层压件制造过程中的可移动的注入通道的制作方法

专利名称：层压件制造过程中的可移动的注入通道的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种层压件的制造方法，其包括在模具与真空箔之 间形成负压，以及将树脂从注入区域供应到放置在模具中的层压件的层中。本发明还涉及一种用于在利用上述方法制造层压件期间供应和 分配树脂的单元。
背景技术：
所谓的VARTM技术(真空辅助树脂传递模制法)是一种用于制 造层压件的方法，其中负压被用来使层压件的各层浸渍树脂。这些层 被设置在单面敞开式模具部件中，在这些层上分布有多个入口通道， 在顶部是沿着模具部件的边缘密封的真空箔。然后，在箔与模具部件 之间的模具空腔中施加真空，树脂通过入口通道被浸入或注入。在层 压件完全或部分硬化之后，将箔移除，或可选地还将入口通道移除， 然后才能够从模具中取出层压件。为了确保制成的层压件具有最佳的性质，重要的一点是层压件中 的所有层都要完全被树脂所浸渍且没有干燥的空泡。因此重要的是要 以树脂供给源可得到优化控制和调节的方式将入口通道分布和设置在 层压件表面的较大部分上，然而这通常是难以实现的。在确保所有的 层完全得到浸渍的同时还希望能够尽可能快地完成注入。US5328656教导了 一种对具有较大壳体的结构进行真空浸渍的方 法，其中将一个或多个入口软管送入层压件的空腔中，随后从下方用 单体和硬化剂填充该空腔。在填充过程中，要逐渐地取回软管以便软 管的输出端连续地刚好位于流体前部的下面。从而确保均匀、完全地 注入才莫具空腔。然而，在通过上述VARTM工艺不能四处移动入口通 道，因为它们被负压和真空布的压力保持在合适位置上。与VARTM工艺相关的另一个问题是在该方法中会浪费较多的树 脂，因为在注入之后，填满树脂的入口通道或者留在顶面上然后成为 层压件的极其富含树脂部件(其不会对层压件的性质作出积极的贡 献)，或者在硬化之后被移离层压件且必须被丢弃。通过使用可折叠的 入口袋，通道中的树脂可以在注入过程结束之后被真空箔的压力清空， 由此可减少树脂的浪费。然而该方案的前提是真空箔有非常好的弹性， 以便入口通道能够打开并形成树脂进入的空间。WO2004/000536公开了 一种形成临时入口通道系统的方法，其中 由多个相互连接的隔片构成的板以某种图案被设置在真空布的顶部 上，且被另外的一个或两个真空箔覆盖。因此，最下面的箔可以被向 上吸入隔片之间，从而在材料层与真空箔之间形成入口通道。然而， 所述系统的复杂之处在于要使用多个真空箔，类似地，还要求提供由 隔片构成的、特别地与要生产的层压件的形状相配的板或毡片。此外， 该方法也没有解决确保层压件得到完全浸渍而不会形成干燥空泡的问 题。发明内容本发明的一个目的是提供一种用树脂真空注入层压件的方法，从 而避免出现上述的浸渍不完全和浸渍有缺陷的问题。另一个目的是减 少注入完成之后由填满树脂的入口通道引起的树脂浪费。因此，本发明涉及一种用于在层压件制造过程中形成树脂注入区 域的可移动的抽吸单元，所述抽吸单元设置在真空箔的顶部上。该抽 吸单元包括向上成弓形的底面，和用于在底面与位于其下方的真空箔 之间形成负压以便抽吸单元在制造过程中能够移动的装置。因此得到的有利方面是能够保持刚好在树脂流动前部或紧跟其 后面注入树脂，因此，压力梯度明显变大。这还使得注入能够更快地 被执行，且由于压力梯度的增大，注入变得更加有效和完全。可移动 的抽吸单元的另一个显著优点在于能够非常简单地通过中断抽吸单 元上的抽气机，大致完全地腾空注入区域上的树脂。因此，节省了相对较大数量的树脂，这些树脂否则将被浪费在传统的入口通道和袋中。 另外，通过控制抽吸单元上的抽气机，能够在制造过程中根据需要连 续地打开和关闭来自各个单独的抽吸单元的树脂供应。从而能够以极 其简单但有效的方式控制和调节模具局部区域中的树脂注入。通过使用 一个或多个根据本发明的可移动的抽吸单元，能够省去往往比较复 杂和耗时的铺设固定注入通道的过程，否则需要执行该铺设过程以确 保完全注入。在此描述的可移动的抽吸单元有利的是能够以较低的生 产成本制造它们，且进一 步有利的是它们能够被重复用于制造其它的 层压件，且它们在很大程度上不会受到层压件形状的影响。此外，本发明涉及一种如上所述的可移动的抽吸单元，其中该抽 吸单元的向上成弓形的底面形成细长通道或倒置盘的形状。根据前者， 树脂能够很有效地被传送遍及层压件，且因此在较大区域上被注入。 在对有限区域实施注入的情况下，例如在对干燥空泡实施后续注入(after-injection)的情况下，倒置盘的形状是有利的。根据本发明的另一个实施例，用于在可移动的抽吸单元上形成负 压的装置与向上成弓形的底面上的至少一个穿孔相连通。通过经由抽 吸单元底面中的多个穿孔进行吸引，能够更容易、更可靠地向上吸引 真空箔以使其顺应整个底面。因此，还使得抬起真空箔所需要的吸力 最小。本发明的另一个实施例包括至少一个通向抽吸单元的与下方真空 箔抵接的表面的至少一部分的通道，通过该通道来供应润滑剂，从而 减少了移动过程中与真空箔的摩擦力。因此得到了一个更易于移动的 抽吸单元，即使是在抽吸单元或模具空腔上施加了相对较大的负压的 情况下。根据另一个实施例，可移动的抽吸单元包括至少一个通向向上成 弓形的底面的、用于供应树脂的通道。因此，能够通过抽吸单元和真 空箔上的穿孔局部地供应树脂，从而能够根据需要将抽吸单元设在层 压件顶部的任何地方。本发明还涉及一个实施例，其中可移动的抽吸单元至少部分地由诸如软塑料、橡胶或类似物的柔性材料制成。因此，即使层压件表面 为曲面或甚至为双曲面，该抽吸单元也能够顺应该层压件的表面。这 种柔韧性还使得抽吸单元能够作为标准单元来生产，并被重新用于制 造具有不同形状的层压件。类似地，还可以让柔软的抽吸单元沿着横 跨层压件表面的弯曲路线行进，因此，注入区域能够在更大的程度上 被移到需要或必要的地方。
本发明还涉及一种制造层压件的方法，其包括在模具和真空箔之 间形成负压，和将树脂从注入区域供应到设在模具中的层压件的层中， 所述方法还包括在供应期间移动注入区域。此外，本发明的一个实施 例涉及一种如上所述的制造层压件的方法，该方法还包括使用根据如 上所述的可移动的抽吸单元。其优点如在上文中针对可移动的抽吸单 元所描述的那样。
根据本发明的另一个实施例，上述方法还包括将可移动的抽吸
单元设在真空箔的顶部上；通过在真空箔与抽吸单元之间施加负压，
在抽吸单元的下方形成注入区域；从注入区域中分配树脂；以及通过
移动抽吸单元来移动树脂的分配。
另外，本发明涉及一种如上所述的制造层压件的方法，其中在模 具与真空荡之间的负压形成之前，在真空箔与抽吸单元之间形成负压。
因此，真空箔能够在恰好适中的负压下被吸入吸引端，因为不必必须 抵消模具空腔内的负压。此外，因此能够与真空箔弹性无关地形成抽 吸单元下方的注入区域。
根据本发明的另 一 个实施例，在模具与真空箔之间的负压形成之 后，在真空箔与抽吸单元之间形成负压。
本发明还描述了一种根据上述内容的一部分或多个部分的方法， 其中在供应树脂期间，使抽吸单元的至少 一部分沿着至少部分紧跟树 脂流动前部的方向移动。从而在注入过程中保持最大压力梯度，因此 提高了注入的效率和速度。
本发明的另一个实施例涉及一种如上所述的制造层压件的方法， 其中使抽吸单元的一端沿着模具的边缘移动。从而能够以简单、有效的方式将树脂从一个或多个沿模具部件边缘设置的入口供应到抽吸单 元下方的注入区域中。
本发明的又一个实施例涉及一种如上所述的制造层压件的方法， 其中移动抽吸单元的至少一部分以用于对层压件的另一部分实施后续 注入。因此，可以消除层压件中的干燥和未得到完全浸渍的区域，如 果它们在注入过程中被检测到的话。
本发明的另一个实施例涉及一种如上所述的制造层压件的方法，
其进一步地包括将带有树脂供给源的歧管设在真空箔的下方。因此 确保将树脂供应到由可移动的抽吸单元形成的注入区域，同时抽吸单 元不必延伸到模具的边缘。
通过根据本发明的方法的另一个实施例，通过真空箔上的一个或 多个孔洞，由抽吸单元供应树脂，因此，可以将树脂注入到层压件的 任何局部区域上，而不依赖真空箔下方的带有树脂供给源的歧管或管 道是否位于抽吸单元附近。
最后，本发明还涉及在层压件的制造过程中将可移动的抽吸单元 用于供应树脂，所述抽吸单元如先前提及的实施例所描述的那样。其 优点与先前针对制造方法和可移动的抽吸单元所描述的一样。


在下文中，参考附图描述本发明，其中
图l示出了使用传统的VARTM工艺的层压件制造方法；
图2示出了使用根据本发明的可移动的抽吸单元的层压件制造方
法；
图3-4示出了用于形成入口通道的、真空箔上的各种类型的可动 褶皱；
图5-7示出了抽吸单元的不同横截面；
图8更详细地示出了抽吸单元的横截面；
图9示出了与带有树脂供给源的歧管一起移动的抽吸单元；
图10示出了一种根据本发明的可移动的抽吸单元，其中通过该抽吸单元供应树脂。
具体实施例方式
图1示出了根据现有技术使用所谓的"VARTM"工艺(真空辅 助树脂传递模制法)制造层压件101的方法。多个用于层压件的层102 被铺放在单面模具部件103中。在其顶部设置入口通道104，树脂通 过这些通道^皮分配出去，然后向下浸入或注入层102，并穿透层102。 这些层和入口通道用真空布或箔105覆盖，其中真空布或箔可以以各 种方式被固定在模具边缘(未示出)周围以便密封真空箔与模具部件 之间的模具空腔。在开始注入之前，向模具空腔施加真空。这可以通
过各种方式来实现，例如自模具的边缘或借助于通过模具部件103上 的孔洞从这些层的底面进行抽气。然后，树脂经由这些入口通道被分 配出去，并仅以浸入的方式(由施加的真空引起)或注入的方式(在 加压树脂供给源的情况下)浸渍层102。在层压件的模制且完全硬化 或部分硬化之后，填满树脂的入口通道可以成为层压件的富含树脂部 件并因此成为重负，或者可以被移除。通过在注入通道的下面设置粘 性较差的可撕开层，使得入口通道的移除会变得更加容易。制成的层 压件的性质在很大程度上取决于所有层完全得到树脂的浸渍。为了确 保这点和避免出现其中层未得到浸渍的空泡，入口通道104通常要散 布横跨这些层，以便树脂的分布变得尽可能地均匀，另外以便能够尽 可能快地执行注入过程以减少处理时间。
根据本发明，通过使用如图2所示的设在真空箔105顶部上的可 移动的抽吸单元或外部入口轮廓(profile) 200，使注入通道变成可动 的。抽吸单元的底面是向上弯曲部203 (同样参见后面的附图)，且抽 吸单元与抽气机(未示出)连接以便真空箔105被吸入其中并形成褶 皱204或鼓起。通过这种方式，真空箔自身构成注入通道104，树脂 可流入该通道中并注入模具空腔中的层102内。树脂能够从一个或多 个供应通道中;f皮供应到真空箔105上的褶皱204下面，其中例如可以 沿着模具103的一个或多个边缘设置所述一个或多个供应通道。抽吸单元上的吸力幅值可以大于施加在模具空腔上的负压，因此，真空箔
105将被完全压紧到抽吸单元的底面203。或者，抽吸单元上的吸力幅 值可使模具空腔中的负压完全或近似得到平衡。在这种情况下，当供 应树脂时，树脂能够将真空箔向上抬起进入抽吸单元中。可以在模具 空腔内的负压形成之前和之后，将抽气机应用在抽吸单元上，这将导 致褶皱和因此入口通道的横截面积更大或更小，其取决于箔的弹性。
如图2中用箭头201画出的那样，抽吸单元200能够移动或推动 真空箔105上的皱褶204并因此在层压件101的整个表面上四处移动 或推动注入通道104。因此，可以例如将注入通道保持在树脂流动前 部202附近，从而能够维持较大的压力梯度，以确保更快、更有效的 注入。因此能够将树脂的注入移到层压件的另一区域上并实施后续注 入，如果在这个地方第一次浸渍并不充足的话。不管是注入期间还是 注入之后，都能够非常简单地通过调节抽气机或可选地将抽气机移离 相关的抽吸单元200，与其它注入通道无关地、无限次地打开和关闭 各个单独的注入通道104。因此，模具空腔内的负压将真空箔压到一 块并向下压向模具，从而将入口通道中的残余树脂压出，并向下压入 层压件中。通过使用根据本发明的入口通道还可避免浪费大量的树脂， 而这种现象发生在使用传统且固定的和或多或少被固定的入口通道的 情况中。
上述方法的另一个优点在于，在该生产方法中还可以省略入口袋 或管，否则这些入口袋或管在现有技术中仅可使用一次且随后被丢弃。 相反地，根据本发明的抽吸单元原则上可以无限量次地被重复用于后 面的层压件的制造过程中。此外，不用关于要生产的层压件的相关模 具和形状对根据本发明的抽吸单元进行特别改造，而是它可以广泛用
于所有的模具而不需要进行改造。如果抽吸单元由柔性材料制成，诸 如软塑料或橡胶，它甚至还可以顺应曲面或双曲面。这还使得在向前 移动抽吸单元的同时还能使其弯曲，这例如在围绕层压件上移动凸出 部件、插件或类似物的情况下是有利的。
根据本发明的另一个实施例，设置真空通道并在将树脂注入层压
10件的过程中将该真空通道移至注入通道附近，从而进一步提高压力梯 度和因此注入速率。通过让真空箔上的皱褶与另一个抽气机连接，根 据本发明的抽吸单元还可被用来形成可移动的真空通道或区域。
图3和4示出了如何将真空布105上的用于形成可移动的入口通 道104的褶皱204移过或推过层压件101的表面。出于清晰的缘故， 未示出搁置在真空箔上并抬起真空箔的抽吸单元。在图3中画出了褶 皱204或鼓起，其始终以均匀的横截面沿着整个表面的横向延伸。箭 头301示出了如何不必(借助抽吸单元)均匀地将褶皱204推过其整 个长度，而是可以非常合适地让其在一端移动的要比在另一端移动的 更多一些。
图4所示的褶皱204没有完全沿层压件101的横向方向延伸，而 是在中间的某个地方401停下并变平坦。因此，根据本发明的抽吸单 元不必完全横跨层压件，而是可以具有更小的尺寸。类似于先前示出 的褶皱，褶皱204和注入通道104还可以以任何随机方式横跨层压件 101表面移动。抽吸单元的运动图形的唯一限制是由位于抽吸单元 下方的箔的褶铍形成的注入通道或区域104必须与树脂供给源相连。 其实现方式例如可以是这样的，即沿着模具部件的边缘在真空箔的 下方铺设带有树脂供给源的管道，让沟槽形状的抽吸单元的一端沿着 所述模具部件的边缘前进。稍后在图9中示出了它的另一个实施例。
在图5-7中，以横截面视图的形式示出了抽吸单元200的各种合 适构造。抽吸单元被构造成细长通道，其具有向上成弓形或向上弯曲 的底面203，真空箔(未示出)；陂吸入底面203。在图5和6中，底面 包括圆形截面501，然而如图7所示，它还可以由具有圆角过渡部分 502的直线701构成。为了在将真空箔吸入抽吸单元中的同时能够四 处移动抽吸单元，抽吸单元的底面203上的任何拐角和边缘502都作 了圆角处理，因此还可避免真空箔受到损坏。抽吸单元的表面和侧面 的构造对于本发明来说并不重要，然而，当然可以将其构造成使抽吸 单元变得易于操纵和移动。
虽然在图中未示出抽吸单元上的抽气机，但是它可以被连接到由向上弓形的底面203形成的空腔。如图8所示，根据另一个实施例， 在抽吸单元中的空腔801中抽成负压，其中负压如箭头803所示的通 过多个孔洞或穿孔802作用在抽吸单元的底面的全部或局部上。所示 出的抽吸单元的实施例还配有两个润滑剂通道804。润滑剂从润滑通 道中供应到真空箔上，从而能够更轻松地移动或推动抽吸单元。各种 油、凡士林或类似物可被用作润滑剂。在这里，润滑剂通道804设在 抽吸单元的抵接面805上，但是它们也可以设在底面203上的任何地 方。抽吸单元可以由各种材料制成，例如金属、塑料或橡胶。通过用 柔性材料制造抽吸单元，可得到以下有利方面，即抽吸单元能够更 好地顺应具有微小不规则或较大不规则的层压件表面。此外，在制造 具有曲面或双曲面的层压件的过程中也可以使用柔性抽吸单元而不需 要对该单元进行特殊的改造。
图9示出了在利用设在真空箔105的顶部上的根据本发明的抽吸 单元200实施树脂注入期间的层压件101的表面。在此实施例中，在 歧管901中供应树脂，其中歧管901位于真空箔下方的层压件的顶部 上。从歧管901的上部开始，歧管901沿着其长度向下配有孔洞902。 然后，树脂会从这些孔洞902中流出，但是只要真空箔105覆盖住这 些孔洞902，那么树脂的流出量将非常有限或树脂根本就不会流出。 通过让施加抽气的抽吸单元200和歧管901在一起，如图中用箭头905 画出的那样，真空箔被向上抬离歧管，于是树脂可以流入由吸入抽吸 单元中的真空箔上的褶皱204形成的入口通道。因此能够四处移动抽 吸单元，并中央地注入到层压件上，而不必延伸到模具部件的边缘并 沿着该边缘行进。
根据又一个实施例，抽吸单元可以被设计成除细长通道以外的其 它形状。图10示出了根据本发明的可移动的抽吸单元200，其中抽吸 单元的底面203被构造成倒置的盘子的形状，因此，在抽吸单元与箔 之间形成负压时，真空箔会向上鼓入1002抽吸单元200中。如果不移 动抽吸单元，树脂将从抽吸单元处开始近似沿径向方向流动，如画出 的流前202所示那样。在这里，还可以经由穿过抽吸单元200并穿过临时形成于抽吸单元下方的真空箔105上的孔洞的管道或软管1001 将树脂供应到真空箔105下方的注入区域104。在注入之后，可以轻 易地用例如带将上述孔洞重新补上。在要对树脂首次注入并不完全的 区域进行后续注入的情况下，这种抽吸单元特别有利。
应理解，由本说明书和附图教导的本发明可以被改进或改变，然 而依旧包括在下列权利要求指定的保护范围中。
权利要求
1.一种可移动的抽吸单元，其用于设在真空箔的顶部上以在层压件的制造过程中形成树脂注入区域，所述抽吸单元还包括向上成弓形的底面，以及形成负压的装置，用于在所述底面和所述底面下方的所述真空箔之间形成负压，使得所述抽吸单元在制造过程中可移动。
2. 如权利要求1所述的可移动的抽吸单元，其特征在于所述抽 吸单元的所述向上成弓形的底面形成细长的通道。
3. 如权利要求1所述的可移动的抽吸单元，其特征在于所述抽 吸单元的所述向上成弓形的底面形成倒置的盘形状。
4. 如权利要求1-3中的一项或多项所述的可移动的抽吸单元，其 特征在于所述形成负压的装置与所述向上成弓形的底面中的至少一 个穿孔相连。
5. 如权利要求1-4中的一项或多项所述的可移动的抽吸单元，其 特征在于所述抽吸单元还包括至少一个通道，所述至少一个通道通 向所述抽吸单元的与所述底面下方的所述真空箔抵接的表面的至少一 部分，以用于供应润滑剂以减少移动过程中与所述真空箔的摩擦力。
6. 如权利要求1-5中的一项或多项所述的可移动的抽吸单元，其 特征在于所述抽吸单元还包括至少一个通道，所述至少一个通道通 向所述向上成弓形的底面用于供应树脂。
7. 如权利要求1-6中的一项或多项所述的可移动的抽吸单元，其 特征在于所述抽吸单元至少部分地由诸如软塑料、橡胶或类似物的 柔性材料制成。
8. —种制造层压件的方法，其包括在模具与真空箔之间形成负 压，以及将树脂从注入区域供应到放置在所述模具中的层压件的层上， 其特征在于，所述方法还包括在供应过程中移动注入区域。
9. 如权利要求8所述的制造层压件的方法，其特征在于，还包括 使用如权利要求1-7所述的可移动的抽吸单元。
10. 如权利要求8-9中的一项或多项所述的制造层压件的方法， 其特征在于，还包括将所述可移动的抽吸单元设在所述真空箔的顶部上； 通过在所述真空箔与所述抽吸单元之间施加负压，在所述抽吸单 元的下方形成注入区域；从所述注入区域分配树脂；以及 通过移动所述抽吸单元来移动所述树脂的分配。
11. 如权利要求8-10中的一项或多项所述的制造层压件的方法， 其特征在于在所述模具与所述真空箔之间的负压形成之前，在所述 真空箔与所述抽吸单元之间形成负压。
12. 如权利要求8-11中的一项或多项所述的制造层压件的方法， 其特征在于在所述模具与所述真空箔之间的负压形成之后，在所述 真空箔与所述抽吸单元之间形成负压。
13. 如权利要求8-12中的一项或多项所述的制造层压件的方法， 其特征在于在供应所述树脂的过程中，使所述抽吸单元的至少一部 分沿着至少部分地紧跟所述树脂的流动前部的方向移动。
14. 如权利要求8-13中的一项或多项所述的制造层压件的方法， 其特征在于使所述抽吸单元的 一端沿着所述模具的边缘移动。
15.如权利要求8-14中的一项或多项所述的制造层压件的方法， 其特征在于移动所述抽吸单元的至少一部分以对所述层压件的另一 部分实施后续注入。
16. 如权利要求8-15中的一项或多项所述的制造层压件的方法， 其特征在于还包括将带有树脂供给源的歧管设置在所述真空箔的下 方。
17. 如权利要求8-16中的一项或多项所述的制造层压件的方法， 其特征在于，还包括通过所述真空箔中的一个或多个孔洞从所述抽吸 单元供应树脂。
18. 权利要求1-7所述的可移动的抽吸单元在层压件的制造过程 中的应用，用于供应树脂。
全文摘要
本发明涉及一种制造层压件的方法，该方法包括在模具(103)与真空箔(105)之间形成负压，以及将树脂从注入区域供应到位于模具中的层压件的层中。根据本发明的新颖的方面包括在供应树脂的同时移动注入区域。这通过使用可移动的抽吸单元(200)来实现，其中所述抽吸单元(200)被设置在真空箔的顶部上，且借助于抽吸单元与真空箔之间的负压形成用于供应树脂的注入区域，该注入区域可以通过移动抽吸单元而被移动。本发明还涉及这种可移动的抽吸单元和该单元在层压件的制造中的使用。
文档编号B29L9/00GK101309793SQ200680042411
公开日2008年11月19日 申请日期2006年11月14日 优先权日2005年11月14日
发明者T·K·雅各布森 申请人:Lm玻璃纤维有限公司