纤维增强的复合芯部和面板制造技术

从塑料泡沫的条带形成纤维增强芯板，所述塑料泡沫的条带螺旋地缠绕有粗纱层以形成板片，所述板片可以以波纹的样式延伸或者可以与横向板片交叉。中空管可以替代泡沫条带。轴向粗纱与覆在上面的螺旋缠绕粗纱相互协作以形成横梁或者柱子。为了结构效率可以沿着条带改变缠绕粗纱样式。缠绕条带可以与隔开条带交替，并且在条带之间的间隔件加强了板片屈曲强度。在隔开条带之间的连续缠绕粗纱允许折叠以形成具有增强边缘的面板。连续缠绕条带被螺旋地包覆以形成环形结构，并且复合面板可以结合热固性和热塑性这两种树脂。连续缠绕条带或者条带部分可以纵向地或者横向地被连续地进给到模制设备中，该模制设备可以接收蒙皮材料以形成增强复合面板。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种包括纤维增强低密度多孔材料、树脂、纤维性和 非纤维性蒙皮增强物的夹芯板复合结构，并且具体地涉及改进的结构 构造、改进的树脂灌输方法以及生产方法。
技术介绍
很多年来，已经在构造各种产品例如船壳和冷藏挂车时使用具有 由低密度闭孔材料例如闭孔塑料泡沬材料构成的芯部，和由在固化树 脂基质中的纤维性增强衬垫或者织物构成的相对蒙皮的结构夹芯板。 该泡沫芯部用于分离并且稳定该结构蒙皮、承受剪切和压縮载荷，并 且提供热绝缘。例如，如在本申请人的美国专利No. 5, 834， 082中所公开地，通过在泡沫芯部内提供纤维性增强构件结构以加强芯部并且同时改进芯 部到面板蒙皮的连结，具有泡沫芯部的夹芯板的结构性能可以被显著 地加强。当多孔纤维性增强物被引入闭孔泡沫芯部中并且多孔纤维性 蒙皮增强织物或者衬垫被施加到该芯部的每一个面时，可以利用差压， 例如在真空袋下，使得粘结树脂例如聚酯、乙烯基酯或者环氧树脂流 动通过全部的多孔蒙皮和芯部增强物。在浸渍纤维性增强物时，因为 它的闭孔结构，树脂并不使得塑料泡沫芯部饱和。树脂然后在全部的 增强结构中共同固化以提供一种坚固的的单片面板。期望通过改进在泡沫芯部内的增强构件间的以及在芯部和面板蒙 皮之间的结构连接和支撑而生产具有加强的结构性能的夹芯板。这是 令人期望的，从而承受在增强构件中的屈曲载荷，防止在载荷下增强 构件相互间和从蒙皮过早地分离，并且提供用于分配被施加到面板的 作用力的多个载荷路径。在这方面，相对于非增强泡沫，现有的纤维 增强芯部产品提供重要的改进但是不能充分地将芯部的各个增强元件 集成到统一的并且在内部被支撑的结构中。例如，在其中第一组连续 板片被第二组间断或者非连续板片交叉的纤维性增强薄片类型板片的 栅格状构造中，板片确实相互支撑来抵抗屈曲。然而，在严重加载条 件下，非连续板片趋于沿着它们的窄交叉线在到连续板片的粘结树脂 结合点处失效。如在上述专利中所公开地，通过沿着交叉线在泡沫中 设置树脂填充带状凹槽，可以基本上降低这种趋势。而且，因为间断 板片的增强纤维在与连续板片的每一个交叉点处终止，那些纤维的结 构贡献基本上小于连续板片的纤维的结构贡献。在包括玻璃纤维或者碳纤维或者在芯部的面之间延伸的其它纤维 的粗纱的支柱或者杆类型芯部增强物的情形中，在给定的一行支柱内 的各个支柱可以在栅格构造中相互交叉。这为每一个支柱提供了屈曲 支撑，但这仅是在支柱行的平面中。为了实现双向支撑，第一行支柱 应该延伸通过交叉行的支柱的细丝。在机器处理中，这要求困难的并 且高成本的精确度和控制水平，因为应该在三个维度中精确地定位所7有的支柱。
技术实现思路
本专利技术的一个实施例克服了板片类型和支柱类型这两种增强泡沫 芯部的限制，这是通过将这两种类型的增强元件组合成混合增强构造。 在混合体系中，泡沫芯部设有以锐角或者直角在泡沫板的面之间延伸 的平行的、被隔开的成行纤维性增强板片或者薄片。包括杆状纤维性 粗纱或者支柱的、第二组平行隔开的成行增强元件也以锐角或者直角 在泡沫板的面之间延伸，并且粗纱或者支柱与板片交叉并且延伸通过 板片。因此板片和支柱构成互锁三维支撑结构，其中在芯部内的所有 的增强纤维都是非间断的。被相互连接的板片和支柱提供了多个载荷 路径以在芯部的增强元件间并且在芯部结构和面板蒙皮之间有效率地 分配正常载荷。冲击损坏趋向于被限制于紧接冲击区域，因为该复杂 增强结构阻止剪切面在芯部内发展。在一种可替代的混合体系中，板片包括被形成为具有在芯部的面 之间延伸的片段的波纹的织物或者衬垫的连续薄片，并且利用具有匹 配截面的泡沫条带填充在波纹之间的空隙。波纹与交叉的面板蒙皮一 起地可以在截面中形成在结构上有效率的或者提供制造优点的矩形、 三角形、平行四边形或者其它几何形状。在混合芯部的一种特别成本有效率的类型中，通过以螺旋方式将 较低成本的纤维性粗纱缠绕到矩形泡沫条带上生产芯部增强板片，而 不是通过将基本上更加昂贵的纺织或者缝合织物附着到泡沫条带的表 面。在缠绕操作期间，可以沿着条带长度轴向地施加另外的粗纱以加 强条带的结构性质或者用作最终面板蒙皮的低成本部件。被纤维缠绕 的泡沫条带还可以被连结到一起以形成结构芯部，而不用添加成行的 结构支柱。在这种构造中，具有矩形截面的缠绕条带的邻接的或者相邻的侧面形成具有用于连结到面板蒙皮的工字梁(I-beam)凸缘的板片 元件。与美国专利No. 4411939的公开相比，在板片的两侧而非仅仅一8侧上将每一个芯部板片的纤维性延伸部连结到面板蒙皮，从而大大地 增加了所得面板的剪切强度。对于给定的强度要求，这允许使用更轻的且不太昂贵的板片。类似地，当与在本申请人的美国专利No. 5， 462， 623、 No. 5， 589， 243和No. 5， 834， 082中披露的结构相比时，本发 明提供显著改进的芯部到蒙皮连结和剪切强度。通过测试，由沿着周 向缠绕的粗纱构成的板片展示出比其端部邻近面板蒙皮终止的那些高 75%的剪切强度。每一个被缠绕的条带均可以设有内部横向增强板片以 提供双向强度和刚度。还可以使用具有三角形截面的条带形成被粗纱 缠绕的芯部。利用机器缠绕粗纱以及将被纤维缠绕的条带合并成单一芯部具有 经济性和操纵性这两方面的优点。根据美国专利No. 5， 701， 234、 5904972或者5958325构造的单一复合桥面板或者游艇船体通常地包括 上千的或者更多的单独芯部块。生产这些单独芯部的劳动量非常高。 增强织物被切割成被围绕每一个独立的芯部缠绕和胶合的薄片，或者 更小的织物片被胶合到每一个芯部的单独面，或者首先形成管状织物 并且将芯部插入其中。随着芯部部件的尺寸降低，这些过程变得越来 越困难。在模具中布置这些芯部也是劳动密集型的、昂贵的和耗时的， 这限制了可以在给定时间内从模具生产的面板数目。随着模具的曲率 增加或者随着模具表面偏离水平方向，定位各个芯部块变得越来越棘 手。通过在单一、易于操纵的芯部中利用大数目的部件，作为本专利技术 主题的芯部基本上消除了这些缺陷。除了它们的优良结构性能，混合设计允许在高机器生产量下利用 比较简单的过程以经济的方式生产极度复杂的并且在结构上有效率的 构造而不要求极高的制造精度水平。如上所述，双向支柱类型芯部要 求以一定的精确度将粗纱增强物插入泡沫板中，当期望交叉行的粗纱 通过彼此地延伸时，所述精确度是难以实现的。还有必要的是，多次 地穿过支柱插入器件以在板中安置沿着两个到四个方向倾斜的支柱。相反，可以在少至单次地穿过支柱插入器件时生产双向混合芯部。 增强板片与相交叉的支柱相互协作以承受在支柱平面中的载荷。板片 还提供沿着横向于支柱的方向的强度，这是因为板片横向于成行的支 柱延伸。此外，在生产时需要更加受限的精确度，这是因为支柱仅需 与板片平面而非窄束的细丝交叉。通过增加对芯部增强元件和覆在芯部上面的夹芯板蒙皮这两者的 树脂浸渍或者灌输的速率和可靠性，混合芯部改进了模制面板的生产。在真空辅助树脂传递模塑(VARTM)工艺中，包括干燥和多孔蒙皮增 强物的面板被置于在其中利用不透空气的密封袋覆盖面板的封闭模具 或者单侧模具中。面板然后被抽空，并且允许树脂在大气压力下流入并且灌输增强物。因为在本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产复合面板的方法，包括以下步骤：　形成低密度多孔材料的连续细长条带，所述条带具有沿该条带长度连续地并且螺旋地围绕所述连续条带的至少一层纤维性粗纱，　将所述连续条带切割成具有预定长度的若干条带，　推进所述若干条带相继地 通过模制设备，相邻条带被所述纤维性粗纱的层分开，从而形成连续芯板，所述芯板具有在所述芯板的相对侧表面之间延伸的所述纤维性粗纱的层，　在所述若干条带之间的所述纤维性粗纱的层内提供可硬化树脂，　在所述模制设备中硬化所述树脂并且以粘结 方式连接所述若干条带以形成连续复合面板，和　将所述连续复合面板切割成预定的长度。

【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：斯蒂芬W达伊，G斯科特坎贝尔，丹尼E蒂尔顿，弗雷德里克施托尔，迈克尔谢泼德，罗宾班纳吉，
申请(专利权)人：韦伯科IP有限公司，
类型：发明
国别省市：US[]