用连续压缩模塑法形成的具有多孔芯的复合材料层压结构制造技术

本申请提供了用连续压缩模塑法形成的具有多孔芯的复合材料层压结构。复合材料层压结构包括多孔芯和与多孔芯连接的第一层压层。第一层压层包括第一热塑性材料层和第一纤维‑增强聚合物层，其中第一纤维‑增强聚合物层的第一表面热固结至第一热塑性材料层的第二表面。当第一热塑性材料层高于第一热塑性材料层的玻璃化转变温度并且多孔芯低于多孔芯材料流动或降解的温度时，通过将第一热塑性材料层的温度降低至低于第一热塑性材料层的玻璃化转变温度，同时将多孔芯挤压至第一热塑性材料层，使第一热塑性材料层的第一表面直接接触并结合至多孔芯的第一表面。

Composite laminated structure with porous core formed by continuous compression molding

【技术实现步骤摘要】
用连续压缩模塑法形成的具有多孔芯的复合材料层压结构
本公开涉及使用连续压缩模塑(CCM)法形成的具有多孔芯的复合材料层压结构。
技术介绍
具有多孔芯的复合材料层压结构可以包括夹在聚合物面板之间的多孔芯。这些复合材料层压结构用于多种目的，包括(但不限于)地板、房屋的面板(嵌板，paneling)、飞行器、船舶和容器壁。与由固体材料所制备的类似结构相比，多孔芯使复合材料层压结构硬化并且包含小孔(cell)(例如，气穴)以减轻复合材料层压结构的重量。形成这种复合材料层压结构的一种方式是使用形成热固性材料的粘合剂(例如，环氧化物)将聚合物片材层压至多孔芯。使用粘合剂将聚合物片材连接至多孔芯可以在不损坏复合材料层压结构的情况下，抑制或防止复合材料层压结构的后续重塑。形成复合材料层压结构的另一种方法是在降低的压力的环境中将加热面板拉动到多孔芯上。将面板拉动到芯上可以不期望地导致产生在复合材料层压结构的外表面显示出芯的表面特征的复合材料层压结构。因此，存在对于形成具有多孔芯的复合材料层压结构的需求，其允许复合材料层压结构的后续重塑并且在复合材料层压结构的外表面具有最小或无芯的显示。
技术实现思路
根据本专利技术公开的一个实施方式，在CCM法中形成具有多孔芯的复合材料层压结构的方法包括通过CCM机的驱动机构逐渐使堆叠件前进至CCM机的加热区。堆叠件包括多孔芯、一个或多个热塑性材料层和一个或多个纤维-增强聚合物层。一个或多个热塑性材料层的第一热塑性材料层位于多孔芯和一个或多个纤维-增强聚合物层的第一纤维-增强聚合物层之间。方法包括通过CCM机在加热区中将堆叠件挤压在一起。通过驱动机构，将堆叠件挤压在一起以使其厚度小于或等于堆叠件在接收时的厚度。在将堆叠件挤压在一起的同时，方法包括向堆叠件施加热。在加热区的部分中，热足以超过一个或多个热塑性材料层和一个或多个纤维-增强聚合物层的一个或多个载体聚合物两者的玻璃化转变温度。方法还包括通过驱动机构逐渐使堆叠件前进至CCM机的冷却区。冷却区将一个或多个热塑性材料层和一个或多个载体聚合物的温度降低至玻璃化转变温度以下。根据本专利技术公开的另一种实施方式，在CCM法中形成具有多孔芯的复合材料层压结构的方法包括通过CCM机的驱动机构接收堆叠件。堆叠件包括位于第一热塑性材料层之间的多孔芯、位于纤维-增强聚合物层之间的第一热塑性材料层、位于第二热塑性材料层之间的纤维-增强聚合物层和位于用脱出剂处理的脱出层(releaselayer)之间的第二热塑性材料层。方法包括在CCM机的加热区中，通过CCM机的驱动机构将堆叠件挤压在一起至其厚度小于或等于堆叠件接收时的厚度。方法包括在将堆叠件挤压在一起的同时，向堆叠件施加热。在加热区的部分中，热足以超过第一热塑性材料层，纤维-增强聚合物层的载体聚合物和第二热塑性材料层的玻璃化转变温度。在材料处于加热区的时间内，热不足以降解多孔芯，或使多孔芯的一种或多种材料流动。方法还包括将堆叠件在CCM机的冷却区中冷却以将第一热塑性材料层、纤维-增强聚合物层的载体聚合物和第二热塑性材料层的温度降低至玻璃化转变温度以下。根据本专利技术公开的另一种实施方式，复合材料层压结构包括多孔芯和与多孔芯连接的第一层压层。第一层压层包括第一热塑性材料层和第一纤维-增强聚合物层，其中第一纤维-增强聚合物层的第一表面热固结至第一热塑性材料层的第二表面。当第一热塑性材料层高于第一热塑性材料层的玻璃化转变温度并且多孔芯低于使得多孔芯材料流动或降解的温度时，通过将第一热塑性材料层的温度降低至第一热塑性材料层的玻璃化转变温度以下，同时将多孔芯在第一热塑性材料层上挤压，使第一热塑性材料层的第一表面直接接触并结合至多孔芯的第一表面。附图说明图1是用于形成具有多孔芯的复合材料层压结构的系统的图。图2是用于形成具有多孔芯的复合材料层压结构的堆叠件的部分的实施方式的横截面图，其中堆叠件位于CCM机中。图3是具有多孔芯的复合材料层压结构的部分的实施方式的横截面图。图4是形成具有多孔芯的复合材料层压结构的方法的框图。具体实施方式参考附图，本专利技术公开的具体实施方式如下。在说明中，在整个附图中，通过共同的参考编号表示共同的特征。附图和以下描述说明了具体的示例性实施方式。附图不是按比例绘制的。将理解尽管在本文中未明确描述或显示，但是本领域技术人员将能够设计体现本文的原理并且包括在本说明之后所附的权利要求的范围内的多种布置。此外，本文的任何实例旨在帮助理解本专利技术公开的原理并且旨在视为非限制性的。因此，本专利技术公开不局限于如下的具体实施方式或实例，而是通过权利要求及其等价形式限制。在本文中，参考附图描述了具体实施方式。在说明中，在整个附图中，通过共同的参考编号表示共同的特征。在一些附图中，使用了具体特征类型的多个实例。如本文所使用的，仅出于描述具体实施方式的目的使用多个术语，并且其不意欲限制。例如，除非上下文中明确指出，否则单数形式的“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式。此外，术语“包含”与“包括”可互换使用。另外，术语“其中(wherein)”与术语“其中(where)”可互换使用。如本文所使用的，“示例性”表示实例、实施方式和/或方面，并且不应视为限制或视为表示优选或优选的实施方式。如本文所使用的，用于修饰元素，如结构、组件、操作等的序数术语(例如，“第一”、“第二”、“第三”等)本身不表示元素相对于另一个元素的任何优先级或顺序，而是仅区分该元素与(如不使用序数术语)具有相同名称的另一种元素。如本文所使用的，术语“组”是指一个或多个元素的组，并且术语“多个”是指多个元素。图1是形成具有多孔芯104的复合材料层压结构102的连续压缩模塑(CCM)生产线100的图。在图1中，CCM生产线100包括堆叠件形成区106、预成型区108、CCM机110和驱动机构112。驱动机构112从CCM机110拉动复合材料层压结构102。在其它实施方式中，驱动机构112将用于形成复合材料层压结构102的材料堆叠件114推动到CCM机110中，或者CCM生产线100包括多个驱动机构，其使得能够将堆叠件114推入CCM机110中和将复合材料层压结构102从CCM机110中拉出。通过导向装置、滚轴、其它支撑结构或它们的组合(未显示)，可以将堆叠件114和复合材料层压结构102导向通过CCM生产线100。CCM生产线100使得能够在不使用热固性材料(例如，热固性粘合剂，如环氧化物)和不使用降低的压力(例如，真空)的情况下形成复合材料层压结构102以将多孔芯104结合至层压层并将热塑性材料层固结至层压层。有利地，在不使用热固性材料的情况下，形成复合材料层压结构102使得能够在不导致复合材料层压结构102的热塑性材料层之间界面的物理损坏和不使层压层与多孔芯104分离的情况下，通过向复合材料层压结构102施加热和成形力，在多孔芯104所允许的耐受限度内对复合材料层压结构102进行后续成形。有利地，在不使用真空或降低的压力环境的情况下，形成复合材料层压结构102本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在连续压缩模塑法中形成具有多孔芯(104)的复合材料层压结构(102)的方法(400)，所述方法包括：/n通过连续压缩模塑机(110)的驱动机构(112)，使堆叠件(114)逐渐前进(402)至所述连续压缩模塑机的加热区(124)中，所述堆叠件包括所述多孔芯、一个或多个热塑性材料层(118、122)和一个或多个纤维-增强聚合物层(120)，其中所述一个或多个热塑性材料层的第一热塑性材料层(118)位于所述多孔芯和所述一个或多个纤维-增强聚合物层的第一纤维-增强聚合物层之间；/n通过所述连续压缩模塑机在所述加热区中将所述堆叠件挤压(404)在一起，其中通过所述驱动机构将所述堆叠件挤压在一起的厚度小于或等于由连续压缩模塑机接收时所述堆叠件的合并厚度；/n向所述堆叠件施加(406)热，在所述加热区的部分中，所述热足以超过所述一个或多个热塑性材料层和所述一个或多个纤维-增强聚合物层的一个或多个载体聚合物这两者的玻璃化转变温度；和/n通过所述驱动机构使所述堆叠件逐渐前进(408)进入所述连续压缩模塑机的冷却区(126)，其中所述冷却区将所述一个或多个热塑性材料层和所述一个或多个载体聚合物的温度降低至玻璃化转变温度以下。/n...

【技术特征摘要】
20181120 US 16/197,0511.一种在连续压缩模塑法中形成具有多孔芯(104)的复合材料层压结构(102)的方法(400)，所述方法包括：
通过连续压缩模塑机(110)的驱动机构(112)，使堆叠件(114)逐渐前进(402)至所述连续压缩模塑机的加热区(124)中，所述堆叠件包括所述多孔芯、一个或多个热塑性材料层(118、122)和一个或多个纤维-增强聚合物层(120)，其中所述一个或多个热塑性材料层的第一热塑性材料层(118)位于所述多孔芯和所述一个或多个纤维-增强聚合物层的第一纤维-增强聚合物层之间；
通过所述连续压缩模塑机在所述加热区中将所述堆叠件挤压(404)在一起，其中通过所述驱动机构将所述堆叠件挤压在一起的厚度小于或等于由连续压缩模塑机接收时所述堆叠件的合并厚度；
向所述堆叠件施加(406)热，在所述加热区的部分中，所述热足以超过所述一个或多个热塑性材料层和所述一个或多个纤维-增强聚合物层的一个或多个载体聚合物这两者的玻璃化转变温度；和
通过所述驱动机构使所述堆叠件逐渐前进(408)进入所述连续压缩模塑机的冷却区(126)，其中所述冷却区将所述一个或多个热塑性材料层和所述一个或多个载体聚合物的温度降低至玻璃化转变温度以下。


2.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述复合材料层压结构从所述连续压缩模塑机中脱出之后，加热(416)所述复合材料层压结构并使所述复合材料层压结构成形(418)为期望的形式。


3.根据权利要求1所述的方法，其中所述连续压缩模塑机包括预成型区(108)以预成形所述堆叠件，并且其中所述复合材料层压结构是成形的层压件。


4.根据权利要求1所述的方法，其中使所述堆叠件逐步前进通过所述连续压缩模塑机，使得所述连续压缩模塑机的压板(202)将所述堆叠件在挤压时间内挤压在一起，使所述堆叠件脱出，并且所述驱动机构使所述堆叠件前进一步。


5.根据权利要求4所述的方法，其中所述压板中的至少一些具有纹理以赋予所述复合材料层压结构的一个或多个外表面以纹理。


6.根据权利要求1所述的方法，其中在所述堆叠件处于所述加热区的时间内，施加至所述堆叠件的热不足以使所述多孔芯降解，或使得所述多孔芯的材料流动。


7.根据权利要求1所述的方法，其中所述堆叠件包括脱出层(116)，以及施用于所述脱出层的脱出剂，以促进所述脱出层从层压层(302)的脱出。


8.根据权利要求1所述的方法，其中所述连续压缩模塑机的压板将所述堆叠件挤压在一起，并且其中控制所述压板的移动距离以避免所述多孔芯的机械损坏。


9.根据权利要求1所述的方法，其中所述堆叠件不包含将所述复合材料层压结构的层压层(302)的层结合在一起的热固性材料或其它粘合剂。


10.根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个纤维-增强聚合物层包括载体聚合物中的纤维，并且其中所述纤维包括碳纤维、玻璃纤维、材料不同于所述载体聚合物的聚合物纤维或它们的组合。


11.根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个热塑性材料层包括固结至所述第一纤维-增强聚合物层的第二热塑性材料层(122)。


12.一种在连续压缩模塑法中形成具有多孔芯(104)的复合材料层压结构(102)的方法，所述方法包括：
通过连续压缩模...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托弗·哈罗德·奇尔德斯，尼古拉斯·松克尔，迈克尔·约翰·克劳德，詹森·特纳，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US