(57)【要約】  本発明の実施形態は、複合プリフォームに樹脂を通過させて該複合プリフォームを形成するためのシステムを提供する。システムには樹脂フローチャンバ及び第一チャンバが設けられ、第一チャンバは真空又は圧力チャンバであり得る。樹脂フローチャンバは第一側面及び第二側面と一体に形成された第一及び第二端部を有する。第一端部は第一排出管を有する。複合プリフォームは樹脂が繊維プリフォームを通過可能なように樹脂フローチャンバ内に配置される。第一チャンバは、樹脂フローチャンバの第一側面上に配置されるとともに第二排出管を有する。樹脂フローチャンバ及び第一真空チャンバは気体を通すが樹脂を通さない第一ガス透過性フィルムによって分離されている。
2010512257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合プリフォームに樹脂を通過させて該複合プリフォームを形成するためのシステムにおいて、
第一側面及び第二側面のそれぞれに一体に形成された第一端部及び第二端部を有する樹脂フローチャンバと、前記樹脂フローチャンバの前記第一側面に配置された第一チャンバと、が設けられ、
前記第一端部に第一排出管が設けられると共に、前記第一チャンバに第二排出管が設けられ、
前記繊維プリフォームを樹脂が通過可能なように、前記繊維プリフォームが、前記樹脂フローチャンバ内に配置され、そして、
前記樹脂フローチャンバと前記第一チャンバとが、気体を通すが樹脂を通さない第一ガス透過性フィルムによって分離されている
ことを特徴とする複合プリフォームを形成するためのシステム。
【請求項２】
前記樹脂フローチャンバ内の気体が、前記第一排出管を通って前記樹脂フローチャンバの外に排出されることを特徴とする請求項１に記載の複合プリフォームを形成するためのシステム。
【請求項３】
前記樹脂フローチャンバ内の気体が、前記第一ガス透過性フィルムを通って前記樹脂フローチャンバの外に出されて前記第二排出管内に入れられることを特徴とする請求項１に記載の複合プリフォームを形成するためのシステム。
【請求項４】
前記複合プリフォームを形成するためのシステムが、前記樹脂フローチャンバの第二側面に配置された第二チャンバを有し、該第二チャンバが、第三排出管を有し、前記樹脂フローチャンバと前記第二チャンバとが、第二ガス浸透性フィルムによって分離され、そして、
前記樹脂フローチャンバ内の気体が、前記第二ガス浸透性フィルムを通って前記樹脂フローチャンバの外に出されて前記第三排出管内に入れられる
ことを特徴とする請求項１に記載の複合プリフォームを形成するためのシステム。
【請求項５】
前記樹脂フローチャンバが、前記第一チャンバと前記第二チャンバとの間に挟まれて設けられることを特徴とする請求項４に記載の複合プリフォームを形成するためのシステム。
【請求項６】
前記第一チャンバ及び前記第二チャンバのそれぞれが、前記樹脂フローチャンバから気体を吸引するブリーザーを有していることを特徴とする請求項４に記載の複合プリフォームを形成するためのシステム。
【請求項７】
前記複合プリフォームを形成するためのシステムが、前記複合プリフォームの周囲に配置された少なくとも１つの圧縮材を有し、前記少なくとも１つの圧縮材が、加熱時に前記複合プリフォームの周囲を圧縮することを特徴とする請求項１に記載の複合プリフォームを形成するためのシステム。
【請求項８】
前記少なくとも１つの圧縮材が収縮ラップとされていることを特徴とする請求項７に記載の複合プリフォームを形成するためのシステム。
【請求項９】
前記第一チャンバが加熱可能な金型に固定され、前記金型の少なくとも一部に外圧が加えられることを特徴とする請求項１に記載の複合プリフォームを形成するためのシステム。
【請求項１０】
複合プリフォームに樹脂を通過させて該複合プリフォームを形成する方法において、
樹脂フローチャンバ内に繊維プリフォームを配置し、
前記樹脂フローチャンバと第一チャンバとが第一ガス透過性フィルムによって分離されるように、前記樹脂フローチャンバの１つの側面に前記第一チャンバを固定し、
前記複合プリフォームを通って前記樹脂フローチャンバの排出管に入るように樹脂を流し、
前記複合プリフォーム内の気泡を、前記排出管を介して取り除き、そして、
前記複合プリフォーム内に残存している残りの気泡を、前記第一ガス透過性膜を通して前記第一真空チャンバ内に入れて取り除く
ことを特徴とする複合プリフォームを形成するための方法。
【請求項１１】
前記第一チャンバ内の前記残りの気泡を、前記第一チャンバに接続された第二排出管に入れることを特徴とする請求項１０に記載の複合プリフォームを形成するための方法。
【請求項１２】
前記複合プリフォームを形成するための方法が、
前記樹脂フローチャンバと前記第二チャンバとが第二ガス浸透性フィルムによって分離されるように、前記樹脂フローチャンバのもう１つの側面に第二チャンバを固定し、
前記複合プリフォーム内に残存している残りの気泡を、前記第二ガス浸透性膜を通して前記第二チャンバ内に入れて取り除く
ことを特徴とする請求項１０に記載の複合プリフォームを形成するための方法。
【請求項１３】
前記複合プリフォームを形成するための方法が、前記第一チャンバ内に第一ブリーザーを配置し、前記第二チャンバ内に第二ブリーザーを配置すること特徴とする請求項１２に記載の複合プリフォームを形成するための方法。
【請求項１４】
前記複合プリフォームを形成するための方法が、少なくとも１つの圧縮材を前記複合プリフォームに固定し、前記少なくとも１つの圧縮材が、加熱時に前記繊維プリフォームの周囲を圧縮することを特徴とする請求項１０に記載の複合プリフォームを形成するための方法。
【請求項１５】
前記複合プリフォームを形成するための方法が、前記複合プリフォームの上側に流動媒体を配置することを特徴とする請求項１０に記載の複合プリフォームを形成するための方法。
【請求項１６】
前記複合プリフォームを形成するための方法が、前記複合プリフォームにおける浸透、コンソリデーション、及び硬化を補助するために、前記第一チャンバ及び前記第二チャンバのうちの少なくとも１つの外表面に、外圧を及ぼすことを特徴とする請求項１２に記載の複合プリフォームを形成するための方法。
【請求項１７】
複合プリフォームに樹脂を通過させて該複合プリフォームを形成するためのシステムにおいて、
第一側面と第二側面のそれぞれに一体に形成された第一端部及び第二端部を有する樹脂フローチャンバと、加熱可能な金型と、前記金型に固定されるとともに前記樹脂フローチャンバの前記第一側面上に配置される金型側チャンバと、前記樹脂フローチャンバの前記第二側面上に配置された外側チャンバと、が設けられ、
前記第一端部に第一排出管が設けられ、前記金型側チャンバに第二排出管が設けられ、前記外側真空チャンバに第三排出管が設けられ、
前記繊維プリフォームを樹脂が通過できるように、繊維プリフォームが、前記樹脂フローチャンバ内に配置され、
前記樹脂フローチャンバと前記金型側チャンバとが、気体を通すが樹脂を通さない第一ガス透過性フィルムによって分離され、前記樹脂フローチャンバと前記外側チャンバとが第二ガス透過性フィルムによって分離され、そして、
前記金型側チャンバ及び前記外側チャンバが、前記樹脂フローチャンバ内の気体を前記樹脂フローチャンバから吸引するために働いている
ことを特徴とする複合プリフォームを形成するためのシステム。
【請求項１８】
前記樹脂フローチャンバ内の気体が、前記第一排出管、前記第一ガス透過性フィルム、および前記第二ガス透過性フィルムのうちの少なくとも１つを通って、前記樹脂フローチャンバから吸引されることを特徴とする請求項１７に記載の複合プリフォームを形成するためのシステム。
【請求項１９】
前記樹脂フローチャンバが、前記金型側チャンバと前記外側チャンバとに挟まれて設けられていることを特徴する請求項１７に記載の複合プリフォームを形成するためのシステム。
【請求項２０】
前記金型側チャンバ及び前記外側チャンバのそれぞれが、前記樹脂フローチャンバから気体を吸引するブリーザーを有していることを特徴とする請求項１７に記載の複合プリフォームを形成するためのシステム。
【請求項２１】
前記複合プリフォームを形成するためのシステムが、前記複合プリフォームの周囲に配置される少なくとも１つの圧縮材を有し、該少なくとも１つの圧縮材が、加熱時に前記複合プリフォームの周囲を圧縮することを特徴とする請求項１７に記載の複合プリフォームを形成するためのシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は複合プリフォームの形成及び硬化のためのシステム並びに方法に関し、より詳細には、樹脂注入プロセス、例えば、真空含浸プロセス（ＶＡＲＴＭ）、圧力含浸プロセス（ＰＡＲＴＭ）、バルク注入プロセス、人工空気樹脂含浸注入プロセス若しくはその他の上記のような樹脂トランスファープロセス又はプリプレグプロセスのプロセス中に繊維／プリプレグプリフォーム内に取り込まれた空気を取り除くシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複合構造体業界においては、例えば円筒形状の繊維プリフォームは、一体化された(consolidated)乾式繊維織物から作られ、丈夫かつ内部が空洞の通常は円筒状の構造が要求される多くの応用、例えば飛行機の胴体、ナセル形状構造、ヘリコプターの円錐状の胴体尾部、又は格納ケースの製造に用いられる。繊維プリフォームの形成においては、乾式繊維織物のシートを全体的に円筒状の心棒に何層にもきつく巻きつけ（前記円筒状の心棒に巻き付けられたシートは筒の周りに巻かれたペーパータオルの長いシートとは異なる）、そして、巻き付けられた織物が、繊維プリフォームの応用において所望される厚さ、寸法及び外径を有するとともに全体的に円筒状の意図される構造となるまで、織物を巻き付けることで、繊維プリフォームが形成される。コアとなる材料は、織物層と織物層の間に挟まれるように設けられても良く、そうすることで堅さが増大されかつコストが削減される。その後、まとめられた織物に樹脂を添加し、そして、前記織物を、オーブン、電子レンジ、オートクレーブ装置又はその他の熱処理システムなどの硬化用容器内で処理することにより一体化及び強化させて複合プリフォームを形成する。前記織物は、カーボン繊維、ガラス繊維、又はその他の人工又は天然繊維などを含む複数の材料から構成されてもよい。
【０００３】
真空含浸プロセス（ＶＡＲＴＭ）は、繊維プリフォームを形成するために樹脂を用いる方法の一つである。ＶＡＲＴＭプロセス中、繊維プリフォームは、片側型(one-sided tool)の上に配置される。典型的には、熱可塑性又は金属性の網板又はシェル(shell)などの流動媒体が、繊維プリフォームの上側に配置される。この流動媒体によって樹脂が繊維プリフォームの上側及び繊維プリフォーム内を容易に通過する。
【０００４】
繊維プリフォームは金型のチャンバ内に配置される。真空状態又は圧力を利用することで樹脂を押したり引いたりしてプリフォームを通過させる。例えば、エアポンプで真空チャンバ内の空気を吸引して真空状態を作り樹脂をチャンバ内から引き出す、即ち繊維プリフォーム自体から樹脂を引き出す。言い換えると、真空にすること及び／又は圧力をかけて圧力差を生じさせることで、樹脂がチャンバ内の繊維／織物プリフォームを通過することを助ける。
【０００５】
前記繊維プリフォームを通って樹脂が流れる際、繊維／織物プリフォーム内に空気が取り込まれたり密閉されたりすることがしばしばおこる。言い換えると、時に樹脂は織物プリフォームを通る際に非常に速く流れるので、繊維プリフォーム内に空気を取り込んでしまい完全な含浸が達成されなくなる。前記繊維プリフォームが大きいとプリフォーム内の深いところまで空気が取り込まれてしまう。取り込まれた空気を取り除くためにチャンバ内に追加的な樹脂を通過させることで気泡を流し出すことができる。例えば、もし樹脂注入プロセスが特定量の樹脂を用いるものだとすると、その通常量を超えるような追加的な樹脂がプリフォーム内に取り込まれた空気を流し出すために使われることとなる。
【０００６】
樹脂が速い速度で流動するとプリフォーム内に気泡が生成され得るという事実から、典型的な樹脂注入プロセスにおける樹脂の速度は制限されている。さらに、少なくともいくつかの樹脂注入プロセスにおいては、気泡を流し出すために使われる樹脂が無駄に消費されることとなる。もし気泡を流し出さない場合には、しかしながら、取り込まれた気泡により生じる孔又はその他の欠陥のため結果として得られるプリフォームの完全性が低下する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、樹脂注入プロセスにより繊維プリフォームを形成するための有効なシステム及び方法が必要とされる。さらに、プリフォーム内の孔が最小限となるような又は全く無くなりかつ狙い通りの圧縮値を示すようなシステム及び方法であって、堅固な繊維プリフォームの繊維間の空間を樹脂で満たすシステム及び方法が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態により、例えば含浸プロセスにより樹脂がプリフォームを通過することで複合構造体プリフォームを形成するシステムが提供される。このシステムは、樹脂フローチャンバ及び少なくとももう一つの追加的なチャンバ、例えば第一チャンバを有している。
【０００９】
樹脂フローチャンバには、第一及び第二側面と一体に形成された第一及び第二端部が設けられている。第一端部からは排出管が伸びている。樹脂フローチャンバ内の気体は、真空圧又は圧力差により吸引又は圧搾されて第一排出管を通って樹脂フローチャンバの外に排出される。プリフォームは樹脂がプリフォームを通過できるように樹脂フローチャンバ内に配置される。プリフォームを通過した樹脂はその後吸引又は圧搾されて第一排出管に入れられる。
【００１０】
第一チャンバは樹脂フローチャンバの第一側面の上に配置される。第二排出管が第一チャンバから伸びるように設けられる。樹脂フローチャンバ及び第一チャンバは、気体を通すが樹脂を通さない第一ガス透過性フィルムにより分離されている。樹脂フローチャンバ内の気体もまた、吸引又は圧搾されて第一ガス透過性フィルムを介して第一真空チャンバ内に入れられる。第一真空チャンバは、オーブンなどの熱処理装置内で熱処理又はコンソリデーション可能なように設置された金型に固定されても良い。
【００１１】
システムは樹脂フローチャンバの第二側面の上に配置された第二チャンバを有する。第三排出管が第二チャンバから伸びるように設けられる。樹脂フローチャンバ及び第二チャンバは第二ガス透過性フィルムによって分離され、樹脂フローチャンバ内の気体は、吸引又は圧搾されて第二ガス透過性フィルムを介して樹脂フローチャンバから第二チャンバに入れられる。
【００１２】
第一及び第二チャンバのそれぞれの内部にブリーザー材が設けられてもよい。ブリーザーは樹脂フローチャンバから気体を吸引するように設定されている。
【００１３】
システムはまた、少なくとも１つの圧縮材、例えば収縮包装を有し、この圧縮材は複合プリフォームの周囲に配置される。圧縮材は例えばオーブンなどの熱処理装置内で熱せられた時にプリフォームの周囲を圧縮してプリフォームに付加的な圧力を加える。
【００１４】
また本発明の特定の実施形態により、プリフォームに樹脂を通過させて複合プリフォームを形成するための方法が提供される。この方法は、樹脂フローチャンバ内に繊維プリフォームを配置する段階と、樹脂フローチャンバと第一チャンバとが第一ガス透過性フィルムによって分離されるよう第一チャンバを樹脂フローチャンバの一方の側面に固定する段階と、プリフォームから樹脂をくみ出して樹脂フローチャンバの排出管内に入れる（例えば吸引、引き出し又は押し出しを介して）段階と、繊維プリフォーム内から排出管を介して気泡を取り出す段階と、プリフォーム内から第一ガス透過膜を介して第一チャンバの中に残りの気泡を取り出す段階と、を有する。
【００１５】
本発明に係る方法はまた、樹脂フローチャンバと第二チャンバとが第二ガス透過性フィルムにより分離されるように樹脂フローチャンバの他方の側面に第二チャンバを固定する段階と、プリフォーム内に残された気泡を第二ガス透過膜を介して第二チャンバ内に取り出す段階と、を有する。
【００１６】
本発明に係る方法はまた、複合プリフォームにおける浸透、コンソリデーション、及び、硬化を補助するために、第一及び第二チャンバのうちの少なくとも１つの外表面に外圧を加える段階を有する。
【００１７】
前述の発明の概要及び後述の発明の実施形態の詳細は、添付された図面と併せて読むことにより理解が深まる。発明を描写するために、図面では特定の実施形態が示されている。しかしながら、本発明は添付された図面に示される配置及び手段に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る樹脂注入システムの簡素化された断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る樹脂注入システムの断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る樹脂注入プロセスにおいて用いられる、オーブン、圧力ボックス、又はオートクレーブ装置などの熱容器硬化用システムの等角図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は本発明の実施形態に係る樹脂注入システム１０の簡素化された断面図を示す。樹脂注入システム１０は、例えばＶＡＲＴＭシステム、ＰＡＲＴＭシステム、バルク注入プロセス、人工空気樹脂含浸注入プロセスであり得る。システム１０には、金型１２、金型１２に固定された金型側チャンバ１４、金型側チャンバ１４の上側に配置された樹脂フローチャンバ１６、及び、樹脂フローチャンバ１６の上側に配置された外側チャンバ１８が設けられている。金型側チャンバ１４、樹脂フローチャンバ１６、及び、外側チャンバ１８はそれぞれ真空チャンバ又は圧力チャンバであり得る。例えば、各チャンバ内に真空圧又は吸引圧が与えられるよう真空ポンプが各チャンバに動作可能に接続されても良い。図１に示すように、樹脂フローチャンバ１６は金型側チャンバ１４と外側チャンバ１８との間に挟まれている。任意的に、システム１０は、樹脂フローチャンバ１６及び、金型側チャンバ１４又は外側チャンバ１８のうちの何れか一方を有していてもよい。例えば、樹脂フローチャンバ１６が金型１２に直接隣接して設けられても良く、言い換えると、システム１０は分離された３つのチャンバのかわりに２つのチャンバを有することとなる。
【００２０】
金型側チャンバ１４は、金型１２の内表面及びガス透過性フィルム２２によりその範囲が規定される。ガス透過性フィルム２２はのりやテープなどのバッグシーリング材２４で内表面２０に固定される。バッグシーリング材２４は樹脂に対して不透過性を有する。即ちバッグシーリング材は樹脂を通さない。ガス透過性フィルム２２は、気体、例えば空気、アンモニア、水蒸気、又はその他の樹脂注入プロセスの副産物である気体を通し、且つ、樹脂を通さないような、プラスチック膜又はその他の同様の膜であり得る。通常ガス透過性フィルム２２には微小な孔又は開口が設けられており、気体分子は通過できるが液体又は固体は孔が小さいので通過できない。ガス透過性フィルム２２は、エチルトリフロロエチレン（ＥＴＦＥ）などのフッ素重合体及び熱可塑性フィルム、コーティングされた織物、又はその他の材料などから形成される。
【００２１】
ブリーザー膜、ブリーザー材、又はブリーザー層２６は、金型側チャンバ１４内に配置される。ブリーザー２６は織物又は空気を通す材料から形成される。ブリーザー２６は人工又は天然の材料、例えばナイロン、ポリエステル、コットン、ガラスカーボンとされ、剥離剤でコーティングされていても良い。要するに、ブリーザー２６は空気を容易に通すような種々の材料から形成され得る。
【００２２】
ホースフィッティング２８は金型１２を貫通して伸びて金型側チャンバ１４内部から外部環境への通路を形成する。ホースフィッティング２８はまたホース３０に接続され、ホース３０は、真空ポンプなどの真空源（図示せず）と流体連結されているか又は大気に開放されている。
【００２３】
動作中、ブリーザー２６は空気又はその他の気体を樹脂フローチャンバ１６からガス透過性フィルム２２を介して移動させる作用をする。樹脂フローチャンバ１６内の樹脂分子はフィルム２２を通過するには大き過ぎる。そのため樹脂はフィルム２２を通って金型側チャンバ１４内に入ることはない。金型側チャンバ１４内の気体はその後、ブリーザー２６を通りホース３０を通ってシステム１０の外に排出される。
【００２４】
樹脂フローチャンバ１６は、金型側チャンバ１４側のガス透過性フィルム２２及びガス透過性フィルム３２によりその範囲が規定される。ガス透過性フィルム３２はガス透過性フィルム２２と同様である。ガス透過性フィルム３２は金型１２の内表面２０にバッグシーリング材２４と同様のバッグシーリング材３４で固定されている。任意的に、ガス透過性フィルム３２は透過フィルム２２にバッグシーリング材で固定されてもよい。
【００２５】
排出管３６はフィルム３２の上端に密封して固定されて樹脂フローチャンバ１６内部と流体連結している。繊維又は織物プリフォームなどの複合プリフォーム３８は樹脂フローチャンバ１６内に配置される。樹脂透過リリース材はプリフォーム３８の上側又はプリフォーム３８内に配置されてもよい。リリース材によって樹脂はプリフォーム３８を横切って自由に流動できる。リリース材はプリフォーム３８を完全に又は部分的に包んで密閉(encapsulate)するように設けられてもよい。リリース材は、リリース剤でコーティングされた人工又は天然の織物繊維（例えばナイロン、ポリエステル又はコットン）でも良い。流動媒体４０は、樹脂が簡単に繊維プリフォーム３８を通過できるように繊維プリフォーム３８、リリース剤を含む、の上側に配置されてもよい。樹脂透過リリース材によって硬化プロセスの後に流動媒体４０が容易に取り除かれる。流動媒体４０はプリフォーム３８に比べて低い流れ抵抗を有する材料から形成される。流動媒体４０は人工又は天然の材料、例えばナイロン、ポリエステル、金属、又はコットンであってもよく、プリフォーム３８の周囲を樹脂が容易に流れることができるように設定される。流動媒体４０を用いることにより流動媒体４０を用いない場合に比べて樹脂がより簡単にプリフォーム３８を通過することが可能となる。
【００２６】
樹脂源（図示せず）は樹脂フローチャンバ１６に隣接して配置されてもよい。即ち樹脂は樹脂フローチャンバ１６内を通って排出管３６から出る。樹脂は真空圧又は圧力差の利用を介してプリフォーム３８を通って移動する。真空源（図示せず）はホース４２に動作可能に接続され、ホース４２は排出管３６に接続される。真空源は樹脂フローチャンバ１４内に吸引圧又は圧力差を及ぼし、樹脂は繊維プリフォーム及びホース４２を介して吸引される。
【００２７】
樹脂フローチャンバ１６内の樹脂はガス透過性フィルム２２によって金型側チャンバ１４内への透過が阻止される。同様に、樹脂はガス透過性フィルム３２によって外側真空チャンバへの透過が阻止される。
【００２８】
樹脂フローチャンバ１６内の気体及び樹脂は樹脂フローチャンバ１６の外に、上側から、ホース４２を介して吸引される。樹脂フローチャンバ１６内の気体は一方の側から金型側チャンバ１４によって吸引され、他方の側から外側チャンバ１８によって吸引される。複数のチャンバ１４、１６及び１８を用いることで、単一のチャンバを用いる場合と比較してより広い範囲へと空気及びその他の気体が取り除かれる。例えば、ホース４２に接続された真空源（図示せず）により生成される真空圧又は圧力差により、プリフォーム３８内に取り込まれた空気が上方に吸い取られる。同様に、プリフォーム３８内に取り込まれた空気は、金型側チャンバ１４及びブリーザー２６内の真空圧／圧力を用いてガス透過性フィルム２２を介してブリーザー２６の中吸い込まれ、真空ホース３０を通って外に排出される。外側チャンバ１８は同様にして繊維プリフォームから空気及びその他の気体を吸引する。
【００２９】
外側チャンバ１８はガス透過性フィルム３２及び外側フィルム４４によってその範囲が規定される。外側フィルム４４は金型１２の内表面２０にバッグシーリング材４６で固定される。外側フィルム４４は気体及び液体に対して不透過性を有していてもよく、これにより樹脂注入プロセス中にプリフォーム３８から吸い出された気体をわずかでも外部に逃がさないようにする。例えば外側フィルム４４は、気体、湿気及びその他のいずれをも通さないような材料から構成される複数の層を有するプラスチックの固体片であってもよい。あるいは外側フルム４４はガス透過性フィルム３２にバッグシーリング材で固定されてもよい。
【００３０】
排出管４８はフィルム４４に密封して固定されるとともに外側チャンバ１８内部と液体連結されている。排出管４８はホース５０に接続され、ホース５０は真空源（図示せず）に接続されていても又は大気とつながれていてもよく、それにより圧力差を生じさせてチャンバ１８を介して気体を外に排出するように動作する。
【００３１】
ブリーザー５２は外側チャンバ１８内に配置される。ブリーザー５２はブリーザー２６と同様であり、ブリーザー２６と同じく繊維プリフォーム３８から空気を吸引する働きをする。
【００３２】
フィルム４４に外側から圧力が加えられることにより、チャンバ１４、１６及び１８間に圧力差が生じる。圧力差を増大させるために、フィルム４４の外表面を圧縮するように収縮包装などの圧縮材を設けてもよい。樹脂注入の前、最中及び／又は後、又は硬化プロセス中において、増大された空気圧などの圧力がフィルム４４内に及ぼされる。
【００３３】
図１に示されるように、プリフォーム３８内に取り込まれた空気は３つの異なる側から吸引される。上述のように、プリフォーム３８内に取り込まれた空気は上側又は側面側から吸引される。即ち、取り込まれた空気はホース４２を通って、金型１２を介して配置されているホース３０を通って、そしてホース５０を通って吸引される。従って、もしプリフォーム３８の下位部に気泡が取り込まれていても、この気泡は上側から吸引される（即ちプリフォーム３８の全長さを通って吸引される）代わりに、プリフォーム３８の側面部から吸引される。従って、プリフォーム３８内の気泡は、プリフォームを追加的な樹脂で流し出すことなく、３つの異なる方向から素早くそして効率的に取り除かれる。
【００３４】
図２は樹脂注入システム１０の断面図である。図２は図１に示される樹脂注入システム１０のより詳細な図である。図２に示されるように、複数のホース３０が金型１２を介して金型側チャンバ１４と流体連結している。さらに、排出管３６及び４８は図１に示されるホースフィッティング２８と同様の標準的なホースフィッティングでもよい。また、図２に示されるように、樹脂フローチャンバ１６の排出管３６は金型１２の一部を貫通して設けられてもよい。排出管４８は外側チャンバ１８から外部環境又は真空システムに伸びている。
【００３５】
ブリーザー５２に加えブリーザー５４も外側チャンバ１８内に配置され得る。ブリーザー５４により気体の吸引能力が増大されてプリフォーム３８からより素早く気泡が吸い出される。
【００３６】
さらに、柔軟性のある圧縮層５６が、ブリーザー５２、５４及び外側チャンバ１８の間又はそれらの内部に配置される。圧縮層５６は収縮可能な人工又は天然材料であり、例えばポリエステルの収縮包装又はその他のそのような温度上昇とともにプリフォーム３８の形状にぴったり一致するような材料から構成される。
【００３７】
図１及び図２を参照すると、樹脂注入プロセス中、システム１０は加熱されたオーブン、圧力ボックス、又はオートクレーブ装置などの硬化システム容器内に配置される。室温における樹脂は粘着性を有するので容易に流動しない。その様な樹脂は加熱されることにより粘着性が低減されて自由に流動できるようになる。システム１０が加熱されると、圧縮層５６が、プリフォーム３８及び流動媒体４０の周囲を圧縮してプリフォーム３８の形状維持を確実なものにする。さらに、外側フィルム４４内に大気圧などの外圧を加えることで、上記のとおり、チャンバ１４、１６及び１８間の圧力差を生じさせる。
【００３８】
図３は本発明の実施形態よる樹脂注入プロセスにおいて用いられるオーブン６０などの加熱された硬化用容器の等角図を示す。ここでは加熱された硬化用容器としてオーブンを記載しているものの、圧力ボックス、オートクレー部装置などが用いられてもよい。オーブン６０は内部チャンバ６４の範囲を規定する本体６２を有する。エアチューブ６６がオーブン６０の中に伸びていることで、空気が内部チャンバ６４内に入ってチャンバ内を循環する。空気は本体６２の内表面に沿って隣接するスパイラルの方向に流れる。図１及び２に示されるシステム１０は内部チャンバ内に配置され、内部チャンバ６４に入る熱せられた空気は金型１２に向けられる。
【００３９】
図１〜３を参照すると、加熱されたオーブン６０などの硬化用容器の温度は特定の温度まで上昇する。オーブン６０内に移動する空気の温度は所望される金型空気間温度差よりも高い可能性がある。オーブン６０内に移動する空気の流れは金型１２の内表面に向けられる。そのため、金型１２は外側チャンバ１８よりも早く加熱される。そのようにして、金型１２と、チャンバ１４、１６及び１８の間に熱的勾配が生じる。そのため、金型１２と、チャンバ１４、１６及び１８の間の熱移動プロセスを介してシステム１０が加熱される。言い換えると、基本的な熱力学法則に基づき熱は冷たい領域へと移動する（暖かい空気はそれより低い温度の領域へと移動する）。そのため、強制対流プロセス及び外圧の作用によって、金型１２内に向けられた熱い空気が金型１２を素早く加熱する。金型１２の熱はシステム１０のチャンバ１４を含む他の構成要素に移動する。そのようにして、チャンバ１４内の樹脂は、金型１２に加熱された空気が向けられていない場合よりも素早く、所望される流動粘着度になるまで加熱される。
【００４０】
樹脂が特定の温度に到達するまで特定のペースで加熱されることにより樹脂の粘着度は最小限となる。そのようなものとして、圧力差によって樹脂フローチャンバ１６内の樹脂がプリフォーム３８を通過するように吸引される。システム１０が１つの真空ポート排出管３６を有することが示されているものの、複数のポートを設けることで、移動可能な体積の分、樹脂をより素早く吸引することが可能となる。
【００４１】
しかしながら、もし、樹脂がプリフォームを通る際に押されたり引かれたりする速度が速すぎると、プリフォーム３８を通る際における樹脂の押される及び引かれる際の力によってプリフォーム３８の寸法及び形状が歪められて変形してしまう可能性がある。しかしながら、上述のように、収縮テープなどの圧縮層５６は（加熱時に）収縮して繊維プリフォームの形状にぴたりと合致する。そのため、圧縮層５６の圧縮性及びフィルム４４に与えられる外圧がプリフォームを固定する。そのようにして、プリフォーム３８を樹脂が強制的に通過させられる際にプリフォーム３８が変形されることが、圧縮層５６及び外圧により防止されるという事実から、システム１０は、繊維プリフォーム３８を樹脂が高速で通過することに適応している。
【００４２】
樹脂注入プロセス中にプリフォーム３８内に取り込まれた気泡は、ホース３０、４２及び５０を介してプリフォーム３８の３カ所から吸引される。樹脂の粘着度は温度の上昇と共に減少する。樹脂の粘着度が低いほど、樹脂はプリフォームを素早く通過することができる。圧縮層５６は温度の上昇及び外圧の増大とともにプリフォーム３８の形状にぴたりと合致し、プリフォーム３８を樹脂が流れる際にプリフォーム３８の寸法及び形状を維持する。
【００４３】
プリフォーム３８内から全ての気泡が吸引されると、プリフォーム３８の硬化プロセスを加速させるためにオーブン６０の温度が上げられる。再び、温度の上昇と共に圧縮層５６は圧縮し続けてプリフォーム３８に増大された圧縮力を及ぼす。圧縮層５６がプリフォーム３８の周囲で圧縮し続けると、プリフォームの形状が強固なものとなり、そして、残っている全ての気泡がプリフォーム３８の外に強制的に出される。さらに、圧縮層５６によってプリフォーム３８内に及ぼされた力は、残っていた全ての気泡に圧縮力を及ぼし、それにより、気泡は、プリフォーム３８を通って出るまで圧迫されて小さくされる。浸透、コンソリデーション、及び／又は硬化プロセスを補助するために、付加的な外圧を用いることもできる。
【００４４】
プリフォーム３８が適切に硬化処理された後、システム１０はオーブン６０などの硬化用容器から取り出されて冷却される。その後、プリフォーム３８がシステム１０から取り出される。
【００４５】
従って、本発明の実施形態は、樹脂注入プロセスにより繊維プリフォームを形成するための有効なシステム及び方法を提供する。さらに、本発明の実施形態は、内部又は外側にある孔が最小限である又は全く無い堅固な繊維プリフォームを提供する。
【００４６】
本発明は特定の実施形態を参照して記述されているものの、本発明の範囲を逸脱することなく様々な変更がなされること、及び、同等物と差し替えられることが可能であることが当業者に理解される。加えて、特定の状況又は材料に適応させるために、本発明の範囲を逸脱することなく様々な修正を本発明の教示に加えることができる。従って、本発明が開示されている特定の実施形態に限定されるものでないことが意図され、本発明が特許請求の範囲に記載される請求項の範囲内に当てはまる全ての実施形態を含むことが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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