樹脂導(dǎo)流工藝概論
　 　 關(guān)于復(fù)合材料的工藝，可以按照壓力施加的方式、溫度施加的方式以及樹脂介入的方式，進(jìn)行分類。小類的區(qū)分，可以結(jié)合模具的種類，例如單面模具，雙面模具，制造回轉(zhuǎn)體在芯模基礎(chǔ)上采用的纏繞工藝或者船舶制造過程中采用的一次性板條法。目前復(fù)合材料領(lǐng)域常用的加壓方式主要有：熱壓罐加壓、真空加壓、壓機(jī)模壓等。加溫的方式有：烘箱加熱（空氣對(duì)流加熱）、熱傳導(dǎo)加熱（也就是模具加熱）以及紅外加熱等。樹脂介入的方式可以采用膠膜，液體樹脂手糊，液體樹脂導(dǎo)入，做成纖維和增強(qiáng)織物編織或者預(yù)浸等。

在不同的加熱、加壓和樹脂介入的途徑可以相互組合，形成一個(gè)復(fù)合材料的制造工藝。例如預(yù)浸料熱壓罐工藝，加壓方式上，結(jié)合了主動(dòng)加壓和真空加壓兩種加壓方式，采用烘箱加熱，采用預(yù)浸介入樹脂方式。模壓RFI工藝采用壓機(jī)加壓，樹脂膜介入樹脂，模具熱傳導(dǎo)加熱。

對(duì)于某一種工藝，也可以采用多種加熱、加壓或者樹脂介入途徑。例如，NLR在飛機(jī)復(fù)合材料口蓋的研究中，采用了預(yù)浸料介入和樹脂液體導(dǎo)流RTM工藝相結(jié)合，模具加熱，模具加壓的方式。

真空導(dǎo)流（亦稱為VARTM，SCRIMP，VIP或各種其他縮寫）是一種用于生產(chǎn)纖維增強(qiáng)塑料（FRP）制件的層合工藝。將干性材料（氈，織物，縫合氈和泡沫芯）疊在一個(gè)陽(yáng)模或陰模表面，使用薄的塑料真空袋或半剛性的對(duì)模沿著部件的周圍密封。采用真空泵抽真空，施加大氣壓力，壓實(shí)干性材料，并產(chǎn)生一個(gè)“真空間隙”。然后，通過按照策略放置樹脂注膠管道將樹脂注入間隙。真空間隙和外部大氣壓力之間的壓力差將樹脂壓入，注入多孔材料，直到完全浸潤(rùn)。真空始終保持，直到該部件固化，確保密實(shí)。

真空導(dǎo)流工藝歷史
　 　 真空導(dǎo)流并不是一種新工藝。各種不同的導(dǎo)流工藝已經(jīng)存在了好多年，雖然他們的應(yīng)用并不是非常廣泛。許多FRP生產(chǎn)廠家自主開發(fā)了導(dǎo)流方法，用于他們自己的工廠。這些工藝大多是即興發(fā)明的，也沒加以標(biāo)準(zhǔn)化或公之于眾。不過，也確實(shí)有一些人對(duì)他們的導(dǎo)流方面的技術(shù)申請(qǐng)專利保護(hù)。

馬克法（Marco Method）是首個(gè)具有專利的真空導(dǎo)流技術(shù)，該技術(shù)在二十世紀(jì)四十年代后期，用于生產(chǎn)40’的海岸防衛(wèi)巡邏艇的船體。盡管缺乏廣泛的認(rèn)可度，此方法還是應(yīng)用了幾艘船只，這些船只一直服役到七十年代。加利福尼亞州的喬治.史密斯（George Smith）在1959年獲得了另一項(xiàng)用于制作FRP泳池的相關(guān)導(dǎo)流技術(shù)專利。史密斯的專利包括一個(gè)樹脂分布網(wǎng)絡(luò)通道，該網(wǎng)絡(luò)通道是一個(gè)主干體系，它能夠在整個(gè)部件范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)樹脂的更均勻分布。1964年，德克薩斯州沃思堡（Fort Worth）的米歇爾（Mitchell）和威廉姆斯（Williams）申請(qǐng)了首個(gè)包含芯材（例如PVC泡沫芯材和橫切巴薩木芯材）使用的專利技術(shù)。他們的工藝技術(shù)是為航空宇航結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的。

樹脂導(dǎo)流工藝和手糊工藝相比的優(yōu)點(diǎn)
　 　 所有的樹脂導(dǎo)流工藝在夾層結(jié)構(gòu)構(gòu)件生產(chǎn)過程中，都具有低揮發(fā)釋放的特點(diǎn)。如果使用的是聚酯樹脂或者乙烯基樹脂，相比手糊工藝的優(yōu)點(diǎn)就顯而易見了。另外，利用真空導(dǎo)流工藝，也能提高部件生產(chǎn)的重復(fù)性，減少次品的數(shù)量。如果采用了真空導(dǎo)流，夾層結(jié)構(gòu)纖維含量會(huì)提高，因而力學(xué)性能也會(huì)提高；夾層結(jié)構(gòu)中干斑和氣孔的數(shù)量會(huì)減少，而且芯材和面板之間的粘接也會(huì)增強(qiáng)。制作大型夾層結(jié)構(gòu)部件的勞動(dòng)力成本也可以減少，實(shí)現(xiàn)合理成本制造。

導(dǎo)流理論
　 　 樹脂為什么以及怎樣在干性材料上流動(dòng)？要想讓樹脂流動(dòng)到期望的地方，需要做哪些工作？這些問題的答案融匯于Henry D’Arcy推導(dǎo)出的一個(gè)關(guān)于液體通過多孔介質(zhì)的簡(jiǎn)單方程（該方程本來是為水利灌溉用途而開發(fā)的。）
 

　 　 從本方程中，我們可以看到粘度與樹脂的流速成反比，或者說，樹脂粘度越高，部件浸潤(rùn)的時(shí)間則越長(zhǎng)。反之，材料的孔隙越多（K值越高），壓力差越大，樹脂流動(dòng)越快。因此，理論上來說，要想優(yōu)化導(dǎo)流過程，需要樹脂需要非常稀（粘度低），材料孔隙非常多，壓力差需要盡可能的大。

真空導(dǎo)流工藝的分類
　 　 存在不同的方法可以實(shí)現(xiàn)真空導(dǎo)流工藝。他們主要的區(qū)別是樹脂注入干織物鋪層的方式以及是不是需要在樹脂上再加壓力。下面的表格中給出了不同的方法和工藝參數(shù)。

　 　 樹脂加壓的壓力越大，要求模具的剛性越好。RTM工藝的模具采用鋼或者鋁。他們通常都配有加熱系統(tǒng)，確保生產(chǎn)過程快速、穩(wěn)定。真空導(dǎo)流模具通常采用木質(zhì)或者玻璃鋼制成，當(dāng)然可以加熱。

軟膜真空導(dǎo)流
　 　 這種方法特別適合從手糊轉(zhuǎn)換成真空導(dǎo)流的客戶，以及單件或者打樣的情況。現(xiàn)有的模具仍然可用，只在凸緣位置做一些必要的改進(jìn)，使得真空袋可以鋪放在模具上。另外，還需要準(zhǔn)備真空泵，低密度聚乙烯管道（或者其他半硬質(zhì)的塑料），樹脂收集罐和制作真空袋的標(biāo)準(zhǔn)材料（密封膠帶，真空袋和剝離層等），然后就可以開始真空導(dǎo)流工藝了。

SCRIMP方法
　 　 SCRIMP™工藝在夾層結(jié)構(gòu)外采用另外的樹脂流動(dòng)介質(zhì)。SCRIMP樹脂流動(dòng)介質(zhì)是一個(gè)置于部件表面的多孔層，在導(dǎo)流過程中，樹脂流動(dòng)介質(zhì)快速地把樹脂分布到部件的表層，然后從表層浸入夾層結(jié)構(gòu)部件。樹脂分布網(wǎng)絡(luò)是把樹脂更好的均勻分布到部件中，提供樹脂流動(dòng)通道。流動(dòng)介質(zhì)和樹脂分布網(wǎng)絡(luò)在使用后，通常都被拿掉。

因?yàn)闃渲鲃?dòng)介質(zhì)不能作為夾層結(jié)構(gòu)的一部分，所以在夾層結(jié)構(gòu)部件的表面和流動(dòng)介質(zhì)之間，需要放置剝離層或者透氣膜。這兩種材料都是設(shè)計(jì)一次性使用，需要在樹脂固化以后拿掉。

下面的圖表表示出了SCRIMP™工藝實(shí)現(xiàn)真空輔助導(dǎo)流的鋪設(shè)示意圖。樹脂流動(dòng)介質(zhì)（綠色）被剝離層（紅色）和夾層結(jié)構(gòu)的表面分開。真空泵讓膜產(chǎn)生表面壓力以及對(duì)樹脂的吸力。這里的例子是采用開孔的泡沫芯材。允許樹脂從芯材的一面流到另外一面，形成一個(gè)密閉的樹脂體系。
 

　 　 但是SCRIMP™工藝也有一些缺點(diǎn)。流動(dòng)介質(zhì)和其他工藝層產(chǎn)生了很多的浪費(fèi)。另外制件需要使用更多的樹脂。

新的可重復(fù)使用的有機(jī)硅真空袋已經(jīng)開發(fā)出來，降低浪費(fèi)。但是，模具需要重新設(shè)計(jì)，在流道模具上加上一種特殊生產(chǎn)的襯膜。事實(shí)上，這個(gè)襯膜可重復(fù)使用，為小批量或者中等批量產(chǎn)品的制造帶來優(yōu)勢(shì)。

除了使用夾層結(jié)構(gòu)部件外的流動(dòng)介質(zhì)，還可以使用樹脂導(dǎo)流氈，它直接起到流動(dòng)介質(zhì)的作用。連續(xù)纖維氈，或者玻璃纖維和聚酯纖維的混合氈。使用這些類型的氈將降低浪費(fèi)，但是增加復(fù)合材料中的樹脂含量，也即減少纖維含量。

下面的圖表給出了使用樹脂導(dǎo)流氈（深綠色）的鋪設(shè)示意圖。和SCRIMP™工藝相似，泡沫芯材必須打孔，使夾層結(jié)構(gòu)的兩面都能均勻地浸潤(rùn)。
　 　 樹脂導(dǎo)流氈的缺點(diǎn)是夾層結(jié)構(gòu)形成富樹脂面板，纖維含量降低到20％，甚至更低。
 

FRP閉模真空導(dǎo)流 (輕型RTM)

閉模真空輔助導(dǎo)流工藝能夠一步法生產(chǎn)具有兩個(gè)光潔表面的復(fù)合材料制件。正這個(gè)工藝?yán)铮褂脦缀撩缀竦腇RP對(duì)模代替柔性真空袋。模具必須在基模的邊緣位置固定，可以使用夾具，或者使用另外一套獨(dú)立真空系統(tǒng)。鋪層加壓原理和柔性真空袋樹脂導(dǎo)流工藝相類似。

很容易透過FRP模具面板，檢查樹脂的流動(dòng)。所加的真空可以吸入樹脂，并在模具內(nèi)部分布。如果真空度太高，鋪層中的縫隙會(huì)密閉，樹脂流動(dòng)明顯減緩。這就是該工藝真空度不能超過0.5 bar的原因，具體大小和纖維鋪層的規(guī)格型號(hào)相關(guān)。也可以通過對(duì)樹脂少許加壓注射，減少樹脂的導(dǎo)流時(shí)間。在加壓導(dǎo)流的過程中，對(duì)模不能損壞或者移位。
 

RTM-工藝
　 　 樹脂轉(zhuǎn)移模塑工藝是采用高壓力將樹脂注入模具。模具可以是針對(duì)單獨(dú)的層板或者夾層結(jié)構(gòu)。該工藝伴隨的高溫度和高壓力環(huán)境，要求泡沫具有高力學(xué)和耐溫性能。