CN114055882A - 用于制造夹层面板的方法、夹层面板和制造工具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于制造夹层面板的方法、夹层面板和制造工具。提供了一种用于制造具有蜂窝芯的航空夹层面板的方法,并得到了一种优化的芯密封技术方案,从而尤其是对于弯曲或高度弯曲的面板而言用于防止灌注树脂进入蜂窝芯开孔同时改善蜂窝芯开孔的机械性能。在另外的实施方式中,本发明提出了该过程的自动化。
Description
技术领域
本发明属于复合材料制造领域,并且具体地涉及用于制造具有蜂窝芯的航空夹层面板的方法。
特别地,该制造工艺提供了一种用于防止灌注的树脂进入蜂窝芯开孔同时提高其机械性能的优化的芯的密封技术方案。这种方法不仅适用于平坦的面板,而且还适用于弯曲或高度弯曲的面板。
在另一实施方式中,本发明提出了一种用于通过树脂灌注制造蜂窝芯夹层面板的自动化工艺。
背景技术
夹层面板是通常在航空领域中使用以用于减轻重量的复合材料。通常,这些面板包括由其两侧被复合覆盖件包围的蜂窝芯形成的夹层结构。
由于航空蜂窝夹层面板的高的强度重量比,航空蜂窝夹层面板主要用于:飞行器的空气动力整流罩(即腹部整流罩、后缘或前缘)、通道门或盖(例如起落架门)以及内部面板。
用于夹层面板的材料取决于温度映射、用于避免与邻近部件的电化学腐蚀的腐蚀约束条件以及该安装位置所需的强度。
如已知的,复合材料比如围绕蜂窝芯的复合覆盖件是由两种单独的成分形成的纤维增强聚合物:纤维和用作粘合基质的树脂。因此,这些覆盖件的制造技术通常根据这些成分最初是在一起还是分开来划分。在这些成分最初在一起的技术方案中,包围蜂窝芯的复合增强层片包括若干预浸树脂的纤维层或层片,即所谓的“预浸料”;而在成分最初是分开的情况中,一方面存在干纤维层片(所谓的纤维预制件),并且另一方面存在要灌注/注射到干纤维层片中的树脂。不管原材料是什么,一旦两种成分最终结合在一起,结合就会经历固化周期,在该固化周期中,在预定的时间内施加温度、压力和/或真空。
多年来,使用预浸料CFRP(碳纤维增强聚合物)或GFRP(玻璃纤维增强聚合物)来提高相互粘合性,在层片与蜂窝之间的界面处安置有粘合剂层,因为存在于预浸料层中的树脂被认为不足以在层片与蜂窝的界面产生良好的弯液面。
蜂窝夹层面板传统上是用这些预浸材料制造的,因为它们的低树脂流动性防止树脂进入蜂窝的开孔。此外,这些带或层片允许非常低的透气性,使得无法在芯单元的内部进行适当的抽真空。这就是为什么这些夹层只在特殊情况下制造,并且假设在夹层的制造期间将出现进一步损害夹层的机械性能的问题。
另一方面,对于使用干纤维技术的夹层,由于树脂完全填充到夹层中,因此优选的是闭孔泡沫而不是具有开孔的蜂窝芯。
在这种情况下,即当复合覆盖件的两个成分最初是分开的时,基础步骤是:将干的织物或纤维预制件安置在包围蜂窝芯的模具的腔中,然后闭合模具(或者通过模具的另一半部上的真空袋)并且通过处于相对较低压力下的一组注射端口注射(如果模具通过模具的另一半部闭合)或灌注(如已知的在使用真空袋的情况下)热固性树脂(通常是环氧树脂)。一旦树脂浸渍了整个纤维预制件,组合件就会固化为将在最后的步骤中脱模的成品部件。
通过参引并入本文的文件EP1897680A1描述了一种用于在通过树脂灌注技术制造夹层面板时避免树脂进入蜂窝的开孔的技术方案。在蜂窝上方,从内到外安置有可固化粘合剂层和不可渗透的屏障层(气体可透过以脱气但树脂不可透过)以形成并密封蜂窝芯。然后,将干纤维安置在顶部上并且在真空下执行灌注工艺。
由于干纤维预制件通常在灌注工艺期间进行滑动,这种已知的技术方案适用于简单且平坦或基本平坦的面板,但仍然需要制造弯曲或高度弯曲的面板、如通常在航空领域中使用的面板。
最后,无论是采用所解释的预浸料还是灌注/注射工艺的现有制造工艺到目前为止都是手动工艺,因此需要例如关于树脂灌注/注射或固化工艺的用于部件的所有材料以及任何其他辅助层片被手动安置并根据不同的几何形状调整。
因此,工业中需要简单、快速、可靠且有效地制造下述夹层面板:所述夹层面板可以广泛应用而不论预期几何形状如何,同时确保所赋予的机械性能以便满足结构要求。
发明内容
本发明通过根据本发明的制造夹层面板的方法、根据本发明的夹层面板以及根据本发明的制造工具提供了上述问题的解决方案。在本发明中,还限定了本发明的优选实施方式。
在第一发明方面中,本发明提供了一种用于制造具有蜂窝芯的夹层面板的方法,所述方法包括:
-铺设由具有蜂窝孔的蜂窝芯以及至少在所述蜂窝芯的一侧从内到外的可固化粘合剂层和无定形热塑性膜形成的组合件;
-在组合件上铺设干纤维;
-将所述干纤维和组合件布置在单侧模具上,并通过在所述单侧模具上布置真空片材而将其限制在气密空间中;
-在所述粘合剂层完全或部分固化之前在所述气密空间中产生真空,使得所述蜂窝孔在蜂窝孔被可固化粘合剂层和无定形热塑性膜密封之前至少部分地被抽空;
-在真空下用树脂灌注所述纤维层;以及
-在真空和温度周期下固化所述树脂。
因此,无定形热塑性膜通过粘合剂层粘合至蜂窝芯,并通过以下灌注树脂粘合至干纤维层片。
热塑性膜具有无定形结构,即随机排列的聚合物结构。无定形结构是指,热塑性膜被认为是结晶度为0%,但在大气条件下结晶度在5%以下的半结晶物被认为是等同的。因此,根据本发明的热塑性膜可以被称为无定形的或少量半结晶(即,具有5%以下的结晶度)的热塑性膜。
有利地,这些无定形的或少量半结晶的热塑性膜随着温度升高逐渐软化,而不是像半结晶聚合物那样具有急剧的熔点。此外,无定形热塑性塑料通常在约120℃至150℃(或甚至240℃)(的玻璃化转变温度)下软化,而半结晶热塑性塑料具有约400℃的熔化温度。
由于是无定形的,因此悬垂性增强,并且充当树脂屏障的热塑性膜能更好地适应组合件形状。
在复合材料制造中用于对芯进行包裹的热塑性膜通常较硬,因此需要在其中产生切口以提高悬垂性,但是因此它们的树脂屏障功能会丧失。
通过本发明,可以制造平坦的、弯曲的或高度弯曲的面板(即半径高达400mm至800mm)而不会引起通常在蜂窝芯的边缘处产生的缺陷,比如蜂窝芯的边缘处的桥接、芯破碎、凹陷或浮印。
除了面板形状外,本发明不受蜂窝芯的材料、密度或强度的限制,并且本发明可以不管面板尺寸如何而应用至具有仅一个或多个蜂窝芯的面板、应用至甚至包括大型复合整体区域以及具有蜂窝芯或交错芯的面板。换句话说,本发明是一种通用的技术方案。
在优选的实施方式中,无定形热塑性膜对气体是可渗透的并且对树脂是不可渗透的,使得有利地的是,因此促进了截留在蜂窝孔中的空气的抽取,而不会将敞开的蜂窝芯暴露于树脂灌注工艺。
在不存在对气体是可渗透的无定形热塑性膜的情况下,本发明仍然是可行的,因为空气可以从蜂窝芯横向逸出。
这种无定形(或少量半结晶)的热塑性膜的示例可以由聚氟乙烯(PVF)、聚醚酮酮(PEKK)、聚芳醚酮(PAEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚乙烯亚胺(PEI)或聚苯硫醚(PPS)制成。优选地,其可以由PEKK、PAEK或PEEK制成。
为了避免灌注树脂进入蜂窝芯孔,无定型热塑性膜和粘合剂层这两种材料应具有相同或相似的尺寸并且必须完全覆盖蜂窝芯的所有表面。
因此,如所提及的,蜂窝芯因此在粘合剂层固化期间被密封,这主要或完全发生在树脂灌注之前。根据面板的复杂性,粘合剂层固化可以恰好在树脂灌注之前在同一周期中进行(对于简单的几何形状)或者在单独的固化周期中进行。
因此,在特定的实施方式中,在将干纤维铺设在组合件上的步骤之前,在真空下执行粘合剂层的完全固化或部分固化。
特别是对于非平面夹层面板(即,半径高达400mm至800mm)、或具有复杂的芯几何形状的夹层面板,执行该预固化周期可以实现有效的芯密封。在该先前的固化周期中,粘合剂膜将热塑性膜粘合至蜂窝芯,同时为芯提供弯曲和/或复杂的形状,从而随后促进干纤维层片定位。
粘合剂层的这种预固化通常在120℃下进行2小时。
在优选的实施方式中,该方法还包括:
-将底部无定形热塑性膜和底部可固化粘合剂层铺设在蜂窝芯下方以成为组合件的一部分;以及
-将底部干纤维铺设在组合件下方。
也就是说,组合件由蜂窝芯、底部可固化粘合剂层和顶部可固化粘合剂层以及底部无定形热塑性膜和顶部无定形热塑性膜形成。
此外,围绕这样的组合件,还存在底部干纤维层片和顶部干纤维层片。
在实施方式中,这些干纤维层片在其表面上包含促进层片粘合至彼此的粘结剂,并且因为最内侧层片将接触无定形热塑性膜,因此粘结剂可以帮助最内侧层片与热塑性膜的粘合。
这还改进了芯的适应性,同时减少了由随后的干织物层片的不期望的运动引起的可能的进一步的芯缺陷。
在该实施方式中,根据本发明的方法还包括对组合件上的顶部干纤维执行热膜成型。
这种热膜成型通常在80℃与105℃之间的任何值下进行足够长的时间,时间取决于所使用的技术手段。典型值在15分钟与30分钟之间。
有利地,这允许将干织物层片固结为面板的最终形状,以减少由于织物在固化期间的不期望的运动而导致的进一步的缺陷。
确保最终面板层片具有良好机械性能的关键因素中的一个关键因素在于树脂灌注工艺。通常,树脂通过面板的侧面上的入口通道输送,并且然后分布通过干纤维层片。这个过程一直持续到遍及所有这些干纤维层片的整个厚度而灌注这些干纤维层片,但蜂窝芯除外,因为存在防止树脂进入蜂窝芯中的屏障层。
在该树脂灌注工艺期间,应注意避免任何树脂桥接或用于树脂浸渍的优选通道、比如困在芯内的空气。
因此,为了优化所得到的面板的机械性能,开发了一种特定的树脂灌注工艺。
就此而言,在特定的实施方式中,第一树脂灌注网布置在底部干纤维下面,并且第二树脂灌注网布置在顶部干纤维的顶部上。
如已知的,树脂灌注网是一种在灌注工艺期间促进树脂流动的网状图案。这些树脂灌注网为树脂在干纤维层片内的正确分布创造了优选的路径,这是因为树脂灌注网提供了更合适的表面张力。
发明人已经发现平面中的树脂浸渍限于几百毫米,使得仅适用于小尺寸面板。因此,在具有复杂几何形状的面板或大尺寸面板的情况下,树脂灌注工艺需要这些树脂灌注网的辅助,特别是为了避免由于蜂窝存在而导致的芯的中央区域中的干的区域。
此外,通过在这两个树脂灌注网的辅助的同时通过单侧模具的中央入口灌注树脂,已经发现由适当的树脂浸渍引起的面板的最佳机械性能。
在优选的实施方式中,单侧模具包括用于使基质材料灌注干纤维的大致位于中央的入口。然后,在该实施方式中,基质材料通过单侧模具的大致位于中央的入口灌注所述纤维层。
也就是说,树脂通过大约在面板中心处安置在工具中、即位于芯的下方的孔输送。安置在层片下面、与工具接触的第一树脂灌注网促进了树脂沿着所有下表面的分布比在标准工艺中更快。然后,一旦树脂到达蜂窝芯边缘,由于位于顶部的另一树脂灌注网,树脂会朝向顶部干纤维层片上升。
因此,获得了比常规获得的机械性能更高的机械性能。特别地,已经进行了平拉(Flat Wise Tension“FWT”)测试和滚筒剥离测试。对于FWT,高密度蜂窝芯(例如约96kg/m3)已实现了高于6MPa的值,这意味着在密度和强度方面,对于任何标准蜂窝芯,蜂窝内将首先发生故障。换句话说,固化的粘合剂层与无定形热塑性膜之间或者无定形热塑性膜与灌注树脂之间的所得到的界面接合部比常规面板更强(就抵抗性而言至少为两倍)。
此外,鉴于这些结果,无论夹层结构的蜂窝芯密度如何,夹层结构都可以用于航空二级结构。此外,由于这些结果超出预期,本发明可以在航空的主要结构中使用具有高密度蜂窝芯的夹层面板结构,因为它们具有出色的机械特性。
此外,根据本发明制造的夹层面板是水密性的。与使用是暴露的并因此受到撕裂的专用的外部不可渗透的膜(例如PVF膜)来确保水密性功能不同;本发明受益于更靠近蜂窝芯嵌入无定形热塑性膜,因此,无定形热塑性膜受到周围复合覆盖件的保护。
水密性测试已经确定的是,当测试条件表示航空面板的整个使用寿命时,不会产生进水。这是用以确保不会因蜂窝孔内存在水而导致不期望的重量增加或减少的关键参数。
此外,本发明提出了一种无需或很少人为参与的自动化过程,其允许消除安置在蜂窝芯上的干织物层片的任何缺陷、树脂桥接或变形。
在该实施方式中,该方法通过以下方式自动化:
-通过计算机数控机切割至少可固化粘合剂层、无定形热塑性膜和干纤维;
-通过取放机将蜂窝芯、顶部固化粘合剂层和顶部无定形热塑性膜布置在单侧模具上;
-通过所述取放机将干纤维布置在顶部;以及
-进一步通过所述取放机将真空片材布置在顶部,从而与单侧模具形成气密空间。
注意到的是,如已知的,通过对真空片材的边缘进行密封,真空片材与单侧模具形成气密空间。
如果蜂窝芯采用复合覆盖件在两侧进行密封,则该方法还包括通过计算机数控机切割底部可固化粘合剂层和底部无定形热塑性膜,并通过取放机将可固化粘合剂层和底部无定形热塑性膜布置在蜂窝芯下面。
有利地,因为可以用取放机布置干纤维层片而大大提高了自动化程度。相反,预浸料应当就地铺设且具有额外的缺点比如其粘性,从而阻碍其自动化。
迄今为止,发明人还不知道允许完全自动化而不危害最终面板的机械性能的使用预浸料或灌注/注射工艺的夹层面板的制造工艺。
为了加快该过程,该方法还可以制备真空系统中常用的辅助灌注材料,比如剥离层片、穿孔离型膜和任何树脂灌注网。为此,计算机数控机切割这些辅助层片,并且取放机将这些辅助层片按正确的顺序布置。
在第二发明方面中,本发明提供了一种通过第一发明方面的方法的实施方式中的任何实施方式制造的夹层面板,其中,夹层面板包括具有蜂窝孔的蜂窝芯和至少在所述蜂窝芯的一侧从内到外的可固化粘合剂层和无定形热塑性膜。
在优选的实施方式中,该夹层面板是曲率半径高达800mm、优选地曲率半径高达400mm的非平坦的航空夹层面板。
在第三发明方面中,本发明提供了一种用于根据第一发明方面的方法的实施方式的制造夹层面板的制造工具,其中,该制造工具包括:
-单侧模具,该单侧模具适合于布置干纤维和由具有蜂窝孔的蜂窝芯以及至少在所述蜂窝芯的一侧从内到外的可固化粘合剂层和无定形热塑性膜形成的组合件,其中,所述单侧模具优选地包括构造成使树脂灌注干纤维的大致位于中央的入口;
-真空片材,该真空片材构造成布置在所述单侧模具上,以用于在单侧模具中形成气密空间;以及
-第一树脂灌注网和第二树脂灌注网,第一树脂灌注网构造成布置在底部干纤维下面,第二树脂灌注网构造成布置在组合件上的顶部干纤维的顶部上。
在特定的实施方式中,制造工具还包括:
-计算机数控机,该计算机数控机配置成用于切割可固化粘合剂层、无定形热塑性膜和干纤维;
-可选地,该计算机数控机还配置为切割辅助灌注层片比如剥离层片、穿孔离型膜和任何树脂灌注网;
-取放机,该取放机配置成将底部可固化粘合剂层、底部无定形热塑性膜、蜂窝芯、顶部可固化粘合剂层和顶部无定形热塑性膜布置在单侧模具上;
-可选地,该取放机还配置为将底部干纤维和顶部干纤维以及任何辅助灌注材料布置在单侧模具上;以及
-用于将真空片材布置在顶部上同时在其中形成气密空间的装置。
在特定的实施方式中,制造工具还包括:
-用于对由具有蜂窝孔的蜂窝芯以及至少在所述蜂窝芯的一侧从内到外的可固化粘合剂层和无定形热塑性膜形成的组合件上的干纤维层片自动执行热膜成型的装置。
如已知的,热膜成型是一种“预成型”步骤,其通常使用膜和热在预成型件上施加压力以巩固预成型件。
有利地,由于这些实施方式的自动化特性,可以在步骤之间的转变中保持高温。
本申请文件(包括权利要求书、说明书和附图)中所描述的所有特征和/或所描述的方法的所有步骤可以以任意组合进行组合,但这种相互排斥的特征和/或步骤的组合除外。
附图说明
参照附图,鉴于通过本发明的优选实施方式变得明显的本发明的详细描述,本发明的这些特征及优点和其他特征及优点将被清楚地理解,优选实施方式仅作为示例给出而不限于此。
图1:该图示出了蜂窝芯与无定形热塑性膜和可固化粘合剂层的示意性组合件。
图2:该图示出了根据本发明的示意性面板。
图3:该图示出了具有所得到的层片布置的制造工具的示意性实施方式。
具体实施方式
如本领域技术人员将理解的,本说明书的各方面可以体现为方法、所得到的夹层面板的特征或制造工具。
本发明限定了一种用于制造具有蜂窝芯1的夹层面板的方法。该方法在其基本配置中包括以下步骤:
-铺设由具有蜂窝孔的蜂窝芯1以及至少在所述蜂窝芯的一侧从内到外的可固化粘合剂层2.1和无定形热塑性膜3.1形成的组合件;
-在组合件上铺设干纤维4.1;
-将所述干纤维4.1和组合件布置在单侧模具12上,并且通过在所述单侧模具12上布置真空片材8、9、10将干纤维4.1和组合件限制在气密空间中;
-在所述粘合剂层2.1完全或部分固化之前在所述气密空间中产生真空,使得所述蜂窝孔在蜂窝孔被可固化粘合剂层2.1和无定形热塑性膜3.1密封之前至少部分地被抽空;
-在真空下用树脂灌注所述纤维层4.1;以及
-在真空和温度周期下固化所述树脂。
图1描绘了由下述部分形成的组合件:具有蜂窝孔的蜂窝芯1;以及在所述蜂窝芯的两侧从内到外的底部可固化粘合剂层2.1和顶部可固化粘合剂层2.2以及底部无定形热塑性膜3.1和顶部无定形热塑性膜3.1。
这些无定形热塑性膜3.1、3.2(或少量半结晶,即优选地结晶度小于5%)例如是聚氟乙烯(PVF)、聚醚酮酮(PEKK)、聚芳醚酮(PAEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚乙烯亚胺(PEI)或聚苯硫醚(PPS)。
有利地,这些无定形热塑性膜3.1、3.2进行了表面处理以改善与它们相应的粘合剂层2.1、2.2的粘合。
蜂窝芯1优选为但不限于浸渍有酚醛树脂的六边形单元聚酰胺纸。并且进一步地,用于复合材料粘合的粘合剂膜2.1、2.2优选为但不限于具有双固化温度——120℃和180℃固化——的结构环氧树脂。
无论是否压实,在对粘合剂层进行固化的过程期间都应当考虑从蜂窝芯孔中抽取空气,以避免空气被困在内部。换句话说,所述蜂窝孔在它们被可固化粘合剂层2.1、2.2和无定形热塑性膜3.1、3.2密封之前至少部分地被抽空。因此,优选地,在室温下对组合件施加一定的真空水平以允许这样的空气抽取,并且然后在保持这样的真空的同时逐渐施加热。
该真空水平应当是避免芯坍塌的最大水平,芯坍塌是尤其取决于芯的几何形状、斜面斜率和芯的密度的结果。因此,夹层面板的标准真空度通常在200mbar-400mbar之间。
然后,该过程通过下述方式继续:将干纤维层片4.1、4.2铺设在这样的组合件上,无论干纤维层片4.1、4.2是否被压实。
这些干纤维层片4.1、4.2可以是要安置在组合件、即密封的蜂窝芯1的顶部上的任何干的增强类型,比如(用于玻璃纤维增强聚合物“GRFP”的)玻璃、(用于碳纤维增强聚合物“CRFP”的)碳、(也由碳纤维或玻璃纤维制成的)(卷曲)织物或非卷曲织物。例如,图2描绘了干纤维层片4.1、4.2在组合件下方和上方的所得到的布置的示例。
在图2中,可以观察到底部干纤维层片4.2和顶部干纤维层片4.1沿着蜂窝芯1的轮廓延伸超过蜂窝芯1的边缘,并最终聚集在一起。
此外,这些底部干纤维层片4.2和顶部干纤维层片4.1可以混合玻璃和碳的层片。
然后,一旦布置在单侧模具12上并且被真空片材8、9、10覆盖,就会再次在气密空间中施加真空以帮助树脂流动通过干纤维层片。为了帮助树脂容易地流动并到达干纤维层片4.1、4.2的所有区域,在该步骤中应用了特定的温度,通常为120℃左右。
并且,最后,一旦树脂已经适当地灌注干纤维层片4.1、4.2,就根据特定的固化周期通过升高温度来固化所述树脂。
根据本发明,存在用于执行该方法的两个主要实施方式。
在第一示例中,夹层面板的所有层片以正确的顺序铺设在单侧模具12上并由真空片材8、9、10限制,因此包括组合件、干纤维层片和任何辅助灌注层片。然后,施加真空并在200mbar-400mbar左右保持15min(或高达120min的任何其他时间)。接下来,温度上升到80℃至105℃范围内的值,并且各层片被一起热成型15min(或高达30min的任何其他时间)。然后,温度再次上升到120℃(即预定的粘合剂固化温度)以进行粘合剂固化并在这些条件下保持2小时。最后,树脂被灌注并且温度上升到180℃左右,其中,根据固化周期来保持温度以进行树脂固化。
在第二示例中,该方法包括三个主要步骤:
-铺设由蜂窝芯1、可固化粘合剂层片2.1、2.2和无定形热塑性膜3.1、3.2形成的组合件,并且在120℃(即预定的粘合剂固化温度)下施加真空和热以用于使粘合剂层固化以便密封蜂窝芯;
-接下来,将干纤维层片4.1、4.2铺设在组合件上,并且将温度升高并保持在90℃以进行膜热成型;以及
-最后,灌注树脂,并且温度上升到180℃左右,其中,根据固化周期来保持温度以进行树脂固化。
如上所述,在该第二示例中,层片更好地适应最终几何形状,从而防止干纤维层片在树脂灌注之前滑动。
优选地,对于这两个示例中的任何示例,还在粘合剂固化与树脂灌注之间施加真空达预定的时间,以减轻在随后的固化周期期间由于高温引起的空气膨胀。确切时间根据先前应用的芯的尺寸、密度和真空水平而改变。
如上所述,这些示例可以如下地自动化:
-在计算机数控(“CNC”)机中切割所有辅助灌注层片,比如剥离层片5.1、5.2、穿孔离型膜6.1、6.2和任何树脂灌注网7.1、7.2;
-切割干纤维层片(CFRP、GFRP、织物或非卷曲织物)4.1、4.2、底部粘合剂膜2.2和顶部粘合剂膜2.1、底部无定形热塑性膜3.2和顶部无定形热塑性膜3.1、以及可选的在CNC机中进行雷击保护的铜箔或青铜箔;
-使用取放机在单侧工具12中将辅助灌注层片布置在组合件下面;
-使用取放机布置底部干纤维层片4.2和蜂窝芯1与两个粘合剂层2.1、2.2和两个无定形热塑性膜3.1、3.2;
-在90℃下进行热膜成型以适应这些层片,使得粘合剂层片2.1、2.2和热塑性膜3.1、3.2完美适应蜂窝芯1的形状;
-使用取放机将辅助灌注层片布置在顶部上;
-在预定的粘合剂固化温度下固化粘合剂层以密封蜂窝芯;以及
-灌注树脂并且优选地在烘箱中执行固化周期。
另外,代替烘箱,可以在高压釜中在没有压力的情况下执行固化周期。
技术人员应当认识到的是,密封蜂窝芯(即固化由这种材料限定的粘合剂层)的步骤和进行膜热成型的步骤可以互换。因此,基础步骤应该是:a)热成型、粘合剂固化、树脂灌注和固化;或b)粘合剂固化、热成型、树脂灌注和固化。
图3描绘了制造工具的示意性实施方式,该制造工具具有根据本发明的实施方式的所得到的层片布置,在该层片布置中还铺设了辅助灌注层片。
在图的中间,可以观察到蜂窝芯1与用于对芯进行密封和使芯稳定的功能的顶部粘合层片2.1和底部粘合层片2.2以及顶部无定形热塑性膜3.1和底部无定形热塑性膜3.2。出于说明的目的,其被描绘为具有蜂窝芯1的形状的单个元件。
在该密封的蜂窝芯的上方和下方,可以观察到延伸超过蜂窝芯的边缘并且因此聚集在一起的干纤维层片4.1、4.2。
同样在两侧,还存在辅助灌注层片,比如从内到外为:剥离层片5.1、5.2、穿孔离型膜6.1、6.2以及第一(底部)树脂灌注网7.2和第二(顶部)树脂灌注网7.1。
对于用于制造根据前述实施方式的夹层面板的制造工具,该制造工具至少包括:
-单侧模具12,该单侧模具12具有大致位于中央的入口12.1,该大致位于中央的的入口12.1配置为使树脂灌注干纤维4.1、4.2;以及
-真空片材8、9、10,真空片材8、9、10构造成布置在所述单侧模具12上以用于在单侧模具12中形成气密空间。
如已知的,真空片材通常包括半渗透性膜8、空气编织件9和塑料袋10。
此外,还描绘了使真空片材8、9、10与单侧模具12形成气密空间的密封带11。在图3的左侧,可以观察到真空系统13将空气从这种气密空间中抽出。
此外,出于示例性目的,树脂的预期路径已经由较粗的箭头绘制。
Claims (13)
1.一种用于制造夹层面板的方法,所述夹层面板具有蜂窝芯(1),所述方法包括:
-铺设由具有蜂窝孔的蜂窝芯(1)以及至少在所述蜂窝芯(1)的一侧从内到外的可固化粘合剂层(2.1)和无定形热塑性膜(3.1)形成的组合件;
-在所述组合件上铺设干纤维(4.1);
-将所述干纤维(4.1)和所述组合件布置在单侧模具(12)上,并通过在所述单侧模具(12)上布置真空片材(8、9、10)而将其限制在气密空间中;
-在所述粘合剂层(2.1)完全或部分固化之前在所述气密空间中产生真空,使得所述蜂窝孔在所述蜂窝孔被所述可固化粘合剂层(2.1)和所述无定形热塑性膜(3.1)密封之前至少部分地被抽空;
-在真空下用树脂灌注所述纤维层(4.1);以及
-在真空和温度周期下固化所述树脂。
2.根据权利要求1所述的用于制造夹层面板的方法,其中,在将所述干纤维(4.1)铺设在所述组合件上的步骤之前,在真空下执行所述粘合剂层(2.1)的完全或部分固化。
3.根据权利要求1或2中的任一项所述的用于制造夹层面板的方法,还包括:
-将底部干纤维(4.2)铺设在所述组合件下方;
-将底部无定形热塑性膜(3.1)和底部可固化粘合剂层(2.1)铺设在所述蜂窝芯下方以成为所述组合件的一部分。
4.根据权利要求3所述的用于制造夹层面板的方法,其中,在所述底部干纤维(4.2)下面布置有第一树脂灌注网(7.1),并且在所述顶部干纤维(4.1)顶部上布置有第二树脂灌注网(7.2)。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的用于制造夹层面板的方法,其中,树脂通过所述单侧模具(12)的大致位于中央的入口(12.1)灌注所述纤维层。
6.根据权利要求1至5中的任一项和权利要求3所述的用于制造夹层面板的方法,其中,所述方法通过以下方式自动化:
-通过计算机数控机切割至少所述可固化粘合剂层(2.1、2.2)、所述无定形热塑性膜(3.1、3.2)和所述干纤维(4.1、4.2);
-可选地,通过所述计算机数控机切割辅助灌注层片比如剥离层片(5.1、5.2)、穿孔离型膜(6.1、6.2)和任何树脂灌注网(7.1、7.2);
-可选地,通过取放机将底部干纤维(4.2)和任何辅助灌注材料布置在单侧模具(12)上;
-通过所述取放机布置底部无定形热塑性膜(3.2)、底部可固化粘合剂层(2.2)、所述蜂窝芯(1)、顶部可固化粘合剂层(2.1)和顶部无定形热塑性膜(3.1);
-通过所述取放机将干纤维(4.1)以及可选地任何辅助灌注材料布置在顶部;以及
-将真空片材(8、9、10)布置在顶部,由此形成气密空间。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的用于制造夹层面板的方法,其中,所述无定形热塑性膜(3.1)由聚氟乙烯(PVF)、聚醚酮酮(PEKK)、聚芳醚酮(PAEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚乙烯亚胺(PEI)或聚苯硫醚(PPS)制成。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的用于制造夹层面板的方法,其中,所述方法还包括在任何粘合剂层(2.1、2.2)完全或部分固化之前对所述组合件上的所述顶部干纤维(4.1)自动地执行热膜成型。
9.一种由根据权利要求1至8中的任一项所述的方法制造的夹层面板,其中,所述夹层面板包括具有蜂窝孔的蜂窝芯(1)以及至少在所述蜂窝芯的一侧从内到外的可固化粘合剂层(2.1)和无定形热塑性膜(3.1)。
10.一种用于根据权利要求1至8中的从属于权利要求3时的任一项所述的方法制造夹层面板的制造工具,其中,所述制造工具包括:
-单侧模具(12),所述单侧模具(12)适合于布置干纤维(4.1、4.2)和由具有蜂窝孔的蜂窝芯(1)以及至少在所述蜂窝芯的一侧从内到外的可固化粘合剂层(2.1、2.2)和无定形热塑性膜(3.1、3.2)形成的组合件;
-真空片材(8、9、10),所述真空片材(8、9、10)构造成布置在所述单侧模具(12)上以用于在所述单侧模具(12)中形成气密空间;以及
-第一树脂灌注网(7.1)和第二树脂灌注网(7.2),所述第一树脂灌注网(7.1)构造成布置在所述底部干纤维(4.2)下面,所述第二树脂灌注网(7.2)构造成布置在所述组合件上的所述顶部干纤维(4.1)的顶部上。
11.根据权利要求10所述的制造工具,其中,所述单侧模具(12)包括用于使树脂灌注所述干纤维(4.1、4.2)的大致位于中央的入口(12.1)。
12.根据权利要求10或11中的任一项所述的制造工具,还包括:
-计算机数控机,所述计算机数控机配置成用于切割可固化粘合剂层(2.1、2.2)、无定形热塑性膜(3.1、3.2)和干纤维(4.1、4.2);
-可选地,所述计算机数控机还配置成切割辅助灌注层片比如剥离层片(5.1、5.2)、穿孔离型膜(6.1、6.2)和任何树脂灌注网(7.1、7.2);
-取放机,所述取放机配置成用于将底部无定形热塑性膜(3.2)、底部可固化粘合剂层(2.2)、所述蜂窝芯(1)、顶部可固化粘合剂层(2.1)和顶部无定形热塑性膜(3.1)布置在所述单侧模具(12)上;
-可选地,所述取放机还配置成将底部干纤维(4.2)和顶部干纤维(4.1)以及任何辅助灌注材料布置在所述单侧模具上;以及
-用于将真空片材(8、9、10)布置在顶部上同时在其中形成所述气密空间的装置。
13.根据权利要求10至12中的任一项所述的制造工具,还包括:
-用于对所述组合件上的所述顶部干纤维(4.1)自动执行热膜成型的装置。
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