[发明专利]降低复合树脂部件中孔隙度的方法和装置

说明书

背景信息

技术领域

一般而言，本公开内容涉及复合树脂部件的制造，并且更具体地涉及降低部件中孔隙度的方法和装置。

背景技术

通过将多个预浸料(prepreg)形式的纤维增强树脂板层铺叠可制造复合树脂部件。通过将预浸料部件铺叠放置在工具上并使其经受热和压力的组合，而将其固化。随着部件铺叠被加热，预浸料板层软化并且流动，以便形成加固的结构，然而，空气和/或挥发性气体可在固化过程期间夹带在板层内，其造成固化部件中的孔隙度。这些孔隙度是不期望的，因为其可能降低部件的性能。在一些应用中，靠近部件铺叠工具侧(tool side)的夹带空气和/或气体是特别有问题的并且难以去除。对于工具侧部件孔隙度的问题的一个解决方案包括将部件铺叠在高压釜中固化，在该高压釜中，将高压施加到部件，其可将夹带空气和/或气体挤出。高压釜固化复合材料部件铺叠是耗时的、劳动密集的并且需要大的相对昂贵的资本设备。对于该问题的另一个解决方案集中在允许使用采用嵌入式透气性材料比如玻璃或多稀松织物(polyscrim)材料的装袋技术使部件铺叠通过所述铺叠的外皮透气。透气性材料的广泛应用——包括嵌入式透气性材料烘箱固化使用时——也是耗时和劳动密集的，并且对于消除部件孔隙度可能不是完全有效的，特别是对靠近部件工具侧出现的那些孔隙度。

因此，需要将复合树脂部件铺叠固化的方法和装置，其大量降低或基本上消除工具侧部件孔隙度。而且，需要如上所述的方法和装置，其允许使用常规真空装袋技术非高压釜(低压固化，out-of-autoclave)加工复合树脂部件铺叠并且在常规烘箱内固化。

发明内容

公开的实施方式提供非高压釜固化复合树脂部件铺叠的方法和装置，其可使用常规的烘箱执行，并且对于降低或消除工具侧部件孔隙度是有效的。通过使用电荷发生器比如但不限于静电荷发生器将电荷置于固化工具上而降低工具侧部件孔隙度。工具侧孔隙度的降低可以使部件能够使用非高压釜方法进行固化。

在一个实施方式中，使用电荷发生器对工具负电荷充电，这使得负电荷被置于与部件铺叠接合的工具表面上。部件铺叠携带正电荷。工具表面上的负电荷在固化工具和带正电的部件铺叠之间形成电荷不平衡或电势差，并且该电势差产生静电吸引力。随着部件铺叠在固化过程期间被加热，树脂变得粘性下降并且开始流动，这允许任何夹带的气体分子迁移。静电力朝向工具表面吸引夹带气体和树脂二者的分子，从而大量降低或基本上消除部件孔隙度，特别是工具侧孔隙度。

可使用机械技术比如但不限于摩擦起电将负电荷置于工具上。通过将两种材料置于工具的背面上实现摩擦起电，所述两种材料在摩擦电序上充分远隔开，以在未固化的复合材料部件铺叠和工具表面之间产生必要的电势差。在其它实施方式中，可使用动态动力系统比如范德格拉夫发生器将负电荷置于工具上。

根据一个公开的实施方式，提供了降低复合树脂部件中的孔隙度的方法。所述方法包括将未固化的复合材料部件铺叠放置在工具的表面上，并且通过对工具充电而使电荷置于工具上。所述方法进一步包括使用工具上的电荷将未固化的复合材料部件铺叠内的分子吸引到工具的表面，并且将复合材料部件铺叠固化。可以使用摩擦起电或范德格拉夫发生器进行工具的充电。通过将负电荷置于工具上进行充电，该负电荷用于朝向工具表面吸引复合材料部件铺叠中的气体分子。

根据另一个实施方式，提供了制造复合材料部件的方法，包括将未固化的复合树脂部件铺叠放置在工具表面上，并且将真空袋在复合材料部件铺叠之上密封。所述方法进一步包括在袋中抽真空，加热复合材料部件铺叠，并且将电荷置于工具上以便朝向工具表面吸引复合树脂部件铺叠内的气体分子。所述方法还包括将复合材料部件铺叠固化。固化过程可以在烘箱内执行。通过对工具摩擦起电可以进行将电荷置于工具中。

根据又另一个实施方式，提供了当在工具表面上固化复合树脂部件铺叠时降低其中工具侧孔隙度的方法。所述方法包括使用电荷将复合树脂部件铺叠中的气体分子吸引到工具表面。

根据又另一个实施方式，提供了固化复合树脂部件的装置，其包括工具和电荷发生器，所述工具具有适合于接合复合树脂部件铺叠的工具表面，所述电荷发生器用于在工具表面上产生足量的电荷以便将复合树脂部件铺叠中的气体分子吸引到工具表面。