[发明专利]使用薄壁模具制造由复合材料制成的部件的方法

说明书

本发明涉及制造由复合材料制成的部件的薄壁模具和方法，所述材料包含增强纤维和聚合物基质，该方法包括以下相继步骤：在安置在压机上的基体中安装增强纤维已布置在其中的闭合的薄壁模具；闭合压机；将聚合物或包含至少一种预聚物、至少一种单体或其混合物的反应性组合物以熔融状态注射到闭合的薄壁模具中；当使用反应性组合物时，在聚合物基质的全部或部分聚合期间保持压机闭合；打开压机和从压机移出薄壁模具，同时将所述模具内的残余压力保持在0.7和10巴之间，优选地在0.7和5巴之间；在所述残余压力下冷却模具。

技术领域

本发明涉及一种用于制造由增强复合材料制成的部件的方法，其中由反应性组合物模塑纤维，该方法用薄壁模具实施。本发明还涉及薄壁模具以及其用于制造复合材料的用途。

背景技术

通过模塑制造复合材料产品是已知的。通常使用通过树脂传递或“树脂传递模塑”(称为RTM)的模塑方法，以及压缩树脂传递模塑方法(称为CRTM，也称为ICM(注射压缩模塑))。这些方法使用温控压机。通常，这种类型的模塑方法是等温的。对于热固性树脂尤其如此。然而，在热塑性树脂的情况下，如下可为有利的：使用非等温方法，以通过降低用于浸渍纤维的反应性组合物或聚合物的粘度来促成纤维的浸渍。在反应性方法的情况下，非等温循环也可用于通过提高模塑方法的温度来加速聚合动力学。然后将增强纤维布置在压机的模具中。闭合该模具，然后升高温度，如果其之前没有被加热的话。将聚合物或基于该聚合物的前体的反应性组合物以熔融状态注射到模具中。接着，通过冷却降低模具的温度。然后，将获得的部件从模具移出。因此，压机配备有通常使用电阻器或热流体系统的加热系统和通常使用冷水或压缩空气回路的冷却系统。

可注射单体或甚至预聚物的组合物。使用基于具有足够重量的一种或若干种预聚物的反应性组合物可为有利的。足够重量意味着它们的重量使得可减少达到最终聚合物重量所需的聚合时间或当使用的链伸长化学反应(chemistry)释放聚合副产物时减少聚合副产物的量。预聚物可为半结晶的，并且当它们的摩尔质量足够高时，它们的熔融温度高于最终聚合物的结晶温度。预聚物可为无定形的，并且当它们的摩尔质量足够高时，它们的实施温度高于最终聚合物的玻璃化转变温度。在这些特定情况下，将需要进行热循环以将复合材料冷却到低于聚合物或反应性组合物的注射温度，以便能够将其从模具移出。例如，在聚酰胺的情况下，聚合可通过缩聚进行。这种聚合的动力学相对缓慢，并且只有在高于250℃的温度下才遇到接近于一分钟的聚合时间。

因此，有时还需要进行非等温模塑循环以便能够快速聚合，并且特别地高于250℃、当反应性混合物的前体是半结晶的时至少高于其熔融温度(由Tm表示)并且当其是无定形的时高于其璃化转变温度(由Tg表示)，然后冷却模具，以便能够在低于半结晶聚合物的由Tc表示的结晶温度或无定形聚合物的Tg的温度下从模具移出部件。

实际中需要缩短这些模塑方法的持续时间，以便提高生产率。因此，预期目的之一是缩短模具加热步骤的持续时间和缩短模具冷却步骤的持续时间。具体地，寻求大约一分钟的模塑循环。

因此，实际中还需要缩减这种方法的能量成本。

可通过增加压机内的加热回路的数量和冷却通道的数量来解决这个问题。然而，将旧压机更换为更先进(精密)的新压机代表着巨大的成本。另外，该解决方案没有解决该方法的高能量成本的问题。

此外，获得良好品质(即具有均匀组成)的模塑部件是重要的。

发明内容

该技术问题通过使用包含薄壁的可拆装(removable)模具来解决。由复合材料制成的部件的制造方法，所述材料包含增强纤维和聚合物基质，所述方法包括以下相继步骤：

-在安置在压机上的基体中安装其中已布置增强纤维的闭合的薄壁模具，

-闭合压机，

-将聚合物或包含至少一种预聚物、至少一种单体或其混合物的反应性组合物以熔融状态注射在闭合的薄壁模具中，