[其他]纖維增強(qiáng)復(fù)合材料及其制造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 87102407
• 申請日: 1987-03-27
• 公開（公告）號: CN87102407A
• 公開（公告）日: 1987-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 克拉克·阿爾頓·羅德曼;愛德華特·科曼·霍莫諾夫;拉德克利夫·威爾考克斯·法利;愛德華特·愛倫·范格亨
• 申請（專利權(quán)）人: 聯(lián)合公司
• 主分類號: B32B31/04
• 分類號: B32B31/04;B32B23/10
• 代理公司: 上海專利事務(wù)所
• 代理人: 景星光

本發(fā)明涉及纖維增強(qiáng)復(fù)合材料及其制造方法。

需要承受重負(fù)荷的結(jié)構(gòu)部件，如汽車殼體或框架、機(jī)械、建筑等，通常必需壓制成相當(dāng)復(fù)雜的形狀，因此，這些結(jié)構(gòu)部件相對地較重，加工這些部件所需的機(jī)械和工具必然是復(fù)雜的和昂貴的，早已知道，由復(fù)合材料，如復(fù)合玻璃纖維和樹脂基體，所制成的結(jié)構(gòu)材料可以制造重量大大減輕的結(jié)構(gòu)部件，所需的機(jī)械及模具也較便宜等，因此，由此所得的結(jié)構(gòu)部件可能比由鋼鐵制成的結(jié)構(gòu)件部便宜。但是，這類結(jié)構(gòu)復(fù)合材料已被證明需要非常強(qiáng)的勞動(dòng)強(qiáng)度，這是由于這類結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的大多數(shù)實(shí)用的制造方法是需將骨架纖維成形至氈墊或織物，再將氈墊或織物浸漬樹脂，然后手鋪到支承物或模殼上。

不僅由于手鋪的方法需要極大勞動(dòng)強(qiáng)度，而且不能實(shí)現(xiàn)這類復(fù)合材料潛在的強(qiáng)度，這些織物或氈制布在二維方向具有極好的強(qiáng)度的同時(shí)，但由于采用了手鋪的方法，其固有的特點(diǎn)是在深度方向不具有增強(qiáng)纖維，也即這些結(jié)構(gòu)復(fù)合材料在二維方向有較好強(qiáng)度時(shí)，在第三維方向強(qiáng)度較弱。因此，用結(jié)構(gòu)復(fù)合材料代替鋼制造的結(jié)構(gòu)部件，如汽車殼體，不能得到很好的應(yīng)用。

本發(fā)明的目的是提供一種在三維方向在本質(zhì)上具有相同強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)復(fù)合材料及其制造方法，該結(jié)構(gòu)復(fù)合材料能在各不相同彎曲條件下制造成能載負(fù)荷的復(fù)雜外形，該方法允許采用勞動(dòng)節(jié)省、高速自動(dòng)化技術(shù)制造這類結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料，按本發(fā)明制造的隨機(jī)整理的氣流法纖維網(wǎng)狀物或纖維層具有大量的向纖維的向纖維層深度方向分布的纖維，因此纖維在全部三維空間相互交織，并可以在制得的纖維層后，施加某些熱塑性纖維或一種墊塑性材料，如果需要，然后將纖維層加熱至足夠穩(wěn)定纖維層中的熱塑性材料的較低溫度，以使處理纖維層時(shí)它將不會(huì)裂開，再將纖維層傳送到一個(gè)通氣的模具中，該模具帶有具有所需結(jié)構(gòu)件形狀的支承屏，然后將熱空氣通過纖維層和支承屏，足以將纖維層壓到支承屏上，在沒有充分壓縮纖維層中的纖維條件下，加熱纖維層到足以熔融纖維層至所需的形狀，也就是在被熔融成可處理物件的同時(shí)，在通氣模具中制得的預(yù)型件仍保持多孔隙特性，然后將預(yù)型件傳送到一個(gè)可變壓縮的樹脂注入模具，由于纖維層在壓制成預(yù)型件形狀時(shí)沒有完全被壓縮，樹脂基質(zhì)將填滿纖維間的孔隙并很易使預(yù)型件浸透。當(dāng)預(yù)型件被樹脂基質(zhì)浸透時(shí)，將預(yù)型件壓縮到所需的厚度，從而得到最終制品。纖維層中纖維的壓縮將增加它們的纖維濃度，因此將增加由此形成的結(jié)構(gòu)制品的強(qiáng)度。在用樹脂飽和之前保持未壓縮預(yù)型件的多孔隙結(jié)構(gòu)，將使預(yù)型件很容易接收樹脂，因?yàn)轭A(yù)型件已被加熱到足以使熱塑性樹脂材料熔融的溫度，所以預(yù)型件中的纖維能夠承受樹脂基質(zhì)注入時(shí)所產(chǎn)生的壓縮力，但應(yīng)挑選樹脂基質(zhì)，這種樹脂基質(zhì)無論是有較低的粘度，或者在加熱到低于預(yù)型件中所用的熱塑性纖維或材料的熔點(diǎn)溫度時(shí)具有較低的粘度。

本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是所需制品可以得到纖維混合物中各組分需要的特性。例如，玻璃纖維剛性較好，通常將它制成結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，但是，玻璃纖維的沖擊強(qiáng)度較低，所以由玻璃纖維復(fù)合材料制成的制品相當(dāng)?shù)厝菀灼扑椤．?dāng)采用玻璃纖維和另外一種與玻璃纖維相比彈性較好、抗沖擊強(qiáng)度較高的纖維的混合物制造上述纖維層時(shí)，這種制品在具有較好剛性同時(shí)還具有高的沖擊強(qiáng)度。

下面將結(jié)合實(shí)施例的附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

圖1是一種氣流法無紡纖維層形成裝置示意圖的一個(gè)剖面圖。

圖2是傳送裝置的視圖，該傳送裝置用于從圖1所示裝置中移去形成的纖維層。

圖3是一種外形模具圖解描述的剖面圖，該模具用于壓制由圖1裝置得到的纖維至預(yù)型件。

圖4是一種樹脂注入模具圖解描述的剖面圖。

圖5是圖4中密封圈122和樹脂注入咀124的俯視圖。

附圖1是美國專利3918126所述的氣流法無紡纖維層形成裝置10，該氣流法無紡纖維層形成裝置包括進(jìn)料裝置12和纖維層形成裝置14。