專利名稱：由具有中空芯體的合成材料制造部件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過樹脂傳遞模塑來制造合成材料部件的方法。
背景技術(shù)：
很多已知的通過浸潰有樹脂的纖維來模塑的方法，特別是使用閉模來模塑的方法，可以用來制造合成材料的部件。首先，可提到的是樹脂傳遞模塑方法(RTM)。在RTM方法中，一組纖維元件以特定的方式布置在支架周圍，并且將這組元件放入閉模內(nèi)，該閉模的整體形狀與待制造的部件的形狀對(duì)應(yīng)。
在常規(guī)的RTM方法中，該模具由陰?；蚰改：头茨；驔_頭部分形成。之后樹脂注入模具中并聚合。然后，樹脂微粒開始粘合在一起并且形成固態(tài)網(wǎng)絡(luò)，從而獲得由纖維和聚合樹脂形成的合成材料的剛性部件。還可提到的是樹脂灌注模塑方法或液體樹脂灌注(LRI)。通常，這種方法采用多個(gè)步驟，其中包括將纖維加固元件布置在型模上。之后，模具通過能夠控制樹脂通過的柔性蓋被封閉，其中，該樹脂灌注到纖維加固元件內(nèi)，并且接著聚合從而形成剛性部件。通過由柔性蓋的某些點(diǎn)處的凹陷(引入到模具中的樹脂朝其移動(dòng))產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力來獲得樹脂的傳播。在傳統(tǒng)的灌注方法中，模具的加工工具因此由母模和作為反模部分的防漏蓋(諸如防水帆布)形成。用于航空結(jié)構(gòu)的合成部件需要最大程度的機(jī)械性能和盡可能低的質(zhì)量。解決這些需求的方案是使用較早所描述的具有開孔芯體的合成材料，尤其是蜂巢型的合成材料。對(duì)于應(yīng)用領(lǐng)域，在合成部件內(nèi)使用的這種芯體(尤其在受壓時(shí))具有很好的機(jī)械特性(低密度)。這些產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用在航空工業(yè)，并且能夠通過使用預(yù)浸潰有樹脂的纖維來應(yīng)用。事實(shí)上，已經(jīng)存在于纖維中的樹脂不能夠遷移或者只能夠適度地遷移至芯體的開孔內(nèi)。但是，如前所述，隨著樹脂傳遞制造方法的發(fā)展，將允許進(jìn)一步優(yōu)化這種具有開孔的蜂窩芯體的合成部件的制造。遺憾的是，使用樹脂傳遞法制造這種部件的障礙在于，樹脂傾向于滲透到芯體的孔中。除了別的缺陷之外，由于這會(huì)增加樹脂的消耗，使結(jié)構(gòu)變重并且降低蜂窩結(jié)構(gòu)的性能，這種現(xiàn)象是不被期望的。因此，需要一種方法，其能夠應(yīng)用技術(shù)來通過樹脂傳遞模塑方法制造具有蜂窩芯體的合成部件。
文獻(xiàn)EP1795332和EP 1897680提出了對(duì)該問題的解決方案。這兩個(gè)文獻(xiàn)一方面使用了填塞的中間層，所述中間層布置在蜂窩芯體和纖維層之間，防止樹脂朝芯體的腔室遷移；另一方面使用了至少一個(gè)粘合層，旨在確保纖維層和蜂窩芯體的良好結(jié)合。更特別地，文獻(xiàn)EP 1005978描述了一種用于制造帶有蜂窩芯體的合成材料的方法，所述方法包括多個(gè)步驟-在蜂窩芯體的開放表面上施加第一粘合層；-在所述粘合層上施加固態(tài)膜；
-在所述固態(tài)膜的外表面上施加第二粘合層；-將一組纖維層布置在所述第二粘合層上；-根據(jù)RTM方法施加樹脂并進(jìn)行樹脂的聚合。文獻(xiàn)EP1897680還指出了一種用于制造帶有蜂窩芯體的合成材料的方法，所述方法包括多個(gè)步驟-將可固化的粘合層在蜂窩芯體的至少一個(gè)開放表面上設(shè)置就位；-將阻擋層在所述粘合層上設(shè)置就位；-將纖維層設(shè)置就位；-根據(jù)真空灌注方法施加樹脂。然而，這些方法需要大量的中間層(粘合層、阻擋層等)，這使得制造方法的應(yīng)用相對(duì)復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，能夠克服之前所提到的缺陷并且為此其提出了一種用于制造具有中空芯體的合成材料部件的方法，包括如下步驟-在中空芯體的開放表面施加至少一層粘合層，所述方法的特征在于所述粘合層是可聚合的用于阻擋的粘合層，所述用于阻擋的粘合層在聚合之后具有對(duì)樹脂的密封性能，并且能夠防止樹脂向中空芯體的內(nèi)部擴(kuò)散，-進(jìn)行用于阻擋的粘合層的聚合，從而完成中空芯體的密封。因此，通過使用還具有阻擋樹脂性能的粘合層，能夠在隨后的處理步驟中密封中空芯體并且避免芯體被樹脂填充。優(yōu)選地，用于阻擋的粘合層為支撐粘合層。更有利地，用于阻擋的粘合層由聚合物或玻璃纖維的緯線支撐。優(yōu)選地，通過粘合層與相鄰的纖維的緊密組配來獲得密封特性。優(yōu)選地，沿著垂直于粘合層的方向在粘合層上至少施加有壓力。事實(shí)上，出人意料的是，沿著嚴(yán)格垂直于粘合層的方向在粘合層上施加的壓力，使得能顯著地增加對(duì)樹脂的密封性。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，通過對(duì)待密封的組件施加真空來施加壓力。優(yōu)選地，通過用作反模的至少一個(gè)柔性或半剛性薄膜來實(shí)施真空的施加。有利地，壓力經(jīng)由至少一個(gè)引流層施加在粘合層上。引流層的存在允許均勻地施加壓力。這旨在限制粘合層在中空芯體內(nèi)部的塌陷，并且避免由于粘合層的粘合厚度的不均勻分布(由應(yīng)當(dāng)被避免的局部過壓而導(dǎo)致)而使得其密封性能的退化。采用補(bǔ)充的方式，方法包括附加的步驟在粘合層上施加至少一層纖維。這個(gè)附加的步驟使得能夠制造具有密封的中空芯體的合成部件的預(yù)成型件。有利地，所述纖維層包括至少一層在纖維上具有均勻滲透性的無紡纖維，特別是無紡碳纖維。通過插入這種無紡層，能夠避免優(yōu)先占據(jù)點(diǎn)的形成。這也限制了在聚合周期期間粘合劑向干纖維層的遷移，并且有助于改善合成材料的表皮-芯體接界面的機(jī)械性能。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，纖維層是干纖維層。采用補(bǔ)充的方式，方法包括附加的步驟根據(jù)樹脂傳遞模塑法來施加樹脂，并且在同一個(gè)殼內(nèi)進(jìn)行所述樹脂的聚合。因此，這種方法的應(yīng)用時(shí)間得以顯著地減少。在這種情況下，此步驟的單獨(dú)疊加允許根據(jù)特定的烘烤周期來制造預(yù)成型件、根據(jù)聚合和預(yù)聚合周期來聚合粘合層，根據(jù)特定的聚合周期來將預(yù)成型件浸潰樹脂。 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)可選的實(shí)施例，方法包括中間附加步驟預(yù)成型纖維層。本發(fā)明還涉及一種合成材料部件，其可以根據(jù)本發(fā)明的方法獲得。所述部件可以是完成的和完整的合成材料部件或中間部件，所述中間部件諸如為密封的中空芯體、纖維層的預(yù)成型件和密封芯體。有利地，中空芯體為蜂窩芯體，特別是蜂巢型的。然而，該中空芯體也可以是其他類型的中空芯體或者甚至是不同性質(zhì)的芯體的綜合體。


參考附圖，通過以下詳細(xì)描述將更好地理解本發(fā)明。圖I示意性示出了用于制造合成材料部件的密封中空芯體的制造的實(shí)施。圖2示意性示出了預(yù)成型件和用于夾層合成材料部件的密封中空芯體的制造的實(shí)施。圖3示意性地示出了具有完全中空芯體的合成材料部件的制造的實(shí)施。
具體實(shí)施例方式圖I示出了用于制造合成材料部件的密封中空孔蜂窩芯體I的制造。為此，蜂窩芯體I被放置在模具2上，并且被半剛性薄膜3覆蓋，所述半剛性薄膜3形成反模并且與裝置4相關(guān)聯(lián)，該裝置4用于對(duì)由模具2和半剛性薄膜3限定的內(nèi)部空間施加真空。所施加的真空通?？梢允切∮贗OOmbar的真空，并且優(yōu)選地為大于4mbar的真空。半剛性薄膜3例如可以是硅膠膜。墊圈5確保半剛性薄膜3和模具2之間的密封。根據(jù)本發(fā)明，蜂窩芯體3具有上部和下部的開放表面，這些開放表面覆蓋有可聚合的粘合膜6，該粘合膜6特別是環(huán)氧粘合類型。優(yōu)選地，可聚合的粘合膜6由緯線(特別是通過玻璃纖維的緯線)支撐，即加強(qiáng)。根據(jù)本發(fā)明，在聚合過程中的粘合膜6具有阻擋樹脂的性能，這種性能可用于制造合成材料。
通過對(duì)芯體施加真空，經(jīng)由半剛性薄膜3來在粘合膜6上施加垂直于粘合膜6的壓力，從而改善芯體的密封。壓力因而也施加在下部的粘合膜6上。優(yōu)選地，施加的壓力應(yīng)該盡可能均衡，特別是為了避免粘合膜6在蜂窩芯體I的腔室中的塌陷類型的缺陷。半剛性薄膜3的硬度和厚度特性將允許控制粘合膜6上施加的壓力的分布。如果需要的壓力性能允許的話，半剛性薄膜3 (如果必要)可以被真空篷布替代。為了確保所施加的壓力場(chǎng)的均勻，在半剛性薄膜3和粘合膜6之間可以布置引流層7。第二引流層布置在模具2和下部粘合膜6之間。引流層7例如可以是氈層，編織層或其他多孔產(chǎn)品。其硬度特性也將能夠調(diào)整局部壓力參數(shù)，特別是經(jīng)常用于確保所施加的壓力場(chǎng)的均勻性。
組件也可以裝配有隔離膜10，用于在操作后確保引流層7和半剛性薄膜3之間的良好的隔離。隔離膜10也用于限制粘合劑朝其他層遷移。圖2示意性示出了具有密封中空芯體的合成材料部件的預(yù)成型件的制造。圖2的實(shí)施方法與圖I的不同之處在于，引流層7被干纖維層8 (即，沒有預(yù)浸潰樹脂)的組件替代。因此在施加樹脂與此同時(shí)所述蜂窩芯體I被密封之前，纖維層8的組件可以模塑成蜂窩芯體I的形狀。圖3示意性地示出了具有完全中空芯體I的合成材料部件的制造。因此，與之前的實(shí)施例不同，整個(gè)合成部件是在一個(gè)單獨(dú)的步驟中制造的。為此，較早所述的方法和元件通過用于注入樹脂的裝置12來完成，該裝置12允許樹脂傳遞模塑的循環(huán)應(yīng)用。因此，需要設(shè)置一種用于分布樹脂的介質(zhì)13，為了在樹脂聚合后移除模具，隔離膜10由可移除的纖維14替代。為了防止粘合劑向干纖維層8遷移，可以規(guī)定插入碳纖維無紡布層，該碳纖維無紡布層的滲透性在纖維尺度上是均勻的。此層無紡纖維能夠避免優(yōu)先占據(jù)點(diǎn)，一旦這些點(diǎn)優(yōu)先占據(jù)，會(huì)因?yàn)檎澈蟿┑姆植疾痪鶆?，?dǎo)致粘合膜6的密封性能的退化。這種無紡纖維層還包含在組件的結(jié)構(gòu)中，并且用于改善部件的機(jī)械性能。雖然本發(fā)明已經(jīng)以特定的實(shí)施例來予以描述，但是該特定的實(shí)施例顯然并非用于限制本發(fā)明。本發(fā)明包括了落入本發(fā)明的范圍內(nèi)的所描述的技術(shù)手段的所有等同物及其組
口 ο
權(quán)利要求
1.一種由具有中空芯體(I)的合成材料制造部件的方法，包括如下步驟 -在中空芯體的開放表面施加至少一層粘合層(6)，所述方法的特征在于所述粘合層是可聚合的用于阻擋的粘合層，所述粘合層在聚合后具有對(duì)樹脂的密封性能，并且能夠防止樹脂向中空芯體的內(nèi)部擴(kuò)散， -進(jìn)行所述用于阻擋的粘合層的聚合，從而完成中空芯體的密封。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述用于阻擋的粘合層為支撐粘合層(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述用于阻擋的粘合層(6)由聚合物或玻璃纖維的緯線支撐。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，沿著垂直于所述粘合層(6)的方向在所述粘合層(6)上至少施加有壓力。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，通過向待密封的組件施加真空來施加所述壓力。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，通過用作反模的至少一個(gè)柔性或半剛性的薄膜(3)來實(shí)施真空的施加。
7.根據(jù)權(quán)利要求4-6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，經(jīng)由至少一個(gè)引流層(7)，在所述粘合層(6 )上施加所述壓力。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法包括附加的步驟在所述粘合層(6)上施加至少一層纖維層(8)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述纖維層(8)包括至少一層在纖維上具有均勻滲透性的無紡纖維，特別是無紡碳纖維。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述纖維層(8)是干纖維層。
11.根據(jù)權(quán)利要求8-10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法包括附加的步驟根據(jù)樹脂傳遞模塑法，特別是在真空下施加樹脂，并且在同一個(gè)殼內(nèi)完成所述樹脂的聚合。
12.根據(jù)權(quán)利要求8-11中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，包括附加的中間步驟對(duì)纖維層預(yù)成型。
13.一種用于制造合成材料部件的部件，所述部件能夠根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的方法獲得。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的部件，其特征在于，所述中空芯體是蜂窩芯體(I)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種由具有中空芯體(1)的合成材料制造部件的方法，包括如下步驟在中空芯體的開放表面施加至少一層粘合層(6)，所述方法的特征在于所述粘合層是可聚合的用于阻擋的粘合層，所述粘合層在聚合后具有對(duì)樹脂的密封性能，并且能夠防止樹脂向中空芯體的內(nèi)部擴(kuò)散，聚合所述用于阻擋的粘合層，從而密封中空芯體。
文檔編號(hào)B29C70/08GK102917863SQ201180022548
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月11日
發(fā)明者佛羅倫斯·卡斯特涅, 埃爾維·于爾林, 帕特里克·馬丁, 阿蘭·德肯托, 馬里于斯·米阿呂塔, 亨利-弗朗索瓦·佩蘭, 路易·貝特加, 讓-皮埃爾·科舒瓦, 熱羅姆·西尼, 理查德·芒格諾 申請(qǐng)人:洛林航空工程公司, 巴黎藝術(shù)和工藝技術(shù)公司, 西尼工作室, 東部塑料加工中心