[发明专利]具有高压缩模量的折叠芯和由其制成的制品

说明书

发明背景

1.发明领域。

本发明涉及高压缩模量的折叠芯结构。

2.背景技术。

由高模量高强度纤维非织造片材制成的用于夹心板的芯结构(大多数呈蜂窝结构形式)用于不同的应用中，但主要用于航空和航天工业中，其中强度与重量或硬度与重量的比率具有极高的值。例如，授予Lin的美国专利5,137,768描述了一种由高密度湿法成网的非织造材料制成的蜂窝结构芯，所述非织造材料包含50重量％或更多的对位芳族聚酰胺纤维，其中该组合物的其余部分为粘合剂和其它添加剂。

可商购获得的用于制备芯结构的高模量高强度纤维非织造片材是由E.I.DuPont de Nemours and Company，Wilmington，DE出售的KEVLARN636纸材。最轻等级(1.4N636)的纸材密度在0.68-0.82g/cm³的范围内。就其它三类等级(1.8N636、2.8N636和3.9N636)而言，其密度在0.78-0.92g/cm³的范围内。

与传统的蜂窝结构相比，折叠芯结构可用经济得多的方法来制备。在一些应用中，增强压缩性能非常重要。这对于用于飞机、火车等的地板的夹心板尤其如此。对压缩模量(硬度)和/或剪切强度作出优化的折叠芯潜在地可提供额外重量并节约成本。因此，需要具有改善的压缩模量的折叠芯。

发明简述

本发明涉及具有高压缩模量的折叠芯结构。所述芯结构包括多个折叠的棋盘格状构型，所述棋盘格状构型还包含非织造片材和固化树脂，所述固化树脂的量使得固化树脂在所述固化树脂和非织造片材的合并重量中的重量百分比为至少50％，所述非织造片材还包含具有至少200克/旦尼尔(180克/分特)的模量和至少10克/旦尼尔(9克/分特)的韧度的纤维，其中所述非织造片材在用树脂浸渍前具有通过以下公式计算的表观密度：Dp＝K×((dr×(100-％r)/％r)/(1+dr/ds×(100-％r)/％r)，其中Dp是所述片材在浸渍前的表观密度，dr是固化树脂的密度，ds是在浸渍前片材中固体材料的密度，％r是最终的芯结构中固化树脂的重量百分比含量，K是值为1.0至1.5的数字。此外，在用树脂浸渍前，非织造片材的Gurley孔隙率不大于30秒/100毫升。

本发明还涉及包括折叠芯结构的复合材料面板。

附图简述

图1是折叠芯结构的例证。

发明详述

本发明涉及具有高压缩模量的折叠芯结构。折叠芯是由比较薄的平面薄片材料折叠而成的折叠几何图案的三维结构。图1中示出了折叠结构的实例。在美国专利6,935,997 B2和6,800,351 B1中论述了此类折叠或者棋盘格状的片材结构。山形是三维折叠棋盘格状芯结构的普通图案。

折叠的棋盘格状芯结构包含非织造纤维片材，已用热固性树脂对所述非织造纤维片材进行了涂覆或浸渍。

本发明的折叠芯包含按片材材料加上树脂涂层的总重量计的至少50重量％含量的树脂。非织造片材在用树脂浸渍前的表现密度由以下公式限定：

Dp＝K×((dr×(100-％r)/％r)/(1+dr/ds×(100-％r)/％r)其中Dp是浸渍前非织造纸片材的表现密度，dr是固化树脂的密度，ds是浸渍前非织造片材中固体材料的密度，％r是固化树脂在最终芯结构中的重量百分比含量，并且K是值为1至1.5的数字。

所述非织造片材在用树脂浸渍前具有不超过30秒/100毫升的Gurley空气阻力。

薄片材料的高渗透性使得树脂可在树脂浸渍过程期间良好地渗透到片材材料中，使得片材的厚度在涂覆之后与未经涂覆的非织造片材的厚度没有显著的差异。

非织造片材折叠芯的自由体积/空隙含量可基于非织造片材的表观密度和非织造片材中固体材料的密度或者通过片材横截面的图像分析来测量。

用于本发明的非织造片材的厚度取决于折叠芯的最终用途或所需特性，在一些实施方案中，片材的厚度通常为3至20密耳(75至500微米)。在一些实施方案中，非织造片材的基重为0.5至6盎司/平方码(15至200克/平方米)。

用于本发明的折叠芯的非织造片材包含70至100重量份的高模量高强度纤维和不超过30重量％的粘合剂，所述纤维具有至少200克/旦尼尔(180克/分特)的初始杨氏模量、至少10克/旦尼尔(9克/分特)的韧度。