(57)【要約】  本発明は、反応性樹脂混合物の真空インフュージョンによって繊維強化複合部品を生産する方法であって、反応性樹脂混合物を生産するステップ及びキャビティ内に注入するステップが、即時的かつ連続的にデバイス内で実施されることを特徴する、方法に関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応性樹脂混合物がレイド繊維スクリムを備えるキャビティに注入される、繊維強化複合コンポーネントの生産のための真空支援インフュージョンプロセスであって、
ａ．前記反応性樹脂コンポーネントを含む少なくとも２つのフィード（４８、４９）と、前記フィード（４８、４９）をガス抜きする排気機器（５０）と、供給ライン（４１、４２）によって前記フィード（４８、４９）にそれぞれ取り付けられた調量ユニット（４４ａ、４４ｂ）と、前記調量ユニット（４４ａ、４４ｂ）からの前記反応性樹脂コンポーネントがともに内部にもたらされる混合ユニット（４３）とを備える反応注入デバイス（４０）を設けるステップと、
ｂ．レイド繊維スクリム（２１）を備える閉鎖キャビティ（１０）を設けるステップであって、前記レイド線維スクリム（２１）は、
ｉ．前記キャビティ（１０）に真空を印加し、前記キャビティ（１０）内に樹脂を入力するのに適する少なくとも１つの入力ダクト（３１）を有するシェルによって包囲され、
ｉｉ．前記レイド繊維スクリム（２１）から水分を除去するために、乾燥ガスを前記キャビティ内に導入するとともに、インフュージョン中、また任意選択で乾燥中の排気のために第１の真空源（３４）によって真空を印加するのに適する少なくとも１つの乾燥ダクト（３２）を有し、
ｉｉｉ．入力ライン（４５）によって前記入力ダクト（３１）において前記反応注入デバイス（４０）に対する接続を有し、前記入力ライン（４５）は、閉鎖することができるとともに、第２の真空源（４７）に取り付けられる側方出口（４６）によって排気することができる、
ステップと、
ｃ．前記第２の真空源（４７）を用いて、前記キャビティ（１０）及び該キャビティ（１０）内に存在する前記レイド繊維スクリム（２１）を、前記入力ライン（４５）及び任意選択で前記調量ユニット（４４ａ、４４ｂ）／混合ユニット（４３）をガス抜きし乾燥させるステップであって、任意選択で、乾燥ガス（３３）が前記乾燥ダクト（３２）によって導入される、又は、更なる排気が前記第１の真空源（３４）を用いて行われる、ステップと、
ｄ．前記供給ライン（４１、４２）による、前記反応注入デバイス（４０）の前記フィード（４８、４９）から前記調量ユニット（４４ａ、４４ｂ）内への前記ガス抜きされた反応性コンポーネントの入力によって、インフュージョン手順を始動させ、前記混合ユニット（４３）内で前記コンポーネントから反応性樹脂混合物を生産するステップであって、前記第２の真空源（４７）への前記出口（４６）は、前記反応性樹脂混合物が前記出口に達する前に閉鎖される、ステップと
ｅ．前記乾燥ダクト（３２）によって前記第１の真空源（３４）を用いて前記キャビティ（１０）を同時に排気しながら、前記キャビティ（１０）内に前記入力ダクト（３１）によって前記反応性樹脂混合物を注入するステップであって、前記注入中に、前記キャビティのエントリーポイントで測定されるエントリー圧力は周囲圧力よりも低いままである、ステップと、
ｆ．前記キャビティ（１０）内で、硬化を伴う前記樹脂混合物の反応を完了させるステップと
を含む、真空支援インフュージョンプロセス。
【請求項２】
真空支援樹脂トランスファー成形プロセスであることを特徴とする、請求項１に記載の繊維強化複合コンポーネント（２０）の生産のための真空支援インフュージョンプロセス。
【請求項３】
前記キャビティの前記エントリーポイントで測定される、指定された最大エントリー圧力に達すると、前記調量ユニット（４４）は、前記最大エントリー圧力の順守を確実にしながら、連続可変方式で出力量を低減するコントロールを適用する、請求項１又は２に記載のプロセス。
【請求項４】
前記キャビティの前記エントリーポイントで測定される前記最大エントリー圧力は、前記周囲圧力よりも０．０１バール〜０．２バール低い、請求項１〜３のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項５】
前記最大エントリー圧力は０．８８バール絶対圧力〜０．９２バール絶対圧力である、請求項４に記載のプロセス。
【請求項６】
前記入力ライン（４５）はバッファーコンテナー（５１）を更に有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項７】
前記バッファーコンテナー（５１）は弾性ブラダーである、請求項５に記載のプロセス。
【請求項８】
前記繊維強化複合コンポーネント（２０）は風力タービンローターブレードであり、前記樹脂は、ポリウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ハイブリッド樹脂、及び／又はエポキシ樹脂を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項９】
前記樹脂はポリウレタンポリアクリルハイブリッド樹脂であり、前記反応性樹脂コンポーネントは、イソシアネートコンポーネント、並びに、ポリオール及びヒドロキシ末端（メタ）アクリレートモノマーを含むイソシアネート反応性コンポーネントである、請求項１〜８のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１０】
風力タービン用のローターブレードの生産のための、請求項１〜９のいずれか一項に記載のプロセスの使用法。
【請求項１１】
インフュージョンデバイスであって、
ａ．前記反応性樹脂コンポーネントを含む少なくとも２つのフィード（４８、４９）と、前記フィード（４８、４９）をガス抜きする排気機器（５０）と、供給ライン（４１、４２）によって前記フィード（４８、４９）にそれぞれ取り付けられた調量ユニット（４４ａ、４４ｂ）と、前記調量ユニット（４４ａ、４４ｂ）からの前記反応性樹脂コンポーネントがともに内部にもたらされる混合ユニット（４３）とを備える反応注入デバイス（４０）と、
ｂ．レイド繊維スクリム（２１）を備える閉鎖キャビティ（１０）と、
を備え、前記レイド線維スクリム（２１）は、
ｉ．前記キャビティ（１０）に真空を印加し、前記キャビティ（１０）内に樹脂を入力するのに適する少なくとも１つの入力ダクト（３１）を有するシェルによって包囲され、
ｉｉ．前記レイド繊維スクリム（２１）から水分を除去するために乾燥ガスを前記キャビティ内に導入するとともに、インフュージョン中、また任意選択で乾燥中の排気のために第１の真空源（３４）によって真空を印加するのに適する少なくとも１つの乾燥ダクト（３２）を有し、
ｉｉｉ．入力ライン（４５）によって前記入力ダクト（３１）において前記反応注入デバイス（４０）に対する接続を有し、前記入力ライン（４５）は、閉鎖することができるとともに、第２の真空源（４７）に取り付けられる側方出口（４６）によって排気することができる、インフュージョンデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反応性樹脂混合物の真空支援インフュージョンによる繊維強化複合コンポーネントの生産のためのプロセスであって、反応性樹脂混合物の生産及びキャビティ内への注入が、統合化インフュージョンデバイス（integrated infusion device）内で行われ、経時的中断（chronological interruption）なしで互いに追従することを特徴とする、プロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
マトリックス材料としての熱硬化プラスチック（樹脂）及び強化繊維から構成される繊維強化複合コンポーネント（繊維複合コンポーネント）は、しばしば、建築材料として使用される。なぜならば、それらのコンポーネントが、低重量とともに高い機械強度を有するからである。これらの繊維複合コンポーネントは、例として、レイド繊維スクリム（laid fiber scrim）内への樹脂コンポーネントの液体反応性混合物のインフュージョンと、それに続く、樹脂の硬化（架橋結合）とによって生産される。これらの繊維複合コンポーネントは、広範囲の考えられる使用を有し、また、例として、航空機構造において、自動車構造において、又は風力タービンのローターブレードにおいて使用することができる。使用される樹脂は、通常、不飽和ポリエステルポリマー、ビニルエステルポリマー、及び／又はエポキシポリマーであり、近年は、ポリウレタン構造を含むポリマー、また同様に、上記で述べたポリマー（例えば、ポリアクリレート−ポリウレタンポリマー）のハイブリッドの使用の増加も見てきた。
【０００３】
特に、大きい繊維複合コンポーネントの場合、生産は、概して、例として特許文献１及び特許文献２に記載されているように、真空支援インフュージョンプロセスによって達成される。これらのプロセスは、樹脂の急速かつ均一な分布を達成することができる。ここでの別の重要な因子は、樹脂材料による繊維の飽和が最大にされること、及び、この材料の硬化が過度に急速でないことである。不均一インフュージョンは、そうでなければ、ガス含有又はレイド繊維スクリムの不完全湿潤化、また同様に、その結果、コンポーネントの安定性を減少させる可能性がある割れをもたらす、又は更に、層の剥離をもたらす可能性がある。コンポーネントの表面上でのこのタイプの欠陥は、潜在的な弱点を提供し、これは早期摩耗に寄与する。
【０００４】
特許文献２は、ガス含有の回避のために、樹脂混合物（「樹脂コンポーネント（resin component）」及び「硬化剤コンポーネント（hardener component）」と呼ぶ）用のフィードの最大化されたガス抜きと組み合わせた真空インフュージョンプロセスを提案する。このため、特許文献２によって提案されているデバイス内の反応性コンポーネントのガス抜きのために貯蔵容器に真空が印加され、真空インフュージョンのために、減圧圧力が、排気機器によって鋳造モールドに印加される（図１参照）。
【０００５】
しかしながら、特許文献２に開示されているデバイスは、ポリウレタン等の非常に水敏感性のある樹脂の処理について欠点を依然として有する。真空インフュージョン中に鋳造モールドに印加される真空をトランスファー（transfer）するのに使用される排気ラインは、ライン及び／又はポンプ内への樹脂のトランスファーを回避するために、樹脂について上流膜又は他の流れ障壁を常に必要とする。
【０００６】
この排気機器は、モールド内に設置された繊維の、また、フィードの下流の弁、デバイス、ラインの、また、モールドの十分な乾燥及び排気を可能にしない。これらの問題は、繊維強化複合コンポーネントの生産のための欧州特許出願公開第２８８６３２２号に開示されている真空支援インフュージョンプロセスによっても解決されない。この欧州特許出願は、導入される繊維の乾燥及び樹脂による後続のその飽和を記載している。結果として得られる問題、すなわち欠陥及び割れは、コンポーネントの不十分なガス抜きに起因すると認めることができるものと同様であり、水と反応性コンポーネントとの間の反応は、樹脂それ自体の品質に更に影響を及ぼす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１３１０３５１号
【特許文献２】国際公開第２０１２／１２３２８０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本文書で述べる本発明は、水敏感性のある反応性樹脂コンポーネントから生産される大きい繊維複合コンポーネントの欠陥のある品質に関連する従来技術の問題を解決するという目的を有する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このため、本発明は、上述した従来技術において開示されているプロセスの以下の修正を提案する。
【００１０】
本発明は、反応性樹脂混合物がレイド繊維スクリムを備えるキャビティに注入される、繊維強化複合コンポーネントの生産のための真空支援インフュージョンプロセスであって、
ａ．反応性樹脂コンポーネントを含む少なくとも２つのフィード４８、４９と、フィード４８、４９をガス抜きする排気機器５０と、供給ライン４１、４２によってフィード４８、４９にそれぞれ取り付けられた調量ユニット４４ａ、４４ｂと、調量ユニット４４ａ、４４ｂからの反応性樹脂コンポーネントがともに内部にもたらされる混合ユニット４３とを備える反応注入デバイス４０を設けるステップと、
ｂ．レイド繊維スクリム２１を備える閉鎖キャビティ１０を設けるステップであって、レイド繊維スクリム２１は、
ｉ．キャビティ１０に真空を印加し、キャビティ１０内に樹脂を入力するのに適する少なくとも１つの入力ダクト３１を有するシェルによって包囲され、
ｉｉ．レイド繊維スクリム２１から水分を除去するために、乾燥ガスをキャビティ内に導入するとともに、インフュージョン中、また任意選択で乾燥中の排気のために第１の真空源３４によって真空を印加するのに適する少なくとも１つの乾燥ダクト３２を有し、
ｉｉｉ．入力ライン４５によって入力ダクト３１において反応注入デバイス４０に対する接続を有し、入力ライン４５は、閉鎖することができるとともに、第２の真空源４７に取り付けられる側方出口４６によって排気することができる、
ステップと、
ｃ．第２の真空源４７を用いて、キャビティ１０及びキャビティ１０内に存在するレイド繊維スクリム２１を、入力ライン４５及び任意選択で混合ユニット４３をガス抜きし乾燥させるステップであって、任意選択で、乾燥ガス３３が乾燥ダクト３２によって導入される、又は、任意選択で更なる排気が第１の真空源３４を用いて行われる、ステップと、
ｄ．供給ライン４１、４２による、反応注入デバイス４０のフィード４８、４９から混合ユニット４３内へのガス抜きされた反応性コンポーネントの入力によって、インフュージョン手順を始動させ、混合ユニット４３内でコンポーネントから反応性樹脂混合物を生産するステップであって、第２の真空源４７への出口４６は、反応性樹脂混合物がこの出口に達する前に閉鎖される、ステップと
ｅ．任意選択で乾燥ダクト３２によって第１の真空源３４を用いてキャビティ１０を同時に排気しながら、キャビティ１０内に入力ダクト３１によって反応性樹脂混合物を注入するステップであって、注入中に、キャビティのエントリーポイントで測定されるエントリー圧力は周囲圧力よりも低いままである、ステップと、
ｆ．キャビティ１０内で、硬化を伴う樹脂混合物の反応を完了させるステップと、
を含む、真空支援インフュージョンプロセスを提供する。
【００１１】
繊維強化複合コンポーネント２０の生産のための、本発明による真空支援インフュージョンプロセスは、好ましくは、真空支援樹脂トランスファー成形プロセスである。
【００１２】
一実施の形態において、繊維強化複合コンポーネント２０は風力タービンローターブレードであり、樹脂は、ポリウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ハイブリッド樹脂、及び／又はエポキシ樹脂を含む。
【００１３】
好ましい実施の形態において、樹脂は、ポリウレタン系樹脂、特に、ポリウレタンポリアクリルハイブリッド樹脂であり、反応性樹脂コンポーネントは、イソシアネートコンポーネント、並びに、ポリオール及びヒドロキシ末端アクリレートモノマー又はヒドロキシ末端（メタ）アクリレートモノマーを含むイソシアネート反応性コンポーネントである。
【００１４】
本発明によるプロセスは、特に風力タービン用のローターブレードを生産するために使用される。
【００１５】
キャビティの構造は特に、以下：ａ）内部空間の境界を定め、また、キャビティの内部空間内で生産される複合コンポーネントの形状の境界を定めることを意図されるフレームプロファイル、ｂ）内部空間を排気し、フレームプロファイルの内部空間内に樹脂を入力するための入力ダクトであって、フレームプロファイルの内部空間と連通する入力アパーチャを有する、入力ダクト、ｃ）生産される複合コンポーネントから水分を除去するため、乾燥ガスを導入し、真空インフュージョン手順中に真空を印加するための１つ以上の乾燥ダクトであって、各乾燥ダクトはフレームプロファイルの内部空間と連通する導入アパーチャを有する、１つ以上の乾燥ダクト、ｄ）フレームプロファイル、入力ダクトの入力アパーチャ、及び乾燥ダクト（複数の場合もある）の導入アパーチャを気密的に閉囲する真空フォイルを提供し、真空フォイルとフレームプロファイルとの間に、フレームプロファイルの内部空間内に樹脂を保持するためのガス浸透可能セパレーター膜が配置され、乾燥ダクト（複数の場合もある）のアパーチャは、真空フォイルとセパレーター膜との間に配置され、セパレーター膜はフレームプロファイルを閉囲する。セパレーター膜の代わりに、樹脂流れ障壁を呈する適切な不織布材料又は別のテキスタイルを使用することも可能である。
【００１６】
乾燥ガスが導入ポイントからインフュージョンデバイスを通って流れるとき、乾燥ガスは、最初に、セパレーター膜を通過し、その後、フレームプロファイルの内部空間内で、繊維内に存在する水分、特に水を吸収し除去することができる。セパレーター膜は、ここで、乾燥ガスの流れに対するかなりの抵抗を提供する。フレームプロファイルの内部空間に対して、乾燥ガスの導入アパーチャがセパレーター膜の外側にあり、吸引除去アパーチャがセパレーター膜内にあるため、乾燥ガスは、セパレーター膜によって提供される流れ抵抗に１回だけ打ち勝つことが必要とされる。そのため、既に水分を吸収した乾燥ガスと、非常に最近入力されかつ乾燥している乾燥ガスとの逆混合（back mixing）を回避することも可能である。調査が示したところによれば、乾燥ガスについての対向する、すなわち、吸引除去アパーチャから導入アパーチャへの流れ方向と比較して、フレームプロファイルの内部空間内の、また同様に、生産される複合コンポーネントの内部内の圧力は減少する可能性があるということである。これは、水の蒸発を促進し、したがって、乾燥は、より急速にかつより効果的に起こる可能性がある。フレームプロファイルの内部のより高い乾燥度を、同等の温度で、同等の乾燥時間で、また、乾燥ガスの同等の質量流量で達成することができる。フレームプロファイルの内部における水の質量による割合が比較的小さいため（これは、例として、フレームプロファイルの内部に配置され、生産される繊維強化複合コンポーネントの一部を形成する繊維によって導入される水である）、インフュージョンデバイス内に残っている水と入力される樹脂との間の反応であって、その反応中に、二酸化炭素等のガス反応生成物が複合コンポーネント内の液胞（vacuole）の原因となり得る、反応が回避される、又は、少なくともその程度が低減される。
【００１７】
特に、真空及び／又は減圧圧力が吸引除去アパーチャに印加されると、この非常に低い圧力を、最小流れ抵抗によって、フレームプロファイルの内部空間に印加することができる。乾燥ガスについての対向する流れ方向によって、この非常に低い圧力が、導入アパーチャに印加された場合、この非常に低い圧力は、セパレーター膜に印加されることになり、したがって、セパレーター膜に起因する流れ抵抗によって、相応してより高い圧力が、フレームプロファイルの内部空間に行き渡ることになる。乾燥ガスが、セパレーター膜の外側で入力され、セパレーター膜内で吸引によって除去されるため、水の蒸発を促進する特に低い圧力は、フレームプロファイルの内部空間内で達成することができ、したがって、繊維強化複合コンポーネント内の液胞のリスクが小さくなる可能性がある。
【００１８】
ステップｃ．におけるガス抜き及び乾燥は、出口によって樹脂用の入力ダクトに取り付けられた真空源を用いて行われる。ガス抜き及び乾燥は、任意選択で、乾燥ダクトによる乾燥ガスの更なる導入によって、又は、真空源による乾燥ダクトによる真空の更なる印加によって行うことができる。
【００１９】
乾燥用の真空が、それによって樹脂用の入力ダクトに印加される出口は、好ましくは停止弁である。
【００２０】
減圧圧力、特に、真空圧力は、入力ライン上に取り付けられた真空源によって、入力ダクトによってキャビティの内部空間内に印加される。真空圧力は、特に２０ミリバール未満、特に好ましくは１０ミリバール未満である。これは、フレームプロファイルの内部空間内で特に低い圧力を提供し、したがって、水の蒸発を促進することができる。
【００２１】
乾燥ダクトに取り付けられる第１の真空源及び出口に取り付けられる第２の真空源は同一とすることができ、これは、同じ真空ポンプが乾燥ダクト及び出口に取り付けられることを意味する。別の実施の形態において、第１の真空源及び第２の真空源は異なるものとすることができる。
【００２２】
乾燥は、こうしてより効率的である。なぜならば、流れに対する抵抗がコンポーネント内でのより高い真空のより急速な達成を可能にするからである。通常は慣例であるように、真空が真空側の膜のみを通して印加される場合、高い真空を達成するためには遥かに長い時間が必要とされる。この差についての理由は、以下の通りである。周囲圧力でコンポーネント内に存在するガス体積とともに、生じる水蒸気の、コンポーネントからの除去のために、吸引が更に必要とされる。この体積は、乾燥期間全体にわたって生じ、また、膜による乾燥の場合、コンポーネント内のより高い残留圧力を提供する。ここで、排気による、任意選択で、乾燥ガスを用いた乾燥が終了するまで、樹脂の入力を遅延させることが有利であることが認識される。デバイスのこの構造の別の利点は、入力ライン、及び任意選択で同様に、調量及び混合ユニットが、入力ダクト上の停止弁によって側方に取り付けられた真空源によって同様にガス抜きされ乾燥されることである。
【００２３】
したがって、反応性樹脂混合物の真空支援インフュージョンは、好ましくは、繊維／レイド繊維スクリムを備えるモールドの、また同様に、入力ラインの、真空による乾燥及び排気にすぐに続く。
【００２４】
反応注入デバイスは、特に、特許文献２に記載されている実施形態の場合と同様に構成することができる。本発明によれば、フィード、すなわち、反応性樹脂コンポーネントは、別個の真空源によって、混合の前に及び／又はインラインでガス抜きされ、調量ユニット、例えば、調量ポンプによって調量され、混合ユニット例えばスタティックミキサー内に入る。特許文献２で明らかにされる構造との重要な差は、混合ユニットに続く入力ラインが、停止弁によって真空源に対して側方に接続を有し、その真空源は、インフュージョン手順が開始する前に、レイド繊維スクリムを有するキャビティ、入力ダクト、及び入力ラインそれ自身を乾燥させるために利用されることである。
【００２５】
インフュージョン手順は、フィードのガス抜き並びに構造及びラインの乾燥が終了した後に、樹脂コンポーネントについての調量ユニットの始動によって開始する。樹脂コンポーネントは、調量されて混合ユニット内に入り、そこで混合される。入力ラインに側方に取り付けられた真空源は、樹脂混合物が停止弁に達する前に隔離されなければならず、例として、真空源を、調量ユニットが始動する前に停止弁によって隔離することができる。好ましい実施の形態において、停止弁の隔離は、入力ライン内の樹脂混合物が弁に既にほぼ達するまで遅延される。入力ライン内の停止弁は、特に有利には、キャビティ内に入力するためのダクトのできる限り近くに配置されるため、停止弁の隔離は、キャビティ内への樹脂混合物のエントリー直前まで遅延することができる。入力ラインは、硬質ライン、又は、可撓性チューブ、好ましくは可撓性チューブとすることができる。真空源は、その後、例えば、停止弁を有するＴピースによって取り付けられる。
【００２６】
樹脂混合物の調量は、制御された方式で行われる。このため、コンポーネントのエントリーポイントにおける（入力ダクトにおける）絶対圧力が測定される。注入手順の始めに選択される量は、例として、調量ポンプによって調量することができる達成可能な最大量とすることができる。大きいコンポーネント、例えば、風力タービンブレードのための投入材料（charging material）についての典型的な値は、２０ｋｇ／ｍｉｎである。しかしながら、特に大きいコンポーネントの場合、この値は、４０ｋｇ／ｍｉｎ又は更に大きい値とすることもできる。
【００２７】
好ましい実施の形態において、入力ダクトにおいて測定される、コンポーネントの事前選択された最大エントリー圧力に達すると、反応注入デバイスは、混合ユニットから出る出力量を低減するコントロールを適用し、したがって、真空フォイルの考えられる持ち上がりを防止する。このため、キャビティにおける事前選択された最大エントリー圧力は、周囲圧力よりも小さい、例えば、周囲圧力よりも０．０１バール〜０．２バール小さい、好ましくは０．８８バール絶対圧力〜０．９２バール絶対圧力でなければならない。確立される圧力差の大きさは、入力ダクトがキャビティに取り付けられるポイントにも依存する。キャビティが、入力ダクトが取り付けられるポイントの下に延在する場合、この高さの差が考慮されなければならない。なぜならば、液体樹脂の測地学的圧力（geodetic pressure）が、周囲圧力に対して加算的（additional）であり、したがって、許容可能な最大充填圧力を減少させるからである。これは、確立される圧力差が、より大きい、或る特定の状況では、更に０．２バール超であることを意味する。
【００２８】
反応注入デバイスが、連続可変方式でかつ形成に精密に一致して、出力量を減少させるコントロールを適用するため、キャビティにおけるエントリー圧力が最大エントリー圧力で一定に保たれることが好ましい。投入レベル（charge level）の増加とともに、コンポーネントにおけるエントリー圧力が維持されながら、出力量がゼロに近づくことがここで可能である。
【００２９】
プロセスの別の実施の形態において、入力ライン４５はバッファーコンテナー５１を更に有する。バッファーコンテナー５１は、例として、複合コンポーネントの生産後に廃棄を受けるタンク、又はそうでなければ、弾性ブラダーとすることができる。バッファーコンテナーの体積は、例として、４０ｌ〜３００ｌである。上記コンテナーが、インフュージョン手順が開始する前に、真空源５０又は４７によって同様に乾燥されガス抜きされることが重要である。この実施の形態は、その出力量がそのような広い範囲にわたって制御できない反応注入デバイスを利用することも可能であるという利点を有する。この場合、キャビティにおけるエントリー圧力は、バッファーコンテナーから出力される量を制御する。
【００３０】
反応注入デバイス、入力ライン、及びキャビティからなるインフュージョンデバイスの、及び／又は、特にそのようなインフュージョンデバイスを用いて繊維強化複合コンポーネントを生産するプロセスの他の態様は、その内容が本明細書の一部をなす欧州特許出願公開第２８８６３２２号に記載されているように、構成し、更に開発することができる。使用される乾燥ガスは、例として、不活性ガス、特にＮ２とすることができ、不活性ガスは、例として、５標準ｌ／ｍｉｎ±０．５標準ｌ／ｍｉｎ以上である体積流量を有する入力とすることができる。例として、２０ミリバール≦ｐ≦１００ミリバール、特に３５ミリバール≦ｐ≦８０ミリバールによって規定される、また好ましくは、４５ミリバール≦ｐ≦６０ミリバールによって規定される圧力ｐを、フレームプロファイル内の内部空間内に確立することができる。導入アパーチャとフレームプロファイルの内部空間との間の乾燥ガスについての圧力損失Δｐは、例として、１００ミリバール≦Δｐ≦９００ミリバール、特に２５０ミリバール≦Δｐ≦６００ミリバール、また好ましくは、３５０ミリバール≦Δｐ≦４５０ミリバールによって規定することができる。繊維の乾燥中におけるフレームプロファイルの内部空間内の温度Ｔは、乾燥時間にわたる平均で、特に、２０℃≦Ｔ≦９０℃、好ましくは２５℃≦Ｔ≦７０℃、より好ましくは３０℃≦Ｔ≦５０℃、特に好ましくはＴ＝３５℃±３Ｋによって規定することができる。そのようなパラメーターによって、３０ｍｉｎ≦ｔ≦２４０ｍｉｎ、特に６０ｍｉｎ≦ｔ≦１８０ｍｉｎ、好ましくは９０ｍｉｎ≦ｔ≦１２０ｍｉｎによって規定される、乾燥ガスが入力される乾燥時間ｔは、本質的に、樹脂と反応する可能性のある水が全く残っていない程度にまで繊維の乾燥を達成するのに既に十分である。温度及び／又は圧力及び／又は体積流量が、本質的に乾燥時間にわたって一定であることが好ましいが、乾燥時間中に、乾燥ガスの経時的に変動する温度プロファイル及び／又は経時的に変動する圧力プロファイル及び／又は経時的に変動する体積流量プロファイルを適用することも、原理上ここでは可能である。樹脂は、特に、主に又は完全にＰＵＲからなることができる。特に、複数のプロファイル部品からの組み立てに従うフレームプロファイルは、例として、鋼から、複合材料から、又はポリマー発泡体から生産されたものとすることができる。フレームプロファイルは、任意選択で制御される規定された温度を、フレームプロファイルの内部空間内で確立するために、熱源、例えば加熱機器に対する熱結合を好ましくは有する。
【００３１】
特に、真空フォイルとセパレーター膜との間に、フレームプロファイルの内部空間にわたって乾燥ガスを分配するためのガス間隔層が配置される。特にここで、乾燥ガス用の導入アパーチャが、真空フォイルとガス間隔層との間に配置される。「ブリーザー（breather）」とも呼ばれるガス間隔層の材料の厚さ及び乾燥ガスに対するガス間隔層の浸透度（permeability）は、ガス間隔層内での乾燥ガスの容易な分配を可能にするのに十分とすることができる。したがって、乾燥ガスは、本質的に、フレームプロファイルの内部空間をカバーするセパレーター膜表面全体にわたって分布することができる。したがって、乾燥ガスは、依然として乾燥している間に、相応して大きいエリアにわたって、セパレーター膜を通して内部空間内に入り、水及び／又は水蒸気を抽出することができる。ガス間隔層は、乾燥ガスについての流れに対する抵抗に寄与し得るが、ガス間隔層の流れ抵抗は、セパレーター膜の流れ抵抗よりも著しく低いものとすることができる。ガス間隔層は、例として、不織布材料及び／又は任意の他の十分に多孔質のエンティティによって構成することができる。
【００３２】
フレームプロファイルが、入力ダクトの入力アパーチャが配置されるエントリープロファイル、及び、エントリープロファイルに対向して、乾燥ダクトの導入アパーチャが配置される対向プロファイルを有することが特に好ましい。乾燥ガスは、導入アパーチャによって対向プロファイルにおいて入力され、入力ダクトによって吸引によって除去される場合、対向プロファイルからエントリープロファイルまで全幅にわたって流れなければならず、したがって、フレームプロファイルの内部空間内での乾燥ガスの滞留時間中に、水を有する乾燥ガスの特に高いローディングが起こる可能性がある。内部空間の寸法が最大に近づくフレームプロファイル領域に、入力アパーチャ及び導入アパーチャが配置されることが好ましい。
【００３３】
入力ダクトの入力アパーチャ及び／又は乾燥ダクトの導入アパーチャが、フレームプロファイルの内部空間から外方に向くフレームプロファイル側に配置されることが好ましい。乾燥ガス及び／又は樹脂は、例えばフレームプロファイルのオープントップアパーチャ（open-top aperture）によってフレームプロファイルの外側からフレームプロファイルの内部に流れることができる。そのため、フレームプロファイルの内部内に突出する入力ダクト及び／又は乾燥ダクトによって、必要とされる複合コンポーネントの形状の損傷を回避することが可能である。インフュージョンデバイスは、フレームプロファイルの切り換えによって、必要とされる複合コンポーネントの異なる３次元設計のために更に容易に修正することができる。
【００３４】
フレームプロファイルの内部空間に沿って樹脂を分配するために、フレームプロファイルの内部空間の境界を或る程度定める樹脂間隔層が、特に本質的にＬの形状で設けられ、特に、樹脂間隔層が、乾燥ダクトの導入アパーチャに向かって及び／又は対向プロファイルに向かって開放形状を有することが特に好ましい。樹脂間隔層の材料の厚さ及び樹脂に対する樹脂間隔層の浸透度は、樹脂間隔層内での樹脂の容易な分配を可能にするのに十分とすることができる。特に、樹脂は、樹脂間隔層によって、フレームプロファイルの内部空間の周辺において、樹脂が本質的に内部空間の基底全体にわたって均一に分布することができる、基底領域（basal region）に入るように側方に流れることができる。後続の樹脂は、その後、下から樹脂間隔層から上方に内部空間内に徐々に流れ、セパレーター膜によって樹脂が内部空間内に保持されるまで内部空間を満たすことができる。内部空間内に残っている空気は、容易に、樹脂の上昇する液体面によって変位し、セパレーター膜を通して押し出すことができる。樹脂が、一方の側の領域によって内部空間の基底領域に流入することのみを必要とされるため、対向プロファイルの領域の対向する側において樹脂間隔層を設ける要件は存在せず、したがって、乾燥ガスは、樹脂間隔層を通ってフレームプロファイルの内部空間に流入する必要はない。そのため、乾燥ガスの流れに対する不必要な抵抗は回避され、樹脂間隔層についての材料の使用は、少なく保たれる。樹脂間隔層は、例として、不織布材料及び／又は任意の他の十分に多孔質のエンティティによって構成することができる。
【００３５】
特に、フレームプロファイルの内部空間に沿って樹脂を交換するために、フレームプロファイルの内部空間の境界を或る程度定める孔開きフォイルが、特に本質的にＵの形状で設けられ、特に、孔開きフォイルは、乾燥ダクトの導入アパーチャに向かって及び／又は対向プロファイルに向かって開放形状を有する。孔開きフォイルは、特に、内部空間の方に向く樹脂間隔層の側に配置することができる。孔開きフォイルは、一方で、内部空間内への樹脂の通過、及び、内部空間からの樹脂の流出も可能にすることができるが、他方で、内部空間から外方に向く孔開きフォイルの側での入力樹脂の分布の最大均一性を可能にするのに十分な、樹脂の流れに対する抵抗を提供することもできる。樹脂が、一方の側の領域によって内部空間の基底領域に流入することのみを必要とされるため、対向プロファイルの領域の対向する側において孔開きフォイルを設ける要件は存在せず、したがって、乾燥ガスは、孔開きフォイルを通ってフレームプロファイルの内部空間に流入する必要はない。そのため、乾燥ガスの流れに対する不必要な抵抗は回避され、孔開きフォイルについての材料の使用は、少なく保たれる。
【００３６】
フレームプロファイルの支持のために、好ましくは、基底部が、特にシートの形態で設けられ、特に、フレームプロファイル及び／又は真空フォイルは、基底部に対する直接接続又は間接接続を有する。基底部は、生じる重力を消散することができ、また、真空フォイル及び／又はセパレーター膜によって、適切な完全性を提供することが可能とすることができる。
【００３７】
必要とされる複合コンポーネントのラッピングのために、剥離層（peel ply）がフレームプロファイルの内部空間内に設けられ、樹脂の流れを可能にする流れ抵抗を剥離層が提供し、剥離層の流れ抵抗が特に、樹脂間隔層の流れ抵抗よりも大きい及び／又は孔開きフォイルの流れ抵抗よりも大きいことが特に好ましい。特に、剥離層は、特に織った（woven）及び／又は撚った（laid）及び／又は編んだ（knitted）ポリアミド又はポリエステルから生産される。
【００３８】
さらに、本発明は、インフュージョンデバイスであって、
ａ．反応性樹脂コンポーネントを含む少なくとも２つのフィード４８、４９と、フィード４８、４９をガス抜きするための排気機器５０と、供給ライン４１、４２によってフィード４８、４９にそれぞれ取り付けられた調量ユニット４４ａ、４４ｂと、調量ユニット４４ａ、４４ｂからの反応性樹脂コンポーネントがともに内部にもたらされる混合ユニット４３とを備える反応注入デバイス４０と、
ｂ．レイド繊維スクリム２１を備える閉鎖キャビティ１０と、
を備え、レイド繊維スクリム２１は、
ｉ．キャビティ１０に真空を印加し、キャビティ１０内に樹脂を入力するのに適する少なくとも１つの入力ダクト３１を有するシェルによって包囲され、
ｉｉ．レイド繊維スクリム２１から水分を除去するために乾燥ガスをキャビティ内に導入するとともに、インフュージョン中、また任意選択で乾燥中の排気のために第１の真空源３４によって真空を印加するのに適する少なくとも１つの乾燥ダクト３２を有し、
ｉｉｉ．入力ライン４５によって入力ダクト３１において反応注入デバイス４０に対する接続を有し、入力ライン４５は、閉鎖することができるとともに、第２の真空源４７に取り付けられる側方出口４６によって排気することができる、インフュージョンデバイスを提供する。
【００３９】
１つの実施の形態において、第１の真空源及び第２の真空源は同一とすることができ、これは、同じ真空ポンプが乾燥ダクト３２及び出口４６に取り付けられることを意味する。
【００４０】
プロセスの構成及び更なる開発は、特に、インフュージョンデバイスに関して上記で説明したようなものとすることができる。
【００４１】
セパレーター膜の外側で入力され、セパレーター膜内で吸引によって除去される乾燥ガスを任意選択で含むプロセスによって、水の蒸発を促進する特に低い圧力を、フレームプロファイルの内部空間内で達成すること、及び更に、特に乾燥ガスの交換によって、低い湿度（及び／又はガス中水分含有量（gas moisture content））をフレームプロファイルの内部空間内にもたらすことが可能であり、その結果、繊維強化複合コンポーネントにおける液胞のリスクが低くなる。
【００４２】
本発明は、添付された２つの図面を参照して、インフュージョンデバイスの好ましい動作例に基づいて例として以下で示される。本発明の態様は、以下で述べる個々の特徴のうちの任意の特徴によって、又はそうでなければ、組み合わされたこれらの特徴によって示すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】インフュージョンデバイスを示す図である。
【図２】バッファーコンテナーを有するインフュージョンデバイスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
本発明によるインフュージョンデバイス及びプロセスは、有利には、大きい複合コンポーネントの生産のために、例えば、ポリウレタンポリマーをベースとする、ハイブリッドポリマーをベースとする、不飽和ポリエステルポリマーをベースとする、ビニルエステルポリマーをベースとする、及び／又は、エポキシポリマーをベースとする樹脂から作製される風力タービン用のローターブレードの生産のために、利用することができる。
【００４５】
好ましい実施形態において、本発明によるプロセスにおいて使用される樹脂は、ポリウレタンポリアクリルハイブリッド樹脂であり、反応性樹脂コンポーネントは、イソシアネートコンポーネント、及び、ポリオール及びヒドロキシ末端アクリレートモノマー又はヒドロキシ末端（メタ）アクリレートモノマー含むイソシアネート反応性コンポーネントである。
【符号の説明】
【００４６】
４０  反応注入デバイス
４８、４９  樹脂コンポーネント用フィード
５０  フィード用排気機器
４１、４２  供給ライン
４４ａ、４４ｂ  調量ユニット
４３  混合ユニット
１０  キャビティ
２０  繊維強化複合コンポーネント
２１  レイド繊維スクリム
３１  入力ダクト
３２  乾燥ダクト
３３  乾燥ガス
３４  第１の真空源
４５  入力ライン
４６  出口
４７  第２の真空源
５１  バッファーコンテナー
【図１】
2022501237.tif 000003
【図２】
2022501237.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】令和3年6月18日(2021.6.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応性樹脂混合物がレイド繊維スクリムを備えるキャビティに注入される、繊維強化複合コンポーネントの生産のための真空支援インフュージョンプロセスであって、
ａ．前記反応性樹脂コンポーネントを含む少なくとも２つのフィード（４８、４９）と、前記フィード（４８、４９）をガス抜きする排気機器（５０）と、供給ライン（４１、４２）によって前記フィード（４８、４９）にそれぞれ取り付けられた調量ユニット（４４ａ、４４ｂ）と、前記調量ユニット（４４ａ、４４ｂ）からの前記反応性樹脂コンポーネントがともに内部にもたらされる混合ユニット（４３）とを備える反応注入デバイス（４０）を設けるステップと、
ｂ．レイド繊維スクリム（２１）を備える閉鎖キャビティ（１０）を設けるステップであって、前記レイド線維スクリム（２１）は、
ｉ．前記キャビティ（１０）に真空を印加し、前記キャビティ（１０）内に樹脂を入力するのに適する少なくとも１つの入力ダクト（３１）を有するシェルによって包囲され、
ｉｉ．前記レイド繊維スクリム（２１）から水分を除去するために、乾燥ガスを前記キャビティ内に導入するとともに、インフュージョン中、また任意選択で乾燥中の排気のために第１の真空源（３４）によって真空を印加するのに適する少なくとも１つの乾燥ダクト（３２）を有し、
ｉｉｉ．入力ライン（４５）によって前記入力ダクト（３１）において前記反応注入デバイス（４０）に対する接続を有し、前記入力ライン（４５）は、閉鎖することができるとともに、第２の真空源（４７）に取り付けられる側方出口（４６）によって排気することができる、
ステップと、
ｃ．前記第２の真空源（４７）を用いて、前記キャビティ（１０）及び該キャビティ（１０）内に存在する前記レイド繊維スクリム（２１）を、前記入力ライン（４５）及び任意選択で前記調量ユニット（４４ａ、４４ｂ）／混合ユニット（４３）をガス抜きし乾燥させるステップであって、任意選択で、乾燥ガス（３３）が前記乾燥ダクト（３２）によって導入される、又は、更なる排気が前記第１の真空源（３４）を用いて行われる、ステップと、
ｄ．前記供給ライン（４１、４２）による、前記反応注入デバイス（４０）の前記フィード（４８、４９）から前記調量ユニット（４４ａ、４４ｂ）内への前記ガス抜きされた反応性コンポーネントの入力によって、インフュージョン手順を始動させ、前記混合ユニット（４３）内で前記コンポーネントから反応性樹脂混合物を生産するステップであって、前記第２の真空源（４７）への前記出口（４６）は、前記反応性樹脂混合物が前記出口に達する前に閉鎖される、ステップと
ｅ．前記乾燥ダクト（３２）によって前記第１の真空源（３４）を用いて前記キャビティ（１０）を同時に排気しながら、前記キャビティ（１０）内に前記入力ダクト（３１）によって前記反応性樹脂混合物を注入するステップであって、前記注入中に、前記キャビティのエントリーポイントで測定されるエントリー圧力は周囲圧力よりも低いままである、ステップと、
ｆ．前記キャビティ（１０）内で、硬化を伴う前記樹脂混合物の反応を完了させるステップと
を含む、真空支援インフュージョンプロセス。
【請求項２】
真空支援樹脂トランスファー成形プロセスであることを特徴とする、請求項１に記載の繊維強化複合コンポーネント（２０）の生産のための真空支援インフュージョンプロセス。
【請求項３】
前記キャビティの前記エントリーポイントで測定される、指定された最大エントリー圧力に達すると、前記調量ユニット（４４）は、前記最大エントリー圧力の順守を確実にしながら、連続可変方式で出力量を低減するコントロールを適用する、請求項１又は２に記載のプロセス。
【請求項４】
前記入力ライン（４５）はバッファーコンテナー（５１）を更に有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項５】
前記繊維強化複合コンポーネント（２０）は風力タービンローターブレードであり、前記樹脂は、ポリウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ハイブリッド樹脂、及び／又はエポキシ樹脂を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項６】
風力タービン用のローターブレードの生産のための、請求項１〜５のいずれか一項に記載のプロセスの使用法。
【請求項７】
インフュージョンデバイスであって、
ａ．前記反応性樹脂コンポーネントを含む少なくとも２つのフィード（４８、４９）と、前記フィード（４８、４９）をガス抜きする排気機器（５０）と、供給ライン（４１、４２）によって前記フィード（４８、４９）にそれぞれ取り付けられた調量ユニット（４４ａ、４４ｂ）と、前記調量ユニット（４４ａ、４４ｂ）からの前記反応性樹脂コンポーネントがともに内部にもたらされる混合ユニット（４３）とを備える反応注入デバイス（４０）と、
ｂ．レイド繊維スクリム（２１）を備える閉鎖キャビティ（１０）と、
を備え、前記レイド線維スクリム（２１）は、
ｉ．前記キャビティ（１０）に真空を印加し、前記キャビティ（１０）内に樹脂を入力するのに適する少なくとも１つの入力ダクト（３１）を有するシェルによって包囲され、
ｉｉ．前記レイド繊維スクリム（２１）から水分を除去するために乾燥ガスを前記キャビティ内に導入するとともに、インフュージョン中、また任意選択で乾燥中の排気のために第１の真空源（３４）によって真空を印加するのに適する少なくとも１つの乾燥ダクト（３２）を有し、
ｉｉｉ．入力ライン（４５）によって前記入力ダクト（３１）において前記反応注入デバイス（４０）に対する接続を有し、前記入力ライン（４５）は、閉鎖することができるとともに、第２の真空源（４７）に取り付けられる側方出口（４６）によって排気することができる、インフュージョンデバイス。
【国際調査報告】
2022501237.tif 000005
2022501237.tif 000006
2022501237.tif 000007
2022501237.tif 000008