[发明专利]用于检测真空辅助树脂传递模塑成型处理中的泄漏的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于通过真空辅助树脂传递模塑成型制造包括纤维加强材料的复合结构的方法，其中纤维材料被注入以液体树脂，其中所述方法包括以下步骤：a)提供包括刚性模具部分和第二模具部分的成形结构，b)将纤维材料放置在刚性模具部分中，c)将第二模具部分与刚性模具部分密封以形成模具腔，d)将未固化的流体树脂源连接于至少一个与模具腔连通的树脂入口，e)连接与模具腔连通的至少一个真空出口，f)通过所述至少一个真空出口将成形结构的内部排空，g)通过所述至少一个树脂入口将未固化的树脂从未固化的树脂源供给到模具腔，从而用树脂填充模具腔，以及h)固化树脂，以形成复合结构。

本发明还涉及一种用于检测在真空辅助树脂传递模塑成型处理期间空气泄漏的装置，该装置包括具有内部的密封容器、第一入口以及第一出口，其中第一入口和第一出口设置成能够与密封容器的内部连通，并且其中第一出口连接于真空源。

因此，本发明涉及一种用于通过VARTM(真空辅助树脂传递模塑成型)制造纤维复合结构的方法和装置，其中液体聚合物(也称作树脂)被填充到模具腔中，纤维材料已经在先插入到模具腔中，并且在模具腔中产生真空，从而吸入聚合物。聚合物可以是热固性塑料或热塑性塑料。

背景技术

真空注入或VARTM是用于模塑成型纤维复合模具的工艺，其中均匀分布的纤维在第一模具部分中被分层，所述纤维是粗砂，即成束的纤维带，成带的粗砂或垫，其或者是由单独的纤维制成的毡垫，或者是由纤维粗砂制成的织物垫。通常由弹性真空袋制成的第二模具部分随后被放置在纤维材料上方。通过在模具腔内在第一模具部分的内侧和真空袋之间产生真空，一般为80％至95％的完全真空，液体聚合物能够被吸入，并且能够利用其中所含的纤维材料填充模具腔。所谓的分布层或分布管(也称为入口通道)在真空袋和纤维材料之间使用，以获得尽可能稳固和高效的聚合物分布。在大多数情况下，所应用的聚合物是聚酯、乙烯基酯或环氧，并且纤维加强最通常的是基于玻璃纤维或碳纤维，但是也可以是塑料纤维、植物纤维或金属纤维。

在填充模具的过程期间，经由模具腔中的真空出口产生真空(该处的所述真空理解为低压或负压)，由此将液体聚合物经由入口通道吸入到模具腔中，以填充所述模具腔。随着前方的流动朝真空通道移动，聚合物由于负压在模具腔中从入口通道沿所有方向扩散。因此，重要的是最优地定位入口通道和真空通道，以获得模具腔的完全填充。然而，确保聚合物在整个模具腔中的完全分布通常是困难的，因此这通常导致所谓的干点，即纤维材料未充分注有树脂的区域。因此，干点是纤维材料未注入以及存在气穴的区域，气穴难以或者不可能通过控制真空压力或者入口侧可能的过压来去除。关于真空注入，使用真空袋形式的弹性模具部分和刚性模具部分，能够例如在通过在相应的位置刺破真空袋以及通过例如借助于注射器针头吸出空气来填充模具的过程之后对干点进行修复。液体聚合物能够可选地注入在相应的位置中，这也可以例如通过注射器针头来完成。这是耗时且麻烦的过程。在大的模具部分的情况下，人需要站立在真空袋上。这是不理想的，特别是在聚合物没有变硬时，因为这可能导致插入的纤维材料中的变形，并因此导致结构的局部弱化，这可能例如引起弯曲效应(buckling effect)。

另外，第一模具部分和真空袋之间和/或真空袋本身中的密封的泄漏导致有效地排空模具腔或有效地利用树脂填充模具腔的问题，因而也是上述干点的原因。即使非常小的孔也能导致这些问题，并且由于纤维复合结构(例如风力涡轮叶片)当今可能具有大于60米的长度和数百平方米的表面面积，所以找到这些泄漏是非常耗时的，因而延长了层压结构的总制造时间。

US 2007/057413描述了一种树脂注入装置和系统。该系统使用密封的外盖内部，并且通过保持内部的真空以及观察在4至6分钟的观察时间内是否发生压降来测量泄漏。因此，在已经排空内部之后观察泄漏。

US 3,818,752描述了一种用于检测封闭腔室中的泄漏的复杂系统。通过向封闭腔室和基准腔室施加负压以使这两个腔室压力平衡而检测泄漏。流量限制阀连接在这两个腔室之间，并且流量传感器并联地跨过流量限制阀连接。流量传感器测得的流量指示封闭腔室中的泄漏。

没有现有技术中的系统能够应用于在VARTM工艺的排空过程期间检测泄漏。

发明内容

本发明的目的是获得一种新的方法和装置，其克服或改进了现有技术的至少一个缺点，或者提供可用的替代方案。