JP2008521648A - 半透過性膜による真空注入 - Google Patents
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Abstract
Description
従って、本発明は、繊維材料のインサートを予めその中に配置したモールド空洞内に樹脂とも呼ばれる液体ポリマーが満たされ、真空がモールド空洞内で発生し、それによってポリマー内に引き込まれるような、VARTM(真空アシスト樹脂移送モールド成形)により繊維複合モールド成形物を製造する方法に関する。ポリマーは熱硬化性又は熱可塑性とすることができる。
真空注入により風力タービンのブレードのためのブレードシェル半部分を製造するモールドを通る図1の断面図は、完成したブレードシェル半部分の外部側に適合する頂部側を備えた中実のモールド部品18を示す。第1に、いわゆるゲルコートがモールド部品18の内側に配置され、このゲルコートは後で完成したブレードシェル半部分の外側を形成する。繊維材料3、22及びバルサ材12はゲルコートの頂部に配置される。ブレードの主要な積層体を形成する繊維インサート3はモールドの下方部分に配置され、上方に向いた第1の横方向の面1と、下方に向いた第2の横方向の面2とを有する。主要な積層体の第1の横方向の面1の頂部には、図3に一層詳細に示す膜バッグ23が配置され、この膜バッグは主要な積層体3に向かう半透過性の膜5を備えた真空チャンネル15と、2つの入口チャンネル7、8とを有する。穿孔チューブ16の形をした真空チャンネルはモールドのフランジに配置される。気密真空バッグ19は最も頂部に置かれ、中実のモールド部品18と共働してモールド空洞を画定する。真空バッグ19に最も近い繊維材料22と真空バッグ19との間で、いわゆる引き裂き層(図示せず)及び分配層(図示せず)を配置することができ、これらの層は全体のブレードシェル半部分の内表面に対する液体ポリマーの分布を保証する。半透過性の膜5の下方の領域においては、分配層は省略されている。モールド充填プロセス中、真空チャンネル15、16は真空源に連通し、入口チャンネル7、8は液体ポリマーを備えたポリマー源に連通する。真空チャンネル2内の真空は中実のモールド部品1と真空バッグ19との間でモールド空洞内に真空を発生させる。その結果、ポリマーは入口チャンネル7、8を通ってモールド空洞内へ引き込まれる。それによって、ポリマーは繊維材料3、22内へ拡散し、その材料を含漬する。硬化が完了したとき、真空バッグ19及び膜バッグ23並びに分配層及び引き裂き層(図示せず)が除去される。
図1、2においては、分配層4はバルサ材で作られるが、例えば高透過性及び大容量を備えた緩く織ったガラス繊維マット又は同様のネット構造体のような、正常な流れ特性を有する任意の他の材料で同様に作ることができる。
符号のリスト
1 主要な積層体の第1の横方向面
2 主要な積層体の第2の横方向面
3 繊維インサート/主要な積層体
4 分配層
4a 第1の分配層領域
4b 第2の分配層領域
5 半透過性の膜
6 中央区域
・ 入口チャンネル
9、10 流れ最前線
11 付加的な分配層
12 バルサ材
13 溶接シーム
14 孔
15 真空チャンネル
16 付加的な真空チャンネル
17 液体ポリマー
18 中実のモールド部品
19 真空バッグ
20 前縁の補強体
21 後縁の補強体
22 繊維材料
23 膜バッグ
24 ガス不透過性の布
Claims (15)
- 真空注入により繊維複合材料で作った横長のシェル部材を製造する方法であって、上記繊維材料が液体ポリマーで含漬され、第1の横方向面(1)及び第2の横方向面(2)を備えた繊維インサート(3)をその中に配置するモールド空洞を有するモールドが適用され、上記繊維インサートが更に複数の繊維層と分配層(4)とを有し、同分配層が上記繊維層よりも大きな上記液体ポリマーの流速を許容し、半透過性の膜(5)が当該繊維インサートの上記第1の横方向面(1)に対向して配置され、同半透過性の膜がガスに対して実質上透過性で、液体ポリマーに対して実質上不透過性であり、更に真空源に連通するような方法において、
上記分配層(4)が上記繊維インサート(3)の内部に配置されてその両側に繊維層を有し、かつ区域(6)により中断され、同区域が上記シェル部材の長手方向に延び、上記半透過性の膜(5)に対向して位置決めされ、液体ポリマーが入口チャンネル(7、8)を介して当該分配層(4)へ導かれ、それによって、該分配層(4)と上記第2の横方向面(8)との間に流れ最前線(9、10)を生じさせ、同流れ最前線が上記区域(6)を通って当該半透過性の膜(5)の方へ移動することを特徴とする方法。 - 液体ポリマーが上記分配層(4)と上記入口チャンネル(7、8)との間に位置する中間の分配層(12)を介して当該入口チャンネル(7、8)から当該分配層(4)へ導かれることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 上記入口チャンネル(7、8)と上記分配層(4)との間での上記繊維インサート(3)の繊維材料(22)の厚さは、液体ポリマーが上記繊維材料(22)を優先的に通って上記区域(6)の方へ流れる前に、液体ポリマーが当該分配層(4)へ導かれるように、制限されることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
- 上記入口チャンネル(7、8)と上記分配層(4)との間の1又はそれ以上のチャンネルのような直接接続を介して、液体ポリマーが当該入口チャンネル(7、8)から当該分配層(4)へ導かれることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の方法。
- 上記区域(6)が上記分配層(4)を2つの分配層領域(4a、4b)に分割する中央区域(6)であり、液体ポリマーが上記入口チャンネル(7、8)を介して上記2つの分配層領域(4a、4b)へ導かれ、それによって、当該分配層(4)と上記第2の横方向面(2)との間に2つの流れ最前線(9、10)を生じさせ、同流れ最前線が、上記中央区域(6)を通って上記半透過性の膜(5)の方へ移動する共通の流れ最前線(9、10)へ、上記繊維インサート(3)内で収斂することを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の方法。
- 付加的な分配層(11)が上記繊維インサート(3)の上記第2の横方向面(2)に配置されることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の方法。
- 上記中間の分配層(12)が更に実質上上記付加的な分配層(11)まで延びることを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 上記繊維インサート(3)が風力タービンのブレードのためのブレードシェル半部分内における長手方向の補強区分である主要な積層体を形成することを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の方法。
- 上記主要な積層体(3)が10ないし100mm、20ないし80mm又は30ないし50mmの厚さを有し、30ないし200cm、40ないし150cm又は50ないし120cmの幅を有することを特徴とする請求項8に記載の方法。
- 上記半透過性の膜(5)が、最大で、上記主要な積層体の幅と同じ厚さを有し、不透過性の真空バッグ(19)が当該半透過性の膜(5)の各側部において上記ブレードシェル半部分の縁部へ延びることを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 上記区域(6)が100ないし200mm、120ないし180mm又は130ないし170mmの幅を有することを特徴とする請求項10に記載の方法。
- 真空チャンネル(16)が上記ブレードシェル半部分の縁部に沿って設けられることを特徴とする請求項8ないし11のいずれかに記載の方法。
- 入口チャンネル(7、8)が上記半透過性の膜(5)の長手方向の縁部に沿って設けられることを特徴とする請求項8ないし12のいずれかに記載の方法。
- 前部、後部、中央の真空チャンネル(15)及び2つの入口チャンネル(7、8)を備えた横長の膜バッグが適用され、上記2つの入口チャンネルが上記真空チャンネル(15)のそのそれぞれの側部で延び、当該真空チャンネル(15)と対向する上記前部が上記半透過性の膜(5)により形成され、当該入口チャンネル(7、8)と対向する上記前部が液体ポリマーに対して透過性であることを特徴とする請求項13に記載の方法。
- 上記膜バッグ(23)が、上記長手方向の真空チャンネル及び当該長手方向の真空チャンネル(15)の各側部において上記入口チャンネル(7、8)を形成するように例えば溶接により長手方向で結合された、半透過性の膜材料(5)及び不透過性の布(24)を有し、上記入口チャンネル(7、8)の領域における上記半透過性の膜材料が液体ポリマーに対して透過性となるように穿孔されることを特徴とする請求項14に記載の方法。
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