由非卷曲织物形成复合制品的方法技术

用于形成复合制品的方法包括提供非卷曲织物(NCF)，非卷曲织物包括通过缝线保持在接头处的多个纤维层，其中缝线表现出相对于纤维层较低的对热和/或UV光的结构耐受性，使用热或UV光在一个或多个区域中选择性地降解缝线，将NCF悬垂在成型制品上，将聚合物基质材料施加到悬垂的NCF，并且固化聚合物基质材料以形成成型复合制品。缝线可以在NCF的区域中降解，当悬垂在成型制品上时，NCF的区域对应于成型制品的拓扑特征。降解缝线可包括破坏缝线。纤维层可包括碳纤维、玻璃纤维和/或玄武岩纤维。成型制品可以是工具和/或汽车部件。NCF可以是双轴NCF。

Method of forming composite products from non crimped fabrics

【技术实现步骤摘要】
由非卷曲织物形成复合制品的方法
技术介绍
人们越来越关注利用合适的增强材料来代替高性能轻质增强复合材料部件和包含聚合物基质的结构用于车辆中的金属部件。合适的聚合物通常是热固性材料，例如环氧树脂、乙烯基酯或聚酯，或者热塑性材料，例如聚丙烯或聚酰胺，并且合适的增强材料包括结构纤维，例如碳纤维、玻璃纤维或芳族聚酰胺纤维。这类纤维可以随机取向并沿一个或多个优选方向排列或对齐。对于织物应用，为了易于应用，对齐的纤维可以组成两种织物结构中的一种：织造布或非织造物，非织造物通常称为非卷曲织物或缝编织物。织造布采用第一取向的丝束，第一取向的丝束交替地位于第二取向的纤维丝束之上和之下，第二取向通常与第一取向成大约90°。编织物可以是紧密的，相邻的丝束相隔约1毫米或更小，或为松散的，相邻的丝束相隔达约10毫米。非卷曲织物包括许多间隔开的纤维粗纱，这些纤维粗纱可以简单地彼此并排放置在层中，并且通过缝线、使用例如聚酯纱线固定和锁定到位。这种缝线通常在加强层的长度和宽度上延伸，并且通常通过缝线梁来实现，该缝线梁结合有多个针并且具有适当的运动以实现简单的链式缝线和其它更复杂的缝线，例如经编缝线。在许多情况下，多个共同延伸的层彼此叠置，并且所有层的粗纱在单个缝线操作中固定。通常，层在相邻层的纤维取向彼此旋转的情况下放置，以使得在多层增强材料中的面内性质比单独在每一层中具有更小的方向性或更各向同性。每层的重量由粗纱的体积和相邻粗纱束之间的间距确定。这些非织造增强材料称为缝编织物或非卷曲织物，通常缩写为NCF。这种织物增强材料，织造的或非织造的，可以用合适的聚合物树脂浸渍，放置在模具中，成型，然后固化，典型地在适度升高的温度(例如150℃)下，以形成所需的聚合物复合材料。应了解，可针对不同模制工艺修改上文列出的操作序列。例如，可将织物放入具有已浸渍树脂的工具(即模具)中，或者可在织物进入模具之后通过树脂浸渍、树脂传递模塑或结构树脂注射模塑来加入树脂。也可以使用热塑性或热固性片材或具有热塑性和增强纤维的共混股线的材料。
技术实现思路
提供了用于形成复合制品的方法，并且包括提供非卷曲织物(NCF)。NCF包括通过缝线保持在接头处的多个纤维层，并且缝线表现出相对于纤维层较低的对热和/或UV光的结构耐受性。该方法接下来包括使用热或UV光选择性地降解一个或多个区域中的缝线，将NCF悬垂在成型制品上，将聚合物基质材料施加到悬垂的NCF，并且固化聚合物基质材料以形成成型复合制品。缝线可以在NCF的区域中降解，当悬垂在成型制品上时，NCF的区域对应于成型制品的拓扑特征。缝线可以在NCF的区域中降解，当在成型制品上悬垂时，NCF的区域对应于其在多于一个维度上呈现拓扑变化的特征。降解缝线可包括破坏缝线。纤维层可包括碳纤维、玻璃纤维和/或玄武岩纤维。成型制品可以是工具。成型制品可以是汽车部件。NCF可以是双轴NCF。提供了用于形成复合制品的其它方法，并且包括提供非卷曲织物(NCF)。NCF可以包括通过缝线保持在接头处的多个纤维层，并且缝线可以表现出相对于纤维层更低的结构耐热性。该方法接下来包括使用热选择性地降解一个或多个区域中的缝线，将NCF悬垂在成型制品上，将聚合物基质材料施加到悬垂的NCF，并且固化聚合物基质材料以形成成型复合制品。纤维层可包括碳纤维、玻璃纤维和/或玄武岩纤维。缝线可包括一种或多种聚酰胺、一种或多种聚酯、聚氨酯、一种或多种人造丝材料、聚丙烯、一种或多种聚乙醇酸、一种或多种聚乙烯醇，及其组合。缝线可以通过使NCF与加热的成型辊或加热的成型印模接触而选择性地降解。成型辊或成型印模可包括成型部分，该成型部分被加热到至少缝线的熔点。缝线可以通过激光、光栅感应加热工具或常压等离子体选择性地降解。提供了用于形成复合制品的其它方法，并且包括提供非卷曲织物(NCF)。NCF包括通过缝线保持在接头处的多个纤维层，并且缝线相对于纤维层表现出更低的对UV光的结构耐受性。该方法接下来包括使用UV光选择性地降解一个或多个区域中的缝线，将NCF悬垂在成型制品上，将聚合物基质材料施加到悬垂的NCF，并且固化聚合物基质材料以形成成型复合制品。通过向NCF施加掩模并且将掩模暴露于UV光，可以使用UV光选择性地降解缝线，其中掩模包括一个或多个孔，一个或多个孔对应于期望缝线降解的NCF的区域。缝线可以通过遮蔽的UV光源选择性地降解。纤维层可包括碳纤维、玻璃纤维和/或玄武岩纤维。缝线可包括一种或多种聚酰胺、一种或多种聚酯、聚氨酯、一种或多种人造丝材料、聚丙烯、一种或多种聚乙醇酸、一种或多种聚乙烯醇，及其组合。附图说明图1A示出了根据一个或多个实施例的织造物的俯视图；图1B示出了根据一个或多个实施例的非卷曲织物的透视图；图2A示出了根据一个或多个实施例的具有以链状或柱状图案施加的缝线的非卷曲织物的俯视图；图2B示出了根据一个或多个实施例的具有以经编图案施加的缝线的非卷曲织物的俯视图；图2C示出了根据一个或多个实施例的具有以混合链/经编图案施加的缝线的非卷曲织物的俯视图；图3示出根据一个或多个实施例的用于形成复合制品的方法的框图；图4A示出了根据一个或多个实施例的可以用作成型制品的工具的透视图；以及图4B示出可悬垂在工具之上的NCF坯料的俯视图。具体实施方式纤维增强聚合物复合制品在需要低质量和高强度的情况下得到越来越多的应用。通常，复合增强材料本身是若干不同的、通常共同延伸的增强纤维层的复合材料，增强纤维层堆叠或层叠在彼此之上。增强材料可以是对齐的织造或非织造纤维，或者可以是连续的或短切的随机排列和定位的纤维。这种增强材料的说明性实例示于图1A-B中，并且可以包括但不限于碳纤维、玻璃纤维和芳族聚酰胺纤维，其中如下所述。图1A示出了包括布置成丝束14的经向纤维12的织造增强材料10的一部分，所述丝束14交替地位于布置成丝束18的纬向纤维16之上和之下。图1B示出了四层或“四轴”非卷曲织物(NCF)20，其中粗纱层或“层”25、27、29、31分别包含取向间隔开的粗纱24、26、28、30，每个NCF20包含以分层方式铺设并通过缝线32固定的纤维22(为清楚起见仅示出一次)。所示的缝线32是混合链/经编图案，但是可以采用许多不同的缝线图案。作为非限制性示例，图2A示出了具有以链状或柱状图案施加的缝线32的NCF20的俯视图，图2B示出了具有以经编图案施加的缝线32的NCF20的俯视图，并且图2C示出了具有以混合链/经编图案施加的缝线32的NCF20的俯视图。NCF通常用于形成复合制品，其通常包括嵌入固化的聚合物基质中的NCF。为了形成复合制品，首先将NCF悬垂在成型制品上以建立复合制品的所需端部几何形状，然后将聚合物基质材料施加到NCF上并固化。本文提供了用于形成包含NCF的复合制品的方法，该方法改善了NCF在形成期间的悬垂性并且因此减少了复合制品中不期望的起皱和缺陷。图3示出了用于形成复合制品的方法300的框图。将结合图2B的NCF20描述方法300，但是本领域技术人员将理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于形成复合制品的方法，所述方法包括：/n提供非卷曲织物(NCF)，所述非卷曲织物包括通过缝线保持在接头处的多个纤维层，其中所述缝线表现出相对于所述纤维层更低的对热和/或UV光的结构耐受性；/n使用热或UV光选择性地降解一个或多个区域中的所述缝线；/n将所述NCF悬垂在成型制品上；/n将聚合物基质材料施加到所述悬垂的NCF；并且/n固化所述聚合物基质材料以形成成型复合制品。/n

【技术特征摘要】
20180626 US 16/0184341.一种用于形成复合制品的方法，所述方法包括：
提供非卷曲织物(NCF)，所述非卷曲织物包括通过缝线保持在接头处的多个纤维层，其中所述缝线表现出相对于所述纤维层更低的对热和/或UV光的结构耐受性；
使用热或UV光选择性地降解一个或多个区域中的所述缝线；
将所述NCF悬垂在成型制品上；
将聚合物基质材料施加到所述悬垂的NCF；并且
固化所述聚合物基质材料以形成成型复合制品。


2.一种用于形成复合制品的方法，所述方法包括：
提供非卷曲织物(NCF)，所述非卷曲织物包括通过缝线保持在接头处的多个纤维层，其中所述缝线表现出相对于所述纤维层较低的结构耐热性；
使用热选择性地降解一个或多个区域中的所述缝线；
将所述NCF悬垂在成型制品上；
将聚合物基质材料施加到所述悬垂的NCF；并且
固化所述聚合物基质材料以形成成型复合制品。


3.一种用于形成复合制品的方法，所述方法包括：
提供非卷曲织物(NCF)，所述非卷曲织物包括通过缝线保持在接头处的多个纤维层，其中所述缝线表现出相对于所述纤维层更低的对UV光的结构耐受性；
使用UV光选择性地降解...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·R·艾塔拉朱，W·R·罗杰斯，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US