[發明專利]一種制造編織纖維預制件和復合材料部件的方法

有效

• 申請號: 201780073583.2
• 申請日: 2017-11-20
• 公開（公告）號: CN110035876B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: V·B·S·莫斯特;M-E·J·F·泰徹
• 申請（專利權）人: 賽峰飛機發動機公司
• 主分類號: B29B11/16
• 分類號: B29B11/16;C08J5/24;B29K307/04;B29K63/00;D03D15/20;D03D15/242
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 王穎;陶啟長

本發明提供一種制造編織纖維預制件(10)的方法，所述編織纖維預制件浸漬有基質前體樹脂，所述樹脂在原料狀態下具有玻璃化轉變溫度Tg⁰，該方法包括：用樹脂浸漬紗線或股線(41)；用保持Tg⁰至Tg⁰+10℃溫度的浸漬紗線或股線進料織機(20)；然后在織機中編織紗線或股線，以獲得樹脂浸漬的編織纖維預制件。本發明還提供了一種制造復合材料部件的方法和一種用于制造纖維預制件的裝置。

發明背景

本發明涉及制造包括由基質致密化的纖維增強件的復合材料部件和編織纖維預制件的方法的一般領域。

現在，在航空領域中使用復合材料是為了減少部件的重量以提高發動機的整體效率的常見措施。例如，當前，航空渦輪發動機的風扇的葉片或殼體由有機基質復合材料制成。

為了制造復雜形狀的部件，例如上面提到的那些，特別已知的是通過注入樹脂來模塑的方法，稱為樹脂傳遞模塑(RTM)。已知的方法包括：取先前-編織的干纖維預制件，在模具中成形，然后將樹脂注入所述預制件的孔中，從而在所述樹脂經過聚合熱處理后獲得復合材料部件。

然而，RTM方法存在缺陷。為了使以這種方式制造的部件具有良好的機械強度，通常需要通過向其中加入添加劑來增加樹脂的韌性，這也增加了其粘度。這種更粘稠的樹脂難以在RTM方法中使用，因為它需要大的注射壓力。另外，在注射期間，預制件內的樹脂形成優選的路徑，從而在最終部件中留下難以消除的孔。同樣，當使用加捻纖維股線時，注入的樹脂通常更難以堵塞存在于纖維之間和股線之間的微孔。最后，上述問題在樹脂固化時降低了聚合反應的均勻性，并且從長遠來看，這可能導致在最終部件中產生內應力，從而降低其壽命。

還已知使用預先浸漬有樹脂的層片的方法，也稱為“預浸料”。預浸料的使用可以使用比RTM方法中更粘稠的樹脂，并且可以使基質具有改善的韌性。然而，預浸料通常是二維織物的形式，其不適于制造復雜的三維部件。

因此存在對用于制造呈現改善的機械強度，并且不存在上述缺點的復合材料部件的方法的需要。

發明目的和概述

因此，本發明的主要目的是減輕這些缺點，通過提出以下方法實現：在第一方面，一種制造浸漬有基質前體樹脂的編織纖維預制件的方法，所述樹脂在原料狀態下呈現玻璃化轉變溫度Tg⁰，該方法包括：

-用樹脂浸漬紗線或股線；

-用溫度保持在Tg⁰至Tg⁰+10℃范圍內的浸漬的紗線或股線進料織機；和

-在織機中編織紗線或股線以獲得樹脂浸漬的編織纖維預制件。

術語“原料狀態的樹脂”或“原料樹脂”用于表示尚未固化或暴露于其聚合或固化可開始的溫度的樹脂。換句話說，Tg⁰對應于樹脂的玻璃化轉變溫度，其呈現基本為零的聚合度。因此可以區分Tg⁰和Tg^∞，后者對應于固化樹脂的玻璃化轉變溫度，即其中聚合已經完全或幾乎完全完成。在通常的方式中，原料玻璃化轉變溫度Tg⁰小于聚合樹脂的玻璃化轉變溫度Tg^∞。

用于制造纖維預制件的本發明方法用于獲得樹脂浸漬的編織預制件，例如通過三維或多層編織獲得。因此，所得纖維預制件可構成具有復雜形狀的復合材料部件的纖維增強件。另外，預制件可以用比RTM方法中通常使用的樹脂更粘稠的樹脂浸漬，因為不需要注入來浸漬和致密化預制件。舉例來說，這種樹脂是用于預浸料的已知樹脂。因此，可以從具有通過三維編織獲得的纖維增強件的部件中的那些樹脂的高韌性中受益。下面詳細描述制造這種部件的方法。