[发明专利]浸渍工具和用塑料材料连续浸渍增强纤维材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及浸渍工具和以连续的过程用塑料材料浸渍增强纤维材料的方法。本发明还涉及用于由纤维增强复合材料连续制造特别是飞机结构部件之类的部件的设备。

背景技术

在飞机构造中，越来越多地尝试将整体或局部由纤维增强复合材料(例如，碳纤维增强塑料(CRP))制成的部件用作承重部件。例如，DE 10 2007 062 111 A1描述一种由碳纤维增强塑料制成的横向构件结构，其用于支撑将客舱与布置在所述客舱下方的货舱分离的飞机地板系统的各面板。例如，从DE 10 2004 001 078 A1和/或CN 100418850还已知，为飞机机身各段提供蒙皮以及由纤维增强复合材料制成的增强元件(例如，框架、桁条等)。

在由纤维增强复合材料制造飞机结构部件时，首先由纤维预浸料坯构造多层层压制件。纤维预浸料坯可包括由增强纤维制成的织造物或非织造物，增强纤维被提供有未固化的塑料材料(例如，环氧树脂材料)的表面层。层压制件的构造可手动进行或以自动方式进行。随后，可使纤维预浸料坯变成形成飞机蒙皮的平面部分的期望形状或形成框架或桁条的增强部段的期望形状。最终，施加到纤维表面的塑料材料在热压罐周期中在压力和/或升高的温度下固化，从而产生具有固化塑料基体以及嵌入基体中的增强纤维的复合材料。热压罐过程本身特别适合于单独生产甚至复杂形状的部件。

与此对比，EP 1 819 503 B1描述一种连续生产适合用作飞机结构部件的结构构型件的方法。在该方法中，首先生产多层纤维层结构。为此，干纤维层从合适的辊展开并供应到使纤维层在压力下变成期望的初步形状的预成型工具。在预成型工具中生产的预成型纤维层堆叠件被环氧树脂和硬化剂的混合物浸渍，通过供应热，诱发使树脂的粘性降低的部分反应。在间歇式压机中，树脂浸渍的纤维层堆叠件然后被进一步加热并经受压力，使得树脂变硬，并且交联进行到尺寸稳定的时刻。最终，树脂的完全固化在烘道中进行。

在整个过程中，纤维层、纤维层堆叠件或树脂浸渍的纤维层堆叠件借助合适的接取设备被连续传送到并通过过程的各个站。间歇式压机被能移动地安装，使得在特定部分其可与待压制的被树脂浸渍的纤维层堆叠件一起移动。一旦在间歇式压机中已经完成被树脂浸渍的纤维层堆叠件的一部分的处理，所述循环压机被打开并反向于被树脂浸渍的纤维层堆叠件的移动方向移动，直到它已经到达间歇式压机可再次闭合以处理被纤维浸渍的纤维层堆叠件的另一部分的合适位置。在EP 1 819 503 B1中描述的连续方法适于大规模制造具有恒定横截面的结构构型件。

发明内容

本发明的目的在于展示一种浸渍工具和一种能够以连续的过程用塑料材料浸渍具有变化的厚度的增强纤维材料的方法。本发明的另一目的在于展示一种能够由纤维增强复合材料连续制造具有变化的厚度的特别是飞机结构部件之类的部件的设备。

该目的通过具有权利要求1的特征的浸渍工具、具有权利要求11的特征的方法以及具有权利要求17的特征的设备而被实现。

一种用于用塑料材料浸渍增强纤维材料的浸渍工具，包括支撑元件，该支撑元件包括支撑面。盖元件被进一步提供，其包括覆盖面，所述覆盖面面向所述支撑元件的支撑面并被设置为与所述支撑元件的支撑面相距一距离。最终，所述浸渍工具包括接收空间，该接收空间由所述支撑元件的支撑面和所述盖元件的覆盖面定界并被连接到用于将所述塑料材料供应到所述接收空间中的注入通道。

通过所述注入通道，能够在结构部件(特别是飞机结构部件)中形成基体的塑料材料可被供应到所述浸渍工具的接收空间中，所述增强纤维材料的增强纤维被嵌入所述基体中。塑料材料可为热塑性聚合物材料或者交联塑料材料，特别地为树脂，优选为环氧树脂。所述增强纤维材料可包含为单纤维形式或纤维非织造物或纤维织造物形式的增强纤维。优选地，所述增强纤维材料以连续线材的形式存在并且因此能够被加工为长形结构构型件，例如被加工成能用作飞机中的主要结构部件的框架、桁条等。

所述浸渍工具适合在连续浸渍过程中使用。为此，所述浸渍工具的接收空间被提供有用于以连续的过程将所述增强纤维材料供应到所述接收空间中的进口以及用于以连续的过程将用所述塑料材料浸渍的增强纤维材料从所述接收空间移出的出口。所述增强纤维材料可以以恒定或变化的速度被传送通过所述浸渍工具的接收空间。然而，还可想到将所述增强材料间歇性和/或具有传送停顿地传送通过所述浸渍工具的接收空间，其中传送中断可利用，以例如将所述塑料材料注入到所述接收空间中和/或已安排塑料材料的部分固化。