TWI599695B - 經樹脂塗佈之圓角填料及其製造方法 - Google Patents

Description

經樹脂塗佈之圓角填料及其製造方法

本申請案主張2011年6月3日申請之美國臨時專利申請案第61/493,277之權利，該案之全文以引用的方式併入本文中。

目前製造具有複雜形狀之複合材料之方法係藉由形成具特定形狀之強化纖維預形體、將預形體置於真空袋或模具中、用液態樹脂灌注預形體、然後加熱經填充預形體以將其固化於最終複合材料部件中。在製備一些預形體期間，常在多種不同纖維層疊合處之間形成的接面上發現空隙或空洞。通常將填料用於填充此類空隙。

本發明係關於適用於諸如飛機結構組件之航太應用之圓角填料(radius filler)。該圓角填料係一種可變形、經塗佈之結構，其包括連續或細長纖維結構及藉由將乾燥、連續或細長纖維結構拉引通過加熱樹脂浴而形成的黏性、樹脂表面塗層，其中經塗佈之圓角材料具有大體上無樹脂之內部及厚度大致均勻之樹脂表面塗層。

對於由預浸材料製得之複合材料部件，常見實施係使用接合部份所用的相同材料，然後將其碾壓以形成填料。此方法耗時、效率低且具有製造有限長度之填料之特殊缺點。為減輕此缺點，一些解決方案涉及製造由連續纖維束製得之預浸填料，其中將若干纖維束單獨地或捆在一起進 行預浸。在一些情況下，可將此等纖維束通過模具以使填料預先形成所需之橫斷面輪廓，模仿待填充之空洞輪廓。每個空洞中使用一種或多種填料，取決於空洞之尺寸、填料之尺寸及形狀、填料填充空洞之能力、部件所需之機械性能及一些其它限制，諸如填料之加工性、空洞中之位置、材料庫存管理等。在另一方法中，提供一種機器以獲得一些預浸膠帶，及生產具有連續長度之填料，並預先形成所需之輪廓。此等預浸圓角填料皆具有大量樹脂，通常為產品重量之30%-40%。通常，樹脂分佈為其浸濕形成填料之纖維之絕大部份。在用(例如)熱風器加熱填料之下料過程中，預浸填料通常具有某種程度可增強之黏性。預浸填料之加工性、可撓性及延展性通常很差，甚至用熱風器加熱時，樹脂致使之不便仍妨礙填料纖維結構之自由運動。最終在由預浸材料組成之複合材料部件之情況中，亦開發出黏性樹脂填料作為預浸填料之替代物。在此情況中，填料之90%-100%由樹脂組成，有時會將輕質網格布嵌入樹脂填料中以提供較高加工特性。

近年來，藉由樹脂灌注(RI)方法製造之複合材料部件之數量已顯著增加。RI不僅用於製造小型複雜部件，現亦用於製造整個機翼或其它極大型飛機部件。雖然在一些情況中，藉由紡織物預成型方法形成部件可消除對填料之需求-例如在π預形體之情況中-但大多數RI部件，尤其係大型部件，仍依賴經折疊以形成所需形狀之增黏寬幅預浸布或紡織物，其產生需用填料填充之空洞。可將增黏寬幅預浸 布輥壓成麵條狀填料。此方法僅可產生短長度填料且係至今最不具成本效益的方法。其它方法依賴用增黏劑部份浸漬個別或多個纖維束或索或編織物。增黏劑之目的係為填料提供某種程度之黏性，以當組裝預形體時將其定位於空洞中。不幸的是，大多數增黏劑需經熱活化以提供其黏著特性。此需將填料在下料期間用例如熱風器預熱。在一些情況中，增黏劑可為一種可噴塗、溶劑型樹脂，其需完全移除溶劑，從而呈現安全問題及板材空隙含量問題。有時此問題難以處理，需要多於一個操作員，且從安全危害觀點及可能發生的材料降解來看更成問題。將預浸填料或固體填料用於待經RI處理之部件之空洞之嘗試並未相當成功，因RI部件與預浸填料之間由於固化週期之差異而不存在整合，且材料間之相容性差，從而導致機械問題。

最終，發現經預成形之填料難以處理及定位在待用樹脂灌注之空洞中。結構部件之空洞可具有複雜輪廓，因此，使經預成形之填料之形狀與空洞之輪廓相匹配很重要。此種匹配需求增加製造操作員不必要之負擔。在一些應用中，空洞之輪廓甚至隨部件中之位置而變化。因此極難製造具有多變橫斷面之填料以適應空洞輪廓。而且，此種填料之相關成本將遠超對其功能之需求及性能。另外，諸多習知經預成形之填料極僵硬且不能彎曲，使其輪廓遭受破壞之風險，因此出於處理及運輸的原因，只能由個別長度組成，此限制了其等吸引力。對於彼等稍不僵硬且可纏繞於極大直徑(例如20英寸及更大)之核心上之填料，為保持 填料之形狀並避免其扭曲，特殊溝槽芯係必要的。另外，沉積於此種核心之填料之量通常受溝槽間距及核心之大小限制(直徑及長度)。此等包裝需求增加此種產品之總成本並減少其吸引力。

本發明係關於用於經樹脂灌注(RI)方法處理之複合材料預形體之經塗佈之填料。更特定言之，該經塗佈之填料表現為連續或細長填料之形式以填充於三維複合材料預形體結構之空洞。該經塗佈之填料可變形及可延展以使其等可順應多種空洞幾何形狀。在一實施例中，待塗佈之連續或細長填料係以乾燥、連續、編織物結構之形式，例如由複數個單股纖維束纏繞成編織物圖案組成的纖維編織物。圖1顯示一種可用於形成經塗佈之填料之示例編織物結構。該纖維編織物可具有實心內部或中空核心。本文將經塗佈之填料稱為「圓角填料」。本文亦揭示一種於乾燥、連續或細長填料上形成樹脂表面塗層之方法，由此，所得經塗佈之填料在室溫下保持黏性外表面。雖然該經塗佈之填料變得比原來未經塗佈之填料還僵硬，但仍係可彎曲/可延展的。

如本文所用之術語「黏的」或「黏性」指經塗佈之填料黏著於一表面一段時間之能力。

樹脂灌注(RI)係通用術語，其涵蓋多種處理技術，諸如樹脂轉注成形、液體樹脂灌注、真空輔助樹脂轉注成形、用撓性工具進行樹脂灌注、真空輔助樹脂灌注、樹脂膜灌注、大氣壓控制樹脂灌注、真空輔助方法及單行注射。樹 脂傾注可用於結構部件之製造過程，其中將液體樹脂引入真空保存之乾燥纖維預形體。乾燥纖維預形體可表現為複數層(layer)或夾層(plies)之乾燥強化纖維(組裝成堆疊或疊層)。然後將該預形體置於模具或真空袋中，並用基質樹脂原位直接注射或灌注。本發明之經塗佈之圓角填料可用於填充乾燥纖維預形體中形成之空洞。

在一實施例中，待塗佈之填料由特殊設計之編織物組成，其賦予適應多種空洞輪廓之可調整可變形性。特定言之，填料之可變形性係歸因於軸向纖維比偏斜纖維(其形成編織物之外層)之高比例。編織物可由3根或更多根相互纏繞之紗線組成，稱為形成中空撓性及可高度形變管之偏斜紗線。在一些情況中，軸向紗線亦與偏斜紗線相互纏繞以形成具有較高內聚力之中空撓性管，即該編織物更穩定或更不易變形。此種編織物結構稱為「三軸」編織物，因為紗線(即纖維束)係在三個不同方向上延伸，與所謂「雙軸」編織物(因為紗線僅設置在兩個不同方向上)不同。在其它情況中，雙軸或三軸編織物之中空部份可用縱向紗線填充。縱向紗線係定義為編織物之核心，而編織物之雙軸或三軸結構係定義為外層、外殼或包層。當使用編織物時，基於編織物之總重量，軸向纖維(不管是作為置於編織物之核心或/及置於偏斜纖維內的纖維)之重量百分比為至少50%，較佳地超過65%。將樹脂塗層均勻地沉積於編織物之外表面，留下編織物之內部大體上無樹脂。此舉接著允許編織物之核心在RI循環期間被灌注。由於在室溫下 緻密層體結構及低流動型樹脂之組合，故樹脂保留在由偏斜紗線所構成之編織物的外表面上及外表面內。

特定編織物結構係根據編織物填充目的及圓角填料尺寸而定。一般而言，將較粗編織物(具有大於0.150英寸之直徑)用於填充空洞之最大體積，且經設計成具有被雙軸套筒包裹之核心，而將較細編織物用於空洞之頂端並具有三軸設計。然而，可針對其它應用開發其它編織物設計。關於較粗編織物之核心及包層結構，核心及雙軸包層係相互獨立且允許相對於彼此自由獨立運動。而且，核心含有絕大部份填料之纖維，至少50%，且由允許不受許多阻礙而自由運動之獨立平行紗線組成。此有利於填料於空洞中之良好組裝。外部包層係獨立於核心，其纖維相對於編織物縱向具有長夾角，例如小於35°。此進一步有利於圓角填料之良好處理。外層具有良好覆蓋係數，其有助於在填料外殼或其表面內之編織物上容納樹脂。

於三軸編織物填料的情況下，需要填料之高可變形性來填充空洞頂端。因此，此種編織物結構較佳地係可折疊的。就這點而言，中空編織物結構最適合此目的。佔編織物填料之約50重量%之軸向紗線將提供良好縱向穩定性(此在樹脂塗佈製程期間尤其需要)及可變形性之一致性及產品之可折疊性。與核心-外殼編織物類似，三軸編織物之高覆蓋率有助於在外殼內或其表面上包含樹脂。

圖2示意圖顯示根據一實施例之用以形成經塗佈之圓角填料之表面塗佈方法及系統。表面塗佈方法包括使乾燥、 連續纖維結構2(例如提供自源卷線軸1之纖維編織物)通過(即在張力下縱向拉伸)加熱樹脂浴3並穿出可變形索環4，借此僅沉積所需量之樹脂於填料之外表面。然後使離開加熱樹脂浴3之經塗佈之纖維結構與由卷線軸6提供之交錯材料纏繞，然後纏繞於存儲卷線軸7上。交錯材料係可移除的且有助於纏繞及存儲，但不成為經塗佈之填料成品之組成部份。交錯材料允許經塗佈之填料纏繞於本身及解開。

圓角填料之樹脂塗層受樹脂黏性、塗佈方法及未經塗佈之纖維結構之特性控制。對於給定的圓角填料，所需樹脂之沉積量受製程條件控制，諸如影響樹脂黏性之樹脂溫度、影響未經塗佈之填料停留在樹脂中時間之線速度、影響自經塗佈之填料榨出樹脂之量之填料離開樹脂浴所經過索環之直徑。索環之孔之內徑可控制並與其它控制因素一起作用以提供所需之樹脂塗佈量。主要控制因素包括：

(a)索環孔口尺寸(ID尺寸)

(b)樹脂溫度(影響塗佈期間之樹脂黏性)

(c)樹脂浴中之樹脂高度

(d)樹脂壽命

(e)線速度

連續填料與樹脂容器之接觸時間由樹脂高度及線速度決定。在塗佈製程期間樹脂浴之黏度藉由加熱予以控制以使表面塗層相對平滑及均勻，且可在0.50泊-1000泊(0.05 Pa．s-100 Pa．s)之範圍，取決於待塗佈之填料表面(例如編織物之粗糙度及紋理)。表面塗佈期間加熱樹脂浴之溫度 可在100℉-300℉(37.78℃-148.89℃)之範圍，取決於所使用樹脂之類型。可用任意習知加熱方法加熱樹脂浴，例如，以金屬容器周圍之帶加熱器提供熱源。線速度可為每分鐘10-150英尺(fpm)(5.08 cm/s至76.25 cm/s)，較佳為30 fpm-60 ftm(15.25 cm/s至30.5 cm/s)。塗佈浴內之樹脂高度藉由增加未經塗佈之填料在樹脂中之暫留時間而直接影響經塗佈之填料之樹脂含量，因此，可改變暫留時間以達到經塗佈之填料所需之樹脂含量。樹脂之表面張力亦在進入索環前發揮降低樹脂高度的作用。

索環係由可變形材料製得且尺寸與待塗佈之連續填料/編織物之實心直徑相同(或略低於)。例如，0.125英寸(3.175 mm)ID索環可用於塗佈具有0.148英寸(3.76 mm)外徑(OD)之編織物，及0.08英寸(2.03 mm)ID索環可用於塗佈具有0.08英寸(2.03 mm)OD之編織物。在一些實施例中，為增加經塗佈之填料之樹脂含量，可增加索環內徑以使其稍大於待塗佈之連續填料/編織物之直徑。已發現橡膠索環適用於本發明之塗佈系統。然而，應瞭解其它彈性材料可用於製得索環。圖3顯示一種合適之索環設計之實施例(左圖為截面視圖，右圖為俯視圖)。應注意，可改變索環之幾何形狀以適應不同截面幾何形狀之填料(如三角形、方形、橢圓形等)。

藉由圖2所描繪之塗佈方法產生之所得經塗佈之填料為具有受控樹脂含量之可形變/可延展之圓角填料。經塗佈之填料之樹脂塗層厚度大致均勻。表面塗層之連續性為約 90%-100%。有一些樹脂滲透進纖維結構之外部，但纖維結構之內部仍大體上無樹脂。

圖4為根據圖2所描繪之塗佈方法形成之經塗佈之纖維編織物之橫斷面部份之顯微照片。此截面視圖顯示樹脂在經塗佈之編織物之外部形成塗層而在經塗佈之編織物之內部之核心纖維仍無樹脂。

沉積於未經塗佈之填料上之樹脂之量基於經塗佈之填料之總重之重量可為5%-50%，較佳為10%-30%，更佳為約15%-20%，且經調整以滿足預期應用之需求。在製造結構部件時，樹脂含量及表面塗佈大體上防止經塗佈之填料在RI方法期間限制樹脂流動。本文所揭示之經開發塗佈方法極其穩健及穩定，並可使所需樹脂之量均勻沉積於填料上。

可以約0.010英寸-1.5英寸(0.254 mm-38.1 mm)之直徑為多數目的經濟地生產經樹脂塗佈之圓角填料，及可為特定預期目的以約0.04英寸-0.4英寸(1.02 mm-10.16 mm)之直徑生產。

待塗佈之連續或細長纖維結構可由有機或無機纖維製成，包括由聚合物、碳、石墨、玻璃、石英、芳香族聚醯胺(如克維拉)、惡唑(PBO)、聚乙烯、無機氧化物、碳化物、陶瓷、金屬或其組合。

塗佈樹脂可為一種含一種或多種熱固性樹脂之塗佈調配物，其包括(但不限於)以下組成之群的成份：環氧樹脂、加成聚合樹脂、雙馬來醯亞胺樹脂、氰酸酯樹脂、酚醛樹 脂、聚酯樹脂、乙烯酯樹脂及其組合。

此外，樹脂可為一種熱熔樹脂，其意指樹脂為一種無溶劑樹脂，其在高於室溫之溫度下為液體及在室溫下為固體或半固體。熱熔塗佈方法依賴以溫度控制樹脂聚合物之黏性。當使用熱熔環氧樹脂時，樹脂可在烘箱內預熱(如在100℉-250℉或37.78℃-121.11℃下)，然後開始塗佈製程以將樹脂注入製程容器中。

適用於塗佈調配物之基於環氧基樹脂之實例包括獲自Cytec Industries Inc.之Cycom® 890 RTM樹脂及Cycom® 823 RTM樹脂(二者皆針對樹脂轉注成型設計之液體環氧樹脂)。其它可使用之可能之基於環氧基樹脂包括選自由以下物質之環氧樹脂：N,N,N'N'-四縮水甘油基二胺基二苯甲烷(如售自Ciba-Geigy之「MY 9663」、「MY 720」或「MY 721」)，在50℃之黏度為10-20 Pa．s(MY 721為MY 720之低黏度變體且針對高溫使用而設計)；N,N,N',N'-四縮水甘油基-雙(4-胺基苯基)-1,4-二異丙基苯(如售自Shell Chemical Co.之Epon 1071)，在110℃之黏度為18-22泊(1.8-2.2 Pa．s)；N,N,N',N'-四縮水甘油基-雙(4-胺基-3,5-二甲基苯基)-1,4-二異丙基苯(如售自Shell Chemical Co.之Epon 1072)，在110℃之黏度為30-40泊(3-4 Pa．s)；對胺基苯酚之三縮水甘油醚(如售自Ciba-Geigy之「MY 0510」)，在25℃之黏度為0.55-0.85 Pa．s；較佳在25℃為8-20 Pa．s；較佳其構成所用環氧基組份之至少25%；基於雙酚A材料之二縮水甘油醚，諸如2,2-雙(4,4'-二羥苯基)丙烷(如售自 Dow之「DER 661」，或售自Shell之「Epikote 828」)，及較佳在25℃之黏度為8-20 Pa．s之酚醛樹脂；酚酚醛樹脂之縮水甘油醚(如售自Dow之「DEN 431」或「DEN 438」)；1,2-鄰苯二甲酸二縮水甘油酯，如GLYCEL A-100；二羥基二苯基甲烷(雙酚F)之二縮水甘油基衍生物(如售自Ciba Geigy之「PY 306」)，其屬於低黏性等級。其它環氧樹脂前驅物包括環脂肪族，諸如3',4'-環氧基環己基-3,4-環氧環己烷羧酸酯(如售自Ciba Geigy之「CY 179」)及彼等屬於Union Carbide Corporation之「酚醛塑膠(Bakelite)」範圍者。

加成聚合樹脂之實例為丙烯酸樹脂、乙烯系樹脂、雙馬來醯亞胺樹脂及不飽和聚酯。

合適之雙馬來醯亞胺樹脂為含馬來醯亞胺基作為反應性官能度之熱固化型樹脂。除非另有說明，否則如本文所用之術語雙馬來醯亞胺包括單-、雙-、參-、肆-及更高官能基之馬來醯亞胺及其混合物。平均具有約兩個官能度之雙馬來醯亞胺樹脂較佳。如此定義之雙馬來醯亞胺樹脂係藉由順丁烯二酸酐或經取代順丁烯二酸酐(諸如甲基順丁烯二酸酐)與芳香族或脂肪族二-或聚苯胺反應而製備。亦可使用密切相關之納迪克醯亞胺樹脂，其同樣製備自二-或聚胺，但其中順丁烯二酸酐被順丁烯二酸酐之迪奧斯-奧德(Diels-Alder)反應產物或經諸如環戊二烯之二烯烴取代之順丁烯二酸酐取代。如本文所用，術語雙馬來醯亞胺應包括納迪克醯亞胺樹脂。也可使用包含數個雙馬來醯亞胺 之雙馬來醯亞胺「共熔」樹脂混合物。此等混合物通常具有顯著低於單獨二馬來醯亞胺樹脂之熔點。

在一實施例中，用於表面塗佈之樹脂為一種基於環氧基樹脂，其經黏度改質劑改質進而保留製程及性能之相容性，而環境黏度為定位目的及低流動行為而產生表面黏性。黏度改質劑可選自熱塑性聚合物及橡膠。此經改質之樹脂係用於樹脂灌注方法中之經改質低流動版樹脂，其通常為一種滿足RI方法需求之高流動、低黏性樹脂。低流動樹脂調配物係藉由將高黏性熱塑性聚合物或橡膠以基於樹脂調配物總重5%-20%之量加入鹼性低黏性環氧樹脂中實現，較佳為10-15%，取決於環氧基類型、固化劑類型及所需樹脂流動性。此外，調配樹脂表面塗佈以使其在製造複合材料結構期間關於黏性及流變性行為與灌注方法相容。

熱塑性黏度改質劑可選自(但不限於)由以下組成之群：纖維素衍生物、聚酯、聚醯胺、聚醯亞胺、聚碳酸酯、聚胺基甲酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、多環芳香烴、聚酯醯胺、聚醯胺醯亞胺、聚醚醯亞胺、聚芳醯胺、聚芳香酯、聚丙烯酸酯、聚(酯)碳酸酯、聚(甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸丁酯)、聚碸、聚醚碸、聚醚醚碸聚醚碸-醚酮及其共聚物、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、尼龍及其組合。如一實例，一種可使用之市售熱塑性黏度改質劑為Cytec KM® 180(自Cytec Industries獲得之聚醚碸(PES)及聚酯醚碸(PEES)共聚物)。

如一實例，低流動樹脂塗佈調配物可包括一種液體基於 環氧基樹脂，如Cycom® 890 RTM或Cycom® 823 RTM，其已藉由加入PES-PEES共聚物(如Cytec KM® 180)作為黏度改質劑而改質。

表面塗佈樹脂調配物可進一步包括習知添加劑，諸如固化劑及/或催化劑。亦可將諸如二氧化矽顆粒(如來自Cabot Corp.之Cabosil)之另外流動改質劑加入樹脂塗佈調配物中以進一步微調樹脂黏性。應瞭解，樹脂黏性影響塗佈過程、經塗佈之填料之失去黏性時間及RI方法之填料反應。「失去黏性時間」指產品能夠提供定位黏性期間曝露至環境條件之時間，以小時或天數計算。

藉由本文所揭示之塗佈方法製造之經塗佈之圓角填料可用於填充複合材料結構部件所產生之圓角空洞。此理念亦可用於必須填充之藉由連接織物層而形成之特定部份所產生空洞之其它應用。另，將經塗佈之圓角填料用於藉由RI方法製造複合材料部件之應用。

經塗佈之圓角填料之應用之實例將參考圖5描述。將兩個纖維預形體之「L」型部份連接以在大體上平坦的表面上形成「T」型部份，形成具有頂端之空洞。每個「L」型預形體部份係由複數個纖維層組成。圖5顯示此種預形體結構之橫斷面。此種預形體結構適於製造飛機縱樑。此種空洞可用本發明經塗佈之圓角填料填充，隨後將預形體部份與空洞一起在真空下用液體樹脂灌注。空洞內之圓角填料應易於定位，順應空洞且既不影響樹脂灌注方法亦不影響最終結構部件之性能。圓角填料之設計隨空洞形狀及尺 寸及位置及空洞中填料之位置與作用而變。對於顯示於圖5中之應用，空洞填料可基於兩種不同編織物結構，每種具有一種特定填充作用。第一編織物可具有核心/外殼結構且為兩種編織物類型之較粗者。其目的係填充空洞之最大空間。第二編織物可具有中空設計且其目的係填充空洞之頂端，正因如此其必須係高度可變形及可折叠。編織物設計有助於空洞填料之良好加工性能。圖6為顯示經灌注之縱樑結構之橫斷面之顯微照片，其中使用兩種類型之上述纖維編織物。具中空設計之編織物係置於空洞的頂端。

以上述方式製造之圓角填料之特性包括：

(a)藉由僅表面塗佈填料之表面，將乾燥內部保留於經塗佈之填料中，使得該填料在疊層處理期間藉由保持複合材料預形體之高度滲透真空通道而幫助空氣排空。

(b)藉由保留乾燥內部，經塗佈之圓角填料亦比經完全充滿填料而得到之填料具有更高程度之操作性，因為樹脂限制填料之撓性及加工性。

(c)經由改質樹脂之黏性及加工性，經塗佈之填料產品易於定位(及再定位)，同時使填料壽命最佳化。

(d)經樹脂塗佈之圓角填料在樹脂灌注期間與其環境相容，即周圍材料。

(e)加入熱塑性改質劑，如Cytec KM 180，為鹼性樹脂提供一定程度韌性。

(f)加入熱塑性改質劑進一步改質填料之不沾黏時間特 性，從而防止樹脂遷移至填料內部。

根據本發明設計及製造之經塗佈之圓角填料係負擔得起的，且進一步藉由簡化部件製造方法降低製造複合材料部件之總成本。用樹脂塗佈方法製造此種產品很簡單、精緻但穩健且極為有效，且可製得極少差異性之成品。

實例

本發明之塗佈方法及經塗佈之填料可藉由以下非限定性實例說明。

實例1

利用圖2所闡明之塗佈系統，藉由通過含熱熔環氧樹脂(Cycom® 890 RTM)之樹脂浴拉引而塗佈連續、乾燥之碳編織物，該樹脂經熱塑性黏度改質劑(Cytec KM® 180)改質，並經樹脂浴容器底部之橡膠索環穿出。該編織物具有一種雙軸包層，其包覆縱軸向纖維之核心且具0.148英寸之外徑(OD)。索環具有0.125英寸之內徑(ID)。樹脂浴溫度為173℉，樹脂高度為1英寸，及線速度為48 fpm。所得經塗佈之編織物具有基於經塗佈之編織物總重6.2%之樹脂含量且該編織物內部無樹脂。

實例2

利用圖2所闡明之塗佈系統，藉由通過含實例1中所揭示之相同樹脂調配物之樹脂浴拉引而塗佈連續、乾燥碳編織物。該編織物具有一種雙軸包層，其包覆縱軸向纖維之核心且具0.08英寸之外徑(OD)。用於樹脂浴容器之索環具有0.08英寸之內徑(ID)。樹脂浴溫度為125℉，樹脂高度為2 英寸，及線速度為15 fpm。所得經塗佈之編織物具有基於經塗佈之編織物總重29%之樹脂含量且該編織物內部無樹脂。

1‧‧‧源卷線軸

2‧‧‧纖維結構

3‧‧‧樹脂容器

4‧‧‧索環

5‧‧‧交錯材料

6‧‧‧卷線軸

7‧‧‧存儲卷線軸

圖1顯示可用於形成經塗佈之圓角填料之示例編織物結構。

圖2示意圖顯示根據一實施例之用以形成經塗佈之圓角填料之表面塗佈方法及系統。

圖3顯示一種用於圖1所描繪之塗佈方法之索環設計之實施例。

圖4為根據圖1所描繪之塗佈方法形成之經塗佈之纖維編織物之橫斷面部份之顯微照片。

圖5示意圖顯示一種具有待用圓角填料填充之空洞之預形體結構之橫斷面。

圖6為顯示一種經灌注縱樑結構之橫斷面之顯微照片，其中將兩種經塗佈之纖維編織物用作圓角填料。

1‧‧‧源卷線軸

2‧‧‧纖維結構

3‧‧‧樹脂容器

4‧‧‧索環

5‧‧‧交錯材料

6‧‧‧卷線軸

7‧‧‧存儲卷線軸

Claims (15)

1. 一種可變形、經塗佈之圓角填料(radius filler)，其包括連續及細長纖維編織結構及藉由將乾燥、連續及細長纖維編織結構拉引通過加熱樹脂浴而形成的黏性、樹脂表面塗層，其中該纖維編織結構包括雙軸或三軸外殼及無樹脂之中空核心，且該樹脂表面塗層具有均勻之厚度。
2. 如請求項1之可變形、經塗佈之圓角填料，其中該經塗佈之圓角填料之樹脂含量基於經塗佈填料之總重量係在10重量%-30重量%之範圍內。
3. 如請求項1之可變形、經塗佈之圓角填料，其中該樹脂表面塗層包括基於環氧基之樹脂及藉由防止樹脂遷移至該纖維編織結構之內部而改良該經塗佈之圓角填料之失去黏性時間(tack-out time)特性之黏度改質劑。
4. 如請求項3之可變形、經塗佈之圓角填料，其中該黏度改質劑係選自由以下組成之群：纖維素衍生物、聚醯胺、聚醯亞胺、聚碳酸酯、聚胺基甲酸酯、聚苯乙烯、多環芳香烴、聚芳香酯、聚丙烯酸酯、聚碸、聚醚碸、聚醚醚碸、聚醚醚碸與聚醚碸之共聚物、聚醚碸-醚酮、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、橡膠及其組合。
5. 一種可變形、經塗佈之圓角填料(radius filler)，其包括連續及細長纖維編織結構及藉由將乾燥、連續及細長纖維編織結構拉引通過加熱樹脂浴而形成的黏性、樹脂表面塗層，其中該經塗佈之圓角填料具有雙軸或三軸外殼及縱軸 向紗線之核心，該核心無樹脂；其中該樹脂表面塗層包括基於環氧基之樹脂及藉由防止樹脂遷移至該纖維編織結構之內部而改良該經塗佈之圓角填料之失去黏性時間(tack-out time)特性之黏度改質劑；該黏度改質劑係選自由以下組成之群：聚醚碸、聚醚醚碸、聚醚醚碸與聚醚碸之共聚物。
6. 如請求項1或5之可變形、經塗佈之圓角填料，其中該纖維編織結構包括由聚合物、碳、石墨、玻璃、石英、無機氧化物、碳化物、陶瓷、金屬或其組合製成之纖維。
7. 如請求項1或5之可變形、經塗佈之圓角填料，其中該經塗佈之圓角填料之外徑係在0.01英寸至0.5英寸之範圍內。
8. 一種形成經樹脂塗佈之圓角填料之方法，其包括：供應待塗佈之連續纖維編織結構，其中該纖維編織結構包括複數個纏繞成編織物圖案的纖維束；在容器中提供經加熱的樹脂調配物，該容器具有一底壁及一穿過該底壁定位之可變形索環，該索環具有一尺寸使得該纖維編織結構能夠穿過且同時控制沉積於該纖維編織結構之外表面上之樹脂量的穿孔；及將該連續纖維編織結構拉引穿過樹脂調配物並穿出該索環，藉此僅將所需量之樹脂沉積於該纖維編織結構之外表面上，其中該纖維編織結構與該樹脂調配物之接觸時間係藉 由控制線速度及樹脂調配物於容器中之樹脂高度來控制，及其中該樹脂調配物包括一或多種環氧樹脂及藉由防止樹脂遷移至該纖維編織結構之內部而改良該經塗佈之圓角填料之失去黏性時間(tack-out time)特性之黏度改質劑，該黏度改質劑係基於該樹脂調配物之總重量以5重量%至20重量%之量存在，且其中控制該樹脂調配物之黏度，以便形成具有均勻厚度之樹脂塗層。
9. 如請求項8之方法，其中該待塗佈之圓角填料之外徑係在0.01英寸至0.5英寸之範圍內。
10. 如請求項8或9之方法，其中該纖維編織結構包括雙軸或三軸外殼及中空核心。
11. 如請求項8或9之方法，其中該經加熱樹脂調配物之黏度係維持在0.50泊(Poise)-1000泊之範圍內，容器中該樹脂高度係維持在0.25英寸-3.0英寸之範圍內，且該線速度係在每分鐘10-150英尺之範圍內。
12. 一種用於形成經塗佈之圓角填料之系統，其包括：供應待塗佈之乾燥、連續纖維編織結構之來源，其中該纖維編織結構包括複數個纏繞成編織物圖案的纖維束；在容器中之經加熱之樹脂浴，其中該容器具有底壁及位於穿過該底壁之可變形索環，該索環具有一尺寸使得該纖維編織結構能夠穿過且同時控制沉積於該纖維編織結構之外表面上之樹脂量的穿孔；及 用於將該連續纖維編織結構拉引穿過該樹脂浴並穿出該索環之機械裝置，其中該樹脂浴包括一或多種環氧樹脂及藉由防止樹脂遷移至該纖維編織結構之內部而改良該經塗佈之圓角填料之失去黏性時間(tack-out time)特性之黏度改質劑，該黏度改質劑係基於該樹脂浴之總重量以5重量%至20重量%之量存在，且該黏度改質劑係選自由以下組成之群：纖維素衍生物、聚醯胺、聚醯亞胺、聚碳酸酯、聚胺基甲酸酯、聚苯乙烯、多環芳香烴、聚芳香酯、聚丙烯酸酯、聚碸、聚醚碸、聚醚醚碸、聚醚醚碸與聚醚碸之共聚物、聚醚碸-醚酮、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、橡膠及其組合。
13. 如請求項12之系統，其中該纖維編織結構包括雙軸或三軸外殼及中空核心。
14. 如請求項12之系統，其中該纖維編織結構包括雙軸或三軸外殼及縱軸向紗線之核心。
15. 一種適用於樹脂灌注之三維纖維預形體，其包括：複數層乾燥、強化纖維，其經配置以形成具有至少一空洞之三維成型結構；及一或多個置於該空洞中之如請求項1或5之可變形、經塗佈之圓角填料。