤维束)是在三个不同的方向上延伸，这与所谓的“双轴”编织物相反，因为纱线只在两个不同方向上安置。在其它情况下，双轴或三轴编织物的中空部分可用纵向纱线填充。纵向纱线被定义为编织物的核心，而编织物的双轴或三轴结构被定义为外层或外壳或包层。当使用编织物时，基于编织物的总重量，轴向纤维(作为放置在编织物核心中的纤维或/及偏斜纤维中的纤维)的重量百分比为至少50%，优选超过65%。将树脂涂层均匀地沉积在编织物的外表面上，从而使编织物的内部大体上无树脂。由此又允许编织物的核心在RI循环期间被灌注。由于在室温下紧密层结构与低流动树脂的组合，所以树脂保留在由偏斜纱线所构成的编织物的外表面上及外表面内。
特定编织物架构与编织物填充目的及圆角填充物大小有关。一般来说，较粗编织物(直径大于0.150英寸的编织物)用于填充空腔的最大体积，且被设计成具有被双轴套筒包裹的核心，而较细编织物用于空腔的顶端且具有三轴设计。然而，可针对其它应用开发其它编织物设计。在较粗编织物的核心及包层结构的情况下，核心及双轴包层相互独立且允许相对于彼此自由独立地运动。而且，核心含有填充物的绝大部分(至少50%)纤维且由允许自由运动而无太多限制的独立平行纱线制成。此有利于填充物在空腔内的良好填装。外部包层独立于核心，其纤维相对于编织物纵向具有长夹角，例如小于35°。此进一步有利于圆角填充物的良好处理。外层具有良好覆盖因数，从而有助于在填充物外壳内或其表面的编织物上含有树脂。
在三轴编织物填充物的情形下，填充空腔顶端需要填充物具有高度可变形性。因而优选可折叠的编织物结构。因而，中空编织物结构最适合此目的。占编织物填充物约50%重量的轴向纱线将提供良好的纵向稳定性(此在树脂涂布过程中尤其需要)及可变形性的一致性以及产品的可折叠性。与核心-外壳编织物类似，三轴编织物的高覆盖率有助于在外壳内或其表面上含有树脂。
图2示意性说明根据一个实施例的用于形成经涂布的圆角填充物的表面涂布方法及系统。表面涂布方法包含使干燥、连续纤维结构2(例如从源卷线轴1提供的纤维编织物)通过(即在张力下纵向拉伸)加热树脂浴3并且穿出可变形索环4，借此只将所需量的树脂沉积在填充物的外表面上。然后使离开加热树脂浴3的经涂布的纤维结构与由卷线轴6提供的交错材料缠绕，然后缠绕到存储卷线轴7上。交错材料是可移除的且有助于缠绕及存储，但不成为经涂布的成品填充物的组成部分。交错材料允许经涂布的填充物缠绕在其本身上及解开。
圆角填充物的树脂涂层受树脂粘性、涂布方法及未经涂布的纤维结构的特性控制。对于给定的圆角填充物，所需的树脂沉积量受处理条件控制，例如影响树脂粘性的树脂温度、影响未经涂布的填充物在树脂中的停留时间的线速度、影响从经涂布的填充物中挤出的树脂的量的填充物离开树脂浴所经过的索环的直径。索环中的孔的内径受控制且与其它控制因素一起作用以提供所需的涂布树脂含量。主要控制因素包含：
(a)索环孔隙尺寸(ID尺寸)
(b)树脂温度(影响涂布期间的树脂粘性)
(c)树脂浴中的树脂高度
(d)树脂寿命
(e)线速度
连续填充物与树脂浴的接触时间由树脂高度及线速度决定。在涂布过程中树脂浴的粘性经由加热予以控制以便使表面涂层相对光滑且均匀，且可处于0.50泊到1000泊(0.05Pa·s到100Pa·s)的范围内，这要取决于待涂布的填充物表面(例如编织物的粗糙度、纹理)。表面涂布期间经加热的树脂浴的温度可在100°F到300°F(37.78℃到148.89℃)的范围内，这要取决于所使用的树脂的类型。可使用任何常规的加热方法加热树脂浴，例如，以围绕金属容器的带状加热器提供加热源。线速度可为每分钟10到150英尺(fpm)(5.08cm/s到76.25cm/s)，优选为30fpm到60fpm(15.25cm/s到30.5cm/s)。涂布浴内的树脂高度通过增加未经涂布的填充物在树脂中的驻留时间而直接影响经涂布的填充物的树脂含量，因此，可改变驻留时间以使经涂布的填充物达到所需的树脂含量。树脂的表面张力也在进入索环之前发挥降低树脂高度的作用。
索环是由可变形材料制成且大小相同于或略低于待涂布的连续填充物/编织物的实心直径。例如，0.125英寸(3.175mm)ID索环可用于涂布具有0.148英寸(3.76mm)外径(OD)的编织物，且0.08英寸(2.03mm)ID索环可用于涂布具有0.08英寸(2.03mm)OD的编织物。在一些实施例中，为了增加经涂布的填充物的树脂含量，可增加索环内径以使其略大于待涂布的连续填充物/编织物的直径。已发现橡胶索环适用于本发明的涂布系统。然而，应了解其它弹性材料可用于制造索环。图3展示一种合适的索环设计的实施例(左图为横截面视图，右图为俯视图)。应注意，可改变索环的几何形状以适应不同的填充物横截面几何形状(例如三角形、正方形、椭圆形等)。
通过图2中所描绘的涂布方法产生的所得经涂布的填充物为树脂含量可控制的可变形/可延展的圆角填充物。经涂布的填充物的树脂涂层厚度大体上均匀。表面涂层的连续性为约90%到100%。有一些树脂渗透进纤维结构的外部中，但纤维结构的内部仍保持大体上无树脂。
图4为根据图2所描绘的涂布方法形成的经涂布的纤维编织物的横截面部分的显微照片。此横截面视图展示树脂在经涂布的编织物的外部处形成涂层，而在经涂布的编织物的内部处的核心纤维仍保持无树脂。
基于经涂布的填充物的总重量，沉积到未经涂布的填充物上的树脂的量的范围可为5重量%到50重量%，优选为10重量%到30重量%，更优选为约15重量%到20重量%，且经调整以满足预期应用的需求。在制造结构部件时，树脂含量及表面涂层大体上防止经涂布的填充物在RI过程中限制树脂流动。本文所揭示的经开发的涂布方法极其稳健且稳定，且允许所需量的树脂均匀沉积在填充物上。
出于多种目的，可在约0.010英寸到1.5英寸(0.254mm到38.1mm)的直径范围内经济地生产经树脂涂布的圆角填充物，且出于某些预期目的可在约0.04英寸到0.4英寸(1.02mm到10.16mm)的范围内进行生产。
待涂布的连续或细长纤维结构可由有机或无机纤维制成，所述纤维包含由聚合物、碳、石墨、玻璃、石英、芳族聚酰胺(例如凯夫拉尔(Kevlar))、PBO、聚乙烯、无机氧化物、碳化物、陶瓷、金属或其组合。
涂布树脂可为含有一种或一种以上热固性树脂的涂布调配物，其包含(但不限于)以下者所组成的群组的成分：环氧树脂、加成聚合树脂、双马来酰亚胺树脂、氰酸酯树脂、酚醛树脂、聚酯树脂、乙烯酯树脂以及其组合。
而且，树脂可为热熔树脂，这表示树脂为无溶剂树脂，其在高于室温的温度下为液体且在室温下为固体或半固体。热熔涂布方法依赖于以温度控制树脂聚合物的粘性。当使用热熔环氧树脂时，树脂可在烘箱内预热(例如在100°F到250°F或37.78℃到121.11℃下)，然后开始涂布过程以允许将树脂注入到过程容器中。
适于涂布调配物的环氧类树脂的实例包含得自氰特工业有限公司(Cytec IndustriesInc.)的
Figure BDA0000397064930000061
890RTM树脂及
Figure BDA0000397064930000062
823RTM树脂(两者均是针对树脂传递模制而设计的液体环氧树脂)。可使用的其它可能环氧类树脂包含选自以下者的环氧树脂：在50℃下粘度为10Pa·s到20Pa·s的N,N,N'N'-四缩水甘油基二氨基二苯甲烷(例如汽巴嘉基(Ciba-Geigy)出售的“MY9663”、“MY720”或“MY721”)；(MY721为MY720的较低粘性变体且针对较高使用温度而设计)；在110℃下粘度为18泊到22泊(1.8Pa·s到2.2Pa·s)的N,N,N',N-四缩水甘油基-双(4-氨基苯基)-1,4-二异丙基苯(例如壳牌化学公司(Shell Chemical Co.)出售的Epon1071)；在110℃下粘度为30泊到40泊(3Pa·s到4Pa·s)的N,N,N',N'-四缩水甘油基-双(4-氨基-3,5-二甲基苯基)-1,4-二异丙基苯(壳牌化学公司出售的Epon1072)；在25℃下粘度0.55Pa·s到0.85Pa·s的对氨基苯酚的三缩水甘油醚(例如汽巴嘉基出售的“MY0510”)；优选在25℃下粘度为8Pa·s到20Pa·s；优选此构成所使用的环氧基组分的至少25%；双酚A类材料中的二缩水甘油醚，例如2,2-双(4,4'-二羟苯基)丙烷(例如美国陶氏(Dow)出售的“DER661”，或壳牌(Shell)出售的“Epikote828”)，及优选在25℃下粘度为8到20Pa·s的酚醛树脂；苯酚酚醛树脂的缩水甘油醚(例如美国陶氏出售的“DEN431”或“DEN438”)；1,2-邻苯二甲酸二缩水甘油酯，例如GLYCEL A-100；二羟基二苯基甲烷(双酚F)的二缩水甘油基衍生物(例如汽巴嘉基出售的“PY306”)，其属于低粘度等级。其它环氧树脂前驱物包含环脂肪族，例如3',4'-环氧基环己基-3,4-环氧环己烷甲酸酯(例如汽巴嘉基出售的“CY179”)及联合碳化物公司(Union Carbide Corporation)的“酚醛塑料(Bakelite)”范围内的那些材料。
加成聚合树脂的实例为丙烯酸树脂、乙烯基树脂、双马来酰亚胺树脂及不饱和聚酯。
合适的双马来酰亚胺树脂为含有马来酰亚胺基作为反应性官能度的热固型树脂。除非另有说明，否则如本文所用的术语双马来酰亚胺包含单官能、双官能、三官能、四官能及更高官能的马来酰亚胺及其混合物。平均官能度为约2的双马来酰亚胺树脂是优选的。如此定义的双马来酰亚胺树脂是通过马来酸酐或经取代马来酸酐(例如甲基马来酸酐)与芳香族或脂肪族二苯胺或聚苯胺反应而进行制备。也可使用密切相关的纳迪克酰亚胺树脂(nadicimide resin)，其类似地由二胺或聚胺制备，但其中马来酸酐被马来酸酐或经取代的马来酸酐与二烯烃(例如环戊二烯)的迪奥斯-奥德(Diels-Alder)反应产物所取代。如本文所用，术语双马来酰亚胺应包含纳迪克酰亚胺树脂。也可使用含有多种双马来酰亚胺的双马来酰亚胺“共熔”树脂混合物。这些混合物通常具有显著低于个别二马来酰亚胺的熔点。
在一个实施例中，用于表面涂层的树脂为环氧类树脂，其经粘性改质剂改质以便保持过程及性能的兼容性，但环境粘度使得其产生表面粘性以用于定位目的及低流动行为。粘性改质剂可选自热塑性聚合物及橡胶。这种经改质的树脂是用于树脂灌注方法中的树脂的经改质低流动变体，树脂灌注方法中所用的树脂通常为满足RI方法需求的高流动、低粘性树脂。低流动树脂调配物是通过以基于树脂调配物总重量的5%到20%(优选为10%到15%，这要取决于环氧类型、固化剂类型及所需树脂流动性)的数量将高粘性热塑性聚合物或橡胶加入到基本低粘性环氧树脂中而实现的。而且，调配树脂表面涂层以使其在复合材料结构制造期间就粘性及流变性行为而言与灌注方法树脂兼容。
热塑性粘性改质剂可选自(但不限于)由以下者组成的群组：纤维素衍生物、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚氨酯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚苯乙烯、多环芳香烃、聚酯酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚芳酰胺、聚芳香酯、聚丙烯酸酯、聚(酯)碳酸酯、聚(甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸丁酯)、聚砜、聚醚砜、聚醚醚砜聚醚砜-醚酮及其共聚物、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、尼龙及其组合。作为实例，一种可使用的市售热塑性粘性改质剂为
Figure BDA0000397064930000081
180(氰特工业(Cytec Industries)提供的聚醚砜(PES)及聚醚醚砜(PEES)共聚物)。
作为一个实例，低流动树脂涂布调配物可包括液态环氧类树脂，例如
Figure BDA0000397064930000082
890RTM或
Figure BDA0000397064930000083
823RTM，其已通过加入PES-PEES共聚物(例如
Figure BDA0000397064930000084
180)作为粘性改质剂而改质。
表面涂布树脂调配物可进一步包括常规的添加剂，例如固化剂及/或催化剂。也可将例如二氧化硅颗粒(例如得自卡伯特公司(Cabot Corp.)的胶态氧化硅(Cabosil))的额外的流动改质剂加入树脂涂布调配物中以进一步微调树脂粘性。应了解，树脂粘性影响涂布过程、经涂布的填充物的不沾粘时间以及RI方法的填充物反应。“不沾粘时间”指产品能够提供定位粘性期间暴露于环境条件的时间，以小时或天数计算。
通过本文所揭示的涂布方法制造的经涂布的圆角填充物可用于填充复合材料结构部件中所产生的圆角空腔。此理念也可用于通过连接织物层形成特定部分所产生的必须填充的空腔的其它应用。另外，将经涂布的圆角填充物用于经由RI方法制造复合材料部件的应用中。
参考图5描述经涂布的圆角填充物的应用的实例。当纤维预成形件的两个“L”型部分经连接而在大体上平坦的表面上形成“T”型部分时，便形成具有顶端的空腔。“L”型预成形件部分的每一者是由多层纤维组成。图5展示这种类型的预成形件结构的横截面。这种类型的预成形件结构适于制造飞机纵梁。这种空腔可用本发明的经涂布的圆角填充物填充，且预成形件部分随后与空腔一起在真空下用液体树脂灌注。圆角填充物应易于定位在空腔内、符合空腔且既不影响树脂灌注方法，也不影响最终的结构部件的性能。圆角填充物的设计与空腔形状及大小以及填充物在空腔内的位置及作用有关。对于图5中展示的应用来说，空腔填充物可基于两种不同的编织物结构，每一种具有一种特定的填充作用。第一编织物可具有核心/外壳结构且为两种编织物类型中的较粗者。其目的是填充空腔的最大空间。第二编织物可具有中空设计且其目的是填充空腔的顶端，且因此其必须是高度可变形且可折叠。编织物设计有助于空腔填充物的良好处理性能。图6为展示经灌注的纵梁结构的横截面的显微照片，其中使用两种类型的上述纤维编织物。具有中空设计的编织物被放置在空腔的顶端。
以上述方式制造的圆角填充物的特性包含：
(a)通过仅表面涂布填充物的表面，保持经涂布的填充物中的干燥内部，从而有助于在叠层处理期间通过维持复合材料预成形件中的高度可渗透真空通道来排出空气。
(b)通过保持干燥内部，经涂布的圆角填充物还允许比用完全浸渍的填充物而实现的填充物具有更高程度的操作性，因为树脂限制填充物的柔性及处理。
(c)通过修改树脂的粘性及处理，经涂布的填充物产品可易于定位(及再定位)，同时最优化填充物的寿命。
(d)经树脂涂布的圆角填充物在树脂灌注期间与其环境(即周围材料)兼容。
(e)加入热塑性改质剂(例如Cytec KM180)为碱性树脂提供一定程度的韧化。
(f)加入热塑性改质剂而通过防止树脂迁移到填充物内部来进一步改质填充物的不沾粘时间特性。
根据本发明设计及制造的经涂布的圆角填充物是负担得起的，且通过简化部件制造方法而进一步降低制造复合材料部件的总成本。用树脂涂布方法制造这种产品简单、精致而且稳健且极为有效，且从而使得成品差异极小。
实例
本发明的涂布方法及经涂布的填充物可通过以下非限制性实例来说明。
实例1
使用图2所说明的涂布系统，通过拉引编织物通过含有热熔环氧树脂(
Figure BDA0000397064930000091
890RTM)的树脂浴而涂布连续、干燥的碳编织物，所述树脂用热塑性粘性改质剂(
Figure BDA0000397064930000092
180)改质且通过树脂浴容器底部的橡胶索环而穿出。编织物具有双轴包层，其包覆纵轴向纤维的核心且具有0.148英寸(3.76mm)的外径(OD)。索环具有0.125英寸(3.18mm)的内径(ID)。树脂浴温度为173°F(78℃)，树脂高度为1英寸(25.4mm)，且线速度为48fpm(24.38cm/s)。所得经涂布的编织物基于经涂布的编织物总重量具有6.2%的树脂含量且所述编织物内部无树脂。
实例2
使用图2所说明的涂布系统，通过拉引编织物通过含有实例1中所揭示的相同树脂调配物的树脂浴而涂布连续、干燥碳编织物。编织物具有双轴包层，其包覆纵轴向纤维的核心且具0.08英寸(2.03mm)的外径(OD)。用于树脂浴容器的索环具有0.08英寸(2.03mm)的内径(ID)。树脂浴温度为125°F(51.67℃)，树脂高度为2英寸(50.8mm)，且线速度为15fpm(7.62cm/s)。所得经涂布的编织物基于经涂布的编织物总重量具有29%的树脂含量且所述编织物内部无树脂。

Claims (19)

1.一种可变形、经涂布的圆角填充物，其包括连续或细长的纤维结构及粘性、树脂表面涂层，所述树脂表面涂层通过将干燥、连续或细长的纤维结构拉引通过加热树脂浴而形成，其中所述经涂布的圆角填充物具有大体上无树脂的内部且所述树脂表面涂层具有大体上均匀的厚度。
2.根据权利要求1所述的可变形、经涂布的圆角填充物，其中所述经涂布的圆角填充物的树脂含量基于所述经涂布的填充物的总重量在10重量%到30重量%的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的可变形、经涂布的圆角填充物，其中所述纤维结构是由缠绕成编织物图案的多个纤维纱线组成的纤维编织结构。
4.根据权利要求3所述的可变形、经涂布的圆角填充物，其中所述纤维结构是双轴或三轴编织物。
5.根据权利要求3所述的可变形、经涂布的圆角填充物，其中所述纤维编织结构包括纵轴向纱线的核心及双轴或三轴外壳。
6.根据权利要求3所述的可变形、经涂布的圆角填充物，其中所述纤维编织结构包括构成所述纤维编织结构的至少50%的纵轴向纱线。
7.根据权利要求3所述的可变形、经涂布的圆角填充物，其中所述纤维编织结构包括双轴或三轴外壳及中空核心。
8.根据权利要求1到7中任一权利要求所述的可变形、经涂布的圆角填充物，其中所述树脂表面涂层包括环氧类树脂。
9.根据权利要求1到7中任一权利要求所述的可变形、经涂布的圆角填充物，其中所述树脂表面涂层包括环氧类树脂及通过防止树脂迁移到所述纤维结构的内部而修改所述经涂布的圆角填充物的不沾粘时间特性的粘度改质剂。
10.根据权利要求9所述的可变形、经涂布的圆角填充物，其中所述粘度改质剂是选自由以下各项组成的群组：纤维素衍生物、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚氨酯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚苯乙烯、多环芳香烃、聚酯酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚芳酰胺、聚芳香酯、聚丙烯酸酯、聚(酯)碳酸酯、聚(甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸丁酯)、聚砜、聚醚砜、聚醚醚砜聚醚砜共聚物、聚醚醚砜聚醚砜-醚酮、聚醚醚酮PEEK、聚醚酮酮PEKK、尼龙、橡胶及其组合。
11.根据权利要求1到10中任一权利要求所述的可变形、经涂布的圆角填充物，其中所述纤维结构包括由聚合物、碳、石墨、玻璃、石英、芳族聚酰胺、PBO、聚乙烯、无机氧化物、碳化物、陶瓷、金属或其组合制成的纤维。
12.根据权利要求1到11中任一权利要求所述的可变形、经涂布的圆角填充物，其中所述经涂布的圆角填充物的外径在0.01英寸到1.5英寸(0.254mm到38.1mm)的范围内。
13.一种形成经树脂涂布的圆角填充物的方法，其包括：
供应待涂布的连续纤维结构；
在容器中提供经加热的树脂调配物，所述容器具有底壁及穿过所述底壁定位的可变形索环，所述索环具有经定大小以使得所述纤维结构能够穿过且同时控制沉积到所述纤维结构的外表面上的树脂量的穿孔；及
将所述连续纤维结构拉引通过所述树脂调配物并通过所述索环穿出，借此只将所需量的树脂沉积到所述填充物的所述外表面上，
其中通过控制线速度及所述树脂调配物在所述容器中的树脂高度来控制所述纤维结构与所述树脂调配物的接触时间，且
其中控制所述树脂调配物的粘度以使得能够形成厚度大体上均匀的树脂涂层。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述待涂布的连续纤维结构呈纤维编织结构的形式，所述结构是由缠绕成编织物图案的多个纤维束组成。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其中所述树脂调配物包括一种或一种以上环氧树脂及通过防止树脂迁移到所述纤维结构的内部而修改所述经涂布的圆角填充物的不沾粘时间特性的粘度改质剂，且所述粘度改质剂基于所述树脂调配物的总重量以5重量%到20重量%的量存在。
16.根据权利要求13到15中任一权利要求所述的方法，其中所述经加热的树脂调配物的粘度维持在0.50泊到1000泊的范围内，所述容器内的所述树脂高度维持在0.25英寸到3.0英寸(6.35mm到76.2mm)的范围内，且所述线速度在每分钟10英尺到150英尺(fpm)(5.08cm/s到76.25cm/s)的范围内。
17.一种用于形成经涂布的圆角填充物的系统，其包括：
用于供应待涂布的干燥、连续纤维结构的来源；
位于容器中的经加热的树脂浴，其中所述容器具有底壁及穿过所述底壁定位的可变形索环，所述索环具有经定大小以使得所述纤维结构能够穿过且同时控制沉积到所述纤维结构的外表面上的树脂量的穿孔；及
用于将所述连续纤维结构拉引通过所述树脂浴并通过所述索环穿出的机械装置。
18.根据权利要求17所述的系统，其中所述纤维结构呈纤维编织结构的形式，所述纤维编织结构是由缠绕成编织物图案的多个纤维束组成。
19.一种适用于树脂灌注的三维纤维预成形件，其包括：
多层干燥、强化纤维，其经配置以形成具有至少一个空腔的三维成形结构；及
一个或一个以上定位在所述空腔中的根据权利要求1到12中任一权利要求所述的可变形、经涂布的圆角填充物。
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