EA016944B1 - Многослойная композитная структура - Google Patents

Многослойная композитная структура Download PDF

Info

Publication number
EA016944B1
EA016944B1 EA200800603A EA200800603A EA016944B1 EA 016944 B1 EA016944 B1 EA 016944B1 EA 200800603 A EA200800603 A EA 200800603A EA 200800603 A EA200800603 A EA 200800603A EA 016944 B1 EA016944 B1 EA 016944B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
fibers
composite
layers
composite structure
layer
Prior art date
Application number
EA200800603A
Other languages
English (en)
Other versions
EA200800603A1 (ru
Inventor
Брайан Г. Морин
Original Assignee
ИННЕГРИТИ, ЭлЭлСи
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US11/205,575 external-priority patent/US8057887B2/en
Priority claimed from US11/205,662 external-priority patent/US7892633B2/en
Priority claimed from US11/205,661 external-priority patent/US7648607B2/en
Application filed by ИННЕГРИТИ, ЭлЭлСи filed Critical ИННЕГРИТИ, ЭлЭлСи
Publication of EA200800603A1 publication Critical patent/EA200800603A1/ru
Publication of EA016944B1 publication Critical patent/EA016944B1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B29C70/08—Fibrous reinforcements only comprising combinations of different forms of fibrous reinforcements incorporated in matrix material, forming one or more layers, and with or without non-reinforced layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
    • B32B5/24—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/26—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer another layer next to it also being fibrous or filamentary
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/02—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D01F6/04—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds from polyolefins
    • D01F6/06—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds from polyolefins from polypropylene
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/42—Housings not intimately mechanically associated with radiating elements, e.g. radome
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2023/00—Use of polyalkenes or derivatives thereof as moulding material
    • B29K2023/10—Polymers of propylene
    • B29K2023/12—PP, i.e. polypropylene
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2063/00—Use of EP, i.e. epoxy resins or derivatives thereof, as moulding material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2223/00—Use of polyalkenes or derivatives thereof as reinforcement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2223/00—Use of polyalkenes or derivatives thereof as reinforcement
    • B29K2223/10—Polymers of propylene
    • B29K2223/12—PP, i.e. polypropylene
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2250/00—Layers arrangement
    • B32B2250/20—All layers being fibrous or filamentary
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/02—Synthetic macromolecular fibres
    • B32B2262/0253—Polyolefin fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10—Inorganic fibres
    • B32B2262/101—Glass fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2305/00—Condition, form or state of the layers or laminate
    • B32B2305/10—Fibres of continuous length
    • B32B2305/18—Fabrics, textiles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B32B2307/54—Yield strength; Tensile strength
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/70—Other properties
    • B32B2307/718—Weight, e.g. weight per square meter
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/70—Other properties
    • B32B2307/72—Density
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2310/00—Treatment by energy or chemical effects
    • B32B2310/14—Corona, ionisation, electrical discharge, plasma treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2509/00—Household appliances
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2605/00—Vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/12—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by using adhesives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B38/00—Ancillary operations in connection with laminating processes
    • B32B38/0008—Electrical discharge treatment, e.g. corona, plasma treatment; wave energy or particle radiation

Abstract

Описываются композитные слоистые материалы, которые характеризуются высокой прочностью и/или низкими диэлектрическими потерями, а также могут быть легкими. Слоистые материалы включают слои, сформованные из высокомодульного полиолефинового волокна. Волокна можно использовать при ткачестве или вязании для получения полотна или можно включить в нетканое полотно, которые могут представлять собой один или несколько слоев композитных структур. Слои, содержащие высокомодульные полиолефиновые волокна, могут содержать и другие волокна, такие как стекловолокно. Композиты также могут включать слои и других материалов, например слои, сформованные из тканых или нетканых материалов из полиарамидов, стекловолокна или углеродного волокна. В выгодном случае композиты можно использовать в областях применения диэлектриков, характеризующихся низкими потерями, таких как при формовании подложек для печатных плат, или в областях применения с выгодой, объединяющих прочность с малой массой, таких как в случае материалов для изготовления автомобилей и судов.

Description

Предпосылки изобретения
Композитные материалы разрабатывали во многих областях для того, чтобы получить продукты, которые сохраняют желаемые характеристики каждого компонента при одновременном сведении к минимуму менее желаемых характеристик. Например, стекловолокно может обеспечить достижение превосходных характеристик предела прочности при растяжении, но характеризуется диэлектрической постоянной, равной приблизительно 6, и, таким образом, зачастую является неподходящим для высокоэффективного использования в электротехнических областях. Однако стекловолокно можно объединять со смолами, такими как определенные фторуглеродные смолы, которые демонстрируют наличие желаемых электрических характеристик, и получить композитные материалы, обладающие хорошими электрическими, а также физическими свойствами.
Другие волокнистые композитные материалы, например те, которые обеспечивают достижение высокой прочности, зачастую содержат высокотехнологичные волокна, такие как стекловолокно, стальное волокно, углеродное волокно, волокно Кеу1ат® (полипарафенилентерефталамид) и т.п., удерживаемые в стабильной матрице. Данные материалы зачастую могут обеспечить достижение превосходных прочностных характеристик, но также могут оказаться и очень плотными, что может составить проблему там, где масса продукта будет представлять собой существенный параметр, например в случае бронежилета, деталей автомобиля, материалов для изготовления судов и т.п.
Кроме того, в случае необходимости разработки композитных материалов в соответствии с высокотехнологичными техническими требованиями проблему могут начать представлять собой и затраты. Например, при удовлетворении технических требований в технологии, относящихся к гибкости, модулю упругости, плотности, электрическим характеристикам и т. п., затраты на формование и материалы зачастую становятся непомерно высокими, хотя возможно и отыщутся разнообразные комбинации различных материалов, которые смогут образовать композитный материал, удовлетворяющий техническим требованиям. В результате для того, чтобы получить продукт, допустимый для потребителя, зачастую необходимо будет отказаться от определенных характеристик.
Полиолефиновые материалы могут придать композитам множество желательных характеристик. Например, полиолефиновые материалы могут оказаться стойкими к разложению и эрозии, легко можно будет получить материалы исходного сырья, которые являются также и относительно недорогими, и они могут демонстрировать наличие низких характеристик плотности и диэлектрических потерь. К сожалению, низкие прочностные характеристики полиолефиновых нитей и волокон оказались такими, что даже при объединении их со вторичным относительно прочным материалом в композит требования к прочности в желательной области применения не были удовлетворены. Кроме того, поскольку в общем случае данные полимеры по своей природе являются неполярными, их зачастую нельзя будет использовать совместно с известными термоотверждающимися смолами, обычно применяемыми в волокнистых композитах, поскольку нельзя будет добиться получения прочного сцепления между термоотверждающейся матрицей и полиолефиновым волокном.
Несмотря на достигнутый прогресс в области полиолефиновых волокон и композитных материалов, содержащих волокнистые полимерные материалы, на современном уровне техники все еще сохраняются возможности для дополнительных усовершенствования и модифицирования.
Краткое изложение изобретения
Настоящее изобретение относится к многослойным композитным структурам, способам формования структур и способам использования структур. В одном варианте реализации описанные структуры могут включать первый слой, содержащий полукристаллическое полиолефиновое волокно, характеризующееся модулем упругости, большим чем приблизительно 8 ГПа, и даже еще большим в других вариантах реализации, и максимальным размером поперечного сечения, меньшим чем приблизительно 100 мкм. В одном варианте реализации полиолефиновые волокна также могут обнаруживать и высокий предел прочности на разрыв, например больший чем приблизительно 400 МПа, и могут характеризоваться низкой плотностью, например меньшей чем приблизительно 1,3 г/см3. Композитные структуры также включают и второй слой, который может быть идентичным или отличным в сопоставлении с первым слоем, и полимерное связующее, которое может скреплять слои друг с другом. В одном варианте реализации полиолефином может являться полипропилен. В одном конкретном варианте реализации полиолефиновое волокно можно формовать по способу экструдирования из расплава, например по способу экструдирования из расплава, включающему вытяжку при степени вытяжки, равной по меньшей мере приблизительно 6.
В одном варианте реализации первый слой, содержащий полиолефиновое волокно, может быть сотканным или нетканым полотном. Полотно необязательно может содержать композитные нити, которые содержат полиолефиновое волокно в комбинации со вторым волокном, например стеклянным, углеродным, полиарамидными и т.п. В одном варианте реализации полотно может содержать высокомодульные полиолефиновые нити, а также волокна из других материалов, например стекловолокно и т. п.
Второй слой композитных структур при желании может быть идентичным или отличным в сопоставлении с первым слоем. Например, второй слой также может содержать высокомодульные полиолефиновые волокна с идентичной или отличной структурой в сопоставлении с тем, что имеет место в первом
- 1 016944 слое, или его можно формовать из совершенно других материалов. Например, вторым слоем может быть тканый или нетканый материал из стекловолокна, при этом тканый или нетканый материал содержит еще один тип волокна, которое может удерживаться в полимерной матрице, или металлическую конструкцию.
Связующее в композите может быть термопластом или термореактопластом. Например, связующим могут являться термопластичные пленка или смола, размещенные между слоями или нанесенные в виде покрытия на волокна или сформованные слои, а придание формы и отверждение для композита можно проводить по способу прямого прессования, который может включать размещение конструкции в условиях подвода тепла и/или приложения давления.
Связующим необязательно может являться термооотверждающаяся смола. Например, термоотверждающейся смолой может являться эпоксидная термоотверждающаяся смола. Термоотверждающуюся смолу можно вводить в композит в соответствии с любым способом. Например, термоотверждающуюся смолу можно наносить на высокомодульные полиолефиновые волокна, на полиолефинсодержащий слой (слои) и/или на материалы, образующие второй, другой слой композита. Например, термоотверждающаяся смола, которая может связывать слои друг с другом, также может формировать полимерную матрицу вокруг волокон другого слоя, например слоя из стекловолокна.
Для того чтобы улучшить прочность сцепления композита, в определенных вариантах реализации перед скреплением слоев друг с другом выгодным может оказаться проведение предварительной обработки волокон и/или готовых слоев. Например, для того, чтобы промотировать формирование более прочного сцепления между слоями и связующими, выгодным может оказаться окисление материалов слоев. В одном варианте реализации органические материалы, например полиолефиновые волокна или полотна, присутствующие в композитах, можно подвергнуть окислению для того, чтобы улучшить сцепление со смолами, которые можно использовать в качестве связующих. Например, материалы можно подвергать окислению по способу плазменной обработки.
Композитные структуры изобретения могут демонстрировать наличие превосходных характеристик. Например, композитные структуры могут характеризоваться низкой средней плотностью, такой как меньше чем приблизительно 1,5 г/см3. Кроме того, композиты могут характеризоваться низкой плотностью в комбинации с высокими прочностными характеристиками, такими как предел прочности при изгибе, больший чем приблизительно 80 МПа, и/или модуль упругости при изгибе, больший чем приблизительно 3 ГПа. В дополнение к этому композитные структуры могут характеризоваться низкой диэлектрической постоянной, например, в некоторых вариантах реализации меньшей чем приблизительно 3,5, или в других вариантах реализации даже еще меньшей, например, меньшей чем приблизительно 2,7. Как таковые композитные материалы могут быть, по существу, прозрачными для электромагнитных волн.
Композитные материалы можно с выгодой использовать во многих областях применения, включающих, например, формование печатных плат, обтекателей антенн и деталей судов и автомобилей. Например, описанные материалы можно использовать при формовании обтекателей антенн или подобных конструкций, подходящих для использования при вмещении и защите передатчиков и/или приемников электромагнитных волн, предназначенных для использования при мониторинге погоды, авиационном мониторинге и т. п. В еще одном варианте реализации характеризующиеся низкими потерями композитные материалы можно использовать при формовании печатных плат, а в одном конкретном варианте реализации высокочастотных печатных плат, т. е. тех, которые функционируют при частотах, больших чем приблизительно 100 кГц.
Краткое описание фигур
Для специалистов в соответствующей области техники полное и достаточное раскрытие настоящего изобретения, в том числе его наилучшего варианта реализации представлено более конкретно в последующей части описания изобретения, включая обращение к прилагаемым чертежам, в числе которых фиг. 1 представляет собой схематическое представление одного примера способа формования высокомодульных полиолефиновых волокон, подходящих для использования в описанных композитных структурах;
фиг. 2 - схематическое представление еще одного примера способа формования высокомодульных полиолефиновых волокон, подходящих для использования в описанных композитных структурах;
фиг. 3 - диаграмму рассеяния для широкоуглового рассеяния рентгеновского излучения, полученную для полипропиленового элементарного волокна, подходящего для использования в настоящем изобретении;
фиг. 4 - диаграмму рассеяния для малоуглового рассеяния рентгеновского излучения, полученную для полипропиленового элементарного волокна фиг. 3; и фиг. 5-8 графически иллюстрируют физические и электрические характеристики для примеров композитных структур настоящего изобретения.
Повторное использование условных обозначений в настоящем описании изобретения и на чертежах предполагает представление идентичных или аналогичных признаков или элементов настоящего изобретения.
- 2 016944
Подробное описание изобретения
Теперь будут подробно рассмотрены различные варианты реализации изобретения, один или несколько примеров которых представлены далее. Каждый вариант реализации приведен в порядке разъяснения изобретения, а не ограничения изобретения. Собственно говоря, специалистам в соответствующей области техники должно быть очевидно то, что в настоящем изобретении могут быть реализованы различные модификации и вариации без отклонения от объема и сущности изобретения. Например, признаки, иллюстрированные или описанные в качестве части одного варианта реализации, могут быть использованы в еще одном варианте реализации для получения еще одного дополнительного варианта реализации. Таким образом, предполагается, что настоящее изобретение включает такие модификации и вариации, которые попадают в объем прилагаемой формулы изобретения и ее эквивалентов.
В общем случае настоящее изобретение относится к композитным материалам, включающим по меньшей мере один слой, содержащий высокомодульные полукристаллические полиолефиновые волокна, а также к способам формования описанных композитных материалов и к способам использования описанных материалов. В одном варианте реализации композитные материалы могут демонстрировать наличие улучшенных характеристик в сопоставлении с ранее известными композитными материалами.
Например, описанные материалы могут характеризоваться высоким пределом прочности при изгибе и высоким модулем упругости при изгибе при одновременном наличии пониженной плотности в сопоставлении с тем, что имеет место у ранее известных композитов, демонстрирующих наличие подобных прочностных характеристик. В дополнение к этому описанные композитные материалы могут соответствовать техническим требованиям в технологии для ранее известных композитов или превосходить их, одновременно являясь менее дорогостоящими с точки зрения получения.
Полукристаллические полиолефины, используемые при формовании одного или нескольких индивидуальных слоев описанных композитов, могут характеризоваться низкой диэлектрической постоянной, а также низкими диэлектрическими потерями. Например, диэлектрическая постоянная композита в некоторых вариантах реализации может быть меньшей чем приблизительно 4,0, или меньшей чем приблизительно 3,5, или даже меньшей чем приблизительно 3,0. Как таковые описанные композитные материалы в одном варианте реализации могут быть, по существу, прозрачными для электромагнитных волн и могут быть с выгодой использованы в электротехнических областях применения, например при формовании умеренно дорогостоящих подложек для печатных плат, подходящих для использования в высокочастотных электротехнических областях применения или для использования в качестве обтекателей антенн или других защитных кожухов или покрытий для электрической схемы.
В одном конкретном варианте реализации полукристаллическим полиолефином может являться полукристаллический полипропилен. Однако это не является требованием настоящего изобретения, и несмотря на то, что последующее обсуждение в общем случае относится к полипропилену, необходимо понимать, что в изобретении необязательно могут быть использованы и другие полиолефины. Например, в одном варианте реализации описанное изобретение может относиться к композитным материалам, содержащим одно или несколько высокомодульных полиэтиленовых или полибутиленовых волокон.
Для целей данного описания термины полукристаллический полипропилен и полипропилен предполагаются имеющими синонимичное значение и включают любую полукристаллическую полимерную композицию, содержащую молекулы мономера пропилена либо индивидуально (т.е. гомополимер), либо в виде сополимера с другими полиолефинами, диенами или другими мономерами (такими как этилен, бутилен и т.п.). Кроме того, в то время как в определенных вариантах реализации высокомодульные волокна можно формовать с использованием одного или нескольких полипропиленовых гомополимеров и/или сополимеров в качестве единственного полимерного компонента волокна, в других вариантах реализации полипропиленовые структуры изобретения могут содержать и другие полимеры, и, таким образом, композитные материалы могут содержать высокомодульные полиолефиновые волокна, сформованные из полипропиленовых смесей, например смесей полипропилен/полиэтилен. Термин также предполагает включение любых различных конфигурации и компоновки составляющих материал мономеров (таких как синдиотактическая, изотактическая и т.п.). Таким образом, термин, относясь к волокнам, предполагает включение фактических прядей, лент, пряжи и т.п., что изготавливают из полукристаллического полимера, содержащего заполимеризованные молекулы мономера пропилена.
В дополнение к этому можно получить полукристаллические полипропилены изобретения, характеризующиеся любой стандартной текучестью расплава. Например, в одном варианте реализации может быть использована стандартная полипропиленовая смола экструзионной марки, характеризующаяся диапазонами индексов текучести расплава (ИТР) в пределах от приблизительно 0,2 до приблизительно 50. В одном варианте реализации может быть использован полипропилен, характеризующийся значением ИТР в диапазоне от приблизительно 0,5 до приблизительно 25. В одном варианте реализации полипропилен, используемый при формовании комплексной нити, может характеризоваться значением ИТР в диапазоне от приблизительно 1 до приблизительно 15.
Для целей данного описания термин волокно предполагает включение структуры, которая характеризуется длиной, которая превосходит наибольший размер поперечного сечения (такой как, например, диаметр волокон с круглым поперечным сечением). Таким образом, термин волокно, используемый в
- 3 016944 настоящем документе, отличается от других структур, таких как пластины, контейнеры, листы, пленки и т.п., что можно получать по способам экструдирования, раздувного формования или литьевого формования. Однако термин в действительности включает структуры, содержащие элементарные волокна, комплексные волокна, нити, ленточные волокна и т. п.
Термин комплексная нить предполагает включение структуры, которая содержит по меньшей мере три элементарных волокна, которые были индивидуально сформованы таким образом, как в результате экструдирования через многоканальный мундштук перед сближением их друг с другом для формования структуры одиночной нити, которую после этого можно ввести в полотно.
Высокомодульные волокна, подходящие для использования в настоящем изобретении, в общем случае могут характеризоваться модулем упругости, измеренным в соответствии с документом Л8ТМ Ό2256-02, который посредством ссылки включается в настоящий документ, большим чем приблизительно 8 ГПа (100 г/денье). В одном варианте реализации волокна могут характеризоваться модулем упругости, большим чем приблизительно 10 ГПа, например большим чем приблизительно 12 ГПа или большим чем приблизительно 16 ГПа. В дополнение к этому волокна настоящего изобретения могут характеризоваться высоким пределом прочности на разрыв, например в некоторых вариантах реализации большим чем приблизительно 400 МПа (5 г/денье), согласно измерению в соответствии с документом Л8ТМ Ό2256-02. В одном варианте реализации волокна могут характеризоваться пределом прочности на разрыв, большим чем приблизительно 500 МПа или даже еще большим, большим чем приблизительно 560 МПа (7 г/денье). Волокна также могут характеризоваться низкой плотностью, например, в одном варианте реализации меньшей чем приблизительно 1,3 г/см3. В еще одном варианте реализации волокна могут характеризоваться даже еще меньшей плотностью, например меньшей чем приблизительно 1,0 г/см3.
В одном варианте реализации при формовании описанных композитных материалов могут быть использованы комплексные нити, сформованные из расплава в соответствии со способами, описанными в имеющей общего с настоящей заявкой владельца патентной заявке США автора Μοτίη, имеющей регистрационный номер 10/983,153, которая посредством ссылки включается в настоящий документ.
Один вариант реализации способа формования высокомодульных полиолефиновых волокон, подходящих для использования в настоящем изобретении, схематически проиллюстрирован на фиг. 1.
В соответствии с данным вариантом реализации полимерную композицию можно подавать в аппарат экструдера 12. Полимерная композиция может содержать один или несколько полимерных компонентов, а также любые желательные добавки, которые в общем случае известны на современном уровне техники. Например, смесь может содержать подходящие для использования красящие вещества, такие как красители или другие пигменты. Другие добавки, которые можно объединять со смесью, могут включать, например, один или несколько антистатиков, антиоксидантов, противомикробных средств, добавок, улучшающих адгезию, стабилизаторов, пластификаторов, блескообразователей, осветлителей, стабилизаторов ультрафиолетового излучения, зародышеобразователей, поверхностно-активных веществ, добавок, улучшающих запах или предотвращающих его появление, светорассеивателей, акцепторов галогенов и т. п. В дополнение к этому добавки можно вводить в расплав или можно наносить во время проведения обработки поверхности либо на структуру, не подвергнутую вытяжке, либо необязательно на материал, подвергнутый вытяжке.
В одном варианте реализации можно включать добавку, которая на поверхности продукта экструдирования может оставлять реакционноспособные группы. Реакционноспособные группы можно добавлять для улучшения адгезии полипропилена к другим материалам, используемым при формовании композитных структур. Например, в расплав, помимо прочего, можно вводить малеиновый ангидрид, который на поверхности волокон оставляет группы, подходящие для использования при проведении реакции со смолами на основе ненасыщенных сложных полиэфиров. После этого данные группы могут оказаться доступными для сцепления со вторичными материалами, такими как, например, связующие, и улучшить адгезию между различными материалами, образующими композиты.
В одном варианте реализации аппаратом экструдера 12 может являться любой аппарат для прядения из расплава, который в общем случае известен на современном уровне техники. Например, аппарат экструдера 12 может включать смесительный коллектор 11, в котором полимерную композицию можно объединять, перемешивать и нагревать для получения расплавленной композиции. После этого смесь можно перепускать под действием давления в многоканальный мундштук 14, откуда ее можно экструдировать при высокой температуре через несколько отверстий многоканального мундштука до получения нескольких элементарных волокон 9. В соответствии с одним вариантом реализации полимер можно экструдировать через многоканальный мундштук при относительно высокой пропускной способности и низком натяжении в линии прядения. Например, полимер можно экструдировать через многоканальный мундштук при пропускной способности, не меньшей, чем приблизительно 50% от той, что требуется для разрушения экструзионного потока. Конкретные значения пропускной способности, соответствующей разрушению экструзионного потока для любых конкретных системы и материалов, а также способы получения таковых в общем случае специалистам в соответствующей области техники известны, и, таким образом, подробное обсуждение данного явления в настоящий документ не включается.
После экструдирования полимера не подвергнутые вытяжке элементарные волокна 9 можно зака
- 4 016944 лить в жидкой ванне 16 и собрать при помощи снимающего валка 18 для получения структуры комплексного волокна или жгута волокон 28. В одном варианте реализации ванну 16 можно нагревать. Например, ванну можно нагревать до температуры, близкой к максимальной температуре кристаллизации (Тс) полимера. В дополнение к этому поверхность ванны можно разместить поблизости от многоканального мундштука 14. Например, поверхность ванны 16 может отстоять от многоканального мундштука 14 на таком расстоянии, чтобы экструдированное элементарное волокно 9 могло бы войти в ванну 16 в пределах интервала продольной усадки экструдируемого потока элементарного волокна 9. Индивидуальные элементарные волокна 9 перед вводом в ванну 16 необязательно можно перепускать через нагретый или ненагретый кожух. Снимающий валок 18 и валок 20 могут находиться внутри ванны 16 и транспортировать индивидуальные элементарные волокна 9 и жгут волокон 28 через ванну 16.
В позиции или поблизости от позиции выхода жгута волокон 28 из ванны 16 со жгута волокон 28 можно будет удалить избыточную жидкость. Данную стадию в общем случае можно проводить в соответствии с любым способом, известным на современном уровне техники. Например, в варианте реализации, проиллюстрированном на фиг. 1, для удаления из жгута волокон избыточной жидкости жгут волокон 28 можно перепускать через последовательность из зажимных валков 23, 24, 25 и 26. Однако в альтернативном варианте могут быть использованы и другие способы. Например, в других вариантах реализации избыточную жидкость можно удалить из жгута волокон 28 при использовании вакуума, способа сжатия, использующего резиновый скребок, один или несколько воздушных ракелей и т.п.
В одном варианте реализации на жгут волокон 28 можно нанести смазку. Например, в камере устройства для нанесения прядильного аппрета 22 можно нанести прядильный аппрет, что в общем случае известно на современном уровне техники. На жгут волокон 28 можно нанести любою подходящую для использования смазку. Например, на жгут волокон 28 можно наносить подходящий для использования аппрет на основе масла, такой как Ьиго1 РР-912, доступный в компании ОйоиЫоп Тсе11по1ощс5. 1пс. Добавление аппретирующего или смазывающего покрытия может увеличить удобство работы со жгутом волокон во время проведения последующей обработки, а также может уменьшить трение и накопление статического электричества для готовой нити. В дополнение к этому покрытие из аппрета на нити может улучшить скольжение между индивидуальными элементарными волокнами нити во время проведения процесса вытяжки и может увеличить достижимую степень вытяжки и, таким образом, увеличить для подвергнутой вытяжке комплексной нити модуль упругости и предел прочности на разрыв.
После проведения закаливания жгута волокон 28 и любых необязательных технологических стадий жгут волокон можно будет подвергнуть вытяжке при одновременном подводе тепла. Например, в одном варианте реализации жгут волокон 28 можно подвергать вытяжке в печи 43, нагретой до температуры в диапазоне от приблизительно 80 до приблизительно 170°С. В частности, жгут волокон 28 можно подвергать вытяжке при степени вытяжки (определенной как соотношение между скоростью второго или конечного вытяжного валка 34 и первого вытяжного валка 32), большей чем приблизительно 6. В одном варианте реализации степень вытяжки при первой (или единственной) вытяжке может находиться в диапазоне от приблизительно 6 до приблизительно 25. В еще одном варианте реализации степень вытяжки может быть большей чем приблизительно 10, например большей чем приблизительно 15. В дополнение к этому нити можно наматывать на валки 32, 34, что в общем случае известно на современном уровне техники. Например, в одном варианте реализации на вытяжных валках могут иметься от приблизительно 5 до приблизительно 15 оборотов нити.
Несмотря на использование в проиллюстрированном варианте реализации для целей вытяжки нити последовательности из вытяжных валков необходимо понимать, что необязательно может быть использован любой подходящий способ, который может обеспечить приложение усилия к нити для растяжения нити после стадии закаливания. Например, для вытяжки нити необязательно может быть использован любой механический аппарат, включающий зажимные валки, вытяжные валки, баллоны для водяного пара, струи воздуха, водяного пара или других газов. После проведения стадии вытяжки нити комплексную нить 30 можно охлаждать и наматывать на снимающий валок 40.
В одном варианте реализации готовую комплексную нить 30, как это показано, можно наматывать на катушку или принимающую бобину 40 и транспортировать во вторую позицию для формования композитных материалов настоящего изобретения. В альтернативном варианте реализации комплексную нить можно подавать непосредственно на вторую линию обработки, где нить можно подвергнуть дополнительной обработке.
Изобретение не ограничивается высокомодульными комплексными волокнами, сформованными в соответствии с описанным ранее способом. Например, в еще одном варианте реализации один или несколько слоев описанных композитных структур могут содержать высокомодульные полиолефиновые волокна, сформованные из экструдированной пленки. Например, для формования волокон и волокнистых полотен, предназначенных для применения в описанных композитных структурах, может быть использована высокомодульная формуемая из расплава пленка, такая как та, что описывается в патенте США № 6110588 авторов Рете/, с1 а1., который посредством ссылки включается в настоящий документ.
В одном варианте реализации сначала можно сформовать высокоориентированную полукристаллическую формуемую из расплава пленку, характеризующуюся индуцированной кристалличностью. Инду
- 5 016944 цированной степени кристалличности, превышающей ту, получения которой обычно можно добиться в случае формуемой из расплава пленки, можно достичь в результате объединения экструдирования через щелевую экструзионную головку и последующей обработки, такой как каландрование, отжиг, растяжение и/или перекристаллизация. После формования пленки пленку можно подвергнуть дополнительной обработке для получения волокон и полотен, предназначенных для использования в композитных структурах изобретения.
Один вариант реализации при формовании высокомодульной экструдированной из расплава полиолефиновой пленки схематически проиллюстрирован на фиг. 2. Как можно видеть, в соответствии с данным вариантом реализации полимерную композицию можно подавать в аппарат экструдера 112 и можно экструдировать через экструзионную головку 114 в форме пленки или листа 109. Толщину пленки 109 в общем случае можно выбирать в соответствии с желательным вариантом конечного использования и ее получения можно добиваться в результате регулирования технологических условий. Например, пленка, получаемая в результате экструдирования через щелевую экструзионную головку, 109 в одном варианте реализации может иметь толщину, меньшую чем 100 милов (2,5 мм). В одном варианте реализации пленка 109 может иметь толщину в диапазоне от 30 до 70 милов (от 0,8 до 1,8 мм). Однако в зависимости от характеристик, желательных для волокон, которые будут формовать из пленки, пленку 109 необязательно можно будет получать по способу экструдирования через щелевую экструзионную головку и при толщинах за пределами данного диапазона.
После экструдирования пленку 114 можно подвергнуть закаливанию на нагретом барабане для отливки пленки 102, поверхность которого можно выдерживать при температуре, большей температуры стеклования, но меньшей температуры плавления полимерной композиции. Однако закаливание на нагретом барабане для отливки пленки не является требованием данного конкретного варианта реализации, и в других вариантах реализации пленку можно подвергать закаливанию под действием воздуха или текучей среды, такой как вода, которые можно нагревать, как и в описанном ранее способе формования комплексного волокна.
В еще одном варианте реализации пленку можно подвергать быстрому закаливанию до температуры, меньшей температуры кристаллизации, а после этого степень кристалличности можно увеличивать по способу кристаллизации, индуцированной напряжением; например, в результате вытяжки при степени вытяжки, равной по меньшей мере 2:1.
После экструдирования через щелевую экструзионную головку (и вытяжки в случае наличия таковой) пленку 109 можно подвергнуть каландрованию, такому как в позиции 104. Каландрование может сделать возможным достижение повышенной молекулярной ориентации и позволить добиться получения впоследствии более высоких степеней вытяжки. В одном варианте реализации каландрование можно проводить при температуре α-кристаллизации или более высокой. Температуру α-кристаллизации в настоящем документе описывают как температуру, при которой кристаллитные субзвенья будут способны перемещаться в пределах более крупного звена ламеллярного кристалла.
После каландрования пленку 109 можно подвергнуть вытяжке в условиях пластического течения, которые не достигают тех условий, при которых могло бы иметь место хрупкое разрушение пленки. Если говорить о полипропилене, то можно сказать, что пленки можно подвергнуть вытяжке до длины, по меньшей мере приблизительно в 5 раз превышающей длину, полученную при экструдировании. Если говорить о проведении стадий как каландрования, так и вытяжки, то можно сказать, что в одном варианте реализации объединенная степень вытяжки может быть равна по меньшей мере 10:1. В одном варианте реализации объединенная степень вытяжки для полипропиленовой пленки может находиться в диапазоне от приблизительно 10:1 до приблизительно 40:1.
Как и в случае обсуждавшегося ранее способа формования комплексного волокна, вытяжку можно проводить при повышенной температуре, например, в печи 143, при использовании нагретых вытяжных валков и т.п. В дополнение к этому на стадии вытяжки, как это проиллюстрировано, можно использовать два вытяжных валка 132, 134 или необязательно несколько вытяжных валков, а также любой другой подходящий способ вытяжки.
После проведения стадии вытяжки высокоориентированную пленку 109 можно собирать на валке 140 для проведения дополнительной обработки или для проведения дополнительной обработки ее необязательно можно немедленно отправлять на вторую линию. Конечную толщину пленки в общем случае может определить комбинация толщины, полученной при экструдировании через щелевую экструзионную головку, толщины каландрования и степени вытяжки. В одном варианте реализации конечная толщина пленки может находиться в диапазоне от приблизительно 1 до приблизительно 20 милов (от приблизительно 0,025 до приблизительно 0,5 мм). В еще одном варианте реализации толщина пленки может находиться в диапазоне от приблизительно 3 до приблизительно 10 милов (от приблизительно 0,075 до приблизительно 0,25 мм).
После формования высокоориентированной высококристаллической пленки пленку можно подвергнуть дополнительной обработке до получения высокомодульных волокон, предназначенных для использования в описанных композитных структурах. Например, в одном варианте реализации пленку можно разделять или разрезать в соответствии со способами, которые в общем случае на современном
- 6 016944 уровне техники известны, для того, чтобы получить множество высокомодульных ленточных волокон.
В еще одном варианте реализации пленку можно подвергать фибриллированию и/или микрофибриллированию для вычленения из пленки макроволокон и/или микроволокон. Например, в одном варианте реализации для пленки можно провести стадию фибриллирования при использовании обычных механических устройств, вычленяющих из высокоориентированной пленки макроскопических волокон. В одном примере устройства для механического фибриллирования используют вращающийся барабан или валок, имеющие режущие элементы, такие как иглы или зубья, которые могут входить в контакт с пленкой во время ее перемещения по барабану. Зубья могут полностью или частично проникать в поверхность пленки для придания ей фибриллированной поверхности. Известны и другие подобные обработки для макрофибриллирования, и они включают такие механические действия, как кручение, скобление щеткой (как в случае игольчатого валка), истирание, например, при использовании кожаных прокладок, и изгибание. Волокна, полученные по таким обычно используемым способам фибриллирования, могут быть макроскопическими по размеру и в общем случае в поперечном сечении имеют несколько сотен микронов и могут быть либо полуотделенными, либо полностью отделенными от пленки.
Ориентированную пеленку необязательно можно подвергнуть микрофибриллированию в результате воздействия на нее энергии текучей среды, достаточной для вычленения из пленки микроволокон. Например, одну или обе поверхности пленки можно ввести в контакт с текучей средой высокого давления при использовании, например множества струй текучей среды. Может быть использован любой тип жидкой или газообразной текучей среды. Жидкие текучие среды могут включать воду или органические растворители, такие как этанол или метанол. Могут быть использованы и подходящие газы, такие как азот, воздух или диоксид углерода, а также смеси жидкостей или смеси газов. Любой такой текучей средой предпочтительно является та, которая, по существу, не абсорбируется полимерной матрицей, поскольку это могло бы привести к уменьшению ориентации и степени кристалличности у микроволокон. В еще одном варианте реализации микрофибриллирование можно провести в результате погружения пленки в высокоэнергетическую кавитирующую среду. Например, используя подвод ультразвуковой энергии к текучей среде, в которую пленка погружена.
Микрофибриллы, сформованные в соответствии с таким способом, в общем случае на несколько порядков величины уступают по диаметру волокнам, полученным при помощи механических устройств, и могут иметь размеры в диапазоне от менее чем приблизительно 0,01 до приблизительно 20 мкм.
В случае использования способа микрофибриллирования многие, если не все микроволокна, могут оставаться соединенными с пленкой. В выгодном варианте микрофибриллированное изделие, в том числе микроволокна, полуотделенные от пленки, может представлять собой удобное и безопасное средство работы с микроволокнами, их хранения и транспортирования. При желании микроволокна можно получать с поверхности пленки при помощи механических устройств, таких как игольчатый валок, устройство для скобления и т. п., а после этого использовать при формовании описанных композитных структур. Однако в композитных структурах необязательно можно использовать и полотно, содержащее множество полуотделенных микро- и/или макроволокон. В частности, полотно, содержащее множество высокомодульных микро- и/или макроволокон, может сформировать нетканое полотно, предназначенное для включения в описанные композитные структуры в качестве одного слоя.
Если говорить о высокомодульных полипропиленовых волокнах, сформованных в соответствии со способом экструдирования из расплава, таком как тот, что проиллюстрирован на фиг. 1 и 2, то можно сказать, что волокна могут быть высококристаллическими и высокоориентированными при малой доле ламеллярной структуры или ее отсутствии. В частности, в соответствии с методиками измерения широкоуглового рассеяния рентгеновского излучения индивидуальные волокна (например, индивидуальные элементарные волокна комплексной нити) могут характеризоваться более чем приблизительно 80%-ной степенью кристалличности. Например, фиг. 3 иллюстрирует диаграмму рассеяния для широкоуглового рассеяния рентгеновского излучения, полученную для примера высокомодульного полипропиленового волокна из описанных композитов, сформованных из расплава. Данное конкретное волокно вытягивали из нити, которую формовали из расплава по способу экструдирования через многоканальный мундштук, имеющий восемь отверстий, каждое из которых имеет диаметр 0,012 дюйма, закаливали в водной ванне при 73°С и подвергали вытяжке при степени вытяжки 16,2. Подвергнутая вытяжке нить характеризовалась конечным массовым номером, равным 406 г/9000 м. Как можно видеть при обращении к чертежу, где 0φ соответствует параллельности волокну, аморфная область волокна может соответствовать 2φ в диапазоне от 10 до 30 и φ в диапазоне от 60 до 90 (темная область поблизости от нижней части фиг. 3), а кристаллическая область может соответствовать 2φ в диапазоне от 10 до 30 и φ в диапазоне от -15 до 15 (включая яркие пятна по бокам фиг. 3). Таким образом, в результате интегрирования интенсивности рассеяния рентгеновского излучения в кристаллической и аморфной областях степень кристалличности элементарного волокна можно получить в виде (1х-1а)/(1х), где 1х представляет собой интенсивность в кристаллической области; а
1а представляет собой интенсивность в аморфной области.
- 7 016944
В дополнение к этому полиолефиновые волокна могут быть высокоориентированными, что продемонстрировано малой шириной пиков широкоуглового рассеяния рентгеновского излучения на фиг. 3.
Фиг. 4 представляет собой диаграмму рассеяния для малоуглового рассеяния рентгеновского излучения, полученную для элементарного волокна, продемонстрированного на фиг. 3. Как можно видеть, ни одна из предполагаемых структур, относящихся к кристаллической форме, ориентации и аморфным областям, на чертеже не проявляется, а волокно, по-видимому, вообще не имеет настоящих аморфных областей, но, как представляется, образовано исключительно из кристаллических областей и высокоориентированных аморфных областей.
Диаграммы рассеяния для малоуглового рассеяния рентгеновского излучения, полученные для более низкомодульных полиолефиновых волокон, в общем случае свидетельствуют о наличии чередующихся кристаллических и аморфных областей, которые проявляются в виде ярких пятен интенсивности рассеяния по оси нити. (См., например, работу Ро1ургору1епе ИЬетк - 8с1епсе апб Тесйпо1оду, М. Л1ппсб. Е18еу1ет 8с1еп1Шс РиЫщЫпд Сотрапу, 1982, рр. 192-203, которая посредством ссылки включается в настоящий документ). Положения данных пятен можно использовать для определения шага длинного периода между повторяющимися кристаллическими областями. Отсутствие данных пятен на фиг. 4 свидетельствует о том, что любые аморфные области в волокне фиг. 4 характеризуются электронной плотностью, почти что идентичной электронной плотности в кристаллических областях, и, таким образом, образованы из плотных высокоориентированных цепей аморфных областей или вообще отсутствуют. На основании одновременного рассмотрения диаграммы рассеяния для широкоуглового рассеяния рентгеновского излучения фиг. 3, которая свидетельствует о том, что аморфная интенсивность составляет по меньшей мере 15%, можно предположить, что аморфные области проиллюстрированного элементарного волокна наиболее вероятно состоят из высокоориентированных цепей.
В дополнение к этому экваториальное рассеяние на диаграммах рассеяния для малоуглового рассеяния рентгеновского излучения в общем случае идет от центра по нормали к оси волокна и проецируется в виде длинной тонкой полосы от центра в каждом направлении. Если еще раз обратиться к фиг. 4, то можно сказать, что в проиллюстрированном волокне данные полосы экваториального рассеяния значительно усилились до такой степени, что более точным их было бы уже описывать как крылья. Данное экваториальное рассеяние возникает в результате фибриллирования кристаллических сегментов с образованием более четко определенных иглоподобных ансамблей. Длинная экваториальная полоса обуславливается высокой концентрацией в нити цилиндрических структур типа шампура при организации ламелей между или вокруг шампуров в виде кусков шашлыка. Данные полосы в общем случае возникают в ситуациях с повышенной степенью вытяжки, таких как те, что имеют место в настоящем изобретении.
Кроме того, как можно видеть из фиг. 4, элементарные волокна могут описать почти что отсутствие меридионального отражения и наличие экваториального рассеяния, которое является таким сильным, что соотношение интенсивностей рассеяния между интенсивностями экваториального рассеяния и меридионального рассеяния становится большим, но сохраняется сильный контраст плотности, о чем свидетельствует общая интенсивность.
В общем случае высокомодульные волокна, подходящие для использования при формовании описанных композитных материалов, могут обнаруживать характеристики малоуглового рассеяния рентгеновского излучения, включающие соотношение между экваториальной интенсивностью и меридиональной интенсивностью большее чем приблизительно 1,0. В одном варианте реализации данное соотношение может быть большим чем приблизительно 3. В общем случае волокна могут обнаруживать экваториальную интенсивность при интегрировании для 2φ в диапазоне от приблизительно 0,4 до приблизительно 1,0 и для φ в диапазоне от приблизительно 60 до приблизительно 120 и от приблизительно 240 до приблизительно 300 (нулевое значение φ соответствует параллельности нити или вертикали, если обратиться к фиг. 4). В дополнение к этому волокна могут обнаруживать меридиональную интенсивность при интегрировании для 2φ в диапазоне от приблизительно 0,4 до приблизительно 1,0 и для φ в диапазоне от приблизительно -60 до приблизительно 60 и от приблизительно 120 до приблизительно 240.
В еще одном варианте реализации один или несколько слоев композитных структур могут содержать высокомодульные полиолефиновые волокна, сформованные в соответствии со способом прядения из раствора, что в общем случае известно на современном уровне техники. Например, слои композита могут содержать высокомодульные полиолефиновые волокна, сформованные в соответствии с примерами способов прядения из раствора, описанных в патенте США № 4413110 авторов Кауекй, е! а1., патенте США № 4137394 авторов МсШштеп, е! а1. или патенте США № 5958582 авторов ОипЬаг, е! а1., все из которых посредством ссылки включаются в настоящий документ.
В соответствии с настоящим изобретением описываются композитные многослойные структуры, которые содержат по меньшей мере в одном слое множество полипропиленовых волокон, характеризующихся высоким модулем упругости и высоким пределом прочности на разрыв. Описанные композиты также включают и второй слой, который может быть идентичным или отличным в сопоставлении с первым слоем, и полимерное связующее. Было обнаружено, что вследствие уникальных и выгодных ха
- 8 016944 рактеристик высокопрочных полиолефиновых волокон и, в частности, тех, которые характеризуются высоким модулем упругости и высоким пределом прочности на разрыв в комбинации с низкой плотностью и низкой диэлектрической постоянной, данные материалы можно выгодным образом объединить с подходящим для использования связующим в соответствии с любым подходящим для использования способом объединения и необязательно в сочетании со слоями, сформованными из других материалов, до получения композитных материалов настоящего изобретения.
В соответствии с изобретением один или несколько слоев описанных композитов могут представлять собой тканое, нетканое или трикотажное полотна, содержащие высокомодульные полиолефиновые волокна. Термин полотно в настоящем документе определяют как включающий любую плоскостную текстильную структуру, полученную в результате переплетения нитей, комплексных волокон, элементарных волокон или некоторой их комбинации. В соответствии с этим один или несколько слоев описанных композитных материалов могут содержать высокомодульные полиолефиновые волокна с предварительно определенной, организованной и образующей переплетения схемой размещения, что в настоящем документе называют сотканным полотном (т.е. полотном, сформованным в соответствии со способом ткачества и/или вязания), или необязательно могут содержать волокна со случайной схемой размещения (нетканое полотно) или в виде однонаправленного полотна препрега, в котором множество однонаправленных волокон соосно выравнивают и удерживают в матрице из полимерного связующего.
Сотканное полотно, образованное из описанных композитных структур, можно сформовать в соответствии с любым способом получения текстиля и с использованием любых систем и устройств для получения текстиля по способу ткачества и/или вязания, которые в общем случае на современном уровне техники известны и пригодны для использования в случае полиолефинсодержащих волокон, таких как те, что описываются в настоящем документе. Например, с целью введения в материал тонкой печатной платы полотно можно изготовить из небольшой нити, соответствующей приблизительно 40 денье и введенной в сотканную структуру в количестве вплоть до 100 уточин на один дюйм в любом одном из двух или в обоих направлениях. В случае более крупных структур полотно может быть образовано из более крупной нити, соответствующей вплоть до приблизительно 10000 денье или даже более и вводимой в тканую структуру в количестве только 10 или даже менее уточин на один дюйм. Таким образом можно получить композиты, характеризующиеся переменными толщинами и физическими свойствами. В дополнение к этому приемлемой является любая схема ткацкого переплетения, которая делает возможной передачу прочности нити компоненту, образованному смолой. Например, по длине описанных структур или в комбинации с ними могут быть использованы такие схемы ткацкого переплетения, как саржевое и атласное переплетения, которые хорошо известны на современном уровне техники.
Нетканое полотно, содержащее высокомодульные полиолефиновые волокна, можно формовать в соответствии с любым подходящим для использования способом формования, который в общем случае известен на современном уровне техники. Например, после формования множество волокон, включающих описанные высокомодульные полиолефиновые волокна, в соответствии с любым известным способом можно случайным образом укладывать на перемещающемся формовочном полотне и связывать одно с другим при использовании клея, подведенного тепла, приложенного давления или некоторой их комбинации. Подходящие для использования клеи в общем случае на современном уровне техники известны, и по желанию их можно наносить во время процесса формования волокна или во время процесса формования полотна. В одном варианте реализации нетканое полотно может содержать множество макро- и/или микроволокон, частично и/или полностью вычлененных из высококристаллической полиолефиновой пленки.
В одном варианте реализации слой, предназначенный для включения в описанные композиты, можно формовать исключительно из полипропиленовых волокон, характеризующихся высоким модулем упругости и высоким пределом прочности на разрыв. Например, нити как утка, так и основы в слое сотканного полотна могут представлять собой исключительно высокомодульные полипропиленовые нити. Однако, в дополнение к высокомодульным полипропиленовым волокнам и полимерному связующему композитные структуры изобретения необязательно могут содержать и другие материалы. Например, в одном варианте реализации композитная структура может включать один или несколько слоев, содержащих высокомодульные полипропиленовые волокна, и сам данный слой может представлять собой композитный материал.
Например, в одном варианте реализации слой композита может содержать высокомодульные полипропиленовые волокна в качестве компонента композитной нити. Композитную нить в настоящем документе определяют как включающую нить, сформованную из комбинации двух различных типов волокна. Например, при получении композитной нити высокомодульное полипропиленовое волокно можно объединять с волокном из другого материала, таким как нижеследующее, но без ограничения только этим, стекловолокно, углеродное волокно, металлическое волокно или волокно, сформованное из других полимеров, таких как, например, высокоэффективные полиолефины, такие как сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ), волокно на основе фторуглеродов, такое как в случае политетрафторэтилена (ПТФЭ), или полиарамиды, такие как полипарафенилентерефталамид.
Примеры композитных волокон можно формовать в соответствии с любым подходящим для ис- 9 016944 пользования способом формования композитного волокна. Например, два и более волокна можно объединять в результате проведения кручения, текстурирования с ложным кручением, аэродинамического текстурирования или любого другого процесса текстурирования или объединения нити. В одном варианте реализации композитную нить можно формовать включающей внутреннее ядро, сформованное из первого материала, и внешнюю оболочку, содержащую другой материал, а в одном конкретном варианте реализации высокомодульное полипропиленовое волокно, описанное в настоящем документе. Один пример способа формования таких композитных нитей описывался в патенте США № 6701703 автора Райте, который посредством ссылки включается в настоящий документ. В еще одном варианте реализации композитную нить можно сформовать в соответствии с аэродинамическим способом объединения, таким как описанный в патенте США № 6440558 авторов К1аи5, с1 а1., который также посредством ссылки включается в настоящий документ. Однако это просто примеры способов, и специалистам в соответствующей области техники хорошо известно множество таких подходящих для использования способов объединения, которые, таким образом, подробно в настоящем документе не описываются.
В одном варианте реализации композитной нити композитная нить может содержать два и более полиолефиновых волокна, характеризующихся температурами плавления, которые отличаются на значительную величину. Например, один пример композитной нити может содержать высокомодульную полипропиленовую нить, которая характеризуется температурой плавления, равной приблизительно 165°С, в комбинации с полиэтиленовой нитью, которая характеризуется температурой плавления, равной приблизительно 135°С. В соответствии с данным конкретным вариантом реализации тканые полотна, содержащие композитную нить, можно спрессовать с другими слоями при подводе тепла и приложении давления, достаточных для плавления более низкоплавкого компонента, который может исполнять функцию вышеупомянутого полимерного связующего материала, что приводит к получению в качестве слоя в композитной структуре полимерной матрицы, армированной высокомодульной полипропиленовой нитью. В качестве компонента, характеризующегося низкой температурой плавления, может быть использовано множество полимеров или смесей полимеров, которые характеризуются соответствующей низкой температурой плавления, что хорошо известно специалистам в соответствующей области техники, и, таким образом, нет никакой необходимости их описывать подробно в настоящем документе.
В еще одном варианте реализации один или несколько слоев композитной структуры могут представлять собой композитное полотно, где в полотне может содержаться смесь типов волокон или нитей. Например, можно сформовать сотканное полотно, содержащее высокомодульные полипропиленовые нити или их композиты в комбинации с нитями или волокнами из других материалов, таких как, например, материалы, такие как обсуждавшиеся ранее при рассмотрении формования композитных нитей. Например, можно сформовать полотно, содержащее множество высокомодульных полипропиленовых нитей в комбинации со стекловолокном, углеродным волокном, арамидным волокном, композитным волокном и т. п., которые можно периодически вводить по всей поверхности сотканного полотна.
В соответствии с данным конкретным вариантом реализации для содействия определению специфических характеристик слоя полотна можно будет регулировать размер, совокупное количество, направление и местоположение вторичных волокон в полотне. Например, композитная структура может включать один или несколько индивидуальных слоев сотканных полотен, которые демонстрируют наличие анизотропии по отношению к характеристикам предела прочности при изгибе и/или растяжении, что можно регулировать в результате добавления вторичных волокон в предварительно определенные положения в утке и/или основе полотна.
В дополнение к одному или нескольким слоям, содержащим множество высокомодульных полипропиленовых волокон, композитные структуры описанного изобретения также могут включать один или несколько дополнительных слоев, которые необязательно должны содержать какие-либо высокомодульные полипропиленовые волокна. Неограничивающий перечень материалов, которые могут быть с выгодой включены в качестве одного или нескольких слоев описанных композитных структур, может включать, например, тканые и нетканые полотна из стекловолокна; тканые и нетканые материалы из углеродного волокна; полимерные тканые материалы, нетканые материалы, пленки, листы и т.п., что может включать любого представителя, выбираемого из широкого ассортимента полимерных волокон, полимерных матриц, или некоторая их комбинация, включая, например, армированные волокном термоотверждающиеся матрицы, сформованные с использованием галогенированных полимеров (например, ПТФЭ, ПВХ, ПВА и т.п.), полиарамидов (например, Ксу1аг®). СВМПЭ и т.п.; металлические пленки и фольги; и/или жидкокристаллические материалы.
Данные дополнительные слои могут придавать композитной структуре желательные физические характеристики, такие как предел прочности при растяжении, предел прочности при изгибе или предел прочности при проникновении в поперечном направлении. Например, композитная структура может содержать один или несколько материалов, которые могут увеличить сопротивление слоистой структуры перфорации или инфильтрации в поперечном направлении при действии инородной субстанции (например, в случае пули, проникновения жидкости и т.п.).
В одном варианте реализации один или несколько слоев композита могут улучшить конкретные
- 10 016944 электрические характеристики структуры. Например, композитная структура может включать слой электроизолирующего диэлектрического материала, на который можно нанести металл, например, при формовании печатной платы для электрического устройства.
Любой слой описанных композитных структур необязательно может быть непрерывным или дискретным на всем протяжении структуры. Например, в конкретном примере композитной структуры, предназначенной для использования в электрическом устройстве, один или несколько слоев композитной структуры могут содержать проводящие материалы, расположенные в виде специальной схемы размещения таким образом, чтобы сформировать в структуре электрический контур. В соответствии с определением в настоящем документе конфигурацию, сформированную в виде специальной схемы размещения материалов, таких как проводящие материалы, можно рассматривать в качестве одного слоя описанных композитных структур, хотя сформированную конфигурацию на поверхности соседнего слоя структуры может размещать и дискретно. Например, на каждом из нескольких слоев композитного материала может иметься конфигурация в виде схемы размещения электропроводящих материалов, образующих электрический контур, и после этого данные слои объединяют для получения многослойной электрической печатной платы, что хорошо известно на современном уровне техники.
В определенных вариантах реализации перед объединением нескольких индивидуальных слоев описанных композитных структур выгодным может оказаться проведение предварительной обработки одного или нескольких материалов композита. Например, в одном варианте реализации либо волокно, либо сформованный слой можно подвергнуть предварительной обработке для улучшения определенных характеристик волокна или слоя, таких как, например, смачиваемость или адгезия. Например, для улучшения или наращивания физических характеристик волокно можно подвергнуть фибриллированию, обработке плазмой или коронным разрядом или можно подвергнуть обработке с поверхностным проклеиванием, где все варианты из вышеупомянутых в общем случае на современном уровне техники известны. В одном варианте реализации волокна или слой можно подвергнуть обработке, увеличивающей площадь удельной поверхности материала, например, по способу фибриллирования, с целью увеличения площади поверхности, доступной для последующего нанесения связующего, и, таким образом, улучшения адгезии к соседним слоям. Например, для улучшения меж- и внутрислоевой адгезии волокна, пленки или полотна можно подвергать фибриллированию или микрофибриллированию в соответствии со способами, описанными ранее, или с подобными такими способами, что в общем случае известно на современном уровне техники.
В еще одном варианте реализации для того, чтобы промотировать формирование более прочного сцепления между слоями во время проведения процесса формования композита, выгодной может оказаться функционализация поверхности материалов, образующих один или несколько слоев. В таких вариантах реализации получения функционализации можно добиться в соответствии с любым подходящим для использования способом. Например, на индивидуальные волокна перед формованием слоя полотна или необязательно на само полотно в виде покрытия можно нанести проклеивающее вещество для волокон. Подходящее для использования проклеивающее вещество может включать любое проклеивающее вещество, которое способно обеспечить сцепление с поверхностью волокна при одновременном оставлении реакционноспособных групп, предназначенных для сцепления с матричной смолой или для сцепления непосредственно с еще одним слоем композита.
В одном конкретном варианте реализации перед объединением индивидуальных слоев друг с другом органические материалы, включаемые в композитную структуру, и, в частности, высокомодульные полипропиленовые волокна или слои, сформованные из них, можно подвергнуть окислению для того, чтобы промотировать улучшенное сцепление между слоями. Например, либо до, либо после проведения процесса формования полотна высокомодульные полипропиленовые волокна можно подвергнуть окислению в соответствии с любым подходящим для использования способом окисления, включающим нижеследующее, но не ограничивающимся только этим, использование коронного разряда, химического окисления, обработки пламенем, обработки кислородной плазмой или УФ-излучением. В одном конкретном примере можно получить плазму при атмосферном давлении, такую как та, которую получают при помощи установки Епегсоп Р1а§ша3 с использованием атмосферы из 80% гелия и 20% кислорода при умеренном уровне мощности, и полотно или волокно можно подвергнуть обработке плазмой с целью получения реакционноспособных групп, которые могут улучшить смачивание и сцепление волокон в контакте с термоотверждающимися смолами, такими как системы эпоксидных смол или смол на основе ненасыщенных сложных полиэфиров.
Слои описанных композитных материалов можно объединять в соответствии с любым из широкого ассортимента способов, подходящих для использования, в которых используют полимерное связующее. Для целей настоящего описания способы формования композита в широком смысле классифицируют, разбивая на способы формования при прямом прессовании и способы формования с использованием термоотверждающейся смолы. Для объединения слоев необязательно может быть использована комбинация обоих типов способов. Например, два и более слоя, включенные в готовый продукт, сначала можно объединять по способу прямого прессования до получения промежуточного слоистого материала, а после проведения данного начального процесса один или несколько промежуточных слоистых материа
- 11 016944 лов можно объединять друг с другом или с дополнительными слоями по способу формования с использованием термоотверждающейся смолы до получения готовой композитной структуры.
В одном варианте реализации может быть использован способ прямого прессования, в котором слои по способу прямого прессования можно скреплять друг с другом с включением в слои композита и/или между ними низкоплавкого термопластичного связующего в качестве материала матрицы. Например, в одном варианте реализации между другими слоями композита можно включать слой низкоплавкой термопластичной пленки. В соответствии с данным вариантом реализации термопластичная пленка может характеризоваться температурой плавления меньшей, чем температура плавления материалов соседних слоев, и, в частности, меньшей, чем температура плавления высокомодульного полипропиленового волокна. После подвода тепла и приложения давления во время проведения процесса прямого прессования термопластичная пленка может, по меньшей мере, частично расплавиться и исполнить функцию связующего.
В еще одном варианте реализации перед сборкой композитной структуры связующую термопластичную смолу можно в виде покрытия нанести на индивидуальные нити, волокна или слои. Например, на индивидуальные нити или волокна и/или готовые слои композита покрытие из термопластичной смолы, характеризующейся более низкой температурой плавления в сопоставлении с температурой плавления высокомодульных полипропиленовых волокон, можно нанести по способу экструдирования. После подвода тепла и приложения давления во время проведения процесса прямого прессования термопластичный материал может, по меньшей мере, частично расплавиться и надежно скрепить слои друг с другом.
Возможные термопластичные смолы и пленки, предназначенные для использования в качестве связующего в способах прямого прессования, могут включать, например, низкоплавкие полиэтилены, низкоплавкие полипропиленовые сополимеры или низкоплавкие фторполимеры, что в общем случае на современном уровне техники известно. Соседние слои, которые можно скреплять по способам прямого прессования, могут быть идентичными друг другу или отличными друг от друга. Например, несмотря на то, что при использовании способов прямого прессования могут быть скреплены два и более соседних и, по существу, идентичных полипропиленовых полотна, такие способы также можно будет использовать и для скрепления слоев, которые не являются идентичными.
Соседние слои описанных композитов также можно скреплять друг с другом и по способу формования с использованием термоотверждающейся смолы при помощи термоотверждающегося связующего. Как в общем случае известно на современном уровне техники, такой способ может включать нанесение термоотверждающейся матричной смолы на один или несколько индивидуальных слоев или необязательно на волокна, образующие индивидуальный слой, тесное сближение индивидуальных слоев друг с другом, придание формы многослойной структуре, такое как в форме, и отверждение термоотверждающейся смолы для скрепления слоев друг с другом, необязательно отверждение при одновременном выдерживании структуры под давлением. Термоотверждающуюся смолу необязательно можно наносить на многослойную структуру после сближения индивидуальных слоев друг с другом и придания им формы, например, в результате ввода в форму жидкого термоотверждающегося связующего, но в любом случае после отверждения термоотверждающейся смолы смола может сформировать матрицу вокруг и среди других компонентов композитов и скрепить структуру.
Термоотверждающиеся смолы, подходящие для использования в соответствии с данным вариантом реализации, в общем случае могут включать любую стандартную темоотверждающуюся матричную смолу. Необязательно и в зависимости от желательного варианта использования продукта термоотверждающиеся смолы можно выбирать, основываясь на специфических физических или электрических характеристиках материала. Например, если говорить о формовании композитной структуры, предназначенной для использования в электротехнической области применения, то можно сказать, что выгодным может оказаться использование термоотверждающейся смолы, характеризующейся низкими потерями, такой как в общем случае известная на современном уровне техники.
Примеры термоотверждающихся смол, подходящих для использования при формовании композитных структур настоящего изобретения, могут включать нижеследующее, но не ограничиваются только этим, фенольные полимеры, меламиновые полимеры, эпоксиды, силиконы, ненасыщенные сложные полиэфиры, полиуретаны, полиамиды, полибутадиены, блочные сополимеры простого эфира и амида, простые полизфиримиды, полиимиды, полимочевины, полимеры сложных виниловых эфиров, фторполимеры, полимеры сложных эфиров циановой кислоты, полиизопрены, диеновые блочные сополимеры, полиэтилентерефталат (ПЭТФ) и т.п.
Индивидуальные слои описанных структур и/или полимерные связующие, используемые в композитных структурах, могут содержать наполнители и/или армирующие материалы, что в общем случае известно на современном уровне техники. Например, один или несколько слоев могут представлять собой полотно, армированное волокном, например полотно, армированное стекловолокном, и т.п. В дополнение к этому индивидуальные слои и/или связующие описанных композитов могут содержать наполнители, что в общем случае на современном уровне техники известно. Например, в один или несколько слоев или необязательно в полимерные связующие или в другие материалы матрицы описанных компо
- 12 016944 зитных структур можно включить керамические наполнители, такие как диоксид кремния, или наполнители, такие как технический углерод. В одном варианте реализации наполнители можно включать для придания структуре конкретных электрических или механических характеристик.
При получении композита, предназначенного для использования в конкретной области применения, композитные структуры могут содержать специальные предварительно разработанные материалы. Например, вследствие низких диэлектрических постоянных у полиолефинов, использованных в композитах, композитные структуры можно будет с выгодой использовать во множестве электротехнических областей применения, требующих наличия низких потерь. В одном конкретном варианте реализации один или несколько слоев композита могут содержать множество высокомодульных полипропиленовых волокон, и композитная структура может быть, по существу, прозрачной для электромагнитного излучения. В соответствии с данным конкретным вариантом реализации конструкцию изобретения можно будет с выгодой использовать в качестве печатной платы или в качестве защитного кожуха для устройства, испускающего и/или принимающего электромагнитные волны, такого как обтекатель антенны. Электрические устройства настоящего изобретения могут демонстрировать наличие улучшенных характеристик в сопоставлении с характеристиками ранее известных устройств, которые не содержат высокомодульные полиолефиновые волокна. Например, диэлектрическая постоянная и/или диэлектрические потери могут быть меньшими, чем те, что наблюдаются для ранее известных слоистых материалов, используемых в подобных областях применения. Например, в одном варианте реализации композиты настоящего изобретения могут характеризоваться диэлектрической постоянной, меньшей чем приблизительно 3,5. В еще одном варианте реализации диэлектрическая постоянная может быть даже еще меньшей, например меньшей чем приблизительно 3,0, или в других вариантах реализации даже еще меньшей, например меньшей чем приблизительно 2,7.
В одном конкретном варианте реализации одна или обе внешние поверхности устройства изобретения, в особенности хорошо подходящего для использования в электротехнических областях применения, могут включать армирующее волокно, характеризующееся высокой термической стойкостью, такое как, например, стекловолокно. Это может позволить использовать устройство в высокотемпературных процессах, таких как те, что включают, помимо прочего, стандартные процессы пайки с использованием мягких припоев.
В одном варианте реализации описанная в настоящем документе композитная подложка, характеризующаяся низкими потерями, может быть получена при более низких затратах в сопоставлении с затратами для множества ранее известных подложек, характеризующихся низкими потерями, вследствие относительной малости затрат, связанных с полиолефиновыми материалами, а также малозатратных способов формования, которые можно использовать при формовании композитов.
В одном варианте реализации композитную структуру изобретения можно использовать при получении защитной конструкции, которая может являться, по существу, невосприимчивой к воздействию погоды, грязи и/или других элементов, которые могли бы повредить устройства, которые можно размещать внутри защитной конструкции. В одном конкретном варианте реализации такая защитная конструкция и, в частности, та часть защитной конструкции, которую формуют из композита настоящего изобретения, могут быть прозрачными для электромагнитных волн с различными частотами. Как таковая может быть использована электромагнитная волна, такая как испускаемая или принимаемая при помощи антенны связи, микроволновой антенной мачты, радиолокационных передатчика/приемника или любого другого передающего устройства. Таким образом, защитная конструкция могла бы защитить электрические устройства, удерживаемые внутри защитной конструкции, но не препятствовала бы функционированию устройств, поскольку электромагнитные волны, проходящие к электрическим устройствам, удерживаемым внутри защитной конструкции, и/или от них, могут проходить через слоистые композиты защитной конструкции. Такой защитный слоистый материал может включать различные композитные структуры, описанные в настоящем документе. Например, в одном варианте реализации в дополнение к одному или нескольким внутренним слоям, содержащим высокомодульные полипропиленовые волокна, прозрачный для электромагнитных волн слоистый материал может включать один или оба внешних слоя, образованных из стекла, Кеу1аг или сверхвысокомолекулярного полиэтилена.
Одним конкретным примером прозрачной для электромагнитных волн защитной конструкции является обтекатель антенны, внутри которого электромагнитная волна может генерироваться и передаваться от параболической антенны. После этого волна может проходить через обтекатель антенны и, в частности, через ту часть обтекателя антенны, которая содержит композитную структуру, описанную в настоящем документе. После отражения волны от объекта, такого как облако или летательный аппарат, волна может пройти обратно опять-таки через обтекатель антенны и еще раз быть воспринятой параболической антенной.
В дополнение к тем способам передачи и/или приема электромагнитных волн, которые связаны с радиолокационными областями применения, в различных электротехнических областях применения настоящего изобретения необязательно можно рассмотреть и другие соответствующие известные способы. Например, защитную конструкцию, описанную в настоящем документе, можно было бы использовать для вмещения и защиты лазеров, мазеров, диодов и других устройств генерации и/или приема электро
- 13 016944 магнитных волн. В одном конкретном варианте реализации защитную конструкцию, описанную в настоящем документе, можно использовать в сочетании с устройствами, функционирующими с использованием радиочастотных волн, таких как те, что имеют частоту в диапазоне от приблизительно 100 кГц до приблизительно 100 ГГц, или в одном варианте реализации от приблизительно 1 МГц до приблизительно 50 ГГц, или в еще одном варианте реализации от приблизительно 10 МГц до приблизительно 20 ГГц. Защитные конструкции изобретения могли бы оказаться подходящими для использования при защите электрического оборудования, применяемого для мониторинга погодных условий, для мониторинга воздушного или наземного движения или для детектирования присутствия летательных аппаратов, судов или других транспортных средств в окрестности военных объектов, в том числе военных кораблей.
В еще одном электротехническом варианте реализации слоистую композитную структуру изобретения можно использовать в качестве подложки для электрических контуров и, в частности, для высокочастотных контуров. Для целей настоящего описания термин высокая частота в настоящем документе определяют как соответствующий более чем 100 кГц. В соответствии с этим высокочастотные электрические печатные платы изобретения можно с выгодой использовать для контуров, способных функционировать при более чем приблизительно 100 кГц. В одном варианте реализации подложки изобретения можно использовать в сочетании с высокочастотными контурами, например контурами, функционирующими при частотах, больших чем приблизительно 1 МГц, или в других вариантах реализации даже еще больших, например больших чем приблизительно 1 ГГц.
В прошлом высокочастотные печатные платы формовали с включением проводящих слоев, которые приклеивали к слоям подложек, таким как композиты из стекла и эпоксида. Однако такие композиты из стекловолокна/эпоксида характеризуются высокой диэлектрической постоянной и высокими потерями. Композиты, такие как те, что описываются в настоящем документе и содержат множество волокон, экструдированных из расплава и характеризующихся высоким модулем упругости, могут демонстрировать более низкую диэлектрическую постоянную в сопоставлении с диэлектрическими постоянными ранее известных подложек. Например, меньшую чем приблизительно 3,0, или приблизительно 2,5, или даже меньшую чем приблизительно 2,2 в некоторых вариантах реализации.
Печатные платы, соответствующие настоящему изобретению, могут быть образованы из нескольких слоев, по меньшей мере один из которых содержит проводящие материалы с предварительно определенной схемой размещения для того, чтобы получить электрический контур, и по меньшей мере еще один из которых представляет собой слой подложки, содержащий множество высокомодульных полиолефиновых волокон. Проводящие материалы необязательно можно включать в несколько слоев, и/или различные проводящие материалы можно включать в один слой и размещать в электрической связи друг с другом, например, при помощи отверстий, что в общем случае в промышленности известно. Один или несколько слоев подложки необязательно можно сформовать из других непроводящих материалов, например одного или нескольких слоев композитного материала, содержащего стекловолокно, что может придавать многослойной подложке дополнительные структурные преимущества, такие как, например, низкий коэффициент термического расширения или способность подвергаться воздействию высоких температур в течение короткого периода времени, как при операции пайки с использованием мягких припоев, применяемой для соединения с контурами, расположенными на или в подложке, проводов, частей контуров (например, транзисторов, конденсаторов, диодов и т.п.) и/или внешних устройств.
В общем случае описанные печатные платы можно использовать при получении сначала электромагнитного сигнала соответствующей частоты, передаче сигнала на контур печатной платы через провода, кабели, соединения, паяные мягким припоем, и/или другие устройства, хорошо известные на современном уровне техники, распространении сигнала по проводящей структуре контура, которая может включать соединительные печатные проводники и/или полосковые линии передачи, а также конденсаторы, транзисторы и любые другие компоненты контура, в общем случае известные на современном уровне техники, а после приема данного сигнала на другом элементе, который по желанию может быть внутренним или внешним для печатной платы. Внешние элементы могут включать, например, компьютерную микросхему, микросхему памяти или любое другое внешнее электрическое устройство. Сигнал необязательно можно получать через беспроводное соединение от антенны или в альтернативном варианте от источников микроволновой мощности, таких как те, что доступны в интегральных микросхемах или электровакуумных лампах, или от любых других источников, которые в общем случае известны специалистам в соответствующей области техники.
Описанные печатные платы могут позволять добиваться достижения преимуществ в виде низкой диэлектрической постоянной и низких диэлектрических потерь, что в результате может привести к более высокой интенсивности сигнала, более низким потерям данных и более низкому рабочему напряжению в контуре помимо других преимуществ, которые хорошо известны на современном уровне техники. Описанные печатные платы могут представлять собой неотъемлемую часть сотового телефона или могут быть с выгодой использованы на автоматической телефонной станции, в компьютерах, высокомощных микроволновых устройствах или любом другом электрическом устройстве, функционирующем при микроволновой частоте, которое в общем случае известно на современном уровне техники.
В других вариантах реализации композитные структуры могут включать один или несколько слоев,
- 14 016944 демонстрирующих высокие предел прочности при изгибе и/или модуль упругости при изгибе. Например, один или несколько слоев можно сформовать из тканого или нетканого материала из стекловолокна, полиарамидного нетканого материала, такого как полотно из Кеу1аг®, или мата или нетканого материала из углеродного волокна. В одном конкретном варианте реализации данные другие материалы могут формировать внешние слои композитной структуры, при этом один или несколько слоев, содержащих высокомодульный полиолефин, будут заключены в сэндвичевую структуру между двумя внешними слоями. Данные внешние слои могут придать композиту преимущества данных конкретных материалов, но композитная структура все еще будет представлять собой намного более легкую конструкцию и/или намного менее дорогостоящую конструкцию в сопоставлении с ранее известными композитами, тем не менее, при одновременном достижении желательных прочностных характеристик вследствие включения в слои композита полиолефиновых волокон, характеризующихся низкой стоимостью, низкой плотностью и высоким модулем упругости.
Например, описанные композиты можно использовать при формовании чрезвычайно прочных, но, тем не менее, легких материалов, предназначенных для использования в бронежилете, деталях транспортных средств, включающих шасси и бамперы автомобилей, корпусах судов и шлемах. В одном варианте реализации композитная структура изобретения может характеризоваться низкой средней плотностью, например меньшей чем приблизительно 1,5 г/см3. В других вариантах реализации средняя плотность может быть даже еще меньшей, например меньшей чем приблизительно 1,2 г/см3, или даже еще меньшей, такой как меньше чем приблизительно 1,1 г/см3. Данные материалы также могут обнаруживать и превосходные характеристики предела прочности при изгибе и модуля упругости при изгибе. Например, в различных вариантах реализации изобретения предел прочности при изгибе у композитных материалов может быть большим чем приблизительно 80 МПа, большим чем приблизительно 100 МПа или большим чем приблизительно 150 МПа. Модуль упругости при изгибе также может быть вполне высоким, например, в одном варианте реализации большим чем приблизительно 3 ГПа или в других вариантах реализации даже еще большим, например большим чем приблизительно 10 ГПа, или в других вариантах реализации большим чем приблизительно 15 ГПа.
Как хорошо известно на современном уровне техники, жесткость слоистого композита, такого как те, что описываются в настоящем документе, увеличивается пропорционально кубу толщины композита. В дополнение к этому внешние слои композита будут воспринимать весь объем нагрузки. В соответствии с настоящим изобретением благодаря включению в композит материалов, характеризующихся низкой плотностью, можно разработать и сконструировать композиты, для которых может иметь место увеличение толщины без предполагаемого соответствующего увеличения массы. В дополнение к этому описанные композитные структуры могут в максимальной степени использовать преимущества более жестких, еще более тяжелых и/или более дорогостоящих материалов на внешних слоях композита. Таким образом, у композитов могут быть получены превосходные прочностные характеристики при пониженных затратах и/или массе в сопоставлении с тем, что имеет место для ранее известных композитов, которые материалы, характеризующиеся повышенным модулем упругости (например, стекло, Кеу1аг® и т.п.) содержат во всем объеме конструкции.
Настоящее изобретение может быть лучше понято при обращении к следующим далее примерам. Пример 1.
Высокомодульные комплексные полипропиленовые нити формовали в соответствии со способом, таким как тот, что проиллюстрирован на фиг. 1. Данные высокомодульные полипропиленовые нити включали в тканые полотна при помощи лентоткацкого станка. Волокна соответствовали 1600 денье и представляли собой 48 элементарных полипропиленовых волокон, характеризуясь модулем упругости 16 ГПа и пределом прочности на разрыв 700 МПа, и их включали в полотно при 12 уточинах на один дюйм. Основу получали из низкомодульной полипропиленовой нити, соответствующей 1200 денье, которая хорошо известна на современном уровне техники. После этого данные тканые полотна использовали при формовании многослойных композитных структур, описанных в настоящем документе. Данные слои полотна в таблицах и на фигурах, которые следуют далее, обозначены как НМРР. Перед включением в композитные структуры данные полотна подвергали обработке плазмой при помощи устройства для обработки плазмой Епегсоп Р1а§та3 с использованием атмосферы из 80% гелия и 20% кислорода при зазоре 0,04 дюйма, 50 фут/мин и мощности 2 кВт. В соответствии с методом измерения Епегсоп до проведения данной обработки уровень дин (мера поверхностного натяжения) для полотна составлял 32, а после проведения обработки уровень дин увеличился до 66. (Уровень дин 72 соответствует смачиванию водой).
Для получения композитных структур, описанных в настоящем документе, слои НМРР объединяли с другими материалами. Другие использованные слои обозначали следующим образом:
СЬА (стекло) - полотно из стекловолокна, доступное в компании ИЬегд1а81 Сотрапу, номер продукта 245-С.
САК (углерод) - полотно из углеродного волокна, доступное в компании ОеГепбег 1пйи81пе8, номер продукта 751434.
- 15 016944
РР (ПП) - тканое полотно из низкомодульного полипропилена, доступное в компании БеГепбег 1пбибйтеб, номер продукта 751422.
РЕТ (ПЭТФ) - тканое полотно из полиэтилентерефталатного волокна, доступное в компании БеГепбег 1п8би81пе8, номер продукта 751425.
КЕУ - полотно Кеу1ат®, доступное в компании БеГепбет 1пби8йте8, номер продукта 751429.
НМРР (высокомодульный НИ) - описанное ранее тканое полотно из высокомодульной полипропиленовой нити.
На индивидуальные слои наносили покрытие из термоотверждающейся смолы, выбираемой из РЕТ-Е (формовочная смола на основе сложного полиэфира 77-А, Е1Ьегд1аз( Сотрапу), РЕТ-ТАР (смола на основе сложного винилового эфира 8777 Матте, доступная в компании ТАР Р1а8ЙС8) и ероху-ТАР (получена из смолы 8752 Маппе Ероху А 81бе и отвердителя 8722 Мебшт В 81бе при соотношении 4:1, где оба компонента от компании ТАР Р1а8ЙС8). После этого слои сводили друг с другом, форму стягивали вручную при помощи зажимных скоб и термоотверждающейся смоле давали возможность отвердиться. Композиты получали так, как продемонстрировано далее в таблице. (Композиты, помеченные как 4/5 поочередно, включают 4 слоя первого приведенного материала, поочередно размещаемых между 5 слоями второго материала, при этом второй приведенный материал формирует внешние слои конструкции).
Номер Образ- ца Количество слоев Сос-тав слоя Смола Плотность (г/см3) Диэлектрическая постоянная Предел прочности при изгибе {МПа) Модуль упругости при изгибе (ГПа)
1 8 НМРР РЕТ-Е 1,06 2,769 93 3,8
2 6 СЬА РЕТ-Е 1,58 3, 908 199 11,8
3 1/6/1 61А/НМР Р/СЪА РЕТ-Е 1,17 2, 94 132 9,2
4 1/6/1 САК/НМР Р/САК РЕТ-Е 1,11
5 8 РР РЕТ-Е 1,02 2,699 64 2
6 8 РЕТ РЕТ-Е 1,23 3, 187 68 2,8
7 1/6/1 КЕУ/НМР Р/КЕУ РЕТ-Р 1,09 2,837 135 8,1
8 1/6/1 САВ./НМР Р/САК РЕТ-Е 1,11 3,334 133 15,1
9 8 НМРР РЕТ-Г 1,01
- 16 016944
10 1/6/1 сьа/нмр Р/СЬА РЕТ-Г 1,18
11 3 НМРР РЕТ- ТАР 0,98 2,4286 62,2 3,4
12 1/6/1 СЬА/НМР Ρ/ΘΙ.Α РЕТ- ТАР 1,20 2,746 90, 6 11,3
13 2/4/2 СЬА/НМР Р/СЬА РЕТ- ТАР 1,40 3,1235 163,9 17,4
14 1/6/1 КЕУ/НМР Ρ/ΚΕν РЕТ- ТАР 1,08 2,669 76, 5 10,5
15 2/4/2 ΚΕν/ΗΜΡ Ρ/ΚΕν РЕТ- ТАР 1,11 2,8892 132,8 19,7
16 1/6/1 САК/НМР Р/САК РЕТ- ТАР 1,08 99, 4 17,1
17 2/4/2 САК/НМР Р/САК РЕТ- ТАР 1,19 157,1 11,1
18 4/5 поочередно НМРР/СЬ А РЕТ- ТАР 1,45 3,2745 123,9 19,8
19 8 СЬА РЕТ- ТАР 1,86 4,5563 197,8 г18,8
20 8 НМРР Ероху -ТАР 1,01 2,6609 81,9 5,1
21 1/6/1 СЬА/НМР Р/СЬА Ероху -ТАР 1,19 2,9732 130,9 12,6
22 2/4/2 СЬА/НМР Р/СЬА Ероху -ТАР 1,41 3,3276 186,6 16,4
23 1/6/1 КЕУ/НМР Ρ/ΚΕν Ероху -ТАР 1,08 2,7934 124 15,8
24 2/4/2 ΚΕν/ΗΜΡ Ρ/ΚΕν Ероху -ТАР 1,16 3,0519 138,3 18,3
25 1/6/1 САК/НМР Р/САК Ероху -ТАР 1,06 100,8 19, 6
26 2/4/2 САК/НМР Р/САК Ероху -ТАР 1,19 208,9 27,8
27 4/5 пооче- редно НМРР/СЬ А Ероху -ТАР 1,46 3,4273 121,2 13,8
28 8 СЬА Ероху -ТАР 1,84 4,7469 191,5 13,8
Фиг. 5-8 иллюстрируют физические характеристики для примеров композитных структур настоящего изобретения (говоря конкретно, для образцов №№ 20-27 из приведенной таблицы) в сопоставлении с композитом, сформованным из восьми слоев материалов стекловолокна в комбинации с эпоксидной смолой (номер образца 28 из приведенной ранее таблицы). Как можно видеть при обращении к чертежам и таблице, композиты настоящего изобретения могут характеризоваться низкой диэлектрической постоянной и высокими прочностными характеристиками при пониженной общей плотности в сопоставлении с ранее известными композитными материалами.
Пример 2.
Восемь слоев полотна НМРР поочередно прослаивали полиэтиленовой пленкой, а после этого прессовали при 150°С и 8000 фунт/дюйм2 в течение 5 мин. Получающийся в результате композит характеризовался хорошей жесткостью и исключительной ударной вязкостью.
В дополнение к этому восемь слоев полотна НМРР в подобных условиях поочередно прослаивали пленкой статистического полипропиленового сополимера (ЯСР). Получающийся в результате композит был более прочным и более жестким в сопоставлении с композитом, включающим полиэтиленовую пленку, и демонстрировал еще более исключительную ударную вязкость.
- 17 016944
В рамках сравнительного примера друг на друга наслаивали восемь слоев полотна НМРР без использования полимерного связующего. Три идентичные структуры прессовали при 150, 155 и 160°С соответственно и выдерживали при 8000 фунт/дюйм2 в течение 30 мин. В каждом случае получающиеся в результате слои легко отслаивались друг от друга, а при 160°С волокна, как было обнаружено, подвергались усадке до половины от их первоначальной длины.
Необходимо понимать то, что вышеупомянутые примеры, приведенные для целей иллюстрации, не должны восприниматься в качестве ограничения объема данного изобретения. Несмотря на то, что ранее подробно были описаны только некоторые примеры вариантов реализации данного изобретения, специалисты в соответствующей области техники должны легко понять, что для примеров вариантов реализации может иметь место множество модификаций без существенного отклонения от новых положений и преимуществ данного изобретения. В соответствии с этим все такие модификации предполагаются включенными в объем данного изобретения, которое определено в следующей далее формуле изобретения и всех ее эквивалентах. Кроме того, следует признать, что можно себе представить множество вариантов реализации, которые не позволяют добиться всех преимуществ некоторых вариантов реализации, тем не менее отсутствие конкретного преимущества не должно восприниматься как обязательно признак того, что такой вариант реализации выпадает из объема настоящего изобретения.

Claims (16)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Многослойная композитная структура, включающая множество экструдированных из расплава полукристаллических полипропиленовых волокон, характеризующихся модулем более чем 8 ГПа, максимальным размером поперечного сечения менее чем 100 мкм и по меньшей мере одним из следующих параметров: а) кристалличность более чем 80% по данным широкоуглового рассеяния рентгеновского излучения и Ь) отношение интенсивности экваториального отражения к интенсивности меридионального отражения составляет более 1,0 по данным малоуглового рассеяния рентгеновского излучения;
    первый слой, содержащий полипропиленовые волокна, где поверхность указанного первого слоя подвергнута одному или более модифицированию: ί) по меньшей мере одной группой реакционноспособной к термоотверждаемой смоле, ίί) проклеиванием или ίίί) фибриллированием;
    полимерное связующее и второй слой;
    причём полимерное связующее скрепляет первый слой со вторым слоем.
  2. 2. Многослойная композитная структура по п.1, в которой первый слой содержит множество композитных нитей, содержащих полипропиленовые волокна.
  3. 3. Многослойная композитная структура по п.1, в которой первый слой представляет собой тканое полотно, содержащее полипропиленовые волокна, расположенные с поочерёдным переплетением со множеством вторых волокон.
  4. 4. Многослойная композитная структура по п.3, в которой второй слой содержит множество волокон, отличных от указанных полипропиленовых волокон и указанных вторых волокон, в полимерной матрице.
  5. 5. Многослойная композитная структура по п.1, в которой второй слой содержит металлическую конструкцию.
  6. 6. Многослойная композитная структура по п.1, в которой связующее представляет собой термопласт, характеризующийся температурой плавления меньшей, чем температура плавления полиолефиновых волокон.
  7. 7. Многослойная композитная структура по п.1, в которой связующее представляет собой термоотверждающуюся смолу.
  8. 8. Многослойная композитная структура по п.1, в которой полипропиленовые волокна содержат полуотделенные волокна, соединенные с экструдированной из расплава полипропиленовой пленкой.
  9. 9. Многослойная композитная структура по п.1, которая имеет плотность менее 1,5 г/см3 и предел прочности при изгибе более чем 80 МПа.
  10. 10. Многослойная композитная структура по п.1, которая имеет плотность менее 1,2 г/см3 и модуль упругости при изгибе более чем 3 ГПа.
  11. 11. Многослойная композитная структура по п.1, которая имеет диэлектрическую постоянную менее чем 3,5.
  12. 12. Многослойная композитная структура по любому из пп.1-11, которая имеет среднюю плотность менее приблизительно 1,5 г/см3, прочность на изгиб более чем 100 МПа и модуль упругости при изгибе более 10 ГПа.
  13. 13. Многослойная композитная структура по любому из пп.1-12, которая имеет диэлектрическую постоянную менее чем 3,0.
  14. 14. Многослойная композитная структура по любому из пп.1-13, где указанные полипропиленовые волокна присутствуют в виде тканого полотна, где указанные волокна обработаны или фибриллировани
    - 18 016944 ем, плазмой или коронным разрядом или подвергнуты обработке с поверхностным проклеиванием, причем по меньшей мере два слоя слоистой структуры соединены при помощи связующего, где слоистая структура имеет среднюю плотность менее чем приблизительно 1,5 г/см3, где указанные полипропиленовые волокна сами по себе имеют диэлектрическую постоянную менее 3,5 и указанная слоистая структура, по существу, прозрачна для электромагнитного излучения.
  15. 15. Способ защиты устройства испускания или приема электромагнитных волн, включающий в себя размещение защитной конструкции, содержащей слоистую структуру по п.14, на пути электромагнитной волны.
  16. 16. Способ по п.15, где слоистая структура является печатной платой, обтекателем антенны или деталью транспортного средства.
EA200800603A 2005-08-17 2006-08-03 Многослойная композитная структура EA016944B1 (ru)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/205,575 US8057887B2 (en) 2005-08-17 2005-08-17 Composite materials including high modulus polyolefin fibers
US11/205,662 US7892633B2 (en) 2005-08-17 2005-08-17 Low dielectric composite materials including high modulus polyolefin fibers
US11/205,661 US7648607B2 (en) 2005-08-17 2005-08-17 Methods of forming composite materials including high modulus polyolefin fibers
PCT/US2006/030557 WO2007021611A1 (en) 2005-08-17 2006-08-03 Composite materials including high modulus polyolefin fibers and method of making same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200800603A1 EA200800603A1 (ru) 2008-08-29
EA016944B1 true EA016944B1 (ru) 2012-08-30

Family

ID=37757878

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200800603A EA016944B1 (ru) 2005-08-17 2006-08-03 Многослойная композитная структура

Country Status (8)

Country Link
EP (1) EP1915476B1 (ru)
JP (1) JP5153632B2 (ru)
AU (1) AU2006280176B2 (ru)
BR (1) BRPI0615205B1 (ru)
CA (1) CA2619172C (ru)
EA (1) EA016944B1 (ru)
ES (1) ES2621124T3 (ru)
WO (1) WO2007021611A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2714862C2 (ru) * 2015-04-20 2020-02-19 Зе Боинг Компани Узел конформной композитной антенны

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4906695B2 (ja) 2007-12-07 2012-03-28 三菱電機株式会社 レドーム及びその製造方法
US8181438B2 (en) 2010-10-18 2012-05-22 Pure Fishing, Inc. Composite fishing line
WO2012087391A1 (en) 2010-12-21 2012-06-28 E. I. Du Pont De Nemours And Company Trauma reducing pack
US20140159988A1 (en) * 2011-02-17 2014-06-12 Dsm Ip Assets B.V. Enhanced transmission-energy material and method for manufacturing the same
RU2488610C1 (ru) * 2012-04-11 2013-07-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный строительный университет" (ФГБОУ ВПО "МГСУ") Слабогорючая химически стойкая полимерная композиция
RU2572816C2 (ru) * 2013-12-05 2016-01-20 Общество с ограниченной ответственностью "Химическая сборка наноматериалов" Многослойный нанокомпозит для двухобкладочных конденсаторов и способ его изготовления
CN105939850A (zh) 2014-01-27 2016-09-14 纳幕尔杜邦公司 轻重量减创身体护甲
RU2592898C2 (ru) * 2014-12-01 2016-07-27 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации Радиопоглощающее покрытие
EP3391463A1 (en) * 2015-12-18 2018-10-24 DSM IP Assets B.V. Radome wall with multilayer polymer sheet
US20170248992A1 (en) * 2016-02-25 2017-08-31 Microsoft Technology Licensing, Llc Systems and apparatus for housing electronic components and methods thereof
US11817622B2 (en) 2018-03-06 2023-11-14 Naofumi Takemoto Protective material and wireless communication device
RU2741605C2 (ru) * 2020-03-06 2021-01-27 Акционерное Общество "Ротек" Лента припоя
CN114536902A (zh) * 2022-03-04 2022-05-27 振石集团华智研究院(浙江)有限公司 一种复合板材、天线罩及其制作方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020019490A1 (en) * 1998-12-08 2002-02-14 The Dow Chemical Company Polypropylene/ethylene polymer fiber having improved bond performance and composition for making the same
US20020022421A1 (en) * 1998-10-28 2002-02-21 Simmelink Joseph A.P.M. Highly oriented polyolefin fibre
US20020034610A1 (en) * 1999-05-07 2002-03-21 3M Innovative Properties Company Films having a microfibrillated surface and method of making
US20030068481A1 (en) * 2001-10-09 2003-04-10 Kody Robert S. Microfiber articles from multi-layer substrates
US20040028884A1 (en) * 2000-10-02 2004-02-12 Woolstencroft David Harold Composite

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL7605370A (nl) 1976-05-20 1977-11-22 Stamicarbon Werkwijze voor het continu vervaardigen van vezelvormige polymeerkristallen.
US4241132A (en) * 1978-08-17 1980-12-23 Castall Incorporated Insulating boards
US4413110A (en) 1981-04-30 1983-11-01 Allied Corporation High tenacity, high modulus polyethylene and polypropylene fibers and intermediates therefore
EP0205960B1 (en) 1985-06-17 1990-10-24 AlliedSignal Inc. Very low creep, ultra high moduls, low shrink, high tenacity polyolefin fiber having good strength retention at high temperatures and method to produce such fiber
JPH026657A (ja) * 1987-10-02 1990-01-10 Dyneema Vof 高配向超高分子量ポリオレフィン製品、その製造方法およびその使用
US4886699A (en) * 1987-10-26 1989-12-12 Rogers Corporation Glass fiber reinforced fluoropolymeric circuit laminate
JP3800763B2 (ja) * 1997-11-12 2006-07-26 東レ株式会社 強化繊維基材巻物
JP2000202962A (ja) * 1999-01-19 2000-07-25 Hagihara Industries Inc 防炎性ラミネ―トクロスおよびその製造方法
US6110588A (en) * 1999-02-05 2000-08-29 3M Innovative Properties Company Microfibers and method of making
DE19915955C2 (de) 1999-04-09 2001-09-13 Schuller Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines strangartigen Faserverbundes aus Glasfasern
MY133783A (en) * 1999-07-28 2007-11-30 Dow Global Technologies Inc Hydrogenated block polymers having elasticity and articles made therefrom
US6701703B2 (en) 2001-10-23 2004-03-09 Gilbert Patrick High performance yarns and method of manufacture
US6863976B2 (en) * 2002-11-16 2005-03-08 Milliken & Company Polypropylene monofilament and tape fibers exhibiting certain creep-strain characteristics and corresponding crystalline configurations

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020022421A1 (en) * 1998-10-28 2002-02-21 Simmelink Joseph A.P.M. Highly oriented polyolefin fibre
US20020019490A1 (en) * 1998-12-08 2002-02-14 The Dow Chemical Company Polypropylene/ethylene polymer fiber having improved bond performance and composition for making the same
US20020034610A1 (en) * 1999-05-07 2002-03-21 3M Innovative Properties Company Films having a microfibrillated surface and method of making
US20040028884A1 (en) * 2000-10-02 2004-02-12 Woolstencroft David Harold Composite
US20030068481A1 (en) * 2001-10-09 2003-04-10 Kody Robert S. Microfiber articles from multi-layer substrates

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2714862C2 (ru) * 2015-04-20 2020-02-19 Зе Боинг Компани Узел конформной композитной антенны

Also Published As

Publication number Publication date
WO2007021611A1 (en) 2007-02-22
JP5153632B2 (ja) 2013-02-27
BRPI0615205A2 (pt) 2013-01-08
JP2009504455A (ja) 2009-02-05
CA2619172C (en) 2013-07-16
EA200800603A1 (ru) 2008-08-29
AU2006280176A1 (en) 2007-02-22
EP1915476A4 (en) 2011-03-09
AU2006280176B2 (en) 2011-11-24
ES2621124T3 (es) 2017-07-03
EP1915476B1 (en) 2017-01-04
EP1915476A1 (en) 2008-04-30
CA2619172A1 (en) 2007-02-22
BRPI0615205B1 (pt) 2017-07-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA016944B1 (ru) Многослойная композитная структура
US8057887B2 (en) Composite materials including high modulus polyolefin fibers
US7648607B2 (en) Methods of forming composite materials including high modulus polyolefin fibers
KR101104067B1 (ko) 비정질 열가소성 섬유를 포함한 복합체 물질
US7892633B2 (en) Low dielectric composite materials including high modulus polyolefin fibers
US7648758B2 (en) Low dielectric loss composite material
KR101770663B1 (ko) 사이징제 도포 탄소 섬유, 사이징제 도포 탄소 섬유의 제조 방법, 탄소 섬유 강화 복합 재료 및 탄소 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법
KR102017178B1 (ko) 단방향 섬유-강화 테이프를 제조하기 위한 스프레더 부재
US20140335355A1 (en) Hybrid Composite Yarn
US20080188153A1 (en) Method of Forming a Low Dielectric Loss Composite Material
TW200951256A (en) High strength and highly elastic sheet material

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): RU