[發明專利]用于固化熱固性材料的方法和設備

無效

• 申請號: 200880004516.6
• 申請日: 2008-01-31
• 公開（公告）號: CN101605645A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發明（設計）人: 大衛·格雷厄姆·因斯通
• 申請（專利權）人: 空中客車英國有限公司
• 主分類號: B29C35/02
• 分類號: B29C35/02;B29C70/44
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司
• 代理人: 黨曉林

技術領域

本發明涉及一種用于固化熱固性材料的方法和設備，典型但并不是排他地，所述材料是合成材料。

背景技術

傳統的合成材料在壓熱器或加熱室中固化。眾所周知由于氣體介質和固體固化成分之間的不良傳熱，壓熱器或加熱室的效率低并且消耗大量的能量和時間。液體到固體的傳熱要好很多。WO96/07532中描述了利用液體加熱介質的固化合成材料的方法。

快速固化中存在商業效益并且可預期還存在性能效益(但至今未證實)。然而，由于一些熱固性材料的放熱傾向-即，經歷由正反饋促進的放熱反應，很難以控制方式實現快速加熱(即使利用WO96/07532中描述的方法)。劇烈的放熱容易破壞合成材料制品(并且可能也破壞工廠)。

WO96/07532中描述了溫度控制的元件。溫度傳感器設置在一個或兩個含液體的壓力室內，以便能控制熱交換器以將液體維持在期望的溫度和時間表。然而，由于放熱和導致的溫度升高之間存在延時，所以所述控制系統不能充分快速起作用以阻止放熱。即，太晚探測到溫度升高以至于不能阻止放熱。同樣，WO96/07532中的溫度傳感器將不能精確地探測固化程度以能夠控制溫度朝著固化過程的終點升高。

發明內容

本發明的第一方面提供一種固化熱固性材料的方法，所述方法包括：

用液體加熱介質加熱所述材料；

用固化傳感器測量所述材料的電性質或光學性質；以及

根據所述材料的測量性質調節所述液體加熱介質的溫度。

本發明的第二方面提供一種用于固化熱固性材料的設備，所述設備包括：

固化傳感器，所述固化傳感器用于測量所述材料的電性質或光學性質；和

控制器，所述控制器與所述固化傳感器聯接，并構造成根據所述固化傳感器的輸出調節液體加熱介質的溫度。

光學傳感器或電子傳感器的使用對所述材料中發生的化學變化進行直接測量，延時比溫度測量小。

而且光學傳感器或電子傳感器的輸出能提供固化程度的指示，以及提供固化成都的變化率(即，固化速率)的指示。因此可響應固化程度的變化、固化速率、和/或固化程度的高階微分來調節所述液體加熱介質的溫度。

所述液體加熱介質的溫度可在調節步驟中被冷卻或加熱。在冷卻的情況下，這樣能用來部分地抑制固化反應以阻止放熱發展。在加熱的情況下，這樣能用來在固化過程良好發展時促進固化反應(因此放熱的風險較低)。

所述固化傳感器的輸出可提供諸如電容、電導率、介電常數或介電衰耗因數的電性質的指示。在介電測量的情況下，可使用例如Netsch^TMDEA?230?Epsilon系列的傳感器。

關于電測量的問題在于它們常受到電干擾并且需要被防護。因此在一個可選實施方式中，所述傳感器測量所述材料的光學性質。由于不存在受到電干擾的問題，人們認為光學性能更直接地表現出所述材料中發生的化學變化。

所述光學性能可以是例如紫外光/可見(光)區域中的熒光性、折射率或紅外性。優選地，所述固化傳感器將輻射發送至所述材料中，并且測量所述材料的光學反射性質。

紅外性質(即，所述材料在700nm和1mm之間波長的光學性質)的測量是最優選的，因為被認為是最直接地表現出所述材料中發生的化學變化。

典型地，所述傳感器與所述材料物理接觸：嵌入所述材料內或與所述材料的邊緣相鄰接。

所述方法可應用到單組分材料，但是優選地所述熱固性材料含有合成材料的基體相。最典型地，所述合成材料含有纖維加強的合成材料，所述纖維可是例如碳纖維或玻璃纖維。

典型地，所述熱固性材料含有環氧樹脂。在這種情況下，所述固化傳感器典型地測量所述環氧樹脂的胺反應的進展。

所述液體加熱介質可含有水，但是為了達到足夠的高溫，例如乙二醇的惰性有機液體是優選的。可選地，可使用假液體，例如玻璃球珠體或如US5051226所述的流化床。因此應當理解本文中使用的術語“液體”包括所述假液體。

所述材料可位于模具表面和背襯表面之間，每個表面形成各自的壓力室的壁，例如如WO?96/07532所示。在這種情況下，必須對所述液體加壓以壓縮所述材料。然而，更優選地通過抽空所述材料和真空袋間的空腔來壓縮所述材料。優選地所述材料被浸入槽中的液體中，且所述液體物理接觸所述真空袋。

優選地，通過將所述液體加熱介質與不同溫度的液體混合來調節所述液體加熱介質的溫度。所述混合可發生在槽(所述材料在該槽中浸入液體)中，或發生在所述槽的上游。這能與WO?96/07532的圖3中描述的過程形成對照，在該過程中所述壓力室中的液體由另個溫度的液體替換而沒有混合。