"樹脂注入プロセスにおいて、樹脂は少なくとも1つの真空バッグ内のプリホームに流れて、高い繊維体積分率を有する複合部品を形成し、改良点は、樹脂の圧力を大気圧よりも減じて、プリホームへの正味の成形圧力を、予め定められたレベルの圧縮に保持するのに十分なくらいに維持することにより、高品質の複合部品の製造を可能にすることを含む、樹脂注入プロセス。正味の成形圧力は、入ってくる樹脂への圧力を制御することによって制御される、請求項1に記載のプロセス。プリホームは、炭素、繊維ガラス、アラミド、または他の連続的なまたは非連続的な繊維材料および/または構成から選択された強化繊維を含む、請求項1に記載のプロセスによって製造された複合部品。繊維体積分率の改善された制御を与えるために循環圧縮によって生成される圧縮されたプリホームであって、循環圧縮の利益は、樹脂圧力を制御することによって向上される、プリホーム。樹脂を成形表面のプリホームへ流すステップを含む樹脂注入を用いて、高い繊維体積分率、予め定められた厚さ、および制御された厚さを有する複合部品を製造するためのプロセスであって、前記プロセスは、a循環圧縮でプリホームを所望の厚さに圧縮するステップと、bプリホームへの好適な正味の成形圧力を保持することによって、樹脂を注入する際に所望の厚さのプリホームを保持するステップとを含む、プロセス。正味の成形圧力は、樹脂を含む樹脂供給ポットを部分的な真空下に置くことによって達成される、請求項5に記載のプロセス。請求項5のプロセスによって製造される、複合部品。請求項6のプロセスによって製造される、複合部品。これらの構造およびパネルにおける共通の問題は、所望の繊維体積よりも低いことであり、それに伴って航空宇宙で用いられる層ごとの所望の完成した厚さよりも高いということである。航空宇宙複合材料における炭素繊維の体積分率の好ましい範囲は、名目上、注入されるプリホームに依存して達成可能なより高い限度、名目上52から60である。所望の繊維体積は、たとえば、織り方の種類または他の繊維構成、ならびに炭素トウのサイズおよび総数に大きく依存している。ゼーマン複合材料がボーイングのために製造した積層および構造は、典型的に、所望の範囲よりも繊維体積分率が低かった。層あたりのインチによる測定基準での複合材料の厚さの制御は、結果として生じる複合材料の重量を制御するために重要である。従来の樹脂注入において、厚さを最適化することができないということは、各々の層が必要以上に厚いということを意味することが多い。樹脂を欠く繊維強化の強度は不十分であるため、積層における制御されていない層は、より低い強度の領域に挟まれた高い強度の領域のパターンを形成することができる。全体的な積層の強度は、最適な層ごとの厚さの適切に固められた積層よりも低く、一般的に所望の強度を達成するのにさらに多くの層を必要とするであろう。より多くの層が必要ということは、より多くの材料および労力が必要であるということになり、これは既に高価な部品をさらに高価なものにする。これはまた、重量が増すことになり、複合材料が用いられる航空宇宙システムの全体的な性能が低下するということになる。米国特許第4,902,215号に記載されたように、ゼーマンは、真空バッグ内部の繊維プリホームの上の流動媒体における優先的な流れおよび圧力を誘導して、プリホームにわたる正味のワークにおいて注入樹脂を分布する。駆動力は、真空ポンプを用いてバッグ内部の圧力を引き下ろすことによって主に生成される圧力差または上部圧力である。樹脂の大気圧は、入口のチューブを通して樹脂をバッグに押し込む。バッグに入る樹脂は、その下にある繊維プリホームに樹脂を導くのに用いられる流動媒体に遭遇する。樹脂は、プリホームの上の流動媒体を通して横方向に流れ、次にプリホームに向かって下方に流れる。プリホームは通常、流れに対して最小の浸透性すなわち樹脂の流れに対して最高の抵抗を有する。簡単に、充填または送りおよび抽気ということのできるプロセスを採用することによって、より高い繊維体積分率を得ることを提案した者もいる。ここで、プリホームは、従来の樹脂注入で行なわれるように、完全な大気圧を用いて、樹脂を乾式プリホームに押し込むことによって注入される充填ステップ。プリホームが完全に注入された後で、入口線は締め付けられ、次にプリホームは入口で、または出口および入口の双方で、完全なまたはほぼ完全な真空に晒される抽気ステップ。プリホームの抽気は、より高い繊維体積をもたらすであろう。しかしながら、充填および抽気プロセスは、制御を欠き、非常に多くの樹脂が、局所的にまたはプリホーム全体から除去されないように、時限式のプロセスである。さらに、異なるプリホームの構成要素、媒体等の集合に伴う異なる浸透性は、抽気および結果として生じる繊維体積を制御するいかなる能力も悪化させる。ダルシーの法則によると、樹脂は、浸透性の高い領域からより急速に注入されたプリホームから流れるであろう。航空宇宙の設計において一般的に見られる実用的な構造は、所与のプリホームの集合におけるこのような浸透性の差を含みやすい。本発明の樹脂注入プロセスは、プリホームにおける繊維層が圧縮されたままであり、注入が停止されたときにプリホームが完全に充填され、かつ最適な繊維体積分率が達成されることにより、従来の注入プロセスを改善することを保証する。本発明において、我々は、樹脂供給タンクの圧力を大気圧よりも減じることによって、正味の成形圧力および樹脂注入を推進する圧力差を制御する。我々は、真空ポンプを用いて、いくつかのサイクルで繊維プリホームを圧縮し、次に真空バッグの下で体積を真空にして、最終的な内部バッグ圧力を樹脂化学および硬化サイクルにとって適切なレベルに設定する。供給ポットにおける供給樹脂の圧力は、真空バッグにおける圧力から独立して制御される。たとえば、真空バッグにおける圧力は、大気よりも~30インチHg低くされ、一方で、樹脂注入を促進する15インチHgおよそ~0.5atmから7psiの圧力差とするために、供給ポットにおける圧力は15インチHgとされる。この場合における正味の成形圧力は、約15インチHgおよそ~0.5atmまたは7psiである。供給ポットへの下位の大気圧は、1成形表面上でプリホームを適所に保持するための正味の成形圧力が常に存在し、かつ2プリホームにおける一部の厚さの変動、および気象条件、または公称の海面圧力条件による差異のための周囲圧力の変動を補償するために、正味の成形圧力で調整を行なうことができることを保証する。内部圧力を制御しない樹脂注入プロセスは、完成した複合材料の構造、構成要素、および細部において所望の繊維体積を達成することに完全に成功してこなかった。制御された大気圧樹脂注入CAPRIプロセスは、所与のプリホームの構造にとって可能であると考えられる最も高い体積分率を達成するのに十分な繊維体積を制御する。CAPRIは、プレプレグ材から生成された、およびオートクレーブによって硬化された複合材料のために達成されるのと同等のまたはそれよりも高い繊維体積を達成することができる。CAPRIは、高価で律速することが多い処理装置としての圧力容器を必要としない。したがって、CAPRIは、繊維体積分率または層ごとの厚さの制御が、最適な特定の強度すなわち負荷容量/単位重量または強度/質量を有する複合材料を得るために重要である航空宇宙級の複合材料を製造するための好ましい方法である。CAPRIは、入口樹脂の圧力レベルが、完成した複合材料の繊維体積に大きな影響を与えることを認識している。この入口圧力を、注入の前に乾式プリホームの循環圧縮と併せて制御することによって、説明してきた先行技術の方法よりも高い繊維体積の積層を製造することが可能になる。CAPRIは、入口圧力を周囲大気圧よりも下げることによって入口圧力の制御を結合し、一方で全体的な注入の際にプリホームへの正味の成形圧力を維持する。こうした注入の際の入口圧力の減少は、注入の後で圧力がプリホーム内で平衡を保つ中で、注入プロセス全体を通してプリホームへの予め定められた、制御された正味の成形圧力を生成し、維持する。この正味の成形圧力は、もはや周囲の大気圧には依存しない。CAPRIプロセスは、プリホームの最適な圧縮を達成し維持することによって、所与の繊維構成にとって可能な最適の航空宇宙の繊維体積を生成することができる。さらに、図4に示されるように、成形圧力を制御することによって、望まれれば、より低いが目標とする繊維体積を容易に生じることができる。図2,3および5は、注入の前のプリホームの圧縮サイクルからの繊維ネスティングにおける上昇を示している。同様の調査結果が、JAクレイエンJACraen,SMグローヴSMGroveおよびJサマースケールズJSummerscales英国、プリマス大学UniversityofPlymouthによるフレキシブルな型のもとでの樹脂注入RITFの製造プロセスにおける、繰り返される負荷サイクルにさらされた繊維ベッドの圧縮反応TheCompressionResponseofFibreBedsSubjectedtoRePeatedLoadingCyclesintheResinInfusionUnderFlexibleToolingManufacTuringProcessにおいて報告されている。我々の試験では、循環圧縮によって、単一の容積の減少にわたって追加の圧縮を与えることが確認されている。いくつかのプリホームにおいて、1つの層における繊維は、隣接する層における繊維を捕えて、圧縮サイクルの間の跳ね返りを減じ、一方で他のプリホームにおいて、圧縮は主にネスティングのみによってもたらされるものと想定される。我々は、実用的な最適な圧縮を得るためのサイクルの数は、プリホームの構成に依存することを発見した。航空宇宙の適用例において通常用いられるプリホームの構成に関して、必要なサイクルの数は5から10の間であることを発見した。圧縮サイクル試験図2,3および5を参照の際に、我々は、繊維構成に依存して、プリホームが、その上昇を制約する圧縮の損失に対してさまざまな反応を有することに注目した。すなわち、プリホームは本質的に、圧縮に抵抗するばね定数を有する。一般的に、高い真空の下で圧縮されたプリホームは、大量の大気圧がバッグ内部に与えられるまで殆ど上昇しないであろう。たとえば、図4は、3K-70-Pの炭素繊維のこの破損がおよそ0.5atmで生じることを示している。この現象は、約0.5atmを超える正味の成形圧力を有する樹脂を注入することは、この注入が、層ごとの所望の完成した厚さおよび完成した複合材料の繊維体積を達成することができるということを意味している。さらに、繊維体積を制御する手掛かりは、所与のプリホームがいかにしてそれを圧縮する圧力の変化に応じて動作するか、および循環圧縮に対するその反応を理解することである。図4における曲線が示すように、正味の成形圧力が約0.5atm未満である場合、3K-70-P炭素繊維のプリホームは、プリホームへの正味の成形圧力が、入ってくる樹脂圧力によって減じられると、急速に拡張し始める。注入された複合材料は、望まれるよりも低い繊維体積分率を有するであろう。入口樹脂の圧力、循環圧縮、注入の前および注入の際の圧力の変化に対する圧縮プリホームの反応の間の相互関係を理解することによって、CAPRIのユーザは、複合材料構造において改善された型側の表面の精細度を有する、完成した高い繊維体積を達成することができる。浸透性の低い領域が一般的に複雑なプリホームで生じる。CAPRI処理は、意図的に、浸透性の低い追加の領域を含んで、高い繊維体積を犠牲にすることなく、流れの面にわたる制御を与えることができる。樹脂圧力の制御は、流頭に沿った低い浸透性の領域によってもたらされる圧力の蓄積を防ぐ。CAPRIによって与えられた、入ってくる樹脂への圧力を制御しなければ、浸透性の低い領域がプリホーム内部の圧力を増加することにより、正味の成形圧力および結果として生じる繊維体積が減じられる可能性がある。さらに、流れ制御のCAPRI方法は、樹脂をパージするpurgeまたは洗い流すflush必要性を排除することにより、樹脂の廃棄物を排除する。CAPRIプロセスの代替のバギング方式は、他のプロセスに関連した信頼性および性能の問題に対処する。2つの重要なバギングの特徴は、1大気がバッグに浸透するのを防ぐ活性真空密閉、および2多数のバッグを用いるときに、活性真空密閉/外部のバッグにおける圧力のレベルを積層圧力のレベルと均衡させて、空気の注入または樹脂の抽気を防ぐことである。不浸透性のシート第1のバッグまたは周辺の密閉における漏れに対する保護を与えるために業界で用いられるさらに一般的なアプローチは、部品全体をダブルバッグにして、内部および外部のバッグ間の体積を完全に排気することである。このアプローチは、第1のバッグで漏れが生じた場合に、この量を完全に排気することによって、湿ったプリホームと、第1のおよび第2のバッグの間にある排気された領域との間に圧力差が生じるということを認識していない。この圧力差によって、樹脂がプリホームから流れ出るようになりやすい。漏れが第1のバッグで生じた場合に、バッグ間の圧力すなわち真空のレベルをプリホームのそれと整合させることは、プリホームにおける樹脂の損失を制限するまたは防ぐ。なぜなら、積層からの樹脂を2つのバッグの間の空間に押し込む駆動力が存在しないからである。バッグへの入口で測定されたプリホームへの正味の成形圧力をできるだけ高く維持して、プリホームを圧縮された状態に保ちたい。しかしながら、正味の成形圧力は、一般的に約0.5atmであり、これは注入を完了するのに十分な駆動力を与えるが、航空宇宙のための所望の繊維体積を維持する。バッグが密閉されていることを保証するために配慮しならない。注入の際に、注入の後に続く樹脂の硬化/キュアのステップの前に、樹脂がいかなる相転移も行なわないことが好まれる。図6から9は、高性能および低重量の複合材料を達成するための繊維体積層ごとの厚さの重要性を示している。プリホームにおける繊維は、制御されていない複合材料において予想される負荷を運ぶが、繊維体積分率の減少によって、必要以上に重い構造が生じ、この場合追加の重量はいかなる性能の利益も与えない。CAPRIを用いて、プレプレグ材から製造されたオートクレーブで処理されたパネルと均等なパネルの厚さを達成した図9。CAPRIプロセスでは、オートクレーブで硬化した部品の厚さのばらつきを整合させるまたはそれを上回る厚さの制御が行なわれる。これらの厚さを達成し、制御することは、部品の重量および特定の強度の制御が重要である一部の航空宇宙における適用例にとって重要である。CAPRIは、オートクレーブを必要とせずに航空部品の製造を可能にすることにより、資本費用および工具費を大幅に減じる。CAPRIはまた、プレプレグ材よりも低価の材料を用い、サイクル時間を減じ、優れたツール側の仕上げを有する、さらに大きく、複雑な一体化構造を製造することができる。全体的な工具費が比較的低価である最高品質の複合材料を製造することに加えて、製造業者は、設計統合のレベル、設計アプローチ、および、傾き、バッチングの不使用、樹脂注入を可能にする流れの選択に依存して、原材料費の20から50の減少、および労務費の10から40の減少を期待することができる。図1に示されるように、好ましいCAPRIプロセスは、入口リザーバ10に、約0.5atm7.5psiまたは15インチHgの減じられた圧力真空を与える。バギング12の出口で動作する真空ポンプは、出口での圧力を、本質的に完全な真空0psiまたは30インチHgに減じて、入口リザーバおよび出口の間で駆動力を生成する。入口リザーバにおける樹脂への圧力によって、樹脂がバッグ12に押し込まれ、テープ、織物または縫いこんだ構成の乾式強化繊維のプリホーム14が、必要に応じて適切な剥離層を有する成形表面16の上に乗る。バッグ12に入る樹脂は、分布媒体またはいかなる同様のチャネル、溝、もしくは、樹脂をプリホーム14および多孔質性の剥離層20にわたって運ぶもしくは導く他の装置もしくは構成18へと流れる。樹脂は、剥離層20を通ってプリホームへと流れ、入口から出口へと移動する。注入の際に、バッグにおける圧力は、本質的に完全な真空からおよそ入口リザーバの圧力へと上昇するであろう。このようにして、プリホーム14を圧迫する正味の成形圧力は、約0.5atmになる。分布媒体18は、出口の手前で止まって、不感帯を生成する。樹脂は、分布媒体の端部を越えた不感帯の下にあるプリホームの最終的な部分を通過することなく、その出口に到達することはできない。したがって、この不感帯は、樹脂が出口線またはタブに到達するときに、プリホームが完全に濡れることを保証する。典型的にプリホームのこの部分は、約0.125から0.5インチの長さである。我々は、プロセスで既存のVaRTM樹脂を用いるが、入口リザーバまたは型を加熱することなく、粘性の低い樹脂50から800センチポアズを用いることが好ましい。プリホームまたはプリホームおよび樹脂は、望まれれば、加熱して、注入を加速するか、または室温での注入が実現不可能な高い室温の粘性を有する樹脂の使用を可能にすることができる。浸透性の高い分布媒体または樹脂分布の方法が好ましく、これによってプリホームの表面にわたる樹脂の流れに対して最小の抵抗が与えられる。質および性能の特性が、ボーイング仕様書BMS8-256に従って製造された、オートクレーブで処理された複合材料に対してボーイングが課す要件に対応する高い繊維体積分率を有する試験部品を製造することができた。しかしながら、我々の試験部品は、オートクレーブで処理された対応物よりも面内の剪断における性能がわずかに低かった。これは、CAPRI処理の結果ではなく、利用可能な注入樹脂の脆弱性によるものである。将来の樹脂形成では、このような比較的小さなギャップが排除されるものと予想される。好ましい実施例を記載してきたが、当業者は、本発明の概念から逸脱することなく行なわれ得る修正または変形について認識するであろう。第2部および第3部で与えられた例は、本発明を例証するものであり、これを制限することは意図されていない。したがって、説明および特許請求の範囲は、関連の先行技術を考慮して必要とされるこのような制限のみとともに、自由に解釈されるべきである。"