用于将液态树脂注入纤维材料片材中的系统的制作方法

本公开总体上涉及制造由纤维增强聚合物制成的部件，并且更具体地涉及液态树脂灌注工艺和与这些部件的制造相关的系统。

背景技术：

由纤维增强聚合物制成的一些部件使用液态树脂灌注工艺制造。液态树脂灌注包括将液态树脂灌注到“干”的纤维材料片材中。通常，采用扼流圈(choke)来限制液态树脂的流动并帮助将液态树脂分布在片材中。一些液态树脂灌注技术包括在将液态树脂注入片材中之前干燥片材以从所述片材中排出气态挥发物。然而，由于扼流圈，有效地从片材中排出气态挥发物并且有效地将液态树脂注入片材中可能是困难的。

技术实现要素：

本申请的主题是响应于现有技术而开发的，特别是响应于传统液态树脂灌注工艺和系统的缺点而开发的。因此，本申请的主题提供了一种具有渗透性控制阀的系统，以及克服传统工艺和系统的至少一些上述缺点的相关方法。

本文描述的是一种用于将液态树脂注入纤维材料片材中的系统。所述系统包括工具。所述系统还包括可渗透介质层。所述工具和可渗透介质层被配置成在它们之间具有片材。所述系统进一步包括非渗透性囊状物，该非渗透性囊状物被配置成在所述纤维材料片材和可渗透介质层周围密封到所述工具，使得当所述纤维材料片材位于所述工具和所述可渗透介质层之间时，所述纤维材料片材和所述可渗透介质层被密封在所述非渗透性囊状物和所述工具之间。所述系统另外包括入口，该入口选择性地与可渗透介质层流体地耦接，以将液态树脂输送到所述可渗透介质层。所述系统还包括出口，该出口选择性地与所述可渗透介质层流体地耦接以在所述非渗透性囊状物上产生压差。所述系统进一步包括渗透性控制阀，该渗透性控制阀可选择性地操作以调节所述可渗透介质层的渗透率。该段的前述主题表征本公开的示例1。

所述系统进一步包括在可渗透介质层中形成的间隙，其中，所述渗透性控制阀可选择性地操作以通过将非渗透性囊状物推入所述间隙中来堵塞所述间隙以降低所述可渗透介质层的渗透率，并通过将非渗透性囊状物推出所述间隙来不堵塞所述间隙以提高所述可渗透介质层的渗透率。该段的前述主题表征本公开的示例2，其中，示例2还包括根据上面的示例1的主题。

所述渗透性控制阀包括在所述间隙上被密封到非渗透性囊状物的刚性帽。该段的前述主题表征本公开的示例3，其中，示例3还包括根据上面的示例2的主题。

所述刚性帽限定了所述刚性帽和所述非渗透性囊状物之间的内腔。所述渗透性控制阀进一步包括第一真空装置，该第一真空装置可与所述刚性帽流体地耦接并且可选择性地操作以将所述内腔中的第一压力降低到大气压以下以允许所述非渗透性囊状物移出所述间隙。该段的前述主题表征本公开的示例4，其中，示例4还包括根据上面的示例3的主题。

所述系统进一步包括与所述刚性帽流体地耦接的通风口，并且通风口可选择性地操作以将所述内腔通向大气中以堵塞所述间隙。该段的前述主题表征本公开的示例5，其中，示例5还包括根据上面的示例4的主题。

所述系统进一步包括树脂源，该树脂源被配置成容纳所述液态树脂并且可与所述入口流体地耦接以将所述液态树脂输送到所述入口。所述系统还包括第二真空装置，该第二真空装置可与所述树脂源流体地耦接以调节施加到所述树脂源中的所述液态树脂的第二压力p2。所述系统还包括第三真空装置，该第三真空装置可与所述出口流体地耦接以调节所述出口处的第三压力p3。该段的前述主题表征本公开的示例6，其中，示例6还包括根据以上示例4或5中的任一者的主题。

所述系统可在第一模式、第二模式或第三模式中操作。在第一模式中，第一压力约为零毫巴，第二压力约为零毫巴，并且第三压力约为零毫巴。在第二模式中，第一压力为大气压，第二压力大于零毫巴且小于大气压，第三压力约为零毫巴。在第三模式中，第一压力约为零毫巴，第二压力大于零毫巴且小于大气压，第三压力约为零毫巴。该段的前述主题表征本公开的示例7，其中，示例7还包括根据上面的示例6的主题。

所述系统进一步包括可操作地与所述第一真空装置、所述第二真空装置和所述第三真空装置耦接的控制器。所述控制器被配置为在所述第一模式、所述第二模式和所述第三模式之间自动切换所述系统的操作。该段的前述主题表征本公开的示例8，其中，示例8还包括根据上面的示例7的主题。

所述渗透性控制阀邻近所述出口并位于所述入口和所述出口之间。该段的前述主题表征本公开的示例9，其中，示例9还包括根据以上示例1至8中的任一者的主题。

所述渗透性控制阀邻近所述入口并位于所述入口和所述出口之间。该段的前述主题表征本公开的示例10，其中，示例10还包括根据以上示例1至9中的任一者的主题。

所述渗透性控制阀为邻近所述出口并位于所述入口和所述出口之间的第一渗透性控制阀。所述系统进一步包括与所述入口相邻并位于所述入口和所述出口之间的第二渗透性控制阀。该段的前述主题表征本公开的示例11，其中，示例11还包括根据以上示例1至10中的任一者的主题。

所述系统进一步包括释放膜层，该释放膜层被配置成当所述纤维材料片材位于所述工具和所述可渗透介质层之间时被插置在所述纤维材料片材和所述可渗透介质层之间，并且该释放膜层被插置在所述工具和所述可渗透介质层之间。所述释放膜层的渗透率低于所述可渗透介质层的渗透率，并且高于所述非渗透性囊状物的渗透率。所述系统进一步包括与所述入口相邻并位于所述入口和所述出口之间的第二渗透性控制阀。该段的前述主题表征本公开的示例12，其中，示例12还包括根据以上示例1至11中的任一者的主题。

本文进一步描述了一种将液态树脂注入纤维材料片材中的方法。所述方法包括通过可渗透介质层从纤维材料片材中将气态污染物排出到出口，所述纤维材料片材由在所述纤维材料片材周围密封到工具的非渗透性囊状物覆盖。所述方法还包括使液态树脂从入口流过插置在所述纤维材料片材和所述非渗透性囊状物之间的可渗透介质层。所述方法进一步包括将所述液态树脂从所述可渗透介质层注入所述纤维材料片材中。所述方法还包括选择性地调节所述可渗透介质层的渗透率，使得在排出气态污染物时所述可渗透介质层的渗透率高于所述液态树脂流动和灌注时的渗透率。该段的前述主题表征本公开的示例13。

选择性地调节所述可渗透介质层的渗透率包括控制渗透性控制阀以使所述非渗透性囊状物偏转到在所述可渗透介质层中形成的间隙中以降低所述可渗透介质层的渗透率、并控制所述渗透性控制阀以将所述非渗透性囊状物从在所述可渗透介质层中形成的间隙推出以提高所述可渗透介质层的渗透率。该段的前述主题表征本公开的示例14，其中，示例14还包括根据上面的示例13的主题。

将所述非渗透性囊状物偏转到间隙中包括在出口处的第三压力小于大气压时，将所述渗透性控制阀的在所述间隙上密封到所述非渗透性囊状物的刚性帽的内腔通向大气。将所述非渗透性囊状物推出所述间隙包括在出口处的第三压力大于或等于第一压力时，将所述渗透性控制阀的刚性帽的内腔中的第一压力降低至小于大气压。该段的前述主题表征本公开的示例15，其中，示例15还包括根据上面的示例14的主题。

第三压力约为零毫巴。第一压力约为零毫巴。该段的前述主题表征本公开的示例16，其中，示例16还包括根据上面的示例15的主题。

使液态树脂流动包括在流体地耦接到入口的树脂源中的液态树脂处于第二压力并且出口处的第三压力小于第二压力时，选择性地提高所述可渗透介质层的渗透率。该段的前述主题表征本公开的示例17，其中，示例17还包括根据上面的示例13的主题。

第二压力在约500毫巴至约800毫巴之间。第三压力约为零毫巴。该段的前述主题表征本公开的示例18，其中，示例18还包括根据上面的示例17的主题。

选择性地提高所述可渗透介质层的渗透率包括控制渗透性控制阀以将所述非渗透性囊状物从在所述可渗透介质层中形成的间隙中推出。该段的前述主题表征本公开的示例19，其中，示例19还包括根据以上示例17或18中的任一者的主题。

另外，本文描述了一种用于调节可渗透介质层的渗透率的阀。所述阀包括在所述可渗透介质层中形成的间隙。所述阀还包括与所述可渗透介质层直接相邻并穿过所述可渗透介质层的间隙的非渗透性囊状物。所述阀进一步包括在所述间隙上被密封到所述非渗透性囊状物的刚性帽。在所述刚性帽和所述非渗透性囊状物之间限定内腔。所述阀还包括真空装置，所述真空装置可与所述刚性帽流体地耦接并且可选择性地操作以将所述内腔中的压力p1降低至低于大气压力以将所述非渗透性囊状物推出所述可渗透介质层的间隙。所述阀还包括通风口，所述通风口与所述刚性帽流体地耦接并且可选择性地操作以将所述内腔通向大气中以将所述非渗透性囊状物推入所述可渗透介质层的间隙中。该段的前述主题表征本公开的示例20。

所描述的本公开的主题的特征、结构、优点和/或特性可以在一个或多个实施例和/或实施方式中以任何合适的方式组合。在以下描述中，提供了许多具体细节以提供对本公开的主题的实施例的透彻理解。相关领域的技术人员应认识到，可以在没有特定实施例或实施方式的一个或多个特定特征、细节、组件、材料和/或方法的情况下实施本公开的主题。在其他情况下，在可能不存在于所有实施例或实施方式中的某些实施例和/或实施方式中可以认识到附加特征和优点。此外，在一些情况下，未详细示出或描述公知的结构、材料或操作以避免模糊本公开的主题的各方面。根据以下描述和所附权利要求，本公开的主题的特征和优点将变得更加明显，或者可以通过如下所述的主题的实施来学习。

附图说明

为了可以更容易地理解本主题的优点，将通过参考在附图中示出的特定实施例来呈现上面简要描述的本主题的更具体的描述。应理解，这些附图仅描绘了本主题的典型实施例，因此它们不应被视为限制其范围。通过使用附图，将通过附加的特征和细节来描述和解释本主题，其中：

图1为根据本公开的一个或多个示例的用于以第一模式将液态树脂注入纤维材料片材中的系统的示意图；

图2为根据本公开的一个或多个示例的处于第二模式的图1的系统的示意图；

图3为根据本公开的一个或多个示例的处于第三模式的图1的系统的示意图；

图4为根据本公开的一个或多个示例的用于以第一模式将液态树脂注入纤维材料片材中的另一个系统的示意图；

图5为根据本公开的一个或多个示例的处于第二模式的图4的系统的示意图；

图6为根据本公开的一个或多个示例的用于将液态树脂注入纤维材料片材中的又一个系统的示意图；以及

图7为根据本公开的一个或多个示例的将液态树脂注入纤维材料片材中的方法的示意流程图。

具体实施方式

本公开提供了一种控制阀，其被配置成调节可渗透介质层的渗透率以帮助促进液态树脂灌注过程。通常情况下，液态树脂灌注过程包括通过在堆叠物上产生压差，将液态树脂推入纤维材料片材中，从而与所述可渗透介质层形成堆叠物。本公开的渗透性控制阀可用作出口阀，以提高所述可渗透介质层的渗透率，并在液态树脂注入纤维材料片材之前促进气体从所述纤维材料片材中排出。因此，所述渗透性控制阀有助于确保在排气步骤期间不阻塞气体的流动。然后，为了在树脂灌注步骤期间阻塞液态树脂的流动，为了确保在片材中完全注入液态树脂，所述渗透性控制阀降低了所述可渗透介质层的渗透率。另外或替代地，本公开的渗透性控制阀可用作使液态树脂进入所述可渗透介质层的、提高或降低所述可渗透介质层的渗透率的入口阀，以控制液态树脂流入所述可渗透介质层中。

参考图1，根据一个实施例，示出了用于将液态树脂注入纤维材料片材104中的系统100。系统100包括工具102，在系统100的使用期间片材104支撑在该工具上。片材104可以为单层或多层片材，其厚度基本上小于长度和宽度。片材104的每一层包括纤维材料，其可以定义为由各种材料，例如碳、玻璃、二氧化硅、芳族聚酰胺、玄武岩等制成的增强纤维。片材104的每个纤维沿纵向方向伸长，并且直径基本上小于其长度。每层的纤维可以为多向的或单向的。在将液态树脂注入片材104之前，片材104被认为是干燥的复合材料铺层(layup)，这是因为片材104没有环氧树脂或树脂。然而，在通常情况下，在片材104的形成和/或处理期间，可能无意地将气态挥发物(包括截留的空气和水分)引入片材104中。片材104的纤维材料共同限定片材104的形状，该形状可以为各种形状中的任何一种。在一种实施方式中，片材104基本上为平面的或二维的，其厚度小于所述片材的宽度或长度。根据其他实施方式，片材104基本上为非平面的或三维的。

通常情况下，片材104符合工具102的形状。换句话说，当注入液态树脂时片材104的形状与工具102的形状相对应。在所示实施例中，工具102具有平坦的支撑表面，该支撑表面支撑工具102上的片材104。因此，在所示实施例中，片材104基本上为平面的。然而，在其他实施例中，工具102的支撑表面不是平面的(例如，包括曲线和/或突起)，使得片材104也不是平面的。工具102为刚性的。更具体地，工具102比片材104、可渗透介质层108和非渗透性囊状物110更为刚性。在一些实施方式中，工具102由金属或陶瓷材料制成。

系统100还包括在系统100的使用期间施加在片材104上的释放膜层106，使得片材104被插置在释放膜层106和工具102之间。在一种实施方式中，释放膜层106的表面积大于片材104的表面积，使得释放膜层106覆盖整个片材104并覆盖工具102的位于片材104的整个周边周围的一部分。以这种方式，片材104被完全封闭在释放膜层106和工具102之间。在所示实施例中，释放膜层106与片材104直接接触，并且与工具102的位于片材104的整个周边周围的部分直接接触。

在一种实施方式中，释放膜层106为柔性的并且符合片材104和工具102的形状。此外，释放膜层106由低粘度材料制成，该低粘度材料有助于在片材104注入有液态树脂之后并且注入的液态树脂固化之后降低释放膜层106和片材104之间的粘附力。另外，释放膜层106的厚度和平面为可半渗透的，以允许液态树脂流过释放膜层106并流入片材104中。根据一些实施方式，释放膜层106具有介于3,000毫达西(md)和9,000毫达西(md)之间的渗透率。在一种实施方式中，释放膜层106由涂有聚四氟乙烯(ptfe)的玻璃纤维织物制成，例如由加利福尼亚州亨廷顿海滩的airtech国际有限公司制造的releaseease234^tm或

系统100进一步包括可渗透介质层108，其被施加在片材104和释放膜层106上使得片材104被插置在可渗透介质层108和工具102之间，并且释放膜层106被插置在可渗透介质层108和片材104之间。在一种实施方式中，可渗透介质层108的表面积大于片材104的表面积并且大于释放膜层106的表面积，使得可渗透介质层108覆盖整个片材104、释放膜层106的至少一部分以及工具102的位于释放膜层106的整个周边周围的至少一部分。在所示实施例中，可渗透介质层108与释放膜层106直接接触，并且与工具102的位于释放膜层106的整个周边周围的部分直接接触。释放膜层106的低粘度材料有助于降低释放膜层106和可渗透介质层108之间的粘附力。因此，释放膜层106允许可渗透介质层108覆盖片材104而不会粘附到片材104上。

在一种实施方式中，可渗透介质层108为柔性的并且符合释放膜层106和工具102的形状。此外，可渗透介质层108的厚度和平面为可渗透的，以允许液态树脂流过可渗透介质层108并流入释放膜层106中。可渗透介质层108的渗透率高于释放膜层106的渗透率并且高于片材104的渗透率。根据一些实施方式，可渗透介质层108具有大于3,000,000毫达西(md)的渗透率。在一种实施方式中，可渗透介质层108为由聚合材料(例如尼龙或塑料)制成的互锁元件(例如网格)的网。在一种实施方式中，可渗透介质层108可以由加利福尼亚州亨廷顿海滩的airtech国际有限公司制造的plastinet15231^tm制成。

间隙116在可渗透介质层108中形成。间隙116被定义为可渗透介质层108中的空间或空隙，其完全将可渗透介质层108的一部分与另一部分分开。在一些实施方案中，间隙116为在可渗透介质层108中形成的通孔。间隙116从可渗透介质层108的一侧通向可渗透介质层108的相对侧。间隙116可具有各种形状和尺寸中的任一种。通常情况下，间隙116具有与标识间隙116的箭头平行的宽度。间隙116可以具有垂直于宽度的对应长度(例如，延伸到图1-4中的页面中和/或从页面中延伸出来)。长度可以等于或基本上大于宽度。例如，间隙116可以在纵向方向上伸长。

系统100进一步包括施加在片材104、释放膜层106和可渗透介质层108上的非渗透性囊状物110，使得片材104被插置在非渗透性囊状物110和工具102之间，并且可渗透介质层108被插置在非渗透性囊状物110和释放膜层106之间。在一种实施方式中，非渗透性囊状物110的表面积大于片材104、释放膜层106和可渗透介质层108的表面积，使得非渗透性囊状物110覆盖整个片材104、整个释放膜层106、整个可渗透介质层108以及工具102的位于可渗透介质层108的整个周边周围的至少一部分。在所示实施例中，非渗透性囊状物110与可渗透介质层108直接接触，并且与工具102的位于可渗透介质层108的整个周边周围的部分直接或间接接触。另外，在系统100的扼流圈(choke)114处，非渗透性囊状物110可经由移入和移出在可渗透介质层108中形成的间隙116而移入和移出与释放膜层106的直接接触。

在一种实施方式中，非渗透性囊状物110为柔性的并且符合可渗透介质层108的形状以及其直接覆盖的任何其他结构。非渗透性囊状物110具有足够低的渗透率以防止气体(例如空气)和液态树脂渗透通过非渗透性囊状物110(无论是在厚度还是平面上)。因此，非渗透性囊状物110的渗透率低于片材104、释放膜层106和可渗透介质层108的渗透率。在一种实施方式中，非渗透性囊状物110为可拉伸的真空袋膜，其由耐用的聚合物材料或织物(例如尼龙或热塑性弹性体)制成。在一种实施方式中，非渗透性囊状物110可以由加利福尼亚州亨廷顿海滩的airtech国际有限公司制造的wl7400^tm或sl800^tm制成。

非渗透性囊状物110被密封到工具102的位于可渗透介质层108的整个周边周围的部分。以这种方式，片材104、释放膜层106和可渗透介质层108被密封在非渗透性囊状物110和工具102之间。由于非渗透性囊状物110的低渗透率，非渗透性囊状物110和工具102之间的密封为气密或不透气密封。以各种方式中的任何一种在非渗透性囊状物110和工具102之间形成这种密封。根据一个示例，非渗透性囊状物110的外周经由密封构件112粘附到工具102的一部分。密封构件112可以为固定到工具102上的粘合剂，例如胶带、密封带、粘合剂豆等，并且非渗透性囊状物110被固定到该粘合剂上。在其他示例中，非渗透性囊状物110和工具102之间的密封由紧固或粘附到工具102和非渗透性囊状物110中的一者或两者上的另外类型的密封件(例如垫圈或o形环)促进。

系统100还包括入口126和出口127。入口126位于片材104的第一侧131附近，出口127位于片材104的与第一侧131相对的第二侧133附近。换句话说，入口126与出口127至少通过片材104的宽度或长度间隔开。入口126在邻近片材104的第一侧131的位置处通向可渗透介质层108，并且出口127在邻近片材104的第二侧133的位置处通向可渗透介质层108。另外，出口127在这样的位置处通向可渗透介质层108，即，在该位置处，使得间隙116位于片材104的第二侧133和该位置之间。

入口126和出口127可以具有允许入口126和出口127通向可渗透介质层108的各种构型中的任何一种。如图所示，根据一个示例，入口126和出口127在工具102中形成。换句话说，入口126和出口127可以为在工具102中形成和/或穿过工具形成的相应导管。另选地，尽管未示出，但是入口126和出口127可以在非渗透性囊状物110中形成。

系统100进一步包括渗透性控制阀115，其可选择性地操作以调节可渗透介质层108的渗透率。通常情况下，渗透性控制阀115通过有效地用非渗透性囊状物110堵塞间隙116以降低可渗透介质层108的渗透率、并通过允许非渗透性囊状物110移出间隙116而不阻塞间隙116以提高可渗透介质层108的渗透率，而选择性地调节可渗透介质层108的渗透率。渗透性控制阀115与扼流圈114整体形成，以有效地打开(例如，停用)和关闭(例如，启用)扼流圈114。因此，渗透性控制阀115位于可渗透介质层108中形成的间隙116附近。

渗透性控制阀115包括在间隙116上方的位置处密封(例如，气密密封)到非渗透性囊状物110的外表面的刚性帽120。换句话说，刚性帽120跨越间隙116，使得非渗透性囊状物110的一部分被插置在刚性帽120和间隙116之间。刚性帽120有助于在刚性帽120和非渗透性囊状物110的外表面之间限定内腔121。随着渗透性控制阀115选择性地调节可渗透介质层108的渗透率，内腔121的容积波动。刚性帽120沿着间隙116的整个长度纵向延伸，并且沿垂直于间隙116的长度的平面具有各种横截面形状中的任一种。在所示的示例中，刚性帽120具有半圆形横截面。然而，在其他示例中，刚性帽120可以具有各种非半圆形横截面形状中的任何一种，例如半卵形、半方形、v形等。可以使用各种密封技术中的任何一种(例如粘附、焊接、粘接、紧固等)将刚性帽120密封到非渗透性囊状物110的外表面。刚性帽120由各种材料中的任何一种(例如金属、硬化塑料、纤维增强塑料等)制成，所述材料足够刚性以在不变形的情况下承受至少等于大气压的压差。

渗透性控制阀115进一步包括可与刚性盖120的内腔121流体地耦接的真空装置136。在一个示例中，刚性帽120包括孔径135，空气可通过孔径进出内腔121。孔径135流体地耦接到真空装置136，例如经由流体导管138。以这种方式，真空装置136可选择性地操作以调节刚性帽120的内腔121中的压力p1。例如，真空装置136可选择性地操作以将内腔121中的压力p1降低到大气压以下。

渗透性控制阀115另外包括通风口142(例如，阀)，其可选择性地操作以将刚性帽120的内腔121流体地耦接到大气。在所示的示例中，通风口142可经由流体导管138与内腔121流体地耦接。然而，在其他示例中，通风口142可操作地耦接到真空装置136。当打开时，通风口142被配置成将内腔121通向大气，使得内腔121中的压力p1处于大气压。当关闭时，通风口142将内腔121与大气密封，使得真空装置136可以将压力p1减小到大气压以下。

系统100进一步包括树脂源122，树脂源1被配置成容纳液态树脂。在一些示例中，树脂源122为包含液态树脂的封闭容器，例如加压容器。液态树脂可以为各种热固性塑料材料中的任何一种，其可以在热固性塑料材料的固化温度以下的温度以液体或可流动形式存储。在固化温度或高于固化温度时，液态树脂的热固性塑料材料被配置为经历不可逆的分子变化并硬化。在一些示例中，液态树脂可以为本领域已知的各种类型的环氧树脂中的任何一种。树脂源122可与入口126流体地耦接，例如经由流体导管124，该流体导管在一端流体地耦接到树脂源122而在相对端流体地耦接到入口126。

流体地耦接到树脂源122的还有真空装置128。真空装置128可以经由流体导管130流体地耦接到树脂源122，流体导管在一端流体地耦接到真空装置128，而在相对端流体地耦接到树脂源122。此外，真空装置128可选择性地操作以调节树脂源122的压力p2。通常情况下，树脂源122的压力p2为施加到树脂源122内的液态树脂的压力。根据一些示例，系统100进一步包括流量调节阀150，其被配置成控制液态树脂从树脂源122到入口126的流速。在一种实施方式中，流量调节阀150用作开/关阀，其在完全打开位置以及完全关闭位置之间交替，在所述完全打开位置时允许液态树脂流到入口126，在所述完全关闭位置时防止液态树脂流到入口126。

系统100进一步包括真空装置132，真空装置经由流体导管134流体地耦接到出口127，流体导管在一端流体地耦接到真空装置132而在相对端流体地耦接到出口127。真空装置132可选择性地操作以调节出口127处的压力p3。

系统100可在第一模式(例如，排气模式)和第二模式(例如，树脂注入模式)下操作。第一模式如图1所示，并且第二模式如图2所示。通常，系统100在以第二模式操作之前以第一模式操作。

参考图1，在第一模式中，关闭通风口142并操作真空装置136以在刚性帽120的内腔121内获得低于大气压的第一压力p1，如远离刚性帽120的方向箭头所示。在第一示例中，第一压力p1约为零毫巴。如本文所定义的，约零毫巴可以精确地指零毫巴或3至5毫巴的零毫巴，因为往往难以实现精确的零毫巴环境。而且，在第一模式中，真空装置128可操作以实现作用在树脂源122中的液态树脂上的第二压力p2，其低于大气压并且等于第三压力p3，如远离树脂源122的方向箭头所示。在第一示例中，第二压力p2约为零毫巴。此外，在第一模式中，真空装置132可操作以在出口127处实现低于大气压并且等于或大于第一压力p1的第三压力p3，如远离出口127的方向箭头所示。在第一示例中，第三压力p3约为零毫巴。

在第二压力p2等于第三压力p3的情况下，在树脂源122和出口127之间、在包括片材104、释放膜层106和可渗透介质层108的堆叠物151上的压差为零。因此，不存在压差以促使树脂源122中的液态树脂通过入口126并朝向入口126穿过堆叠物151。然而，如方向箭头所示，系统外部的大气压力与第三压力p3之间的压差导致片材104中的气态挥发物从片材104排出并流到出口127。由于如方向箭头进一步所示，可渗透介质层108相对于片材104的更高渗透率，可渗透介质层108提供低阻力流动路径，在该流动路径中，来自片材104的气态挥发物可更有效地从堆叠物151流出到出口127。

由于刚性帽120的内腔121内的第一压力p1低于大气压并且小于或等于出口127处的第三压力p3，因此不存在作用在间隙116上方的非渗透性囊状物110的阀部分上、以推动非渗透性囊状物110的阀部分进入间隙116以有效地闭合扼流圈114的压差。相反，在第一压力p1等于第三压力p3的情况下，作用在非渗透性囊状物110的阀部分上的零压差通过气态挥发物利用可渗透介质层108被排出而允许非渗透性囊状物110的阀部分移出间隙116，以有效地打开扼流圈114(例如，不阻塞间隙116)。或者另选地，在第三压力p3大于第一压力p1的情况下，作用在非渗透性囊状物110的阀部分上的该压差将非渗透性囊状物110的阀部分推出间隙116以打开扼流圈114。因此，与在排出气态挥发物期间不可调节地阻塞流动的传统系统不同，渗透性控制阀115在排出气态挥发物期间停用扼流圈114，以促进这种气态挥发物从片材104的有效和完全排出。

参考图2，在第二模式中，通风口142打开，使得刚性帽120的内腔121内的第一压力p1等于大气压力，如朝向刚性帽120的方向箭头所示。而且，在第二模式中，真空装置128可操作以实现作用在树脂源122中的液态树脂上的第二压力p2，其低于大气压但高于第三压力p3，如远离树脂源122的方向箭头所示。在第一示例中，第二压力p2在约500毫巴与约800毫巴之间。此外，在第二模式中，真空装置132可操作以在出口127处实现第三压力p3，其低于第一压力p1并且低于第二压力p2，如远离出口127的方向箭头所示。在第一示例中，第三压力p3约为零毫巴。

在第二压力p2大于第三压力p3的情况下，树脂源122和出口127之间在堆叠物151上的压差大于零。在流量调节阀150被打开之后，这种非零压差推动树脂源122中的液态树脂通过入口126并朝向入口126穿过堆叠物151。由于如方向箭头进一步所示，可渗透介质层108相对于片材104的较高渗透率，可渗透介质层108提供低阻力流动路径，液态树脂可在该流动路径中流动以促进完全且均匀地分布并注入片材104中。

由于刚性帽120的内腔121内的第一压力p1等于大气压并因此大于出口127处的第三压力p3，因此压差作用在间隙116上方的非渗透性囊状物110的阀部分以推动非渗透性囊状物110的阀部分抵靠释放膜层106进入间隙116以有效地关闭扼流圈114(例如，堵塞间隙116)。因为液态树脂不透过非渗透性囊状物110，所以非渗透性囊状物110的位于间隙116中的阀部分阻止液态树脂流过间隙116。相反，液态树脂被迫流入释放膜层106中，该释放膜层具有比可渗透介质层108低的渗透率，从而限制了液态树脂的流动。通过关闭渗透性控制阀115以及对应激活扼流圈114引起的对液态树脂流动的限制允许流入扼流圈114后面的堆叠物151中的液态树脂更均匀和完全地注入到片材104中。因此，渗透性控制阀115可操作以促进从片材104有效且完全地排出气态挥发物并有效且完全地将液态树脂注入片材104中。

在一些实施例中，系统100还可在第三模式(例如，第一阶段树脂注入模式)下操作，该第三模式在第一模式之后但在第二模式之前执行，第二模式在这些实施例中作为第二阶段树脂注入模式进行操作。第三模式如图3所示。

第三模式类似于第二模式。例如，在第三模式中，真空装置128可操作以实现低于大气压但高于第三压力p3的第二压力p2，真空装置132可操作以在出口127处实现低于第二压力p2的第三压力p3。然而，与第二模式不同，渗透性控制阀115以第三模式打开，以类似于结合第一模式描述的方式有效地停用扼流圈114。因此，在第三模式中，液态树脂沿着可渗透介质层108流动并在扼流圈114打开时注入到片材104中。因为在扼流圈114打开时可渗透介质层108的渗透率更高，所以在液态树脂流过可渗透介质层108并且注入到片材104中时，可以进一步从片材104排出气态挥发物。然而，为了防止液态树脂在片材104完全注入有液态树脂之前到达出口127，系统100通过在液态树脂到达扼流圈114之前通过关闭渗透性控制阀115并启动扼流圈114来启动第二模式。在一些实施方式中，系统100在从第三模式中的操作开始起的预定时间段之后从第三模式切换到第二模式。预定的时间段可以凭经验确定或通过流建模技术来确定。另选地，在其他实施方式中，系统100基于来自系统100的一个或多个传感器的输入从第三模式切换到第二模式。所述传感器可以被配置为检测或提供用于检测堆叠物151中的液态树脂的各种特性的数据，例如堆叠物151中的液态树脂流的前沿(leadingedge)或者片材104中的液态树脂的注入水平。

尽管未示出，但系统100可包括或形成固化装置(例如烘箱)的一部分，该固化装置被配置成在第二模式完成之后固化注入片材104中的液态树脂。在一些实施方式中，片材104在堆叠物151中原位固化。

根据一些实施例，手动完成第一模式、第二模式和/或第三模式的执行(例如，定时和实现方式)。例如，系统100的每个真空装置和阀可以手动操作以在系统100的模式之间切换。然而，在其他实施例中，系统100包括控制器140，控制器被配置为自动地控制系统100的模式的执行并自动地在所述第一模式、所述第二模式和所述第三模式之间切换系统100的操作。例如，控制器140可以与真空装置128、真空装置132、真空装置136、通风口142和流量调节阀150可操作地耦接，以独立地控制这些部件的操作从而自动化方式实现系统100的各个模式。

在图1-3的系统100中，渗透性控制阀115位于出口127附近，并位于入口126和出口127之间。换句话说，渗透性控制阀115在入口126和出口127之间位于比入口126更靠近出口127的位置处。以这种方式，渗透性控制阀115不直接影响液态树脂从树脂源122流入堆叠物151中的能力。相反，图1-3的系统100包括流量调节阀150，其通过阻塞和不阻塞流体导管124和/或入口126直接影响液态树脂流入堆叠物151中的能力。因为流量调节阀150与液态树脂的流动一致，所以液态树脂在系统100的第二和第三模式期间与流量调节阀150的部分接触并涂覆所述部分。在使用图1-3的系统100用液态树脂灌注和固化片材104之后并且在使用系统100将液态树脂注入新片材104中之前，流量调节阀150被清洁并重新使用或用新的流量调节阀150替换。

为了避免在每个树脂灌注过程之后清洁或更换流量调节阀，在一些实施例中，图4-6的系统100不包括流量调节阀150，而是使用位于入口126附近的并且在入口126和出口127之间的渗透性控制阀117以直接影响液态树脂流入堆叠物151中的能力。换句话说，图4-6的系统100的渗透性控制阀117有效地取代了图1-3的系统100的流量调节阀150。

参考图4，渗透性控制阀117类似于渗透性控制阀115。例如，渗透性控制阀117可选择性地操作以调节可渗透介质层108的渗透率。通常情况下，渗透性控制阀117通过有效地用非渗透性囊状物110堵塞类似于间隙116的间隙119以降低可渗透介质层108的渗透率、并且通过允许非渗透性囊状物110移出间隙119来不阻塞间隙119以提高可渗透介质层108的渗透率，而选择性地调节可渗透介质层108的渗透率。渗透性控制阀117与类似于扼流圈114的扼流圈155整体形成，以有效地打开(例如，停用)和关闭(例如，启用)扼流圈155。因此，渗透性控制阀117位于在可渗透介质层108中形成的间隙119附近。入口126在这样的位置处通向可渗透介质层108，即，在该位置处使得间隙119位于片材104的第一侧131和该位置之间。

渗透性控制阀117包括在间隙119上方的位置处密封(例如，气密密封)到非渗透性囊状物110的外表面的刚性帽152。换句话说，刚性帽152跨越间隙119，使得非渗透性囊状物110的一部分被插置在刚性帽152和间隙119之间。刚性帽152有助于在刚性帽152和非渗透性囊状物110的外表面之间限定内腔153。与渗透性控制阀115一样，随着渗透性控制阀117选择性地调节可渗透介质层108的渗透率，内腔153的容积波动。与刚性帽120一样，刚性帽152沿着间隙119的整个长度纵向延伸，并且沿垂直于间隙119的长度的平面具有各种横截面形状中的任一种。也与刚性帽120一样，刚性帽152可以使用各种密封技术中的任何一种密封到非渗透性囊状物110的外表面，并且可以由各种足够刚性的材料制成。

渗透性控制阀117进一步包括可与刚性盖152的内腔153流体地耦接的真空装置144。真空装置144可选择性地操作以调节刚性帽152的内腔153中的压力p4。例如，真空装置144可选择性地操作以将内腔153中的压力p4降低到低于大气压。渗透性控制阀117另外包括类似于通风口142的通风口146，其可选择性地操作以将刚性帽152的内腔153流体地耦接到大气。

渗透性控制阀117可选择性地操作以关闭扼流圈155，以防止或限制液态树脂流过入口126进入堆叠物151中，例如在第一模式期间片材104被排气时。参考图4，在系统100的第一模式中，通风口146打开以在刚性帽152的内腔153内实现等于大气压的第四压力p4，如朝向刚性帽152的方向箭头所示。由于刚性帽152的内腔153内的第四压力p4等于大气压并因此大于入口126处的第二压力p2，因此压差作用在间隙119上方的非渗透性囊状物110的阀部分以推动非渗透性囊状物110的阀部分抵靠释放膜层106进入间隙119以有效地关闭扼流圈155(例如，堵塞间隙119)。由于液态树脂不通过非渗透性囊状物110渗透，所以非渗透性囊状物110的位于间隙119中的阀部分通过防止液态树脂流过间隙119并重新连接可渗透介质层108而有效地堵塞液态树脂在间隙119处通过可渗透介质层108的流动。

渗透性控制阀117可选择性地操作以打开扼流圈155，以允许液态树脂在第二模式或第三模式期间流过入口126流入堆叠物151中并注入片材104中。参考图5，在第二模式或第三模式中，关闭通风口146并操作真空装置144以在刚性帽152的内腔153内获得低于大气压的第四压力p4，如远离刚性帽152的方向箭头所示。在第一示例中，第四压力p4约为零毫巴。由于刚性帽152的内腔153内的第四压力p4低于大气压并且小于入口126处的第二压力p2，所以作用在非渗透性囊状物110的阀部分上的该压差促使非渗透性囊状物110的阀部分推出间隙119，以打开扼流圈155并允许液态树脂在间隙119处流过可渗透介质层108。以这种方式，渗透性控制阀117用作流量调节阀，以根据系统100的操作模式允许或防止液态树脂流入堆叠物151中。

如图6所示，在一些实施例中，系统100包括渗透性控制阀117，但不包括渗透性控制阀115。相反，图6中所示的系统100包括在出口127处的扼流圈114，其不可调节地启动或闭合，并因此不在第一或第三操作模式下操作。因此，在图6的系统100中利用渗透性控制阀117的益处仅用于在系统100的第二模式期间允许或防止液态树脂流入堆叠物151中。

参考图1-7，根据一个实施例，将液态树脂注入纤维材料片材104中的方法200包括在202处通过可渗透介质层108从纤维材料片材104中排出气态污染物。纤维材料片材104和可渗透介质层108被非渗透性囊状物110覆盖，该非渗透性囊状物被密封到纤维材料片材104周围的工具102。方法200还包括在204处使液态树脂从入口126流过被插置在纤维材料片材104和非渗透性囊状物110之间的可渗透介质层108。方法200进一步包括在206处将液态树脂从可渗透介质层108注入到纤维材料片材104中。方法200另外包括在208处选择性地调节可渗透介质层108的渗透率，使得在抽出气态污染物时可渗透介质层108的渗透率高于所述液态树脂流动和灌注时的渗透率。如上所述，在一些实施方式中，系统100用于手动和/或自动执行方法200的步骤。

在整个说明书中对“一个实施例”、“实施例”或类似语言的引用指的是结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书中出现的短语“在一个实施例中”和类似的语言可以但不一定都指的是同一实施例。类似地，术语“实施方式”的使用意味着具有结合本公开的一个或多个实施例描述的特定特征、结构或特性的实施方式，然而，如果没有明确的相关性以指示其他情况，则实施方式可以与一个或多个实施例相关联。

在上面的描述中，可以使用某些术语，例如“上”、“下”、“上部”、“下部”、“水平”、“垂直”、“左”、“右”、“上方”、“下方”等等。在适用的情况下，这些术语用于在处理相对关系时提供一些清晰的描述。但是，这些术语并不意味着暗示绝对关系、位置和/或方向。例如，对于物体，仅通过将物体翻过来，“上”表面就可以变成“下”表面。尽管如此，它仍然是同一个物体。此外，除非另有明确说明，否则术语“包括”、“包含”、“具有”及其变体意味着“包括但不限于”。除非另有明确说明，否则列举的项目列表并不意味着任何或所有项目是相互排斥和/或相互包含的。除非另有明确说明，否则术语“一”、“一个”和“该”也指“一个或多个”。此外，术语“多个”可以定义为“至少两个”。

另外，本说明书中一个元件“耦接”到另一个元件的实例可以包括直接和间接耦接。直接耦接可以定义为耦接到另一个元件并且与另一个元件接触的一个元件。间接耦接可以定义为两个元件之间的耦接，它们彼此不直接接触，但是在耦接元件之间具有一个或多个附加元件。此外，如本文所用，将一个元件固定到另一个元件可包括直接固定和间接固定。另外，如本文所用，“相邻”不一定表示接触。例如，一个元件可以与另一个元件相邻而不与该元件接触。

如本文所用，当与项目列表一起使用时，短语“中的至少一个”意味着可以使用所列项目中的一个或多个的不同组合，并且可能仅需要列表中的一个项目。该项目可以为特定的对象、事物或类别。换句话说，“中的至少一个”意味着可以从列表中使用的项目的任何组合和项目的数量，但是并非需要列表中的所有项目。例如，“项目a、项目b和项目c中的至少一者”可以表示项目a；项目a和项目b；项目b；项目a、项目b和项目c；或项目b和项目c。在一些情况下，“项目a、项目b和项目c中的至少一者”可以表示但不限于例如，项目a中的两项、项目b中的一项和项目c中的十项；项目b中的四项和项目c中的七项；或一些其他合适的组合。

除非另外指明，否则术语“第一”、“第二”等在本文中仅用作标记，而非旨在对这些术语所指的项目强加次序、位置或等级要求。此外，对例如“第二”项目的提及不要求或排除例如“第一”或较小编号的项目和/或例如“第三”或较大编号的项目的存在。

如本文所使用的，“被配置成”执行指定功能的系统、装置、结构、物品、元件、部件或硬件确实能够执行指定的功能而无需任何改变，而不是仅在进一步修改之后具有执行指定功能的可能性。换句话说，“被配置成”执行指定功能的系统、装置、结构、物品、元件、部件或硬件被具体选择、创建、实施、利用、编程和/或设计用于执行指定功能的目的。如本文所使用的，“被配置成”表示使系统、装置、结构、物品、元件、部件或硬件能够执行指定功能而无需进一步修改的系统、装置、结构、物品、元件、部件或硬件的现有特性。出于本公开的目的，被描述为“被配置成”执行特定功能的系统、装置、结构、物品、元件、部件或硬件可以附加地或可选地被描述为“适于”和/有效“执行该功能。

本文包括的示意性流程图通常被阐述为逻辑流程图。这样，所描绘的顺序和标记的步骤指示所呈现的方法的一个实施例。可以设想其他步骤和方法，其在功能、逻辑或效果上等效于所示方法的一个或多个步骤或其部分。另外，提供所采用的格式和符号以解释所述方法的逻辑步骤，并且不应理解为限制所述方法的范围。尽管在流程图中可以采用各种箭头类型和线类型，但是应理解它们不限制对应方法的范围。实际上，可以使用一些箭头或其他连接器来仅指示所述方法的逻辑流程。例如，箭头可以指示所描绘方法的枚举步骤之间的未指定持续时间的等待或监测时段。另外，发生特定方法的顺序可能严格遵守或不严格遵守所示对应步骤的顺序。

系统100的控制器140的实施例可以采取完全硬件实施例、完全软件实施例(包括固件、驻留软件、微代码等)或者组合通常本文可以全部称为“电路”、“模块”或“系统”的软件和硬件方面的实施例的形式。此外，实施例可以采取在存储机器可读代码、计算机可读代码和/或程序代码(在下文中称为代码)的一个或多个计算机可读存储装置中实施的程序产品的形式。所述存储装置可以为有形的、非暂态的和/或非传输的。存储装置可以不包含信号。在某个实施例中，存储装置仅使用用于访问代码的信号。

控制器140可以实现为包括定制vlsi电路或门阵列的硬件电路，例如逻辑芯片、晶体管或其他分立元件的现成半导体。控制器140还可以在可编程硬件器件，例如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑器件等中实现。

在某些实施方式中，控制器140还可以用代码和/或软件实现，以用于由各种类型的处理器执行。所识别的代码模块可以例如包括可执行代码的一个或多个物理或逻辑块，其可以例如被组织为对象、程序或功能。然而，所识别的模块的可执行文件不需要在物理上定位在一起，而是可以包括存储在不同位置的不同指令，当在逻辑上连接在一起时，所述不同指令包括模块并实现所述模块的所述目的。

实际上，代码模块可以为单个指令或许多指令，并且甚至可以分布在几个不同的代码段上、不同的程序中以及几个存储器装置上。类似地，操作数据可以在本文中在模块内被识别和示出，并且可以以任何合适的形式实施并且被组织在任何合适类型的数据结构内。操作数据可以被收集为单个数据集，或者可以分布在不同的位置(包括在不同的计算机可读存储装置上)。在模块或模块的部分以软件实施的情况下，软件部分被存储在一个或多个计算机可读存储装置上。

控制器140可以使用一个或多个计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可以为计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以为存储代码的存储装置。存储装置可以为例如但不限于电子、磁、光、电磁、红外、全息、微机械或半导体系统、装置或器件或前述的任何合适的组合。

存储装置的更具体示例(非详尽列表)将包括以下内容：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom或闪存)、便携式光盘只读存储器(cd-rom)、光学存储装置、磁存储装置或前述的任何合适组合。在本文献的上下文中，计算机可读存储介质可以为任何有形介质，其可以包含或存储由指令执行系统、装置或器件使用或与其结合使用的程序。

用于执行实施例的操作的代码可以用一种或多种编程语言，包括例如python、ruby、java、smalltalk、c++等的面向对象的编程语言、以及例如“c”编程语言等的传统过程编程语言和/或例如汇编语言的机器语言的任何组合来编写。所述代码可以完全在使用者的计算机上、部分在使用者的计算机上、作为独立的软件包、部分在使用者的计算机上以及部分在远程计算机上或者全部在远程计算机或在服务器上执行。在后一种情况下，远程计算机可以通过包括局域网(lan)或广域网(wan)的任何类型的网络连接到使用者的计算机或者可以连接到外部计算机(例如，使用互联网服务提供商通过互联网)。

本主题可以在不脱离其精神或基本特征的情况下以其他具体形式来实施。所描述的实施例在所有方面仅被认为是说明性的而非限制性的。在所述权利要求的等同权利要求的含义和范围内的所有变化都均包含在其范围内。