專利名稱：制造成型的蜂窩結(jié)構(gòu)的方法及由此制造的蜂窩結(jié)構(gòu)的制作方法
制造成型的蜂窩結(jié)構(gòu)的方法及由此制造的蜂窩結(jié)構(gòu)
背景技術(shù)：
1. 發(fā)明領(lǐng)域
本發(fā)明涉及制造蜂窩結(jié)構(gòu)的方法及由此制造的蜂窩結(jié)構(gòu)，該蜂窩結(jié)構(gòu)成型為其面上具有至少兩個(gè)位于不同切面內(nèi)的點(diǎn)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及制造用于高溫環(huán)境中的具有彎曲形狀的蜂窩結(jié)構(gòu)的方法及由此制造的蜂窩結(jié)構(gòu)。
2.
背景技術(shù)：
美國(guó)專利5,096,526公開(kāi)了由高熔融溫度的熱塑性層壓體和蜂窩結(jié)構(gòu)芯形成成型的結(jié)構(gòu)的方法，尤其是使熱塑性層壓體與蜂窩結(jié)構(gòu)芯粘合并隨后在才莫制工具上對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行成型的方法。該方法涉及將層壓體加熱至高于600。F(315。C)以便在無(wú)粘合劑的情況下使熱塑性層壓體覆蓋片與蜂窩結(jié)構(gòu)芯粘合，然后成型具有蜂窩結(jié)構(gòu)芯的覆蓋片。
美國(guó)專利5， 137， 768、 6, 544, 622和5， 789, 059 />開(kāi)了由高才莫量對(duì)位芳族聚酰胺材料制成的片材所制成的蜂窩結(jié)構(gòu)。這些蜂窩結(jié)構(gòu)由于其高剛度、高強(qiáng)度重量比和耐溫性而具有很高的價(jià)值。高模量的對(duì)位芳族聚酰胺材料可形成極為堅(jiān)硬的蜂窩結(jié)構(gòu)，這在許多條件下是所期望的，但是當(dāng)試圖將這些蜂窩結(jié)構(gòu)模制成彎曲形狀時(shí)則會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。當(dāng)蜂窩結(jié)構(gòu)在具有曲率區(qū)域的模殼上或模殼中成型時(shí)，蜂窩結(jié)構(gòu)的一面被拉伸而另一面被壓縮。被壓縮的一面通常會(huì)經(jīng)受更嚴(yán)重的損壞，并且這種損壞一般為單元壁向內(nèi)彎曲；也就是說(shuō)，單元壁向單元內(nèi)塌陷或彎曲。如果大量單元具有向內(nèi)彎曲的單元壁，則蜂窩結(jié)構(gòu)具有嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)缺陷。
因此，需要的是一種包含高模量材料而且還能經(jīng)受模制而不損壞過(guò)量的蜂窩結(jié)構(gòu)單元的蜂窩結(jié)構(gòu)。
4發(fā)明概述
本發(fā)明涉及制造蜂窩結(jié)構(gòu)的方法及由此制造的蜂窩結(jié)構(gòu)，該蜂窩結(jié)構(gòu)包括具有形成蜂窩結(jié)構(gòu)的面的邊緣的單元，該面由多個(gè)點(diǎn)來(lái)限定并且具有曲
率區(qū)域，其中至少兩個(gè)點(diǎn)位于不同的切面內(nèi)，該方法包括以下步驟
a) 由多個(gè)片材形成具有展開(kāi)的單元的蜂窩結(jié)構(gòu)，該片材在多個(gè)平行平面中具有多條平行節(jié)線，該片材包含具有12(TC至350'C的熔點(diǎn)的熱塑性材料以及具有600克/旦尼爾(550克/分特)或更高模量的高模量纖維；
b) 用熱固性樹(shù)脂浸漬蜂窩結(jié)構(gòu)；
c) 將熱固性樹(shù)脂固化或部分地固化以形成固化或部分固化的蜂窩結(jié)構(gòu)；
d) 沿垂直于粘合劑的平行線平面的方向來(lái)按壓固化或部分固化的蜂窩結(jié)構(gòu)，以使至少一部分熱固性樹(shù)脂破裂；
e) 將受壓的蜂窩結(jié)構(gòu)沿垂直于粘合劑的平行線平面的方向拉開(kāi)，以形成具有破裂點(diǎn)的蜂窩結(jié)構(gòu)；
f) 在模具中或模殼上彎曲、模制或成形具有破裂點(diǎn)的蜂窩結(jié)構(gòu)；
g) 加熱該蜂窩結(jié)構(gòu)以使熱塑性材料流至破裂點(diǎn)；以及
h) 冷卻蜂窩結(jié)構(gòu)，以基本上保持模具或模殼的形狀。
附圖簡(jiǎn)述
圖la和lb為六邊形形狀的蜂窩結(jié)構(gòu)的圖示。
圖2為六邊形單元形狀的蜂窩結(jié)構(gòu)的另一圖示。
圖3a、 3b和3c為形成彎曲的蜂窩結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單方法的圖示。
圖4a、 4b、 4c和4d示出了未損壞的六邊形單元和具有凹形單元壁的損壞的六邊形單元。
圖5a、 5b、 5c和5d示出了未損壞的正方形單元和具有凹形單元壁的損壞的正方形單元。
圖6示出了一個(gè)成型的制品，該制品為由蜂窩結(jié)構(gòu)和一個(gè)或多個(gè)面片材制成的面板的形式。
圖7為在蜂窩結(jié)構(gòu)的制造過(guò)程中施加粘合劑的工序^L圖。圖8為在蜂窩結(jié)構(gòu)的制造過(guò)程中堆疊含纖維紙片的工序視圖。
圖9為在蜂窩結(jié)構(gòu)的制造過(guò)程中熱壓紙片堆疊件的工序視圖。圖IO為在蜂窩結(jié)構(gòu)的制造過(guò)程中展開(kāi)紙片堆疊件的工序視圖。圖lla和lib為對(duì)蜂窩結(jié)構(gòu)進(jìn)行成型的實(shí)例工序視圖。

圖12為壓縮蜂窩結(jié)構(gòu)使得熱固性樹(shù)脂至少部分破裂的工序視圖。
發(fā)明詳述
蜂窩結(jié)構(gòu)包括具有形成蜂窩結(jié)構(gòu)的面的邊緣的單元，該面由多個(gè)點(diǎn)來(lái)限定并且具有曲率區(qū)域，其中至少兩個(gè)點(diǎn)位于不同的切面內(nèi)。圖la為蜂窩結(jié)構(gòu)的一個(gè)例示。圖lb為圖la所示蜂窩結(jié)構(gòu)的正交視圖，圖2為該蜂窩結(jié)構(gòu)的三維視圖。所示為具有六邊形單元2的蜂窩結(jié)構(gòu)1。每個(gè)單元由多個(gè)單元壁3形成，并且單元壁4的外邊緣形成蜂窩結(jié)構(gòu)的面5。事實(shí)上，單元壁的外邊緣形成位于蜂窩結(jié)構(gòu)的面上的不同切面內(nèi)的一系列點(diǎn)6。雖然所示為六邊形單元，然而其他幾何排列也是可能的，其他最普遍的可能排列為矩形單元。
蜂窩結(jié)構(gòu)在蜂窩結(jié)構(gòu)的面上具有位于不同切面內(nèi)的多個(gè)點(diǎn)，這意味著蜂窩結(jié)構(gòu)的面具有曲率或以某種方式彎曲。在一些優(yōu)選的實(shí)施方案中，蜂窩結(jié)構(gòu)的面以拋物線形式、雙曲線形式或彎曲形式的某種組合進(jìn)行彎曲。在其他優(yōu)選的實(shí)施方案中，蜂窩結(jié)構(gòu)的面以半球形或碗形方式彎曲。在一些實(shí)施方案中，蜂窩結(jié)構(gòu)可具有無(wú)曲率區(qū)域和曲率區(qū)域的組合。在那些實(shí)施方案中，通過(guò)觀察可將曲率區(qū)域與無(wú)曲率區(qū)域區(qū)別開(kāi)來(lái)。曲率區(qū)域?qū)⒕哂性谥辽僖粋€(gè)表面維度上有多個(gè)位于不同切面內(nèi)的點(diǎn)的面；無(wú)曲率區(qū)域具有多個(gè)點(diǎn)均在一個(gè)平面中的面。在一些實(shí)施方案中，曲率區(qū)域具有10倍于蜂窩結(jié)構(gòu)厚度或更小的曲率半徑，其中曲率半徑自蜂窩結(jié)構(gòu)厚度的中心處測(cè)得。在一些實(shí)施方案中，曲率區(qū)域具有7至2倍于蜂窩結(jié)構(gòu)厚度的曲率半徑，其中曲率半徑自蜂窩結(jié)構(gòu)厚度的中心處測(cè)得。
彎曲的蜂窩結(jié)構(gòu)的形成通常需要在具有曲率區(qū)域的模殼上或模具中、或在具有曲率區(qū)域的模具的陽(yáng)模與陰模部分之間彎曲、模制或成形。作為例示，圖3示出了具有第一面11和第二面12、在具有凸形表面的彎曲的^^莫?dú)?4上形成的蜂窩結(jié)構(gòu)10。作為另外一種選擇，其示出了在具有凹形表面的彎曲的模具15中模制的蜂窩結(jié)構(gòu)10。第一面11接觸模殼，當(dāng)蜂窩結(jié)構(gòu)在凸形模殼上由平坦平面變形為彎曲的結(jié)構(gòu)時(shí)，該面被壓縮。而相對(duì)面12則被拉伸。作為另外一種選擇，面11接觸凹形模具，當(dāng)蜂窩結(jié)構(gòu)由平坦平面變形為彎曲的結(jié)構(gòu)時(shí)，該面裙j立伸，而面12則^皮壓縮。
將蜂窩結(jié)構(gòu)的 一個(gè)面進(jìn)行壓縮的動(dòng)作可使蜂窩結(jié)構(gòu)的面上的單元壁塌陷。圖4示出了具有6個(gè)單元壁21的未損壞的六邊形單元20。由于壓縮，六邊形單元會(huì)塌陷；圖中顯示具有塌陷的或內(nèi)彎的壁23的損壞的六邊形單元22。塌陷的壁與單元形成的角稱為凹角。六邊形單元24還通過(guò)使用實(shí)線25示出了單元壁的原始位置，并通過(guò)使用虛線27示出了 180度凹角的表示。虛線28表示大于180度的凹角。單元壁的塌陷可能不像在圖4中表示的那樣明顯。單元壁可能以形成向單元彎曲的方式內(nèi)翻，如六邊形單元22所示。在這種情況下，根據(jù)內(nèi)彎的壁的切線計(jì)算凹角。圖4示出了具有內(nèi)彎的單元壁31的蜂窩結(jié)構(gòu)單元30，其中繪制出了切線32和33以顯示凹角34是如何測(cè)得的。在所示的圖中，凹角大于180度。根據(jù)例證可容易地理解，兩個(gè)相鄰單元壁向單元中心內(nèi)的任何顯著塌陷通常均將產(chǎn)生大于180度的凹角。
圖5示出了具有四個(gè)單元壁41的未損壞的正方形單元40。由于壓縮，正方形單元會(huì)塌陷；圖中顯示具有塌陷的或內(nèi)彎的壁43的損壞的正方形單元42。正方形單元44還通過(guò)使用實(shí)線45示出了單元壁的原始位置，并通過(guò)使用虛線47示出了 180度凹角的表示。就正方形單元而言，可穿過(guò)單元壁41在任何點(diǎn)繪制虛線47。虛線48表示大于180度的凹角。單元壁的塌陷可能不像在圖5中表示的那樣明顯。單元壁可能以形成向單元內(nèi)彎曲的方式內(nèi)翻，如六邊形單元42所示。在這種情況下，根據(jù)內(nèi)彎的壁的切線計(jì)算凹角。圖5示出了具有內(nèi)彎的單元壁51的蜂窩結(jié)構(gòu)單元50，其中繪制出了切線52和53以顯示凹角54是如何測(cè)得的。在所示的圖中，凹角大于180度。根據(jù)例證可容易地理解，兩個(gè)相鄰單元壁向單元中心內(nèi)的任何顯著塌陷通常均將產(chǎn)生大于180度的凹角。具有大于180度凹角的單元的數(shù)量可通過(guò)觀察來(lái)確定。在單元極小的情況下，可通過(guò)其他光學(xué)方法來(lái)確定。
蜂窩結(jié)構(gòu)可形成彎曲的或彎形形狀，并且在曲率區(qū)域上被壓縮的單元無(wú)顯著塌陷。事實(shí)上，在形成之后，曲率區(qū)域中少于25%的蜂窩結(jié)構(gòu)單元
7具有大于180度的凹角。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，曲率區(qū)域中少于15%的蜂窩結(jié)構(gòu)單元具有大于180度的凹角。據(jù)認(rèn)為，單元壁中高模量纖維和足夠
份數(shù)的熱塑性材料的組合會(huì)形成可變形且無(wú)顯著單元塌陷的更柔韌結(jié)構(gòu)，同時(shí)形成具有高剛度和高溫穩(wěn)定性的最終蜂窩結(jié)構(gòu)。
蜂窩結(jié)構(gòu)的單元壁優(yōu)選由包含高模量纖維和熱塑性材料的紙材來(lái)形成。本文所用術(shù)語(yǔ)"紙材，，是采用其標(biāo)準(zhǔn)含義，可使用常規(guī)的造紙工藝和設(shè)備來(lái)制備該紙材。
本發(fā)明中所用的紙材可由實(shí)驗(yàn)室用篩分儀至商業(yè)規(guī)模造紙機(jī)器的任何規(guī)模的設(shè)備來(lái)制成，例如長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)或斜網(wǎng)造紙機(jī)。典型方法涉及制備高模量纖維材料的分散體如絮狀物和/或紙漿，并且制備含水液體中的粘合劑物質(zhì)，從分散體中排出液體以獲得濕組合物并干燥濕紙組合物?？赏ㄟ^(guò)如下方式來(lái)制備分散體分散纖維，然后添加粘合劑物質(zhì)；或者分散粘合劑物質(zhì)，然后添加纖維。還可通過(guò)混合纖維分散體和粘合劑物質(zhì)分散體來(lái)制備分散體。如果粘合劑物質(zhì)為纖維，可通過(guò)首先制備與高才莫量纖維的混合物來(lái)將粘合劑纖維添加至分散體中，或者可單獨(dú)將粘合劑纖維添加至分散體中。分散體中的纖維濃度按分散體總重量計(jì)可在0. 01至1. 0重量％的范圍內(nèi)。分散體中的粘合劑物質(zhì)濃度按固體總重量計(jì)可最多為50重量％。
在典型方法中，分散體的含水液體通常為水，但是可包括各種其他物質(zhì)，如pH值調(diào)節(jié)劑、成形助劑、表面活性劑、消泡劑等。含水液體通常按如下方式從分散體排出將分散體引導(dǎo)至篩網(wǎng)或其他有孔支撐件上，保留分散的固體，然后使液體流過(guò)，從而得到濕紙組合物。濕組合物在支撐件上形成之后，通常通過(guò)真空和/或其他壓力進(jìn)一步脫水，并且通過(guò)蒸發(fā)剩余液體進(jìn)一步干燥。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，可將高模量纖維材料和熱塑性粘合劑如短纖維或短纖維和粘合劑顆粒的混合物一起制漿以形成混合物，該混合物在網(wǎng)篩或網(wǎng)帶上轉(zhuǎn)化成紙材。對(duì)于由各種類型的纖維材料和粘合劑形成紙材的例證性方法，參考以下美國(guó)專利和美國(guó)專利申請(qǐng)授予Gross的3,756,908;授予Tokarsky的4， 698， 267和4， 729， 921;授予Hesler等人的5， 026， 456;授予Kirayoglu等人的5, 223， 094;授予Kirayoglu等人的5, 314， 742;授予Wang等人的6,458,244和6,551,456;以及授予Samuels等人的6， 929， 848和2003-0082974。
紙材形成之后，優(yōu)選將其熱壓光，因?yàn)檩伒母邷睾透邏涸黾蛹垙埖恼辰Y(jié)強(qiáng)度。該步驟增加了紙材的密度和強(qiáng)度。通常，在金屬與金屬、金屬與復(fù)合材料、或復(fù)合材料與復(fù)合材料輥之間的輥隙中壓光一層或多層紙材。作為另外一種選擇，可在對(duì)于具體組合物和最終應(yīng)用來(lái)說(shuō)最佳的壓力、溫度和時(shí)間下，在平壓機(jī)中壓縮一層或多層紙材。以此方式壓光紙材還會(huì)減小紙材的透氣度。用于本發(fā)明的紙材的厚度取決于蜂窩結(jié)構(gòu)的最終用途或所需性質(zhì)，在一些實(shí)施方案中，紙材厚度通常為1至5密耳。在一些實(shí)施方案中，紙材的基重為0. 5至6盎司/平方碼。此外，如果不進(jìn)行壓實(shí)或除壓實(shí)之外還需要增加強(qiáng)度或一些其他特性的改性，則可在壓光或壓縮之前、之后作為單獨(dú)步驟或者代替壓光或壓縮對(duì)紙材進(jìn)行熱處理，例如熱輻射處理。
蜂窩結(jié)構(gòu)包含具有600克/旦尼爾(550克/分特)或更高的拉伸模量或楊氏模量的高模量纖維。纖維的高模量為最終蜂窩結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的面板提供必要的剛度。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，纖維的楊氏模量為900克/旦尼爾(820克/分特)或更高。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，纖維的韌度為至少21克/旦尼爾(19克/分特)并且其伸長(zhǎng)率為至少2%，以便更好地經(jīng)受模制加工并且為最終結(jié)構(gòu)提供更高水平的機(jī)械特性。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，高模量纖維為耐熱纖維。所謂"耐熱纖
維"是指當(dāng)在空氣中以2crc/分鐘的速率加熱至50crc時(shí)，所述纖維優(yōu)選地
保留其纖維重量的90%。此類纖維通常具有阻燃性，這意味著該纖維或由該纖維制成的織物具有的極限氧指數(shù)(LOI)使得纖維或織物不支持在空氣中的燃燒，優(yōu)選的LOI范圍為約26及更高。
高模量纖維可為絮狀物或紙漿或它們的混合物的形式。所謂"絮狀物"是指具有2至25毫米、優(yōu)選地3至7毫米的長(zhǎng)度以及3至20微米、優(yōu)選地5至14微米的直徑的纖維。如果絮狀物的長(zhǎng)度小于3毫米，則其對(duì)紙材強(qiáng)度的影響不夠大；如果其長(zhǎng)度大于25毫米，則幾乎不可能通過(guò)濕法成網(wǎng)法來(lái)形成均勻的纖維網(wǎng)。如果絮狀物的直徑小于5樣史米，則其很難以足夠的均勻性和可重復(fù)生產(chǎn)性來(lái)制備；如果其直徑大于20微米，則實(shí)質(zhì)上不可能形成輕至中等基重的均勻紙材。 一般通過(guò)將連續(xù)的巻繞絲切割成比長(zhǎng)度的 段來(lái)制備絮狀物。
本文所用術(shù)語(yǔ)"紙漿"是指具有桿和通常自桿延伸的原絲的材料顆
粒，其中桿通常為柱形并且直徑為約10至50微米，原絲為通常連接到桿的 細(xì)的毛發(fā)狀構(gòu)件，經(jīng)測(cè)量其直徑僅為一微米的若干分之一或幾微米，長(zhǎng)度為 約10至100微米。
在一些實(shí)施方案中，可用于本發(fā)明的高^(guò)^量纖維包括由對(duì)位芳族聚酰 胺、聚苯并唑或聚吡啶并唑聚合物或它們的混合物制成的纖維。在一些實(shí)施 方案中，可用于本發(fā)明的高模量纖維包括碳纖維。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中， 高模量纖維由芳族聚酰胺聚合物尤其是對(duì)位芳族聚酰胺聚合物來(lái)制成。在尤 其優(yōu)選的實(shí)施方案中，高模量纖維為聚對(duì)苯二曱酰對(duì)苯二胺。
本文所用術(shù)語(yǔ)"芳族聚酰胺"是指聚酰胺，其中至少85%的酰胺(-CONH-)連接基直接連接到兩個(gè)芳族環(huán)。"對(duì)位芳族聚酰胺"是指兩個(gè)環(huán)或基 沿分子鏈相對(duì)于彼此對(duì)位取向。添加劑可與芳族聚酰胺一起使用。事實(shí)上， 已發(fā)現(xiàn)，按重量計(jì)最多10%的其他聚合材料可與芳族聚酰胺共混使用，或者 可使用具有最多10%的其他二胺(取代了芳族聚酰胺的二胺)或最多10% 的其他二曱酰氯(取代了芳族聚酰胺的二曱酰氯)的共聚物。在一些實(shí)施方 案中，優(yōu)選的對(duì)位芳族聚酰胺為聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺?？捎糜诒景l(fā)明的制 備對(duì)位芳族聚酰胺的方法一般公開(kāi)于例如美國(guó)專利3,869,430、 3,869,429 和3， 767， 756中。此類芳香族聚酰胺有機(jī)纖維和這些纖維的各種形式可以商 標(biāo) Kevlar 纖維得自 E. I. du Pont de Nemours and Company (Wilmington, Delaware),以及以商標(biāo)Twaron 得自Tei jin， Ltd.。
的Zylon PB0-AS (聚(對(duì)亞苯基-2, 6-苯并雙哺唑)纖維、Zylon PB0-HM (聚(對(duì)亞苯基-2,6-苯并雙嚅唑))纖維?？捎糜诒景l(fā)明的可商購(gòu)獲得的碳纖 維包括得自Toho Tenax America, Inc的Tenax⑧纖維。
蜂窩結(jié)構(gòu)具有5至50重量份的熔點(diǎn)為12(TC至35(TC的熱塑性材料。 在一些優(yōu)選的實(shí)施方案中，熱塑性材料以20至40重量份的量存在。熱塑性 是指具有其傳統(tǒng)的聚合物定義；也就是說(shuō)，這些材料在受熱時(shí)以粘滯液體的
10方式流動(dòng)，并在被冷卻時(shí)硬化，以及在隨后的屢次加熱和冷卻時(shí)可逆地反復(fù) 流動(dòng)和硬化。
在一些其他優(yōu)選的實(shí)施方案中，熱塑性材料的熔點(diǎn)為18(TC至300°C。 在一些其他優(yōu)選實(shí)施方案中，熱塑性材料的熔點(diǎn)為220。C至250°C。雖然可 以使用具有低于12(TC的熔點(diǎn)的熱塑性材料來(lái)制備紙材，但該紙材在紙材制 備之后容易受到有害的熔融流動(dòng)、粘性和其他問(wèn)題的影響。例如，在蜂窩結(jié) 構(gòu)制造期間，將節(jié)線粘合劑施加到紙材之后， 一般會(huì)施加熱量以從粘合劑中 去除溶劑。在另一步驟中，紙片被壓在一起以在節(jié)線處粘附片材。在這些步 驟中任一個(gè)期間，如果紙材具有低熔點(diǎn)的熱塑性材料，則該材料可流動(dòng)并且 不可取地將紙片粘附到制造設(shè)備和/或其他片材上。因此，優(yōu)選地，用于紙 材的熱塑性材料在紙材形成和壓光期間可為熔融或流動(dòng)的，但在蜂窩結(jié)構(gòu)制 造期間不希望為熔融或流動(dòng)的。具有35(TC以上的熔點(diǎn)的熱塑性材料是不可 取的，因?yàn)樗鼈冃枰绱烁叩臏囟葋?lái)軟化，從而使得紙材中的其他組分在紙 材制造期間可能開(kāi)始降解。在存在一種以上熱塑性材料的那些實(shí)施方案中， 至少30%的熱塑性材料應(yīng)具有不高于35(TC的熔點(diǎn)。
在一些實(shí)施方案中，熱塑性材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為約IOO'C至 250°C。具有低于IO(TC的Tg的熱塑性材料在某些情況下會(huì)對(duì)制造期間蜂窩 結(jié)構(gòu)單元的有效展開(kāi)產(chǎn)生不利影響；具有高于25(TC的Tg的熱塑性材料在 某些情況下會(huì)影響蜂窩結(jié)構(gòu)的最終才莫制。
可用于本發(fā)明的熱塑性材料可為纖維、雙組分纖維、聚合物薄片、聚 合物顆粒、沉析纖維、紙漿或它們的混合物的形式。粘合劑纖維通常由熱塑 性材料制成，該熱塑性材料可在低于纖維共混物中任何其他纖維的軟化點(diǎn) (即具有更低的軟化點(diǎn))的溫度下流動(dòng)。優(yōu)選皮/芯型雙組分纖維作為粘合 劑纖維，尤其是作為粘合劑材料的具有聚酯均聚物芯和共聚酯外皮的雙組分 粘合劑纖維，例如通常得自Unitika Co. ， Japan (例如以商標(biāo)MELTY 銷 售)的那些?？捎玫恼澈蟿├w維類型可包括由聚丙烯、聚酯聚合物或共聚物 制成的纖維；或僅含有該聚合物或共聚物的纖維；或具有并列型或皮/芯型 構(gòu)型的雙組分纖維。在一些實(shí)施方案中，優(yōu)選的粘合劑粉末為熱塑性粘合劑 粉末，例如共聚酯Griltex EMS 6E粘合劑粉末。如本文所用，術(shù)語(yǔ)"沉析纖維"是指小的薄膜狀的基本上為二維顆粒
的細(xì)分聚合物產(chǎn)品，其具有約100至1000微米的寬度和僅約0. 1至1微米 的厚度。通常通過(guò)使聚合物溶液流動(dòng)至與該溶液的溶劑不混容的液體的凝固 浴中來(lái)制備沉析纖維。聚合物溶液流在聚合物凝固時(shí)受到劇烈剪切力和紊流 的影響。
在一些實(shí)施方案中，紙材中所用的優(yōu)選熱塑性材料為聚對(duì)苯二甲酸乙 二醇酯(PET)和/或聚萘二羧酸乙二酯(PEN)聚合物。這些聚合物可以包括多 種共聚單體，包括二甘醇、環(huán)己烷二曱醇、聚(乙二醇)、戊二酸、壬二酸、 癸二酸、間苯二曱酸等。除了這些共聚單體外，還可以使用支化劑，如均苯 三甲酸、均苯四曱酸、三羥甲基丙烷和三羥甲基乙烷、以及季戊四醇?？梢?通過(guò)已知聚合技術(shù)由對(duì)苯二甲酸或其低級(jí)烷基酯(如，對(duì)苯二甲酸二甲酯) 和乙二醇或它們的共混物或混合物來(lái)獲得PET?？梢酝ㄟ^(guò)已知聚合技術(shù)由 2,6-萘二曱酸和乙二醇來(lái)獲得PEN。 一種可用的PEN纖維由Teijin， Ltd.以 商品名Teonex⑤銷售。
在其他實(shí)施方案中，使用的優(yōu)選熱塑性材料為液晶聚酯。本文所謂的 "液晶聚酯"(LCP)是指當(dāng)使用T0T測(cè)試或其任何合理的變型進(jìn)行測(cè)試時(shí)為 各向異性的聚酯聚合物，如美國(guó)專利4，118，372所述，該專利以引用的方式 并入本文。LCP的一個(gè)優(yōu)選形式為"全芳族"，即聚合物主鏈中的所有基團(tuán) 均為芳族基(連接基除外，如酯基)，但可以存在不為芳族的側(cè)基。優(yōu)選 地，LCP的熔點(diǎn)為最高約35(TC。在其中外皮聚合物為粘合劑或低可熔組分 的皮芯型雙組分纖維的情況下，該外皮聚合物應(yīng)具有低于或最高約35(TC的 熔點(diǎn)，而芯組分可為具有更高熔點(diǎn)的聚合物。熔點(diǎn)是通過(guò)ASTM法D3418測(cè) 得的。熔點(diǎn)為熔融吸熱的最大值，并且是在加熱速率為10°C/min的第二次 加熱中測(cè)得的。如果存在不止一個(gè)熔點(diǎn)，則聚合物的熔點(diǎn)是這些熔點(diǎn)中的最 高熔點(diǎn)。用于本發(fā)明的優(yōu)選LCP包括得自E. Ldu Pont de Nemours and Company的相應(yīng)等級(jí)的Zenite⑤和得自Ticona Co.的相應(yīng)等級(jí)的Vectra LCP。
熱塑性材料中可以存在其他材料，尤其是常見(jiàn)于熱塑性組合物中或用 于熱塑性組合物的那些材料。這些材料在蜂窩結(jié)構(gòu)的操作環(huán)境下應(yīng)優(yōu)選為化 學(xué)惰性的和適度熱穩(wěn)定的。此類材料可以包括例如一種或多種填充劑、增強(qiáng)劑、顏料和成核劑。還可以存在其他聚合物，從而形成聚合物共混物。在一
些實(shí)施方案中，存在其他聚合物，優(yōu)選其他聚合物在組合物中小于25重量 %。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，熱塑性材料中不存在其他聚合物，占總量很 少(小于5重量°/。)的聚合物除外，例如用作潤(rùn)滑劑和加工助劑的那些。
蜂窩結(jié)構(gòu)在許多制品中可用作結(jié)構(gòu)組件，包括商用客機(jī)上的頂置儲(chǔ)存 箱和機(jī)翼機(jī)身整流裝置。由于蜂窩結(jié)構(gòu)的輕型結(jié)構(gòu)性能， 一種優(yōu)選的用途是 在空氣動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)中，其中較輕的重量可節(jié)省推動(dòng)物體穿過(guò)空氣所需的燃料 或力。
可以將一個(gè)或多個(gè)面片材連接到蜂窩結(jié)構(gòu)的面上以形成面板。在最終 面板抵抗壓縮、彎曲和其他應(yīng)力方面，面片材為其提供了完整性。而且，面 片材可密封蜂窩結(jié)構(gòu)的單元以防止材料從單元中出來(lái)，或者面片材可有助于 將材料保持在單元內(nèi)。圖6示出了具有面片材61的蜂窩結(jié)構(gòu)60,該面片材 61通過(guò)使用粘合劑連接到一個(gè)面上。第二面片材62連4妻到蜂窩結(jié)構(gòu)的相對(duì) 面，連接有兩個(gè)相對(duì)面片材的蜂窩結(jié)構(gòu)便形成面板?？筛鶕?jù)需要將其他材料 層63連接到面板的任一面上。在一些優(yōu)選實(shí)施方案中，應(yīng)用于蜂窩結(jié)構(gòu)的 兩個(gè)面的面片材包含兩層材料。在一些優(yōu)選的實(shí)施方案中，面片材包括織造 織物或正交的單向織物。在一些實(shí)施方案中，正交的單向織物為0/90正 交。如果需要，面片材可具有裝飾表面，例如經(jīng)壓花或其他處理以形成悅目 的外表面。包含玻璃纖維、碳纖維和/或其他高強(qiáng)度/高才莫量纖維的織物可用 作面片材材料。
本發(fā)明涉及制造蜂窩結(jié)構(gòu)的方法，該蜂窩結(jié)構(gòu)包括具有形成蜂窩結(jié)構(gòu) 的面的邊緣的單元，該面由多個(gè)點(diǎn)來(lái)限定并且具有曲率區(qū)域，其中至少兩個(gè) 點(diǎn)位于不同的切面內(nèi)，該方法包括以下步驟
a) 由多個(gè)片材形成具有單元的蜂窩結(jié)構(gòu)，該片材在多個(gè)平行平面中具 有多條粘合劑的平行線，該片材包含具有12(TC至35(TC的熔點(diǎn)的 熱塑性材料、以及具有600克/旦尼爾(550克/分特)或更高模量
的高模量纖維；
b) 用熱固性樹(shù)脂浸漬蜂窩結(jié)構(gòu)；
c) 將熱固性樹(shù)脂固化或部分地固化以形成固化或部分固化的蜂窩結(jié) 構(gòu)；
13d) 沿垂直于粘合劑的平行線平面的方向按壓固化或部分固化的蜂窩結(jié) 構(gòu)，以使至少一部分熱固性樹(shù)脂破裂；
e) 將受壓的蜂窩結(jié)構(gòu)沿垂直于粘合劑的平行線平面的方向拉開(kāi)，以形 成具有破裂點(diǎn)的蜂窩結(jié)構(gòu)；
f) 在具有曲率區(qū)域的模具中或模殼上彎曲、模制或成形具有破裂點(diǎn)的 蜂窩結(jié)構(gòu)；
g) 加熱蜂窩結(jié)構(gòu)以使熱塑性材料流至破裂點(diǎn)；以及
h) 冷卻蜂窩結(jié)構(gòu)，以基本上保持模具或模殼的曲率區(qū)域的形狀。
圖7至9示出了沿間隔開(kāi)的平行線粘合多個(gè)片材的步驟的一個(gè)實(shí)施方 案。就典型六邊形單元而言，在任何一個(gè)片材上一個(gè)所施加節(jié)線的后沿至下 一個(gè)所施加節(jié)線的前沿的距離等于一個(gè)單元壁長(zhǎng)度的三倍。在圖7中，通過(guò) 任何施加方法或印刷方法將粘合劑112沿多條線以一定寬度和節(jié)距施加到含 有高^(guò)f莫量纖維的紙材101的帶上。粘合劑可以為選自環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、 丙烯酸類樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂和其他樹(shù)脂的樹(shù)脂，然而優(yōu)選使用熱固性樹(shù) 脂。在圖中，將來(lái)自巻軸113的包含高模量纖維的帶狀紙材101送入至少一 組輥的輥隙，該組輥包括施加輥114和壓縮輥115。穿過(guò)布置在施加輥114 上的凹槽，將包含在粘合劑槽116中的粘合劑112沿多條線施加或涂覆在紙 材101的一個(gè)表面上，然后將其干燥。
在圖8中，將包含高模量纖維的帶狀紙材101以預(yù)定間隔切割成多個(gè) 片材lll。將切出的片材相互堆疊，使得每個(gè)片材按所施加粘合劑112的一 半節(jié)距或一半間隔轉(zhuǎn)移到另一個(gè)片材上。就典型實(shí)例而言，可如箭頭117所 示將400個(gè)切出的片材豎直堆疊，以形成塊，其位置關(guān)系是每個(gè)片材按所涂 覆粘合劑線的間隔的一半進(jìn)行轉(zhuǎn)移。片材在多個(gè)平行平面中具有多條粘合劑 的平行線。
在圖9中，每個(gè)包含高模量纖維的堆疊紙片111通過(guò)壓力和熱量彼此 粘合。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，隨后在粘合劑112的軟化點(diǎn)下將多個(gè)包含 高模量纖維的堆疊紙片111進(jìn)行熱壓。然后使粘合劑硬化以將片材彼此粘 合。
圖10a和10b示出了將粘合的片材沿垂直于片材平面的方向拉開(kāi)以形 成具有單元的蜂窩結(jié)構(gòu)的步驟。這也可稱為展開(kāi)步驟。堆疊的和粘合的包含
14高才莫量纖維的紙片111通過(guò)施加在箭頭117所示方向的拉力或張力沿與堆疊 方向相反的方向被展開(kāi)。每個(gè)片材111由此被展開(kāi)或在彼此間被延伸，使得 片材沿粘合部分的邊緣祐j斤疊，并且未粘合的部分在與堆疊方向相反的方向
上被延伸，從而使片材彼此分離。因此形成了由中空柱形單元119的平面組 合件構(gòu)成的蜂窩結(jié)構(gòu)單元，單元119被由片材111形成的單元壁118隔開(kāi)， 片材111沿多條粘合劑節(jié)線115彼此粘合并祐尿開(kāi)。
在單元展開(kāi)之后，用熱固性樹(shù)脂浸漬蜂窩結(jié)構(gòu)。通常，這可通過(guò)將展 開(kāi)的蜂窩結(jié)構(gòu)浸漬在熱固性樹(shù)脂浴中來(lái)完成。然而，也可使用其他方法例如 噴涂來(lái)涂覆和完全浸漬展開(kāi)的蜂窩結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施方案中，可用作浸漬劑 的熱固性樹(shù)脂包括環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、丙烯酸類樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂、以 及它們的混合物。
用熱固性樹(shù)脂完全浸漬蜂窩結(jié)構(gòu)之后，通過(guò)加熱飽和的蜂窩結(jié)構(gòu)以使 熱固性樹(shù)脂交聯(lián)來(lái)固化或部分固化(又稱為"B階段化")樹(shù)脂。該溫度通 常在150。C至18(TC的范圍內(nèi)。固化熱固性樹(shù)脂會(huì)為蜂窩結(jié)構(gòu)提供剛度。
如果需要，可將固化或部分固化("B階段化，，)的蜂窩結(jié)構(gòu)切割成 片，以便從大的蜂窩結(jié)構(gòu)塊得到多個(gè)蜂窩結(jié)構(gòu)的薄層或片。沿垂直于單元邊 緣的平面切割蜂窩結(jié)構(gòu)以便保留蜂窩結(jié)構(gòu)的多孔性質(zhì)。
固化或部分地固化浸漬的蜂窩結(jié)構(gòu)的熱固性樹(shù)脂之后，有意地沿垂直 于粘合劑的平行線平面的方向?qū)υ摲涓C結(jié)構(gòu)施壓，以使至少一部分熱固性樹(shù) 脂破裂，從而使得至少一部分單元塌陷。如圖12所示，展開(kāi)的蜂窩結(jié)構(gòu) 170在箭頭171所示方向受壓以壓縮單元，通常對(duì)著表面173進(jìn)行擠壓，以 使結(jié)構(gòu)中至少一部分已被固化的熱固性樹(shù)脂部分地或完全地破裂。在許多實(shí) 施方案中，實(shí)現(xiàn)這種擠壓的同時(shí)還利用表面174橫向地支撐或限制蜂窩結(jié)構(gòu) 的面，以防止蜂窩結(jié)構(gòu)橫向移動(dòng)并在芯上實(shí)現(xiàn)均勻取向的應(yīng)力。實(shí)現(xiàn)一定程 度的破裂之后，在箭頭172所示方向拉伸蜂窩結(jié)構(gòu)；即，在垂直于粘合劑的 平行線平面的方向，以便再次展開(kāi)蜂窩結(jié)構(gòu)并形成具有破裂點(diǎn)的蜂窩結(jié)構(gòu)。
然后在具有曲率區(qū)域的模具中或模殼上彎曲、成形或模制蜂窩結(jié)構(gòu)， 并對(duì)蜂窩結(jié)構(gòu)加熱以使熱塑性材料流至破裂點(diǎn)。如圖lla所示，將蜂窩結(jié)構(gòu) 120布置在具有所需制品形狀的模制模殼121上。然后以任何可用方法將蜂 窩結(jié)構(gòu)壓在模殼上，以使蜂窩結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出才莫?dú)さ膹澢驈澬蔚谋砻?25，然
15后進(jìn)行加熱。在一些實(shí)施方案中，如圖llb所示，模殼為具有陽(yáng)塊132和陰 塊133的模具131，陽(yáng)塊和陰塊壓在一起，以在其間模制和成形彎曲的蜂窩 結(jié)構(gòu)125;使蜂窩結(jié)構(gòu)適形于沖莫具所表示的所需形狀。可通過(guò)任何能提供熱 源的可用方法來(lái)加熱，例如熱輻射、強(qiáng)制通風(fēng)加熱爐和介電爐等。然而，在 一些優(yōu)選的實(shí)施方案中，熱輻射是優(yōu)選的。模具或模殼可進(jìn)行溫度控制，從 而對(duì)蜂窩結(jié)構(gòu)進(jìn)行額外的加熱或冷卻。
以足以軟化單元壁中的熱塑性材料的溫度和時(shí)間進(jìn)行加熱，使得一部 分可流動(dòng)。通常，溫度接近或高于熱塑性材料的熔點(diǎn)，所需時(shí)間由存在的材 料質(zhì)量來(lái)確定。在一些實(shí)施方案中，優(yōu)選的加熱溫度為熱塑性材料的熔融溫 度+/-10匸。如果需要，可以對(duì)熱源和模具或模殼進(jìn)行結(jié)合，以便在不干涉 受熱蜂窩結(jié)構(gòu)的處理的情況下加熱并成形蜂窩結(jié)構(gòu)。如果需要，可在加熱和 模制或成形之前將片浸漬在水中。在一些樹(shù)脂體系中，這將使一些樹(shù)脂例如 一些酚醛樹(shù)脂塑化以更好地成型。
然后將加熱和成型的蜂窩結(jié)構(gòu)冷卻至熱塑性材料的軟化溫度以下，以
固定和保持模具或^t殼的曲率區(qū)域的形狀。這種冷卻可通過(guò)如下方式來(lái)完 成纟皮動(dòng)冷卻，例如自由對(duì)流；或主動(dòng)冷卻，例如通過(guò)一些諸如空氣、水或 其他流體之類的冷卻劑來(lái)冷卻模具。通常，在蜂窩結(jié)構(gòu)保持在模具中或設(shè)置 在模殼上時(shí)完成冷卻。如果需要，可以從模具或模殼上移除蜂窩結(jié)構(gòu)然后單 獨(dú)冷卻。如果蜂窩結(jié)構(gòu)未經(jīng)冷卻便從沖莫具上移除，則需要采取措施來(lái)確保蜂 窩結(jié)構(gòu)保持曲率區(qū)域的所需形狀。形成之后，如果需要蜂窩結(jié)構(gòu)片并且蜂窩 結(jié)構(gòu)尚未切割成片，可按上述內(nèi)容以類似方式在此點(diǎn)切割成片，以保留蜂窩 結(jié)構(gòu)的多孔性質(zhì)。
在蜂窩結(jié)構(gòu)的單元壁中使用大量熱塑性材料可形成這些彎曲的或彎形 形狀，而不會(huì)使成型期間受壓縮的蜂窩結(jié)構(gòu)的面上的蜂窩結(jié)構(gòu)單元過(guò)度塌 陷。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，在冷卻步驟之后，蜂窩結(jié)構(gòu)曲率區(qū)域中少于約 25%的蜂窩結(jié)構(gòu)單元具有大于180度的凹角。
測(cè)-汰方法
使用ASTM D1907測(cè)量纖維纖度。使用ASTM D885測(cè)量纖維才莫量。使用 由ASTM D374測(cè)得的紙材厚度和由ASTM D646測(cè)得的基重來(lái)計(jì)算紙材密度。 使用ASTM D3418測(cè)量玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)和熔點(diǎn)溫度(Tm)。實(shí)施例
在常規(guī)造紙?jiān)O(shè)備上形成由Teijin Twaron 1080碎長(zhǎng)絲纖維、Teijin Twaron 1094紙漿和Toray Tetoron 熱塑性聚酯纖維構(gòu)成的芳族聚酰胺/熱 塑性紙材。該紙材的組成為52重量％的Twaron 1080纖維、18重量％的 Twaron 1094紙漿和30重量°/。的Tetoron 纖維。Twaron 1080纖維具有 1. 5旦尼爾/長(zhǎng)絲(1. 7分特/長(zhǎng)絲)的標(biāo)稱長(zhǎng)絲線密度和6mm的切割長(zhǎng)度。 Tetoron 熱塑性纖維具有2旦尼爾/長(zhǎng)絲(2. 2分特/長(zhǎng)絲)的標(biāo)稱長(zhǎng)絲線密 度和6mm的切割長(zhǎng)度。在245。C和2Mpa壓力下對(duì)紙材預(yù)熱和預(yù)壓，然后在 260。C下在1200N/cm的線性壓力下壓光。如此制備出具有約0. 75g/cm'密度 的芳族聚酰胺/熱塑性紙材。
然后由壓光紙形成蟲(chóng)奪窩結(jié)構(gòu)。以2mm的寬度和5mm的節(jié)距將粘合劑節(jié) 線施加到紙材表面。粘合劑為50%固體溶液，包含70重量份的由Shell Chemical Co.銷售的標(biāo)記為Epon 826的環(huán)氧樹(shù)脂；30重量j分的由 Wilmington Chemical Corp (Wilmington, DE， USA)銷售的標(biāo)記為Heloxy WC 8006的彈性體改性的環(huán)氧樹(shù)脂；54重量份的由Union Carbide Corp.銷 售的標(biāo)記為UCAR BRWE 5400的雙酚A-甲醛樹(shù)脂固化劑；0.6重量份的作為 固化催化劑的二元醇醚溶劑中的2-甲基咪唑，其標(biāo)記為Dowanol PM，由 The Dow Chemical Company銷售；7 重量份的由Miller-Stephenson Chemical Co.銷售的標(biāo)記為Eponol 55-B-40的聚醚樹(shù)脂；以及1.5重量份 的由Cabot Corp.銷售的標(biāo)記為Cab-0-Sil的熱解二氧化硅。于130。C下在 烘箱中將粘合劑在紙材上部分地固化6. 5分鐘。
將具有粘合劑節(jié)線的片材切割成500mm的長(zhǎng)度。將40個(gè)片材相互堆 疊，使得每個(gè)片材按所施加粘合劑節(jié)線的一半節(jié)距或一半間隔轉(zhuǎn)移至另 一個(gè) 片材上。轉(zhuǎn)移可交替地發(fā)生在一面或另一面上，以便最終堆疊件均勻地豎 直。然后在粘合劑的軟化點(diǎn)下在板之間熱壓這些堆疊的片材，使粘合劑節(jié)線 熔融；移除熱源之后，粘合劑隨即硬化，從而使片材彼此粘合。就上述節(jié)線 粘合劑而言，熱壓是以3. 5kg/cm2的壓力在14(TC下操作30分鐘，然后在 177"C下操作40分鐘。
然后將粘合的芳族聚酰胺片材沿與堆疊方向相反的方向展開(kāi)，以形成 具有等邊橫截面的單元。每個(gè)片材在彼此間被延伸，使得片材沿粘合的節(jié)線的邊緣被折疊，并且未粘合的部分沿張力方向被延伸，從而使片材彼此分 離。使用機(jī)架來(lái)展開(kāi)蜂窩結(jié)構(gòu)并將其保持在展開(kāi)的形狀。
然后將展開(kāi)的蜂窩結(jié)構(gòu)放置在包含PLY0PHEN 23900溶劑基酚醛樹(shù)脂的 浴中，該酚醛樹(shù)脂得自Durez Corporation。以液體形式使用酚醛樹(shù)脂，其 中樹(shù)脂溶解在乙醇中。樹(shù)脂粘附至并覆蓋單元壁的內(nèi)表面，并且還可填充到 并滲入紙材的孔內(nèi)。用樹(shù)脂浸漬之后，將蜂窩結(jié)構(gòu)從浴中取出并在干燥爐中 用熱空氣首先在82'C下干燥15分鐘，然后在12rC下干燥15分鐘，再在 182。C下干燥60分鐘，以便去除溶劑并固化酚醛樹(shù)脂。隨后移除保持蜂窩結(jié) 構(gòu)的機(jī)架。將在樹(shù)脂浴中的浸潰步驟和在干燥爐中的干燥步驟重復(fù)5次，使 得蜂窩結(jié)構(gòu)的單元壁總共被730克強(qiáng)化樹(shù)脂涂覆或浸漬。
為形成彎曲半徑為10倍芯厚度的彎曲的蜂窩結(jié)構(gòu)，在與延伸方向相反 的方向(w方向)施力，以便擠壓蜂窩結(jié)構(gòu)。擠壓時(shí)，蜂窩結(jié)構(gòu)被夾持在兩 塊金屬板之間，以提供穩(wěn)定性并防止塌陷。該操作會(huì)使單元壁上不屬于節(jié)線 的酚醛樹(shù)脂破裂。擠壓過(guò)的芯的剛度大大降低。將芯放置在低熱質(zhì)量的金屬 模具中，其中芯單元直接接觸模具表面。將載有彈簧的絲網(wǎng)放在芯的頂部， 以將芯保持在模具中的合適位置。將模具和芯放入預(yù)熱至27(TC的熱空氣對(duì) 流烘箱中。模具達(dá)到26(TC之后，使之在烘箱中保持5分鐘。在此步驟期 間，酚醛樹(shù)脂的破裂處將通過(guò)酚醛樹(shù)脂和熱塑性樹(shù)脂流來(lái)密封，以形成無(wú)缺 陷的結(jié)構(gòu)。移除模具并強(qiáng)制通風(fēng)冷卻30分鐘以使芯恢復(fù)至環(huán)境溫度。打開(kāi) 模具，取出成型的芯。觀察芯中有無(wú)凹角大于180。的塌陷的單元。在曲率 區(qū)域中任一面上的塌陷單元的總計(jì)數(shù)小于曲率區(qū)域中單元總數(shù)的25%。
權(quán)利要求
1.制造蜂窩結(jié)構(gòu)的方法，所述蜂窩結(jié)構(gòu)包括具有形成所述蜂窩結(jié)構(gòu)的面的邊緣的單元，所述面由多個(gè)點(diǎn)來(lái)限定，其中所述點(diǎn)中的至少兩個(gè)位于不同的切面內(nèi)，所述方法包括以下步驟a)由多個(gè)片材形成具有展開(kāi)的單元的蜂窩結(jié)構(gòu)，所述片材包含具有120℃至350℃的熔點(diǎn)的熱塑性材料以及具有600克/旦尼爾(550克/分特)或更高模量的高模量纖維；b)用熱固性樹(shù)脂浸漬所述蜂窩結(jié)構(gòu)；c)固化或部分地固化所述熱固性樹(shù)脂以形成固化或部分固化的蜂窩結(jié)構(gòu)；d)沿垂直于粘合劑的平行線的平面的方向按壓所述固化或部分固化的蜂窩結(jié)構(gòu)，以使至少一部分所述熱固性樹(shù)脂破裂；e)將所述受壓的蜂窩結(jié)構(gòu)沿垂直于粘合劑的平行線的平面的方向拉開(kāi)，以形成具有破裂點(diǎn)的蜂窩結(jié)構(gòu)；f)在模具中或模殼上彎曲、模制或成形所述具有破裂點(diǎn)的蜂窩結(jié)構(gòu)；g)加熱所述蜂窩結(jié)構(gòu)以使所述熱塑性材料流至所述破裂點(diǎn)；以及h)冷卻所述蜂窩結(jié)構(gòu)，以基本上保持所述模具或模殼的形狀。
2.權(quán)利要求1的制造蜂窩結(jié)構(gòu)的方法，其中所述高模量纖維以約50至 95重量份的量存在，并且所述熱塑性材料以5至50重量份的量存 在。
3.權(quán)利要求2的制造蜂窩結(jié)構(gòu)的方法，其中所述高模量纖維以約60至 80重量份的量存在。
4.權(quán)利要求2的制造蜂窩結(jié)構(gòu)的方法，其中所述熱塑性材料以20至40 重量份的量存在。
5.權(quán)利要求1的制造蜂窩結(jié)構(gòu)的方法，其中所述高模量纖維包括對(duì)位芳 族聚酰胺聚合物。
6.權(quán)利要求5的制造蜂窩結(jié)構(gòu)的方法，其中所述對(duì)位芳族聚酰胺聚合物 為聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺。
7. 權(quán)利要求1的制造蜂窩結(jié)構(gòu)的方法，其中所述高模量纖維選自碳纖 維、聚苯并唑纖維、聚吡啶并唑纖維、以及它們的混合物。
8. 權(quán)利要求l的制造蜂窩結(jié)構(gòu)的方法，其中所述熱塑性材料包括聚酯聚合物。
9. 權(quán)利要求8的制造蜂窩結(jié)構(gòu)的方法，其中所述聚酯聚合物為液晶聚合物。
10. 權(quán)利要求1的制造蜂窩結(jié)構(gòu)的方法，其中所述熱塑性材料選自聚烯 烴、聚酰胺、聚醚酮、聚醚醚酮、聚酰胺酰亞胺、聚醚酰亞胺、聚 苯石克醚、以及它們的混合物。
11. 權(quán)利要求1的制造蜂窩結(jié)構(gòu)的方法，其中在完成步驟d)的所述按壓 的同時(shí)也橫向支撐或限制所述蜂窩結(jié)構(gòu)的面。
12. 由權(quán)利要求1的方法制造的蜂窩結(jié)構(gòu)，其中在所述冷卻步驟之后，少 于25%的蜂窩結(jié)構(gòu)單元具有大于180度的凹角。
全文摘要
本發(fā)明涉及制造蜂窩結(jié)構(gòu)的方法，所述蜂窩結(jié)構(gòu)包括具有形成所述蜂窩結(jié)構(gòu)的面的邊緣的單元，所述面由多個(gè)點(diǎn)來(lái)限定并且具有曲率區(qū)域，其中所述點(diǎn)中的至少兩個(gè)位于不同的切面內(nèi)，所述方法包括以下具體步驟a)沿垂直于粘合劑的平行線的平面的方向按壓固化或部分固化的蜂窩結(jié)構(gòu)，以使至少一部分熱固性樹(shù)脂破裂；b)將受壓的蜂窩結(jié)構(gòu)沿垂直于粘合劑的平行線的平面的方向拉開(kāi)，以形成具有破裂點(diǎn)的蜂窩結(jié)構(gòu)；c)在模具中或模殼上彎曲、模制或成形具有破裂點(diǎn)的蜂窩結(jié)構(gòu)；d)加熱蜂窩結(jié)構(gòu)以使熱塑性材料流至破裂點(diǎn)；以及e)冷卻蜂窩結(jié)構(gòu)，以基本上保持模具或模殼的形狀。本發(fā)明還涉及一種由該方法制造的成型的蜂窩結(jié)構(gòu)，其中少于25％的蜂窩結(jié)構(gòu)單元具有大于180度的凹角。
文檔編號(hào)B29D99/00GK101557923SQ200780046101
公開(kāi)日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2007年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月15日
發(fā)明者G·L·亨德倫, M·R·列維特, S·漢 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司