专利名称：用于利用熔融树脂来进行透过厚度式渗透的工艺和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用高粘性树脂或沥青并采用树脂压铸技术来使包括碳-碳复合材料和多孔预型件的高温材料快速致密化的工艺，以及一种用于执行这种工艺的装置。
背景技术：
为了制造适用于要求苛刻的摩擦应用如飞机制动片中的零件，可通过化学气相沉积/化学气相渗透(CVD/CVI)和/或通过采用树脂或沥青的液体渗透来使高温材料如碳-碳复合材料、碳纤维和陶瓷纤维增强的预型件以及碳和陶瓷泡沫致密化。通过将预型件内的树脂或沥青转化成碳来实现致密化。
用树脂和沥青来浸渍多孔体通常涉及到真空/压力渗透(VPI)。在VPI工艺中，在真空下使一定体积的树脂或沥青在一个容器中熔融，而多孔预型件包含在第二容器中。利用真空和压力的组合来将熔融树脂或沥青转移到包含在第二容器内的多孔预型件中。VPI工艺限于采用具有低粘性和相关的低碳产量的树脂和沥青，因此通常要求有若干浸渍工艺循环来实现所需的最终密度。
沥青的碳产量可通过高压浸渍/碳化工艺来提高。然而，高压容器比较昂贵且尺寸有限，这样就限制了可在一个容器中进行致密化的预型件的数量。所采用的极高压力还增加了爆炸的风险。或者，也可以采用具有高碳产量(＞80％)的液态树脂。典型的高碳产量的树脂包括合成中间相沥青(例如来自Mitsubishi Gas Chemical Company，Inc.公司的AR中间相沥青，它是一种催化式聚合的萘)，以及经热处理或化学处理的煤焦油和石油衍生的沥青。然而，这些材料的高粘性和相关的高处理温度会带来问题。
树脂压铸(RTM)技术作为一种使多孔预型件致密化的手段而广泛地用于航空航天、汽车和军事工业中。RTM常用于生产聚合物基的复合材料。将纤维预型件或毡放入与所需零件的几何形状相匹配的模具中。一般而言，利用压力或真空引导来将较低粘性的热固性树脂在低温(100-300°F，即38-149℃)下注入到包含在模具中的多孔体中。树脂在模具中固化，然后将零件从模具中取出。
美国专利4986943公开了一种用于碳-碳复合材料中的沥青基基体的氧化稳定化的方法。在该方法中，碳纤维的格栅结构被沥青基基体先质渗透，在低于沥青软化点的温度下在含氧气氛中氧化，并被碳化以便将基体材料转化成焦炭。
美国专利5248467讲述了一种用于VPI方法的装置。在真空下放入含有纤维和/或嵌件的模腔，然后在真空下将成型材料注入到模腔中。该专利讲述了可从模具上的任何位置来注入基体成型材料，这是因为没有任何东西需排出，并且在朝向排气口排出空气的方面不需要考虑基体材料的流动特性。
美国专利5306448公开了一种采用储料缸来进行树脂压铸的方法。该储料缸包括会在压力下屈服的多孔海绵体，其含有为树脂中的2至10倍重量的海绵体。通过提供可保证多孔预型件如多孔纤维增强复合材料的所需浸渍的树脂储料缸，该树脂储料缸就可促进树脂压铸。
美国专利5770127介绍了一种制造碳或石墨增强的复合材料的方法。将刚性的碳泡沫预型件放入密封的柔性袋子中。在袋子内形成真空。将基体树脂通过进口阀而引入到袋子中，以便浸渍该预型件。然后通过加热使预型件固化。然后将所得的碳或石墨结构从袋子中取出。
在典型的树脂挤出加工中，粘性熔体以连续流的形式在压力下被迫通过成形模。原料可在熔融状态下进入挤塑装置，但通常它包括将在挤塑机中经受熔化、混合和压制的固体颗粒。该固体进料可以为球团、粉末、小珠、小片或磨碎材料的形式。这些组分可被预混合，或通过一个或多个进料口而分开来进给。许多挤塑机包括一根在水平圆柱形机筒中旋转的螺杆，其中进入口安装在一端(进料端)，而成形模安装在排出端(计量端)。双螺杆挤塑机广泛地用于比较困难的复合应用以及具有高粘性的挤出材料中。双螺杆设计成可以反向旋转或同向旋转，其中螺杆可相互啮合或不相互啮合。可沿着机筒的长度设置一系列加热器。在RTM工艺中，计量端处的成形模可由含有多孔体或预型件的模具替代。
美国专利申请No.09/653880介绍了一种工具，其可使树脂同时从顶部和底部渗入到多孔预型件(例如平面环形的制动盘预型件)中。这种工具和熔体流型可很好地用于许多纤维构造中。然而，采用本发明的“透过厚度(through thickness)”式渗透通常可以更好地渗透低密度的非织造织物基预型件。
因此，在一些情况下，同时从顶部和底部渗透较厚的多孔盘会产生损坏预型件的风险，这是因为在树脂填充期间当两股熔体流在纤维网的内部汇合时会产生相反的力。这种力在朝向预型件的纤维基体中的内径(ID)和外径(OD)位置而驱动树脂熔体流和夹带在预型件孔隙内的任何气体时会产生楔型效应。在一些纤维构造即低密度的非织造物中，这种面内流动会产生问题，并且在不同的熔体注入压力下在被树脂熔融渗透的预型件中会导致层离、破裂等等。具体而言，在CVD的第一周期之后具有低密度(＜1.1g/cc)的非织造预型件先质、尤其是具有较大直径的预型件(＞16英寸)会在采用如专利No.09/653880中所述装置来进行的RTM处理期间出现层离。
发明概要本发明提供了一种树脂或沥青的渗透成型工艺，该工艺包括在被加热至将渗透到预型件中的树脂或沥青的熔点以上的温度下的模具中提供已加热的预型件；将高熔点、高粘性的熔融树脂或沥青注入模具中，以借助于模具中的压力梯度来进行预型件的单向浸渍，其中压力梯度通过模具中的台阶或凸起来提供；允许经树脂或沥青渗透的预型件冷却至树脂或沥青的熔点以下；以及从模具中取出经浸渍的预型件。预型件可在熔体注入步骤之前在模具内加热，但当模具在预型件放入模具中之前被预热时，这种工艺过程就更快速。如下所述，可在树脂或沥青的注入期间为模具提供真空和/或排气。
根据本发明，预型件可以为织造纤维预型件、碳纤维预型件、非织造纤维预型件、带有粘结剂的无规纤维预型件、经硬化处理的预型件、泡沫预型件或多孔碳主体预型件，而树脂或沥青可以为源于煤焦油、石油或合成沥青先质的沥青，或者可以为中间相沥青，或者可以为高碳产量的热固性树脂。
在完成了本发明的RTM工艺之后，浸渍预型件通常被碳化。在经氧化的浸渍预型件的碳化之前，浸渍预型件可通过在存在氧的情况下对其加热来稳定化。
本发明还提供了一种用于在渗透成型工艺中快速地传递熔融树脂或沥青的成型装置。本发明的装置包括用于熔化和传送树脂或沥青的机构(例如单螺杆挤塑机或可选择性排气的双螺杆挤塑机)；模具，其设置成使得树脂或沥青可从熔化和传送机构传送至模具内的嵌件模腔。在本发明的装置中，模具具有凸起机构，例如与嵌件模腔内的多孔体外径的主要上部相邻接的环形外径结构，其用于实现树脂或沥青从嵌件模腔一侧朝着嵌件模腔另一侧的压力梯度和流动。本发明的装置还具有定位机构，其用于将多孔体定位在嵌件模腔内的可使熔融树脂或沥青单向地流过多孔体的位置中。该装置通常还包括设在模具中以便在将树脂或沥青注入模具的期间约束模具的机构。
在本发明的装置中，凸起机构可以为外径环，其从嵌件模腔的顶部围绕且沿着位于嵌件模腔内的多孔体的厚度向下延伸至嵌件模腔内的留出了间隙的位置中，该间隙的宽度刚好足以允许气体沿着多孔体的外环形边缘逸出。
本发明的装置构造成使得熔融树脂或沥青的单向流动是从嵌件模腔的内部区域如内部区域的顶部经多孔体而朝向嵌件模腔的外部区域。
在本发明的成型装置中，模具可包括顶部；底部，其与顶部相对，使得顶部和底部形成了模腔；设于模具的顶部或底部中的至少一个浇口；用于允许树脂或沥青进入所述浇口的阀；以及用于为模具提供排气和/或真空的装置。本发明的成型装置还可包括液压促动的活塞式储料缸，其设于熔化和传送机构与模具之间。
因此，本发明提供了一种快速的树脂或沥青压铸装置，其包括挤塑机；模具，其设置成使得树脂或沥青可从挤塑机中挤出而进入模具中；可在树脂或沥青的注入期间约束模具的压力机；以及用于挤塑机和模具的热交换器。该模具包括顶部；底部，其与顶部相对，使得顶部和底部形成了模腔；设在模具底部中的浇口；用于允许树脂或沥青进入所述浇口的阀；用于使模具排气的装置；以及凸起机构，例如具有至少一个排气口并位于模腔的外部区域处的径向延伸的凸起，其用于实现树脂或沥青从模腔的内部区域朝向其外部区域的压力梯度和单向流动。
在本发明的成型装置中，浇口可设在模具底部的中心处并且可包括喷口，模具的顶部和底部可通过约0.005-0.040英寸厚的衬垫料而分开，和/或凸起机构可伸入到模腔中约0.25-0.5英寸。
本发明所提供的透过厚度式工具可设计成允许包含在模腔内的气体(包括位于模腔中的预型件内的气体)受推而通过位于模具内的ID底部以及OD顶部和底部位置处的紧密排气口(凸起或台阶)并从模具排气口中排出。通过这种设计，预型件所承受的基本上全部压力仅来自于预型件自身所产生的流动阻力。也就是说，预型件只受到表面阻力压力。未施加相反的液压压力。该工具设计还允许材料通过形成于预型件纤维基体中的通道而稍微地流动通过预型件的平面。
附图简介从下述详细描述和附图中可以更全面地理解本发明。附图仅以示例性的方式来提供，因此并不限制本发明。附图未按比例绘制。
图1显示了根据本发明实施例的挤出树脂成型装置。
图2显示了根据本发明实施例的模具的剖面，包括围绕且通过预型件的树脂流的简图。
图3显示了根据本发明实施例的用于模具下半模的排气构造的顶视图。
图4显示了根据本发明实施例的用于模具下半模的顶针的顶视图。
图5A和5B显示了可根据本发明来操作的纤维预型件的顶视图(5A)和侧视图(5B)。
本发明的详细描述本发明提供了利用高粘性、高碳产量的树脂来形成多孔纤维预型件和刚性多孔体的快速渗透和致密化的工艺。本发明还提供了用于均匀地熔化和混合高粘性树脂注入介质的挤塑机(单螺杆或双螺杆)或类似装置。本发明还提供了挤塑装置，其可安装有储料缸，以便在将树脂于压力下注入模具中之前保持受控体积的熔融树脂。
本发明提供了可将树脂有效地均匀分布在整个预型件上的模具。根据本发明，模具可构造成具有顶部和底部。模具的底部可具有浇口，并带有设在浇口的一个表面的中心处的喷嘴。该模具可具有锥形模腔，以促进整个模具中的充分的熔融树脂流动。因此，根据本发明的装置可包括模具，其包括上半模、与上半模相对地设置而一起形成了模腔的下半模、设在模具的上半模或下半模中的至少一个浇口、可允许树脂进入浇口中的阀，以及用于为模具提供排气和/或真空的装置。
本发明提供了一种树脂压铸工艺，其包括将多孔预型件放入模具中；将熔融树脂或沥青注入到模具中；允许树脂或沥青冷却至其熔点以下；以及从模具中取出经浸渍的预型件。可在一件模具中放入多个零件(预型件)。在放入模具中之前或之后，预型件可被加热至约290-425℃(554-797°F)之间的温度。模具可被加热至约138-310℃(280-590°F)之间的温度。
在致密化之后，致密化零件可在高温下于含氧气氛中进行处理，以便使热塑性树脂有效地交联。该工艺将基体固定在预型件中，并防止在随后于约树脂熔化温度下进行加热的过程中基体出现软化、膨胀和/或排出。氧稳定化需要将致密化零件在存在氧的情况下加热至低于树脂软化点的温度，例如约170℃(338°F)。对致密化零件的其它处理可包括碳化、石墨化以及利用RTM或CVD/CVI进行再浸渍。
本发明可考虑使用的树脂包括热塑性的和热固性的液态先质如酚醛树脂、糠醇树脂，以及源于煤焦油和石油的沥青。还可考虑使用合成的、经热处理的和催化式转化的沥青、中间相沥青以及陶瓷前体(pre-ceramic)聚合物(例如可从Commodore Technologies，Inc.公司得到的CERASET)。高碳产量的热固性树脂是尤其优选的。
本领域的技术人员容易清楚，可在树脂或沥青中添加添加剂，例如发泡剂(例如氮气)、粘土、硅酸盐、碳粉末或碳纤维、抗氧化剂和/或交联剂。
本发明可考虑使用的预型件包括织造纤维预型件、碳纤维预型件、非织造纤维预型件、经粘结处理的无规纤维预型件、经硬化处理的预型件、泡沫预型件以及多孔碳主体预型件。传统上说，在非织造预型件的生产过程中，可采用传统的织物加工技术将各段织物用针刺工艺编织在一起。预型件可被碳化或石墨化。预型件可利用CVD/CVI技术进行渗透。用来使飞机制动片用非织造预型件致密化的传统工艺是CVD法。预型件可预先进行树脂渗透。预型件优选在进行RTM处理之前加热至高于树脂或沥青熔点的温度。RTM工艺利用碳先质树脂来完全地填充所有可得的开口孔隙，包括如针刺工艺所产生的任何较大的孔。在进行RTM处理之后，预型件内的树脂被碳化，如下所述。
本发明在飞机着陆系统的制动部件的制造中尤其有价值。图5A和5B(未按比例)显示了预型件1，其构造成用于喷气式飞机的制动盘。预型件1具有6.620英寸(16.81厘米)的内径2，14.215英寸(36.11厘米)的外径，以及0.920英寸(2.34厘米)的厚度。
装置图1显示了本发明的树脂压铸装置。将原材料如AR中间相沥青树脂(可从Mitsubishi Gas Chemical Company，Inc.公司得到)装入与挤塑机4相连的料斗3中。挤塑机例如可以为单螺杆挤塑机、双螺杆挤塑机、排气式双螺杆挤塑机或往复式螺杆挤塑机。挤塑机螺杆5可以为单螺杆或双螺杆，但因经济原因而优选单螺杆挤塑机。进料喉70接受来自料斗3的树脂并将其供给至挤塑机螺杆5，挤塑机螺杆5在沿着机筒6的长度向下游输送树脂时逐步地加热树脂。本领域的技术人员可以理解，混合增强装置如maddock混合器和/或静态混合器(未示出)可位于螺杆中并接近机筒6的树脂出料端73。maddock混合器有助于保证更均匀的熔融，这是通过给树脂增加机械作用、打乱树脂的流型以及通过给材料施加剪切来增强单螺杆挤塑机中的任何添加剂的混合来实现的。静态混合器可包含静态混合件如焊接在一起的不锈钢条，其可用作运载熔融树脂(和任何其它添加剂)从机筒中心至筒壁然后返回的流道。因此，位于挤塑机螺杆一端的maddock混合器和静态混合器部件可通过增强树脂熔体的混合和减小温度变化来提高单螺杆挤塑机的作用。
在混合后，树脂从机筒6的树脂出料端73输送至储料缸8中。储料缸例如可以为活塞式储料缸，例如液压促动的活塞式储料缸。挤塑机所产生的树脂熔体压力迫使储料缸8内的活塞7回到所需的位置。本发明还可通过直接注入熔体来实施，无需利用储料缸8和活塞7(这种构造未示出)。
在使用储料缸时，一旦已经收集了所需体积的树脂，储料缸活塞7便向前运动，并迫使受控体积的树脂通过输送管9进入模腔。提供了与输送管相关联的阀(未示出)的设置，以便分别控制树脂的流动和回流。待渗透的零件包含在模具10中。出于本发明的目的，模具被限定为其中包含了多孔体或预型件并且将在其中进行树脂渗透的容纳用容器。本发明利用了可更换的模具嵌件，其构造成对应于待渗透的预型件。
通过采用装备有热交换器的油循环器或通过电加热器和等压线的组合来控制模具的温度。通过一系列水冷铸铝加热器(11)和一系列温度控制器(未示出)来保持挤塑机的温度。
待渗透的零件被预热至等于或高于树脂熔化温度的温度。预热操作可在模腔内进行，但为了优化循环时间，预热操作优选在炉子内进行。
模具被包含在或位于压力机12内。压力机12可以为液压压力机。尽管在图1中显示了垂直动作的压力机，但也可以使用水平动作的压力机。另外，模具不必完全地位于压力机内。取决于所用零件尺寸的压力机12(500吨压力机是比较典型的)的压紧力抵消了被迫入模腔中的树脂的压力。模具10也被加热。渗透零件保持在模具10中，直到树脂冷却至熔点以下，然后取出零件。
根据本发明的工艺操作的可选用但不太经济的方法涉及到在渗透之前和/或渗透期间抽空模具。该方案要求模具密封得相当好并保持真空。然而，真空的使用要求额外的复杂性结构和成本。
于2000年9月1日提交的题为“通过树脂压铸工艺用高粘性树脂或沥青来快速致密化多孔体(预型件)”的美国专利申请No.09/653880介绍了一些工艺和装置，这些工艺和装置的在本文中公开的那些部分形成了改进。专利申请No.09/653880通过引用明确地结合于本文中。
模具嵌件本发明的熔体渗透可在各种方向上进行。除了从内侧顶部至外侧底部(如图2所示)以外，还可以从内侧底部至外侧顶部，或者甚至从预型件的外侧至内侧，然而这种方案会要求更复杂的树脂传递系统。基于本申请中所提出的信息，本领域的技术人员可以容易地利用本发明的原理来构思出备选的熔体渗透路线。
图2显示了根据本发明一个实施例的模具的剖面。环圈预型件18放入在环形模腔19中。环形模腔19从下方经浇口13而从中心处进给，并由顶部模具嵌件14和底部模具嵌件15来控制。底部模具嵌件15装配有具有关闭杆17的喷口16。环形模腔19装配有ID定位环25，其用于在熔体渗透期间将环圈预型件18固定位。环形模腔19还装配有OD环20和排气口22。OD环20在环形模腔19中的设置形成了对通过浇口13而进入的熔融树脂流的阻力，使得高粘性树脂穿过环圈预型件18而进入排气口22，从而渗透了预型件。排气口22消除了夹带的空气、挥发性气体和多余的树脂。尽管该工艺可通过真空辅助来进行，然而本发明的工艺非常有效，以至于在不施加真空时也可得到极好的效果。
图3显示了根据本发明一个实施例的模具嵌件的下半部分的顶视图。中心的嵌件模腔35具有浇口36，其用于注入熔融的树脂或沥青。排气环37设有八个内部排气口33。当在缺乏真空的情况下执行该工艺时，内部排气口33允许气体通过成型面而逸出。其它气体和多余的树脂通过排气口22(如图2所示)逸出。如果在真空状态下进行该工艺，则排气口33可通向外部排气口如排气口40。
图4显示了根据本发明一个实施例的模具嵌件的下半部分的顶视图。中心的嵌件模腔35具有浇口36，其用于注入熔融的树脂或沥青。排气环37设有八个内部排气口33。图4还显示了内顶针39和外顶针38。顶针38和39有助于从模具中顶出经渗透的预型件。
模腔可用脱模剂进行处理，以便帮助取出致密化的预型件。典型的脱模剂是可从Huron Technologies，Inc.公司得到的ReleaseCoating 854。
示例在预先进行了200小时的CVD致密化处理后的多孔非织造纤维预型件上进行AR中间相沥青的渗透。该预型件为平环圈，其具有6.620英寸的内径、14.215英寸的外径和0.920英寸的厚度。采用图1中所述类型的注射成型装置，其中液压压力机具有500吨的夹紧能力。储料缸具有约420立方英寸(6833毫升)的树脂容积。当完全地填充了AR沥青树脂时，储料缸含有约37磅(16.8公斤)的树脂。通过电加热器来为挤塑机提供热量，通过电加热器和等压线的组合来加热模具。挤塑机螺杆在树脂熔体内产生了压力，并且在储料缸内保持该压力。螺杆在20转/分钟的速度下旋转，提供了约1300psi(9.0MPa)的初始渗透压力。热油循环器设定在450°F(232℃)下。待渗透的预型件在炉子中被预热至400℃(752°F)，然后正好在渗透之前传递至模腔中。在注入期间保持零件处于熔点以上允许树脂流过整个预型件。将树脂从储料缸注入模具中并因此进入已预热的预型件中达约20秒的一段时间。采用储料缸上的背压来保持渗透期间的模腔压力也达约20秒。渗透预型件的目标重量是3351克(7.38磅)，渗透预型件的实际重量为3370克(7.42磅)。
压力控制本发明使得可通过挤出和注入沥青来利用熔融沥青进行预型件的致密化。然而，利用注入单元将沥青挤出和注入模具和预型件中以便提供均匀的压力是非常快速的过程。预型件的注入在不足一分钟至若干秒左右的时间内快速地发生，这取决于预型件的尺寸。注入过程应足够快，以便允许实现更低的甚至在树脂熔点以下的模具温度。然而，多孔预型件需被预热至沥青软化点以上的温度，以便允许熔融树脂在压力下流入预型件中。工业效率要求该过程快速地完成。
通过适当的压力控制，预型件可被更快速地浸渍，同时不会在模腔内产生会导致压力机在浸渍工艺期间打开的极端作用力。该压力通过液压系统和模具排气机构来控制。模具可在模腔内的作用力大于所施加的压紧吨位且结合模腔面积和所施加的吨位(例如500吨)来考虑时打开。浸渍工艺期间的熔体压力通常低于例如用于飞机制动盘预型件的模具中的3000psi。
预型件的完成在用例如中间相沥青树脂来渗透预型件之后，对预型件进行下一步处理，以便将有机树脂转化成碳，其形成了碳-碳复合材料材料中的碳基体的一部分。例如，经渗透的飞机制动盘经受氧化稳定化。将零件在150-240℃(302-464°F)的温度下放入空气循环炉中。氧与沥青发生反应并与树脂交联，从而将其从热塑性树脂转化成热固性树脂。在稳定化之后，零件可通过在惰性气氛炉内加热至650℃(1202°F)以上、通常为900℃(1652°F)的温度而被碳化。在碳化后，可在进行进一步处理之前例如在约1800℃(3272°F)下对零件进行热处理(石墨化)。然后可采用上述CVD或RTM技术来对零件进行进一步的致密化。
权利要求
1.一种用于模具的快速的树脂或沥青渗透成型工艺，所述工艺包括步骤将多孔预型件预热至将渗透到所述预型件中的树脂或沥青的熔点以上的温度；将所述已预热的预型件放入被加热至将渗透到所述预型件中的树脂或沥青的熔点以上的温度的模具中；将高熔点、高粘性的熔融树脂或沥青注入所述模具中，以借助于所述模具中的压力梯度来进行所述预型件的单向浸渍，其中所述压力梯度通过所述模具中的台阶或凸起来提供；允许经树脂或沥青渗透的预型件冷却至树脂或沥青的熔点以下；和从所述模具中取出经浸渍的预型件。
2.一种用于模具的快速的树脂或沥青渗透成型工艺，所述工艺包括步骤将多孔预型件放入模具中，并将所述预型件加热至将渗透到所述预型件中的树脂或沥青的熔点以上的温度；将高熔点、高粘性的熔融树脂或沥青注入所述模具中，以借助于所述模具中的压力梯度来进行所述预型件的单向浸渍，其中所述压力梯度通过所述模具中的台阶或凸起来提供；允许经树脂或沥青渗透的预型件冷却至树脂或沥青的熔点以下；和从所述模具中取出经浸渍的预型件。
3.根据权利要求1或2所述的渗透工艺，其特征在于，所述预型件为织造纤维预型件、碳纤维预型件、非织造纤维预型件、带有粘结剂的无规纤维预型件、经硬化处理的预型件、泡沫预型件或多孔碳主体预型件。
4.根据权利要求1或2所述的渗透工艺，其特征在于，所述树脂或沥青为源于煤焦油、石油或合成沥青先质的沥青，或者为中间相沥青，或者所述树脂或沥青为高碳产量的热固性树脂。
5.根据权利要求1或2所述的渗透工艺，其特征在于，在树脂或沥青的注入期间为所述模具提供真空和/或排气。
6.根据权利要求1或2所述的渗透工艺，其特征在于，所述渗透工艺还包括，通过对经浸渍的预型件在存在氧的情况下进行加热并对氧化后的浸渍预型件进行碳化来使所述浸渍预型件稳定化。
7.一种用于在渗透成型工艺中快速地传送熔融树脂或沥青的成型装置，所述装置包括用于熔化和传送树脂或沥青的机构(4)；模具(10)，其设置成使得树脂或沥青可从所述熔化和传送机构传送至所述模具内的嵌件模腔(19)中，所述模具包括凸起机构(20)，其用于实现树脂或沥青从所述嵌件模腔的一侧(ID)朝向所述嵌件模腔的另一侧(OD)的压力梯度和流动，还包括定位机构(25)，其用于将多孔体(1，18)定位在所述嵌件模腔内的可使熔融树脂或沥青单向地流动经过所述多孔体的位置中；和机构(12)，其设在所述模具上以便在树脂或沥青注入所述模具的期间约束所述模具。
8.根据权利要求7所述的成型装置，其特征在于，所述熔融树脂或沥青的单向流动是从所述嵌件模腔(19)的内部区域(ID)经所述多孔体(1，18)朝向所述嵌件模腔的外部区域(OD)。
9.根据权利要求7所述的成型装置，其特征在于，所述熔融树脂或沥青被传送到所述嵌件模腔(19)的内部区域(ID)的顶部。
10.根据权利要求9所述的成型装置，其特征在于，所述凸起机构包括环形的外径结构(20)，其与所述嵌件模腔(19)内的多孔体(1，18)的外径的主要上部相邻接。
11.根据权利要求10所述的成型装置，其特征在于，所述凸起机构包括外径环(20)，其从所述嵌件模腔(19)的顶部围绕和沿着所述多孔体(1，18)的厚度向下延伸至所述嵌件模腔内的仅仅留出了间隙的位置中，所述间隙适于允许气体沿着所述多孔体的外环状边缘逸出。
12.根据权利要求7所述的成型装置，其特征在于，所述成型装置还包括液压促动的活塞式储料缸(8)，其设在所述熔化和传送机构与所述模具之间。
13.根据权利要求7所述的成型装置，其特征在于，所述熔化和传送机构为单螺杆挤塑机(5)或可选择性排气的双螺杆挤塑机。
14.根据权利要求7所述的成型装置，其特征在于，所述模具包括顶部(14)；底部(15)，其与所述顶部相对，使得所述顶部和底部形成了模腔(19)；设在所述模具的顶部或底部中的至少一个浇口(13)；用于允许树脂或沥青进入所述浇口的阀(17)；用于排气和/或提供真空至所述模具中的装置(22，33)。
15.一种快速的树脂或沥青压铸装置，其包括挤塑机(5)；模具(10)，其设置成使得树脂或沥青可从所述挤塑机挤出而进入所述模具中；在树脂或沥青的注入期间可约束所述模具的压力机(12)；以及用于所述挤塑机和模具的热交换器(11)，其中，所述模具包括顶部(14)；底部(15)，其与所述顶部相对，使得所述顶部和底部形成了模腔(19)；设在所述模具的底部中的浇口(13)；用于允许树脂或沥青进入所述浇口的阀(17)；用于使所述模具排气的装置(22，33)；和凸起机构(20)，其用于实现树脂或沥青从所述模腔的内部区域(ID)朝向所述模腔的外部区域(OD)的压力梯度和单向流动。
全文摘要
一种用于在渗透成型工艺中快速传送熔融树脂或沥青的成型装置。该装置例如包括用于熔化和传送树脂或沥青的挤塑机(4)，以及设置成可将树脂或沥青传送到其嵌件模腔(19)中的模具(10)。模具嵌件包含内部凸起如外径环(20)，用于实现树脂或沥青从嵌件模腔的一侧(ID)朝向嵌件模腔的另一侧(OD)的压力梯度和流动。模具嵌件还包含内部凸起如定位环(25)，其用于将多孔体(1，18)定位在嵌件模腔内的可使熔融树脂或沥青单向地流过多孔体的位置中。另外，快速树脂或沥青渗透成型工艺包括将高熔点、高粘性的熔融树脂或沥青注入模具中，以便借助模具中的压力梯度来进行已加热预型件的单向浸渍。
文档编号F16D69/02GK1744985SQ200380109541
公开日2006年3月8日 申请日期2003年12月11日 优先权日2002年12月11日
发明者M·L·拉福雷斯特, B·P·索斯, C·S·瓦莱尔斯 申请人:霍尼韦尔国际公司