抗冲击复合材料制造技术

抗冲击结构例如轻型装甲板，包括至少部分用热塑性树脂渗透并层压到热塑性板或其他基体（２４０，２５０）上的织布（２６０，２７０）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】抗冲击复合材料专利
本专利技术涉及由复合材料制成的结构制品，和更特别地涉及包括树 脂浸渍布的层压制品。技术背景抗沖击板具有许多用途，包括对通讯i殳备、车辆的内装物和人员 的保护。对于这些和其他目的，理想的属性包括重量轻、体积小和成 本低。通常，通过金属或陶瓷板为设备和车辆提供保护。这些具有较重 并且特别在陶瓷的情况下也较贵的缺点。理想地重量轻的用于保护人员的装甲板通常由复合材料制成，该复合材料包括用树脂渗透的布。例如，Kevlar (E.I. Dupont de Nemours, Inc.的注册商标)是已经用热固性环氧树脂渗透的强有机纤 维的织布(woven cloth)。尽管这类板已证实极其有效，高防枪弹水 平通常需要许多层保护材料。结果产生笨重且相对昂贵的装甲。防范高水平弹道威胁的军事防护衣包含陶瓷板。这类部件增加了 不合意的重量并降低了柔韧性。因此，仍然需要对枪炮和其他威胁产生的冲击提供防护，同时在 有效性、成本、重量和体积之间实现更好折衷的板或其他结构。专利技术概述构。专利技术人的新型结构包括至少部分用热塑性树脂渗透并层压到热塑 性板或其他基体上的织布。在具体实施方案中，本专利技术涉及如上所述的结构。在其他具体实施方案中，本专利技术涉及如下所述的制造这类结构的 方法。附图简述图1是用于制造抗冲击制品的一种可行方法步骤的流程图。图2是开放构造的注射模具的简化透视图。预成型坯示于模具内部。图3是关闭构造的注射模具的简化透视图。图2的预成型坯示于 模腔内居中对齐。图4是根据本专利技术制成的示例性制品的分解图。 图5是根据本专利技术制成的示例性制品的透视图。详述图1表示用于制造抗冲击制品的一种可行的方法步骤。在步骤IO 中，将适当材料的布或毡(mat )用乳状液例如软化或液化的树脂湿透。 专利技术人发现，在这方面三维织造玻璃纤维布尤其有用。取决于具体用 途，也可使用的替代物包括Kevla,或8 6^@或其他芳族聚酰胺或高模量聚乙烯纤维，尽管这些纤维的布可能明显比玻璃纤维贵。 (Spectra⑧是Honeywell Performance Fibers的注册商标)。湿透意味着用液体湿润剂或乳状液浸渍该布或毡至少达到如下程 度当液体硬化时，该布或毡将足够硬以在下述层压或包覆成型(重 叠注塑，overmolding)步骤中保持其形状。硬化的布或毡被称作预成 型坯(preform)。预成型坯通常依循模制部件或产生该部件的模腔(即 模制工具)的中心线几何形状。对于湿润剂，有利地使用与其他材料，包括包覆成型树脂在化学 上相容并且在低于包覆成型材料的液化或注射加工温度的温度下软化 的热塑性乳状液。(树脂，，是指在应力下流动并且在某温度范围内 软化或熔融的聚合物材料)。专利技术人已经发现，有机聚合物例如淀粉、 各种石蜡或蜡很好地充当乳状液材料。此外，已经成功地尝试了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、苯乙烯类聚合物和聚合物合金。取决于材料 体系的特定选择，其他可能性包括但不限于聚乙烯基类、聚丁烯、聚 酯类，和至少一些热塑性聚氨酯类。可以使用任何各种公知方法施用 湿润剂，包括但不限于喷射、涂漆、树脂传递成型、树脂膜浸渗 (infusion )和浸渍。在步骤20中，将预成型坯成型，例如通过将其放置在包模(drape mold)上，并且在界面表面上用选择用于促进预成型坯与模制部件之 间的粘合的湿润剂进行处理。(界面表面是指粘合到模制部件上 的那些表面)。当硬化时，乳状液或湿润剂能使该预成型坯保持该包 模的形状，这有利于操作目的并且有利于在注射模腔内的形状保持以 有利于包覆成型工艺。在步骤30中，将该预成型坯放置在模具内并将模具关闭。如图2 中所示，示例性模具包括两个配合部分，即型芯部分200和型腔部分 210。将预成型坯220放在型芯200和型腔210之间的模具内。模具的 型腔侧有时被称作A，，侧或外观侧，模具的型芯侧有时被称作B 侧或非外观侧。可以在预成型坯和型芯之间施以各种公知的试剂以便在装配用于 模塑工艺时为适当对齐而促进粘合，以及在模塑后促进脱模。这类试 剂可以包括但不限于粘合剂、喷雾剂、填缝剂或胶带。也可以使用简 单真空吸引。对于要求在预成型坯两侧上均有注射成型树脂的模制部 件，支座、隔离片或垫片(永久的或牺牲的)可在预成型坯的背面和 型芯模之间产生预定空间或间隙。采用这种方式，可以在预成型坯的 两面上均注射热塑性树脂以产生复杂的几何结构。这类几何结构可以 包括例如支撑肋条、支柱、螺丝孔、和弹簧(snap)部件。这类部件 可以例如有利于将抗冲击模制部件组装到其他结构例如陆上车辆、飞 机、通讯设备、人员站和身体护具上。当如图3中所示将模具的型芯和型腔部分合在一起时，在模具表 面和预成型坯之间划定空隙空间230。如本领域中公知的那样，在模 制工艺中在空隙空间230中注射加热和液化的包覆成型材料。回到图1，通过例如低压或高压注射成型或通过结构泡沫塑料成型，在步骤40中形成模制部件。模制部件由高抗冲击强度的热塑性塑 料制成。 一种可用于此目的的热塑性树脂是橡胶抗冲击改性的聚碳酸 酯。取决于具体用途，其他可用的热塑性塑料可以包括聚氯乙烯、聚 砜、聚醚酰亚胺、聚酯、聚氨酯、尼龙，和合金例如PC/ABS。对于高压注射成型，工艺参数包括材料的加工温度(在注射螺杆 机筒中和在喷嘴中)、模具温度、注射压力和周期时间。对于低压注射成型，可以在该工艺中添加化学或气体发泡剂以使树脂发泡，由此降低材料的密度并且能够形成更厚的壁。高压和低压注射成型方法是公知的并且在此无需详细描述。但是，应该指出预成型坯和模制部件之间的粘合可能对某些工艺参数敏感。 在专利技术者将聚碳酸酯包覆成型到淀粉渗透或丙烯酸类树脂渗透的玻璃 纤维布上的试验中，我们发现工艺参数的某些调节导致更好的粘合性。 具体而言，用450T-500下的近似范围中的树脂加工温度(对于 聚碳酸酯树脂)，220下-250下的近似范围中的湿润乳状液的温度(通 常，树脂的华氏温度的大约一半)，对于低压和高压注射成型工艺均 为升高的注射压力，和略微提高的周期时间获得良好的粘合性，从而 促进形成很少或没有空隙并且具有较高程度的分子取向的均匀的产品 横截面。因此，在我们所用的温度范围内，树脂加工温度比湿润乳状液温 度高大约200下-250T (或在绝对温度标准下高约30°/。-35%)看起来是 有利的。关于我们的示例性工艺条件，升高的注射压力可以例如比树 脂制造商的推荐高约25%。这种升高的压力可用于迫使树脂进入粗纱 的间隙，并且通过增加机械锁紧行为来增强化学粘合。在这点上，略 微提高的周期时间可以例如比树脂制造商的推荐长10°/。_15% 。我们相信， 一般而言，热塑性湿润剂与许多无定形注射成型树脂 化学相容并且表现出良好的粘合性。应该指出，预成型坯用的毡或布可以以单层或多层使用。应该进 一步指出，可以使用已知技术，包括重复上述包覆成型法来构建包括多层毡或布和多个模制的热塑性层的复合制品。复合制品也可以包括 通过包覆成型或通过其他方法施予的其他材料层。这类材料可以包括 其他聚合物材料，例如热固性树脂，以及例如陶资或金属的材料。特别地，可以包括冲击面(strike-face)材料。沖击面材料是陶乾或通 常仅略低于金刚石硬度的极硬的本文档来自技高网...

【技术保护点】
包含用于防护弹道威胁的抗冲击板的制品，其中：　　　　该板包含两层或更多层（２４０，２８０）的层压组件；　　　　该组件的至少一层（２６０，２７０）包含至少部分用热塑性树脂渗透的布；和　　　　该组件的至少一层包含层压到所述布层上的热塑性树脂的注射成型板（２４０，２５０）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-7-11 11/178,8311.包含用于防护弹道威胁的抗冲击板的制品，其中该板包含两层或更多层(240，280)的层压组件；该组件的至少一层(260，270)包含至少部分用热塑性树脂渗透的布；和该组件的至少一层包含层压到所述布层上的热塑性树脂的注射成型板(240，250)。2. 权利要求1所述的制品，其中将至少一层所述布层层压在两个 热塑性树脂成型板之间。3. 权利要求1所述的制品，其中该組件的至少一层包含冲击面材 料板(280 )。4. 权利要求1所述的制品，其中至少一层所述布层包含玻璃纤维 织物。5. 权利要求1所述的制品，其中至少一层所述布层至少部分用聚 甲基丙烯酸甲酯渗透并且...

【专利技术属性】
技术研发人员：JA迪斯潘扎，
申请(专利权)人：朗迅科技公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]