JP4903232B2 - 真空注入法にて使用されるポリマーを提供する方法及び装置 - Google Patents
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Description
たマット)である、均一に分配されたファイバが鋳型部分の1つ内に積層される、ファイ
バ複合成形品を成形するために使用される過程である。第二の鋳型部部分は、弾性的な真空バッグにて出来ていることが多く、その後、ファイバ材料の頂部に配置される。鋳型部分の内側部と真空バッグとの間のモールドキャビティ内にて、全真空圧の典型的に80から90%の真空圧を発生させることにより、液体ポリマーを引き込み且つモールドキャビティ内に保持されたファイバ材料とともにモールドキャビティを充填することができる。入口通路とも称される、いわゆる分配層又は分配管は、真空バッグとファイバ材料との間にて使用され、可能な限り確実に且つ効率良くポリマーを分配することができる。殆どの場合、使用されるポリマーは、ポリエステル又はエポキシであり、また、ファイバ強化材は、ガラスファイバ又は炭素ファイバ系のものであることが最も多い。
a)下方分配層が配置され、
b)複数のファイバ層を含むファイバ挿入体が下方分配層の上方に配置され、
c)第一の上方分配層及び第二の上方分配層がファイバ挿入体の上方にて互いに横断方向に距離をおいて配置され、このため、第一の分配層の少なくとも一部分はファイバ挿入体の第一の領域に重なり合い、また、第二の分配層の少なくとも一部分は、ファイバ挿入体の第二の領域に重なり合い、第一の領域及び第二の領域は、第一及び第二の分配層の何れにも重なり合うことなく、中間領域により分離され、
d)第一の入口通路は、第一の分配層の上方に配置され、
e)第二の入口通路は、第二の分配層の頂部に配置され、
f)ファイバ挿入体の中間領域の上方に半透過性膜が配置され、該膜は、第一の分配層及び(又は)第二の分配層の上に重なり合うよう拡張することができ、また、該膜は、気体に対して透過性で且つ液体ポリマーに対して実質的に不透過性であり、該半透過性膜は、真空源と連通しており、その後、
g)それ自体、既知の方法にて、真空バッグは、鋳型の頂部に配置され、真空バッグは、真空源によって空気が排除され、また、ポリマーが第一及び第二の入口通路を介して鋳型内に導入されるようにすることで実現される。
保証する。これにより、ポリマーの流れ前線が通るべき全長は、流れ前線が主として、ファイバ挿入体の面内にて横方向に動く含浸過程と比較して、最小とされる。含浸時間は短くなるため、その後の硬化時間も短くすることができ、このため、例えば、風力タービンのブレードの総製造時間を短くすることができる。この方法は、楕円形のシェル部材を製造するのに特に適している。
本発明に従った目的は、また、好ましくは楕円形のシェル部材を製造することに関連して真空注入法にて使用されるポリマーを提供する装置により実現され、該装置は、互いに横断方向に距離をおいて長手方向に平行に伸びる第一の分配層と、第二の分配層とを含み、これにより第一の分配層と第二の分配層との間に中間の長手方向領域を提供し、また、中間領域の少なくとも実質的に全体を覆い且つ真空源と連通するようにされた半透過性膜を含む。これにより、この装置は、真空注入過程と関連して完全に任意の形態にて配置することができる。これにより、半透過性膜及び分配層は、単一の加工過程にて互いに正確に配置することができるため、鋳型の充填過程を準備する時間を短縮することができる。
1つの好ましい実施の形態に従い、入口通路は、オメガ輪郭外形を有する管として形成される。入口通路は、また、有孔部を有する管として形成することもできる。
別の実施の形態に従い、装置は、前側と、後側と、中央の真空通路と、真空通路の各側部にて伸びる2つの入口通路とを有し、真空通路の領域内の前側は、半透過性膜により構成され、また、入口通路の領域内にて、液体ポリマーに対して透過性である、好ましくは楕円形をした膜バッグを含む。これにより特に簡単な実施の形態が提供される。
真空注入法によって風力タービンのブレードのブレードシェル半体を製造するための鋳型の図1に示した断面図は、完成したブレードシェル半体の外側部に適合する頂側部を有する中実な鋳型部分18を示す。説明の理由のため、上記鋳型部分18の頂側部は、平面として示されているが、これは、典型的に、ブレードシェル半体の所望の形態となるように湾曲させてある。第一に、いわゆるゲルコートが鋳型部分18の内側部に施され、該ゲルコートは、その後に、完成したブレードシェル半体の外側部を形成する。ゲルコートの
上方には、下方の、好ましくは、複数の薄いファイバ層21から成るファイバ材料が配置され、このファイバ層21の上方には、下方分配層11が配置される。ファイバ挿入体1が分配層11及びファイバ層21の頂部に配置され、上記ファイバ挿入体に隣接して、バルサ12又はPVC発泡材のような充填材料又はサンドイッチ材料が配置される。
通路は、例えば、バルサブロックを透過性布又は網の上に配置することにより形成することができる。これらの通路は、液体ポリマーが分配層の面内にて迅速に拡がることができることを保証する。しかし、充填材料は、バルサである必要はなく、優れた流れ性を有する任意のその他の材料で出来たものとしてもよい。これは、PVC発泡材とし又はガラスファイバのルーズに織ったマットとし又は高透過性及び大きい容量を有する同様の網構造体としてもよい。
。しかし、このことは、必ずしもそうである必要はない。しかし、分配層は、中間領域6と少なくとも等しい幅とし、分配層11は、第一の領域2及び第二の領域3を通って下方に動く流れ前線を「捕捉する」ことができるようにしなければならない。
過性膜39は、第二の分配層10´と第三の分配層32との間に又はこれらの層に部分的に重なり合う状態に配置される。ポリマーを提供する装置は、その上方に第四の入口通路35が配置された第四の分配層36を更に含む。第四の分配層36は、第一の分配層9´から横断方向に距離をおいて配置されている。真空通路の一部を形成する第三の半透過性膜40は、第一の分配層9´と第四の分配層36との間に又はこれらの分配層に部分的に重なり合う状態で配置されている。
2 第一の領域
3 第二の領域
5 半透過性膜
6 中間領域
7 第一の入口通路
8 第二の入口通路
9 第一の上方分配層
10 第二の上方分配層
11 下方分配層
12 充填材料/バルサ
15 真空通路
19 真空バッグ
20 引きはがし層
21 下方ファイバ層
22 上方ファイバ層
31 第三の入口通路
32 第三の分配層
33 第一の外側真空通路
34 半透過性膜
35 第四の入口通路
36 第四の分配管
37 第二の外側真空通路
38 半透過性膜
39 第二の半透過性膜
40 第三の半透過性膜
Claims (15)
- ファイバ材料には液体ポリマーが含浸され、また、製造されるべきシェル部材の形状に沿うように湾曲されたモールドキャビティを有する鋳型(18)が使用される、真空注入法によりファイバ複合材料のシェル部材を製造する方法において、モールドキャビティ内にて、
a)下方分配層(11)が配置され、
b)複数のファイバ層を含むファイバ挿入体(1)が下方分配層(11)の上方に配置され、
c)第一の上方分配層(9)及び第二の上方分配層(10)がファイバ挿入体の上方にて互いに鋳型の横断方向に距離をおいて長手方向に伸びるように配置され、このため、第一の分配層の少なくとも一部分はファイバ挿入体(1)の第一の領域(2)に重なり合い、また、第二の分配層の少なくとも一部分は、ファイバ挿入体(1)の第二の領域(3)に重なり合い、第一の領域(2)及び第二の領域(3)は、第一及び第二の分配層(9、10)の何れにも重なり合うことなく、中間領域(6)により分離され、
d)第一の入口通路(7)は、第一の分配層(9)の頂部に配置され、
e)第二の入口通路(8)は、第二の分配層(10)の頂部に配置され、
f)ファイバ挿入体(1)の中間領域(6)の上方に半透過性膜(5)が配置され、該半透過性膜は、第一の分配層(9)及び(又は)第二の分配層(10)の上に重なり合うよう拡張することができ、また、該膜は、気体に対して透過性で且つ液体ポリマーに対して不透過性であり、前記半透過性膜(5)は真空源と連通しており、その後、
g)真空バッグ(19)は、第一の入口通路(9)、第二の入口通路(8)、および半透過性膜(5)を覆って鋳型(18)の上に配置され、真空バッグで覆われたモールドキャビティは、真空源によって空気が排除され、また、ポリマーが第一及び第二の入口通路(7、8)を介して鋳型内に導入されることを特徴とする、真空注入法によりファイバ複合材料のシェル部材を製造する方法。 - 請求項1に記載の方法において、ステップa)の前に、複数のファイバ層(21)がモールドキャビティ内に配置される、方法。
- 請求項1又は2に記載の方法において、ステップb)とステップc)との間にて複数のファイバ層(22)がモールドキャビティ内に配置され、前記複数のファイバ層は、完成した成形シェル部材の内表面を形成する、方法。
- 請求項1から3の何れか1つの項に記載の方法において、ファイバ挿入体(1)は、風力タービンのブレードのブレードシェル半体における長手方向強化部分をなす主積層体を構成する、方法。
- 請求項1から4の何れか1つの項に記載の方法において、ファイバ挿入体(1)は、10−100mm、20−80又は30−50mmの厚さである、方法。
- 請求項1から5の何れか1つの項に記載の方法において、中間領域(6)は、50−1000mm、70−500mm又は100−200mmの幅である、方法。
- 請求項1から6の何れか1つの項に記載の方法において、真空通路(33,37)は、鋳型の両側縁部に沿って提供される、方法。
- 楕円形のシェル部材を製造することに関連して真空注入法にて使用されるポリマーを提供する装置において、
互いに横断方向に距離をおいて長手方向に平行に伸びる第一の分配層(9)と、第二の分配層(10)とを含み、これにより第一の分配層(9)と第二の分配層(10)との間に中間の長手方向領域(6)を提供し、また、
中間領域(6)の全体を覆い且つ、真空源と連通するようにされた半透過性膜(5)を含む、ポリマーを提供する装置。 - 請求項8に記載のポリマーを提供する装置において、
ポリマー源と接続し得るようにされた第一の入口通路(7)であって、第一の分配層(9)に向けて面する1つ又はより多くの開口部を有する前記第一の入口通路(7)と、
ポリマー源と接続し得るようにされた第二の入口通路(8)であって、第二の分配層(10)に向けて面する1つ又はより多くの開口部を有する前記第二の入口通路(8)とを更に含む、装置。 - 請求項8又は9に記載のポリマーを提供する装置において、半透過性膜(5)は、第一の分配層(9)と第二の分配層(10)との間に配置される、装置。
- 請求項8から10の何れか1つの項に記載のポリマーを提供する装置において、半透過性膜は、該膜が第一の分配層(9)及び(又は)第二の分配層(10)と重なり合うように配置される、装置。
- 請求項8から11の何れか1つの項に記載のポリマーを提供する装置において、入口通路(7、8)は、オメガ輪郭外形を有する管として形成される、装置。
- 請求項8から12の何れか1つの項に記載のポリマーを提供する装置において、半透過性膜(5)は、長手方向真空通路の一部分を形成することを特徴とする、装置。
- 請求項8から13の何れか1つの項に記載のポリマーを提供する装置において、2つの分配層(9、10)の下側に配置された、有孔層の形態をしている引きはがし層を更に含む、装置。
- 請求項1に記載の方法において、ステップa)の前に、モールドキャビティ内に、完成した成形シェル部材の外表面を形成するゲルコートが配置される、方法。
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