预开槽泡沫材料板的制造方法技术

一种平板复合材料板，由两块树脂预浸渍纤维面板（３８）覆盖并粘接一个蜂窝芯元件（３２）和硬泡沫板制成的周边元件（３４）构成。在硬泡沫板的两平面表面压有相互交连的等边三角形凹槽布局，其深度和密度足以为面板中的树脂固化时产生于板内的挥发性物提供溢出通道，该树脂用于粘接面板和蜂窝芯元件及泡沫板，挥发物的溢出防止了面板之间因发展形成过高压力而影响粘接。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及复合材料板预开槽泡沫材料的制造方法，更具体地，涉及制造带泡沫材料边缘板的复合材料蜂窝芯板的方法，该方法消除了由于从板的表面层所用的树脂预浸渍材料释气引起的制造缺陷。为提高飞机内部设置板的阻燃性能而对其进行的一种改良，主要是改进了用于构成板表层的树脂预浸渍材料所用的树脂化学成分。酚醛树脂系统能提供所需的阻燃性，但由于树脂固化过程中生成的大量挥发性物质，也就产生了制造问题。为防止在板内部形成过高压力，而这种过高压力会使板的面板与其芯难以粘合，在制造过程中必须容留处理增加生成的大量挥发性物质。这种板材由泡沫边材包裹的蜂窝芯组成，在面板之间刚性粘接，面板位于板材的每一侧面，由一层或多层树脂预浸渍纤维材料(预浸材料)组成。构成板材的组件由形成面板的预浸胶中的树脂和蜂窝芯板中的树脂粘接在一起。考虑到雕刻和外形边缘的需要，泡沫边缘能为板材的周边提供整洁统一的固体边缘表面，而蜂窝芯材是不具备的。虽然泡沫边具备上述所需的功能，但它也生成了一道屏障，阻止了挥发性物质的溢出，挥发性物质是构成面板的或/和蜂窝芯制造用的预浸渍材料中树脂固化过程中生成的。在烘箱中固化板材时，固化预浸渍面板中树脂的加热趋向于首先加热板材的最外边缘和顶部，这样就会在板材的其它部分中所有挥发性物质生成之前，在整个周期内相对较早的时间时，树脂在外缘流动并在面板和泡沫边之间形成一个密封层，这时上述的屏障作用犹为明显。然后，继续加热，烘箱中板材的内部和底部温度升高，树脂固化，在泡沫边和面板之间沿外缘先前生成的密封层就会将板材内部生成的挥发性物质局限在其内部。解决树脂固化过程中挥发物生成时板内部通气需求的一个方法是沿径向在泡沫边上开缝，提供从板内部到泡沫边外边缘的气体通道。该技术通常证明是成功的，但由于开缝的深度及缝间间距的不同，确信由于固化时板中过高内压导致的故障仍以令人难以接受的频率不时发生。而且，在工厂中一块看起来满足质量要求的板，一旦到达某高度，其气压低于密封板内的气压，板常常会产生会层。最后一点，手工开缝技术十分耗时，高成本，非复制性，是工作工人所讨厌的沉闷冗长的工作。而且，用锯进行手工开缝时，会产生不希望有的泡沫碎沫，并在泡沫上生成小裂纹和撕裂，这会增大应力，使泡沫边缘的强度低于预期值。所以，需要一种预开缝泡沫板材料，可用于制造复合材料板的泡沫边，它应具备优化的开缝形式，从板的内部至外部提供气流通道，以排放制造过程中板内的挥发物。当泡沫边材从泡沫板上切下时，无论以什么角度切割，这种开缝构形应是同等有效的。开缝构形不应明显削弱泡沫边。如果可能，泡沫表面的气体开缝应该可以松驰并在制造的后期至少部分填充以便使板内部密封，从而在用于飞机上时防止湿气和其它杂质的吸入。最后，这种预开缝泡沫应该不太昂贵，最好是比手工开缝方法成本低。因此，本专利技术的目的在于提供一种改良的预开缝泡沫板，它具有凹缝布局，为复合材料板制造过程中生成于内部的挥发性物质提供通气孔，以防止板内形成过高气压，这种过高气压在制造过程中会影响板组件间的正常粘接。本专利技术的另一目的在于提供一种制造复合材料板的改进方法，它利用预开缝泡沫边缘为用于制造板的树脂固化过程中产生的挥发性物质提供通气孔。本专利技术又一个目的是提供一种预开缝泡沫板的制造方法，它将凹缝构型压入用作复合材料板泡沫边的泡沫板的表面，该过程保持了板的强度，避免了产生碎尘，并避免了在泡沫板中产生影响其强度和使用寿命的应力增长因素。本专利技术的另又一个目的是提供一种复合材料板，使用时，其外围是密封的以防杂质的吸入，但在制造过程中，它有通气道供制造复合材料板的材料中所用的树脂产生的或出现的挥发性物质溢出。本专利技术的再又一个目的是提供一种预开槽泡沫板的方法，为产生于复合材料板芯内的挥发性物质制造排气通道，该方法在排放这种挥发性物质时是可靠有效的，同时通道可张弛并可方便地密封板的外围边缘以防止杂质吸入。本专利技术的这些和其它一些目的是在一种用于板制作的预开槽泡沫中实现的，其中泡沫板的表面有三组平行线凹槽，每一组与另两组方向成60°，用激光、超声刀、成型轧滚、平板模、锯系统或其它类似工具滚轧、锯切或模压泡沫表面形成。优选轧滚压入系统是因其将凹槽压入板中而不产生应力增大因素。在制造过程中，板芯中生成的气体通过泡沫板表面的凹缝排到板之外，防止了板内生成过高压力。为可靠地连接，将板内抽真空以便使面板紧紧贴在蜂窝芯上。加热过程中，泡沫材料松驰并回弹部分地填充凹缝，形成面板的预浸渍材料中的树脂流出将凹缝完全填充，使板的外缘再次密封。残余的或板边缘被面板中流出的树脂密封后产生的挥发性物质由将面板与蜂窝芯材拉到一起的板内预抽真空容纳。通过阅读以下结合附图对优选实施例的描述，本专利技术及其目的和优点将能够得到更好的理解，其中附图说明图1是一块板的顶部面板向后揭开后的透视图，显示了顶部面板的两层，揭示了内部蜂窝芯材，泡沫边缘显示了泡沫板表面中形成的凹槽布局；图2是图1所示结构的平面图；图3是图2所示的蜂窝芯元件一角的部分和泡沫边缘一部分的放大平面图；图4是图1和图2所示的板的组成部件的分解视图，显示了其装在真空袋中在烘箱内进行固化和粘接的装配情形；图5是泡沫板的平面图，从这种泡沫板上切下各种小片用以构成复合材料板的泡沫边框；图6是表示图5所示的泡沫板中预压槽构形的典型单元尺寸的平面视图；图7是各种参数在复合材料板制造过程中随时间变化的大致时序图线；图8是将图5所示的凹槽构形压入硬泡沫板的滚轧机的示意图；图9是类似于图4的分解视图，显示了用电加热器而不是烘箱的另一种实施例；以及图10是图9中组件所用的电加热器的平面示意图。现在参见附图，其中类似附图标号表示同一个或相应的部件。进一步具体到图1，所显示的板30顶部面板31的一部分向后揭开，以显示板的内部构型。板30由内部组件的两侧覆盖面板31组成。内部组件包括一个平板状的芯组件，如蜂窝芯元件32，以及位于蜂窝芯元件32外围的封闭单元泡沫边缘34，如聚氨酯泡沫。边缘元件34可用若干单块35榫结或在结头36处胶接制成，如图2所示，也可以从一大块泡沫板上整块切下。优选的方案是，泡沫边缘34由若干单块35组成，这是因为不用接头36的整块制成边缘36所造成的费用浪费超过了单块构型的优越性。优选地，单块带角而不是在转角处切断，为保证避免在安装过程中和粘接在面板31之间之前移动，用楔形榫结头连结加固。蜂窝芯元件32是由酚醛树脂、环氧树脂或其它树脂系统预浸渍Nomex纸构成的六边形单元37所构成，如图3所示，单元37的轴垂直于板的平面。此外，蜂窝芯也可用金属箔或热塑性膜构成。面板31粘贴在芯元件32的两侧面和周边34上。每块面板31由一层或多层制成，通常优选为两层树脂预浸渍编织、纺织或无纺纤维材料，如玻璃纤维织物，Kevalar，石墨或其它类似材料，通常称之为“预浸渍材料”，预浸渍材料中的浸渍树脂将其相互连接并与内部组件粘接在一起。这里预浸渍材料选用的树脂是酚醛树脂，选择它的原因是因其物理特性阻燃性和耐火性、重量轻、在火焰中散发的有毒气体少、以及其强度和硬度等机械性质。使用其它聚合物系统的预浸渍材料也有类似的板芯压力制造问题，也就可从本专利技术获益。虽然酚醛树脂具备预期的物理特性，但在其固化过程中产生大量的挥发性物质，将其用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合材料板的制造方法，包括：从一块硬泡沫板上切下泡沫边缘块，所述泡沫板在其至少一个平面表面上有预压入的表面凹槽布局；铺叠将要粘接在一起以制成板的元件，所述元件包括两块预浸渍纤维材料面板，每一块各盖在内部组件的相对的一个平面上，所述内部组件在所述板芯中有一个芯元件和围绕该芯元件的泡沫边，所述泡沫边至少由一块所述泡沫边块组成；加热所述铺叠好的元件并施加压力，以将所述元件粘接在一起构成所述板；用所述泡沫边块表面中的凹槽布局排出所述板芯中生成的气体。２、如权利要求１所述的制造复合材料板的方法，其中所述的凹槽深度在３／３２至３／１６英寸之间。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：内尔L霍平加纳，巴里D马丁，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]