改良的复合材料制造技术

提供了一种可固化层压材料的交通工具机身壳部件（１０），包括热固性树脂、至少三层纤维结构层（１２，１６）和至少一层阻尼层（１４），其中结构层（１２，１６）与阻尼层（１４）的数目比为至少３∶１，这使得，当通过暴露于高温固化时，所述部件变为刚性机身壳。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有消音性质的可固化复合层压材料的交通工具机身壳部件、形成这样的复合层压材料和成型的刚性固化层压材料的方法。
技术介绍
复合材料具有超出传统结构材料的经文献充分证明的(well-documented)优点， 特别是在以极低的材料密度提供优越的机械性能方面。因此，这种材料的使用变得日益广泛，它们的应用遍及“工业”和“运动休闲”至高性能航天部件。预浸料，包括使用树脂例如环氧树脂浸渍的纤维排列的预浸料广泛用于这种复合材料的生产。典型地，根据所需“叠铺”多层这样的预浸料，将得到的组合件或层压材料置于模具中，以及典型地通过暴露于高温进行固化，从而得到固化的复合层压材料。然而，这样的复合材料，特别是薄的、低密度、高刚度复合材料，在涉及经过所述材料表面的流体(典型地为气体)的通道的应用中具有共振振动的倾向。这种振动可以降低复合材料的使用寿命，并且也可以产生显著量的噪声，这在客机应用中是特别的问题。在现代喷射动力的航空器中，在巡航过程中对客舱内噪声主要起作用的因素是空气以高速穿过机身所激发的湍流边界层。表面上的压力波动引发机身结构中的振动，这些振动转换为机舱中的宽频噪声。随着复合材料在航空器结构中的使用增加，产生噪声的问题随之变得更加尖锐。 存在多种处理该问题的方法，但是最常用的包括衰减所述振动，包括将振动能量转化为热量。使复合材料减振的已知方法是将粘弹性层施用于即时形成的结构，使得在振动过程中该粘弹性层随着复合材料结构变形。粘弹性层的粘性性质通过将振动转化为热量而耗散振动。该技术的发展包括将称为约束层(constrained layer)的刚性层置于粘弹性层的顶部。这具有以下效应，即粘弹性层在剪切中变形，增强其能量吸收能力。存在可商购的所谓的约束层阻尼产品，包括橡胶和铝层。US 2006/0208135包括将约束粘弹性层压材料附接在结构部件上，该结构部件本身附接于复合材料。然而，尽管约束层阻尼技术在减少噪声方面非常有效，但是同时它们在复合材料的重量方面大大增加，这典型地包括当下面的复合材料的厚度仅为很少的几毫米时重量加倍，这在客机中非常常见。同样，施用层必须顺应机身结构，这在高度弯曲或凸起的区域可能是不可行的。已经试图引入阻尼层作为复合材料结构的内部部件。US 5，487，拟8公开了纤维增强的层压材料，该材料包括与粘弹性层交迭的结构层的交替层。US 6，764，7M提出了一种特别的交迭类型，该交迭类型包括产生包含多层阻尼层和多层结构层的交替堆叠体的可固化层压材料。然而，这样的结构往往非常厚，因为与不存在阻尼层的结构相比，层的数目大和固化层压材料的机械强度远远要小。US 2008/0277057公开了使用由结构元件包围的粘弹性阻尼元件替代结构机身的部件。因此似乎所谓的消音的被动方法必须不可避免地包括显著的重量增加，其中约束层阻尼是客机的唯一实用解决方案。已经提出了更加精细的系统，包括压电传感器，该传感器活化压电触发器 (activator)，消除检测到的振动。在航空器的某些局部区域这些系统可以是有效的，但是它们不适用于大面积的机身覆盖，这是因为它们的成本和相关的支承电子设备以及未来的维护问题。因此本领域需要更方便的消音方法，特别是对于在给已知方法中带来显著缺点的大面积的应用。
技术实现思路
第一方面，本专利技术涉及可固化复合层压材料的交通工具机身壳部件(curable laminate vehicle body shell component)，包括热固性树脂、至少三层纤维增强的结构层和至少一层阻尼层，其中结构层与阻尼层的数目比为至少3 1，这使得，当通过暴露于高温固化时，所述部件变为刚性机身壳。已经发现提供由包括大多数结构层以及仅少数阻尼层的可固化层压材料制得的机身壳提供了固化结构，该固化结构可以仅以小比例增加的重量具有与后固化 (post-cure)约束层阻尼技术一样好的消音性质。另外，可以覆盖大范围的机身壳装置而不考虑它们的曲率，因为层压材料是未固化的。此外，已知的与损害机械完整性相关的问题通过仅包含少数阻尼层而得以最小化或解决。认为相邻结构层的存在有效提供了阻尼层的约束层。因此可认为本专利技术将约束层阻尼方案结合到预固化层压材料中，与之同时还包括所有上述的优点。当层压材料固化时，阻尼层的特征可以在于，为具有下列性质中至少一种、优选为至少两种、更优选为全部三种的材料玻璃态转化温度(Tg)为-100°c至100°C，优选为-80°c至0°C;tan δ峰为-60°C至100°C，优选为-30°C至50°C;损耗模量峰(E”)遍及的温度为至少30°C，优选为至少60°C。相反，当层压材料固化时，结构层的特征可以在于，为具有下列性质中至少一种、 优选为至少两种、更优选为全部三种的材料Tg为100°C至300°C ；tan δ峰为100°C至 400°C，优选为150°C至300°C ；损耗模量峰遍及的温度小于30°C。仅使用极少阻尼层获得的阻尼性质是有效的，同时保留层压材料的机械完整性。 因此，结构层与阻尼层的比率优选为3 1至50 1，更优选为5 1至20 1。另一方面，本专利技术涉及可固化层压材料的交通工具机身壳部件，包括热固性树脂，至少一层纤维增强的结构层和至少一层阻尼层，其中结构层与阻尼层的厚度比为至少 3 1，这使得，当通过暴露于高温固化时，所述部件变为刚性机身壳。在该方面，结构层与阻尼层的厚度比优选为3 1至50 1，优选为5 1至 20 1。尽管可适用于各种情形，但是本专利技术特别适合当层压材料相对薄的情形，因为这样的复合材料倾向于振动和相对重量轻。因此，优选地，至少50%的结构层的厚度为0. 1至 1.0mm，优选为0. 15至0. 5mm。理想地，至少80%，或甚至基本上全部的结构层具有该厚度。优选地，层压材料的厚度也因此为1. 0至10. 0mm，优选为1. 0至5. Omm和更优选为1.5 至 3. Omm0层压材料可以包括呈多种类型和形式的热固性树脂。例如，树脂可以作为纤维层之间的非连续层存在。然而典型地，将树脂预浸渍到纤维层的结构中，但是一些纤维层可以潜在地如所需地以所谓半浸渍布置保持“干燥”。树脂可以以图案形式或作为层存在，对设计的选择在本领域技术人员的判断能力内。结构层的可固化热固性树脂可以选自本领域常规已知的那些，例如酚醛树脂、脲醛树脂、1，3，5-三嗪-2，4，6-三胺(三聚氰胺)、二马来酰亚胺、环氧树脂、乙烯基酯树脂、 苯并@恶嗪树脂、聚酯、不饱和聚酯、氰酸酯树脂、或其混合物。环氧树脂是特别优选的。可以根据需要添加固化剂和任选的加速剂。结构层的纤维可以采取多种形式和由多种适宜的材料制得。根据预定应用的要求所期望的，纤维可以是单向的或以多向排列编织的、或非编织的。优选的排列是使用单向纤维和排列结构层，使得它们交替改变它们的纤维方向，从而形成准各向同性的组件。可以根据部件的特定应用采用其它层堆叠排列。纤维可以由碳纤维、玻璃纤维或有机纤维例如芳纶制造。阻尼层典型地包括另外的热固性材料并且可以采取多种适宜形式中的任何形式， 条件是该材料具有足以引起阻尼的物理性质。阻尼层优选为基本上或完全未固化的。优选地，该另外的热固性材料基本上或完全未固化。在优选的实施方式中，阻本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种可固化层压材料的交通工具机身壳部件，包括热固性树脂、至少三层纤维增强的结构层和至少一层阻尼层，其中结构层与阻尼层的数目比为至少３∶１，这使得，当通过暴露于高温固化时，所述部件变为刚性机身壳。

【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：约翰考斯，
申请(专利权)人：赫克塞尔合成有限公司，
类型：发明
国别省市：GB