專利名稱：窄片復(fù)合纖維材料壓縮制模的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
背景技術(shù)：
通常使用熱固性材料或熱塑性材料制造復(fù)合組件，其可形成具有碳纖維的常規(guī)地以單向布局布置的帶或板。所得單向帶可被切割為更小的塊或片，這些塊或片是典型的正方形或近似正方形。這些片被放置在模具儲(chǔ)器中，在其中施加熱以及壓力以將片壓入所有的模腔。所得組件一旦被塑化即從模具移出。根據(jù)片被推至遍布模具時(shí)片的布置，常規(guī)的壓模具制技術(shù)可產(chǎn)生所得組件的非期望的強(qiáng)度變化。隨著在模具儲(chǔ)器中這些片被沉積，它們趨于堆疊起使得片的最大平面貼合另一個(gè)地放在另一個(gè)之上，類似于當(dāng)將書投放入在平面上一摞時(shí)，書將堆疊在另一本之上。這種通用的堆疊現(xiàn)象可參考層壓堆疊。盡管最終這些片基本保持堆疊，當(dāng)片的層壓堆被推送遍布模具時(shí)，這些堆的定向可能改變。當(dāng)經(jīng)受穿越厚度方向(或者Z-向，如果片被定向在χ-y平面)的扭轉(zhuǎn)負(fù)荷時(shí)，由于相對(duì)地沒有纖維定向在穿越厚度方向，這些片被傾斜以分離或分層。產(chǎn)生的層壓堆疊定向被推送經(jīng)過(guò)組件模具，其為最后組件中潛在的薄弱區(qū)域。本公開在此給出關(guān)于以上以及其他方面的考慮。

發(fā)明內(nèi)容
應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，提供發(fā)明內(nèi)容以簡(jiǎn)化形式介紹方案選擇，在以下的具體實(shí)施方式
中進(jìn)一步描述該方案選擇。此發(fā)明內(nèi)容并非試圖用以限定要求保護(hù)的主題的范圍。提供用于在復(fù)合組件中產(chǎn)生三維隨機(jī)纖維定向的方法。根據(jù)本文所提供的公開的一方面，該方法包括將單向復(fù)合纖維帶傾注入模具儲(chǔ)器。至少大多數(shù)的窄片具有6:1或更高的長(zhǎng)寬比。在儲(chǔ)器內(nèi)加熱并且壓縮窄片以推送這些窄片遍布模具，用以產(chǎn)生期望的復(fù)合組件。根據(jù)另一方面，在復(fù)合組件中產(chǎn)生三維隨機(jī)纖維定向的方法可包括將單向熱塑帶變換為一些窄片。至少大多數(shù)窄片具有最低6:1的長(zhǎng)寬比。這些窄片被傾注入模具儲(chǔ)器，因此窄片的定向包括三維隨機(jī)纖維定向。在儲(chǔ)器內(nèi)加熱并且壓縮窄片以填充儲(chǔ)器，用以產(chǎn)生具有三維隨機(jī)纖維定向的復(fù)合組件。根據(jù)又一方面，在復(fù)合組件中產(chǎn)生三維隨機(jī)纖維定向的方法可包括將單向熱塑帶縱切為一些窄帶條。這些窄帶條被切割以產(chǎn)生一些具有最低6:1長(zhǎng)寬比的窄片。這些窄片被傾注入模具儲(chǔ)器，被加熱并且被壓縮以填充模具，用以產(chǎn)生復(fù)合組件。在本公開的各種實(shí)施例中可獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)論述的特性、功能以及優(yōu)點(diǎn)，或者這些特性、功能以及優(yōu)點(diǎn)可被組合進(jìn)另外的實(shí)施例，參考以下說(shuō)明書和附圖可得到其進(jìn)一步的細(xì)節(jié)。


圖1A是常規(guī)復(fù)合纖維帶的頂視圖的示例；
圖1B是從復(fù)合纖維帶切割的常規(guī)的片的頂視圖的示例；圖2是常規(guī)壓模具制系統(tǒng)的橫截面視圖，其示出在模具儲(chǔ)器內(nèi)的常規(guī)片的層壓堆
置;圖3是根據(jù)各種本文給出的實(shí)施例將常規(guī)的片變換為一些窄片的頂視圖；圖4是壓模具制系統(tǒng)的橫截面視圖，其示出根據(jù)本文給出的各種實(shí)施例在模具儲(chǔ)器內(nèi)的窄片的三維隨機(jī)纖維定向；圖5是窄片產(chǎn)生機(jī)械的前視圖，根據(jù)本文給出的一個(gè)實(shí)施例，其包括具有一個(gè)或多個(gè)刀片的混合設(shè)備和用于將復(fù)合纖維帶或常規(guī)片縱切以及切割為窄片的處理；圖6是工藝流程圖，根據(jù)本文給出的各種實(shí)施例圖示用于在復(fù)合組件中產(chǎn)生三維隨機(jī)纖維定向的；圖7是工藝流程圖，根據(jù)本文給出的各種實(shí)施例圖示用于將復(fù)合纖維帶變換為窄片；以及圖8工藝流程圖，根據(jù)本文給出的各種實(shí)施例圖示用于將復(fù)合纖維帶變換為窄片的可選方法。
具體實(shí)施例方式下文中具體的描述是針對(duì)用于在復(fù)合組件中產(chǎn)生三維隨機(jī)纖維定向的方法。如以上簡(jiǎn)要論述，常規(guī)的復(fù)合組件使用壓模具制技術(shù)制作通常包括不期望的已被推送經(jīng)過(guò)模具的復(fù)合片的層壓堆疊區(qū)域。所得的組件可包括對(duì)應(yīng)于帶有基本層壓堆疊的模具內(nèi)區(qū)域的稀薄區(qū)域，特別是在使用復(fù)合組件期間，當(dāng)這些區(qū)域經(jīng)受剪切力或拉伸力時(shí)。利用本文描述的概念，以產(chǎn)生遍布組件一致的、三維隨機(jī)纖維定向的復(fù)合纖維的方式制造復(fù)合組件。這樣做可以提高復(fù)合組件的強(qiáng)度，并且最為重要地，組件的強(qiáng)度可以是遍布組件一致的以及可預(yù)測(cè)的并且使用相同的技術(shù)和纖維制造所有其他的組件。如以下將具體描述，利用使復(fù)合纖維材料成形為具有最低6:1長(zhǎng)寬比的窄片可實(shí)現(xiàn)三維隨機(jī)性。當(dāng)這些窄片被傾注入模具儲(chǔ)器用以壓模具制時(shí)，這些相對(duì)窄的片不會(huì)傾向?qū)訅憾询B。隨著窄片被壓縮并且被推送經(jīng)過(guò)模具，遍布模具保持隨機(jī)片的定向。在下文具體描述中，參考組成本文的一部分并且被以圖示、特定的實(shí)施例或例示方式示出的附圖。現(xiàn)在參考這些附圖，其中貫穿幾個(gè)圖相同的數(shù)字代表相同的單元，將描述在復(fù)合組件中三維隨機(jī)纖維定向的產(chǎn)生。轉(zhuǎn)到圖1A，復(fù)合纖維帶102的頂視圖被示出。如之前所提到的，熱塑材料可形成復(fù)合纖維帶102，其可由按單向布局或單向定位布置的碳纖維組成。如虛線所示，復(fù)合纖維帶可被切割為多于一個(gè)片104。應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，圖1A中示出的復(fù)合纖維帶102描繪了有限數(shù)量的片104僅出于圖示目的。片104常規(guī)地可被切割為多于一個(gè)近似正方形，或者具有長(zhǎng)到寬的大約1:1的長(zhǎng)寬比，如果長(zhǎng)寬比不是1: 1，片104的長(zhǎng)寬比通常小于2:1或其他的任意“低長(zhǎng)寬比”值，以生產(chǎn)相對(duì)于片的長(zhǎng)度基本地寬片。在圖1B中示出的片104的近視圖以圖示纖維106的單向布局。纖維106和關(guān)聯(lián)的樹脂可以包括合適的熱塑材料，包括但不限于PEKK、PE1、PEEK、PPE以及PPS。如圖中所視，纖維106可被定向?yàn)榛酒叫杏谄渌?，以產(chǎn)生復(fù)合纖維帶102以及相應(yīng)的片104的單向布局。圖2示出常規(guī)壓模具制系統(tǒng)200利用復(fù)合纖維帶102的一些片104的橫截面視圖。該常規(guī)的壓模具制系統(tǒng)200包括具有任意數(shù)量組件腔的模具202。根據(jù)在模具202產(chǎn)生的期望的組件，這些組件腔204被成型以及排列。模具202可包括任意數(shù)量的通道并且依次供給各組件腔204。當(dāng)施加熱以熔化復(fù)合材料時(shí)，壓頭208用于壓制片104遍布通道以填充組件腔204。在壓縮之前，模具202的儲(chǔ)器206被填充以與產(chǎn)生于壓模具制過(guò)程期間的所得組件的塊的大約等量的片104。如以上描述以及圖2所視，常規(guī)的技術(shù)問(wèn)題在于層壓堆疊210現(xiàn)象，在片104具有常規(guī)的低長(zhǎng)寬比維度特征時(shí)，此現(xiàn)象是普遍的。隨著片104被傾注入或被放入儲(chǔ)器206，片104趨于相對(duì)平整的靠在其他片上以產(chǎn)生層壓堆疊210。片104的層壓堆疊210導(dǎo)致片104以及相應(yīng)的纖維106大體上地二維定向。當(dāng)對(duì)片104施加熱和壓力時(shí)，片104的層壓堆疊210的布局可被推送遍布模具202的組件腔204。隨著圍繞通道的彎管壓制片104，上述加熱和壓縮過(guò)程可彎曲或改變104或一堆片104的平面定向。但是，層壓堆疊210可繼續(xù)存在于模具202的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域中。如果經(jīng)受修剪或張緊用以拉開片或?qū)⑵逊謱拥牧Γ诮M件腔204內(nèi)的層壓堆疊210可產(chǎn)生組件的潛在的稀薄區(qū)域212。應(yīng)再次注意圖2已經(jīng)被顯著簡(jiǎn)化，用于圖示片104的層壓堆疊210以及所得的稀薄區(qū)域212的例子。轉(zhuǎn)至圖3，其將描述本公開的一個(gè)實(shí)施例。為避免片104的層壓堆疊210，本文描述的概念通過(guò)窄片產(chǎn)生技術(shù)302將片104或相應(yīng)的復(fù)合纖維帶102變換為窄帶304。窄片產(chǎn)生技術(shù)302的實(shí)施例將在有關(guān)圖5的下文被描述。如以下更詳細(xì)地描述，當(dāng)窄片304被傾注入模具202的儲(chǔ)器206時(shí)，窄片304具有提供期望的長(zhǎng)寬比310的長(zhǎng)度306以及寬度308，其將最終提供窄片304的三維隨機(jī)纖維定向。期望的長(zhǎng)寬比310可基本大于常規(guī)片104關(guān)聯(lián)的的長(zhǎng)寬比。如以上描述，常規(guī)長(zhǎng)寬比可大約是1:1到4:1。根據(jù)各種實(shí)施例，期望的長(zhǎng)寬比可為6:1或更高。換言之，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，窄片304的長(zhǎng)度306可至少為窄片304的寬度308的六倍。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，期望的長(zhǎng)寬比310大約為8:1。例如，窄片304可具有1/2英寸長(zhǎng)度306以及1/16英寸寬度308，其可給予窄片3048:1的長(zhǎng)寬比。參考圖4，當(dāng)窄片304被傾注入模具202的儲(chǔ)器206，期望的長(zhǎng)寬比310使窄片304能大體以三維隨機(jī)纖維定向?？俊Ｔ谠撊S隨機(jī)纖維定向中，每個(gè)窄片304內(nèi)的纖維106基本是單向的，其基本不平行于大多數(shù)相鄰的窄片304內(nèi)的纖維106。換言之，窄片304沿各個(gè)方向穿越所有平面而不是層壓堆疊210地伸展，層壓堆疊210普遍存在于常規(guī)的窄片104。這種情況下，隨著窄片304被加熱以及被推送遍布模具202的通道并且被推入組件腔204，窄片304的三維隨機(jī)纖維定向被大體上維持。所得的組件具有各向同性長(zhǎng)度特征，這在于該組件不具有由于層壓堆疊210在特定的方向產(chǎn)生的任何稀薄區(qū)域212。此外，與使用上述的相同的模具202以及片104被壓模具制的等同組件相比，可體驗(yàn)到所得的組件在強(qiáng)度特征上的增強(qiáng)。原因在于窄片304在所有的方向一致地遍布組件定位纖維106。在施加熱和壓力以推送窄片304遍布模具202之前，以三維交織纖維106，確保遍布模具202隨機(jī)纖維定向分布，用于在冷卻后產(chǎn)生組件。圖5示出一個(gè)實(shí)施例，其中窄片產(chǎn)生技術(shù)包括具有一個(gè)或多個(gè)切片504的混合設(shè)備502。根據(jù)該實(shí)施例，如以上描述，復(fù)合纖維帶102可被切割為片104。然后片104被放置在混合設(shè)備502中，例如工業(yè)的混合器或者其它的設(shè)備，其中一個(gè)或多個(gè)切片504打擊片104。一旦接觸到片104，從切片504的沖擊力沿平行于纖維106的軸斷裂片104，切片504產(chǎn)生具有相同長(zhǎng)度306而且比初始片104的寬度308更短的多個(gè)片104。繼續(xù)斷裂片104直至大多數(shù)的片104具有對(duì)應(yīng)于期望的長(zhǎng)寬比310的充分小的寬度308，用以產(chǎn)生窄片304。利用窄片產(chǎn)生技術(shù)302產(chǎn)生窄片304，其可能整體上不均勻。例如，盡管大多數(shù)的窄片304具有8:1的長(zhǎng)寬比，其它的窄片可具有在6:1到10:1之間的長(zhǎng)寬比。根據(jù)具體的應(yīng)用可能期望或不期望窄片的非均勻性。只要大約75%窄片304的長(zhǎng)寬比310為大約6:1或更高，窄片304將以三維隨機(jī)纖維定向填充模具202的儲(chǔ)器206。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在所得的組件內(nèi)至少75%的窄片具有最低6:1的長(zhǎng)寬比，導(dǎo)致遍布組件大體上地三維隨機(jī)纖維定向。根據(jù)在圖5中描述的可選實(shí)施例，窄片產(chǎn)生技術(shù)302包括設(shè)備和/或用以將復(fù)合纖維帶102或片104縱切以及切割為窄片304的過(guò)程。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，復(fù)合纖維帶102可被縱切為具有期望的窄片304的寬度308的窄帶條?？v切完復(fù)合纖維帶之后，如虛線所示，窄帶條602被切割或切斷為期望的長(zhǎng)度306，用于導(dǎo)致窄片304的產(chǎn)生。應(yīng)當(dāng)意識(shí)到可利用任何適當(dāng)?shù)脑O(shè)備用于縱切以及切割熱塑材料或其它復(fù)合纖維材料。此外，在將帶縱切為期望的寬度308之前，復(fù)合纖維帶102可被切割為對(duì)應(yīng)于窄片304的長(zhǎng)度306的期望的長(zhǎng)度以產(chǎn)生窄片304?？蛇x地，復(fù)合纖維帶102可被同時(shí)地縱向或橫向壓制以產(chǎn)生窄片304。根據(jù)可選實(shí)施例，使用常規(guī)技術(shù)可從復(fù)合纖維帶102產(chǎn)生具有相對(duì)地低長(zhǎng)寬比的片104。然后在合適的位置片104可被縱切，以產(chǎn)生具有大約6:1或更高長(zhǎng)寬比的窄片304。盡管窄片產(chǎn)生技術(shù)302的多個(gè)實(shí)施例已經(jīng)被描述，但是應(yīng)該理解的是，窄片產(chǎn)生技術(shù)302可包括任何機(jī)器或過(guò)程，該過(guò)程可操作于縱切、切斷、切割或?qū)?fù)合纖維帶102和/或相應(yīng)的片104變換為具有期望長(zhǎng)寬比310的窄片304。將復(fù)合纖維帶102縱切并且切割為窄片304，而不是將片104斷裂為窄片304，其潛在的好處為窄片304的全部或任何部分可被切割為精確的并且期望的長(zhǎng)度306和寬度308。在復(fù)合組件內(nèi)包括對(duì)于窄片304的精確特征的控制能夠一致地產(chǎn)生具有期望的長(zhǎng)度屬性的均勻組件。根據(jù)利用這種縱切和切割過(guò)程的一個(gè)實(shí)施例，基本所有在所得組件內(nèi)的窄片具有最低6:1的長(zhǎng)寬比，產(chǎn)生大體上遍布組件的三維隨機(jī)纖維定向。根據(jù)被制造的組件的特征，在模具中的某一位置，利用具有特定長(zhǎng)度306、寬308以及相應(yīng)的長(zhǎng)寬比310的窄片304的子集可能是有利的，而利用具有長(zhǎng)度306、寬度308以及相應(yīng)的長(zhǎng)寬比310的窄片304的第二子集不同于第一子集。換言之，根據(jù)各種實(shí)施例，復(fù)合纖維帶102可被切割為一些窄帶條602，然后進(jìn)一步被切割為全部具有等同維度屬性或者可變維度屬性的一些窄片304。應(yīng)該意識(shí)到本文描述的過(guò)程和組件，雖然針對(duì)熱塑材料描述，可想象到可實(shí)施于其他材料，在施加熱和壓縮在儲(chǔ)器206內(nèi)的三維定向的窄片304時(shí)，這些材料具有能夠產(chǎn)生窄片304以及能將三維隨機(jī)纖維定向流經(jīng)模具202的特征。也應(yīng)注意到，本文描述的實(shí)施例不可施加于熱固塑料以及一些材料。在冰點(diǎn)以上溫度該熱固塑料和這些材料在片的樹脂中出現(xiàn)交聯(lián)，交聯(lián)為產(chǎn)生粘性和片狀性質(zhì)創(chuàng)造條件，其避免在加熱期間三維隨機(jī)纖維定向被推送遍布合成模具的所有組件腔204。相比之下，由于在室溫或冰點(diǎn)以上使用熱塑材料以及類似的材料可產(chǎn)生窄片304，生產(chǎn)花費(fèi)被最小化，如，在50華氏度或50華氏度以上。然后使用機(jī)械壓力和加熱可實(shí)施組件產(chǎn)生過(guò)程，在此之后，可準(zhǔn)備使用或在冷卻后進(jìn)一步處理所得組件?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)至圖6，詳細(xì)描述了用于在復(fù)合組件中產(chǎn)生三維隨機(jī)纖維定向的圖示的程序700。應(yīng)該注意到，可實(shí)施比圖中所示以及本文所描述的更多或更少的操作。也可以不同于本文描述的順序?qū)嵤┻@些操作。程序700開始于操作702，其中復(fù)合纖維帶102被變換為窄片304。用于從復(fù)合纖維帶102產(chǎn)生窄片304的二個(gè)不同的實(shí)施例將被在有關(guān)圖7和圖8的下文中描述。窄片304可被產(chǎn)生以最低6:1的長(zhǎng)寬比。程序700從操作702繼續(xù)進(jìn)入操作704，其中窄片304被傾注入模具202的儲(chǔ)器206。因?yàn)檎?04具有最低6:1的期望長(zhǎng)寬比310，在儲(chǔ)器206內(nèi)，窄片304以三維隨機(jī)纖維定向?？?。應(yīng)該注意到當(dāng)傾注入儲(chǔ)器206時(shí)，窄片304可被拆分于相鄰的窄片304。換言之，并非像在室溫下熱固塑料施加的片是膠粘的，一般在冰點(diǎn)以上溫度，由于窄片304不是粘合或牽引相鄰的窄片304。程序700從操作704繼續(xù)進(jìn)入操作706，其中熱和壓力被施加到在儲(chǔ)器206內(nèi)的窄片304以將窄片304推送遍布模具202的組件腔204。由于在儲(chǔ)器206內(nèi)的窄片304的三維隨機(jī)纖維定向，該隨機(jī)定向被遍布模具202伸展，用于確保遍布所得組件的一致的長(zhǎng)度特征。在操作706，在被從模具202移出之前，組件至少部分地冷卻和凝固。圖7示出對(duì)應(yīng)于圖6的操作702的圖示程序800，其用于將復(fù)合纖維帶102變換至IJ窄片304。在圖5中示出有關(guān)利用混合設(shè)備502以將片104制造為窄片304的實(shí)施例的示例。程序800開始于操作802，其中復(fù)合纖維帶102被切割為片104，或低長(zhǎng)寬比的片。在操作804，片104在混合設(shè)備502內(nèi)被混合以使切片504能打擊片104，并且程序800終止在纖維106之間斷裂片104以產(chǎn)生具有期望長(zhǎng)寬比310的窄片304。應(yīng)該意識(shí)到此實(shí)施例不限于混合設(shè)備502的使用。確切的說(shuō)，可使用任何配置以打擊或?qū)嵤┏浞值牧Φ狡?04以斷裂片104為窄片304的設(shè)備。圖8示出對(duì)應(yīng)于圖6的操作702的可選的圖示程序900，其用于變換復(fù)合纖維帶102為窄片304。在圖5中示出有關(guān)縱切以及切割復(fù)合纖維帶102為具有一個(gè)或多個(gè)期望的長(zhǎng)寬比310的窄片304的實(shí)施例的示例。程序900開始于操作902，其中復(fù)合纖維帶102被縱切為窄帶條602。窄帶條602可具有對(duì)應(yīng)于產(chǎn)生的窄片304的期望寬度308的一倍或多倍寬度。在操作904，窄帶條602被切割為具有對(duì)應(yīng)于產(chǎn)生的窄片304的期望長(zhǎng)度306的一倍或多倍長(zhǎng)度。基于前述，應(yīng)當(dāng)意識(shí)到本文已表述在復(fù)合組件中產(chǎn)生三維隨機(jī)纖維定向的技術(shù)。以上描述的主旨僅以圖示方式被提供，其并不作為限制，對(duì)本文描述主旨可做出各種修改和變化而不遵從以下例示的實(shí)施例和圖示以及描述的實(shí)施方式，并且不偏離本公開實(shí)質(zhì)的精神和范圍，本發(fā)明參照所附的權(quán)利要求來(lái)限定。本公開一方面提供在復(fù)合組件中產(chǎn)生三維隨機(jī)纖維定向的方法，包括將單向復(fù)合纖維帶的多個(gè)窄片傾注入模具儲(chǔ)器，其中，多個(gè)窄片中的每一個(gè)拆分于相鄰的窄片并且至少多個(gè)窄片的大多數(shù)具有最低6:1的長(zhǎng)寬比。該方法還進(jìn)一步包括在模具儲(chǔ)器內(nèi)加熱多個(gè)窄片；并且在儲(chǔ)器內(nèi)壓縮多個(gè)窄片穿過(guò)模具以產(chǎn)生復(fù)合組件。以上公開的方法，其中單向復(fù)合纖維帶包括單向熱塑帶，該方法進(jìn)一步包括將單向熱塑帶切割為具有低于6:1長(zhǎng)寬比的多個(gè)片；并且沿纖維的軸向斷裂多個(gè)片以產(chǎn)生多個(gè)窄片。以上公開的方法，其中沿著纖維的軸向斷裂多個(gè)片以產(chǎn)生多個(gè)窄片包括在具有多個(gè)切片的混合設(shè)備中混合多個(gè)片，直至多個(gè)片的大多數(shù)包括最低6:1的長(zhǎng)寬比以產(chǎn)生多個(gè)窄片。以上公開的方法，其中單向復(fù)合纖維帶包括單向熱塑帶，該方法進(jìn)一步包括將單向熱塑帶縱切為多個(gè)窄帶條；以及切割多個(gè)窄帶條為具有大約等同維度屬性的多個(gè)窄片。以上公開的方法，其中單向復(fù)合纖維帶包括單向熱塑帶，該方法進(jìn)一步包括將單向熱塑帶縱切為多個(gè)窄帶條；以及將多個(gè)窄帶條切割為具有多個(gè)維度屬性的多個(gè)的窄片。以上公開的方法，其中長(zhǎng)寬比基本包括8:1。以上公開的方法，其中多個(gè)窄片包括長(zhǎng)度大約1/2英寸以及寬度大約1/16英寸的窄片。以上公開的方法，其中在壓縮儲(chǔ)器內(nèi)的多個(gè)窄片之后，遍布模具多個(gè)窄片的定向包括基本地三維隨機(jī)纖維定向。以上公開的方法，其中單向復(fù)合纖維帶包括具有PEKK、PE1、PEEK、PPE以及PPS中至少一中碳纖維增強(qiáng)樹脂的單向熱塑帶。本公開一方面提供在復(fù)合組件中產(chǎn)生三維隨機(jī)纖維定向的方法，包括將單向熱塑帶變換為多個(gè)窄片，至少多個(gè)窄片的大多數(shù)具有最低6:1的長(zhǎng)寬比；將多個(gè)窄片傾注入模具的儲(chǔ)器，使得在儲(chǔ)器內(nèi)的多個(gè)窄片的定向包括基本地三維隨機(jī)纖維定向；加熱在儲(chǔ)器內(nèi)的多個(gè)窄片；并且在存貯器內(nèi)壓縮多個(gè)窄片穿過(guò)模具。以上公開的方法，其中將單向熱塑帶變換為多個(gè)窄片包括將單向熱塑帶切割為具有低于2:1的長(zhǎng)寬比的多個(gè)片；并且沿纖維的軸向斷裂多個(gè)片以產(chǎn)生多個(gè)窄片。以上公開的方法，其中沿纖維的軸向斷裂多個(gè)片以產(chǎn)生多個(gè)窄片包括在具有多個(gè)切片的混合設(shè)備內(nèi)混合多個(gè)片，直至多個(gè)片的大多數(shù)包括最低6:1的長(zhǎng)寬比以產(chǎn)生多個(gè)窄片。以上公開的方法，其中將單向熱塑帶變換為多個(gè)窄片包括將單向熱塑帶縱切為多個(gè)窄帶條；并且將多個(gè)窄帶條切割為具有大約等維度屬性的多個(gè)窄片。以上公開的方法，其中將單向熱塑帶變換為多個(gè)窄片包括將單向熱塑帶縱切為多個(gè)窄帶條；并且將多個(gè)窄帶條切割為具有多個(gè)維度屬性的多個(gè)窄片。以上公開的方法，其中長(zhǎng)寬比基本地包括8:1。以上公開的方法，其中其中在壓縮儲(chǔ)器內(nèi)的多個(gè)窄片之后，遍布模具的多個(gè)窄片的定向包括基本地三維隨機(jī)纖維定向。本公開的一方面提供在復(fù)合組件中產(chǎn)生三維隨機(jī)纖維定向的方法，包括將單向熱塑帶縱切為多個(gè)窄帶條；切割多個(gè)窄帶條以產(chǎn)生具有最低6:1的長(zhǎng)寬比的多個(gè)窄片；將多個(gè)窄片傾注入模具的儲(chǔ)器；加熱在儲(chǔ)器內(nèi)的多個(gè)窄片；并且壓縮在儲(chǔ)器內(nèi)的多個(gè)窄片以填充模具并且產(chǎn)生復(fù)合組件。以上公開的方法，其中切割多個(gè)窄帶條以產(chǎn)生具有最低6:1的長(zhǎng)寬比的多個(gè)窄片包括將多個(gè)窄帶條切割為具有大約等同維度屬性的多個(gè)窄片。以上公開的方法，其中切割多個(gè)窄帶條以產(chǎn)生具有最低6:1的長(zhǎng)寬比的多個(gè)窄片包括將多個(gè)窄帶條切割為具有多個(gè)維度屬性的多個(gè)窄片。以上公開的方法，其中將多個(gè)窄片傾注入模具的儲(chǔ)器包括將多個(gè)窄片傾注入模具的儲(chǔ)器使得儲(chǔ)器內(nèi)的多個(gè)窄片的定向包括基本地三維隨機(jī)纖維定向，并且其中多個(gè)窄片的長(zhǎng)寬比包括最少8:1。
本公開的方面提供復(fù)合組件，其包括多個(gè)窄片的單向熱塑帶，其中多個(gè)窄片的至少75%包括最低6:1的長(zhǎng)寬比。以上公開的復(fù)合組件，其中至少75%的多個(gè)窄片包括最低6:1的長(zhǎng)寬比根據(jù)三維隨機(jī)定向被基本地定向。
權(quán)利要求
1.一種在復(fù)合組件中產(chǎn)生三維隨機(jī)纖維定向的方法，其包括: 將單向復(fù)合纖維帶102的多個(gè)窄片304傾注702入模具儲(chǔ)器206，其中所述多個(gè)窄片304中的每一個(gè)被拆分為相鄰的窄片304并且其中所述多個(gè)窄片304的至少大多數(shù)具有至少6:1的長(zhǎng)寬比； 在所述模具儲(chǔ)器206內(nèi)加熱706所述多個(gè)窄片304 ;以及 在所述模具儲(chǔ)器206內(nèi)壓縮706所述多個(gè)窄片304穿過(guò)所述模具儲(chǔ)器206以產(chǎn)生所述復(fù)合組件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述單向復(fù)合纖維帶102包括單向熱塑帶，所述方法進(jìn)一步包括: 將所述單向熱塑帶切割802為具有小于6:1長(zhǎng)寬比的多個(gè)片104 ;以及 沿纖維的軸斷裂804所述多個(gè)片104以產(chǎn)生所述多個(gè)窄片304。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述沿纖維104的軸斷裂所述多個(gè)片104以產(chǎn)生所述多個(gè)窄片304包括: 在具有多個(gè)刀片504的混合設(shè)備502中混合804所述多個(gè)片104，直至所述多個(gè)片104的大多數(shù)包括所述至少6:1的長(zhǎng)寬比以產(chǎn)生所述多個(gè)窄片304。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述單向復(fù)合纖維帶102包括單向熱塑帶，所述方法進(jìn)一步包括: 將所述單向熱塑帶縱切902為多個(gè)窄帶條602 ;以及 將所述多個(gè)窄帶條602切割904為具有大約等同維度屬性的所述多個(gè)窄片304。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述單向復(fù)合纖維帶102包括單向熱塑帶，所述方法進(jìn)一步包括: 將所述單向熱塑帶縱切902為多個(gè)窄帶條602 ;以及 將所述多個(gè)窄帶條602切割904為具有多個(gè)維度屬性的所述多個(gè)窄片304。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述長(zhǎng)寬比基本地包括8:1。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述多個(gè)窄片304包括大約1/2英寸長(zhǎng)度和1/16英寸寬度的多于一個(gè)窄片。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述模具儲(chǔ)器206內(nèi)壓縮所述多個(gè)窄片304之后所述模具儲(chǔ)器206內(nèi)所述多個(gè)窄片304的定向包括基本地三維隨機(jī)纖維定向。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述單向復(fù)合纖維帶102包括具有PEKK, PE1、PEEK、PPE以及PPS中的至少一種碳纖維增強(qiáng)樹脂。
10.一種在復(fù)合組件中產(chǎn)生三維隨機(jī)纖維定向的方法，其包括: 將單向熱塑帶變換702為多個(gè)窄片304，所述多個(gè)窄片304的至少大多數(shù)具有至少6:1的長(zhǎng)寬比； 將所述多個(gè)窄片304傾注704入模具202的儲(chǔ)器206，使得所述儲(chǔ)器206內(nèi)的所述多個(gè)窄片304的定向包括基本地三維隨機(jī)纖維定向； 加熱706在所述儲(chǔ)器206內(nèi)的所述多個(gè)窄片304 ;以及 壓縮706在所述儲(chǔ)器206內(nèi)的所述多個(gè)窄片304穿過(guò)所述模具202。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述將單向熱塑帶變換為多個(gè)窄片304包括:將所述單向熱塑帶切割802為具有小于2:1長(zhǎng)寬比的多個(gè)片104 ;以及 沿多于一個(gè)纖維的軸斷裂804所述多個(gè)片104以產(chǎn)生所述多個(gè)窄片304。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述沿多于一個(gè)纖維的軸斷裂所述多個(gè)片104以產(chǎn)生所述多個(gè)窄片304包括: 在具有多個(gè)刀片504的混合設(shè)備502中混合804所述多個(gè)片104，直至所述多個(gè)片104的大多數(shù)包括所述至少6:1的長(zhǎng)寬比以產(chǎn)生所述多個(gè)窄片304。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述將單向熱塑帶變換為多個(gè)窄片304包括: 將所述單向熱塑帶縱切902為多個(gè)窄帶條602 ;以及 將所述多個(gè)窄帶條602切割904為具有大約等同維度屬性的所述多個(gè)窄片304。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述將單向熱塑帶變換為多個(gè)窄片304包括: 將所述單向熱塑帶縱切902為多個(gè)窄帶條602 ;以及 將所述多個(gè)窄帶條602切割904為具有多個(gè)維度屬性的所述多個(gè)窄片304。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述長(zhǎng)寬比基本地包括8:1。
全文摘要
本發(fā)明提供用于在復(fù)合組件中產(chǎn)生三維隨機(jī)纖維定向的方法。根據(jù)本文描述的實(shí)施例，窄片被產(chǎn)生于單向復(fù)合纖維帶并且被傾注入模具的儲(chǔ)器，用于產(chǎn)生儲(chǔ)器內(nèi)的窄片的三維隨機(jī)纖維定向。這些窄片的至少大多數(shù)具有至少6:1的長(zhǎng)度對(duì)寬度的長(zhǎng)寬比。這些窄片被加熱并且被壓縮以填充模具，從而產(chǎn)生復(fù)合組件。當(dāng)窄片被推送穿過(guò)模具時(shí)，儲(chǔ)器內(nèi)窄片的三維隨機(jī)纖維定向被保持，用以產(chǎn)生遍布所得復(fù)合組件的一致的、均勻的強(qiáng)度特征。
文檔編號(hào)B29C70/54GK103213283SQ201310024870
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月23日
發(fā)明者E·M·小費(fèi)希爾, D·L·科德, B·A·卡特, G·D·哈丁, J·P·瑟伯, D·E·貝利 申請(qǐng)人:波音公司