[发明专利]制造复合材料制件的方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及一种制造复合材料制件的方法。本发明具体用于包括在基体(多是金属)上形成聚合物组件的复合材料制件。虽然本文参照用于水工基础结构(例如管子、水道、储水或蓄水系统以及贮水池)的复合材料制件来说明本发明，但应了解的是，本发明具有更广泛的应用，并不局限于只用在水工基础结构方面。

背景技术

人们发现，至少在某些情形下，形成连接聚合物组件和金属基体的复合结构的制件，例如水工基础结构制件，是有益的。该聚合物组件可以有多种用途。例如，该聚合物组件至少可以制作接头的零件，使金属部件与另一个金属部件相连接而在接头处形成水密封。在另一实例中，该聚合物组件可以用作贮水池或储水/蓄水系统的底部或顶部结构的零件。

发明内容

第一方面，本发明提供一种在基体上形成聚合物组件的方法，该方法包括如下步骤：

提供具有内表面的敞口模具；

将所述模具放置在所述基体的表面上，从而借助所述模具内表面和所述基体表面形成封闭型腔；

将流体聚合物材料引入所述封闭型腔；以及

提供使所述聚合物材料硬化的适当条件，从而在所述基体上形成作为铸件的所述聚合物组件。

根据本发明，在所述基体表面上形成了作为铸件的所述聚合物组件。这样的配置能够简化制件的制造，所以该配置具有显著的实际利益。此外，因为所述聚合物材料作为流体被引到所述基体表面上，所以即使在所述基体表面被加工为具有加强筋等外形的情况下，所述聚合物组件表面也能够与所述基体表面匹配。

在本说明书的上下文中，所使用的与所述聚合物组件有关的术语“浇铸”或者诸如“铸件”等的“浇铸”的变形术语包括所有的模具技术和/或由此技术形成的制品，只要是将所述聚合物材料引入模具从而使所述聚合物组件形成为特定形状即可。

在一种形式中，所述方法还包括如下步骤：控制将所述流体聚合物材料引入所述型腔的压力，使该压力低于第一阈值，随后增加所述流体的压力，使其超过所述第一阈值。这么做的优点在于，可以将本方法用在所述基体表面不能承受通常伴随注模技术而产生的高压的情况下。例如，在由金属板形成所述基体的情况下，引入所述流体聚合物材料的压力可能为200kPa～500kPa。

在一种形式中，通过使型腔内的所述聚合物材料膨胀来增加所述型腔内的压力。

在一种形式中，可以通过将化学起泡剂引入所述型腔而使所述聚合物材料膨胀。在一种形式中，该工艺使所述聚合物组件的外层与所述组件的内芯更致密。这样还具有减少材料消耗和减轻所述聚合物组件重量的优点。

在一种形式中，所述方法还包括如下步骤：使所述流体聚合物组件与所述基体表面结合。在一种形式中，所述基体表面是聚合物表面，所述方法还包括如下步骤：加热所述表面以进所述基体表面和所述聚合物组件之间粘合。在特定的形式中，预热所述基体从而加热所述基体表面。此外，在升温后再将所述聚合物材料引入所述型腔，从而加热所述基体表面。

在特定实施例中，加热所述基体使所述聚合物表面变粘从而促进所述组件和所述表面之间的粘合。

在上述形式的特定配置中，所述基体包括基层和聚合物膜，其中，该聚合物膜应用于所述基层以形成聚合物基体。在特定的形式中，由金属形成所述基层，而在另一形式中，由金属板形成所述基层，优选钢板。

在另一实施例中，所述方法还包括如下步骤：通过使所述模具和所述基体之间的结合区域内的流体聚合物材料快速硬化，使所述模具和所述基体之间形成流体密封。在某特定配置中，通过加快所述结合区域的冷却速度而使所述聚合物材料快速硬化。在另一配置中，通过使用配置在所述模具和所述基体之间的密封垫来形成所述模具和所述基体之间的流体密封。

在一种形式中，将所述聚合物组件浇铸于所述基体上形成预成型件。在这样的配置中，所述方法还包括如下步骤：所述预成型件经后续成型而形成最终的形状。在另一配置中，直接将所述聚合物组件浇铸成最终形状而不需要任何的后续成型。

在再一实施例中，所述基体被加工为具有一定的外形，使得在所述聚合物组件和所述基体之间的界面呈曲折状。

另一方面，本发明提供包括中空基体的复合材料制件，并且在所述基体表面上浇铸有聚合物组件。

在一种形式中，将所述组件浇铸到所述表面上从而使所述组件与所述基体相结合。在另一特定形式中，所述组件和所述基体表面的结合提供了所述基体和所述组件之间的流体密封。

在一种形式中，由金属板形成所述基体，而在一特定的形式中，由具有抗腐蚀金属涂层的钢板制成所述基体。