JP4229216B2 - Integrated composite structure - Google Patents
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Description
【0001】
発明の詳細な説明
発明の技術分野
この発明は、繊維強化樹脂複合構造体の製造、特に、大形複合構造体のヴァキュウム(真空減圧)補助による樹脂トランスファー成形方法に関するものである。
【0002】
発明の背景
真空補助の樹脂トランスファー成形(VA−RTM)は、発泡体コア及びバルサ材コアのような構造材を組み入れたボートハル(船体)のような、いくつもの大形で繊維強化複合構造体の製造に使用されている。該コアは、繊維強化樹脂でカバーされている。VA−RTMプロセスにおいては、織物またはマットのような補強繊維は、所望の完成部分品の形状にしたがって、所望のコア材と共に乾燥状態で単一のモールドに配置される。ついで、この組み合わせたものを真空バッグ内に封入し、真空作用で樹脂を含浸させる。その後樹脂は、硬化するものである。
【0003】
樹脂を補強繊維内に導入し、樹脂の分配をよりよくさせるために、種々の方法が利用されている。これらの方法には、繊維の外側層にわたり,使い捨ての分配媒体を配置し、コアを貫く孔及び/又はスロットを採用して補強繊維の外側層から内側層へ樹脂が流れるようにすることが例示される。例えば、米国特許第5,316,462及び4,560,523号を参照されたい。発泡体コアにおける供給溝は、樹脂の流れを円滑にするために金型を閉じて樹脂を射出するプロセスにおいても使用されている。例えば、米国特許第5,096,851号を参照のこと。
【0004】
発明の概要
本発明は、真空補助の樹脂トランスファー成形法(VA−RTM)を用いて大形複合構造体を製造する間、樹脂を分配する方法及びこの方法により作られた複合構造体に関するものである。複合構造体は、繊維で強化された樹脂で囲まれた内部コアから形成される。発明の一つの実施例においては、内部コアの外面に形成された複数の細い微細溝のネットワークに接続しているメインの給送溝に樹脂を直接供給する。該給送溝と微細溝とからの給送される樹脂は、溝と繊維との接点を介して前記コアから外方へ流れて補強繊維へと浸透してゆく。発明の第2の実施例においては、分離している分配媒体が内部コアと補強繊維との間に介在する。前記コアの面にある一つ又は複数のメインの給送溝へ樹脂が直接供給され、前記分配媒体を経て補強繊維へ樹脂が浸透する。また、メインの給送溝は、前記コアをぐるりとめぐって樹脂を供給する供給ループを形成し、コアの横断方向に構造部材への含浸を行う。
【0005】
さらなる実施例においては、金属の織地状肌になったシートから真空バッグとモールド(型)とが一体化されたものが形成される。この織地状肌は、前記シートに一方の面に密に接近した隆起部、これらは該シートの他方の面では凹陥部になるものにより形成される。密に接近した隆起部は、それらの間に狭間を作り、これらが樹脂分配ネットワークを形成する。織地状肌のシートは、別のツールを作るモールドとして使用することもできる。
【0006】
この方法により、多数のコアを必要とする大形複合構造体を、代表的なビニルエステル樹脂又はポリエステル樹脂がゲル化する前に素早く成形することができ、樹脂の使用量を節減できる。真空バッグを使用して給送溝へ直接に供給することにより、この供給は、部分品のエッジ部分やツールの入り口にのみ限られるものではない。近接するコアには、単一の樹脂入り口を介して供給できる。メインの分配ネットワークは、完成した部分品に残しておくことができ、分配材料を廃棄せずにすむ。この場合、微細溝は、硬化した後の樹脂で埋められるもので、これによって、層間剪断強度及び層間剥離強度が向上する。シャータイ、圧縮ウエブ又はビームのような構造的特徴部分を成形プロセスの間に複合部分品にじかに組み込むことができる。
【0007】
図面の説明
発明は、添付の図面に関連させての以下の詳細な記述から、より完全に理解されるもので、図面において:
図1は、本発明の第1の実施例による複合構造体のためのコアの斜視図であり;
図2は、本発明の第1の実施例により形成された複合構造体の断面略図であり;
図3は、本発明により形成された別の複合構造体の斜視略図であり;
図4は、本発明により形成された別の複合構造体の斜視図であり;
図5は、本発明による複合構造体の別のコアの斜視図であり;
図6は、本発明の第2の実施例による複合構造体のコアの斜視図であり;
図7は、本発明の第2の実施例により形成された複合構造体の断面略図であり;
図8は、一体化したモールドとヴァキュウム構造体とを使用して形成した複合構造体の断面略図であり;
図9は、複合構造体を形成するための剛直なモールドと柔軟な蓋の断面略図であり;
図10は、多数のメインの給送溝を有する、複合構造体のためのコアの斜視図であり;
図11は、本発明のさらなる実施例により複合構造体を成形する一体化されたモールドと真空バッグの断面略図であり;
図12は、図11の一体化されたモールドと真空バッグを形成する材料の織地肌のシートの一方の面の斜視図であり;
そして図13は、図12の織地肌のシートの他方の面の斜視図である。
【0008】
発明の詳細な記述
本発明により作られた大形複合部分品(パーツ)は、図1に示されたように、コア12を含む。このコアは、減圧圧力に耐えることができる材料から作られている。これら材料の代表的なものには、ポリウレタン又はポリ塩化ビニルのような発泡体又はバルサ材が含まれる。前記コアは、中実の成形品またはブロー成形のポリエチレンからなる中空成形品とすることができる。コンクリートも使用できる。前記コアは、矩形の形状として図示されているが、以下に述べるように別の形状も構わない。
【0009】
前記コアの表面16には、一つ又はそれ以上の給送溝であるチャンネル14が設けられている。メインたる給送溝は、コア全体をぐるりと囲み、ループを形成している。断面積がメインの給送溝よりも小さなチャンネルからなる樹脂を配分するネットワークが前記コアの表面に接触して設けられ、該ネットワークは前記メインの給送溝と流体連通するようになっている。
【0010】
本発明の第1の実施例においては、樹脂配分ネットワークが、図1に示すようにコア12の表面16に研削してなる多数の微細溝18の形で設けられている。微細溝18は、メインの給送溝14に対し直交するように概ね配列されている。前記微細溝の中には、メインの給送溝14から始まり、この溝で終わる樹脂流れループを作るようにコア全体をぐるりと囲むようになっているものがある。
【0011】
メインの給送溝に対する微細溝の実際の関係は、以下に述べるように、コアの輪郭形状及び樹脂含浸を最も効果的に行わせる点で決定される。
【0012】
前記溝のネットワークをもつコアは、図2に略図的に示されるように単層又は複数層の繊維材20で被覆される。該繊維材は、ガラス繊維、炭素繊維または他の適切な材料から形成された織物またはマットでよい。所望の最終部分品(パーツ)の構造上の要求に応じて、前記コアを繊維材で完全に囲んでしまったり、又は、コアの一面又は複数の面を繊維材なしとしてもよい。前記繊維材は、これをシートとしてコアのまわりを包むようにしたり、または、繊維材の個々をコアの所望の面に取り付けるようにしてもよい。前記繊維は、また、前記コアを挿入するチューブ形状にして供給してもよい。
【0013】
複数の繊維材で包まれたコアを配列して、所望の最終部分品を形成する。図2には、二つのコアが示されているが、コアの実施の数と配列は、所望の最終部分品により決定される。図2で略図的に示すように、複数のコアを単層又は複数層の繊維材で包み、外側層22を形成することができる。
【0014】
繊維材の層の特定の数、タイプ及び配置は、所望の最終部分品により決定されることができるもので、これらは、当業者によって容易に決定できる。排液層がタブ23の形で設けられており、該タブは、繊維の外側層から真空出口25へ伸びている。従来技術の真空成形法に通常要求されている剥離層は、本発明のプロセスには概ね必要ではない。
【0015】
前記複数のコアを囲み、間にある繊維材24は、シヤータイ、コンプレッションウエブおよび桁のような構造部材を形作る。例えば、図4に示すように、複数の三角形のコア40を用いてデッキを形成する。近接する三角形のコアの間の繊維材は、圧縮力と剪断力との両者を担う対角構造の構造部材41を形成する。
【0016】
繊維材のレイアップ(積み重ね)作業の間、プラスチックのT状部材又は銅のT状部材のような適当な取り付け部品26をメインの給送溝14内に位置させて、樹脂供給チューブ28を後から挿入しやすくする。各給送溝には、一つ又は複数の取り付け部品を位置させ、所望の樹脂の流れの便宜をはかる。レイアップした繊維材をモールド29に対して配置し、ついで真空バッグ30を、図2に略図的に示すように、プラスチック取り付け部品を含めてレイアップしたものに被せ、技術的に知られている態様で前記モールドをシールする。次いで真空バッグを突き刺し、樹脂の供給チューブ28を真空バッグを介してそれぞれの取り付け部品28に直接插し込む。前記バッグに前記供給チューブをシールして、真空の維持を保全する。このような態様においては、メインの給送溝に直接挿入された樹脂供給チューブが外側の真空バッグを貫通するので、樹脂も貫通することになり、メインの給送溝に樹脂が直接に供給される。
【0017】
図8を参照すると、真空バッグとモールドとは、一体にされて単一構造体80にもなるもので、該構造体は、型として、その形状を保つのに十分な堅牢さをもちながら、真空に引かれると、大気圧で潰れて、それにより前記部分品を被覆するに十分な程度に柔軟なものである。例えば、一体化された構造体80は、例えば0.635cm(0.25インチ)又はこれ以下の薄さの薄いゲージのスチールシートからなるものである。上記したようなコア82と繊維材84,86とが前記スチールシート内に包み込まれる。該シートにホールを穿孔し、前記取り付け部品にアクセスする。樹脂含浸が上記のように行われる。一体化の構造体は、ゴムやシリコン又はプラスチックを積層した金属のような別の適当な材料で形成することができる。
【0018】
図9は、硬いモールド90が、例えば、スチール又はプラスチックから作られた柔軟な蓋92でシールされている別のモールドの実施例を示す。上記したような複数のコアと繊維材からなる部分品(パーツ)を、硬いモールドにより区画された凹所94内に置くものである。該蓋の内にある真空溝96が該部分品を囲む。蓋又はモールドに孔が貫通し、上記したように樹脂含浸のための取り付け部品に接続する。真空に引いた状態で樹脂を含浸させる間、前記蓋は、前記真空溝のエッジで撓曲し、前記部分品を圧密する。
【0019】
ポリエステル、ビニルエステル、エポキシ、フェノール、アクリル又はビスマレイミドのような樹脂は、メインの給送溝14を比較的早く流れて微細溝18に達する。該微細溝から樹脂が繊維材20,22に浸透する。樹脂がコアの面16から溢れて、部分品の外側へと外方へ移動することで含浸が終わる。隣接したコアの面にある繊維材は、図3、図4に示すように、隣接するコアの一方にあるメインの給送溝を経て含浸される。
【0020】
メインの給送溝の断面領域及び微細溝の断面領域と間隔とを最適なものにして、硬化(キュアリング)をさせる前に、含浸されない領域を残ることなく繊維材のすべてに樹脂が含浸されるように適切な時間を設定する。代表的なメインの給送溝は、断面積が1.61cm2(0.25平方インチ)のものにおいては、深さが1.27cm(0.5インチ)で、幅が1.27cm(0.5インチ)である。代表的な微細溝は、断面積が約0.103cm2(約0.016平方インチ)のものにおいては、深さが0.318cm(0.125インチ)で、幅が0.318cm(0.125インチ)である。微細溝は、センターで2.54cm(1.0インチ)のスペースで離れている。これらの寸法は、異なるタイプ及び/又は細さをもつ補強繊維マテリアルに適応するようにモディファイされるものである。また、部分品が特に大形で、該部分品のすべてのセクションへ樹脂をより早く分配する場合には、メインの給送溝の断面積を増やすことができる。同様に、図10に示すように、複数のメインの給送溝14をコア12に増設することができる。
【0021】
さらに、メインの給送溝又は微細溝の断面領域を減少して、特定領域における樹脂滞留時間を延ばすように流れに制限をつけることができる。樹脂滞留時間は、また、樹脂ヒューズを給送溝内に配置して、一時的に樹脂流れを阻むことができる。前記樹脂ヒューズは、ヒューズの長さで設定できる或る所定の時間経過後樹脂に触れれば溶解するものである。例えば、ビニルエステル樹脂では、スタイロフォーム(発泡ポリスチレン)がうまく使用できる。前記給送溝は、また、終結して樹脂の流れの向きを変えさせることもできる。
【0022】
含浸の後、樹脂は、充分な時間をおいて硬化させる。一旦硬化すれば、微細溝18は、硬い樹脂で埋められる。この樹脂が繊維補強複合体とコアとの間の接着の層間剪断強度を改善する側面ロッキングメカニズムを付与する。前記溝のネットワークにとどまる樹脂は、また、繊維強化の面のスキン層をコアから層間剥離させるに必要な力を増強する。
コアの実際の配置、形状及び数は、所望の最終部分品のより定まる。
【0023】
例えば、図3に三角形のコア40が示されている。これら三角形のコアは、少なくとも二つの面にメインの給送溝42を有している。中央の三角形のコア44は、三つの面にメインの給送溝を有している。複数の三角形のコアが、例えば、列になってデッキを形成するようになっている。この例では、チューブ46を介して供給された樹脂は、中央のコアから始まって含浸され出し、順次含浸されて、図4において陰影領域48により示されるように、エッジ部分へ含浸される。
【0024】
アーチ形のコア50が図5に示されている。アーチ形コア50は、一つの面におけるメインの給送溝52及び該給送溝から放射状に伸びて該コアをぐるりと囲む微細溝54のネットワークを有している。アーチ形コアは、ボートハルまたはアーチのようなカーブした構造体を形成するのに用いられる。
【0025】
図6と図7に示された本発明の他の実施例においては、コア60に、上記したようなメインの給送溝62が設けられている。ついで、分配媒体64がコアの面に近接して設けられる。該媒体は、ネットワーク状になった開放された通路からなり、該通路は、真空に引く間、開放状態に該通路を維持することができる構造体により形成されるものである。例えば、該媒体は、交差する繊維であって、該繊維の交差する位置にあるポスト状の部材により前記コアの面から離されて保持される交差する繊維、整列された格子状の構造体又はオープンの織った繊維織物からなるものである。適当な分配媒体は、例えば、ここに参考文献として組み入れる米国特許第4,902,215;5,052,906号から知られている。ついで繊維材66で上記したように分配媒体を包む。複数のコアを配列して、所望の最終部分品を形成し、真空バッグ68を上記したようにコアと繊維材とに被せる。樹脂供給源からつながっている樹脂供給チューブ70をバッグ68と繊維材66に貫通させてメインの給送溝62にある取り付け部品72に装着する。供給チューブ70を、技術的に知られている態様で真空バッグにシールする。樹脂は、供給チューブを経てメインの給送溝へ送られる。樹脂は、メインの給送溝を比較的早く通って分配媒体へ達する。その後、樹脂は分配媒体を経て繊維材に浸透する。適当な時間をおけば樹脂は硬化する。樹脂の分配媒体により、樹脂は、微細溝によるよりも一層均一に前へ流れる。この理由により、樹脂分配媒体は、より一層複雑な部分品に概ね好ましいものであり、これに対し、微細溝は、微細溝を流れる樹脂の流量が少ないことで樹脂節約に向いている。
【0026】
図11から図13に示す、さらなる実施例においては、真空バッグとモールドとが薄いゲージのスチールシートのような金属の織地状になったシート104とモールド112として一体化されている。該シートは、モールドとしての形状を保つに充分な剛性を有するが、以下に述べるように、樹脂含浸プロセスの間、引かれた真空作用のもとで、部分品に対し押し潰されるか又は引っ張られるようになるのに充分なフレキシブルなものである。シートの厚みは0.64cm(0.25インチ)又はこれ以下のものであることが適切であると分かっている。織地状のシートとして形成されたプラスチック又は金属とプラスチックとを積層したもののような複合材料も使用できる。
【0027】
前記織物は、シート104の一方の面に密な間隔をおいて形成された隆起部108、これらは、該シートの他方の面における凹陥部106に対応するものにより形成されていることが好ましい。密に立て混んだ隆起部108により、それらの間に狭間110が区画され、これらが樹脂分配のネットワークを形成する。例えば、隆起部は、概ね六辺形の形状を有し、最も長い寸法で0.95cm(3/8インチ)から1.11cm(7/16インチ)のものになっている。前記狭間の深さは、0.0762cm(1インチの1000分の30)が適当であることが分かっている。このような織地状のシートは、簡単に発泡できるもので、ニュージャーシーのArdmore Textured Metal of Edisonから商業的に入手できる。また別に、織地状の面は、必要に応じて、シートの片面に設けることができ、この場合、隆起部は、他方の面に対応する凹陥部を作らない。
【0028】
前記シートは、モールドキャビティ118を有する所望のフォームのモールド112内に形作られ、前記シートの前記隆起した部分が前記キャビティの内壁を形成し、含浸すべき部分品に対面する。メインの給送溝114を上記したようにコアに設けずに、シート104の所望の箇所に直接に設ける。該メインの給送溝の寸法は、上記したようなものである。真空排出チャンネル116が前記ツールの周辺に設けられる。
【0029】
部分品を形成するために、繊維レイアップを前記ツールの織地になった面に近接させてキャビティ118内に配置し、前記ツールを粘着テープ又は他の技術的に知られたシールで密封する。前記織地面を前記部分品に止めておくべきでないときは、剥離層が使用できる。さもなければ、前記織地面を前記部分品に止めておくべきであるときは、剥離層は、これを省くてよい。前記部分品に織地面を作ることにより、前記部分品の強度を増し、審美的な面でも望ましい。繊維レイアップは、上記したように、繊維マテリアルで包まれたコアを含む。取り付け部品を、上記したように前記シートに作った孔からメインの給送溝へ挿し込み、前記ツールの内部を真空に引き、織地状マテリアルのシートを繊維レイアップに近づくように引っ張ると、前記隆起部のトップが繊維レイアップに接触するが、前記狭間は、オープンのままになって、樹脂が流れることができる細くて、相互につながっている通路を構成する。減圧作用の下、樹脂は、まず最初にメインの給送溝へ引かれ、ついで、前記狭間へと引かれる。樹脂は、前記狭間から前記繊維マテリアルへ完全に含浸され、最後には、前記周辺を囲むヴァキュウウム出口チャンネルへ流れる。充分な時間をおいて、樹脂は、硬化する。硬化後、前記部分品を前記ツールから取り出す。
【0030】
別の実施例においては、織地状のシートは、通常のモールドに関しての蓋として使用できる。繊維レイアップをモールドの面におく。織地状のシートを前記繊維レイアップの上に被せ、適当な態様で前記モールドにシールする。コンベンショナルのモールドの面に近接させて、樹脂分配媒体を付け加えて使用する必要がある。樹脂の含浸は、上記した通りに行われる。
【0031】
織地状のシートは、また、セラミックスのような他の材料からツールを作るために使用される母型としても使用できる。ツールは、ついで樹脂含浸プロセスにおけるモールドとして使用される。この場合、前記シートは、ツールのネガになる;即ち、インデント部分を有する前記シートの面がツールを形成する。このようになったツールは、隙間で分かれた隆起部形状を有し、該隆起部が上記したように樹脂の分配媒体を形成することになる。セラミックのモールドは、大まかに言えば、撓曲せず、真空に引いても部分品に対し押し潰されるようにはならない。この場合、技術的に知られているように、モールドについては別の真空バッグを用いる。
【0032】
この発明は、添付の請求の範囲に示されたものを除き、特に図示され、記載されたものに限定されるべきものではない。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】本発明の第1の実施例による複合構造体のためのコアの斜視図であり;
【図2】本発明の第1の実施例により形成された複合構造体の断面略図であり;
【図3】本発明により形成された別の複合構造体の斜視略図であり;
【図4】本発明により形成された別の複合構造体の斜視図であり;
【図5】本発明による複合構造体の別のコアの斜視図であり;
【図6】本発明の第2の実施例による複合構造体のコアの斜視図であり;
【図7】本発明の第2の実施例により形成された複合構造体の断面略図であり;
【図8】一体化したモールドと真空構造体とを使用して形成した複合構造体の断面略図であり;
【図9】複合構造体を形成するための剛直な型と柔軟蓋の断面略図であり;
【図10】多数のメインの給送溝を有する、複合構造体のためのコアの斜視図であり;
【図11】本発明のさらなる実施例により複合構造体を成形する一体化された型と真空バッグの断面略図であり;
【図12】図11の一体化された型と真空バッグを形成する材料である織地肌のシートの一方の面の斜視図であり;
【図13】図12の織地肌のシートの他方の面の斜視図である。[0001]
Detailed Description of the Invention
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the production of a fiber reinforced resin composite structure, and more particularly to a resin transfer molding method with the aid of vacuum (vacuum decompression) of a large composite structure.
[0002]
Background of the invention Vacuum assisted resin transfer molding (VA-RTM) is a number of large, fiber reinforced, such as boat hulls incorporating structural materials such as foam cores and balsa cores. Used in the manufacture of composite structures. The core is covered with a fiber reinforced resin. In the VA-RTM process, reinforcing fibers such as fabrics or mats are placed in a single mold in a dry state with the desired core material according to the shape of the desired finished part. Next, this combination is sealed in a vacuum bag and impregnated with resin by a vacuum action. The resin then cures.
[0003]
Various methods are used to introduce the resin into the reinforcing fibers and improve the distribution of the resin. These methods include placing a disposable distribution medium across the outer layer of fibers and employing holes and / or slots through the core to allow the resin to flow from the outer layer to the inner layer of the reinforcing fibers. Is done. See, for example, US Pat. Nos. 5,316,462 and 4,560,523. The supply groove in the foam core is also used in the process of closing the mold and injecting the resin in order to make the resin flow smooth. See, for example, US Pat. No. 5,096,851.
[0004]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a method of dispensing a resin and a composite structure made by this method during the manufacture of large composite structures using vacuum assisted resin transfer molding (VA-RTM). It is about the body. The composite structure is formed from an inner core surrounded by a resin reinforced with fibers. In one embodiment of the invention, resin is fed directly into a main feed groove connected to a network of a plurality of fine microgrooves formed on the outer surface of the inner core. The resin fed from the feeding groove and the fine groove flows outward from the core through the contact point between the groove and the fiber and penetrates into the reinforcing fiber. In a second embodiment of the invention, a separate distribution medium is interposed between the inner core and the reinforcing fibers. The resin is directly supplied to one or a plurality of main feeding grooves on the surface of the core, and the resin penetrates into the reinforcing fiber through the distribution medium. The main feed groove forms a supply loop that feeds the resin around the core, and impregnates the structural member in the transverse direction of the core.
[0005]
In a further embodiment, an integrated vacuum bag and mold are formed from a sheet of metal textured skin. This textured skin is formed by ridges that are in close proximity to one side of the sheet, which are recessed on the other side of the sheet. Closely raised ridges create a gap between them, which form a resin distribution network. The sheet of textured skin can also be used as a mold to make another tool.
[0006]
By this method, a large composite structure requiring a large number of cores can be quickly molded before the typical vinyl ester resin or polyester resin is gelled, and the amount of resin used can be reduced. By supplying directly to the feed groove using a vacuum bag, this supply is not limited to the edge part of the part or the entrance of the tool. Adjacent cores can be fed through a single resin inlet. The main distribution network can be left in the finished part and the distribution material is not discarded. In this case, the fine groove is filled with the resin after being cured, thereby improving the interlaminar shear strength and the delamination strength. Structural features such as shear ties, compression webs or beams can be incorporated directly into the composite part during the molding process.
[0007]
DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be more fully understood from the following detailed description, taken in conjunction with the accompanying drawings, in which:
FIG. 1 is a perspective view of a core for a composite structure according to a first embodiment of the present invention;
2 is a schematic cross-sectional view of a composite structure formed according to the first embodiment of the present invention;
3 is a schematic perspective view of another composite structure formed in accordance with the present invention;
4 is a perspective view of another composite structure formed in accordance with the present invention;
FIG. 5 is a perspective view of another core of a composite structure according to the present invention;
6 is a perspective view of a core of a composite structure according to a second embodiment of the present invention;
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a composite structure formed in accordance with a second embodiment of the present invention;
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a composite structure formed using an integrated mold and vacuum structure;
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a rigid mold and flexible lid to form a composite structure;
FIG. 10 is a perspective view of a core for a composite structure having a number of main feed grooves;
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of an integrated mold and vacuum bag for forming a composite structure according to a further embodiment of the present invention;
12 is a perspective view of one side of the sheet of fabric skin of the material forming the integrated mold and vacuum bag of FIG. 11;
FIG. 13 is a perspective view of the other surface of the textured sheet of FIG.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A large composite part (part) made in accordance with the present invention includes a
[0009]
The
[0010]
In the first embodiment of the present invention, the resin distribution network is provided in the form of a number of
[0011]
The actual relationship of the fine grooves with respect to the main feed groove is determined in that the core contour shape and the resin impregnation are most effectively performed as described below.
[0012]
The core with the groove network is coated with a single layer or multiple layers of
[0013]
The cores wrapped with a plurality of fiber materials are arranged to form the desired final part. Although two cores are shown in FIG. 2, the number and arrangement of core implementations is determined by the desired final part. As shown schematically in FIG. 2, the
[0014]
The particular number, type and arrangement of fibrous layers can be determined by the desired end piece, which can be readily determined by those skilled in the art. A drainage layer is provided in the form of a tab 23, which extends from the outer layer of fibers to the
[0015]
The
[0016]
During a fiber layup operation, a suitable mounting
[0017]
Referring to FIG. 8, the vacuum bag and the mold are integrated into a
[0018]
FIG. 9 shows another mold embodiment in which the
[0019]
Resins such as polyester, vinyl ester, epoxy, phenol, acrylic or bismaleimide flow through the
[0020]
Optimizing the cross-sectional area of the main feed groove and the cross-sectional area and spacing of the fine grooves, and before curing (curing), all of the fiber material is impregnated with resin without leaving an unimpregnated area Set an appropriate time to A typical main feed groove having a cross-sectional area of 1.61 cm 2 (0.25 in 2 ) has a depth of 1.27 cm (0.5 in) and a width of 1.27 cm (0 .5 inches). Typical microgrooves, in what is a cross-sectional area of about 0.103cm 2 (about 0.016 square inches), at a depth of 0.318 cm (0.125 inches), a width of 0.318 cm (0. 125 inches). The fine grooves are separated by a space of 2.54 cm (1.0 inch) at the center. These dimensions are modified to accommodate reinforcing fiber materials having different types and / or fineness. Also, if the part is particularly large and the resin is distributed more quickly to all sections of the part, the cross-sectional area of the main feed groove can be increased. Similarly, a plurality of
[0021]
Furthermore, the flow can be limited so that the cross-sectional area of the main feed groove or fine groove is reduced and the resin residence time in the specific area is extended. The resin residence time can also temporarily block the resin flow by placing a resin fuse in the feed groove. The resin fuse melts when it touches the resin after a predetermined time that can be set by the length of the fuse. For example, for vinyl ester resins, styrofoam (expanded polystyrene) can be used successfully. The feeding groove can also be terminated to change the direction of resin flow.
[0022]
After impregnation, the resin is allowed to cure with sufficient time. Once cured, the
The actual arrangement, shape and number of cores will depend on the desired final part.
[0023]
For example, a
[0024]
An
[0025]
In another embodiment of the present invention shown in FIGS. 6 and 7, the
[0026]
In a further embodiment, shown in FIGS. 11-13, the vacuum bag and mold are integrated as a
[0027]
The woven fabric is preferably formed by raised
[0028]
The sheet is shaped into a
[0029]
To form a piece, a fiber layup is placed in the
[0030]
In another embodiment, the woven sheet can be used as a lid for a normal mold. Place the fiber layup on the surface of the mold. A woven sheet is placed over the fiber layup and sealed to the mold in an appropriate manner. It is necessary to add and use a resin distribution medium in close proximity to the surface of the conventional mold. The impregnation of the resin is performed as described above.
[0031]
The textured sheet can also be used as a matrix used to make tools from other materials such as ceramics. The tool is then used as a mold in a resin impregnation process. In this case, the sheet becomes the negative of the tool; that is, the surface of the sheet with indented portions forms the tool. The tool thus formed has a raised portion shape separated by a gap, and the raised portion forms a resin distribution medium as described above. In general, ceramic molds do not flex and do not become crushed against parts even when pulled in a vacuum. In this case, another vacuum bag is used for the mold, as is known in the art.
[0032]
The invention is not to be limited to what has been particularly shown and described, except as indicated by the appended claims.
[Brief description of the drawings]
[0033]
1 is a perspective view of a core for a composite structure according to a first embodiment of the invention;
2 is a schematic cross-sectional view of a composite structure formed in accordance with a first embodiment of the present invention;
3 is a schematic perspective view of another composite structure formed in accordance with the present invention;
4 is a perspective view of another composite structure formed in accordance with the present invention;
FIG. 5 is a perspective view of another core of a composite structure according to the present invention;
6 is a perspective view of a core of a composite structure according to a second embodiment of the present invention;
7 is a schematic cross-sectional view of a composite structure formed in accordance with a second embodiment of the present invention;
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a composite structure formed using an integrated mold and vacuum structure;
9 is a schematic cross-sectional view of a rigid mold and a flexible lid for forming a composite structure;
FIG. 10 is a perspective view of a core for a composite structure having a number of main feed grooves;
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of an integrated mold and vacuum bag for molding a composite structure according to a further embodiment of the present invention;
12 is a perspective view of one side of a sheet of fabric skin that is the material forming the integrated mold and vacuum bag of FIG. 11;
13 is a perspective view of the other surface of the sheet of fabric texture of FIG. 12. FIG.
Claims (11)
コア周側面(16)と樹脂を給送する溝からなる給送チャンネル(14)とを有するコア(12)であって、前記給送チャンネル(14)は前記コア周側面(16)の少なくとも一部を横断するように形成されている前記コア(12);
前記コア周側面上でネットワーク状をなし前記給送チャンネルからの樹脂を繊維材(20)へ分配する細い溝からなる樹脂分配ネットワーク(18;64);
前記コア周側面(16)において前記コア(12)、前記給送チャンネル(14)および前記樹脂分配ネットワーク(18;64)に接触してこれらを被覆する繊維材(20);及び
前記繊維材(20)、前記給送チャンネル(14)及び前記樹脂分配ネットワーク(18;64)を含浸して硬化してなる樹脂、
以上を具備してなり、ここで、前記樹脂分配ネットワーク(18;64)は、前記コア周側面(16)と前記給送チャンネル(14)に接し、そして前記繊維材(20)は樹脂分配ネットワーク(18;64)に接し、
また、前記樹脂分配ネットワーク(18;64)は、前記給送チャンネル(14)に連通する前記コア(12)前記面に形成される溝のネットワークからなり、該溝のネットワークは前記給送チャンネル(14)の溝の断面積よりも断面積が小さいものであることを特徴とする前記一体化複合構造体。 An integrated composite structure in which a core and a fiber material including the following are integrally combined with a resin :
A core (12) having a core peripheral side surface (16) and a feed channel (14) comprising a groove for feeding resin, wherein the feed channel (14) is at least one of the core peripheral side surface (16). Said core (12) formed to cross the section;
A resin distribution network (18; 64) comprising a narrow groove which forms a network on the peripheral surface of the core and distributes the resin from the feeding channel to the fiber material (20);
A fiber material (20) that contacts and covers the core (12), the feed channel (14) and the resin distribution network (18; 64) at the core peripheral side surface (16); and
A resin formed by impregnating and curing the fiber material (20), the feed channel (14), and the resin distribution network (18; 64);
The resin distribution network (18; 64) is in contact with the core peripheral surface (16) and the feeding channel (14), and the fiber material (20) is a resin distribution network. (18; 64)
The resin distribution network (18; 64) includes a network of grooves formed on the surface of the core (12) communicating with the feeding channel (14), and the network of the grooves is the feeding channel ( The integrated composite structure according to 14), wherein the cross-sectional area is smaller than the cross-sectional area of the groove of 14) .
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