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TWI863751B - 樹脂轉移成型系統中補強纖維蓆滲透率的測量裝置與方法 - Google Patents

樹脂轉移成型系統中補強纖維蓆滲透率的測量裝置與方法 Download PDF

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TWI863751B
TWI863751B TW112148756A TW112148756A TWI863751B TW I863751 B TWI863751 B TW I863751B TW 112148756 A TW112148756 A TW 112148756A TW 112148756 A TW112148756 A TW 112148756A TW I863751 B TWI863751 B TW I863751B
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張智淵
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台鋼學校財團法人台鋼科技大學
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Abstract

一種樹脂轉移成型系統中補強纖維蓆滲透率的測量裝置與方法。該測量方法是將圓環狀的補強纖維蓆同軸置放在圓形模穴中,將補強纖維蓆壓縮成孔隙呈徑向往內或往外逐漸變小狀,並以固定的液體體積流率將樹脂注入模穴。分析取得樹脂之流動前緣移動至補強纖維蓆之各半徑位置時的充填時間與液體壓力。根據模穴、補強纖維蓆之相關參數、該流動前緣移動至每一半徑位置的充填時間與液體壓力值,演算出每一孔隙率對應的科忍尼常數與滲透度。透過該測量方法設計,可在一次樹脂充填過程中,量測取得補強纖維蓆之各種孔隙率對應的滲透度,相當方便實用。

Description

樹脂轉移成型系統中補強纖維蓆滲透率的測量裝置與方法
本發明是有關於一種用於樹脂轉移成型之測量裝置與方法,特別是指一種用以測量樹脂轉移成型所使用之補強纖維蓆之滲透度的測量裝置與方法。
補強纖維蓆如玻璃纖維或碳纖維等,經常被用以和樹脂結合以製成纖維複合材料,這類纖維複合材料具有質輕以及高機械強度的特性,因此廣受運輸與運動產業的喜愛。
樹脂轉移成型技術是目前用以製作纖維複合材料的常見方法。會先將裁切好的補強纖維蓆疊置於模穴內部,然後射入熱固性的樹脂,使其完全滲入補強纖維蓆並硬化後,就可得纖維複合材料。要使用樹脂轉移成型製造高品質纖維複合材料成品,事先了解補強纖維蓆在各種孔隙率下的滲透度是極為重要的。因為這會影響樹脂在纖維孔隙內流動情形、充填所需時間,也會影響成品機械性質。
現有量測補強纖維蓆之滲透度的方法,是將特定孔隙率的補強纖維蓆置入一個轉注成型單元的模穴中,並透過以固定之液體體積流率將樹脂注入該模穴,並透過樹脂於模穴中的流動速度、模穴的壓力變化與該補強纖維蓆的孔隙率,來演算出該補強纖維蓆的滲透度。但目前的方法僅能獲得單一孔隙率之補強纖維蓆的滲透度,如要知道其它孔隙率之補強纖維蓆的滲透度時,得要反覆多次實驗,相當費時。
因此,本發明的目的,即在提供一種能改善先前技術的至少一個缺點的樹脂轉移成型系統的測量方法。
於是,本發明樹脂轉移成型系統的測量方法,適用於一次量測取得一補強纖維蓆之各種孔隙率對應的滲透度。該測量方法包含以下步驟:
調變孔隙率步驟。將一圓環狀的補強纖維蓆同軸地水平置放在一個轉注成型單元的一個圓形的模穴中。該轉注成型單元之該模穴的高度是自其中心徑向往內或往外漸低,而會徑向往內或往外逐漸壓縮該補強纖維蓆,使該補強纖維蓆的孔隙呈徑向往內或往外逐漸變小狀。
分析取得孔隙率步驟。使一分析模組根據該補強纖維蓆之單位面積質量(A w)與密度(D f)、該補強纖維蓆在半徑位置r處的高度(h),演算取得該補強纖維蓆在該模穴之不同半徑位置r的孔隙率(Φ)。
注入樹脂步驟。使一樹脂注射器以固定的液體體積流率將樹脂注入該模穴中心,使樹脂徑向外流動滲入該補強纖維蓆之孔隙中。
影像擷取步驟。使一影像擷取器擷取所述樹脂於該補強纖維蓆中徑向往外流動的影像。使該分析模組分析所述影像,取得所述樹脂之流動前緣移動至該模穴之各個半徑位置時的充填時間(t)。
模穴壓力擷取步驟。使壓力感測器量測取得該補強纖維蓆內周緣在各個充填時間的液體壓力(P i)。
分析取得科忍尼常數步驟。使該分析模組根據該模穴的尺寸參數、該補強纖維蓆之單位面積質量(A w)、每一半徑位置的該孔隙率、該流動前緣移動至每一半徑位置的該充填時間,及各充填時間點之該液體壓力值,演算出每一孔隙率對應的科忍尼常數(k c)。
取得滲透度步驟。使該分析模組根據該補強纖維蓆之每一該孔隙率對應的該科忍尼常數,演算出每一該孔隙率對應的滲透度。
本發明之功效在於:透過該測量方法的設計,可在一次樹脂充填過程中,量測取得該補強纖維蓆之各種孔隙率對應的滲透度,相當方便實用。
本發明的另一目的,即在提供一種能改善先前技術的至少一個缺點的樹脂轉移成型系統的測量裝置。
該樹脂轉移成型系統的測量裝置,適用於一次量測取得一補強纖維蓆之各種孔隙率對應的滲透度。該補強纖維蓆呈圓環狀。該測量裝置包含一個轉注成型單元、一個樹脂注射器、一個壓力感測器、一個影像擷取器,及一個分析模組。
該轉注成型單元內部界定出一個上下軸向且用以同軸容置該補強纖維蓆之圓形的模穴。該模穴之高度是呈自中心徑向往外漸高或漸低狀。轉注成型單元會往該模穴高度漸低方向逐漸壓縮該補強纖維蓆。
該樹脂注射器容裝有樹脂,可被驅動而以一預定之液體體積流率將所述樹脂注入該模穴位在該補強纖維蓆內周側的區間,使所述樹脂徑向往外滲流進入該補強纖維蓆中。
該壓力感測器可用以量測該模穴位於該補強纖維蓆內周緣的液體壓力。該影像擷取器可用以朝該轉注成型單元進行影像擷取,以取得該模穴中之所述樹脂在該補強纖維蓆中滲透流動的影像。
該分析模組訊號連接該壓力感測器與該影像擷取器,包括一個影像分析單元與一個演算單元。該影像分析單元可分析所述影像以取得所述樹脂之流動前緣位於該模穴的半徑位置和對應的該充填時間(t)。該演算單元可根據該補強纖維蓆被壓縮後相對於該模穴中心的每一半徑位置的孔隙率、所述流動前緣移動至每一半徑位置的充填時間、每一充填時間之該液體壓力值,及該模穴的尺寸參數,演算出每一孔隙率對應的滲透度。
本發明之功效在於:透過該轉注成型單元之該模穴的結構設計,以及該樹脂注射器、該壓力感測器、該影像擷取器與該分析模組的設計,可透過單一次樹脂填充過程,量測取得該補強纖維蓆在各種不同孔隙率情況下的滲透度,相當方便實用。
參閱圖1、2、3,本發明樹脂轉移成型系統中補強纖維蓆滲透率的測量裝置200的一個實施例,適用於一次量測多種孔隙率之補強纖維蓆800的滲透度。該補強纖維蓆800是呈圓環片狀,厚度為h i,內徑為r i,外徑為r o。實施時,該補強纖維蓆800可以是單一片結構物,或者是由多片補強纖維物件層疊構成。該補強纖維蓆800之密度為D f,單位面積質量A w
該測量裝置200包含一個轉注成型單元3、一個連通組接於該轉注成型單元3之樹脂注射器4、一個安裝在該轉注成型單元3之壓力感測器5、一個設置在該轉注成型單元3上方的影像擷取器6,及一個訊號連接該壓力感測器5與該影像擷取器6的分析模組7。
該轉注成型單元3包括一個下模具31、一個疊蓋在該下模具31上方的上模具32,及一個設置在該上模具32的尺規33。該下模具31與該上模具32相配合界定出一個上下軸向之圓形的模穴30。該模穴30之半徑與該補強纖維蓆800之外周緣半徑相同,可用以供該補強纖維蓆800同軸設置。
該下模具31具有一個界定出該模穴30之水平底緣的穴底面310,且還具有一個上下貫穿且與該模穴30中心連通的填充孔311,及多個上下貫穿且分佈在其鄰近周緣部位而連通該模穴30與外界的排氣孔312。
該上模具32是呈透明狀,並具有一個與該穴底面310間隔相向,且界定出該模穴30頂緣的穴頂面320。該穴頂面320具有一個於該模穴30中心且半徑為r i之水平狀的中心面部321,及一個自該中心面部321周緣徑向往外並往下傾斜延伸的環面部322。
該模穴30具有一個位於該中心面部321下方的中心區間301,及一個環繞在該中心區間301周圍且高度呈徑向往外漸低的滲流區間302。該中心區間301的高度等於該補強纖維蓆800的厚度(h i),該滲流區間302的高度小於所述厚度(h i)。因此,當該補強纖維蓆800同軸設置在該模穴30時,該中心區間301會對應該補強纖維蓆800之內周緣環繞的區間,該補強纖維蓆800實際上會位在該滲流區間302中,所以該環面部322會往下壓縮位在該滲流區間302內的該補強纖維蓆800,使該補強纖維蓆800的厚度呈徑向往外逐漸變小狀,相對的,使該補強纖維蓆800之孔隙率呈徑向往外逐漸變小狀。
該尺規33是設置在該上模具32頂面,並相對該模穴30中心徑向往外延伸橫跨整個該模穴30。
該樹脂注射器4連通組接於該填充孔311,並可被啟動而以一預定的液體體積流率(q i)將所述樹脂801加壓注入該模穴30之該中心區間301,使所述樹脂801從該中心區間301徑向外擴滲入該補強纖維蓆800中。由於該樹脂注射器4為現有構件且類型眾多,也非本發明改良重點,因此不再詳述。
該壓力感測器5設置在該模穴30之該中心區間301中,且鄰近該補強纖維蓆800之內周緣,可用以感測位於該補強纖維蓆800內周緣(也就是半徑r i處)之所述樹脂801產生的液體壓力。
該影像擷取器6設置在該轉注成型單元3上方,可用以往下朝該上模具32與該尺規33進行影像擷取,可用以擷取所述樹脂801在該模穴30中流動的影像與該尺規33的影像。
參閱圖1、3、4,該分析模組7包括一個影像分析單元71、一個演算單元72,及一個驗證單元73。
該影像分析單元71可分析該影像擷取器6取得之影像,可透過目前已知的影像辨識技術分析辨識出所述樹脂801在該補強纖維蓆800中流動時的一流動前緣802,以及該流動前緣802對應該尺規33的刻度,進而得到所述樹脂801之該流動前緣802於該模穴30中的半徑位置(r)。
依流體力學理論,當該模穴30之半徑遠大於該補強纖維蓆800的厚度時,該模穴30內之所述樹脂801在該補強纖維蓆800中的流動,可視為液體在多孔性介質的準穩態薄殼流動,樹脂流動速度以達西定律進行描述,容後說明。由於流場的對稱性,所述樹脂801會呈現出一維徑向流動,也就是會從該中心區間301向四周均勻擴散的流動,所以所述樹脂801的在該補強纖維蓆800中流動的流動前緣802的整體形狀應該會概呈圓形。一旦該流動前緣802的形狀偏差圓形超過一定幅度時,表示該轉注成型單元3出現傾斜。該影像分析單元71會進一步分析所述樹脂801的該流動前緣802所構成之形狀,並於判斷所述形狀相對於正圓形偏差大於等於1%以上時,發出一個警示訊息,表示得重新實驗。
所述影像辨識技術大致包括影像二值化處理、雜訊濾除、邊界偵測辨識等。由於所述影像辨識技術為現有影像分析處理技術,且方式眾多,因此不再詳述。
該演算單元72內建有演算程式,可用以演算得到該補強纖維蓆800在每一半徑位置r處的孔隙率(Φ)、每一孔隙率(Φ)對應的科忍尼常數(k c),以及每一孔隙率(Φ)對應的滲透度(K)。關於該演算單元72演算取得該孔隙率、該科忍尼常數與該滲透度的方式,說明如下。
關於取得該補強纖維蓆800之各個半徑位置r處的孔隙率(Φ)。該演算單元72於演算取得該補強纖維蓆800之某一半徑位置r處的孔隙率(Φ)時,會先透過圓柱殼法(Shell method)將該半徑位置r處的模穴體積與纖維總體積求出,再將兩者相除後,就可得纖維體積分率(Φ f ),請參公式(1)。h為在半徑位置r處的模穴高度,如公式(2)所示,其中,m=(ho-hi)/(ro-ri),r i為該補強纖維蓆800之內周緣的半徑, r o為該補強纖維蓆800之外周緣的半徑,h i為該補強纖維蓆800在半徑位置r i處的厚度,h o為該補強纖維蓆800在半徑位置r o處的厚度。2πrdr是微積分表示方法,表示在位置r處向外延伸一微小距離dr,也就是位置r+dr。半徑位置r到半徑位置r+dr的環狀面積是2πrdr。將環狀面積乘上A w,即為半徑位置r處的環狀面積纖維質量,將環狀面積乘上高度,即為半徑位置r處的模穴體積。
因為纖維體積分率(Φ f )與孔隙率(Φ)的關係為Φ f +Φ=1,所以可進一步得到孔隙率(Φ),請參公式(3)。 公式(1) 公式(2) 公式(3)
以下說明關於該補強纖維蓆800之各種孔隙率對應之科忍尼常數(k c)的取得。
將所述樹脂801的動量方程式(以達西定律取代),如公式(4)。其中, v是所述樹脂的達西速度,μ為所述樹脂的黏度,K是該補強纖維蓆800的滲透度,P為該補強纖維蓆800中之樹脂壓力。 公式(4)
因為是所述樹脂801在該模穴30中是呈對稱的徑向流動,所述樹脂801的流速 ,代入公式(4),可得公式(5)。 公式(5)
對已充填所述樹脂801的該補強纖維蓆800區域,從半徑位置r i(液體壓力P i),積分至該流動前緣802所在之半徑位置r(液體壓力為0),進而可得半徑位置r i的液體壓力P i,如公式(6)。半徑位置r處的壓力使用的是錶壓力表示法,故液體壓力為0。 公式(6)
使用Kozeny-Carman公式,如公式(7)。 公式(7)
將公式(2)、(3)和(7)代入公式(6),得公式(8)。 公式(8)
將公式(8)演算後,可得公式(9)。 公式(9)
可透過公式(9)演算取得所述樹脂801之該流動前緣802位移至半徑位置r時之孔隙率條件下的該科忍尼常數(k c)。其中。Φ i為該補強纖維蓆800之半徑位置r i處的孔隙率,也就是該補強纖維蓆800之內周緣處的孔隙率。
接著,該演算單元72會根據該補強纖維蓆800之多個半徑位置的該等孔隙率與對應之該等科忍尼常數,演算得到科忍尼常數與孔隙率的迴歸曲線。該演算單元72取得該迴歸曲線後,就可由該迴歸曲線比對出對應的科忍尼常數。
最後,該演算模組可根據所得到之科忍尼常數(k c),輸入之任一孔隙率,進一步透過公式(7)演算取得具有該孔隙率之該補強纖維蓆800的滲透度(K)。
該驗證單元73可在所述樹脂801充填過程中,同步分析該模穴30或該樹脂注入器4是否出現洩漏情況,或該補強纖維蓆800內部孔隙充填不完全。
當所述樹脂801流入該補強纖維蓆800後,在充填時間t,所述樹脂801流到該補強纖維蓆800之半徑位置r處時,流入該補強纖維蓆800的樹脂體積量Q,可以使用微積分方式求得,如公式(10) 公式(10)
因該樹脂注射器4是以固定的液體體積流率(q i)將所述樹脂801注入該模穴30中,所以將該液體體積流率乘以充填時間t k,就可得到注入該模穴30中的樹脂體積Q。因質量不滅,所以可得公式(11)。 Q=q i*t k 公式(11)
該驗證單元73可根據該液體體積流率(q i)與該流動前緣802位移至一半徑位置r時的充填時間(t),計算出該模穴30在該充填時間(t)時所容置的樹脂體積量(Q)。然後,該驗證單元73會透過公式(11)演算出所述樹脂801之該流動前緣802位移至該半徑位置r時的理論時間(t k),並分析判斷該理論時間(t k)與該充填時間(t)的差值,若該理論時間與該充填時間的差值過大,表示樹脂注入器4或該轉注成型單元3可能出現洩漏情況,或該補強纖維蓆800內部孔隙充填不完全情況。在本實施例中,該驗證單元73會於判斷該理論時間和該實際時間的差值超過1秒時,發出一個警示訊息,表示得重新試驗。
參閱圖1、3、4、5,本發明樹脂轉移成型系統的測量裝置200用於分析取得該補強纖維蓆800在不同孔隙率情況下的滲透度時,所執行之測量方法的一個實施例包含以下步驟:
調變孔隙率步驟901。將該補強纖維蓆800同軸地水平置放在該轉注成型單元3的該模穴30中,而將該補強纖維蓆800壓縮成厚度呈徑向往外逐漸變小狀,使該補強纖維蓆800的孔隙呈徑向往外逐漸變小狀。
分析取得孔隙率步驟902。使該分析模組7的該演算單元72根據該模穴30的尺寸參數、該補強纖維蓆800被壓縮後之半徑位置r處的纖維總體積,以公式(2)與公式(3)演算取得該補強纖維蓆800位於半徑位置r處的孔隙率(Φ)。
注入樹脂步驟903。使該樹脂注射器4以固定的該液體體積流率(qi)將樹脂801注入該模穴30的該中心區間301,使樹脂801徑向往外流動滲入該補強纖維蓆800之孔隙中。
影像擷取步驟904。使該影像擷取器6擷取所述樹脂801於該補強纖維蓆800中徑向往外流動的影像與該尺規33的影像。於此同時,該分析模組7之該影像分析單元71會分析所述影像,以取得所述樹脂801之該流動前緣802移動至該模穴30之各個半徑位置時的該充填時間(t)。
模穴壓力擷取步驟905。使該壓力感測器5量測取得該補強纖維蓆800內周緣在各個充填時間的液體壓力(P i)。
分析科忍尼常數步驟906。使該演算單元72透過公式(9)演算取得所述樹脂801之該流動前緣802位移至半徑位置r時之孔隙率條件下的所述科忍尼常數(k c)。
分析取得迴歸曲線步驟907。使該演算單元72根據該補強纖維蓆800在多個半徑位置處之該等孔隙率與對應之該等科忍尼常數,演算得到科忍尼常數與孔隙率的該迴歸曲線。
取得滲透度步驟908,使該演算單元72根據該補強纖維蓆800之每一該孔隙率,以該迴歸曲線分析出該科忍尼常數。然後,使該演算單元72根據該孔隙率與該科忍尼常數,以公式(7)演算出每一該孔隙率對應的滲透度。
實施時,在本發明之另一實施態樣中,該演算單元72不以建立該迴歸曲線為必要,於該取得滲透度步驟908,可使該演算單元72根據特定半徑位置處的該孔隙率求取對應的該科忍尼常數,然後以公式(7)直接演算取得具有該孔隙率之該補強纖維蓆800的該滲透度。
樹脂流動前緣分析步驟909。使該分析模組7分析所述影像中之所述樹脂801的該流動前緣802所構成之形狀,並於判斷所述形狀相對於正圓形偏差大於等於1%以上時,發出一個警示訊息。
驗證步驟910。使該分析模組7根據該液體體積流率(q i)與該流動前緣802位移至特定半徑位置(r)時的充填時間(t),計算出該模穴30在該充填時間(t)時所容置的樹脂體積量(Q),並使該分析模組7根據公式(11)演算出所述樹脂801之該流動前緣802位移至該特定半徑位置(r)時的該理論時間(t k)。再使該分析模組7於該理論時間(t k)與該充填時間(t)之差值大於1秒時,發出一個警示訊息。
在本實施例中,是將該模穴30之高度設計成徑向往外逐漸降低狀,藉以將該補強纖維蓆800處理成孔隙率呈徑向往外逐漸變小狀,而方便在一次的樹脂801填充過程中,量測取得該補強纖維蓆800之不同孔隙率的該滲透度。但實施時,在本發明之另一實施態樣中,也可將該模穴30之高度設計成徑向往外逐漸變大狀,使該模穴30可將該補強纖維蓆800處理成孔隙呈徑向往外逐漸變大狀,同樣可用以在一次樹脂801填充過程中,量測取得該補強纖維蓆800在各種孔隙率條件下之滲透度。
另外,在本實施例中,是將該上模具32設計成透明狀,並使該影像擷取器6朝下對該上模具32進行影像擷取,藉以取得在該模穴30中流動之所述樹脂801的影像。但實施時,在本發明之另一實施態樣中,也可改為將該下模具31設計成透明狀,並使該影像擷取器6往上朝該下模具31進行影像擷取,藉以取得所述樹脂801在該模穴30中流動的影像。
綜上所述,透過該轉注成型單元3之該模穴30的結構設計,以及該樹脂注射器4、該壓力感測器5、該影像擷取器6與該分析模組7的設計,以及該測量方法的設計,可透過單一次樹脂801填充過程,量測取得該補強纖維蓆800在各種不同孔隙率情況下的滲透度,相當方便實用。因此,本發明樹脂轉移成型系統的測量裝置200與測量方法,確實是一種相當創新且方便實用的創作,確實能達成本發明的目的。
惟以上所述者,僅為本發明的實施例而已,當不能以此限定本發明實施的範圍,凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾,皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
200:測量裝置 3:轉注成型單元 30:模穴 301:中心區間 302:滲流區間 31:下模具 310:穴底面 311:填充孔 312:排氣孔 32:上模具 320:穴頂面 321:中心面部 322:環面部 33:尺規 4:樹脂注射器 5:壓力感測器 6:影像擷取器 7:分析模組 71:影像分析單元 72:演算單元 73:驗證單元 800:補強纖維蓆 801:樹脂 802:流動前緣 901:調變孔隙率步驟 902:分析取得孔隙率步驟 903:注入樹脂步驟 904:影像擷取步驟 905:模穴壓力擷取步驟 906:分析科忍尼常數步驟 907:分析取得迴歸曲線步驟 908:取得滲透度步驟 909:樹脂流動前緣分析步驟 910:驗證步驟
本發明的其他的特徵及功效,將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現,其中: 圖1是一個側剖視圖,示意說明本發明樹脂轉移成型系統的測量裝置的一個實施例的結構; 圖2是一個不完整的側剖視分解圖,示意說明該實施例的一個轉注成型單元與一個補強纖維蓆的結構; 圖3是一個俯視圖,示意說明該實施例的一個模穴中的樹脂徑向往外滲透入該補強纖維蓆時的情況; 圖4是一個功能方塊圖,說明該實施例之功能架構;及 圖5是一個步驟流程圖,說明本發明樹脂轉移成型系統的測量方法的一個實施例。
901:調變孔隙率步驟
902:分析取得孔隙率步驟
903:注入樹脂步驟
904:影像擷取步驟
905:模穴壓力擷取步驟
906:分析科忍尼常數步驟
907:分析取得迴歸曲線步驟
908:取得滲透度步驟
909:樹脂流動前緣分析步驟
910:驗證步驟

Claims (10)

  1. 一種樹脂轉移成型系統的測量方法,適用於一次量測取得一補強纖維蓆之各種孔隙率對應的滲透度,包含以下步驟: 調變孔隙率步驟,將一圓環狀的補強纖維蓆同軸地水平置放在一個轉注成型單元的一個圓形的模穴中,該轉注成型單元之該模穴的高度是自其中心徑向往內或往外漸低,而會徑向往內或往外逐漸壓縮該補強纖維蓆,使該補強纖維蓆的孔隙呈徑向往內或往外逐漸變小狀; 分析取得孔隙率步驟,使一分析模組根據該補強纖維蓆之單位面積質量(A w)與密度(D f)、該補強纖維蓆在半徑位置r處的高度(h),演算取得該補強纖維蓆在該模穴之不同半徑位置r的孔隙率(Φ); 注入樹脂步驟,以固定的液體體積流率將樹脂注入該模穴中心,使樹脂徑向外流動滲入該補強纖維蓆之孔隙中; 影像擷取步驟,使一影像擷取器擷取所述樹脂於該補強纖維蓆中徑向往外流動的影像,使該分析模組分析所述影像,取得所述樹脂之流動前緣移動至該模穴之各個半徑位置時的充填時間(t); 模穴壓力擷取步驟,使一壓力感測器量測取得該補強纖維蓆內周緣在各個充填時間的液體壓力(P i); 分析科忍尼常數步驟,使該分析模組根據該模穴的尺寸參數、該補強纖維蓆之單位面積質量(A w)與每一半徑位置的該孔隙率、所述樹脂的流動前緣移動至每一半徑位置的該充填時間,及各充填時間點之該液體壓力值,演算出每一孔隙率對應的科忍尼常數(k c);及 取得滲透度步驟,使該分析模組根據該補強纖維蓆之每一該孔隙率對應的該科忍尼常數,演算出每一該孔隙率對應的滲透度。
  2. 如請求項1所述的樹脂轉移成型系統的測量方法,還包含分析取得迴歸曲線步驟,使該分析模組根據多個半徑位置之該等孔隙率與對應之該等科忍尼常數演算得到科忍尼常數與孔隙率的迴歸曲線,於該取得滲透度步驟,該分析模組會根據該迴歸曲線計算出該科忍尼常數,並根據該科忍尼常數與該孔隙率演算出對應的滲透度。
  3. 如請求項2所述的樹脂轉移成型系統的測量方法,其中,於該調變孔隙率步驟,是使該補強纖維蓆的孔隙呈徑向往外逐漸變小狀,該測量方法還包含一個驗證步驟,使該分析模組根據該液體體積流率(q i)與該流動前緣位移至一特定半徑位置(r)時的充填時間(t),計算出該模穴在該充填時間(t)時所容置的樹脂體積量(Q),並使該分析模組根據以下公式演算出所述樹脂之該流動前緣位移至該特定半徑位置時的理論時間(t k),使該分析模組於該理論時間(t k)與該充填時間(t)之差值大於1秒時,發出一個警示訊息, Q=q i*t k ,m=(h o-h i)/(r o-r i) 其中,r i為該補強纖維蓆內周緣相對於該模穴中心的半徑距離,r o為該補強纖維蓆之外周緣相對於該模穴中心的半徑距離,Φ i為該補強纖維蓆內周緣處的孔隙率,h i為該模穴在r i半徑位置時的高度,h o是該模穴位在r o半徑位置時的高度。
  4. 如請求項1所述的樹脂轉移成型系統的測量方法,還包含一個樹脂流動前緣分析步驟,使該分析模組分析所述影像中之所述樹脂的該流動前緣所構成之形狀,並於判斷所述形狀相對於正圓形偏差大於等於1%以上時,發出一個警示訊息。
  5. 一種樹脂轉移成型系統的測量裝置,適用於一次量測取得一補強纖維蓆之各種孔隙率對應的滲透度,該補強纖維蓆呈圓環狀,該測量裝置包含: 一個轉注成型單元,內部界定出一個上下軸向且用以同軸容置該補強纖維蓆之圓形的模穴,該模穴之高度是呈自中心徑向往外漸高或漸低狀,該轉注成型單元會往該模穴高度漸低方向逐漸壓縮該補強纖維蓆; 一個樹脂注射器,容裝有樹脂,可被驅動而以一預定之液體體積流率將所述樹脂注入該模穴位在該補強纖維蓆內周側的區間,使所述樹脂徑向往外滲流進入該補強纖維蓆中; 一個壓力感測器,可用以量測該模穴位於該補強纖維蓆內周緣的液體壓力; 一個影像擷取器,可用以朝該轉注成型單元進行影像擷取,以取得該模穴中之所述樹脂在該補強纖維蓆中滲透流動的影像;及 一個分析模組,訊號連接該壓力感測器與該影像擷取器,包括一個影像分析單元與一個演算單元,該影像分析單元可分析所述影像以取得所述樹脂之流動前緣位於該模穴的半徑位置與對應之充填時間(t),該演算單元可根據該補強纖維蓆被壓縮後相對於該模穴中心的每一半徑位置的孔隙率、所述流動前緣移動至每一半徑位置的充填時間、每一充填時間之該液體壓力值,及該模穴的尺寸參數,演算出每一孔隙率對應的滲透度。
  6. 如請求項5所述的樹脂轉移成型系統的測量裝置,其中,該轉注成型單元包括一個下模具,及一個疊蓋在該下模具上而與該下模具相配合界定出該模穴的上模具,該下模具與該上模具其中一者呈透明狀,該影像擷取器可朝透明狀之該上模具或該下模具進行影像擷取。
  7. 如請求項6所述的樹脂轉移成型系統的測量裝置,其中,該轉注成型單元還包括一個設置在透明之該下模具或該上模具,且相對該模穴中心徑向往外延伸的尺規,該影像擷取器可擷取所述流動前緣相對該尺規的影像。
  8. 如請求項5或7所述的樹脂轉移成型系統的測量裝置,其中,該影像分析單元可分析所述樹脂的該流動前緣所構成之形狀,並於判斷所述形狀相對於正圓形偏差大於等於1%以上時,發出一個警示訊息。
  9. 如請求項5所述的樹脂轉移成型系統的測量裝置,其中,該模穴之高度是呈徑向往外漸低狀,該分析模組還包括一個驗證單元,該驗證單元可根據該液體體積流率(q i)與該流動前緣位移至一特定半徑位置(r)時的充填時間,計算出該模穴在該該充填時間(t)時所容置的樹脂體積量(Q),該驗證單元會根據以下公式演算出所述樹脂之該流動前緣位移至該特定半徑位置時的理論時間(t k),且該驗證單元會於判斷該理論時間(t k)與該充填時間(t)之差值大於1秒時,發出一個警示訊息, Q=q i*t k ,m=(h o-h i)/(r o-r i) 其中,r i為該補強纖維蓆內周緣相對於該模穴中心的半徑距離,r o為該補強纖維蓆之外周緣相對於該模穴中心的半徑距離,Φ i為該補強纖維蓆內周緣處的孔隙率,h i為該模穴在半徑位置r i時的高度,h o是該模穴位在半徑位置r o時的高度。
  10. 如請求項6所述的樹脂轉移成型系統的測量裝置,其中,該下模具或該上模具具有多個連通該模穴周緣與外界的排氣孔。
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CN202599794U (zh) * 2012-05-14 2012-12-12 西北工业大学 一种连续纤维束轴向稳态渗透率的测量装置
CN104297121A (zh) * 2013-07-17 2015-01-21 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 天然纤维织物面内非饱和渗透率的测量方法
US20200061941A1 (en) * 2017-05-05 2020-02-27 Coretech System Co., Ltd. Method for measuring a flowing property in a resin transfer molding system

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