呈现能量吸收和/或包括无缺陷表面的复合结构制造技术

本文描述的实施例涉及一种可以具有相对高的弯曲刚度并且可以具有相对轻的重量的复合结构或夹层，以及该复合夹层的使用和制造的相关方法。例如，复合夹层可以包括夹在两个复合蒙皮之间的芯结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2014年6月4日提交的申请号为62/007,614的美国临时申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。本申请要求于2014年6月4日提交的申请号为62/007,632的美国临时申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。本申请要求于2014年6月4日提交的申请号为62/007,652的美国临时申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。本申请要求于2014年6月4日提交的申请号为62/007,670的美国临时申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。本申请要求于2014年6月4日提交的申请号为62/007,685的美国临时申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。本申请要求于2015年1月28日提交的申请号为62/108,837的美国临时申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术介绍
复合结构可用于任何数量的合适应用中。通常，复合结构也可用于其中减少重量对强度比是重要的各种应用中。例如，复合结构可用于车辆底盘、通信设备的面板、交通工具或车辆(例如，自行车、摩托车、卡车等)的框架或主体部分、农业应用(例如农业设备)、能量相关的应用(例如，风力、太阳能)、卫星应用、航空航天应用、建筑材料(例如房屋材料等)和消费性产品(例如，家具、马桶座圈和电子产品等)。因此，复合结构的制造商和使用者继续寻求对其的改进。
技术实现思路
本文所描述的实施例涉及复合结构(例如，复合夹层)，其可以具有相对高的抗冲击性和/或振动衰减特性，以及可以具有相对轻的重量和复合结构的使用和制造的相关方法。例如，复合夹层可以包括夹在至少两个复合蒙皮(compositeskin)之间的芯结构。在一些实施例中，至少两个复合蒙皮中的至少一个可以包括聚合物基体(例如，凝固的或固化的聚合物树脂)以及嵌入聚合物基体中的增强纤维。通常，固化的或凝固的聚合物树脂可以是大体上完全固化的或凝固的或部分固化的或凝固的(例如，使得聚合物树脂保持至少部分粘稠)。此外，在固化和凝固之后，聚合物树脂可以与芯形成适当牢固的结合。在至少一个实施例中，当凝固时，聚合物树脂为复合夹层提供结构刚度和/或支撑。实施例包括多层复合蒙皮，其包括包含嵌入聚合物基体中的多个纤维的复合蒙皮，和固态的并且大体上整体式的外层。外层包括一种或多种聚合物材料。此外，外层结合到复合蒙皮并且包括大体上无缺陷的外表面。至少一个实施例包括复合夹层。更具体地，复合夹层包括第一复合蒙皮，其包括嵌入聚合物基体中的多个增强纤维。复合夹层还包括第二复合蒙皮，其包括嵌入聚合物基体中的多个增强纤维。此外，复合部包括位于第一和第二复合蒙皮之间并与其结合的芯。根据本文所述的任何实施例，第一复合蒙皮或第二复合蒙皮中的至少一个是多层复合蒙皮。一个或多个实施例还包括制造方法。特别地，制造方法包括将粉末设置在第一模具部分的模塑表面上，以及将树脂浸渍的纤维片材设置在该粉末上。该粉末包括多种热塑性材料或热固性材料中的一种或多种的多个颗粒。该制造方法还包括在压缩模具中将粉末和树脂浸渍的纤维片材一起压缩和加热，从而将多个颗粒结合在一起以形成具有大体上无缺陷的外表面的大体上固态并且整体式的外层。实施例包括多芯复合夹层，其包括包含嵌入聚合物基体中的多个纤维的第一复合蒙皮和包含嵌入聚合物基体中的多个纤维的第二复合蒙皮。该多芯复合夹层还包括包含热塑性材料并且位于第一复合蒙皮和第二复合蒙皮之间并与其结合的第一芯。此外，该多芯复合夹层包括包含嵌入聚合物基体中的多个纤维的第三复合蒙皮，以及位于第二复合蒙皮和第三复合蒙皮之间并与其结合的第二芯。来自任何所公开的实施例的特征可以在不限制的情况下彼此结合使用。另外，通过考虑下面的详细描述和附图，本公开的其它特征和优点对于本领域普通技术人员将变得显而易见。附图说明为了更好地理解，在各个附图中，相同的元件用相同的附图标记表示。应当理解，这些附图仅描绘了典型的实施例，因此不应被认为是对其范围的限制，将通过使用附图与另外的特征和细节来描述和解释实施例，其中：图1是根据实施例的复合夹层的局部截面图；图2是根据另一实施例的复合夹层的局部截面图；图3是根据又一实施例的复合夹层的局部截面图；图4是根据再一实施例的复合夹层的局部截面图；图5是根据一个或多个实施例的复合夹层的局部截面图；图6是根据实施例的样品复合夹层的照片；图7A是根据实施例的压缩模具的示意性截面图；图7B是图7A的蒙皮组件设置在其中的压缩模具的示意性截面图；图8A是根据实施例的具有蒙皮组件和部分堆叠组件的压缩模具的一部分的示意性截面图；图8B是根据实施例的包括图8A的模具部分以及堆叠组件设置在其中的压缩模具的示意性横截面图；图9是根据实施例的制造复合夹层的方法的流程图；以及图10是根据另一实施例的制造复合夹层的方法的流程图。具体实施方式本文描述的实施例涉及可以具有相对高的抗冲击性和/或振动衰减特性并可以具有相对轻的重量的复合结构(例如，复合夹层)和复合结构的使用和制造的相关方法。例如，复合夹层可以包括夹在至少两个复合蒙皮之间的芯结构。在一些实施例中，至少两个复合蒙皮中的至少一个可以包括聚合物基体(例如，凝固的或固化的聚合物树脂)和嵌入聚合物基体中的增强纤维。通常，固化的或凝固的聚合物树脂可以是大体上完全固化的或凝固的或部分固化的或凝固的(例如，使得聚合物树脂保持至少部分粘稠)。此外，在固化和凝固之后，聚合物树脂可以与芯形成适当牢固的结合。在至少一个实施例中，当凝固时，聚合物树脂为复合夹层提供结构刚度和/或支撑。在一个或多个实施例中，芯坯可以在制造期间至少部分地被压缩以形成复合夹层的芯。例如，芯坯可以位于浸渍有聚合物树脂的纤维片材之间，其可以被加热并且/或者压缩在一起以形成复合夹层。纤维片材与聚合物树脂一起可以形成结合到芯(由芯坯形成)的复合夹层的复合蒙皮。特别地，例如，加热聚合物树脂可以使聚合物树脂硬化或凝固，以形成将可以结合到芯的所得的复合蒙皮的纤维片材的纤维结合在一起的聚合物基体。在一些实施例中，芯坯可压缩到不同的高度或厚度，以形成在其不同部分处具有相应的厚度变化的芯。因此，在一些实施例中，复合夹层的不同部分可具有不同的厚度(例如，复合夹层和其复合蒙皮可具有三维构造)。此外，复合夹层通常可以形成为可具有平面和/或非平面表面的面板。芯材料和构造可以根据每个实施例而不同并且复合夹层的一个部分与另一部分不同。通常，相对硬的芯可以有效地将满载荷从芯的一端转移到芯的另一端。例如，“硬”芯可以由包括塑料材料(例如，热塑性塑料、热固性塑料、其组合等)的芯坯形成，并且可以包括由相应的一个或多个单元壁限定的多个单元(例如，塑料材料可以限定为蜂窝状结构，其中单元可以具有任何数量的合适形状)。在一些实施例中，管状构件，诸如塑料管(例如，吸管，诸如饮料吸管，其可以包括低成本材料并且可以是相对重量轻)可以组合和/或结合在一起以共同形成芯坯(例如，每个吸管可以限定芯的相应单元，并且相邻的芯可以在其间的间隙或间隔中限定另外的单元)。另外地或可选地，高密度泡沫和其它合适的和/或可压缩的材料可以被包括在芯坯中(例如，可以是多孔材料或可以包括小或微孔或单元的材料，单元在材料内可能具有三维布置)。在另外的或可选的实施例中，芯的一个或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多层复合蒙皮，其包括：复合蒙皮，其包括嵌入聚合物基体中的多个纤维，以及固体的和大体上整体的外层，其包括一种或多种聚合物材料，所述外层结合到所述复合蒙皮并且包括大体上无缺陷的外表面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.04 US 62/007,614;2014.06.04 US 62/007,632;1.一种多层复合蒙皮，其包括：复合蒙皮，其包括嵌入聚合物基体中的多个纤维，以及固体的和大体上整体的外层，其包括一种或多种聚合物材料，所述外层结合到所述复合蒙皮并且包括大体上无缺陷的外表面。2.一种复合夹层，其包括：第一复合蒙皮，其包括嵌入聚合物基体中的多个纤维；第二复合蒙皮，其包括嵌入聚合物基体中的多个纤维；芯，其位于所述第一复合蒙皮和所述第二复合蒙皮之间并结合到所述第一复合蒙皮和所述第二复合蒙皮；以及其中所述第一复合蒙皮或所述第二复合蒙皮中的至少一个是权利要求1所述的多层复合蒙皮。3.根据权利要求2所述的复合夹层，其中所述芯包括多个单元，每个单元具有包括热塑性材料或热固性材料中的一种或多种的一个或多个壁。4.根据权利要求3所述的复合夹层，其中所述芯包括结合在一起的多个管状构件。5.根据权利要求2所述的复合夹层，其中所述芯包括多个单元，每个单元具有包括硬纸板、纸或泡沫中的一种或多种的一个或多个壁。6.根据权利要求2-5中任一项所述的复合夹层，其进一步包括位于所述第一复合蒙皮和所述芯之间并且将所述第一复合蒙皮结合到所述芯的泡沫。7.根据权利要求2-6中任一项所述的复合夹层，其中所述第一复合蒙皮或所述第二复合蒙皮中的一个或多个具有三维构造。8.根据权利要求2-7中任一项所述的复合夹层，其中所述外表面包括平面部分和非平面部分中的一个或多个。9.根据权利要求2-8中任一项所述的复合夹层，其进一步包括第三复合蒙皮，所述第三复合蒙皮包括嵌入聚合物基体中的多个增强纤维以及位于所述第三复合蒙皮和所述第二复合蒙皮之间并结合到所述第三复合蒙皮和所述第二复合蒙皮的另一芯。10.根据权利要求9所述的复合夹层，其中所述另一芯具有比所述芯更高的屈服强度。11.根据权利要求9所述的复合夹层，其中所述另一芯包括在其中限定多个单元的聚合物材料。12.根据权利要求9-11中任一项所述的复合夹层，其中所述另一芯包括结合在一起的多个管状构件。13.根据权利要求9-12中任一项所述的复合夹层，其中所述芯被配置为比所述另一芯吸收更多的能量。14.一种制造方法，其包括：将粉末设置在第一模具部分的模塑表面上，所述粉末包括热塑性材料或热固性材料中的一种或多种的多个颗粒；将树脂浸渍的纤维片材设置在所述粉末上；以及在压缩模具中将所述粉末与所述树脂浸渍的纤维片材一起压缩和加热，从而将多个颗粒结合在一起以形成具有大体上无缺陷的外表面的大体上固体的和整体的外层。15.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一模具部分和第二模具部分限定模具腔，所述粉末和所述树脂浸渍的纤维片材被设置在所述模具腔中，并且从所述树脂浸渍的纤维片材中去除气体包括从所述模具腔中去除气体。16.根据权利要求14-15中任一项所述的方法，其进一步包括从所述树脂浸渍的纤维片材中去除气体17.根据权利要求16所述的方法，其中从所述树脂浸渍的纤维片材中去除气体包括从所述模具腔中去除气体。18.根据权利要求17所述的方法，其中从所述模具腔中去除气体包括对所述模具腔抽真空。19.根据权利要求14-18中任一项所述的方法，其进一步包括以所述模塑表面静电吸引所述粉末颗粒中的至少一些的方式对所述模塑表面充电。20.根据权利要求14-19中任一项所述的方法，其中所述粉末具有比所述树脂浸渍的纤维片材中的所述树脂更高的玻璃化转变温度。21.根据权利要求14-20中任一项所述的方法，其中压缩和加热所述树脂浸渍的纤维片材使所述树脂固化以形成具有结合到所述外层并与其一起形成多层复合蒙皮的嵌入的纤维的所述树脂基体。22.根据权利要求14-21中任一项所述的方法，其进一步包括将部分堆叠组件设置在所述多层复合蒙皮上，所述部分堆叠组件包括芯坯和与所述芯坯接触的浸渍有树脂的另一纤维片材，并且所述芯坯设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：安东尼·多德沃尔斯，
申请(专利权)人：布莱特利特结构公司，
类型：发明
国别省市：美国;US