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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich allgemein auf die Infusion von Harz in ein
gewebtes Textilmaterial, und sie bezieht sich insbesondere auf eine
Heizschmelzinfusion in dreidimensionale, gewebte, textile Vorformlinge.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Im
Allgemeinen werden Laminierungsharze als das Matrixmaterial in gewebten
Textilwerkstoffen verwendet, dies gilt auch für gewebte Vorformlinge, die
zum Verbinden von Komponenten, die aus Verbundwerkstoffen oder anderen
Materialien bestehen, verwendet werden. Ein Beispiel für ein allgemein
verwendetes Laminierungsharz ist 977-3, erhältlich von Cytec Industries,
Inc. aus Est Paterson, NJ. Typischerweise ist das La minierungsharz
vollständig
in ein textiles Produkt eingezogen, wobei es alle Faserbündel in
dem Vorformling benetzt und ein "Prepreg" oder vorimprägnierten
Textilwerkstoff bildet. Das Harz wird später gehärtet, um eine Polymermatrix
in der vollendeten Verbundkomponente zu bilden. Verfahren zum vollständigen Imprägnieren
flacher Textilwerkstoffe enthalten das Eintauchen in eine Lösung, aus
Drücken
mit Rollen und Ziehen durch ein Ziehwerkzeug. Alle diese Verfahren
haben den Vorteil, in der Lage zu sein, kontinuierliche Längen zu
verarbeiten.
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Bei
der Lösungsimprägnierung
ist das Harz in einem Lösungsmittel
aufgelöst
und der Textilwerkstoff wird in die Lösung eingetaucht. Der Textilwerkstoff
wird dann aus der Lösung
entfernt und das Lösungsmittel
wird verdampft, wobei das Harz in dem Textilwerkstoff verbleibt.
Die Nachteile dieses Verfahrens bestehen darin, dass der Harzgehalt
schwierig zu steuern ist, und dass die flüchtigen entfernt werden müssen.
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1 zeigt
ein Verfahren nach dem Stand der Technik zur Infusion von Harz in
einen Textilwerkstoff 11 durch Anordnen eines Harzfilms 13 gegenüber dem
Textilwerkstoff 11 und Führen von diesen zwischen ein
Paar von erwärmten
Rollen 15. die Rollen 15 erwärmen und drücken Harz 13 in den
Textilwerkstoff 11, wobei das Harz 13 in den Textilwerkstoff 11 übertragen
wird.
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2 zeigt
ein zweites Verfahren zur Infusion von Harz nach dem Stand der Technik.
Das Pultrusionsverfahren zur Tränkung
eines Textilwerkstoffs 17 mit Harz 19 enthält das Ziehen
des Textilwerkstoffs 17 durch ein erwärmtes Ziehwerkzeug 21. Harz 19 wird
gegenüber
dem Textilwerkstoff 17 angeordnet, und diese werden in
das Ziehwerkzeug geführt,
um das Harz 19 zu erwärmen
und in den Textilwerkstoff 17 einziehen zu lassen. Das
Ziehwerkzeug 21 kann auch das Harz härten, während der Textilwerkstoff 17 sich
in dem Ziehwerkzeug 21 befindet.
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Während diese
Techniken bei flachen Textilwerkstoffen gut arbeiten, stellt die
Infusion von dreidimensionalen textilen Vorformlingen verschiedene Probleme
dar. Die vorstehend beschriebenen Verfahren nach dem Stand der Technik
können
angewendet werden, um 3D-Vorformlinge vollständig zu tränken, aber die Vorformlinge
können
an Schnittstellen zu viel Harz haben, was bewirkt, dass der Vorformling
in diesen Bereichen übermäßig voluminös ist. Auch
hat ein vollständig
getränkter
Vorformling die Tendenz, steif und wenig biegsam zu sein, wodurch
es schwierig wird, den Vorformling während der Montage zu handhaben
oder zu positionieren.
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Das
US-Patent 6 622 091 offenbart
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schaffen monolitischer Strukturen,
die aus faserverstärkten
Harzverbundwerkstoffen gebildet sind. Mehrere trockene Lagen werden
gestapelt, um einen trockenen Vorformling zu schaffen, dann werden
eine oder mehrere Schichten aus flüssigem oder festem Harz hinzugefügt. Der
trockene Vorformling und die Harzschicht(en), die sich auf einem
Formungswerkzeug befinden, werden durch eine Harzinhaltssteuerungs-Umhüllung umschlossen,
durch die Entlüftungsband
hindurchgeht. Die Harzinhaltssteuerungs-Umhüllung
ist ihrerseits von einer Vakuumumhüllung umschlossen. Zuerst werden
Luft und andere Gase herausgezogen, und dann wird der Verbundwerkstoff
erwärmt,
wodurch bewirkt wird, dass das Harz in den trockenen Vorformling
fließt.
Wenn das Harz in den trockenen Vorformling eintritt, werden Luft
und andere Gase, die in dem trockenen Vorformling verblieben sind
(oder beim Härten
des Harzen geschaffen wurden, über
die Leitung zurückgezogen, die
durch die trockenen Vorformlingsfasern und verschiedene Bereiche
des Entlüftungsbands
geschaffen wurde.
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Das
US-Patent 5 874 133 offenbart
einen Gegenstand, der einen Verbundwerkstoff aufweist, der eine
Polyurethanmatrix enthaltend faserförmige oder teilchenförmige Verstärkung aufweist,
wobei die Polyurethanmatrix in situ um die Verstärkung gebildet ist durch Reaktion
von polyurethanbildenden Komponenten bei einer Temperatur unterhalb
des Schmelzpunkts der Verstärkung,
und einen Polymerfilm, der an zumindest eine Oberfläche des
Verbundwerkstoffs gebunden ist, welcher Film an den Verbundwerkstoff
durch Adhäsion
der Polyurethanmatrix gebunden ist, die auftritt oder verstärkt wird,
wenn die Matrix in situ gebildet wird.
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Die
WO 02/16197 , die nach dem
Prioritätstag
dieses Dokuments veröffentlicht
wurde, offenbart einen Stützstrukturflansch-Vorformling,
der dem griechischen Buchstaben "pi" ähnelt und eine Basis mit zwei
sich von dieser erstreckenden Beinen hat. Der Vorformling ist aus
einem Verbundmaterial zusammengesetzt, das aus Seilen aus gewebter
oder geflochtener Faser gebildet ist. Die Seile sind so orientiert,
dass sie sich durch jeweils die Basis und die Beine erstrecken.
Der Vorformling kann entweder mit einem geeigneten wärmehärtbaren
Harz imprägniert sein
oder er kann nicht imprägniert
sein, so dass Harz in einem späteren
Schritt des Gesamtherstellungsprozesses getränkt wird. Zwei der Vorformlinge werden
zu einem sinuswellenförmigen
Band des strukturellen Balkens verbunden. Das Band ist aus ungehärteten,
wärmehärtbaren
Harzblättern
gebildet, die mit orientierten Fasern verstärkt sind. Das Band hat zwei äußere Schichten,
zwischen denen sich eine syntaktische oder geschäumte Harzschicht befindet.
Die Beine jedes Vorformlings überspannen eine
Kante des Bandes und sind zu beiden Seiten zu den genauen Konturen
des Bandes geformt. Ein Laminatstreifen ist gegenüber der
Basis jedes Vorformlings positioniert, um ein Paar von Flanschen
für das strukturelle
Stützteil
zu schaffen. Die zusammengesetzte Struktur wird dann erwärmt und
gehärtet.
Das Band und/oder die Flansche der Struktur können auch mit abwechselnden
Sicken ausgebildet sein, konisch in entweder der vertikalen oder
horizontalen Richtung oder unter nicht senkrechten Winkeln geneigt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß der Erfindung
ist ein Verfahren zur vollständigen
oder teilweisen Infusion von Harz in dreidimensionale, gewebte,
textile Vorformlinge wie im Anspruch 1 definiert vorgesehen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele
sind in den abhängigen
Ansprüchen
offenbart. Harzfilme werden an ausgewählten Orten benachbart dem
Vorformling angeordnet, und der Harzfilm kann von anderen Bereichen
des Vorformlings unter Verwendung von Trennblättern oder anderen Materialien
getrennt werden. Der Vorformling wird erwärmt und kann in einen Vakuumbehälter gebracht
werden, um Druck auszuüben,
oder kann durch ein Ziehwerkzeug gerollt oder geführt werden.
Die Wärme
und der Druck bewirken, dass das Harz in die ausgewählten Bereiche
des Vorformlings benachbart den Harzfilmen eindringt. Die Harzmenge
bei der teilweisen Infusion ist dieselbe, die zur vollständigen Infusion
des Vorformlings erforderlich ist, aber das Harz bleibt auf die
ausgewählten
Bereiche lokalisiert, bis er wieder zur Härtung erwärmt wird, um zu bewirken, dass
das Harz durch den ganzen Vorformling fließt. Das Verfahren kann auch
zur vollständigen
Infusion des Vorformlings mit Harz angewendet werden, indem ausreichende
Temperatur und Zeit bei der Temperatur während der anfänglichen
Infusion vorgesehen werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
neuen Merkmale, die als charakteristisch für die Erfindung angesehen werden,
sind in den angefügten
Ansprüchen
dargelegt. Die Erfindung selbst jedoch sowie eine bevorzugte Verwendungsart,
weitere Aufgaben und Vorteile von dieser werden am besten verständlich durch
Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung eines veranschaulichenden
Ausführungsbeispiels,
wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen gelesen wird.
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1 ist
eine Vorderansicht eines Verfahrens zur Infusion von Textilwerkstoffen
mit Harz nach dem Stand der Technik.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht eines alternativen Verfahrens zur Infusion
von Textilwerkstoffen mit Harz nach dem Stand der Technik.
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3 ist
eine perspektivische Ansicht eines dreidimensionalen, gewebten Textilvorformlings.
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4 ist
eine auseinander gezogene Vorderansicht eines Verfahrens zur vollständigen Infusion
von Harz in einen dreidimensionalen textilen Vorformling gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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5 ist
eine Vorderansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels für das Verfahren
zur teilweisen Infusion von Harz in einen dreidimensionalen textilen
Vorformling gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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6 ist
eine Vorderansicht eines zweiten alternativen Ausführungsbeispiels
des Verfahrens zur teilweisen Infusion von Harz in einen dreidimensionalen
textilen Vorformling gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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7 ist
eine Vorderansicht eines dritten alternativen Ausführungsbeispiels
für das
Verfahren zur teilweisen Infusion von Harz in einen dreidimensionalen
textilen Vorformling gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung sieht eine Infusion von Laminierungsharz in
einen gewebten Vorformling vor, um eine Polymermatrix in dem gehärteten Vorformling
zu bilden. Die 4 bis 6 illustrierten die
bevorzugten Ausführungsbeispiele
des Verfahrens zur Tränkung
eines dreidimensionalen (3D), gewebten textilen Vorformlings, der
zum Zusammensetzen von Teilen in strukturelle Verbindungen verwendet
wird, wobei der Vorformling in 3 dargestellt
ist. Die zu verbin denden Teile oder Komponenten können aus
Verbundwerkstoffen gebildet sein und können gehärtet oder nicht gehärtet sein,
oder die Teile können
aus anderen Materialien, z. B. Kunststoffen, Metallen usw. gebildet
sein. Die Infusion kann vollständig
oder teilweise sein. Eine "vollständige Infusion" bedeutet, dass Harz über die
gesamte Dicke der getrennten Bereiche des Vorformlings getränkt wird.
Eine "teilweise
Infusion" bewirkt, dass
das Harz nur bis zu einer Tiefe in den Vorformling eintritt, die
geringer als die Dicke der getränkten Bereiche
des Vorformlings ist, oder nur um die Faserbündel herum, ohne in die Bündel einzudringen.
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Es
wird wieder auf die Figuren Bezug genommen, in denen 3 einen
Pi-förmigen,
3D, gewebten Vorformling 23 zeigt, der zum Verwenden von zwei
Teilen (nicht gezeigt) verwendet wird, die beispielsweise ein Rahmenteil
und eine Haut sein können.
Während
der Vorformling 23 als ein Pi-förmiger Vorformling gezeigt
ist, sind die Verfahren der Infusion auf andere 3D-Vorformlingsformen
anwendbar, wie einen T-förmigen
Vorformling (nicht gezeigt). Der Vorformling 23 hat eine
Basis 25 in seinem unteren Bereich, die eine durchgehende,
flache untere Oberfläche 27 und
eine obere Oberfläche 28 hat.
Wie gezeigt ist, erstreckt sich ein Paar von im Abstand angeordneten
planaren Beinen 29 vertikal von der Basis 25 nach
oben. Jedes Bein 29 befindet sich an einer Position, die
von der Mitte der Basis 25 versetzt, aber nahe dieser ist.
In ihrer installierten Orientierung sind die Beine 29 typischerweise
parallel zueinander und typischerweise senkrecht zur Basis 25,
wobei die inneren Oberflächen 31 der
Beine 29 einander zugewandt sind. Äußere Oberflächen 23 der Beine 29 sind nach
außen
gewandt, wenn die Beine 29 aufrecht stehen. Eine kleine,
aufwärts gewandte
Oberfläche 35 der
Basis 25 liegt zwischen den unteren Enden der Beine 29.
Obgleich es bevorzugt ist, dass die Beine 29 und die Basis 25 an
ihren äußeren Enden
konisch verlaufen, wie gezeigt ist, können die Kanten auch rechteckig
abgeschnitten sein. Obgleich dies nicht gezeigt ist, können die
Beine 29 auch unter einem anderen Winkel als 90° gegenüber der
Basis 25 installiert sein, und die Beine 29 brauchen
nicht parallel zueinander sein.
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4 stellt
ein vakuumunterstütztes
Verfahren zur vollständigen
Infusion von Harz in den Vorformling 23 durch Schaffen
eines Stapels von Schichten aus Harz und Separatoren und Ausüben eines Vakuums
auf den Stapel dar. Das Harz wird gewogen, um das korrekte Harz/Fasern-Verhältnis zu
erhalten. Eine starre Werkzeugplatte 37 ist vorgesehen,
und ein nicht poröser,
nicht haftender Film 39, der vorzugsweise teflonbeschichtet
ist, wird auf die obere Oberfläche
der Werkzeugplatte 37 gelegt. Der Vorformling 23 wird
auf dem Harzfilm 41 angeordnet, der auf den Film 39 gelegt
und so positioniert ist, dass er unter der unteren Oberfläche 27 des
Vorformlings 23 ist, wobei sich der Film 41 vorzugsweise
zu den äußeren Kanten
der Basis 25 erstreckt. Der Harzfilm 41 ist ein
Trägerblatt
mit Harz auf einer Seite, wobei das Harz von dem Blatt übertragen
wird, wenn der Harzfilm 41 erwärmt wird. Das Trägerblatt wird
dann entfernt und beseitigt.
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Während des
Infusionsvorgangs werden die Beine 29 in einer horizontalen
Orientierung parallel zur Basis 25 aufgelegt, obgleich
die Beine 29 in der auseinander gezogenen Darstellung nach 4 unter
einem Winkel zur Basis 25 gezeigt sind. Ein Separatorfilm 43 und
ein Harzfilm 45 werden zwischen der äußeren Oberflä che 33 jedes
Beins 29 und dem entsprechenden Bereich der oberen Oberfläche 28 angeordnet.
Der Separatorfilm 43 ist ein nicht haftender Separatorfilm
wie der Film 39, aber er ist doppelt gelegt, um eine nicht
haftende Oberfläche
gegenüber der äußeren Oberfläche 33 und
der unteren Oberfläche 28 vorzusehen,
wenn er zwischen den Oberflächen 28, 33 angeordnet
wird. Harzfilme 45, die vom selben Typ wie der Harzfilm 41 sind,
werden zwischen dem Separatorfilm 43 und der äußeren Oberfläche 33 auf
jeder Seite des Vorformlings 23 angeordnet, wobei das innere
Ende jedes Films 43 so positioniert ist, dass es an der
Schnittstelle des Beins 29 und der Basis 25 ist.
Die Beine 29 werden dann über die Harzfilme 45 gelegt.
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Ein
Verdichtungswerkzeug 47, das aus starren oder halbstarren
Materialien bestehen kann, ist so bemessen, dass es auf der nach
oben gewandten Oberfläche 35 zwischen
den unteren Enden der Beine 26 angeordnet werden kann.
Eine Schicht aus dünnem,
teflonbeschichtetem porösem
Tuch 49, z. B. TX1040, erhältlich von Pall Corporation
in East Hills, NY, wird auf die inneren Oberflächen 31 der Beine 29 gelegt
und wird dann durch einen oberen Trennfilm 51 wie die Filme 39, 43 bedeckt.
Die oberste Schicht des Stapels ist ein Entlüftungsmaterial 53,
beispielsweise trockenes Fiberglastuch. Der gesamte Stapel enthaltend
das Werkzeug 39, den Vorformling 23 und alle Film-
und Separatorschichten, wird dann innerhalb eines Beutels 55 zum
Schaffen eines Vakuums um den Stapel herum, während der Stapel erwärmt wird,
angeordnet. Eine Vakuumentlüftungsleitung 57 tritt
in den Beutel 55 ein und ist mit dem Tuch 49 und dem
Entlüftungsmaterial 53 verbunden,
um die Entlüftungspfade
im Tuch 49 und im Material 53 zu unterstützen.
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Um
zu bewirken, dass das Harz in den Vorformling eindringt, wird ein
Vakuum im Beutel 55 hergestellt und der Stapel wird auf
etwa 150°F
erwärmt, um
das Harz auf den Filmen 41, 45 zu erweichen, wodurch
bewirkt wird, dass das Harz frei durch den Vorformling 23 fließt. Das
Vakuum innerhalb des Beutels 55 ermöglicht, dass der Luftdruck
außerhalb des
Beutels 55 nach innen drückt, wodurch die verschiedenen
Komponenten des Stapels zusammengedrückt werden. Die Wärme bewirkt,
dass das Harz auf dem Film 41 erweicht, und der Druck bewirkt, dass
das Harz sich in die Basis 25 bewegt. Der Stapel wird auf
eine Temperatur erwärmt
und während einer
ausreichenden Zeitdauer auf dieser Temperatur gehalten, um dem Harz
zu ermöglichen,
die Fasern der Basis vollständig
zu benetzen, von der unteren Oberfläche 27 zu den oberen
Oberflächen 28 und
der nach oben gewandten Oberfläche 35.
In gleicher Weise erweicht das Harz auf den Filmen 45 und
fließt in
die Beine 29 von den äußeren Oberflächen 33 zu den
inneren Oberflächen 31,
wobei die Fasern des Beins 29 vollständig benetzt werden. Der Separatorfilm 39 verhindert,
dass Harz an dem Werkzeug 37 haftet, wohingegen die Separatorfilme 43 verhindern, dass
Harz auf den Filmen 45 in die Basis 25 fließt, und
verhindern, dass die äußeren Oberflächen 33 der
Beine 29 an den oberen Oberflächen 28 der Basis 25 haften.
Obgleich dieses Verfahren zum teilweisen Tränken des Vorformlings 23 verwendet
werden kann, wird das Harz auf die äußeren Oberflächen 33 der
Beine 21 anstatt auf die inneren Oberflächen 31 aufgebracht.
Durch Aufbringen von Harz auf die inneren Oberflächen 31 können die
Oberflächen 31 während des
Zusammensetzens an den äußeren Oberflächen des
Rahmenteils (nicht gezeigt) haften.
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Der
Luftdruck außerhalb
des Beutels 55 drückt
auf den Beutel 55 und presst das Entlüftungsmaterial 53,
den Separatorfilm 51 und das poröse Tuch 49 nach unten
gegen die inneren Oberflächen 31 der
Beine 29. Diese Bewegung zwingt das Verdichtungswerkzeug 47 abwärts auf
die Oberfläche 35,
wobei es die Oberfläche 35 verdichtet
und einen flachen verdichteten Bereich mit einer Breite gleich der
Breite des Werkzeugs 47 schafft. Wenn der Vorformling 23 nach
der Infusion verwendet wird, um eine erste Komponente (nicht gezeigt)
unter der Basis 25 mit einer zweiten Komponente (nicht
gezeigt), die sich zwischen den Beinen 29 befindet, zu
verbinden, stellt der flache, verdichtete Bereich der Oberfläche 35 sicher,
dass das Ende der zweiten Komponente in der Lage ist, ordnungsgemäß auf der
Oberfläche 35 aufzusitzen.
Die Beine 29 werden dann in eine vertikale Orientierung
bewegt, um an der zweiten Komponente zu haften.
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Bei
den meisten Anwendungen ist es bevorzugt, einen teilweise getränkten Vorformling
zu haben, da vollständig
getränkte
Vorformlinge steif und während
des Zusammensetzens schwierig zu positionieren sein können. Bei
dem Verfahren der teilweisen Infusion verbleiben Entlüftungspfade
zwischen den Faserbündeln,
was Luft, Feuchtigkeit und flüchtigen
Bestandteilen ermöglicht,
entfernt zu werden, wodurch die Porosität nach dem Aushärten begrenzt ist.
Ein alternatives vakuumunterstütztes
Verfahren, das in 5 gezeigt ist, kann angewendet
werden, um einen Pi-förmigen Vorformling 23 teilweise
oder vollständig
zu tränken,
der gegenüber
der in 4 gezeigten Orientierung umgekehrt ist. Gemäß 5 sind
die Beine 29 des Vorformlings 23 umgelegt und Harzfilme 59, 61 sind
zwischen der Basis 25 und jedem Bein 29 angeordnet.
Anders als der Harzfilm 41 (4) hat jeder
Harzfilm (59, 61) eine Breite, die geringer als
die Breite des Vorformlings 23 ist. Die Harzfilme 59, 61 liegen
nicht über
dem mittleren Bereich der Basis 25 zwischen den Beinen 29.
Jeder Harzfilm 59 liegt an der Oberfläche 27 der Basis 25 an
und ist zu der äußeren Kante
der Basis 25 hin vorgesehen, wodurch kein Harzfilm nahe
der Oberfläche 35 verbleibt.
Der Harzfilm 61 liegt an der inneren Oberfläche 31 jedes
Beins 29 an. Ein dünner
Film 61, vorzugsweise Polyethylen, ist um den Vorformling 23 und
die Harzfilme 59, 61 gewickelt, ein Entlüftungsmaterial 65 ist
um den Film 63 gewickelt. Der Film 63 ist in die
Bereiche zwischen den Oberflächen 28 der Basis 25 und
den äußeren Oberflächen 33 der
Beine 29 eingeführt,
um als ein Separatorfilm zu wirken und das Harz innerhalb des Vorformlings 23 zu
enthalten, wodurch verhindert wird, dass das Harz in das Entlüftungsmaterial 65 eindringt.
Ein Vakuumbeutel 66 umgibt den Vorformling 23,
den Film 63, die Harzfilme 59, 61 und
das Entlüftungsmaterial 65.
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Um
bei Anwendung des Verfahrens nach 5 den Vorformling
teilweise zu tränken,
wird die Luft aus dem Beutel 66 entfernt, und dann werden der
Beutel 66 und sein Inhalt während 15 bis 20 Minuten auf
etwa 120°F
erwärmt.
Diese Temperatur ermöglicht
dem Harz auf den Filmen 59, 61, ausreichend zu
fließen,
um in den Vorformling 23 einzudringen, ohne die Faserbündel vollständig zu
benetzen, und wobei die Schnittstellen vorzugsweise harzfrei bleiben.
Dies ergibt innerhalb des Vorformlings 23 eine Harzmenge,
die erforderlich ist, um den Vorformling 23 vollständig zu
tränken,
aber es befindet sich in diskreten Bereichen des Vorformlings 23.
Der teilweise getränkte
Vorformling 23 ist biegsamer, da sich kein Harz an den
Schnittstellen der Beine 29 und der Basis 25 befindet.
Da die Basis 25 an der Oberfläche 35 nicht mit Harz
getränkt ist,
wird keine Verdichtung benötigt,
um einen ordnungsgemäßen Sitz einer
zwischen die Beine 29 eingeführten Komponente (nicht gezeigt)
auf der Oberfläche 35 sicherzustellen.
Die harzfreien Bereiche werden auch Entlüftungspfade für Luft oder
flüchtige
Gase während
des vollständigen
Benetzens und Aushärtens
nach dem Zusammensetzen. Vorzugsweise wird der teilweise getränkte Vorformling 23 einfach
auf eine Aushärttemperatur
gebracht, was dem Harz ermöglicht,
frei innerhalb des Vorformlings 23 zu fließen, um
diesen vollständig
zu tränken.
Ein anderes Verfahren zur vollständigen
Benetzung der Fasern des Vorformlings 23 nach dem Zusammensetzen
bestehe darin, die Temperatur des Vorformlings 23 auf etwa
190°F zu
bringen, was dem Harz ermöglicht,
den Vorformling 23 vollständig zu tränken, und dann den Vorformling 23 in
der gewünschten
endgültigen
Position in einem getrennten Prozess auszuhärten.
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Anstatt
den Vorformling 23 anfänglich
teilweise zu tränken
und dann den Vorformling 23 zu erwärmen, um dem Harz zu ermöglichen,
zu fließen und
den Vorformling 23 vollständig zu tränken, kann die Temperatur der
anfänglichen
Erwärmung
des Vorformlings 23 und der Harzfilme 59, 61 etwa
190°F betragen.
Dies ermöglicht
dem Harz, im anfänglichen Schritt
den Vorformling 23 vollständig zu tränken, anstatt den zweiten Erwärmungsschritt
erforderlich zu machen. Auch können,
obgleich dies in 5 nicht gezeigt ist, Harzfilme
mit einer Breite, die nahezu der des Vorformlings 23 ist,
verwendet werden, um den Vorformling 23 vollständig oder
teilweise zu tränken. Um
den Vorformling 23, der Harzfilme mit vollständiger Breite
verwendet, teilweise zu tränken,
werden Separatorfilme oder andere Materialien zwischen ausgewählten Bereichen
des Vorformlings 23 und den Harzfilmen ange ordnet, die
verhindern, dass Harz an diesen Stellen in den Vorformling 23 eintritt, wenn
das Harz erwärmt
wird.
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6 zeigt
ein alternatives Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zum vollständigen oder teilweisen Tränken des
Vorformlings 23 mit Harz. Erwärmte Rollen 67 liefern
die Wärme
und den Druck, um zu bewirken, dass Harz auf den Filmen 69, 71 in
Bereiche des Vorformlings 23 fließt. Wie die vorbeschriebenen
Harzfilme 59, 61 (5) liegen
die Harzfilme 69, 71 jeweils an Oberflächen 27, 31 an. Die
Harzfilme 69, 71 haben eine geringere Breite als die
Breite des Vorformlings 23 und liegen nicht über einem
mittleren Raum zwischen den Beinen 29. Separatorfilme 73 befinden
sich zwischen den Harzfilmen 69, 71 und den Rollen 67,
um sicherzustellen, dass kein Harz an den Rollen 67 haftet.
Der Vorformling 23 und die Harzfilme 69, 71 werden
in den Spalt zwischen den Rollen 67 geführt, wobei der Spalt so bemessen
ist, dass der Stapel aus den Filmen 69, 71 und
dem Vorformling 23 verdichtet wird, während er sich zwischen den
Rollen 67 bewegt. Wie das in 5 gezeigte
Verfahren bewirkt das in 6 gezeigte Verfahren, dass Harz
in ausgewählten
Bereichen des Vorformlings 23 angeordnet wird, wenn das Harz
auf etwa 120°F
erwärmt
wird, und kein Harz befindet sich in der Basis 25 nahe
der Oberfläche 35 und
in den Schnittstellen der Beine 29 mit der Basis 25.
Nach dem Zusammensetzen wird der Vorformling 23 auf etwa
190°F erwärmt, um
dem Harz zu ermöglichen,
sich vollständig
innerhalb des Vorformlings 23 auszubreiten.
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Wie
vorstehend beschrieben ist, kann die Temperatur des anfänglichen
Erwärmens
des Vorformlings 23 und der Harzfilme 59, 61 etwa
190°F betragen,
was dem Harz ermöglicht,
den Vorformling 23 im anfänglichen Schritt vollständig zu
tränken.
Auch können
Harzfilme mit einer Breite, die nahezu der des Vorformlings 23 ist,
verwendet werden, um den Vorformling 23 vollständig oder
teilweise zu tränken. Um
den Vorformling 23 bei Verwendung von Harzfilmen mit vollständiger Breite
teilweise zu tränken, werden
Separatorfilme oder andere Materialien zwischen ausgewählten Bereichen
des Vorformlings 23 und den Harzfilmen angeordnet, die
verhindern, dass Harz an diesen Stellen in den Vorformling 23 eintritt, wenn
das Harz erwärmt
wird.
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Wie
in 7 gezeigt ist, ist ein anderes Ausführungsbeispiel
des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung ein Pultrusionsverfahren.
Wie vorstehend beschrieben ist, verwendet ein Pultrusionsverfahren
ein erwärmtes
Formwerkzeug 75, um Harzfilme 77, 79 zu
erwärmen
und zu bewirken, dass das Harz auf den Filmen 77, 79 auf
Oberflächen 31 bzw. 27 des
Vorformlings 23 übertragen
wird. In der Figur liegen keine Harzfilme an der Oberfläche 28 der
Basis 25 oder an Oberflächen 33 der
Beine 29 an, obgleich zusätzliche Harzfilme an den Oberflächen 28, 33 anliegen
können.
Der Vorformling 23 kann teilweise oder vollständig getränkt werden
durch Steuern der Temperatur des Formwerkzeugs 75, wie
vorstehend für
die verschiedenen Ausführungsbeispiele beschrieben
ist.
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Die
Vorteile der vorliegenden Erfindung enthalten die Fähigkeit,
dreidimensionale gewebte textile Vorformlinge vollständig oder
teilweise zu tränken. Bei
der teilweisen Infusion werden ausgewählte Harzmengen in diskrete
Stellen der Vorformlinge eingebracht. Die teilweise getränkten Vorformlinge
haben eine klebrige Oberfläche,
wenn die Vorformlinge zum Zusammensetzen von Komponenten verwendet werden,
sind biegsamer ohne in die Schnittstellen von planaren Bereichen
des Vorformlings eingebrachtes Harz und ergeben einen besseren Sitz
von zusammengesetzten Komponenten.
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Während die
Erfindung in nur einigen ihrer Formen gezeigt wurde, ist sie nicht
hierauf beschränkt,
sondern für
verschiedene Änderungen
und Modifikationen empfänglich,
ohne den Bereich der in den angefügten Ansprüchen definierten Erfindung
zu verlassen.