CN107921718A - 模制件中的改善或与模制件有关的改善 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于制造制品的模具，其包括：用于持留浸渍有可固化树脂的纤维材料的腔体，所述腔体由顶部、底座(1)和腔体侧壁(4，5，6，7)限定；和具有分段壁的内部嵌件(2)，所述分段壁可以彼此独立地以便于施加压力到所述纤维材料上。

Description

模制件中的改善或与模制件有关的改善
技术领域
本发明涉及模制件中的改善或与制件有关的改善，特别涉及制品的压塑以及其中使用的模具。更特别地，本发明涉及将树脂浸渍的纤维材料压塑并固化以制备制品，尤其是具有尖锐拐角的制品和/或空心制品。
背景技术
空心制品由树脂浸渍的纤维材料通过球胆注塑制备，在球胆注塑中将树脂浸渍的纤维材料设置在位于模具内的可充气球胆的表面上。然后可以将球胆充气以提供压力，用于使树脂浸渍的纤维材料符合模具的表面，在模具中将所述材料加热以使树脂固化，从而由树脂浸渍的纤维材料制备制品。然后将球胆泄气并从固化结构内取出，留下源自树脂浸渍的纤维材料的空心制品。
这样的方法描述于美国专利申请公开2002/0190439，其涉及制造高尔夫球杆杆头。但是，这样的方法不适于制造具有尖锐拐角的空心制品例如框架，因为球胆的充气无法将树脂浸渍的纤维材料导入由模具限定的尖锐拐角中并然后使该材料在足够的压力下在固化循环中位于和保持在拐角内。另外，必须提供一旦模塑完成之后可以借此将球胆泄气并从模制件取出的装置。此外，一些应用例如生产航空航天部件在模塑过程中需要高压，这难以使用可充气球胆实现。
也已经提出，限定尖锐拐角的件可以单独模塑，稍后连接在一起。但是，这是耗时的方法，并且无法制出在制品的整个周界周围具有均一性质(例如拉伸强度)的制品。特别地，制品将在拐角包含连接线，连接线可能提供弱点位置，也可能不美观。
发明内容
因此，本发明总地提供克服这些困难和/或提供改善的模具和模塑方法。
根据本发明，提供了如所附权利要求任一项限定的模具、方法和部件。
本发明提供用于制造制品的模具，其包括：用于持留浸渍有可固化树脂的纤维材料的腔体，所述腔体由顶部、底座和腔体侧壁限定；和内部嵌件，其中所述嵌件的外壁在可以彼此独立地朝向和远离所述嵌件移动的节段中以便于改变所述嵌件的尺寸，从而施加压力到所述纤维材料上，并且所述模具进一步设置有使树脂固化的装置。
附图说明
参考附图说明本发明，其中：
图1显示根据本发明的矩形模具。
图2显示图1的模具的侧壁。
图3显示图2的模具，其包含根据本发明模塑的树脂基质中的纤维材料。
图4显示借助于本发明方法的实施方式制造推力反向器元件的模具。
具体实施方式
嵌件由弹性体外围物或盖子例如挠性包裹壳包绕，所述弹性体外围物或盖子顺应嵌件的尺寸改变。这可防止表面缺陷并且可以在模塑制品的内侧产生光滑表面。优选的地，外围物或盖子可自脱模于可热固化树脂和/或外围物或盖子用作防止树脂进入所述内部嵌件的屏障。弹性体外围物或盖子可以包括1至64肖氏硬度或更大的所有肖氏硬度等级的硅橡胶，合成橡胶(实例是VITON)。嵌件可以由金属制成，但是也可以使用其他类型的材料例如Teflon/PTFE。
嵌件通过与嵌件分段壁接合以使它们移动的穿孔操作。嵌件的分段壁可以具有圆形形状和/或连续弧线形状。
本发明进一步提供用于将包埋在可热固化树脂的基质中的纤维材料模塑和固化的方法，其包括：使嵌件位于包括顶部、底座和腔体侧壁的模具中，所述嵌件在分段壁可以彼此独立移动的分段中，在所述嵌件和所述腔体的外壁之间设置包埋在可热固化树脂的基质中的纤维材料层，将所述模具的顶部安置就位并将侧壁的节段独立移动以将所述纤维材料层在侧壁和嵌件的各节段之间挤压，当在所述腔体和所述嵌件的侧壁之间挤压时加热以使所述可热固化树脂固化。
本发明的模具和方法特别适于制造具有拐角的模制件，特别是在模制件的相邻节段之间具有尖锐拐角例如1至90度、优选1至60度、更优选20至40度的模制件。此外，本发明也特别适用于制造空心制品。
在优选的实施方式中，分段嵌件壁渐缩提供楔形形状，使得所述壁单独或其多个楔形节段可以在以下情况下向内移动，当它们与穿孔接合而按提供连续周向模塑表面的方式将包埋在可热固化树脂的基质中的纤维材料对着嵌件挤压和模塑时。这使得包埋在可热固化树脂中的纤维材料可以在嵌件外围被连续挤压，且当材料处于压缩状态时树脂可以固化。模具的顶部可移动以允许插入嵌件和纤维材料，且该顶部用作可以向下按压以在模塑期间施加垂直向下的压力的压机。
模具的尺寸和形状将根据待制造制品的形状选择。例如，如果待制造制品是矩形框架，则嵌件将为矩形且模具的侧壁优选包括四个楔形节段，框架的每个侧边一个节段。类似地，如果制品是三角形的，则嵌件的形状是三角形，且模具的侧壁包括三个楔形节段。类似的设计可以用于制造多边空心模制件。模具的各边长度可以相同或不同。楔形形状接合穿孔的表面以在节段嵌件壁上施加压力，从而使嵌件扩大。
本发明的模具通常由金属例如硬化钢制成，并且配置有定时加热装置以实施树脂的固化循环。
在根据本发明的优选模塑技术中，模具的顶部和底座之间的距离是固定的，这确保通过嵌件侧壁组件向内移动所施加的侧向压力被导到模塑材料上。嵌件壁然后向内移动，在模塑材料上施加80至120巴的压力。压力应该足以确保将树脂浸渍的纤维材料赶进整个模具腔体中，包括赶进模具的侧壁之间的拐角中。一旦实现所需压力和由此必需的分布，则使树脂固化，通常等温固化。当制造耐热性航空航天部件时，典型的但非限制性的固化温度为160℃至200℃，特别为175℃至185℃。已经发现该技术制造优越的模制件，包括具有尖锐拐角的模制件。
本发明可以用于模塑包含包埋在可固化树脂中的纤维材料的任何材料。本发明特别用于由模塑混配物例如片材模塑混配物或由预浸料或半浸料制造。在将材料引入到模具中之前可以将其压成预制件，或者材料可以设置为在模具中处于嵌件周围的层(其可以包括一个或多个层)。当使用模塑混配物时，优选首先产生制品的预制件，然后将其插入模具中。
当本发明用于使基于纤维增强的树脂材料的预制件固化时，空心制品的预制件可以由未固化或部分固化的树脂内的纤维材料制备。然后可以将嵌件设置在预制件内，预制件的形状允许预制件在可扩大的嵌件和模具腔体之间模塑。可以将预制件和嵌件插入本发明的模具的腔体中，由此嵌件的扩大受穿孔与嵌件的可移动节段元件的接触的控制。然后可以加热模具或者使模具保持在固化温度，从而使树脂固化和制造最终制品。模具的侧壁可以移动回到它们的初始位置，以使得能够从模具中取出模塑的制品。嵌件则可以重新用于制造后续的模制件。
可以根据本发明模塑的一种模塑混配物包括浸渍有树脂的单向带的无规取向片段。这些有时称为准各向同性的短切材料或预浸料。准各向同性的短切预浸料是一种形式的无规不连续的纤维复合材料(DFC)，其以商业名称和商购自Hexcel Corporation(Dublin，CA)，特别适用于制造航空航天制品。
准各向同性的(Q-I)材料或预浸料由单向纤维的片段或“碎块”(例如带材、和树脂基质)构成。Q-I材料通常配置为由短切单向带材预浸料的无规取向的碎块构成的毡，但是也可以至少部分源自预浸料、丝束预浸料、带材或其混合物。Q-I材料也可以至少部分源自回收材料，例如带材的边。碎块的尺寸也可以像纤维类型一样变化，这取决于预制件的尺寸和形状、以及预制件如果存在任何尺寸公差时为了满足该尺寸公差进行机器加工时必须有多大的精确度。优选的是，碎块为1/3英寸宽、2英寸长和0.006英寸厚。碎块包括单向纤维，其可以为碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、聚乙烯纤维或通常用于航空航天行业的任何纤维类型。优选碳纤维。碎块在毡中无规取向，并且它们相对平坦地铺置。这为毡提供横向同性的性质。
包含短切以形成碎块或片段的单向纤维的带材包括树脂基质，该树脂基质可以是通常用于预浸料的任何树脂。双马来酰亚胺树脂和热固性环氧树脂是适宜树脂的实例。双马来酰亚胺树脂特别用于制造必须经受高温的航空航天部件。用热塑性材料增韧的环氧树脂也是优选的，因为如果需要对最终复合部件进行机器加工，它们往往需要对破裂或分层更耐受。碎块的树脂含量可以在25至45wt％之间变化，基于总预浸料重量。优选树脂含量为35至40wt％的碎块。当形成准各向同性的短切预浸料时，通常不向预浸料碎块中添加另外的树脂。初始UD带预浸料中存在的树脂足以将碎块粘合在一起形成毡。当模制件由根据本发明的这些材料制备时，优选首先制备制品的预制件，然后将其根据本发明模塑。
准各向同性的(Q-I)短切材料或预浸料可以由具有所需宽度的单向预浸料带材或丝束制备。将带材或丝束短切成具有所需长度的碎块，将碎块无规铺在层中以形成预制件的固体部分、或无规铺在包绕芯轴的均匀层中。将无规放置的UD预浸料碎块压在一起以形成预制件。当芯轴存在于预制件中时，预制件可以完全由Q-I预浸料碎块构成。或者，无规取向的UD预浸料碎块可以用于仅形成预制件的一部分，其它部分由UD预浸料和/或其它纤维取向构成。当压制在一起时，由于存在预浸料树脂，单个无规取向的UD预浸料碎块自然地粘合在一起。
示例性优选的准各向同性的短切预浸料材料是8552/AS4，该准各向同性的短切预浸料材料配置为46cm宽和0.20cm厚的毡的连续卷。8552/AS4单向纤维预浸料用于制备在准各向同性的毡中无规取向的碎块。8552/AS4预浸料是碳纤维/环氧树脂单向带，其为0.016cm厚且纤维单位面积重量为约145克/平方米。带的树脂含量为38wt％，树脂(8552)为热塑性增韧的环氧树脂。将带材撕开得到0.85cm条带，并短切得到5cm长的碎块。碎块密度为约1.52克/立方厘米。其它示例性准各向同性的短切预浸料可以使用其它单向预浸料带制备，例如EMC116/AS4(环氧树脂/碳纤维)，8552/IΜ7(热塑性增韧的环氧树脂/碳纤维)，3501-6/T650(环氧树脂/碳纤维)和M21/IM7(热塑性增韧的环氧树脂/碳纤维)。8552/AS4和M21/TM7是优选的准各向同性的短切预浸料，用于单独使用、或与其它纤维取向组合使用，形成用于本发明的预制件。形式为的树脂和纤维元件的其它组合可以包含树脂基质例如BMIs(双马来酰亚胺树脂)，M65-2和M77，由Hexcel Corporation提供。
机织纤维织物和其它纤维取向可以与无规取向的UD预浸料碎块组合使用来制备用于本发明的预制件。但是优选使用单向纤维。UD纤维可以包含几百根细丝至12,000根或更多根细丝，UD纤维通常配置为由单向取向的连续纤维构成的带，UD带是用于形成纤维结构的优选类型的预浸料。单向带得自商业来源，或者其可以使用已知的预浸料形成方法制造。UD带的尺寸可以根据待制造的特定制品广泛变化。例如，UD带的宽度(垂直于UD纤维的尺寸)可以为0.5英寸至1英尺或更大。带将通常为0.004至0.012英寸(0.01至0.03cm)厚，UD带的长度(平行于UD纤维的尺寸)可以从0.5英寸(1.3cm)变化到至多几英尺(1米)或更大，这取决于预制件的尺寸和形状以及各条UD带在预制件内的特定取向。
优选的示例性商购单向预浸料是8552，其购自Hexcel Corporation(Dublin，California)。8552以多种单向带构造购得，该构造包含量为34至38wt％的胺固化增韧的环氧树脂基质和具有3,000至12,000根细丝的碳或玻璃UD纤维。纤维通常占UD带的60体积％。优选的UD纤维是碳纤维。
或者，根据本发明模塑的可固化树脂基质中的纤维材料可以是预浸料或半浸料或预浸料层和半浸料层的叠层。
术语预浸料或半浸料在本申请用于描述这样一种模塑材料或结构，其中纤维材料已经用液体树脂浸渍到所需程度，并且液体树脂为基本上未固化的或部分固化的。
树脂在预浸料中的浸渍程度通过水吸收测试来测量。水吸收测试如下进行。将六条预浸料切割成尺寸100(+/-1-2)mm x 100(+/-1-2)mm。除去任何衬背片材料。对样品称重，精确到0.001g(W1)。然后使各条位于PTFE背衬铝板之间，使15mm的预浸料条从PTFE背衬板的组合件的一端突出并由此预浸料的纤维定向沿着突出部位延伸。将夹具置于相反端，5mm的突出部位浸没在温度为23℃的水中，50％+/-35％的相对空气湿度，环境温度为23℃。5分钟的浸润后，从水中移出样品，并通过吸水纸除去任何外部的水。然后再次称重样品(W2)。然后通过平均六个样品的测量重量如下计算水吸收的百分比WPU(％)：WPU(％)＝[(<W2>-<W1>)/<W1>)x100。WPU(％)表示树脂浸渍度(Degree of Resin Impregnation，DRI)。
用于本发明的预浸料或半浸料具有的树脂浸渍浓度为20至50重量％、优选为30至40重量％、更优选为32至38重量％，基于所述材料或结构。
除了水吸收测试之外，根据本发明模塑的材料可以通过它们的总树脂含量和/或其纤维体积来表征。树脂和纤维含量根据用于包括不含有单向碳的纤维材料的模塑材料或结构的ISO 1 1667(方法A)确定。包含单向碳纤维材料的树脂和纤维含量根据DIN EN2559A(代码A)确定。包含碳纤维材料的树脂和纤维含量根据DIN EN 2564A确定。
模塑材料的纤维和树脂体积％可以由纤维和树脂的重量百分比确定，通过将该重量％除以树脂和纤维各自密度确定。
典型地，可根据本发明模塑的未固化材料的树脂含量值按复合材料的重量计范围为15至70重量％，18至68重量％，20至65重量％，25至60重量％，25至55重量％，25至50重量％，25至45重量％，25至40重量％，25至35重量％，25至30重量％，30至55重量％，35至50重量％和/或前述范围的组合。
典型地，可根据本发明模塑的未固化材料的树脂含量值按复合材料的体积计范围为15至70体积％，18至68体积％，20至65体积％，25至60体积％，25至55体积％，25至50体积％，25至45体积％，25至40体积％，25至35体积％，25至30体积％，30至55体积％，35至50体积％和/或前述范围的组合。
当丝束用作根据本发明模塑的预浸料中的纤维材料时，它们可以由多根单个细丝构成。在单个丝束中可以存在成千上万的单个细丝。丝束和丝束内的细丝通常是单向的，其中单个细丝基本上平行排列。在一种优选的实施方式中，本发明的模塑材料或结构内的丝束基本上彼此平行，且沿用于加工结构的行进方向延伸。通常，丝束中细丝的数目可以为2,500至10,000至50,000或更大。具有约25,000根碳细丝的丝束购自Toray，具有约50,000根碳细丝的丝束购自Zoltek。可替换的碳纤维可以包括由Mitsubishi提供的GrafilTM。
根据本发明模塑的材料可以包括几层预浸料或半浸料，有时多达60层，通常为2至8层。在其中丝束内部是至少部分不含树脂的层内使用罩纱(veil)可提供空气排放路径或结构，使得可能存在于预浸料的丝束中的空气不会被树脂夹带在结构内并且可以在本发明的模塑方法过程中逸出。空气能够沿丝束长度逸出。此外，在丝束的细丝之间提供间隙将允许在模塑期间在堆叠体形成过程中夹带的空气逸出。
用于根据本发明模塑的树脂浸渍的纤维材料的树脂是任何可固化的树脂。树脂的实例是环氧树脂、聚酯树脂和马来酰亚胺树脂。优选的树脂是正常可购的环氧树脂，其可以包含硬化剂和任选的促进剂。双氰胺是可以与基于脲的促进剂一起使用的典型硬化剂。应该使用的固化剂和环氧树脂的相对量将取决于树脂的反应性和材料中纤维增强物的性质和量。通常使用0.5至10wt％的基于脲的或源自脲的固化剂，基于环氧树脂的重量。
用于本发明的预浸料可以通过用树脂浸渍纤维材料来制备。选择树脂粘度和用于浸渍的条件以使能够实现所需的浸渍程度。优选的是，在浸渍过程中，树脂的粘度为0.1Pa.s至100Pa.s，优选为6至100Pa.s，更优选为18至80Pa.s，甚至更优选为20至50Pa.s。为了提高浸渍速率，方法可以在升高的温度进行，由此树脂的粘度降低。但是树脂一定不能在这种高温度保持足以使树脂发生过早固化的时间长度。因此，浸渍方法优选在40℃至110℃、更优选60℃至80℃范围内的温度进行。优选的是，预浸料的树脂含量使得在固化之后，结构包含30至40wt％、优选31至37wt％、更优选32至35wt％的树脂。树脂和纤维增强物的相对量，浸渍线速度、树脂的粘度和纤维增强物的密度应该相关，以实现纤维材料所需的浸渍程度，并在单个细丝间留出未被树脂占据的空间。或者，树脂也可以作为粉末形式的固体提供。
用于本发明的所有模塑材料(例如模塑混配物、预浸料或半浸料)中使用的树脂优选为环氧树脂，它们优选具有150至1500的环氧当量(EEW)，优选具有高反应性例如EEW为200至500，树脂组合物包含树脂和促进剂或固化剂。适宜的环氧树脂可以包括选自单官能的、二官能的、三官能的和/或四官能的环氧树脂中两种或更多种环氧树脂的共混物。
适宜的二官能的环氧树脂例如包括基于以下的那些：双酚F的二缩水甘油醚，双酚A的二缩水甘油醚(任选溴化的)，苯酚和甲酚环氧线型酚醛清漆，酚醛加合物的缩水甘油醚，脂族二醇的缩水甘油醚，二缩水甘油醚，二甘醇二缩水甘油醚，芳族环氧树脂，脂族多缩水甘油醚，环氧化的烯烃，溴化树脂，芳族缩水甘油胺，杂环缩水甘油基酰亚胺和酰胺，缩水甘油醚，氟化环氧树脂，缩水甘油酯或其任何组合。
二官能的环氧树脂可以选自：双酚F的二缩水甘油醚，双酚A的二缩水甘油醚，二缩水甘油基二羟基萘，或其任何组合。
适宜的三官能的环氧树脂例如可以包括基于以下的那些：苯酚和甲酚环氧线型酚醛清漆，酚醛加合物的缩水甘油醚，芳族环氧树脂，脂族三缩水甘油醚，二脂族三缩水甘油醚，脂族多缩水甘油胺，杂环多缩水甘油亚胺(imidines)和酰胺，甘油醚，氟化的环氧树脂或其任何组合。合适的三官能环氧树脂从Huntsman Advanced Materials(Monthey，瑞士)以商品名MY0500和MY0510(三缩水甘油对氨基苯酚)和MY0600和MY0610(三缩水甘油间氨基苯酚)获得。三缩水甘油间氨基苯酚也可以从Sumitomo Chemical Co.(Osaka,Japan)以商品名ELM-120获得。
适宜的四官能的环氧树脂包括N,N,N',N'-四缩水甘油基-间-二甲苯二胺(以名称Tetrad-X商购自Mitsubishi Gas Chemical Company，和以名称Erisys GA-240购自CVCChemicals)，和N,N,N',N'-四缩水甘油基亚甲基二苯胺(例如MY0720和MY721，得自Huntsman Advanced Materials)。其他合适的多官能环氧树脂包括DEN438(来自DowChemicals,Midland,MI)，DEN439(来自Dow Chemicals)，Araldite ECN 1273(来自Huntsman Advanced Materials)，和Araldite ECN 1299(来自Huntsman AdvancedMaterials)。
使用的环氧树脂组合物也优选包含一种或多种基于脲的固化剂，且优选使用基于环氧树脂的重量0.5至10wt％的固化剂，更优选为1至8wt％，更优选为2至8wt％。优选的基于脲的材料为以商品名得到的材料范围。除了固化剂之外，适宜的促进剂例如潜在的基于胺的固化剂例如迩氰基聚酰胺(DICY)。
优选地，树脂材料的储能模量G'为1x 106Pa至1x 107Pa，更优选为2x 106Pa至4x106Pa。
优选地，树脂材料的损耗模量G"为5x 106Pa至1x 107Pa，更优选为7x 106Pa至9x106Pa。
优选地，树脂材料的复数粘度为5x I05Pa.s至1x 107Pa.s，更优选为7.5x 105Pa.s至5x 106Pa.s，最优选为1x 106Pa.s至2x 106Pa.s。
优选地，树脂材料在80℃的粘度为5至30Pa.s，在80℃的粘度更优选为10至25Pa.s。
优选地，树脂材料是环氧树脂。
此外，如上所述，模塑材料中的树脂、特别是表面修整层中的树脂的粘度相对较高。这使得在固化阶段开始前，树脂表现出低的或甚至可忽略的流动性质，由此提高模制件的表面光洁度，其中固化阶段通常在升高的温度进行，例如高于75℃的温度，典型的固化温度为80℃或更高。表面修整层中的树脂材料在80℃的粘度优选为5至30Pa.s，更优选为10至25Pa.s。在本说明书中，在固化循环过程中的树脂粘度使用具有一次性25mm直径铝板的TAInstruments AR2000流变仪测量。测量使用以下设置进行：以2℃/mm将温度从30℃升至130℃，其中剪切应力为3.259Pa，间隙：1000微米。
用于根据本发明模塑的材料的纤维材料可以是复丝丝束，其可以包含断裂的(即拉断)、选择性不连续的、或连续的细丝。细丝可以由众多材料制成，例如碳，玄武岩纤维，石墨，玻璃，金属化聚合物，芳族聚酰胺及其混合物。玻璃和碳纤维丝束是优选的碳纤维丝束，对于长度是大于40米(例如为50至60米)航空航天部件和涡轮机壳是优选的。结构纤维是由多个单向单个纤维构成的单个丝束。典型地，纤维将具有圆形或接近圆形的横截面，对于碳纤维，其直径为3至20μm，优选为5至12μm。对于其它纤维(包括玻璃)，直径范围可以为3至600μm，优选为10至100μm。不同的丝束可以用于根据本发明模塑的材料的不同层，且根据最终固化制品的必需性质不同的复合材料可以一起使用。
示例性纤维包括玻璃、碳、石墨、硼、陶瓷和芳族聚酰胺。优选的纤维是碳纤维和玻璃纤维。也可以预期混杂或混合纤维体系。使用断裂的(即拉断)或选择性不连续的纤维可以有利于促进根据本发明产品的铺叠，和改善其成形能力。虽然优选单向纤维排列，也可以使用其他形式。典型纺织品形式包括简单纺织品织物、针织织物、斜纹织物和缎纹组织和无褶皱织物。也可以预期使用非织造织物或非卷曲的(non-crimped)纤维层。纤维增强材料中的纤维表面质量通常为80-4000g/m2，优选100-2500g/m2，特别优选150-2000g/m2。每个丝束的碳单丝的数量可以为3000至320,000，再次优选为6,000至160,000，最优选为12,000至48,000。对于玻璃纤维增强材料，特别是采用600-2400tex的纤维。
示例性的单向纤维丝束层由可得自Hexcel Corporation的碳纤维和/或AS4制成。用于制备单向纤维丝束的合适碳纤维包括：IM7碳纤维，其可以以含有6,000或12,000根单丝和重量分别为0.223g/m和0.446g/m的丝束商购；IM8-IM10碳纤维，其可以以含有12,000根单丝，重量为0.446g/m至0.324g/m的丝束商购；和AS7碳纤维，其可以以含有12,000根单丝和重量为0.800g/m的丝束商购，可以使用含有至多80,000或50,000(50K)根单丝的丝束，例如得自Toray的含有约25,000根单丝的那些和得自Zoltek含有约50,000根单丝的那些。丝束通常具有3-7mm的宽度，在应用齿梳以保持丝束和将它们保持平行和单向的装置上进料用于浸渍。
预浸料层的丝束将用环氧树脂浸渍，使得树脂存在于丝束之间。浸渍可以受控，以使丝束层的第一侧面由树脂润湿，而第二侧面保持干燥。或者，两个侧面都可以由树脂润湿，得到不会填充丝束内单个细丝之间所有空间的树脂。优选的是，用于本发明的预浸料主要由树脂和复丝丝束构成。
一旦固化，环氧树脂可能变脆，可以在树脂中包含增韧材料以赋予耐久性。在另外的增韧材料是聚合物的情形中，增韧材料应该在室温和树脂固化的升高温度不溶于基质环氧树脂。根据热塑性聚合物的熔点，其可以在树脂固化过程中在升高温度熔融或软化到不同程度，当将固化层合体冷却时则重新凝固。合适的热塑性材料应该不溶于树脂，并且包括下述热塑性材料，例如聚酰胺(PAS)、聚醚砜(PES)和聚醚酰亚胺(PEI)。优选聚酰胺例如尼龙6(PA6)和尼龙12(PA12)以及它们的混合物。
本发明可用于制造多种空心部件。但是，本发明特别可用于制造飞机发动机部件，例如推力反向器，其中需要耐高温性并且在这种情况下优选双马来酰亚胺树脂例如由Evonik提供的那些。本发明也使用需要高压模塑的材料，例如在10至120巴、优选40至120巴和在160℃至250℃、优选160℃至200℃的温度模塑。
图1显示原型模具的部分，原型模具包括：底座板(1)，嵌件(2)和设置在底座板中的中心穿孔(3)，顶板未显示。附图中同样未显示包封嵌件的可扩大的弹性体外围物或隔膜或盖子。该外围物符合可扩大嵌件的表面，从而确保在模塑的制品的内侧上具有光滑表面和良好的脱模性质。
图2显示设置在图1中所示的模具部分上的可独立移动的侧壁(4)、(5)、(6)和(7)，图3显示除顶板之外包含嵌件、在可固化部分基质中的纤维材料的完整模具(8)。
图3显示如果在插入纤维材料和嵌件之后，如果存在顶板，该系统将变成什么样。顶板将以相距底座一定的距离锁住，由此当侧壁移动至如图3所示它们的模塑位置(9)、(10)、(11)和(12)时，迫使模塑材料进入拐角。
在使用时，包埋在可热固化树脂基质中的纤维材料层位于嵌件和腔体的外壁之间，将顶部置于腔体上，使嵌件壁的节段独立地移动以在嵌件的各节段侧壁和腔体和嵌件的外壁之间压制纤维材料层，当在腔体和嵌件的壁之间压制时将组装体加热以使可热固化树脂固化。
图1至3中所示的模具包括顶板，顶盖和穿孔。顶板和顶盖与弹簧系统连接。顺次，顶盖在可移动侧壁上关闭，产生锁闭的压缩室。弹簧系统维持盖上的压力，同时穿孔向下移动直到其到达嵌件侧壁。侧壁的渐缩使嵌件侧壁同时向内移动，从而将压力施加在纤维材料上。
图4显示可以用于叶栅式推力反向器的多个制造的嵌件。浅色部分是不形成嵌件的部分的另外的形成部件。
类似于图2中所示的顺序，将模具移动侧壁(4，5，6和7)移动到最终位置，然后将嵌件侧壁移动到它们的模塑位置。这将压力施加到周围的材料上，使得可拉伸隔膜形成嵌件侧壁和材料之间的接合。

Claims (21)

1.一种用于制造制品的模具，其包括：用于持留浸渍有可固化树脂的纤维材料的腔体，所述腔体由顶部、底座和腔体侧壁限定；和具有分段壁的内部嵌件，所述分段壁可以彼此独立移动以增加或减小所述嵌件的尺寸，以便于施加压力到所述纤维材料上。
2.根据权利要求1的模具，其中所述分段壁的至少两个以1至90度、优选1至60度、更优选20至40度的角度彼此倾斜。
3.根据权利要求1或权利要求2的模具，其中所述分段壁的侧面渐缩提供楔形形状，使得所述壁可以按提供连续周向模塑表面的方式将包埋在可热固化树脂的基质中的纤维材料对着所述腔体侧壁、顶部和底座挤压和模塑。
4.根据前述权利要求任一项的模具，其中所述嵌件包括弹性体外围物或盖子，例如挠性包裹壳。
5.根据权利要求5的模具，其中所述外围物或盖子可自脱模于可热固化树脂。
6.根据权利要求5或权利要求6的模具，其中所述外围物或盖子用作防止树脂进入所述内部嵌件的屏障。
7.根据前述权利要求任一项的模具，其中所述分段壁壳通过与穿孔接触可移动。
8.根据前述权利要求任一项的模具，其中所述模具进一步配置有用于使所述树脂固化的装置。
9.用于将包埋在可热固化树脂的基质中的纤维材料模塑和固化的方法，其包括：使嵌件位于包括顶部、底座和腔体侧壁的模具腔体中，所述嵌件包括分段壁，所述分段壁可以彼此独立移动以增加或减小所述嵌件的尺寸，在所述嵌件和所述腔体的外壁之间设置包埋在可热固化树脂的基质中的纤维材料层，将所述顶部置于所述腔体上并增加所述嵌件的尺寸以将所述纤维材料层在所述嵌件的节段侧壁和所述腔体壁之间挤压，当在所述腔体和所述嵌件的壁之间挤压时加热以使所述可热固化树脂固化。
10.根据权利要求9的方法，其中所述嵌件的分段壁的至少两个以1至90度、优选1至60度、更优选20至40度的角度彼此倾斜以与穿孔接合。
11.根据权利要求9或权利要求10的方法，其中将所述纤维材料设置为在所述模具中包绕所述嵌件的层(其可以包括一个或多个层)。
12.根据权利要求9或权利要求10的方法，其中在将所述纤维材料引入到所述模具中之前，先将其加工成预制件。
13.根据权利要求12的方法，其中当将包含所述嵌件的预制件插入模具前体中时，将所述嵌件设置在所述预制件内。
14.根据权利要求9至13任一项的方法，其中所述包埋在可热固化树脂的基质中的纤维材料是模塑混配物，例如片材模塑混配物，预浸料或半浸料。
15.根据权利要求14的方法，其中所述模塑混配物包含浸渍有树脂的单向带的无规取向片段。
16.根据权利要求15的方法，其中所述模塑混配物是由单向纤维带片段和树脂基质组成的准各向同性(Q-I)材料。
17.根据权利要求16的方法，其中所述树脂选自双马来酰亚胺树脂和热固性环氧树脂。
18.根据权利要求16或权利要求17的方法，其中所述准各向同性(Q-I)材料至少部分源自预浸料，半浸料，丝束预浸料，带或其混合物。
19.根据权利要求16至18任一项的方法，其中所述准各向同性(Q-I)材料至少部分源自回收材料，任选包括带材的边。
20.根据权利要求9至19任一项的方法，其中纤维增强物选自玻璃纤维，碳纤维和芳族聚酰胺纤维。
21.航空航天部件或其它复合部件，其通过根据权利要求9至20任一项的方法制备。
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