DE102017100509A1

DE102017100509A1 - In-situ-Polymerisation von Polyamiden zur Verbundstoffteilreparatur

Info

Publication number: DE102017100509A1
Application number: DE102017100509.9A
Authority: DE
Inventors: Xiaosong Huang; Tomohiro Ryutani; Takashi Goto
Original assignee: Teijin Ltd; GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: Teijin Ltd; GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2016-01-15
Filing date: 2017-01-12
Publication date: 2017-07-20
Anticipated expiration: 2037-01-13
Also published as: US10695993B2; US20170203524A1; DE102017100509B4; JP2017141437A; JP6426762B2; CN106976256A

Abstract

Es sind Verfahren zum Reparieren von Defekten in Polymerverbundstoffstrukturen vorgesehen. Die Verfahren umfassen ein Füllen oder Verbinden von Defekten mit einer Vorpolymerisationslösung und ein Polymerisieren der Vorpolymerisationslösung in situ. Flicken oder Stützstrukturen können an der Stelle des Defekts angeordnet werden, um die Festigkeit der Reparatur zu erhöhen bzw. um die Reparatur kosmetisch ansprechend zu gestalten. Ein derartiges Verfahren zum Reparieren eines Defekts kann ein Auftragen einer Vorpolymerlösung, die ein Verstärkungsmaterial und ein Monomer aufweist, auf den Defekt in einer Polymerverbundstoffstruktur; ein Anordnen einer Stützstruktur auf einer Oberfläche der Polymerverbundstoffstruktur über zumindest einem Abschnitt des Defekts mit der aufgetragenen Vorpolymerlösung; und ein Polymerisieren des Monomers in der Vorpolymerlösung umfassen, um einen reparierten Bereich in der Polymerverbundstoffstruktur zu bilden, der ein Polymer umfasst, in welchem das Verstärkungsmaterial verteilt ist.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldungen
Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der nicht vorläufigen U.S.-Anmeldung Nr. 15/397,356, eingereicht am 3. Januar 2017, die die Priorität der vorläufigen U.S.-Anmeldung Nr. 62/279,567, eingereicht am 15. Januar 2016, beansprucht. Die gesamten Offenbarungsgehalte der oben genannten Anmeldungen sind hierin durch Bezugnahme mit aufgenommen.
GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft die Reparatur von thermoplastischen Kohlefaserverbundstoffen unter Verwendung von In-situ-Polymerisation von Polymeren.
EINLEITUNG
Dieser Abschnitt liefert Hintergrundinformation, die mit der vorliegenden Offenbarung in Beziehung steht und nicht notwendiger Weise Stand der Technik bildet.
Fahrzeugkarosserien handhaben wunschgemäß die Lasten, die während normaler Betriebsbedingungen sowie unter außergewöhnlichen Bedingungen, wie etwa bei einer Kollision oder während der Exposition anderer übermäßiger Kräfte oder eines Aufpralls, aufgebracht werden. In zunehmenden Maße werden Fahrzeugkarosserien unter Verwendung von Materialien, wie etwa Polymer basierten Verbundstoffen, gebaut, die höhere Festigkeit/Gewichts-Verhältnisse als der bei anderen Konstruktionen verwendeten kohlenstoffarme Stahl mit niedriger Festigkeit bieten. Polymerverbundstoffe sind insbesondere bei Automobilen nützlich, und man erwartet, dass in der Zukunft in einem Bemühen, die Fahrzeugmasse weiter zu verringern, ihre Nutzung fortwährend zunimmt. Jedoch können Polymerverbundstoffe im Vergleich mit Metallmaterialien größere Schwierigkeiten schaffen, wenn eine Reparatur erforderlich ist. Dementsprechend wird die Entwicklung eines effektiven Reparaturverfahrens für Defekte in durch Aufprall beschädigten Verbundstoffstrukturen wichtig bleiben.
Automobilteile, wie etwa Strukturbleche, LKW-Betten und Stoßfänger, die aus Polymerverbundstoffen hergestellt sind, sind bevorzugt konstruiert, um eine Beschädigung durch Kollisionen mit niedriger Geschwindigkeit, Aufprall von kleinen Steinen oder Objekten, dem Gewicht einer sich anlehnenden Person und die Zugabe von Lasten (wie etwa bei einem LKW-Bett) standzuhalten. Nichtsdestoweniger können beim Aufprall mit hoher Energie verschiedene Schrammen, Eindrückungen, Risse und andere Defekte oder Schäden in den Paneelen, LKW-Betten und Stoßfängern gebildet werden. Unter gegebenen bestimmte Teileformen, Abmessungen oder den Montagetechnologien ist es manchmal leichter, ein Bauteil zu ersetzen, als es zu reparieren. In vielen Fällen wäre ein Reparieren einer beschädigten Komponente erwünscht. Dementsprechend verbleibt ein Bedarf für verbesserte Reparaturtechniken für Polymerverbundstoffe.
ZUSAMMENFASSUNG
Dieser Abschnitt liefert eine allgemeine Zusammenfassung der Offenbarung und ist keine umfassende Offenbarung ihres vollen Umfangs oder all ihrer Merkmale.
Die vorliegende Technologie stellt ein Verfahren zum Reparieren eines Defekts in einer Polymerverbundstoffstruktur bereit. Das Verfahren umfasst ein Auftragen einer Vorpolymerlösung auf den Defekt in der Polymerverbundstoffstruktur. Die Vorpolymerlösung umfasst ein Verstärkungsmaterial und eine Monomer. Das Verfahren umfasst auch ein Anordnen einer Stützstruktur auf einer ersten Oberfläche der Polymerverbundstoffstruktur über zumindest einem Abschnitt des Defekts mit der aufgetragenen Vorpolymerlösung; und ein Polymerisieren des Monomers in der Vorpolymerlösung, um einen reparierten Bereich in der Polymerverbundstoffstruktur zu bilden, der ein Polymer mit dem darin verteilten Verstärkungsmaterial umfasst. Das Verfahren umfasst auch optional ein Entfernen der Stützstruktur von der ersten Oberfläche der Polymerverbundstoffstruktur.
In manchen Ausführungsformen umfasst die Vorpolymerlösung darüber hinaus einen Initiator und/oder einen Aktivator. In nochmals anderen Ausführungsformen umfasst die Vorpolymerlösung ferner einen Initiator und einen Aktivator, das Monomer ist Caprolactam, der Aktivator ist Hexamethylendiisocyanat und der Initiator ist Caprolactammagnesiumbromid.
In verschiedenen Ausführungsformen weist die Polymerverbundstoffstruktur eine gewellte Oberfläche auf, und das Anordnen einer Stützstruktur auf der ersten Oberfläche der Polymerverbundstoffstruktur umfasst ein Anordnen einer starren Stützstruktur, die eine gewellte Oberfläche aufweist, die zu der gewellten Oberfläche der Polymerverbundstoffstruktur passt.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner ein Ausüben von Druck auf die Stützstruktur vor und während des Polymerisierens des Monomers in der Vorpolymerlösung.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst das Polymerisieren des Monomers in der Vorpolymerlösung ein Anwenden von Wärme oder Licht auf die Vorpolymerlösung.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst das Polymerisieren des Monomers in der Vorpolymerlösung ein Anordnen einer Heizdecke auf einer freigelegten Oberfläche der Stützstruktur und ein Anwenden von Wärme, die von der Heizdecke erzeugt wird, auf die Vorpolymerlösung durch die Stützstruktur hindurch.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst die Polymerverbundstoffstruktur einen polyamidbasierten Polymerverbundstoff, und das Polymerisieren des Monomers in der Vorpolymerlösung erzeugt ein Polymer, das Polyamid 6 in-situ umfasst.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner ein Anordnen zumindest einer Polymerverbundstoffbahn auf einer zweiten Oberfläche der Polymerverbundstoffstruktur entgegengesetzt zu der ersten Oberfläche, auf der die Stützstruktur angeordnet ist.
In verschiedenen Ausführungsformen wird das Verstärkungsmaterial aus der Gruppe ausgewählt, die aus Kohlefasern, Glasfasern, Kurzfasern, kontinuierlichen Fasern, Geweben, Netz, Pulver und Kombinationen davon besteht.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner ein Entfernen der Stützstruktur von der ersten Oberfläche der Polymerverbundstoffstruktur, nachdem der Reparaturbereich gebildet worden ist.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner vor dem Polymerisieren ein Anordnen eines ersten Flickens auf einer zweiten Oberfläche der Polymerverbundstoffstruktur, der den Defekt überspannt, wobei die zweite Oberfläche entgegengesetzt zu der ersten Oberfläche liegt.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner vor dem Anordnen einer Stützstruktur auf der ersten Oberfläche ein Anordnen eines zweiten Flickens auf der ersten Oberfläche der Polymerverbundstoffstruktur, der den Defekt überspannt.
In verschiedenen Ausführungsformen ist der Defekt ein Loch, und das Verfahren umfasst ferner ein Anordnen eines Stücks eines Polymerverbundstoffmaterials innerhalb des Lochs, so dass zwischen einer ersten Kante des Stücks des Polymerverbundstoffmaterials und einer zweiten Kante der Polymerverbundstoffstruktur, die das Loch definiert, ein Kanal definiert wird, wobei der Kanal nach dem Auftragen mit der Vorpolymerlösung gefüllt ist.
In verschiedenen Ausführungsformen ist die Polymerverbundstoffstruktur gewellt, und das Anordnen einer Stützstruktur auf der ersten Oberfläche der Polymerverbundstoffstruktur umfasst ein Anordnen einer Stützstruktur, die eine gewellte Oberfläche aufweist, die zu der gewellten Polymerverbundstoffstruktur passt.
Die vorliegende Technologie stellt auch ein zweites Verfahren zum Reparieren eines Defekts in einer Polymerverbundstoffstruktur bereit. Das zweite Verfahren umfasst ein Exponieren eines Abschnitts eines ersten Polymerverbundstoffpaneels, der unmittelbar benachbart zu einem Teilstück der Polymerverbundstoffstruktur mit dem Defekt gelegen ist; Entfernen des Teilstücks der Polymerverbundstoffstruktur mit dem Defekt; Auftragen einer Vorpolymerlösung auf den Abschnitt, wobei die Vorpolymerlösung ein Verstärkungsmaterial und ein Monomer umfasst; Anordnen einer Oberfläche eines zweiten Polymerverbundstoffpaneels auf dem Abschnitt des ersten Polymerverbundstoffpaneels, wobei das zweite Polymerverbundstoffpaneel das Teilstück der Polymerverbundstoffstruktur mit dem Defekt ersetzt; und Polymerisieren des Monomers in der Vorpolymerlösung, um einen dritten Polymerverbundstoff in-situ zu erzeugen, der das zweite Polymerverbundstoffpaneel mit dem ersten Polymerverbundstoffpaneel verbindet.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner ein Ausüben von Druck auf das zweite Polymerverbundstoffpaneel und das erste Polymerverbundstoffpaneel vor und während des Polymerisierens.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst das Ausüben von Druck ein Abdichten des zweiten Polymerverbundstoffpaneels und des ersten Polymerverbundstoffpaneels in einem Vakuumaufbau und ein Ausüben von Unterdruck, bis das Polymerisieren abgeschlossen ist.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst die Vorpolymerlösung ferner einen Aktivator und einen Initiator, und das Verstärkungsmaterial ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus Kohlefasern, Glasfasern, Kurzfasern, kontinuierlichen Fasern, Geweben. Netz, Pulver und Kombinationen davon besteht, so dass das Polymerisieren des Monomers in der Vorpolymerlösung in situ erfolgt.
Zusätzlich stellt die vorliegende Technologie ein drittes Verfahren zum Reparieren eines Defekts in einer Polymerverbundstoffstruktur bereit. Das Verfahren umfasst ein Auftragen einer Vorpolymerlösung, die ein Verstärkungsmaterial und ein Monomer enthält, auf den Defekt in der Polymerverbundstoffstruktur; Anordnen eines ersten Flickens auf einer ersten Oberfläche der Polymerverbundstoffstruktur, der den Defekt überspannt; und Polymerisieren des Monomers in der Vorpolymerlösung durch Anwenden von Wärme auf die Vorpolymerlösung.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst das dritte Verfahren ferner ein Anordnen eines zweiten Flickens auf einer zweiten Oberfläche der Polymerverbundstoffstruktur, der den Defekt überspannt, wobei die zweite Oberfläche entgegengesetzt zu der ersten Oberfläche liegt.
In verschiedenen Ausführungsformen ist der Defekt ein Loch, und das dritte Verfahren umfasst ferner ein Anordnen eines Stücks aus einem Polymerverbundstoffmaterial innerhalb des Lochs, so dass zwischen einer ersten Kante des Stücks aus einem Polymerverbundstoffmaterial und einer zweiten Kante der Polymerverbundstoffstruktur, die das Loch definiert, ein Kanal definiert wird, wobei der Kanal nach dem Auftragen mit der Vorpolymerlösung gefüllt ist.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst das dritte Verfahren ferner ein Anordnen einer Stützstruktur auf einer zweiten Oberfläche der Polymerverbundstoffstruktur, die den Defekt überspannt, wobei die zweite Oberfläche entgegengesetzt zu der ersten Oberfläche liegt, so dass die Stützstruktur über zumindest einem Abschnitt der zweiten Oberfläche mit dem Defekt mit der aufgetragenen Vorpolymerlösung angeordnet ist.
In verschiedenen Ausführungsformen ist die Polymerverbundstoffstruktur gewellt, und das Anordnen einer Stützstruktur auf der zweiten Oberfläche der Polymerverbundstoffstruktur umfasst ein Anordnen einer Stützstruktur, die eine gewellte Oberfläche aufweist, die zu der gewellten Polymerverbundstoffstruktur passt.
Die vorliegende Technologie stellt auch eine Polymerverbundstoffstruktur zur Verfügung, die gemäß dem dritten Verfahren repariert ist.
Die vorliegende Technologie stellt auch Strukturen bereit, die gemäß dem obigen Verfahren erzeugt werden, einschließlich Zwischenstrukturen, die während der Durchführung des Verfahrens gebildet werden, und Endstrukturen, die gebildet sind, nachdem das Verfahren durchgeführt worden ist.
Die vorliegende Technologie stellt auch eine reparierte Verbundstoffstruktur bereit, die ein Polymerverbundstoffpaneel mit einem reparierten Bereich umfasst, wobei der reparierte Bereich einen Defekt umfasst, der mit einem Polymer gefüllt ist, das ein Verstärkungsmaterial umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Kohlefasern, Glasfasern, Kurzfasern, kontinuierlichen Fasern, Geweben, Netz, Pulver und Kombinationen davon besteht, wobei der reparierte Bereich eine freigelegte Oberfläche mit einer Körnung oder einem Muster aufweist, die/das zu einer Körnung oder einem Muster in einer freigelegten Oberfläche des Polymerverbundstoffpaneels passt.
Weitere Anwendbarkeitsbereiche werden aus der hierin angegebenen Beschreibung deutlich werden. Die Beschreibung und die besonderen Beispiele in dieser Zusammenfassung dienen allein zum Zweck der Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
ZEICHNUNGEN
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen allein zur Veranschaulichungszwecken von ausgewählten Ausführungsformen und nicht allen möglichen Implementierungen und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
1A ist eine Darstellung eines ersten Verfahrens zum Reparieren einer Polymerverbundstoffstruktur gemäß der vorliegenden Technologie;
1B ist eine Darstellung eines Defekts, der mit einer Vorpolymerlösung gefüllt ist, wobei eine starre Stützstruktur auf dem Defekt angeordnet wird;
1C ist eine Darstellung einer Heizdecke, die auf der Stützstruktur angeordnet ist;
1D ist eine Darstellung eines reparierten Defekts in der in 1A gezeigten Polymerverbundstoffstruktur;
2 ist eine Darstellung eines zweiten Verfahrens zum Reparieren eines Defekts in einer Polymerverbundstoffstruktur, wobei zwei Polymerverbundstoffstrukturen miteinander verbunden werden;
3 ist eine Darstellung eines dritten Verfahrens zum Reparieren eines Defekts in einer Polymerverbundstoffstruktur, wobei der Defekt ein struktureller Defekt ist, und wobei das Reparieren des Defekts ein Anordnen eines ersten Flickens und eines zweiten Flickens auf entgegengesetzten Oberflächen der Polymerverbundstoffstruktur umfasst, so dass die Flicken den Defekt überspannen; und
4 ist eine Darstellung eines vierten Verfahrens zum Reparieren eines Defekts in einer Polymerverbundstoffstruktur, wobei der Defekt ein struktureller Defekt ist, und wobei das Reparieren des Defekts ein Anordnen eines Flickens auf einer ersten Oberfläche der Polymerverbundstoffstruktur und ein Anordnen einer starren Stützstruktur auf einer zweiten entgegengesetzten Oberfläche der Polymerverbundstoffstruktur umfasst.
Entsprechende Bezugszeichen geben überall in den unterschiedlichen Ansichten der Zeichnungen entsprechende Teile an.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Es sind Beispielausführungsformen vorgesehen, so dass diese Offenbarung umfassend sein und den Umfang für Fachleute vollständig befördern wird. Es werden zahlreiche spezifische Details dargelegt, wie etwa Beispiele von spezifischen Zusammensetzungen, Komponenten, Einrichtungen und Verfahren, um ein umfassendes Verständnis von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zur Verfügung zu stellen. Fachleuten wird ersichtlich sein, dass spezifische Details nicht angewandt werden müssen, dass Beispielausführungsformen in vielen unterschiedlichen Formen ausgeführt sein können, und dass keine derart aufgefasst werden sollte, dass sie den Umfang der Offenbarung beschränkt. In manchen Beispielausführungsformen werden allgemein bekannte Prozesse, allgemein bekannte Vorrichtungsstrukturen und allgemein bekannte Technologien nicht ausführlich beschrieben.
Die hierin verwendete Terminologie dient allein dem Zweck der Beschreibung besonderer Beispielausführungsformen und soll nicht einschränkend sein. So wie es hierin verwendet wird, sollen die Singularformen ”ein”, ”eine”, ”einer”, ”eines” und ”der”, ”die”, ”das” genauso die Pluralformen umfassen, es sei denn, der Kontext weist deutlich auf etwas anderes hin. Die Begriffe ”umfasst”, ”umfassend”, ”einschließend” und ”aufweisend” sind inklusive und spezifizieren daher das Vorhandensein von angeführten Merkmalen, Elementen, Zusammensetzungen, Schritten, Bestandteilen, Arbeitsgängen und/oder Komponenten, schließen aber das Vorhandensein oder den Zusatz von einem oder mehreren weiteren Merkmalen, Bestandteilen, Schritten, Arbeitsgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht aus. Obwohl der nicht abschließende Begriff ”umfassend” als ein nicht einschränkender Begriff zu verstehen ist, der verwendet wird, um verschiedene hierin dargelegte Ausführungsformen zu beschreiben und zu beanspruchen, kann der Begriff im bestimmten Aspekten alternativ so verstanden werden, dass er stattdessen ein stärker einschränkender und begrenzender Begriff ist, wie etwa ”bestehend aus” oder ”bestehend im Wesentlichen aus”. Somit umfasst die vorliegende Offenbarung für jede gegebene Ausführungsform, die Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Merkmale, Bestandteile, Arbeitsgänge und/oder Prozessschritte nennt, auch spezifisch Ausführungsformen, bestehend aus oder bestehend im Wesentlichen aus solchen genannten Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elementen, Merkmalen, Bestandteilen, Arbeitsgängen und/oder Prozessschritten. In dem Fall von ”bestehend aus” schließt die alternative Ausführungsform jegliche zusätzlichen Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Merkmale, Bestandteile, Arbeitsgänge und/oder Prozessschritte aus, während in dem Fall von ”bestehend im Wesentlichen aus” jegliche zusätzliche Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Merkmale, Bestandteile, Arbeitsgänge und/oder Prozessschritte, die die grundlegenden und neuen Eigenschaften materiell beeinflussen, von solch einer Ausführungsform ausgeschlossen sind, aber jegliche Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Merkmale, Bestandteile, Arbeitsgänge und/oder Prozessschritte, die die grundlegenden und neuen Eigenschaften nicht materiell beeinflussen, in der Ausführungsform enthalten sein können.
Jegliche Verfahrensschritte, Prozesse und Arbeitsgänge, die hierin beschrieben sind, sind nicht so aufzufassen, dass sie notwendigerweise ihre Durchführung in der besonderen besprochenen oder veranschaulichten Reihenfolge erfordern, es sei denn, es ist speziell als eine Ausführungsreihenfolge identifiziert. Es ist auch zu verstehen, dass zusätzliche oder alternative Schritte angewandt werden können, es sei denn, es ist anders angegeben.
Wenn eine Komponente, ein Element oder eine Schicht als ”auf” (in Eingriff stehend mit”, ”verbunden mit” oder ”gekoppelt mit” einem anderen Element oder einer anderen Schicht genannt ist, kann sie direkt auf, in Eingriff stehend, verbunden oder gekoppelt mit der anderen Komponente, dem anderen Element oder der anderen Schicht sein, oder es können dazwischenliegende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Wenn im Gegensatz dazu ein Element als ”direkt auf”, ”direkt in Eingriff mit”, ”direkt verbunden mit” oder ”direkt gekoppelt mit” einem anderen Element oder einer anderen Schicht genannt ist, können keine zwischenliegenden Elemente oder Schichten vorhanden sein. Andere Worte, die verwendet werden, um die Beziehung zwischen Elementen zu beschreiben, sollten auf eine ähnliche Weise interpretiert werden (z. B. ”zwischen” gegenüber ”direkt zwischen”, ”benachbart” gegen ”direkt benachbart” usw.). So wie es hierin verwendet wird, umfasst der Begriff ”und/oder” irgendeine oder alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugehörigen angeführten Gegenstände.
Räumlich oder zeitlich relative Begriffe, wie etwa ”bevor”, ”nach”, ”inneren”, ”äußeren”, ”unterhalb”, ”unten”, ”tiefer”, ”über”, ”oben” und dergleichen, können hierin zur Erleichterung der Beschreibung verwendet werden, um eine Element- oder Merkmalsbeziehung mit einem anderen Element (anderen Elementen) oder Merkmal (Merkmalen) zu beschreiben, wie es in den Fig. veranschaulicht ist. Es kann sein, dass räumlich oder temporär relative Begriffe unterschiedliche Orientierungen der Vorrichtung oder des Systems im Gebrauch oder Betrieb zusätzlich zu der in den Fig. dargestellten Orientierung miteinschließen sollen.
Überall in dieser Offenbarung stellen die Zahlenwerte annähernde Messungen oder Grenzen für Bereiche dar, um geringfügige Abweichungen von den gegebenen Werten und Ausführungsformen mit etwa dem erwähnten Wert sowie jene, die exakt den erwähnten Wert aufweisen, miteinzuschließen. Alle Zahlenwerte von Parametern (z. B. von Quantitäten oder Bedingungen) in dieser Beschreibung, einschließlich den beigefügten Ansprüchen, sollen so verstanden werden, dass sie in allen Fällen mit dem Begriff ”etwa” modifiziert werden können, ob oder ob nicht ”etwa” tatsächlich vor dem Zahlenwert erscheint. ”Etwa” gibt an, dass der genannte Zahlenwert eine gewisse geringe Ungenauigkeit zulässt (mit einer gewissen Annäherung an eine Genauigkeit des Werts; annähernd oder vernünftig nahe bei dem Wert; nahezu). Wenn die durch ”etwa” vorgesehene Ungenauigkeit in der Technik nicht anders als in dieser üblichen Bedeutung zu verstehen ist, dann gibt ”etwa”, wie es hierin verwendet wird, zumindest Variationen an, die aus üblichen Messverfahren und unter Verwendung solcher Parameter auftreten können.
Zusätzlich umfasst die Offenbarung von Bereichen eine Offenbarung aller Werte und weiter unterteilter Bereiche innerhalb des gesamten Bereiches, einschließlich Endpunkten und Unterbereichen, die für die Bereiche gegeben sind. Wie es hierin verwendet wird, sind Bereiche, es sei denn, es ist auf andere Weise spezifiziert, einschließlich der Endpunkte und umfassen eine Offenbarung aller unterschiedlicher Werte und weiter unterteilte Bereiche innerhalb des Gesamtbereichs. Somit ist zum Beispiel ein Bereich von ”von A bis B” oder ”von etwa A bis etwa B” einschließlich A und B.
Nun werden Beispielausführungsformen umfassender unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Polymerverbundstoffe werden in Fahrzeugen, wie etwa Automobilen, Motorrädern, Booten, Traktoren, Bussen, Wohnmobilen, Wohnanhängern und Panzern weitläufig verwendet, und deren Nutzung wird in der Zukunft mit Bemühungen, die Fahrzeugmasse weiter zu verringern, zunehmen. Verstärkte Verbundstoffe sind zur Verwendung in Komponenten eines Automobils oder eines anderen Fahrzeugs (z. B. Motorrädern, Booten) besonders geeignet, aber können in einer Vielfalt von anderen Industrien und Anwendungen verwendet werden, einschließlich Luftfahrtkomponenten, industrielle Anlagen und Maschinen, Landwirtschaftsanlagen, Schwermaschinen, als nicht einschränkendes Beispiel. Zum Beispiel können die verstärkten Verbundstoffe verwendet werden, um Strukturkomponenten von Fahrzeugen mit konturierten oder komplexen dreidimensionalen Formen zu bilden. Nicht einschränkende Beispiele umfassen Gastankschutzschilder, Unterbodenschilder, Strukturpaneele, Türpaneele, Innenböden, Bodenwannen (z. B. eines Lieferwagens), Becher, Außenoberflächen, Aufbewahrungsbereiche, einschließlich Handschuhkästen, Konsolenkästen, Kofferräumen, Kofferraumböden, LKW-Betten und dergleichen.
Verglichen mit existierenden Metallmaterialien erfordern Polymerverbundstoffe unterschiedliche Reparaturverfahren. Deshalb wird die Entwicklung von effektiven Reparaturverfahren für beschädigte Polymerverbundstoffstrukturen benötigt. Für strukturelle Reparaturen stellt die Bildung einer guten Verbindung zwischen dem ursprünglichen Verbundstoffpaneel und einem Reparaturflicken eine Widerherstellung des Leistungsvermögens des Verbundstoffes sicher, was die Bereitstellung einer angemessenen Festigkeit einschließt. Für kosmetische Reparaturen werden Füllmaterialien verwendet, um Oberflächendefekte aufzufüllen, welche eine gute Anhaftung mit einer ursprünglichen Polymerverbundstoffstruktur aufweisen, um die Dauerhaftigkeit der Reparatur sicherzustellen. Klebstoffe, die sowohl für konstruktive als auch für kosmetische Reparaturen für Polymerverbundstoffstrukturen verwendet werden, liefern möglicherweise nicht zuverlässig gute mechanische Eigenschaften und UV- und Abriebbeständigkeit. Dementsprechend sind neue Verfahren zum Reparieren kosmetischer und struktureller Defekte in Polymerverbundstoffstrukturen wünschenswert.
Gemäß verschiedenen Aspekten stellt die vorliegende Offenbarung Verfahren zum Reparieren eines Defekts in einer Polymerverbundstoffstruktur mit einer In-situ-Polymerisation eines Füll- und/oder Verbindungspolymers bereit. Der Defekt kann kosmetisch sein, wie etwa ein Riss, ein Kratzer oder eine Delle, oder der Defekt kann strukturell sein, wie etwa ein großer Riss, der zwei Oberflächen einer Polymerverbundstoffstruktur überspannt, oder ein Loch. Die Polymerverbundstoffstruktur kann irgendeine Struktur sein, die aus einem Polymerverbundstoff an einem Fahrzeug zusammengesetzt ist, wie etwa ein Paneel. Dementsprechend kann die Polymerverbundstoffstruktur ein glattes Paneel, ein gekrümmtes Paneel oder ein gewelltes Paneel sein, wie etwa ein Paneel, das in einem LKW-Bett oder in irgendeiner der oben zuvor beschriebenen Anwendungen verwendet wird. In bestimmten Gesichtspunkten kann das Polymer, das verwendet wird, um einen Defekt in der Polymerverbundstoffstruktur zu reparieren, ein Thermoplast sein, der in-situ polymerisiert werden kann. Das Füll- und/oder Verbindungspolymer, das den Defekt repariert, kann ein Verstärkungsmaterial umfassen und kann in situ polymerisieren, so dass es die gleiche Polymerverbundstoffzusammensetzung wie die Polymerverbundstoffstruktur aufweist oder eine andere Polymerverbundstoffzusammensetzung als die Polymerverbundstoffstruktur aufweist.
Unter Bezugnahme auf die 1A–1D liefert die vorliegende Technologie ein Verfahren zum Reparieren eines Defekts 10 in einer Polymerverbundstoffstruktur 12 (ein Querschnitt der Verbundstoffstruktur 12 ist in den 1A–1D dargestellt). Die Polymerverbundstoffstruktur 12 ist ein Teilstück eines Fahrzeugs, wie etwa ein Karosseriepaneel oder ein Paneel, das einen Boden eines LKW-Bettes definiert. Der Defekt 10 kann ein kosmetischer Defekt oder ein struktureller Defekt sein, obwohl, wie es in 1A gezeigt ist, der Defekt 10 in der Form eines Risses oder einer Delle kosmetisch ist. Wie es in 1B gezeigt ist, umfasst das Verfahren ein Auftragen einer Vorpolymerlösung 14 auf den Defekt 10 in der Polymerverbundstoffstruktur 12. In verschiedenen Ausführungsformen umfasst die Polymerverbundstoffstruktur 12 einen polyamidbasierten Polymerverbundstoff. Es wird genügend Vorpolymerlösung 14 auf den Defekt 10 aufgetragen, so dass der gesamte Defekt 10 mit der Vorpolymerlösung 14 gefüllt wird. In verschiedenen Gesichtspunkten wird genügend Vorpolymerlösung 14 auf den Defekt 10 aufgetragen, so dass die Vorpolymerlösung 14 aus dem Defekt 10 überläuft.
Die Vorpolymerlösung 14 umfasst zumindest ein Monomer und optional ein Verstärkungsmaterial. So wie es hierin verwendet wird, umfasst das ”Monomer” eine Vorpolymergruppe, die polymerisieren wird, um ein Polymer zu bilden. Ein Monomer, wie es hierin verwendet wird, kann auch mehrere Monomere (z. B. Comonomere) oder Oligomer(e) umfassen. Wie es weiter unten beschrieben wird, kann die Vorpolymerlösung 14 in situ polymerisieren, um ein Polymerverbundstoffmaterial oder ein Polymermaterial zu erzeugen (wenn kein Verstärkungsmaterial vorhanden ist). Es ist zu verstehen, dass, wenn hierin ein Polymerverbundstoffmaterial beschrieben wird, in einer alternativen Ausführungsform ein Polymermaterial enthalten sein kann, es sei denn, es ist explizit anders ausgesagt. So wie es hierin verwendet wird, bezieht sich ”In-situ”-Polymerisation auf eine chemische Reaktion, die bewirkt, dass ein Monomer zu einem thermodynamisch stabilen Polymerverbundstoffmaterial oder Polymermaterial polymerisiert. In bestimmten Gesichtspunkten bildet die Vorpolymerlösung 14 einen ”Thermoplast”. Besonders geeignete thermoplastische Polymere umfassen Polyamide, wie etwa Polyamid 6, das weiter unten besprochen wird. In verschiedenen Ausführungsformen sind auch ein Aktivator und/oder ein Initiator, d. h. ein Katalysator, in der Vorpolymerlösung 14 vorgesehen, damit eine In-situ-Polymerisation erfolgt. Das Polymerverbundstoffmaterial oder das Polymermaterial, das in situ erzeugt wird, kann das gleiche Material wie die Polymerverbundstoffstruktur 12 sein (mit anderen Worten, das Polymer in der beschädigten Polymerverbundstoffstruktur ist das gleiche wie das Polymer, das aus der Vorpolymerlösung 14 gebildet wird), oder es kann ein anderes Material als die Polymerverbundstoffstruktur 12 sein (mit anderen Worten, das Polymer in der beschädigten Polymerverbundstoffstruktur ist ein unterschiedliches Polymer gegenüber dem Polymer, das aus der Vorpolymerlösung 14 gebildet wird).
Das Polymerverbundstoffmaterial kann aus irgendeinem faserverstärkten Verbundstoffmaterial zusammengesetzt sein, das in den U.S.-Patenten Veröffentlichungen Nummern 2013/0122262 , 2013/0272780 und 2015/0108793 und PCT Internationale Veröffentlichungen Nr. WO 2012/117593 , WO 2012/105716 , WO 2012/102315 , WO 2012/105080 , WO 2012/105387 , WO 2012/105389 , WO 2012/105717 , WO 2012/108446 und WO 2012/140793 offenbart ist, von denen eine jede hierin durch Bezugnahmen in ihrer Gesamtheit mit aufgenommen ist.
Somit können geeignete Polymerverbundstoffmaterialien eine Polymermatrix oder ein Harz, die bzw. das mit einer Verstärkungsfaser verstärkt ist, umfassen. Geeignete nicht einschränkende Beispiele von Fasern umfassen Kohlefasern, Glasfasern (wie etwa Faserglas oder Quarz), Aramidfasern (wie etwa KEVLAR^®, Paraaramidkunstfasern und TWARON^® Paraamidkunstfasern), Boronfasern, keramische Fasern, Polyesterfasern, Fasern aus Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht (UHMWPE) und Kombinationen davon. Die Fasern können als Fasermatten geliefert werden, die verbindende oder in Kontakt stehende Fasern aufweisen, oder können innerhalb der Harzmatrix zufällig verteilte einzelne Fasern sein. Geeignete Fasern können Fasern mit relativ kurzer Länge (mit Längen von ≥ etwa 0,1 mm bis ≤ etwa 10 mm), Fasern mit relativ langer Länge (mit Längen von > etwa 10 mm bis ≤ etwa 100 mm) oder kontinuierliche Fasern (mit Längen von ≥ etwa 100 mm) sein und können irgendwelche Kombinationen davon einschließen. Fasern mit langer Länge können ein gutes Gleichgewicht von Formbarkeit, Produktivität und mechanischem Leistungsvermögen liefern. Die Fasern können ebenso gehackt (kurz) sein. Geeignete Polymermaterialien umfassen die gleiche Polymermatrix oder das gleiche Harz wie die Polymerverbundstoffmaterialien, aber umfassen keine Verstärkungsfasern.
Die Fasern innerhalb des Polymerverbundstoffmaterials können auf eine zufällig orientierte Weise zum Beispiel im Wesentlichen zweidimensional zufällig orientiert oder auf eine in einer spezifischen Richtung orientierte Weise ausgestaltet sein. In bestimmten Varianten kann eine Fasermatte mit stark planar orientierten oder unidirektional orientierten Fasern oder einer Kombination davon verwendet werden. Die Fasermatte kann eine zufällig orientierte Faser für ein gutes Gleichgewicht von Formbarkeit/Produktivität/mechanischem Leistungsvermögen aufweisen. In bestimmten Varianten kann eine zufällige Fasermatte verwendet werden. Die zufällige Matte kann Verstärkungsfasern mit einer durchschnittlichen Faserlänge von mehr als oder gleich etwa 3 mm bis weniger als oder gleich etwa 100 mm und ein thermoplastisches Harz aufweisen. Eine derartige zufällige Fasermatte ist weiter in der oben besprochenen WO 2012/105080 beschrieben. Zusätzlich kann eine Schicht aus unidirektional orientierter Kohlefaser enthalten sein, um die örtliche Steifigkeit und Festigkeit für eine lasttragende Stützstruktur zu steigern.
Wie es oben besprochen wurde, ist das Polymerverbundstoffmaterial aus einem Verstärkungsmaterial, das in einer Polymermatrix oder einem Harz verteilt ist, zusammengesetzt. Gleichermaßen ist das Polymermaterial aus einer Polymermatrix oder einem Polymerharz zusammengesetzt. Als nicht einschränkendes Beispiel kann das Polymerharz umfassen: Polyamidharz (PA6, PA11, PA12, PA46, PA66, PA610), Caprolactamharz, Polyamidimidharz, Vinylchloridharz, Vinylidenchloridharz, Vinylacetatharz, Polyvinylalkoholharz, Polystyrolharz, Acrylonitrilstyrolharz, Acrylonitril-Butadien-Styrol-Harz, Acrylharz, Methacrylatharz, Polyethylenharz, Polypropylenharz, Polyetherimidharz, Polyphenylensulfidharz, Polybenzimidazolharz, Polyacetalharz, Polycarbonatharz, Polyethylenterephthalatharz, Polyethylennaphthalatharz, Polybutylenterephthalatharz, Polyacrylatharz, Polyarylethersulfonharz, Polyphenylenetherharz, Polyphenylensulfidharz, Polysulfonharz, Polyethersulfonharz, Polyetheretherketonharz, Polylactidharz, Polycarbonatharz oder irgendeine Kombination oder irgendein Copolymer dieser Harze. Wie es Fachleute feststellen werden, kann das faserverstärkte Verbundstoffmaterial ferner andere Bestandteile umfassen, die andere Verstärkungsmaterialien, funktionale Füllstoffe oder zusätzliche Mittel einschließen wie organische/anorganische Füllstoffe, Flammschutzmittel, UV-Strahlungsschutzmittel (UV-Stabilisatoren), Antioxidantien, Farbstoffe oder Pigmente, wie etwa Rußpulver, Formtrennmittel, Weichmacher, Plastifizierungsmittel, oberflächenaktive Mittel und dergleichen. Im Hinblick auf die Farbstoffe oder Pigmente können diese verwendet werden, um die Farbe des Polymerverbundstoffmaterials an die Polymerverbundstoffstruktur 12 anzupassen.
In verschiedenen Ausführungsformen ist das Polymerverbundstoffmaterial oder Polymermaterial, das in situ gebildet wird, das gleiche Material wie die Polymerverbundstoffstruktur oder ein anderes Polymer als das der Polymerverbundstoffstruktur. Zum Beispiel liefert die Verwendung von in situ polymerisiertem verstärktem Polyamid 6 für sowohl verbindende (bei struktureller Reparatur) als auch füllenden (bei kosmetischer Reparatur) Anwendungen mehrerer Vorteile, wie etwa ein einfacher Arbeitsgang aufgrund dessen, dass die Ausgangsmaterialien in einem flüssigen Zustand sind, eine gute Anhaftung an der Ausgangspolymerverbundstoffstruktur, insbesondere wenn die ursprüngliche Polymerverbundstoffstruktur aus einem Polyamid, wie etwa Polyamid 6, zusammengesetzt ist, und gute mechanische, UV- und Abriebfestigkeit aufgrund dessen, dass das Polymerisationsprodukt Hochleistungspolyamid 6 ist, insbesondere, wenn die Polymerverbundstoffstruktur aus verstärktem Polyamid 6 zusammengesetzt ist. Für die In-situ-Erzeugung von Polyamid 6 umfasst ein geeigneter Aktivator Hexamethylendiisocyanat und geeignete Initiatoren umfassen aliphatische zyklische Amidnatriumsalze oder aliphatische zyklische Amidmagnesiumsalze, wie etwa Caprolactammagnesiumbromid. Ein typisches Aktivator:Initiator-Verhältnis liegt von etwa 0,05 bis etwa 5 Gewichts-%. Dementsprechend umfasst die Vorpolymerlösung in bestimmten Ausführungsformen Caprolactam als das Monomer, Hexamethylendiisocyanat als Aktivator und Caprolactammagnesiumbromid als Initiator für die In-situ-Erzeugung von Polyamid 6.
Unter erneuter Bezugnahme auf die 1A und 1B umfasst das Verfahren ferner ein Anordnen einer Stützstruktur 16 auf einer Oberfläche 18 der Polymerverbundstoffstruktur 12, so dass die Stützstruktur 16 über zumindest einem Abschnitt der Oberfläche 18 mit dem Defekt 10 angeordnet ist. In manchen Ausführungsformen ist die Stützstruktur 16 auf der Oberfläche 18 der Polymerverbundstoffstruktur 12 über zumindest einem Abschnitt des Defekts 10 mit der aufgetragenen Vorpolymerlösung 14 angeordnet. Somit kann die Stützstruktur 16 in direktem Kontakt mit der Vorpolymerlösung 14 und der Oberfläche 18 der Polymerverbundstoffstruktur 12, wo der Defekt 10 vorhanden ist, stehen. Die Stützstruktur 16 ist erwünschter Maßen ein starres Material, das in bestimmten Ausführungsformen aus einem wärmeleitfähigen Material gebildet sein kann. Die Stützstruktur 16 weist eine Oberfläche 20 auf, die zu der Oberfläche 18 der Polymerverbundstoffstruktur 12 passt. Anders ausgedrückt, wenn die Stützstruktur 16 auf der Oberfläche 18 der Polymerverbundstoffstruktur 12 angeordnet ist, steht im Wesentlichen die gesamte Oberfläche 20 der Stützstruktur 16 in direktem Kontakt mit der Oberfläche 18 der Polymerverbundstoffstruktur 12 mit der Ausnahme von dort, wo die Vorpolymerlösung 14 aus dem Defekt 10 überlaufen kann, so dass ein Teil der Vorpolymerlösung 14 zwischen der Oberfläche 18 der Polymerverbundstoffstruktur 12 und der Oberfläche 20 der Stützstruktur 16 verlagert wird. Außerdem ist in manchen Ausführungsformen die Oberfläche 20 der Stützstruktur 16 gekörnt und/oder texturiert, um zu der Körnung und/oder Textur der Oberfläche 18 der Polymerverbundstoffstruktur 12 zu passen. Wie es in den 1A und 1B gezeigt ist, ist die Oberfläche 18 der Polymerverbundstoffstruktur 12 gewellt. Deshalb weist die Oberfläche 20 der Stützstruktur 16 eine entsprechende oder passende Wellung auf, die zulässt, dass die Stützstruktur 16 anschmiegend auf die gewellte Oberfläche 18 der Polymerverbundstoffstruktur 12 angeordnet werden kann. Wie es weiter unten besprochen wird, kann das Verfahren auch ein Anordnen zumindest einer Polymerverbundstoffbahn oder eines Polymerverbundstoffflickens auf einer Oberfläche der Polymerverbundstoffstruktur 12 entgegengesetzt zu der Oberfläche 18, auf der die Stützstruktur 16 angeordnet ist, umfassen.
Nach dem Anordnen der Stützstruktur 16 auf der Polymerverbundstoffstruktur 12 umfasst das Verfahren ein Polymerisieren der Vorpolymerlösung 14 oder des Monomers innerhalb der Vorpolymerlösung 14, um ein Polymerverbundstoffmaterial 22, wie es oben beschrieben ist, in dem Defekt 10 zu erzeugen. In bestimmten Gesichtspunkten umfasst die Vorpolymerlösung 14 ein Monomer, und der Prozess ist ein Polymerisierungsprozess, um ein Polymer zu erzeugen. Mit anderen Worten wird das Monomer in der Vorpolymerlösung 14 polymerisiert, um einen reparierten Bereich in der Polymerverbundstoffstruktur 12 zu bilden, der ein Polymer mit den darin verteilten Verstärkungsmaterial umfasst. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Polymerisieren das Anwenden von Wärme oder Licht, wie etwa UV-Licht, durch die Stützstruktur 16 auf die Vorpolymerlösung 14 umfassen, um In-situ-Polymerisation einzuleiten. Deshalb ist die Stützstruktur 16 aus einem Material zusammengesetzt, das eine Übertragung von Wärme und/oder Energie auf die Vorpolymerlösung 14 ermöglicht. Wenn zum Beispiel Wärme angewandt wird, um das Polymerisieren einzuleiten, ist die Stützstruktur 16 aus einem wärmeleitenden Material, wie zum Beispiel Metall oder Stahl, zusammengesetzt. Deshalb umfasst das Polymerisieren durch Anwenden von Wärme auf die Vorpolymerlösung 14 ein Anwenden von Wärme auf die Vorpolymerlösung 14 durch die Stützstruktur 16. In verschiedenen Ausführungsformen wird die Wärme durch einen Ofen, einen Inkubator oder durch eine Heizdecke geliefert. In den 1A und 1C umfasst das Anwenden von Wärme auf die Vorpolymerlösung 14 durch die Stützstruktur 16 ein Anordnen einer Heizdecke 24 auf einer freigelegten Oberfläche 26 der Stützstruktur 16. Wenn Licht angewandt wird, um das Polymerisieren einzuleiten, ist die Stützstruktur 16 aus einem Material zusammengesetzt, das für die Wellenlänge des Lichtes, das die Polymerisation einleitet, transparent ist, wie zum Beispiel transparentes Glas oder transparenter Kunststoff. Wie es in 1D gezeugt ist, nachdem das Polymerisieren abgeschlossen ist, werden die Heizdecke 24 und die Stützstruktur 16 entfernt, um einen reparierten Defekt 10 auf der Polymerverbundstoffstruktur 12 freizulegen, wobei der reparierte Defekt 10 das in situ erzeugte Polymerverbundstoffmaterial 22 umfasst.
In manchen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner ein Ausüben von Druck auf die Stützstruktur 16 vor und während des Polymerisierens der Vorpolymerlösung 14 und genauer vor und während des Polymerisierens des Monomers in der Vorpolymerlösung 14. Das Ausüben von Druck kann ein Abdichten der Polymerverbundstoffstruktur 12, der Stützstruktur 16 in einem Vakuumaufbau und das Ausüben von Unterdruck, bis die Polymerisation abgeschlossen ist, umfassen. Wenn dementsprechend eine Heizdecke 24 zum Anwenden von Wärme, um ein Polymerisieren einzuleiten, verwendet wird, kann die Heizdecke auch in dem Vakuumaufbau abgedichtet werden. Wenn alternativ der Vakuumaufbau Wärme leitet, kann die Heizdecke 24 auf einer Außenoberfläche des Vakuumaufbaus angeordnet werden, so dass Wärme durch den Vakuumaufbau und die Stützstruktur 16 hindurch auf die Vorpolymerlösung 14 übertragen wird. Wenn Licht verwendet wird, um ein Polymerisieren einzuleiten, ist gleichermaßen den Vakuumaufbau für die Wellenlänge von Licht, die für das Polymerisieren erforderlich ist, transparent.
In nochmals anderen Ausführungsformen umfasst das Verfahren optional ein Entfernen der Stützstruktur 16 von der Oberfläche 18 der Polymerverbundstoffstruktur 12. Wie es oben beschrieben ist, kann die Oberfläche 20 der Stützstruktur 16 gekörnt und/oder texturiert sein, um zu der Körnung und/oder Textur der Oberfläche 18 der Polymerverbundstoffstruktur 12 zu passen. Wenn die Oberfläche 20 der Stützstruktur 16 gekörnt und/oder texturiert ist, um zu der Körnung und/oder Textur der Oberfläche 18 der Polymerverbundstoffstruktur 12 zu passen, weist deshalb das Polymerverbundstoffmaterial 22, das in dem Defekt 10 erzeugt ist, nachdem die Stützstruktur 16 entfernt worden ist, eine freigelegte Oberfläche mit einer Körnung und/oder Textur auf, die zu der der Oberfläche 20 der Stützstruktur 16 und der Oberfläche 18 der Polymerverbundstoffstruktur 12 passt. Durch Anpassen der Körnung und/oder Textur der Oberfläche 18 der Polymerverbundstoffstruktur 12 an die freigelegte Oberfläche des Polymerverbundstoffmaterials 22 ist der reparierte Defekt 10, der mit dem Polymerverbundstoffmaterial 22 gefüllt ist, nahtlos und/oder nicht feststellbar (z. B. schwierig zu sehen oder zu ertasten).
Die vorliegende Technologie stellt auch Strukturen bereit, die gemäß dem obigen Verfahren gebildet werden, einschließlich Zwischenstrukturen, die während des Durchführens des Verfahrens gebildet werden, und Endstrukturen, die gebildet sind, nachdem das Verfahren durchgeführt worden ist. In bestimmten Ausführungsformen umfasst eine Zwischenstruktur eine Polymerverbundstoffstruktur, die eine Oberfläche mit einem Defekt aufweist, und eine Vorpolymerlösung, die ein Monomer und ein optionales Verstärkungsmaterial umfasst, das innerhalb zumindest eines Abschnittes des Defekts angeordnet ist. Die Vorpolymerlösung kann irgendeine oben beschriebene Vorpolymerlösung sein und kann zum Beispiel einen Initiator und/oder Aktivator umfassen. Die Zwischenstruktur kann auch eine Stützstruktur umfassen (wie etwa die oben beschriebene Stützstruktur), die auf der Oberfläche und über den Defekt angeordnet ist. Wenn die Polymerverbundstoffstruktur gewellt ist, weist die Stützstruktur eine entsprechende Wellung auf. Die Zwischenstruktur kann auch eine Heizdecke umfassen (wie etwa die oben beschriebene Heizdecke), die auf der Oberfläche und über den Defekt angeordnet ist, oder wenn die Zwischenstruktur eine Stützstruktur umfasst, eine Heizdecke, die über der Stützstruktur angeordnet ist. In verschiedenen Ausführungsformen umfasst die Zwischenstruktur auch einen Vakuumaufbau, der den Defekt und auch die Stützstruktur und/oder Heizdecke bedeckt, wenn sie enthalten sind. In anderen Ausführungsformen stellt die vorliegende Technologie ein Polymerverbundstoffpaneel mit einem reparierten Bereich bereit, wobei der reparierte Bereich einen Defekt umfasst, der mit einem Polymer gefüllt ist, das ein Verstärkungsmaterial umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Kohlefasern, Glasfasern, Kurzfasern, kontinuierlichen Fasern, Geweben, Netz, Pulver und Kombinationen davon besteht, wobei der reparierte Bereich eine freigelegte Oberfläche aufweisen kann, die eine Körnung oder ein Muster aufweist, das zu einer Körnung oder einem Muster in einer freigelegten Oberfläche der Polymerverbundstoffstruktur passt.
In anderen Abwandlungen umfasst eine beispielhafte Endstruktur eine Polymerverbundstoffstruktur mit einem Defekt, wobei der Defekt mit einem Polymerverbundstoff gefüllt ist. Der Polymerverbundstoff kann der gleiche oder ein anderer Polymerverbundstoff als die Polymerverbundstoffstruktur sein. Darüber hinaus kann der Polymerverbundstoff eine Oberfläche aufweisen, die bündig mit einer Oberfläche der Polymerverbundstoffstruktur ist. Außerdem kann die Oberfläche des Polymerverbundstoffes eine Körnung oder ein Muster umfassen, die bzw. das zu einer Körnung oder einem Muster in der Oberfläche der Polymerverbundstoffstruktur passt.
Die vorliegende Technologie stellt auch ein Verfahren zum Zusammenfügen zweier Polymerverbundstoffstrukturen oder zum Reparieren eines Defekts in einer Polymerverbundstoffstruktur unter Verwendung eines Polymers bereit, das in situ als ein Klebstoff oder Verbindungsmittel polymerisiert ist. Wenn zwei Strukturen miteinander verbunden werden oder ein Defekt in einer Struktur repariert wird, umfassen beide Verfahren ein Verbinden zweier Polymerverbundstoffstrukturen miteinander unter Verwendung einer Vorpolymerlösung. Zum Beispiel umfasst ein Verfahren zum Reparieren eines Defekts in einer Polymerverbundstoffstruktur ein Freilegen eines Teils eines ersten Polymerverbundstoffpaneels, der unmittelbar benachbart zu einem Teilstück der Polymerverbundstoffstruktur mit dem Defekt gelegen ist, und ein Entfernen des Teilstücks der Polymerverbundstoffstruktur mit dem Defekt. 2 ist eine Darstellung, die ein erstes Polymerverbundstoffpaneel 30 zeigt, das einen Abschnitt 32 aufweist, der zum Beispiel ein Schenkel oder ein Überhang sein kann. In verschiedenen Ausführungsformen umfasst das erste Polymerverbundstoffpaneel 30 einen polyamidbasierten Polymerverbundstoff. Unter Bezugnahme auf 2 umfasst das Verfahren ferner ein Auftragen einer Vorpolymerlösung 34, die ein Verstärkungsmaterial umfasst, das in einer Monomermatrix verteilt ist auf den Abschnitt 32. Die Vorpolymerlösung 34 kann irgendeine hierin beschriebene Vorpolymerlösung sein. Das Verfahren umfasst dann ein Anordnen einer Oberfläche eines neuen Teilstücks oder eines zweiten Polymerverbundstoffpaneels 36 auf der Vorpolymerlösung 34, die auf dem Abschnitt 32 des ersten Polymerverbundstoffpaneels 30 angeordnet wird, wobei das zweite Polymerverbundstoffpaneel 36 das Teilstück der Polymerverbundstoffstruktur mit dem Defekt ersetzt. Deshalb kann die Vorpolymerlösung 34 die Form eines ”L” zwischen zwei Paneelen 30, 36 annehmen. Nachdem das zweite Polymerverbundstoffpaneel 36 auf dem Abschnitt 32 des ersten Polymerverbundstoffpaneels 30 angeordnet worden ist, umfasst das Verfahren ein Polymerisieren der Vorpolymerlösung 34 um einen Polymerverbundstoff in situ zu erzeugen, der das zweite Verbundstoffpaneel 36 mit dem ersten Polymerverbundstoffpaneel 30 verbindet.
Wie es oben beschrieben ist, kann das Verfahren auch ein Anordnen einer starren Stützstruktur gleichzeitig auf einer oberen Oberfläche 38 des ersten Polymerverbundstoffpaneels 30 und einer oberen Oberfläche 40 des zweiten Polymerverbundstoffpaneels 36 umfassen, so dass die Stützstruktur einen Raum 42 zwischen den beiden Paneelen 30, 36 überspannt. Die Stützstruktur stellt sicher, dass eine glatte, durchgehende obere Oberfläche entwickelt wird, wenn der Polymerverbundstoff in situ in dem Raum 42 zwischen den beiden Paneelen 30, 36 erzeugt wird.
Zusätzlich umfasst das Verfahren in manchen Ausführungsformen ferner ein Modifizieren eines Drucks, der auf das zweite Polymerverbundstoffpaneel 36 und das erste Polymerverbundstoffpaneel 30 vor und während der Polymerisation ausgeübt wird. In einer Ausführungsform umfasst das Modifizieren des Drucks ein Abdichten des zweiten Polymerverbundstoffpaneels 36 und des ersten Polymerverbundstoffpaneels 30 in einem Vakuumaufbau und ein Erzeugen eines Unterdrucks, bis das Polymerisieren abgeschlossen ist. In anderen Abwandlungen kann während des Polymerisationsprozesses ein Druck ausgeübt werden.
Die vorliegende Technologie stellt auch Strukturen bereit, die gemäß diesem Verfahren gebildet werden, einschließlich Zwischenstrukturen, die während der Durchführung des Verfahrens gebildet werden, und Endstrukturen, die gebildet sind, nachdem das Verfahren durchgeführt worden ist. In verschiedenen Ausführungsformen umfasst eine Zwischenstruktur ein erstes Polymerverbundstoffpaneel, das einen Überhang oder einen Schenkel an einem Ende aufweist, eine Vorpolymerlösung, die ein Monomer und ein optionales Verstärkungsmaterial umfasst, das an dem Überhang oder Schenkel angeordnet ist, und ein zweites Polymerverbundstoffpaneel, das auf dem Überhang oder Schenkel angeordnet ist, so dass das erste Polymerverbundstoffpaneel und das zweite Polymerverbundstoffpaneel obere Oberflächen aufweisen, die im Wesentlichen bündig miteinander sind. Eine Linie aus der Vorpolymerlösung kann zwischen der ersten und zweiten Polymerverbundstoffstruktur enthalten sein. Die Vorpolymerlösung kann irgendeine oben beschriebene Vorpolymerlösung sein und kann zum Beispiel einen Initiator und/oder einen Aktivator umfassen. Die Zwischenstruktur kann auch eine Stützstruktur umfassen (wie etwa die oben beschriebene Stützstruktur), die auf den Oberflächen des ersten und zweiten Polymerverbundstoffpaneels und über der Linie der Vorpolymerlösung angeordnet ist. Wenn die Polymerverbundstoffstruktur gewellt ist, weist die Stützstruktur eine entsprechende Wellung auf. Die Zwischenstruktur kann auch eine Heizdecke umfassen (wie etwa die oben beschriebene Heizdecke), die auf den Oberflächen angeordnet ist und über der Linie der Vorpolymerlösung liegt, oder wenn die Zwischenstruktur eine Stützstruktur umfasst, eine Heizdecke, die über der Stützstruktur angeordnet ist. In verschiedenen Ausführungsformen umfasst die Zwischenstruktur auch einen Vakuumaufbau, der die Linie aus der Vorpolymerlösung und auch die Stützstruktur und/oder die Heizdecke bedeckt, wenn sie enthalten sind.
Eine beispielhafte Endstruktur umfasst ein erstes Polymerverbundstoffpaneel, das einen Schenkel oder einen Überhang aufweist, ein zweites Polymerverbundstoffpaneel, das ein Ende aufweist, das über dem Schenkel oder Überhang angeordnet ist, und einen Polymerverbundstoff, der zwischen dem ersten und zweiten Polymerverbundstoffpaneel angeordnet ist. Der Polymerverbundstoff kann der gleiche oder ein anderer Polymerverbundstoff als die Polymerverbundstoffpaneele sein. Darüber hinaus kann der Polymerverbundstoff eine Oberfläche aufweisen, die bündig mit Oberflächen der Polymerverbundstoffpaneele ist. Außerdem kann die Oberfläche des Polymerverbundstoffes eine Körnung oder ein Muster umfassen, das zu einer Körnung oder einem Muster in den Oberflächen der Polymerverbundstoffpaneele passt.
Die vorliegende Technologie stellt auch ein Verfahren zum Reparieren eines Defekts in einer Polymerverbundstoffstruktur, wie etwa eines strukturellen Defekts, bereit. Unter Bezugnahme auf die 3 und 4 umfasst das Verfahren ein Auftragen einer Vorpolymerlösung 50, die ein Monomer und ein optionales Verstärkungsmaterial umfasst, auf einen Defekt 52 in einer Polymerverbundstoffstruktur 54. In verschiedenen Ausführungsformen umfasst die Polymerverbundstoffstruktur 54 einen polyamidbasierten Polymerverbundstoff. Die Vorpolymerlösung 50 ist irgendeine hierin beschriebene Vorpolymerlösung. Wenn der Defekt 52 ein Loch ist, umfasst das Verfahren in verschiedenen Ausführungsformen ein Anordnen eines Ersatzteilstückes oder Stückes aus Polymerverbundstoffmaterial 56 innerhalb des Loches, so dass zwischen einer ersten Kante 60 des Ersatzstückes aus einem Polymerverbundstoffmaterial 56 und einer zweiten Kante 63 der Polymerverbundstoffstruktur 54, die das Loch definiert, ein Kanal 68 definiert ist. Der Kanal 58 ist nach dem Auftragen mit der Vorpolymerlösung 50 gefüllt.
In manchen Ausführungsformen ist der strukturelle Defekt ein großer Riss, der eine erste Oberfläche 64 der Polymerverbundstoffstruktur 54 bis zu einer zweiten Oberfläche 66 der Polymerverbundstoffstruktur 54 überspannt, wobei die erste Oberfläche 64 entgegengesetzt zu der zweiten Oberfläche 66 liegt. Hier kann ein Abschnitt der Polymerverbundstoffstruktur 54 entfernt werden, um ein Loch in der Polymerverbundstoffstruktur 54 zu erzeugen. An diesem Punkt wird das Loch wie oben beschrieben behandelt.
Nach dem Auftragen einer Vorpolymerlösung 54 umfasst das Verfahren ein Anordnen eines ersten Flickens 68 auf der ersten Oberfläche 64 der Polymerverbundstoffstruktur 54, so dass der Flicken 68 den Defekt 52 überspannt. In verschiedenen Ausführungsformen ist der erste Flicken 68 eine erste Polymerverbundstoffbahn oder eine erste Mehrzahl von Polymerverbundstoffbahnen. In anderen Ausführungsformen ist der erste Flicken 68 zumindest eine Bahn aus Metall, Stahl, Glasfaser oder Kunststoff. Der erste Flicken 68 wird auf der ersten Oberfläche 64 der Polymerverbundstoffstruktur 54 angeordnet, so dass er einen Teil der Vorpolymerlösung 50 zwischen der ersten Oberfläche 64 und der Polymerverbundstoffstruktur 54 und dem ersten Flicken 68 verlagert.
Anschließend umfasst das Verfahren ein Polymerisieren des Monomers in der Vorpolymerlösung 50, um einen Polymerverbundstoff in situ zu erzeugen, der das Ersatzpolymerverbundstoffmaterial 56 und den Flicken 68 mit der Polymerverbundstoffstruktur 54 verbindet. Das Polymerisieren wird durch irgendein hierin beschriebenes Verfahren durchgeführt, einschließlich durch Anwenden von Wärme oder Licht auf die Vorpolymerlösung. Zum Beispiel kann Wärme durch den Flicken 68 oder direkt auf die Vorpolymerlösung 50 mit einer Heizdecke angewandt werden. Zusätzlich umfasst das Verfahren in verschiedenen Aspekten ferner ein Modifizieren des Drucks auf die Polymerverbundstoffstruktur 54 während des Polymerisierens. Ein Modifizieren des Drucks kann zum Beispiel ein Abdichten der Polymerverbundstoffstruktur 54 in einem Vakuumaufbau und ein Erzeugen eines Unterdrucks oder Vakuums, bis die Polymerisation abgeschlossen ist, umfassen.
In verschiedenen Ausführungsformen und mit Bezug auf 3 umfasst das Verfahren ferner ein Anordnen eines zweiten Flickens 70 auf der zweiten Oberfläche 66 der Polymerverbundstoffstruktur 54, der den Defekt überspannt, so dass der Flicken 70 den Defekt 52 überspannt und entgegengesetzt zu dem ersten Flicken 68 liegt. In verschiedenen Ausführungsformen ist der zweite Flicken 70 eine zweite Polymerverbundstoffbahn oder eine zweite Mehrzahl von Polymerverbundstoffbahnen. In anderen Ausführungsformen ist der zweite Flicken 70 zumindest eine Bahn aus Metall, Stahl, Glasfaser oder Kunststoff. Der zweite Flicken 70 kann das gleiche Material oder ein anderes Material als der erste Flicken 68 sein. Der zweite Flicken 70 wird auf der zweiten Oberfläche 66 der Polymerverbundstoffstruktur 54 angeordnet, so dass er einen Teil der Vorpolymerlösung 50 zwischen der zweiten Oberfläche 66 der Polymerverbundstoffstruktur 54 und dem zweiten Flicken 70 verlagert. Wenn Wärme erforderlich ist, um die In-situ-Polymerisation der Vorpolymerlösung 50 einzuleiten, kann eine Heizdecke auf den ersten Flicken 68 und/oder den zweiten Flicken 70 angeordnet werden. Ein Anordnen des ersten Flickens 68 und des zweiten Flickens 70 auf entgegengesetzten Seiten des Defekts 52 auf dem Polymerverbundstoffmaterial 54 ist besonders erwünscht, wenn kein Flicken 68, 70 in einem sichtbaren Bereich gelegen sein wird.
Wenn der Defekt 52 in einem Bereich gelegen ist, der sichtbar ist, ist es möglicherweise unerwünscht, dass ein Flicken auf der sichtbaren Oberfläche des Polymerverbundstoffmaterials vorhanden ist. Deshalb umfasst in manchen Ausführungsformen und mit Bezug auf 4 das Verfahren ferner ein Anordnen einer Stützstruktur 72 auf der zweiten Oberfläche 66 der Polymerverbundstoffstruktur 54, so dass die Stützstruktur 72 in direktem Kontakt mit der Vorpolymerlösung 50 und der zweiten Oberfläche 66 der Polymerverbundstoffstruktur 54 ist. In manchen Ausführungsformen wird die Stützstruktur 72 auf der Oberfläche 66 der Polymerverbundstoffstruktur 54 über zumindest einem Abschnitt des Defekts 52 mit der aufgetragenen Vorpolymerlösung 50 angeordnet. Die Stützstruktur 72 weist eine Oberfläche 74 auf, die zu der zweiten Oberfläche 66 der Polymerverbundstoffstruktur 54 passt. Anders ausgedrückt, wenn die Stützstruktur 72 auf der zweiten Oberfläche 66 der Polymerverbundstoffstruktur 54 angeordnet ist, ist im Wesentlichen die gesamte Oberfläche 74 der Stützstruktur 72 in direktem Kontakt mit der zweiten Oberfläche 66 der Polymerverbundstoffstruktur 54, mit der Ausnahme von dort, wo die Vorpolymerlösung 50 aus dem Defekt 52 überlaufen kann, so dass ein Teil der Vorpolymerlösung 52 zwischen der zweiten Oberfläche 66 der Polymerverbundstoffstruktur 54 und der Oberfläche 72 der Stützstruktur 70 verlagert wird. Darüber hinaus ist in manchen Ausführungsformen die Oberfläche 74 der Stützstruktur 72 körnig und/oder texturiert, um zu der Körnung und/oder Textur der zweiten Oberfläche 66 der Polymerverbundstoffstruktur 54 zu passen. Wie es in 4 gezeigt ist, ist die zweite Oberfläche 66 der Polymerverbundstoffstruktur 54 gewellt. Deshalb weist die Oberfläche 72 der Stützstruktur 70 eine entsprechende oder passende Wellung auf, die zulässt, dass die Stützstruktur 70 anschmiegend auf die gewellte zweite Oberfläche 66 der Polymerverbundstoffstruktur 54 angeordnet werden kann. Ein Polymerisieren wird anschließend, nachdem die starre Stützstruktur 72 auf der zweiten Oberfläche 66 der Polymerverbundstoffstruktur 54 mit zum Beispiel einer Heizdecke, wie oben beschrieben, angeordnet worden ist, durchgeführt.
In manchen Ausführungsformen umfasst das Verfahren optional ein Entfernen der Stützstruktur 74 von der zweiten Oberfläche 66 der Polymerverbundstoffstruktur 54. Wie oben beschrieben wurde, kann die Oberfläche 74 der Stützstruktur 72 gekörnt und/oder texturiert sein, um zu der Körnung und/oder Textur der zweiten Oberfläche 66 der Polymerverbundstoffstruktur 54 zu passen. Wenn die Oberfläche 74 der Stützstruktur 72 gekörnt und/oder texturiert ist, um zu der Körnung und/oder Textur der zweiten Oberfläche 66 der Polymerverbundstoffstruktur 54 zu passen, weist der Polymerverbundstoff, der in situ erzeugt worden ist, nach dem Entfernen der Stützstruktur 72 deshalb eine freigelegte Oberfläche auf, die eine Körnung und/oder Textur aufweist, die zu der der Oberfläche 74 der Stützstruktur 72 und der zweiten Oberfläche 66 der Polymerverbundstoffstruktur 54 passt. Durch Anpassen der Körnung und/oder Textur der zweiten Oberfläche 66 der Polymerverbundstoffstruktur 54 an die freigelegte Oberfläche des Polymerverbundstoffes ist der reparierte Defekt 52, der mit dem Polymerverbundstoff gefüllt ist, schwierig zu erkennen oder zu ertasten.
Die vorliegende Technologie liefert auch Strukturen, die gemäß dem obigen Verfahren erzeugt werden, einschließlich Zwischenstrukturen, die während der Durchführung des Verfahrens erzeugt werden, und Endstrukturen, die erzeugt sind, nachdem das Verfahren durchgeführt worden ist. In verschiedenen Ausführungsformen umfasst eine Zwischenstruktur eine Polymerverbundstoffstruktur mit einem Defekt, wie etwa einem Loch oder einem Riss, der sich von einer ersten Oberfläche zu einer entgegengesetzten zweiten Oberfläche der Polymerverbundstoffstruktur erstreckt. Die Zwischenstruktur umfasst auch eine Vorpolymerlösung, die ein Monomer und ein optionales Verstärkungsmaterial umfasst, das innerhalb zumindest eines Abschnittes des Defekts angeordnet ist. Die Vorpolymerlösung kann irgendeine oben beschriebene Vorpolymerlösung sein und kann einen Initiator und/oder einen Aktivator umfassen. Die Zwischenstruktur kann auch einen Flicken umfassen, der auf der ersten Oberfläche und/oder der zweiten Oberfläche und über dem Defekt angeordnet ist. Die Zwischenstruktur kann auch eine Stützstruktur umfassen, die auf der ersten und/oder zweiten Oberfläche angeordnet ist und den Defekt überspannt. Wenn die Polymerverbundstoffstruktur gewellt ist, weist die Stützstruktur eine entsprechende Wellung auf. Die Zwischenstruktur kann auch eine Heizdecke umfassen (wie etwa die oben beschriebene Heizdecke), die auf einer Oberfläche und über dem Defekt angeordnet ist, oder wenn die Zwischenstruktur eine Stützstruktur umfasst, eine Heizdecke, die über der Stützstruktur angeordnet ist. In verschiedenen Ausführungsformen umfasst die Zwischenstruktur auch einen Vakuumaufbau, der den Defekt und auch die Stützstruktur und/oder die Heizdecke bedeckt, wenn sie enthalten sind. Eine beispielhafte Endstruktur umfasst eine Polymerverbundstoffstruktur mit einem Defekt, wobei der Defekt mit einem Polymerverbundstoff gefüllt ist. Der Polymerverbundstoff kann der gleiche oder ein anderer Polymerverbundstoff als die Polymerverbundstoffstruktur sein. Darüber hinaus kann der Polymerverbundstoff eine Oberfläche aufweisen, die bündig mit der ersten und zweiten entgegengesetzten Oberfläche der Polymerverbundstoffstruktur ist. Darüber hinaus kann die Oberfläche des Polymerverbundstoffes eine Körnung oder ein Muster umfassen, die bzw. das zu einer Körnung oder einem Muster in der Oberfläche der Polymerverbundstoffstruktur passt. Die vorstehende Beschreibung der Ausführungsformen ist zu Zwecken der Veranschaulichung und Beschreibung angegeben worden. Sie soll nicht erschöpfend sein oder die Offenbarung beschränken. Einzelne Bestandteile oder Merkmale einer besonderen Ausführungsform sind im Allgemeinen nicht auf diese besondere Ausführungsform beschränkt, sondern, wo anwendbar, austauschbar und können in einer ausgewählten Ausführungsform verwendet werden, selbst wenn es nicht speziell gezeigt oder beschrieben ist. Selbige kann auch in vielerlei Weisen abgewandelt werden. Derartige Abwandlungen sind nicht als ein Abweichen von der Offenbarung anzusehen, und alle derartigen Modifikationen sollen im Umfang der Offenbarung eingeschlossen sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

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Claims

Verfahren zum Reparieren eines Defekts in einer Polymerverbundstoffstruktur, wobei das Verfahren umfasst: Auftragen einer Vorpolymerlösung, die ein Verstärkungsmaterial und ein Monomer umfasst, auf den Defekt in der Polymerverbundstoffstruktur; Anordnen einer Stützstruktur auf einer ersten Oberfläche der Polymerverbundstoffstruktur über zumindest einem Abschnitt des Defekts mit der aufgetragenen Vorpolymerlösung; und Polymerisieren des Monomers in der Vorpolymerlösung, um einen reparierten Bereich in der Polymerverbundstoffstruktur zu bilden, der ein Polymer mit dem darin verteilten Verstärkungsmaterial umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Polymerverbundstoffstruktur eine gewellte Oberfläche aufweist, und das Anordnen einer Stützstruktur auf der ersten Oberfläche der Polymerverbundstoffstruktur ein Anordnen einer starren Stützstruktur umfasst, die eine gewellte Oberfläche aufweist, die zu der gewellten Oberfläche der Polymerverbundstoffstruktur passt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Polymerverbundstoffstruktur einen polyamidbasierten Polymerverbundstoff umfasst, und das Polymerisieren des Monomers in der Vorpolymerlösung ein Polymer erzeugt, das Polyamid 6 in situ umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Anordnen zumindest einer Polymerverbundstoffbahn auf einer Oberfläche der Polymerverbundstoffstruktur entgegengesetzt zu der Oberfläche, auf der die Stützstruktur angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner, vor dem Polymerisieren, ein Anordnen eines ersten Flickens auf einer zweiten Oberfläche der Polymerverbundstoffstruktur, der den Defekt überspannt, umfasst, wobei die zweite Oberfläche entgegengesetzt zu der ersten Oberfläche liegt.
Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend, vor dem Anordnen einer Stützstruktur auf der ersten Oberfläche, ein Anordnen eines zweiten Flickens auf der ersten Oberfläche der Polymerverbundstoffstruktur, der den Defekt überspannt.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Defekt ein Loch ist und das Verfahren ferner umfasst: Anordnen eines Stücks aus einem Polymerverbundstoffmaterial innerhalb des Lochs, so dass zwischen einer ersten Kante des Stücks aus einem Polymerverbundstoffmaterial und einer zweiten Kante der Polymerverbundstoffstruktur ein Kanal definiert wird, der das Loch definiert, wobei der Kanal nach dem Auftragen mit der Vorpolymerlösung gefüllt ist.
Verfahren zum Reparieren eines Defekts in einer Polymerverbundstoffstruktur, wobei das Verfahren umfasst: Freilegen eines Abschnitts eines ersten Polymerverbundstoffpaneels, der unmittelbar benachbart zu einem Teilstück der Polymerverbundstoffstruktur mit dem Defekt gelegen ist; Entfernen des Teilstücks der Polymerverbundstoffstruktur mit dem Defekt; Auftragen einer Vorpolymerlösung, die ein Verstärkungsmaterial und ein Monomer umfasst, auf den Abschnitt des ersten Polymerverbundstoffpaneels; Anordnen einer Oberfläche eines zweiten Polymerverbundstoffpaneels auf dem Abschnitt des ersten Polymerverbundstoffes, wobei das zweite Polymerverbundstoffpaneel das Teilstück der Polymerverbundstoffstruktur mit dem Defekt ersetzt; und Polymerisieren des Monomers in der Vorpolymerlösung, um einen dritten Polymerverbundstoff in situ zu erzeugen, der das zweite Polymerverbundstoffpaneel mit dem ersten Polymerverbundstoffpaneel verbindet.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Ausüben von Druck ein Abdichten des zweiten Polymerverbundstoffpaneels und des ersten Polymerverbundstoffpaneels in einem Vakuumaufbau und ein Ausüben von Unterdruck, bis das Polymerisieren abgeschlossen ist, umfasst.
Polymerverbundstoffstruktur, umfassend: ein Polymerverbundstoffpaneel mit einem reparierten Bereich, wobei der reparierte Bereich einen Defekt umfasst, der mit einem Polymer gefüllt ist, das ein Verstärkungsmaterial umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Kohlefasern, Glasfasern, Kurzfasern, kontinuierlichen Fasern, Geweben, Netz, Pulver und Kombinationen davon besteht, wobei der reparierte Bereich eine freigelegte Oberfläche aufweist, die eine Körnung oder ein Muster aufweist, die zu einer Körnung oder einem Muster in einer freigelegten Oberfläche des Polymerverbundstoffpaneels passt.