[发明专利]包括纤维非织造层的和/或部分由其形成的纤维增强复合材料

说明书

本公开包括纤维增强复合材料，该复合材料包含纤维非织造层和/或部分由纤维非织造层形成；可被固结以形成这种复合材料的层的堆叠；包含这种复合材料的制品，例如便携式电子设备壳体面板；以及制造这种复合材料和制品的方法。在一些复合材料中，至少一个非织造层包括：(1)可以作为第一组树脂纤维存在的第一热塑性材料；(2)可以作为第二组树脂纤维存在的第二热塑性材料，该第二热塑性材料具有高于第一热塑性材料的转变温度和/或低剪切黏度；(3)第一组增强纤维；和/或(4)类型不同于第一组增强纤维的第二组增强纤维。

技术领域

本发明一般涉及纤维增强复合材料，更具体地涉及：(1)如下复合材料，其具有：(a)包括一个或多于一个纤维非织造层的或至少部分地由一个或多于一个纤维非织造层形成的芯；和(b)一个或多于一个设置在芯外部的表层，每个表层包括一个或多于一个单向和/或织造纤维增强层；(2)可以固结以形成这种复合材料的层堆叠；(3)包括这种复合材料的制品，例如便携式电子设备(PED)壳体面板；和(4)制造这种复合材料和制品的方法。

背景技术

与由常规材料形成的部件相比，纤维增强复合材料可用于形成具有相对高的刚度和强度以及相对低的重量的部件。因此，纤维增强复合材料应用于横跨多种行业的各种应用，包括汽车、航空航天和消费电子行业。

为了生产典型的纤维增强复合材料，可以在热和压力下固结层堆叠，每一层具有分散在基体材料内的纤维。在某些情况下，复合材料可以直接用作部件，并且在其他情况下，可以加工复合材料以形成部件。这种加工可以包括成型(例如，将复合材料热成型、加热并覆盖于结构例如有待由复合材料增强的结构、模板、模具部分等)、二次成型，其中将注塑材料注入到包含复合材料的模具中以对复合材料进行二次成型、和/或进行类似的加工。

生产这种纤维增强复合材料可能带来许多挑战。例如，在固结期间，如果施加到堆叠的压力是不均匀的(这是由用于压制堆叠的不均匀压制表面、堆叠层内的纤维和基体材料的不均匀分布等引起的，每种情况都屡见不鲜)，复合材料可能会受到纤维和基体材料的不均匀分布、不可预测的结构特征、不均匀的表面光洁性等的影响。

同样，加工这种纤维增强复合材料可能是有问题的。为了说明，当加热和覆盖时，复合材料(取决于堆叠)可能缺乏足够的能够减轻不希望的屈曲或褶皱的顺应性，或者缺乏足够的能够减轻层相对于彼此的不期望的移动、层的纤维由其期望的取向移动等的稳定性。为了进一步说明，在二次成型期间，复合材料和注塑材料可以以不同的速率收缩，引起二次成型的部件的变形(例如，弯曲和/或扭曲)。另外，如果复合材料的尺寸不适合模具(无论是太厚还是太薄)都可能发生潜在的损坏模具的溢料，复合材料和注塑材料之间的结合可能不合格，二次成型零件可能在美学上令人不悦等。

在许多情况下，例如，当复合材料用于PED壳体面板时，希望纤维增强复合材料是薄的(例如，厚度小于约2.0毫米、1.75毫米、1.50毫米、1.25毫米、1.0毫米或0.5毫米)。通常，这样的PED壳体需要是薄壁的以减小其形状系数和重量，并且足够刚性以保护设置在壳体内的PED部件(例如屏幕、处理器、板、用户输入设备和/或其他部件)。然而，这种薄的纤维增强复合材料在其生产和加工过程中可能更容易受到上述问题和其他问题的影响；例如，由于其厚度减小，薄的纤维增强复合材料可能不太能够抵消固结期间的不均匀压力分布、覆盖期间较不稳定、以及在二次成型期间更易变形。

发明内容

为了解决这些问题，已经使用了包括泡沫或蜂窝状芯和纤维增强表层的夹层复合材料。然而，它们的厚度相同，这种夹层复合材料的刚度通常不适当地低于不包括这种芯的纤维增强复合材料的刚度。此外，基体材料通过泡沫或蜂窝状芯的流动可能难以控制；因此，在固结期间，表层与芯的结合可能是不一致的。