[发明专利]制造复合环的方法和设备

说明书

本发明涉及基于纤维和可固化树脂的复合材料、由这样的材料制 成的复合部件，以及用于制造这样的材料或复合部件的方法和设备。

专利申请EP-A-1074369描述了制造具有给定厚度、凸形的复合 部件的方法，所述复合部件在平行于至少一个择优加强方向上包含加 强纤维，该纤维被包埋在基于组合物的基体中，该组合物包含能够通 过电离辐射得以固化的树脂，所述方法包括以下步骤：

-排列所述加强纤维基本平行于一个平面，并用所述液态的组合物 浸渍它们；

-将包含所述纤维的组合物，以厚度在所述给定厚度以下的一层暴 露于电离辐射，从而部分地聚合树脂并获得预复合材料，在预复 合材料中所述组合物为固相；

-从由此获得的固体预复合材料中取出基本切片(elementary sections)，并将基本切片通过如下方法应用于表面为非平面形状的 支承件(support)：将其相互堆积至所述给定厚度指示的数目，使它 们密切配合支承件的形状，从而得到受力的基本切片的堆积层；

-最后在高压和高温下，对由此获得的堆积层进行最后的模塑处理， 从而使树脂继续聚合，并由此将各种预复合材料切片相互结合在 一起。

利用所述的方法，有可能获得能够特别用于制造机动车辆非充气 轮胎的复合部件。

但是，该方法的一个缺点在于必须在树脂型基体固化前，首先将 固体预复合材料切成基本切片，然后将受力的基本切片叠加成最终所 需的形状；因此从工业观点来看，不利于进行很多连续加工操作，且 与追求高生产率相抵触。

专利申请EP-A-1174250在与之相关部分提出：

-在浸渍纤维的排列前对其进行脱气；

-在真空浸渍后，使液体浸渍体通过具有预定横截面和预定形 式的整形模，从而使该浸渍体具有预定的形状，例如具有圆形横 截面的细丝(thread)形状(例如参见图1至3)或者更具体地为带束 (tape)形状(图4至7)；

-然后，在模具的下游，在被称为稳定腔的腔中对树脂进行基 本固化以稳定所述细丝或带束，所述稳定腔包括一系列在紫外光- 可见光谱范围内发射的辐射管(例如分别在图1和4中由131和231 指示)；

-最后将所述固体(稳定的)细丝或带束卷绕到大直径接收卷轴 上(例如图1中由141指示)，用于中间存储。

接着，可以通过先展开所述细丝或带束，然后在具有合适形状的 任何支承件上重卷所述细丝或带束成固体层的方法制造复合部件。

然而，虽然由此除去了前述进行切片和组装预受力的切片的不利 之处，但是与第一个方法类似，第二个方法还是需要在一个足够厚度 的材料上执行树脂固化(聚合)操作，从而使得产物足够“稳定”，即能够 不被破坏地被加工，以进行制造最终复合部件的后续操作。该需要特 别包括使用具有足够长度、配有串联的数个辐射管的稳定室，从而在 特别是需要高产量而操作的情况下获得足够的处理强度。

随着研究，本申请公司发现了一种新方法，该方法有可能通过非 常简单地省去如上述申请EPA-1174250中所描述的稳定腔及其系列 紫外光(UV)辐射管，来制造以连续环形式的具有极高品质的复合部件。 这极大地简化了制造方法和设备，同时极大地降低了所需复合块的最 终工业成本。

因此，本发明的一个主题是制造封闭几何形状的复合块的方法， 该复合块以连续环的形式，基于加强纤维和交联树脂，该方法通过连 续叠加地卷绕预定数目Nc层的所述加强纤维的带束来制造所述复合 块，所述加强纤维包埋在基于包括所述交联树脂的组合物的基体中， 所述方法从上游到下游包括如下步骤：

■生成加强纤维的直线排列，并向进给方向传送该排列；

■在真空的作用下对所述纤维的排列进行脱气；

■脱气后，采用液态的所述树脂组合物浸渍所述纤维的排列；

■使如此获得的预浸渍体(pre-preg)通过模具，从而使得该预浸 渍体形成由处于液体树脂基体中的加强纤维组成的带束的形状，所 述带束的厚度，标记为“Er”，为0.1毫米至0.5毫米；

■在离开模具后立即对所述带束的上表面进行表面处理以生 成固体表皮，该固体表皮的厚度，标记为“Ep”，在带束厚度Er的 10％以下，从而使得所述表皮用作带束后续在其自身上卷绕的稳定 基底；