[发明专利]用于派形预型件的改进纤维结构

说明书

发明背景

技术领域

本发明总体涉及织造预型件，特别涉及在加强复合材料中使用的织造预型件，这种织造预型件可以平织然后折叠成其最终形状，而不会在预型件中产生不想要的线圈。

参考引用

文中针对产品所提及的所有专利、专利申请、文档、引文、厂家使用说明、说明书、产品技术规格、以及产品图表，在此以引用的方式并入本文，并且可以在本发明的实践中采用。

现有技术

当前，广泛使用加强复合材料来生产结构组件，特别在期望结构组件具有重量轻、牢固、坚韧、耐热、自支撑并且适于形成及成形这些特性的应用中。这些组件用在例如航空、航天、卫星、娱乐(如赛艇、赛车中)以及其他应用中。

通常这种组件由嵌置在基质材料中的加强材料组成。加强组件可以由诸如玻璃、碳、陶瓷、芳族聚酰胺、聚乙烯和/或其他材料制成，这些材料表现出期望的物理性能、热性能、化学性能和/或其他性能，其中首要性能是高强度，以抵抗应力失效(stress failure)。通过使用这种加强材料(其最终成为成品组件的构成部件)，将加强材料的期望特性如极高的强度，赋予成品复合组件。通常可以将组分加强材料机织、针织成期望结构和形状，或者使其取向成期望结构和形状，用于加强预型件。通常会特别注意保证所选组分加强材料的性能能够得到最佳利用。通常将这种加强预型件与基质材料结合，从而，形成期望的成品组件，或者制成备料用于最终制成成品组件。

在构造出期望的加强预型件之后，可以导入基质材料使其进入预型件，从而，典型地，加强预型件埋在基质材料中，以及，基质材料充满加强预型件构成部件之间的空隙区域。基质材料可以是广泛多样材料中的任意材料，诸如环氧树脂、聚酯、乙烯基酯、陶瓷、碳和/或其他材料，这些材料也表现出期望的物理性能、热性能、化学性能和/或其他性能。选择用作基质的材料与加强预型件的材料可以相同也可以不同，并且，可以具有或者不具有相当的物理性能、热性能、化学性能和/或其他性能。然而，通常，用作基质的材料与加强预型件的材料不是相同的材料，也不具有相当的物理性能、热性能、化学性能和/或其他性能，这是因为在使用复合材料时通常首要目的是在成品中获得性能的组合，而这种性能组合无法通过单独使用一种组分材料获得。这样组合后，然后，通过热固或其他已知方法，加强预型件和基质材料可以在相同操作中固化和稳定化，然后进行生产期望组件的其他操作。在这一点上应当注意到，在这样固化之后，基质材料中的硬化团块通常非常牢固地粘附于加强材料(也就是，加强预型件)。结果，特别地，经由成品组件中位于纤维之间作为粘合剂的基质材料，成品组件上的应力可以有效地传递至加强预型件的组分材料，并由其承受。

通常，期望生产出的组件结构不是简单几何形状，诸如原有的板状、片状、长方体、立方体的简单几何形状。做到这一点的一种方法是，将这种基本几何形状组合成期望的更复杂的形式。通过将如上述方式制成的加强预型件相对彼此以一定角度(通常为直角)结合，形成一种这样的典型组合。经结合加强预型件的这种角形布置的通常目的是产生期望形状，以形成包括一个或更多个端壁或者例如“T”形交叉的加强预型件，或者，以加固所得到的加强预型件与复合结构的组合，在暴露于外力诸如压力或张力时，这种加固能够抵抗此时产生的偏斜或失效。在任何情况下，相似的考虑是使构成组件之间的各接合处尽可能牢固。加强预型件组分本身具有期望的极高强度时，接合处的薄弱实际上成为结构“链”中的“薄弱环节”。

美国专利No.6,103,337中提出了交叉构造的示例，其披露内容在此以引用方式并入本文。该篇引文提出了将两个加强板结合到一起成为T形的有效措施。

为了形成这种接合，过去已经提出了多种其他建议方式。有的建议彼此独立地形成并硬化板件和角形加劲件(angled stiffening)，角形加劲件具有单个的板接触面，或者在其一端分为两部分以形成两个分叉且共面的板接触面。然后，使用热固性粘合剂或其他粘合剂材料，通过粘附方式粘接，使加劲件的一个或多个板接触面与其他组件的接触面相结合，从而将两个部件连接起来。然而，当张力施加于复合结构的硬化板或表皮时，由于连接的有效强度是基质材料的有效强度而非粘合剂的有效强度，很低的负荷就会导致“剥离”力，此“剥离”力使加劲件与板件在其界面处分离。

在这些组件的界面处无法使用金属螺钉或铆钉，因为这种附加物至少局部破坏并弱化了复合结构体自身的完整性，增加了重量，并且带来这些部件与周围材料之间的热膨胀系数差异。