DK176490B1 - Fremgangsmåde og polymerforsyningsindretning til brug ved vakuuminfusion - Google Patents

Description

DK 176490 B1

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til fremstilling af et skal-5 emne af fiberkompositmateriale ved vakuuminfusion, hvor fibermaterialet imprægneres med flydende polymer, og hvor der anvendes en form med et form-hulrum. Opfindelsen angår også en polymerforsyningsindretning til brug ved vakuuminfusion i forbindelse med fremstilling af fortrinsvis aflange skalemner.

10 Opfindelsen angår således en fremgangsmåde til fremstilling af fiberkomposit-emner ved hjælp af VARTM (vacuum assisted resin transfer moulding), hvor flydende polymer, også kaldet harpiks eller resin, fyldes ind i et formhulrum, i hvilket der i forvejen er placeret et oplæg af fibermateriale, idet der i formhulrummet tilvejebringes et vakuum, så at polymeren suges ind. Polymeren kan 15 være hærdeplast eller termoplast.

Vakuuminfusion er en proces, der anvendes til støbning af fiberkompositemner, hvor jævnt fordelte fibre, rovings, der er fiberbundter, bånd af rovings eller måtter, som kan være filtmåtter af enkeltfibre eller vævede måtter af fiberrovings, 20 anbringes i lag i den ene formpart. Den anden formpart, der ofte udgøres af en eftergivelig vakuumdug, anbringes efterfølgende oven på fibermaterialet. Ved at tilvejebringe et vakuum, typisk 80-90% af total vakuum, i formhulrummet mellem formpartens inderside og vakuumdugen, kan flydende polymer suges ind og fylde hulrummet med det heri værende fibermateriale. Der anvendes såkaldte 25 fordelingslag og fordelingsslanger, også kaldet indløbskanaler, mellem vakuumdugen og fibermaterialet for at opnå en så god og effektiv fordeling af polymeren som muligt. Den anvendte polymer er i de fleste tilfælde polyester eller epoxy, og fiberarmeringen er oftest baseret på glasfibre eller kulfibre.

30 Under formfyldningsprocessen tilvejebringer vakuumkanalerne et vakuum, som i denne forbindelse skal forstås som et undertryk, i formhulrummet, hvorved flydende polymer suges via indløbskanalerne ind i formhulrummet for at fylde dette. Fra indløbskanalerne fordeler polymeren på grund af undertrykket sig i alle 2 DK 176490 B1 retninger i formhulrummet, idet en flydefront bevæger sig fortrinsvis i retning af vakuumkanalerne- Det er derfor vigtigt at placere indløbskanalerne og vakuumkanalerne optimalt for at opnå en fuldstændig fyldning af formhulrummet. Det er dog ofte vanskeligt at sikre en fuldstændig fordeling af polymeren i hele form-5 hulrummet, og man får derfor ofte såkaldte tørre pletter, der er områder med fibermateriale, som ikke er tilstrækkelig imprægneret med harpiks. Tørre pletter er således områder, hvor fibermaterialet ikke er imprægneret, og hvor der kan være luftlommer, som er vanskelige at fjerne ved styring af vakuumtrykket og eventuelt et overtryk på indløbssiden. I forbindelse med vakuuminfusion, hvor 10 der anvendes en fast formpart og en eftergivelig formpart i form af en vakuumdug, kan de tørre pletter efter formfyldningsprocessen udbedres ved f.eks. at punktere dugen det pågældende sted og suge luft ud ved hjælp af en kanyle. Eventuelt kan der indsprøjtes flydende polymer det pågældende sted, hvilket også kan gøres ved hjælp af en kanyle. Dette er en tidskrævende og besværlig 15 proces. Ved store emner må personalet op og stå på vakuumdugen, hvilket er uønsket, især hvis polymeren ikke er hærdet, idet dette kan medføre deformationer i det oplagte fibermateriale og dermed lokale svækkelser af konstruktionerne.

20 Der kendes fra patentlitteraturen eksempler på anvendelse af en semipermeabel membran, der forøger arealet, hvor vakuumet er aktivt, og derved reducerer ovenstående problemer. Med semipermeabel membran menes i denne forbindelse en membran, der er permeabel over for gasser, men impermeabel over for flydende polymer. Hvis der således er placeret en semipermeabel membran 25 hen over fiberoplægget, er det lettere at fjerne luftlommer.

Da f.eks. vinger til vindenergianlæg over årene er blevet større og større og nu kan være over 60 meter lange er imprægneringstiden i forbindelse med fremstilling af disse blevet forøget, idet der er mere fibermateriale, som skal imprægne-30 res med polymer. Endvidere er infusionsprocessen blevet mere kompliceret, idet imprægneringen af store skalemner, såsom vinger, kræver en styring af fly-defronterne for at undgå tørre pletter, hvilken styring f.eks. kan omfatte en tidslig styring af indløbskanaler og vakuumkanaler. Dette øger den nødvendige tid 3 DK 176490 B1 for indføring eller injektion af polymer, hvilket medfører, at polymeren skal holde sig flydende i længere tid, hvilket normalt også medfører, at hærdningstiden øges.

5 Formålet med den foreliggende opfindelse er at anvise en ny og forbedret fremgangsmåde til fremstilling af et skalemne af fiberkompositmateriale ved vakuuminfusion, hvor både formfyldningstiden, hærdningstiden og risikoen for tørre pletter kan reduceres.

10 Formålet er ifølge opfindelsen opnået ved, at der i formhulrummet: a) placeres et nedre fordelingslag, b) oven over det nedre fordelingslag placeres et fiberoplæg, der omfatter et antal fiberlag, c) oven over fiberoplægget i tværgående afstand fra hinanden placeres et 15 første øvre fordelingslag og et andet øvre fordelingslag, så at i det mind ste en del af det første fordelingslag overlapper en første zone af fiberoplægget, og at i det mindste en del af det andet fordelingslag overlapper en anden zone af fiberoplægget, hvorved den første zone og den anden zone er adskilt af en mellemliggende zone, der hverken er overlappet af 20 det første eller det andet fordelingslag, d) oven over det første fordelingslag placeres en første indløbskanal, e) oven over det andet fordelingslag placeres en anden indløbskanal, f) oven over fiberoplæggets mellemliggende zone placeres en semipermeabel membran, som eventuelt strækker sig overlappende ind over det 25 første fordelingslag og/eller andet fordelingslag, og som er permeabel for gasser og i det væsentlige impermeabel for flydende polymer, hvilken semipermeable membran står i forbindelse med en vakuumkilde, hvorefter g) der på kendt vis placeres en vakuumdug over formen, som evakueres for 30 luft ved hjælp af vakuumkilden, og polymer føres ind via den første og den anden indløbskanal.

4 DK 176490 B1

Ved betegnelsen ’’fordelinglag” skal der forstås et lag, der tillader en højere strømningshastighed for den flydende polymer end fiberoplægget. Den flydende polymer vil herved først hurtigt fordele sig i de to øvre fordelingslag, hvorefter en flydefront af polymer vil bevæge sig gennem den første og den anden zone.

5 Når flydefronten når til undersiden af fiberoplægget vil polymeren efterfølgende hurtigt fordele sig i det nedre fordelingslag, hvorved flydende polymer trækkes ind under den mellemliggende zone. Flydefronten vil herefter bevæge sig opad gennem den mellemliggende zone og op mod den semipermeable membran, som er tilsluttet en vakuumkilde. Flydefronten vil i slutningen af imprægnerings-10 fasen eller injektionsfasen danne en i hovedsagen v-formet flydefront, hvorved det sikres, at der ikke opstår luftlommer i fiberoplægget. Da fiberoplæggets bredde ofte er noget større end fiberoplæggets tykkelse sikrer denne fremgangsmåde, at imprægneringstiden minimeres, idet en forholdsvis bred fiyde-front først bevæger sig ned gennem den første zone samt den anden zone og 15 derefter bevæger sig op gennem den mellemliggende zone. Herved minimeres den samlede længde, som flydefronten af polymer skal bevæge sig, i forhold til f.eks. imprægneringsprocesser, hvor flydefronten hovedsageligt bevæger sig på tværs i fiberoplæggets plan. Da imprægneringstiden reduceres kan den efterfølgende hærdningstid også reduceres og herved den samlede tid til fremstilling 20 af f.eks. vinger til vindenergianlæg. Fremgangsmåden er særlig anvendelig til fremstilling af aflange skalemner.

Desuden har denne fremgangsmåde den fordel, at alle indløb kan åbnes samtidigt. Det vil sige, at fremgangsmåden ikke kræver nogen individuel vurdering af, 25 hvor langt flydefronten er nået, og hvornår det næste indløb skal åbnes, men hvor man stadig opnår en god og ensartet kvalitet for imprægneringen.

Fordelingslaget kan eksempelvis være fremstillet af porøst kernemateriale, f.eks. balsatræ, der er forsynet med kanaler, som er udformet som fordybninger 30 i overfladen, og som forløber i fordelingslagets plan, ofte vinkelret på vingens længderetning. Kanalernes kan dog også forløbe i andre vinkler i forhold til vingens længderetning. Alternativt kan fordelingslaget udgøres af et net eller en fibermåtte med stor/høj permeabilitet.

5 DK 176490 B1

Ifølge en hensigtsmæssig udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen placeres der inden trin a) i formhulrummet et antal fiberlag og fortrinsvis også en gelcoat, der i det færdigfremstillede skalemne afgrænser dennes yder-5 side.

Ifølge en anden hensigtsmæssig udførelsesform placeres der imellem trin b) og c) i formhulrummet et antal fiberlag, der i det færdigfremstillede skalemne afgrænser dennes inderside. Fiberlagene ved det færdigfremstillede skalemne in-10 derside og yderside vil fortrinsvis være forholdsvis tynde.

Ifølge en foretrukken udførelsesform vil der oven på det øvre fiberlag eller oven på fiberoplægget være placeret en afrivningsfolie, f.eks. i form af en hulfolie.

Herved kan de øvre fordelingslag, den semipermeable membran samt indløbs-15 kanalerne på simpel vis fjernes efter endt hærdning ved at afrive afrivningsfolien, som ovenover har placeret alle disse elementer.

Ifølge en foretrukken udførelsesform for opfindelsen udgør fiberoplægget et hovedlaminat, der er en langsgående forstærkningssektion i en vi ng es ka I halvpart 20 til en vindmøllevinge. Et sådant hovedlaminat giver vindmøllevingen stivhed og optager store belastninger under vindmøllevingens drift. Ifølge en anden foretrukken udførelsesform er fiberopiægget et rodlaminat, som er en forstærkningssektion i rodområdet på en vingeskalhalvpart til en vindmøllevinge. Dette rodlaminat vil fortrinsvis forløbe i hovedsagen i hele rodområdets tværgående 25 retning. Endvidere kan fiberoplægget også være forkants- eller bagkants-forstærkninger til en vingeskalhalvpart til en vindmøllevinge. Fremgangsmåden ifølge opfindelsen gør det muligt at starte alle indløb samtidigt og således imprægnere alle laminater samtidigt, hvilket med kendte systemer ville kræve en tidslig styring af indløbskanaler og/eller vakuumkanaler for at være sikker på at 30 undgå tørre pletter. Således kan der opnås en væsentlig reducering af den samlede imprægneringstid.

6 DK 176490 B1

Ifølge en udførelsesform er fiberoplægget 10-100 mm, 20-80 eller 30-50 mm tykt. Ifølge en hensigtsmæssig udførelsesform er den mellemliggende zone 50-1000 mm, 70-500 mm eller 100-200 mm bredt.

5 Der kan være tilvejebragt vakuumkanaler langs formens kanter. Herved kan f.eks. de dele af vingeskalhalvparten, der befinder sig på hver side af hovedlaminatet, injiceres effektivt med polymer.

Formålet ifølge opfindelsen opnås også ved en polymerforsyningsindretning til 10 brug ved vakuuminfusion i forbindelse med fremstilling af fortrinsvis aflange skalemner, hvor indretningen omfatter: et første fordelingslag og et andetfordelingslag, som forløber parallelt i en længderetning i en indbyrdes tværgående afstand, så at der mellem det første fordelingslag og det andet fordelingslag er en mellemliggende, langsgående zone, og en semipermeabel membran, som 15 dækker i det mindste i det væsentlige hele den mellemliggende zone, og som er indrettet til at stå i forbindelse med en vakuumkilde. Denne indretning kan herved udlægges samlet i en vilkårlig form i forbindelse med en vakuuminfusionsproces. Herved kan tiden til foreberedelse af formfyldningsprocessen reduceres, idet den semipermeable membran og fordelingslag kan anbringes korrekt i 20 forhold til hinanden i en og samme arbejdsgang.

Ifølge en foretrukken udførelsesform omfatter indretningen ifølge opfindelsen desuden: en første indløbskanal, som er indrettet til at kunne tilsluttes en polymerkilde, og som har en eller flere åbninger, der vender mod det første forde-25 lingslag, og en anden indløbskanal, som er indrettet til at kunne tilsluttes en polymerkilde, og som har en eller flere åbninger, der vender mod det andet fordelingslag.

Ifølge en hensigtsmæssig udførelsesform er den semipermeable membran pla-30 ceret mellem det første fordelingslag og det andet fordeiingslag. De to fordelingslag og den semipermeable membran kan således udformes som f.eks. en samlet dug.

7 DK 176490 B1

Ifølge en alternativ hensigtsmæssig udførelsesform er den semipermeable membran placeret, så at den overlapper det første fordelingslag og/eller det andet fordeiingslag.

5 Ifølge en foretrukken udførelsesform er indløbskanalerne udformet som slanger med omega-profil. Indløbskanalerne kan også udformes som slanger med perforeringer.

Ifølge en hensigtsmæssig udførelsesform for polymerforsyningsindretningen 1 o danner den semipermeable membran del af en langsgående vakuumkanal.

Ifølge en anden udførelsesform omfatter indretningen en fortrinsvis aflang membranpose med en forside, en bagside, en central vakuumkanal og to indløbskanaler, der forløber på hver side af vakuumkanalen, idet forsiden i vaku-15 umkanalens område udgøres af den semipermeable membran og i Indløbskanalernes områder er permeabel for flydende polymer. Herved er der tilvejebragt en særlig simpel udførelsesform.

Ifølge en foretrukken udførelsesform for polymerforsyningsindretningen omfatter 20 den yderligere en afrivningsfolie, fortrinsvis i form af en hulfolie, som er anbragt udvendigt i forhold til de to fordelingslag. Herved kan fordelingslagene og vakuumfolien samt eventuelt indløbskanaier og/eller vakuumkanaler placeres på denne afrivningsfolie, hvorved alle disse komponenter kan fjernes samlet efter endt fremstilling af f.eks. en vinge til et vindenergianlæg.

25

Ifølge en udførelsesform omfatter polymerforsyningsindretningen desuden et tredje fordelingslag, der er placeret i tværgående afstand fra det andet fordelingslag, og en yderligere semipermeabel membran, der er placeret mellem eller delvist overlappende det andet og det tredje fordelingslag. Således kan poly-30 merforsyningsindretningen efter samme princip omfatte yderligere fordelingslag og semipermeable membraner.

8 DK 176490 B1

Opfindelsen vil i det følgende blive forklaret nærmere ved hjælp af en foretruk-ken udførelsesform, der er vist på tegningen, hvor fig. 1 viser et skematisk tværsnit gennem en opstilling til udøvelse af frem-5 gangsmåden ifølge opfindelsen, fig. 2a-h skematiske tværsnit, der viser, hvordan flydende polymer fordeler sig i fiberoplægget ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, og fig. 3 viser et skematisk tværsnit gennem en anden opstilling til udøvelse af 10 fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

I det i Fig. 1 viste udsnit gennem en form til fremstilling af en vingeskalhalvpart til en vindmøllevinge ved vakuuminfusion ses en fast formpart 18 med en overside, der svarer til den udvendige side af den færdige vingeskalhalvpart. Af illu-15 strative årsager er denne formparts 18 overside afbildet som værende plan, men vil typisk være kurvet til den ønskede vingeskalhafvparts form. På formpartens 18 inderside er der først anbragt en såkaldt gel-coat, der kommer til at udgøre ydersiden af den færdige vingeskalhalvpart. Oven på gel-coaten er der anbragt et fibermateriale, der består af et antal nedre, fortrinsvis tynde, fiberlag 20 21, oven på hvilket der er anbragt et nedre fordelingslag 11. Oven på forde lingslaget 11 og fiberlagene 21 er der anbragt et fiberoplæg 1 og ved siden af dette et fyldmateriale eller sandwichmateriale, såsom balsatræ 12 eller PVC-skum.

25 Oven på fiberoplægget 1, der i den viste udførelsesform udgør vingens hovedlaminat, er der anbragt et fibermateriale i form af et antal øvre, fortrinsvis tynde, fiberlag 22. Oven på de øvre fiberlag 22 er der anbragt en polymerforsyningsindretning, som lægges i formparten 18, så at denne forløber i formpartens længderetning. Polymerforsyningsindretningen omfatter en afrivningsfolie 20, et 30 første øvre fordelingslag 9, et andet fordelingslag 10 og en vakuumkanal 15 med en semipermeabel membran 5. Det første 9 og det andet 10 fordelingslag er placeret, så at de forløber i hovedsagen parallelt i længderetningen i en indbyrdes tværgående afstand. Det første øvre fordelfngslag 9 er placeret, så at

H

9 DK 176490 B1 det overlapper en første zone 2 af hoved laminatet 1, og det andet fordelingslag er placeret, så at det overlapper en anden zone 3 af hovedlaminatet, hvorved der mellem den første og den anden zone 2, 3 er en mellemliggende zone 6.

5 Vakuumkanalen 15 er her vist i en udførelsesform, hvor den semipermeable membran 5 delvist overlapper de to øvre fordelingslag 9, 10, men vakuumkanalen 15 kan også placeres imellem de to øvre fordelingslag 9, 10. Polymerforsyningsindretningen kan endvidere omfatte en første indløbskanal 7, der har en eller flere åbninger, som er permeable for flydende polymer, og som vender 10 mod det første øvre fordelingslag 9, og en anden indløbskanal 8, der har en eller flere åbninger, som er permeable for flydende polymer, og som vender mod det første øvre fordelingslag 10. Alternativt kan de to indløbskanaler 7, 8 efterfølgende lægges som separate enheder oven på henholdsvis det første og det andetfordelingslag 9, 10.

15

De forskellige fordelingslag 9, 10, 11 kan eksempelvis være fremstillet af porøst kernemateriale, f.eks. balsatræ, der er forsynet med kanaler, som er udformet som fordybninger i overfladen, og som forløber i fordelingslagets plan, ofte vinkelret på vingens længderetning. Kanalerne kan dog også forløbe i alle mulige 20 andre vinkler i forhold til vingens længderetning. Alternativt kan fordelingslaget udgøres af et net eller en fibermåtte med stor/høj permeabilitet.

Øverst er der anbragt en lufttæt vakuumdug 19, som sammen med den faste formpart 18 danner et formhulrum. Ved formens flanger kan der endvidere pla-25 ceres vakuumkanaler, f.eks. i form af perforerede vakuumslanger.

Vakuumkanalen 15 og eventuelt andre benyttede vakuumkanaler er under formfyldningsprocessen forbundet med en vakuumkilde, og indløbskanalerne 7, 8 er forbundet med en polymerkilde med flydende polymer. Vakuumet i vaku-30 umkanalerne tilvejebringer et vakuum i hele formhulrummet mellem den faste formpart 18 og vakuumdugen 19, og herved suges polymer gennem indløbskanalerne 7, 8 ind i formhulrummet, idet den fordeler sig i og imprægnerer fiber- 10 DK 176490 B1 materialerne 1, 21, 22. Efter endt hærdning fjernes vakuumdugen 19 og afrivningsfolien 20 sammen med de øvre fordelingslag 9, 10 og vakuumkanalen 15.

Det er ikke vist på fig. 1, men vingeskalhalvpartens forkant, og vingeskalhalv-5 partens bagkant vil typisk have placeret kantforstærkninger af fibermateriale.

Som det fremgår af Fig. 1, er en del af formhulrummet i området mellem hovedlaminatet 1 og kantforstærkningerne udfyldt af et fyldmateriale, såsom pladeformet balsatræ 12. Dette pladeformede balsatræmateriale er porøst og således gennemtrængeligt for flydende polymer. Balsatræet 12 vil typisk være forsynet 10 med kanaler, som forløber i fordelingslagets plan, vinkelret på og i vingeskalhalvpartens længderetning. Kanalerne kan f.eks. udformes ved at placere balsatræklodser på en permeabel dug eller net. Disse kanaler sikrer, at flydende polymer kan flyde hurtigt i fordelingslagets plan. Fyldmaterialet behøver dog ikke at være balsatræ, men kan være af et hvilket som helst andet materiale med 15 gode flydeegenskaber. Dette kunne være PVC-skum eller en løst vævet glasfibermåtte eller lignende netstruktur, som har høj permeabilitet og stor kapacitet.

Under formfyldningsprocessen vil flydende polymer på grund af vakuumet i formhulrummet flyde fra indløbskanalerne 7, 8 ind i formhulrummet. Den flyden-20 de polymer vil på grund af vakuumet i hele formhulrummet både blive suget mod vingeskalhalvpartens forkant og bagkant samt ind i hovedlaminatets fiberoplæg 1.

I Fig. 2a-h ses hvorledes hoved laminatets fibermateriale 3 imprægneres med 25 flydende polymer under formfyldningsprocessen. For simplicitetens skyld, er polymerens fordeling i fyldmaterialet 12 ikke vist. Inden formfyldningsprocessen starter evakueres luften i formhulrummet ved hjælp af vakuumkanalen 15 og eventuelt andre vakuumkanaler, der eksempelvis kan være placeret ved vingeskalhalvpartens for- og bagkant. Evakueringen af luften skaber et vakuum, som 30 skal forstås som et undertryk, i formhulrummet.

I Fig. 2b ses skematisk starten af formfyldningsprocessen, hvor indløbskanalerne 7, 8 fyldes med flydende polymer, hvilket er indikeret med den mørke farve. I

11 DK 176490 B1 starten af formfyldningsprocessen bliver flydende polymer ledt til de to øvre fordelingslag 9, 10, som hurtig fyldes med polymer på grund af fordelingslagenes høje permeabilitet, hvilket er vist i fig. 2c. Herefter fordeler polymeren som vist i fig. 2d sig langsomt ned gennem hovedlaminatet 1, idet den flydende polymer 5 danner to brede flydefronter, der bevæger sig ned gennem henholdsvis den første zone 2 og den anden zone 3, Samtidigt vil noget af polymeren blive suget ind i den mellemliggende zone 6 hen mod den semipermeable membran 5.

Når flydefronten som vist i fig. 2e når til det nedre fordelingslag 11, vil polyme-10 ren hurtigt fordele sig i dette og dermed ind under den mellemliggende zone 6 på grund af materialets høje permeabilitet. Flydefronten vil herefter som vist i fig- 2f bevæge sig op gennem den mellemliggende zone 6 og vil til slut som vist i fig. 2g danne en ønsket v-form, der sikrer, at der ikke indesluttes nogen luft-lommer. Til sidst er hele hovedlaminatet 1 som vist i fig. 2h imprægneret, hvor-15 efter hærdeprocessen startes.

De øvre fordelingslag 9, 10 og det nedre fordelingslag 11 sikrer, at den flydende polymer udbreder sig i hovedlaminatet 1 med forholdsvis brede flydefronter på vej ned gennem den første og den anden zone 2, 3 samt på vej op gennem den 20 mellemliggende zone 6. Da hoved laminatets bredde ofte er mange gange større end hovedlaminatets tykkelse, sikres det, at flydefronten af polymer skal bevæge sig den kortest mulige afstand, hvorved imprægneringstiden kan reduceres og dermed også den efterfølgende hærdningstid. Dermed kan den samlede tid til fremstilling af f.eks. en vinge til et vindenergianlæg reduceres væsentligt.

25 Forsøg med den viste imprægneringsproces har vist, at imprægneringstiden kan reduceres ti! mellem en tredjedel og halvdelen af imprægneringstiden ved brug af kendte teknikker.

For at sikre, at flydefronten af polymer kun langsomt bevæger sig på tværs i ho-30 vedlaminatet 1 hen mod den mellemliggende zone 6, kan hovedlaminatets 1 materiale opbygges på en sådan måde, at det har en større permeabilitet på tværs af fiberlagene end permeabiliteten i fiberlagenes plan.

12 DK 176490 B1

Det nedre fordelingslag 11 er i fig. 1 og 2 vist som værende bredere end hovedlaminatet 3, men dette er dog ikke nødvendigt. Fordelingslaget, skal dog i det mindste være lige så bredt som den mellemliggende zone 6, så at fordelingslaget 11 kan "få fat på” flydefronterne, der bevæger sig ned gennem den første 5 zone 2 og den anden zone 3.

For at sikre, at der ikke opstår luftlommer under imprægneringsprocessen, er det yderligere vigtigt, at hovedlaminatets 1 tykkelse og den mellemliggende zones 6 bredde er indbyrdes passende dimensioneret. Således kan den mellem-10 liggende zones 6 bredde være større, f.eks. 2-3 gange større og typisk ca. fem gange større end tykkelsen af hovedlaminatet 1.

Indløbskanalerne 7, 8 kan være dimensioneret til at kunne gennemstrømmes af en stor mængde flydende polymer. Ved slutningen af formfyldningsprocessen 15 kan der eventuelt lukkes for polymerkilden, inden der lukkes for vakuumkilden, hvorved indløbskanalerne 7, 8 lettere kan tømmes for flydende polymer. Dette reducerer polymerspildet.

Vakuumkanalen 15 kan være dannet af den semipermeable membran 5 og en 20 dug, hvori der kan være placeret afstandsmateriale i form af et tredimensionelt net eller lignende for at sikre, at membranen 5 og dugen ikke klapper sammen under formfyldningsprocessen, hvor der tilvejebringes vakuum i vakuumkanalen 15.

25 Til indløbskanalerne 7, 8 kan der anvendes i sig selv kendte Ω-formede profillegemer eller perforerede slanger. Vakuumkanalerne kan ligeledes være udformet som Ω-formede profillegemer eller perforerede slanger. Hvis der anvendes perforerede vakuum-slanger, kan disse eventuelt være forstærket med et spiralformet stift legeme, som forløber inden i slangen og forhindrer, at denne klapper 30 sammen på grund af vakuumet.

Fig. 3 viser et snit gennem en form til fremstilling af en vingeskalhalvpart til en vindmøllevinge, hvor snittet viser vingens rodområde. Af illustrative årsager er 13 DK 176490 B1 formen 18 vist "foldet ud”, så at formens overflade 18 er afbildet som værende plan. Denne er naturligvis i virkeligheden kurvet, idet en vinges rodprofil typisk vil være i det væsentlige cirkulær. På formpartens 18 inderside er der først anbragt en gel-coat, der kommer til at udgøre ydersiden af den færdige vingeskal-5 halvpart. Oven på gel-coaten er der anbragt et fibermateriale, der består af et antal nedre fiberlag 21', oven på hvilket der er anbragt et nedre fordelingslag 11’. Oven på fordelingslaget 11’ og fiberlaget 21’ er der anbragt et fiberoplæg 1'.

10 Oven på fiberoplægget 1’, der i den viste udførelsesform udgør vingens rodlaminat, er der anbragt et fibermateriale i form af et antal øvre fiberlag 22’. Oven på de øvre fiberlag 22’ er der anbragt en polymerforsyningsindretning, som lægges i formparten 18, så at denne forløber i formpartens længderetning. Polymerforsyningsindretningen omfatter en afrivningsfolie 20’, et første øvre forde-15 lingslag 9’, et andet fordelingslag 10’ og en første vakuumkanal 15’ med en første semipermeabel membran 5. Det første 9' og det andet 10’ fordelingslag er placeret, så at de forløber i hovedsagen parallelt i længderetningen i en indbyrdes tværgående afstand. Polymerforsyningsindretningen kan endvidere omfatte en første indløbskanal 7’, der har en eller flere åbninger, som er permeable for 20 flydende polymer, og som vender mod det første øvre fordelingslag 9’, og en anden indløbskanal 8’, der har en eller flere åbninger, som er permeable for flydende polymer, og som vender mod det første øvre fordelingslag 10’. Alternativt kan de to indløbskanaler 7’, 8’ efterfølgende lægges som separate enheder oven på henholdsvis det første og det andetfordelingslag 9’, 10’.

25 I den i fig. 3 viste udførelsesform omfatter polymerforsyningsindretningen desuden et tredje fordelingslag 32 med en derover placeret tredje indløbskanal 31.

Det tredje fordelingslag 32 er placeret i tværgående afstand fra det andet fordelinglag 10’. En anden semipermeabel membran 39, som danner del afen vaku-30 umkanal, er placeret mellem eller delvist overlappende det andet fordelingslag 10’ og det tredje fordelingslag 32. Polymerforsyningsindretningen omfatter desuden et fjerde fordelingslag 36 med en derover placeret fjerde indløbskanal 35.

Det fjerde fordelingslag 36 er placeret i tværgående afstand fra det første forde- 14 DK 176490 B1 linglag 9’. En tredje semipermeabel membran 40, som danner del af en vakuumkanal, er placeret mellem eller delvist overlappende det første fordelingslag 9’ og det fjerde fordelingslag 36.

5 Øverst er der anbragt en lufttæt vakuumdug 19’, som sammen med den faste formpart 18 danner et formhulrum. Ved formens flanger er der desuden placeret en første og en anden ydre vakuumkanal 33, 37, f.eks. i form af perforerede vakuumslanger, med tilhørende semipermeable membraner 34, 38.

10 Vakuumkanalerne er under formfyldningsprocessen forbundet med en vakuumkilde, og indløbskanalerne 7’, 8’, 31, 35 er forbundet med en polymerkilde med flydende polymer. Vakuumet i vakuumkanalerne tilvejebringer et vakuum i hele formhulrummet mellem den faste formpart 18 og vakuumdugen 19’, og herved suges polymer gennem indløbskanalerne 7’, 8’, 31, 35 og ind i formhulrummet, 15 idet den fordeler sig i og imprægnerer fibermaterialerne 1’, 21, 22. Efter endt hærdning fjernes vakuumdugen 19’ og afrivningsfolien 20’ sammen med de øvre fordelingslag 9’, 10’, 32, 36 og vakuumkanalerne.

Under formfyldningsprocessen vil flydende polymer på grund af vakuumet i 20 formhulrummet flyde fra indløbskanalerne 7’, 8’, 31, 35 og ind i formhulrummet.

Den flydende polymer vil i starten af processen hurtigt fordele sig i de fire øvre fordeiingslag 9’, 10’, 32, 36 og vil herefter fordele sig ned gennem de zoner i rodlaminatet 1’, som befinder sig under disse øvre fordelingslag 9’, 10’, 32, 36.

Når flydefronten af polymer når til det nedre fordelingslag 11’, vil polymeren hur-25 tigt fordele sig i dette mod siderne og ind under de zoner, der befinder sig under de tre semipermeable membraner 5’, 39, 40. Herefter vil flydefronterne bevæge sig opad mod de semipermeable membraner 5’, 39, 40.

Denne fremgangsmåde til vakuuminfusion har den fordel, at alle indløb kan 30 startes samtidig, og dermed ikke kræver en tidslig styring af de forskellige indløb og vakuumkanaler for at styre flydefronterne. Herved kan den samlede imprægneringstid eller injektionstid reduceres væsentligt. En yderligere fordel ved fremgangsmåden er, at spildet af polymer kan reduceres væsentligt i for- 15 DK 176490 B1 hold til kendt teknik. Polymerspildet kan helt udgås, hvis der anvendes en semipermeabel membran i alle kantsug på formen,

Opfindelsen er her blevet beskrevet ud fra en opstilling med et linjesug. Det er 5 dog muligt at anvende et punktsug i stedet for, hvor vakuumkanalen er placeret over den mellemliggende zone, og hvor de øvre fordelingslag forløber i rundt-gående retning omkring vakuumkanalens punktsug.

En fagmand vil ud fra denne beskrivelse forstå, at det er kombinationen af de to 10 øvre fordelingslag, der er afbrudt af en mellemliggende zone uden fordelingslag, og det nedre fordelingslag, som i det mindste overlapper den mellemliggende zone, der er kernen i opfindelsen. Bredden af den mellemliggende zone vil kunne fastlægges ud fra forsøg med et givent emne. Således kan der ved fremstillingen af en vinge også benyttes flere polymerforsyningsindretninger, 15 hvor de forskellige indretningers øvre fordelingslag ikke nødvendigvis er placeret med samme tværgående afstand.

16 DK 176490 B1

Liste over henvisninqstal 1 fiberoplæg / laminat 2 første zone 5 3 anden zone 5 semipermeabel membran 6 mellemliggende zone 7 første indløbskanal 8 anden indløbskanal 10 9 første øvre fordelingslag 10 andet øvre fordelingslag 11 nedre fordelingslag 12 fyldmateriale / balsatræ 15 vakuumkanal 15 19 vakuumdug 20 afrivningsfolie 21 nedre fiberlag 22 øvre fiberlag 31 tredje indløbskanal 20 32 tredje fordelingslag 33 første ydre vakuumkanal 34 semipermeabel membran 35 fjerde indløbskanal 36 fjerde fordelingslag 25 37 anden ydre vakuumkanal 38 semipermeabel membran 39 anden semipermeabel membran 40 tredje semipermeabel memran

Claims (15)

17 DK 176490 B1

1. Fremgangsmåde til fremstilling af et skalemne af fiberkompositmateriale ved vakuuminfusion, hvor fibermaterialet imprægneres med flydende polymer, 5 og hvor der anvendes en form (18) med et formhulrum, kendetegnet ved, at der i formhulrummet: a) placeres et nedre fordelingslag (11), b) oven over det nedre fordelingslag (11) placeres et fiberoplæg (1), der 10 omfatter et antal fiberlag, c) oven over fiberoplægget i tværgående afstand fra hinanden placeres et første øvre fordelingslag (9) og et andet øvre fordelingslag (10), så at i det mindste en del af det første fordelingslag overlapper en første zone (2) af fiberoplægget (1), og at i det mindste en del af det andet forde- 15 lingslag overlapper en anden zone (3) af fiberoplægget (1), hvorved den første zone (2) og den anden zone (3) er adskilt af en mellemliggende zone (6), der hverken er overlappet af det første eller det andet fordelingslag (9, 10), d) oven over det første fordelingslag (9) placeres en første indløbskanal (7), 20 e) oven over det andet fordelingslag (10) placeres en anden indløbskanal (8), f) oven over fiberoplæggets (1) mellemliggende zone (6) placeres en semipermeabel membran (5), som eventuelt strækker sig overlappende ind over det første fordelingslag (9) og/eller andet fordelingslag (10), og som 25 er permeabel for gasser og i det væsentlige impermeabel for flydende polymer, hvilken semipermeable membran (5) står i forbindelse med en vakuumkilde, hvorefter g) der på kendt vis placeres en vakuumdug (19) over formen (18), som evakueres for luft ved hjælp af vakuumkilden, og polymer føres ind via den 30 første og den anden indløbskanal (7, 8). 18 DK 176490 B1

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der inden trin a) i formhulrummet placeres et antal fiberlag (21) og fortrinsvis også en gelcoat, der i det færdigfremstillede skalemne afgrænser dennes yderside.

3. Fremgangmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at der imellem trin b) og c) i formhulrummet placeres et antal fiberlag (22), der i det færdigfremstillede skalemne afgrænser dennes inderside.

4. Fremgangsmåde ifølge et af de tidligere krav, kendetegnet ved, at fiber-10 oplægget (1) udgør et hovedlaminat, der er en langsgående forstærkningssektion i en vingeskalhalvpart til en vindmøllevinge.

5. Fremgangsmåde ifølge et af de tidligere krav, kendetegnet ved, at fiberoplægget (3) er 10-100 mm, 20-80 eller 30-50 mm tykt. 15

6. Fremgangsmåde ifølge et af de tidligere krav, kendetegnet ved, at den mellemliggende zone (6) er 50-1000 mm, 70-500 mm eller 100-200 mm bredt.

7. Fremgangsmåde ifølge et af de tidligere krav, kendetegnet ved, at der er 20 tilvejebragt vakuumkanaler (16) langs formens kanter.

8. Polymerforsyningsindretning til brug ved vakuuminfusion i forbindelse med fremstilling af fortrinsvis aflange skalemner, kendetegnet ved, at indretningen omfatter: 25. et første fordelingslag (9) og et andet fordelingslag (10), som forløber parallelt i en længderetning i en indbyrdes tværgående afstand, så at der mellem det første fordelingslag (9) og det andet fordelingslag er en mellemliggende, langsgående zone (6), og - en semipermeabel membran (5), som dækker i det mindste i det væsentlige 30 hele den mellemliggende zone (6), og som er indrettet til at stå i forbindelse med en vakuumkilde. DK 176490 B1 19

9. Polymerforsyningsindretning ifølge krav 8, kendetegnet ved, at den desuden omfatter: - en første indløbskanal (7), som er indrettet til at kunne tilsluttes en polymerkilde, og som har en eller flere åbninger, der vender mod det første fordelingslag 5 (9), og - en anden indløbskanal (8), som er indrettet til at kunne tilsluttes en polymerkilde, og som har en eller flere åbninger, der vender mod det andet fordelingslag (10).

10. Polymerforsyningsindretning ifølge krav 8 eller 9, kendetegnet ved, at den semipermeable membran (5) er placeret mellem det første fordelingslag (9) og det anden fordelingslag (10).

11. Polymerforsyningsindretning ifølge et af kravene 8-10, kendetegnet ved, 15 at den semipermeable membran er placeret, så at den overlapper det første fordelingslag (9) og/eller det andet fordelingslag (10).

12. Polymerforsyningsindretning ifølge et af kravene 8-11, kendetegnet ved, at indløbskanalerne (7, 8) er udformet som slanger med omega-profil.

13. Polymerforsyningsindretning ifølge et af kravene 8-12, kendetegnet ved, at den semipermeable membran (5) danner del af en langsgående vakuumkanal (15).

14. Polymerforsyningsindretning ifølge et af kravene 8-13, kendetegnet ved, at indretningen omfatter en fortrinsvis aflang membranpose med en forside, en bagside, en central vakuumkanal (15) og to indløbskanaler (7, 8), der forløber på hver side af vakuumkanalen (15), idet forsiden i vakuumkanalens område udgøres af den semipermeable membran (5) og i indløbskanalernes områder er 30 permeabel for flydende polymer. a 20 DK 176490 B1

15. Polymerforsyningsindretning ifølge et af kravene 8-14, kendetegnet ved, den yderligere omfatter en afrivningsfolie, fortrinsvis i form af en hulfolie, som er anbragt udvendigt i forhold til de to fordelingslag (9, 10). 5