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在模具中模塑物體的方法

文檔序號:9815669閱讀:742來源:國知局
在模具中模塑物體的方法
【專利說明】在模具中模塑物體的方法
[0001] 本發明設及在模具中模塑物體的方法,其中由多個可固化的材料層模塑物體、特 別是安裝在風力滿輪機中的轉子的半葉片。
[0002] 許多組件(其中一些具有復雜的幾何結構)通過將可硬化的材料(例如環氧樹脂或 聚醋樹脂)引入模具、繼而硬化來制造。
[0003] 運類方法實例為RTM(樹脂轉移模塑)和VRTM(真空輔助樹脂轉移模塑)。樹脂轉移 模塑是由熱固性塑料和彈性體制造模塑體的方法。相比于壓塑,此處模塑組合物借助活塞 從通常被加熱的前室(Vorkammer)經由分配槽(V州eilerkai-化le)注入模腔,其中它在受熱 和壓力下硬化。作為模塑組合物可使用甲醒樹脂(酪醒樹脂或者氨基塑料)和反應性樹脂 (聚醋如PET、或環氧樹脂)與小的填料顆粒和彈性體。
[0004] 在循環開始時,前室包含預增塑和經計量的模塑組合物。首先閉合模具。然后模塑 組合物被注入模具并在模具中放置一定時間。在所述"保留時間"期間,發生所述模塑組合 物的反應或硫化。所述保留時間取決于各種因素(樹脂類型、填料、加工壓力和加工溫度)。 一旦所述保留時間結束,就可打開所述模具。之前注入的模塑組合物現為固體(已硬化),并 且現稱為模塑體。現在可將其從模具中取出。之后清洗所述模具,并可開始另一循環。
[000引在此,在壓制和最后成型(化chpressen)的過程中所需的模塑組合物的量總是大 于最終模塑體的體積,W使所述模具填滿。由此保證了所述模塑體完全形成并且不會有空 氣被壓入。在新的循環開始之前,運種情況下保留在前室中的過量的模塑組合物(亦被稱為 殘留物)必須被除去并由新的模塑組合物取代。
[0006] 為了避免空氣夾雜物,還常常抽空腔體(模腔)。
[0007] 還為了加工長纖維或半成品纖維(預編織品/預制件),而將它們預先插入所述模 具,并用模塑組合物包封(umpritzen)。再次,有利地通常還將腔體(模腔)抽空。
[0008] 可根據樹脂誘口化arzan卵sse)的數目和設計對"預編織品加工"進行分類。下文 將樹脂引入半成品纖維稱作注入,無論W何種方式產生壓力梯度。
[0009] ?點注入(Punktinjektion):僅在一處將樹脂注入半成品。對于點誘口,流體前部 可包含空氣,運導致了缺陷。
[0010] ?多點注入:可通過多個注入點更快速地用樹脂填充模具。可通過精屯、設計的定 位來阻止空氣的夾雜。
[0011] ?線型注入:在線型注入的情形下,于模具的邊緣按線性方式注入而不是在點狀 部位注入。運對于大型組件來說是有利的,因為僅需流經較短的邊緣長度。
[0012] .流道注入:通過位于纖維半成品上方或下方的寬的管道注入樹脂。
[0013] ?分級注入化曰34曰(16-1]1^'6(31:;[0]1):為了保持低的壓力梯度,在流體前部的方向上 設置多個注入部位。然而,為此要求沿著流體前部連續地打開和關閉注入管線。
[0014] 已知的模具類型為硬模具、軟模具或混合類型。
[0015] 使用具有低粘度的樹脂作為注入樹脂。因此,在流經模具的過程中的流阻保持為 低,并且填充過程要求較小的壓力差。用于RTM工藝的反應性樹脂被提供作為特定的注入樹 月旨,其由樹脂組分和硬化劑組分構成。可在注入前就混合低反應性樹脂體系。如果使用的是 高反應性樹脂體系,那么只能即時在注入管線或模具中混合樹脂和硬化劑。w運種方式容 許實現較少的循環次數。其中在注入前才即時混合注入樹脂組分的工藝稱為RIM(反應注入 模塑)工藝。
[0016] 進一步的細節可在R0mpp的化學百科全書中具體地W關鍵詞"Spritzgi濁en"被 發現(2013Geo;rg Thieme Verlag,文件編碼畑1903499,最近更新于:2011年7月)。
[0017] 為了構建物體,例如安裝在風力滿輪機中的轉子的(半-)葉片,使用作為子層 (TeilscMchten)而引入合適形狀的模具的玻璃纖維墊。然后,使所述層通過樹脂粘合并在 模具中固化,W得到經纖維增強的聚合物或經玻璃纖維增強的塑料。
[0018] 為了保證簡單且非破壞性的脫模,必須用抗膠粘材料制備呈現待構造部件的凹壓 印(Negativab化uck)(在可能的情況下,凸壓印)的模具,所述抗膠粘材料在構成層之前就 施加至所述模具。
[0019] 為此通常使用脫模劑,例如聚乙締基醇或娃酬(silicone)蠟。也存在已知的基于 硅烷或硅氧烷的脫模劑,例如來自化nkel公司的化ekote系列的產品。此外,使用涂布有 PTFE的玻璃織品,其W膠帶的形式施加至模具,且取代所述脫模劑。
[0020] 所述脫模劑W均勻的層施加,且該層必須是絕對光滑的,W使物體的外表面是同 樣光滑的。
[0021] 通常使用的液體脫模劑是基于溶劑的,并要求各自20至30分鐘的干燥和硬化時 間。所述脫模劑的施用同樣花費20至30分鐘。
[0022] 由于根據各個使用者在每個構建循環之前有必要再度裝備所述脫模劑,因而,在 每個構建循環之前產生總計1.5小時的非生產時間(Totzeit)。
[0023] 另一個應該提到的缺點是,所述脫模劑部分轉移至組件運使得緊接著的進一步加 工,例如通過涂布,變得困難。首先必須將所述脫模劑除去,而運同樣是費時的。
[0024] 此外已知的是,運些脫模劑的脫模作用不是完全令人滿意的。由于所述樹脂與所 述模具直接接觸,因此在每個后續的脫模循環之后少量的樹脂沉積在某些部位。其累積效 果如此之大,使得在200個的循環后,視情況的嚴重程度而定,必須對所述模具進行打磨和 拋光,因為如若不然的話,脫模后的組件將不再具有配合精度。
[0025] -些使用的脫模劑基于有機溶劑,其在干燥期間蒸發且污染環境。在某些情形下, 對此不得不采取額外的安全預防措施W最小化火災或爆炸的風險。
[0026] 很少使用的替代方案是用涂布有PTFE的織物膠帶加襯組件模具。所述織物膠帶視 其質量而定往往較少被更換,并提供良好的脫模效果。運特別節省了時間,而可用于進一步 的制造循環。
[0027] 在Ξ維模具中織物膠帶的應用過程是不利的,因為必須確保盡可能少地在所述膠 帶、搭接的膠帶邊緣或折痕下產生不平整(Unregelm^igkeiten)例如氣泡。
[0028] 運因經Ρ??Ε處理的玻璃織物的襯背的剛性和欠缺柔性而極為困難。
[0029 ] 在制造涂布有PTFE的織物的過程中,通常用PT陽覆蓋極寬的捆(Ba 11 en)的上側和 下側,并隨后將其切成多個所需寬度的卷(roll)。運進而具有如下結果,即織物和由此的膠 帶在模具中吸足液體樹脂,從而降低了脫模效果和/或減少了循環次數直至徹底更換膠帶。
[0030]經PT陽處理的玻璃織物的襯背的質量大不相同。幾乎不可能阻止PTFE層中樹脂可 滲透的所謂微裂紋。所述裂紋出現的頻率取決于質量。運導致所述膠帶在中央部分吸足樹 月旨,如在前面段落中所描述的,運導致了壽命的縮短。
[0031] 此外,不可能阻止所述玻璃纖維織物(如各個織物)在切口邊緣處被磨損和個別纖 維伸進模具。在脫模所述組件時,導致所述纖維和部分膠帶被同時被移除。一旦已經導致運 種類型的損傷,受損區域迅速增大,從而不得不對作為結果的缺口進行修補。新產生的邊緣 同樣是敏感的,因此運代表了本身不斷劣化的過程(se化stverschlechternden Prozess)。
[0032] 因此,涂布有PTFE的織物膠帶也日漸失去其脫模作用,并由此不得不在例如30次 脫模后進行更換。
[0033] 本發明的目的是提供用于在模具中模塑由可硬化的材料層制成的物體的方法,該 方法通過在所述模具和所述材料層之間使用的改進的膠帶在其循環步驟方面進行優化。
[0034] 所述目的通過如在獨立權利要求中闡明的方法得W實現。從屬權利要求提供發明 主題的優選實施方案。
[0035] 因此,發明提供一種用于在模具中模塑物體的方法,包括如下步驟:
[0036] ?將膠帶施加于模具的內側,
[0037] .將形成所述物體的材料層分配在所述膠帶上,
[0038] ?使所述材料層硬化,
[0039] .從所述模具移除所述物體,
[0040] 其中所述膠帶包括單側上散布粘合劑、特別是自粘劑的背襯錐,且該背襯錐包含 一種或至少兩種含氣聚合物。
[0041 ]根據所述方法的優選變形,在施加所述膠帶之前,用脫模劑裝備所述模具的內側。
[0042] 所述材料層的硬化進一步優選地在真空中進行。
[0043] 各個方法步驟例如在EP 2 388 131 A1中被全面地解釋。
[0044] 在本發明的范圍內,術語含氣聚合物或含氣的聚合物通常既指僅具有碳原子的含 氣的聚合物又指運樣的主鏈中具有雜原子的含氣的聚合物。第一組的成員代表是締屬不飽 和氣化單體的均聚物和共聚物。
[0045] 由所述單體形成的含氣聚合物按W下類別進行分類:聚四氣乙締、含氣熱塑性塑 料、氣橡膠、和通過硫化由其獲得的含氣彈性體。主鏈中具有雜原子的含氣聚合物的最重要 的代表為聚氣硅氧烷和聚氣烷氧基麟臘。
[0046] 背襯錐優選包含50重量%、更優選75重量%、特別優選90重量%、和非常特別優選 95重量%的一種或至少兩種含氣聚合物(分別基于所述背襯錐的總組成)。
[0047] 形成所述背襯錐的聚合物進一步優選由100重量%的一種或至少兩種含氣聚合物 組成。下文描述的添加劑也可額外任選地被添入所述含氣聚合物。所述添加劑-如已經提到 的-不是必要的,也可將它們省略。
[004引特別合適的含氣聚合物為PT陽(聚四氣乙締)、ET陽(聚化締-共-四氣乙締
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