DK176296B1 - Fremstilling af laminat ved resin-injektion - Google Patents

Description

DK 176296 B1

Opfindelsen angår en fremgangsmåde ti! fremstilling af et laminat omfattende dannelse af undertryk mellem en formpart og en vakuumfolie. Resinen tilfø-5 res laminatets lag i formen fra en eller flere sammenpresseiige indløbskanaler, hvilke ligger under vakuumfolien.

Baggrund

En fremgangsmåde til at fremstille laminater er ved den såkaldte VARTM-10 teknik (Vacuum Assisted Resin Transfer Molding), hvor et undertryk anvendes til at imprægnere laminatets forskellige iag med resin. Lagene lægges i en enkeltsidet åben formpart, hvorover fordeles et antal indløbskanaler, fra hvilke resinen infuseres eller injiceres. Det hele dækkes af en vakuumfolie, og der påtrykkes vakuum i formhulrummet mellem folien og formparten. Efter 15 at laminatet er helt eller delvist hærdet, fjernes foiien og eventuelt også ind-løbskanaleme, og laminatet kan tages ud af formen. Systemet med indløbskanaler fordelt ud over store dele af laminatets overflade gør det muligt at styre resin-tilførslen, således at resinen kan fordeles og injiceres optimalt med bedst og hurtigst mulig imprægnering af laminatet.

20

En væsentlig ulempe ved systemet af indløbskanaler er imidlertid, at en relativ stor mængde resin sidder tilbage i kanalerne efter injektionen. En mulighed er at lade indløbskanaieme blive siddende og indgå i det færdige laminat, men dette resinholdige lag vil ikke medvirke positivt til laminatets struktu-25 reile egenskaber og resulterer således i en unødig vægtforøgelse af laminatet. Alternativt kan indløbskanalerne fjernes sammen med vakuumfolien. Resinen i kanalerne, som kan antage en ikke ubetydelig mængde, vil da gå til spilde. Samtidig kan der opstå problemer ved afrivningen af indløbskanalerne, hvor dele af resinen kan sidde tilbage på laminatets overflade som grater, 30 der efterfølgende skal fjernes.

2 DK 176296 B1

En fremgangsmåde til at tømme indløbskanalerne for resin og derved undgå spild er beskrevet i WO 2004/000536, som omhandler en type indløbsprofiler med bevægelige dele. Selve profilets ydre er fast og ændres ikke under fremstillingen af kompositemnet, hvorimod det indre består af to afgrænsede 5 kanaler med et fleksibelt stykke væg imellem. Resinen løber i den ene kanal, som har huller ned til de underliggende fiberlag, og denne kanal kan lukkes og åbnes ved at flytte den bevægelige væg ved at suge vakuum i den øvre kanal. Hermed kan indløbskanalerne tømmes helt for resin, ligesom det sikres, at resinkanalerne kan åbnes og lukkes uafhængigt af vakuumfoliens 10 pres udefra. Imidlertid har indiøbsprofiieme en kompliceret geometri, som produktionsmæssigt også fordyres af de bevægelige dele. Ligeledes kræver fremgangsmåden, at der fastholdes et vakuum i den ene kanal for at opretholde injektionen, hvilket fordyrer og vanskeliggør processen.

15 I DE 10105976 anvendes elastiske indløbskanaler, som efter endt infusion klapper sammen som følge af undertrykket i formhulrummet og en meget elastisk vakuumfoiie. Herved undgås problemet med resin-spild i indløbskanalerne efter injektion. I praksis viser det sig imidlertid, at det er særdeles vanskeligt med de sammenpresselige indløbsposer at starte processen med 20 at injicere resin, idet vakuumfoliens tryk gør det svært for indløbskanalen at åbne sig. En vakuumfolie med tilstrækkelig elasticitet er desuden ikke almindeligt tilgængelig på markedet.

Formål og beskrivelse af opfindelsen 25 Det er formålet med opfindelsen at frembringe en fremgangsmåde til injektion af resin i laminater, således at ovennævnte problemer med spild af resin undgås. Yderligere formål fremgår andre steder i teksten.

Nærværende opfindelse angår således en fremgangsmåde ti! fremstilling af 30 et laminat omfattende dannelse af undertryk mellem en formpart og en vakuumfolie og tilførsel af resin til laminatets lag beliggende i formen fra en eller DK 176296 B1 3 flere sammenpresselige indløbskanaler beliggende under vakuumfolien, hvor et trin i fremgangsmåden omfatter dannelse af en cveriængde på vakuumfolien over indløbskanalerne. Herved opnås det fordelagtige, at det sikres, at indløbskanaleme kan udvide sig i nødvendigt omfang under resin-tilførslen 5 og uafhængigt af vakuumfoliens evne til at deformere sig elastisk. En elastisk vakuumfolie er således ikke nødvendig for at få resin-injektionen til at forløbe effektivt. Endvidere medfører fremgangsmåden, at resin-injektionen kan startes hurtigt op, hvorved opnås dels, at injektionen kan gennemføres hurtigere og dels at processen med at imprægnere alle områder i laminatet kan styres 10 og kontrolleres bedre. Samtidig medfører brugen af de sammenpresselige indløbskanaler, at resin-spildet kan minimeres, idet de efter injektionen vil blive tømt af vakuumfoliens pres. Eftersom kanalerne tømmes for resin, mindskes problemet med tilbagesiddende grater af resin på det færdige laminat. Behovet for efterbehandling mindskes således, hvilket både gør frem-15 stillingstiden betragteligt lavere og mindsker produktionsomkostningerne. Endvidere kan fremgangsmåden udføres med simple indiøbsposer af elastisk materiale, eksempelvis en plastfolie, som er billige at fremstille.

Ifølge en udførseisform af opfindelsen dannes overlængden over en indløbs-20 kanal ved at puste indløbskanalen op, inden der dannes undertryk mellem den faste form part og vakuumdugen. Dette er fordelagtigt ved at være en enkel og let fremgangsmåde, som kan gennemføres med det eksisterende produktionsudstyr uden fordyrende investeringer.

25 Fremgangsmåden ifølge opfindelsen angår ligeledes, at overlængden over en indløbskanal dannes ved, inden der dannes undertryk, at puste en anden kanal op liggende langs med indløbskanalen. Herved er det muligt at anvende to separate systemer dels til at puste den ene kanal op med og dels til resin-tilførslen, som ligeledes kan styres separat og uafhængigt.

30 4 DK 176296 B1

Endvidere angår opfindelsen en fremgangsmåde ti! fremstilling af et laminat ifølge ovenstående yderligere omfattende hel eller delvis tømning af mindst én indløbskanai for resin ved sammenpresning af indløbskanalen. Dette kan gøres ved at lade vakuumfolien presse indløbskanalen sammen som følge af 5 undertrykket og/eller ved at puste en anden kanal op liggende langs med indløbskanalen. Fordelene hermed er som beskrevet tidligere, at resin-spildet og risikoen for resin-grater på laminatet minimeres.

Kort beskrivelse aftegninger 10 I det følgende beskrives opfindelsen med henvisning til figurerne, hvor figur 1 viser fremstillingen af et laminat ved en VARTM-proces, figur 2 viser i udsnit en indløbskanal og en vakuumfolie lagt ud på et laminat 15 inden støbning, figur 3-4 viser en oppustet indløbskanal, før og mens der påtrykkes vakuum, figur 5 viser vakuumdugen med overlængde, inden resin-injektionen påbe-20 gyndes, figur 6 viser det samme udsnit under resin-injektion, figur 7 viser en anden udførselsform af indløbskanalen, 25 figur 8 viser en luftkanal liggende langs en indløbskanal under vakuumfolien, og figur 9 viser en anden udførselsform af vakuumfolien, som øger foliens sam-30 menpresselighed.

DK 176296 B1 5

Beskrivelse af udførelsesformer

Figur 1 viser fremstillingen af et laminat 101 ved en såkaldt VARTM-proces (Vacuum Assisted Resin Transfer Moulding), som er en meget anvendt fremgangsmåde, hvor lagene 102 i laminatet imprægneres med resin ved 5 hjælp af vakuum. Et antal lag 102 er lagt i en ensidig formpart 103. Herover lægges indløbskanaler 104, fra hvilke resinen distribueres og infuseres eller injiceres ned og ud igennem lagene 102. Indløbskanalerne 104 er fordelt ud over lagene, således at ressn-fordelingen kan blive så jævn og ensartet som muligt, og således at man undgår lommer, hvor lagene ikke imprægneres.

10 Lagene dækkes af en vakuumdug eller - folie 105, som kan fastholdes på forskellig vis i kanten af formen (ikke vist), således at formhulrummet mellem vakuumfolien og formparten forsegles. Inden injektionen påbegyndes, påtrykkes der vakuum i formhulrummet. Dette kan gøres på forskellige måder eksempelvis fra kanten af formen eller via sug fra undersiden af lagene gen-15 nem huller i formdelen 103. Herefter distribueres resinen fra indløbskanalerne ud af en række huller 107 og imprægnerer lagene 102, enten alene ved infusion på grund af det påtrykte vakuum eller ved injektion, hvor der ligeledes er sat tryk på resin-tilførslen. Hvis indløbskanalerne 104 efter hærdning af laminatet skal fjernes for ikke at bidrage unødigt til laminatets vægt, kan et 20 afrivningslag med dårlig vedhæftning være placeret lige over laminatets lag.

Som nævnt tidligere sidder der efter fremstillingen en del resin tilbage i ind-løbskanalerne, som går til spilde, ligesom der kan sidde grater af resin tilbage på laminatets overflade, som skal fjernes manuelt. Resinspildet kan undgås ved at fremstille indløbskanaleme af et elastisk materiale, således at 25 trykket fra vakuumdugen vil presse kanalerne sammen, når resin-tilførslen stoppes. Imidlertid vil kanalerne da også være presset sammen, inden resin-tilførslen påbegyndes som følge af undertrykket i vakuumhulrummet, og det kan derfor være vanskeligt hvis ikke ligefrem umuligt at få startet strømmen af resin i indløbskanalerne.

30 6 DK 176296 B1

Fremgangsmåden ti! at effektivisere resin-injektionen ifølge opfindelsen er beskrevet nærmere gennem figurerne 2-6. Figurerne viser i tværsnit det markerede udsnit 110 fra figur 1 i større detaljer på forskellige tidspunkter af fremstillingsprocessen. Over laminatets lag 102 er placeret et afrivningslag 5 106, en indløbskanal 104 og øverst vakuumfolien 105.

Figur 2 viser situationen efter udlægning af de forskellige elementer til brug for fremstillingen, og inden der er dannet undertryk i formhulrummet. Som indløbskanal 104 anvendes et elastisk rør eller pose, som kan presses til-10 nærmelsesvis flad. Indløbskanalen 104 har her et tilnærmelsesvis rundt tværsnit og er trykket lidt flad af vakuumfoiiens 105 vægt.

Indløbskanalen 104 kan ligeledes være udformet med andre tværsnit, hvoraf en anden mulig udførselsform er vist i figur 7. Indløbskanalen kan eksempel-15 vis udføres i en blød plast, en gummi eller en plastfolie og kan således fremstilles med lave produktionsomkostninger. På undersiden mellem kanalen 104 og laminatets lag 102 er placeret en række huller 107, igennem hvilke resinen kan strømme ned og ud i lagene. Hullernes 107 størrelser, placering og fordeling kan varieres ned langs indløbskanalemes længde for at opnå 20 den optimale fordeling af resinen.

I figur 3 er indløbskanalen 104 pustet op, som illustreret med pilene 301, hvorved vakuumfolien 105 løftes tilsvarende op rundt om kanalen og tilpasser sig den ekspanderede form. Herefter, figur 4, dannes der undertryk 401 25 mellem form parten og folien 105, således at vakuumfolien suges tæt til. Når luften herefter lukkes ud af indløbsposen, dannes der en overiængde 501 på vakuumfolien 105 lige over kanalen 104, idet der her vil være mere vakuumfolie end over resten af overfladen. Dette er vist i figur 5. Som følge af undertrykket presses indløbskanalen 104 sammen af vakuumfolien 105, som ligger 30 i rynker eller folder 502 ovenover.

' DK 176296 B1 7

Som vist i figur 8 muliggør den dannede overlængde 501 på vakuumfolien 105, at indløbskanalen 104 har plads til at kunne udvide sig, således at der kan åbnes op for resinen 601, som let og uhindret kan strømme igennem kanalerne 104. Med den beskrevne fremgangsmåde bliver det således lette-5 re at få startet resin-injektionen, som derved kan gennemføres hurtigere og bedre og kan styres og kontrolleres. Efter endt resin-tilførse! vil vakuumfolien 105 igen, som tidligere i figur 5, blive suget ned mod laminatet 101 og således presse indløbskanalerne 104 sammen, som derved tømmes helt for resin. Den beskrevne fremgangsmåde med overlængde 501 i vakuumdugen 10 løser således også problemet med overflødig resin i indløbskanalerne, som ellers vil gå til spilde. Fremgangsmåden åbner således op for, at det bliver muligt at genbruge Sndløbskanalerne, alt efter hvilket materiale disse er fremstillet af. Dette kunne eksempelvis være en mulighed for kanaler af silikonegummi. Alternativt kan indløbskanalerne være fremstillet af et prisbilligt mate-15 riale, tømmes for resin og smides væk efter brug. Fremgangsmåden er desuden fordelagtig ved at kunne anvendes på eksisterende systemer og anlæg til laminat-fremstilling kun med den lille modifikation, at der skal kobles et middel såsom en kompressor til at puste luft eller en gas ind i indløbskanalerne, mens der dannes undertryk i formhulrummet. Endvidere er frem-20 gangsmåden effektiv uafhængigt af vakuumfoliens evne til at deformere sig elastisk. Selv med en meget lidt elastisk folie sikrer den dannede overlængde over indløbskanaieme, at disse kan fyldes med resin uden problemer.

I figur 7 er skitseret en anden udførselsform af en indløbskanal 104 med et 25 tværsnit, som gør, at den kan presses helt sammen og således, alt efter materialevalg, tømmes bedre. Kanalen er udformet som to buer 701 sat sammen i spidse vinkler 702.

Overlængden 501 på vakuumfolien 105 kan i en anden udførselsform af op-30 findelsen dannes ved at puste en anden kanal 801 op, hvilken kanal 801 ligger langs med indløbskanalen 104 for resinen. Fremgangsmåden forløber i 8 DK 176296 B1 øvrigt som beskrevet ovenfor. Denne udførselsform er fordelagtig ved, at oppustningen således kan styres uafhængigt af resin-tilførslen og af to separate systemer, hvorfor man ikke behøver skifte fra luft til resi n-tilførsel på det samme rørsystem. I figuren er de to separate kanaler 104, 801 vist til at have 5 samme tværsnit, men dette er ikke nødvendigt, ligesom de ligeså vel kan ligge helt eller delvist ved siden af hinanden og ikke nødvendigvis oven på hinanden. Det er ligeledes muligt, at de to kanaler 104, 801 hænger sammen eller udgør én samlet kanal med to hulrum.

10 Endelig er i figur 9 vist, hvorledes vakuumfolien 105 ifølge en udførselsform af opfindelsen kan være udformet med buk eller knæk 901, som er formet i folien 105 et antal gange, særligt i de områder hvor indiøbskanalerne 104 skal løbe. Vakuumfolien 105 vil således fortrinsvis folde ved de prædeformerede buk 901, hvorfor folien på et stykke med en overlængde 15 501 kan suges tættere på laminatets lag 102, end hvis foliens overlængde ligger i krøller. Vakuumfolien under sug og uden oppustet indløbskanal er skitseret i figur 9 med en stiplet linie 902. Indiøbskanalerne kan således presses mere sammen.

20 Det må forstås, at opfindelsen, således som den er omtalt i nærværende beskrivelse og figurer, kan modificeres eller ændres og fortsat være omfattet af beskyttelsesomfanget af de nedenstående patentkrav.

Claims (6)

1. En fremgangsmåde til fremstilling af et laminat omfattende dannelse af undertryk mellem en formpart og en vakuumfolie og tilførsel af resin til lami- 5 natets lag beliggende i formen fra en eller flere sammenpresselige indløbskanaler beliggende under vakuumfolien kendetegnet ved, at der dannes en overlængde på vakuumfolien over indløbskanaierne.

2. En fremgangsmåde ti i fremstilling af et laminat ifølge krav 1, kendetegnet 10 ved, at overlængden over en indløbskanal dannes ved at puste indløbskanalen op, inden der dannes undertryk mellem formparten og vakuumfolien,

3. En fremgangsmåde til fremstilling af et laminat ifølge et eller flere af kravene 1-2, kendetegnet ved, at overlængden over en indløbskanal dannes ved 15 at puste en anden kanal op liggende langs med indiøbskanalen, inden der dannes undertryk mellem formparten og vakuumfoiien.

4. En fremgangsmåde til fremstilling af et laminat ifølge et eller flere af kravene 1-3, kendetegnet ved yderligere at omfatte hel eller delvis tømning af 20 mindst én indløbskanal for resin ved sammenpresning af indiøbskanalen.

5. En fremgangsmåde til fremstilling af et laminat ifølge krav 4, kendetegnet ved, at mindst én indløbskanal tømmes helt eller delvist for resin ved at lade vakuumfoiien presse indløbskanalen sammen som følge af undertrykket. 25

6. En fremgangsmåde til fremstilling af et laminat ifølge et eller flere af kravene 4-5, kendetegnet ved, at mindst én indløbskanal tømmes helt eller delvist for resin ved at puste en anden kanal op liggende langs med indløbskanalen. 30