具有高剪切强度的芯及由其制成的制品制造技术

本发明专利技术涉及具有改善的剪切特性的由对位芳族聚酰胺纸坯制成的蜂窝芯。该纸材包括５０－８５重量份的对位芳族聚酰胺絮状物、１０－４０重量份的对位芳族聚酰胺纸浆和５－３０重量份的芳族聚酰胺纤条体。在用树脂浸渍之前，该纸材具有３至４０秒／１００毫升的葛尔莱空气阻力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及由对位芳族聚酰胺纤维纸材制成的高剪切强度芯。
技术介绍
由对位芳族聚酰胺纤维纸材或湿法成网非织造材料制成的用于夹心板的芯结构 (大多数呈蜂窝形式)用于不同的应用中，但主要用于航空和航天工业中，其中强度对重量 或硬度对重量的比率具有极高的值。传统上，此类芯结构已最优化，使得芯具有最大剪切模 量(硬度)。例如，授予Lin的美国专利5，137，768描述了一种由高密度纸材制成的蜂窝 芯，所述纸材包括50重量％或更多的呈絮状物(短纤维)形式的对位芳族聚酰胺纤维，其 中该组合物的其余部分为粘合剂和其它添加剂。授予Nomoto的美国专利6，544，622描述了一种由对位芳族聚酰胺纤维纸材制成 的蜂窝芯，所述纸材具有按组合物中的絮状物和纸浆的总量计至少60重量％的对位芳族 聚酰胺纸浆和最多40重量％的对位芳族聚酰胺絮状物。树脂用作这些纤维的粘合剂。然 而，该蜂窝芯的剪切强度低于由可商购获得的纸材制成的具有相同密度的芯的剪切强度， 所述可商购获得的纸材仅包含对位芳族聚酰胺絮状物和间位芳族聚酰胺纤条体并且根据 授予Lin的美国专利5，137，768制备。存在复合材料的应用，诸如飞机起落架舱门、具有切 口的结构和其它高度加载的结构，其中剪切强度是主要的设计标准。因此，所需要的是被化 以便具有最大剪切强度对重量的比率的轻型芯结构。专利技术简述本专利技术涉及一种包括多个互连壁的蜂窝芯，所述互连壁具有限定多个蜂窝孔室的 表面，其中孔室壁由纸材形成，所述纸材在用树脂浸渍之前包括50-85重量份对位芳族聚 酰胺絮状物、10-40重量份对位芳族聚酰胺纸浆、和5-30重量份的芳族聚酰胺纤条体。本专利技术也涉及一种包括树脂浸渍过的蜂窝芯的结构夹心板，该夹心板具有至少一 个连结到所述芯的两个外表面的面板，其中芯的孔室壁由纸材形成，该纸材包括10至40重 量份的对位芳族聚酰胺纸浆、50至85重量份的对位芳族聚酰胺絮状物、和5至30重量份的 芳族聚酰胺纤条体。附图简述图Ia和Ib为六边形形状的蜂窝结构的图示。图2为六边形单元形状的蜂窝结构的另一图示。图3为具有面板的蜂窝结构的例证。图4为线图，其比较了由本专利技术制成的芯的剪切强度与现有技术材料的情况。专利技术详述本专利技术涉及由对位芳族聚酰胺纤维纸材制成的蜂窝芯，其中该纸材在用树脂浸渍 之前包括50-85重量份的对位芳族聚酰胺絮状物、10-40重量份的对位芳族聚酰胺纸浆、和 5-30重量份的芳族聚酰胺纤条体。更优选地，本专利技术涉及由对位芳族聚酰胺纤维纸材制成的蜂窝芯，其中该纸材在用树脂浸渍之前包括55-80重量份的对位芳族聚酰胺絮状物、10-35重量份的对位芳族聚 酰胺纸浆、和10-20重量份的芳族聚酰胺纤条体。已令人惊讶地发现，与其它已知的基于对位芳族聚酰胺纤维纸材的芯相比，此类 芯当浸渍有树脂时提供优异的剪切强度，其中该纸材在浸渍之前仅包括呈絮状物形式的对 位芳族聚酰胺纤维，或其中大部分的对位芳族聚酰胺纤维呈纸浆形式。从芯结构的孔室壁的浸渍纸材的抗张指数来看，芯的剪切强度的此类改善也是显 而易见的。当孔室壁的对位芳族聚酰胺纸材和涂覆到纸材上或纸材中的树脂之间的重量比 为3比2时，此类浸渍纸材的抗张指数为至少95N*m/g。树脂涂覆的纸材的抗张指数值将取 决于纸材和树脂的相对量而有变化。当树脂百分比增大时，抗张指数值将减小。就本专利技术而 言，孔室壁的对位芳族聚酰胺纸材和涂覆到纸材上或纸材中的树脂之间的重量比在73 至2 8范围内。所公开的孔室壁纸材组合物也帮助在浸渍之前保持最优水平的纸材和孔室壁的 渗透性，所述渗透性可按3至40秒/100毫升的葛尔莱空气阻力来量化。此类参数不仅保 证最终芯的优异特性，而且保证用于芯制造的过程牢靠且高效。在本专利技术的优选实施方案中，用来制造芯的对位芳族聚酰胺纸材具有3和40秒 /100毫升的葛尔莱空气阻力。如果Gurley阻力小于3秒，则在蜂窝芯的制造过程中在节线 粘合剂的印刷操作期间可导致问题。如果葛尔莱空气阻力大于40秒，则在制造期间树脂向 纸材中的浸渍会太缓慢。絮状物一般包括短纤维，所述短纤维通过将连续长丝纤维切割成短长度来制成， 不产生显著的原纤化；并且短纤维的长度可为几乎任何长度。合适范围的一个实例为Imm 至12mm(对于强化纤维)和5mm至800mm(对于纺制成纱的短纤维)。适用于本专利技术的短纤 维为授予Hoinesss的美国专利5，474，842所公开的强化纤维。如本文所用，术语“纸浆”是指具有纤柄和通常自纤柄延伸的原纤的纤维材料颗 粒，其中纤柄通常为柱形并且直径为约10至50微米，而原纤为通常与纤柄连接的细毛发状 构件，经测量其直径仅为一微米的若干分之一或几微米，并且长度为约10至100微米。如本文所用，术语“纤条体”是指基本上为二维薄膜状小颗粒的极细分的聚合物产 品，已知其具有100至1000微米的长度和宽度以及0. 1至1微米的厚度。图Ia为本专利技术的一个蜂窝结构1的平面图，其示出了由孔室壁3形成的孔室2。 图Ib为附图说明图1所示蜂窝结构的正视图，其示出了在孔室壁的两端形成的两个外表面或面4。 芯也具有边缘5。图2为蜂窝结构的三维视图。示出了具有六边形孔室2和孔室壁3的蜂 窝结构1。图2中示出了蜂窝结构的“T”尺度或厚度。虽然所示为六边形单元，然而，其它 几何排列也是可能的，其中正方形泡孔、过度扩展泡孔和弯曲形泡孔是最常见的可能排列。 此类泡孔类型在本领域中是熟知的，有关可能的几何单元类型的详细信息，参考Honeycomb Technology (Τ. Bitzer 著，Chapman & Hall 出版社，1997 年)。图3示出了由蜂窝芯6装配成的结构夹心板5，所述芯具有连结到芯的两个外表面 的面板7和8。优选的面板材料为预浸料坯、浸渍有热固性或热塑性树脂的纤维板，然而也 可利用金属面板。对于金属面板，并且在某些情况下对于预浸料坯，也使用粘合剂膜9。通 常在芯的两侧上均存在至少两个预浸料坯表层。用于本专利技术的纸材的厚度取决于芯结构的最终用途或所期望的特性，并且在一些实施方案中为1. 0至20密耳(25至500微米)厚。更优选地，厚度为1. 5至4密耳(38至 100微米)。在一些实施方案中，纸材的基重为0. 5至6盎司/平方码(15至200克/平方 米)。本文所用术语“芳族聚酰胺”是指聚酰胺，其中至少85%的酰胺(-C0NH-)连接基 直接连接到两个芳族环。添加剂可与所述芳族聚酰胺一起使用。实际上已发现，可将多达10 重量％的其他聚合材料与芳族聚酰胺共混，或者可使用共聚物，所述共聚物具有多达10% 的替代芳族聚酰胺的二胺的其他二胺，或多达10%的替代芳族聚酰胺的二酰氯的其他二酰 氯。对位芳族聚酰胺纤维和这些纤维的各种形式可以商标Kevlar 得自E. I.du Pont de Nemours and Company (Wilmington，Delaware)，并且可以商标Twaron 得自 Teijin，Ltd.。本专利技术的芯的纸材可包括少量的无机颗粒，包括云母、蛭石等。这些性能增强添加 剂的加入旨在向纸材和最终芯结构赋予特性，诸如改善的耐火性、热导率、外形稳定性等。用来制造本专利技术的蜂窝芯的纸材可在实验室用筛分仪至商业规模造纸本文档来自技高网...

【技术保护点】
包括多个互连壁的蜂窝结构，所述互连壁具有限定多个蜂窝孔室的表面，其中所述孔室壁由纸材形成，所述纸材包括：　　ａ）１０至４０重量份的对位芳族聚酰胺纸浆；　　ｂ）５０至８５重量份的对位芳族聚酰胺絮状物；和　　ｃ）５至３０重量份的芳族聚酰胺纤条体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：MR列维特，S罕，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]