[发明专利]经树脂涂布的圆角填充物及其制造系统及方法

说明书

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2011年6月3日申请的第61/493,277号美国临时专利申请案的权利，所述申请案的揭示内容以引用的方式全部并入本文中。

技术领域

背景技术

制造具有复杂形状的复合材料的现有方法是通过形成具特定形状的强化纤维预成形件、将预成形件放置在真空袋或模具中、用液态树脂灌注预成形件并且随后加热经浸渍的预成形件以使其固化成最终的复合材料部件。在制备一些预成形件期间，在纤维层的不同叠层之间形成的多个接面处常发现空隙空间或空腔。通常将填充物用于填充此类空腔。

发明内容

本发明涉及适用于例如飞机结构组件的航天应用的圆角填充物。所述圆角填充物是一种可变形、经涂布的结构，其包括连续或细长的纤维结构及通过将干燥、连续或细长的纤维结构拉引通过加热树脂浴而形成的粘性、树脂表面涂层，其中经涂布的圆角填充物具有大体上无树脂的内部并且所述树脂表面涂层具有大体上均匀的厚度。

附图说明

图1说明可用于形成经涂布的圆角填充物的示范性编织物结构。

图2示意性说明根据一个实施例的用于形成经涂布的圆角填充物的表面涂布方法及系统。

图3展示用于图1所描绘的涂布方法中的索环设计的实施例。

图4为根据图1中所描绘的涂布方法形成的经涂布的纤维编织物的横截面部分的显微照片。

图5示意性展示具有待用圆角填充物填充的空腔的预成形件结构的类型的横截面。

图6为展示经灌注的纵梁结构的横截面的显微照片，其中将两种类型的经涂布的纤维编织物用作圆角填充物。

具体实施方式

对于由预浸材料制成的复合材料部件来说，常见惯例是使用接合部分中所用的相同材料，且将其碾压以形成填充物。此方法耗时、效率低且具有填充物制造长度有限的特殊缺点。为减轻此缺点，一些解决方案涉及制造由连续丝束制成的预浸填充物，其中将若干丝束单独地或捆在一起进行预浸。在一些情形下，可使这些丝束通过冲模以使填充物按照所需的横截面轮廓预成形，从而模仿其将填充的空腔轮廓。每个空腔使用一种或一种以上填充物，这要取决于空腔的大小、填充物的大小及形状、填充物填充空腔的能力、部件所需的机械性能以及一些其它限制，例如填充物的处理、在空腔内的放置、材料库存管理等。在另一方法中，提供一种机器以获得若干预浸胶带且生产具有连续长度的填充物，且按照所需轮廓预成形。此类预浸圆角填充物均具有大量树脂，通常为产品重量的30%到40%。树脂分布使得其通常浸湿形成填充物的纤维的绝大部分。在使用例如热风器加热填充物的下料过程中，预浸填充物的粘性通常可得到某种程度的增强。预浸填充物的处理、柔性及延展性通常很差，甚至在用热风器加热时，树脂致使的不便仍妨碍填充物纤维结构的自由运动。最终，在复合材料部件由预浸材料制成的情况下，也开发出粘性树脂填充物作为预浸填充物的替代物。在此情况下，填充物的90%到100%由树脂制成，有时会将轻质网布嵌入树脂填充物中以提供较高的处理特性。.

近年来，经由树脂灌注(RI)方法制造的复合材料部件的数量已显著增加。RI不仅用于制造小型复杂部件，而且现在用于制造整个机翼或其它极大型飞机部件。虽然在一些情况下，经由织物预成形方法形成部件可以消除对填充物的需求—例如在π预成形件的情况下—但大多数RI部件(尤其是大型部件)仍依赖于增粘的宽幅预浸布或织物，其经折叠以形成所需形状，从而产生需要用填充物填充的空腔。可将增粘的宽幅预浸布碾压成面条状填充物。此方法只可以产生短长度填充物且至今是最不具成本效益的方法。其它方法依赖于用增粘剂部分浸渍个别或多个丝束或绳或编织物。增粘剂的目的是为填充物提供某种程度的粘性，以便在组装预成形件时将其定位在空腔内。遗憾的是，大多数增粘剂必须经热活化以提供其胶粘特性。此需要在填充物下料期间使用例如热风器对其预热。在一些情况下，增粘剂可为一种可喷射、溶剂型树脂，其需要完全移除溶剂，从而呈现安全性问题及层压板空隙含量问题。有时此问题难以处理，需要一个以上操作员，且从安全危害观点及可能的材料降解来看甚至更成问题。将预浸填充物或固体填充物用于待经由RI处理的部件的空腔的尝试尚未相当成功，因为RI部件与预浸填充物之间由于固化周期差异而不存在整合，并且材料之间的兼容性差，从而导致机械问题。