[发明专利]抗冲击复合材料

说明书

发明领域

本发明涉及由复合材料制成的结构制品，和更特别地涉及包括树脂浸渍布的层压制品。

技术背景

抗冲击板具有许多用途，包括对通讯设备、车辆的内装物和人员的保护。对于这些和其他目的，理想的属性包括重量轻、体积小和成本低。

通常，通过金属或陶瓷板为设备和车辆提供保护。这些具有较重并且特别在陶瓷的情况下也较贵的缺点。

理想地重量轻的用于保护人员的装甲板通常由复合材料制成，该复合材料包括用树脂渗透的布。例如，Kevlar^(E.I.Dupont deNemours，Inc.的注册商标)是已经用热固性环氧树脂渗透的强有机纤维的织布(woven cloth)。尽管这类板已证实极其有效，高防枪弹水平通常需要许多层保护材料。结果产生笨重且相对昂贵的装甲。

防范高水平弹道威胁的军事防护衣包含陶瓷板。这类部件增加了不合意的重量并降低了柔韧性。

因此，仍然需要对枪炮和其他威胁产生的冲击提供防护，同时在有效性、成本、重量和体积之间实现更好折衷的板或其他结构。

发明概述

发明人已经开发出能够在上述因素之间实现改进的折衷的防护结构。发明人的新型结构包括至少部分用热塑性树脂渗透并层压到热塑性板或其他基体上的织布。

在具体实施方案中，本发明涉及如上所述的结构。

在其他具体实施方案中，本发明涉及如下所述的制造这类结构的方法。

附图简述

图1是用于制造抗冲击制品的一种可行方法步骤的流程图。

图2是开放构造的注射模具的简化透视图。预成型坯示于模具内部。

图3是关闭构造的注射模具的简化透视图。图2的预成型坯示于模腔内居中对齐。

图4是根据本发明制成的示例性制品的分解图。

图5是根据本发明制成的示例性制品的透视图。

详述

图1表示用于制造抗冲击制品的一种可行的方法步骤。在步骤10中，将适当材料的布或毡(mat)用乳状液例如软化或液化的树脂湿透。发明人发现，在这方面三维织造玻璃纤维布尤其有用。取决于具体用途，也可使用的替代物包括Kevlar^或Spectra^或其他芳族聚酰胺或高模量聚乙烯纤维，尽管这些纤维的布可能明显比玻璃纤维贵。(Spectra^是Honeywell Performance Fibers的注册商标)。

湿透意味着用液体湿润剂或乳状液浸渍该布或毡至少达到如下程度：当液体硬化时，该布或毡将足够硬以在下述层压或包覆成型(重叠注塑，overmolding)步骤中保持其形状。硬化的布或毡被称作预成型坯(preform)。预成型坯通常依循模制部件或产生该部件的模腔(即模制工具)的中心线几何形状。

对于湿润剂，有利地使用与其他材料，包括包覆成型树脂在化学上相容并且在低于包覆成型材料的液化或注射加工温度的温度下软化的热塑性乳状液。(“树脂”是指在应力下流动并且在某温度范围内软化或熔融的聚合物材料)。发明人已经发现，有机聚合物例如淀粉、各种石蜡或蜡很好地充当乳状液材料。此外，已经成功地尝试了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、苯乙烯类聚合物和聚合物合金。取决于材料体系的特定选择，其他可能性包括但不限于聚乙烯基类、聚丁烯、聚酯类，和至少一些热塑性聚氨酯类。可以使用任何各种公知方法施用湿润剂，包括但不限于喷射、涂漆、树脂传递成型、树脂膜浸渗(infusion)和浸渍。

在步骤20中，将预成型坯成型，例如通过将其放置在包模(drapemold)上，并且在界面表面上用选择用于促进预成型坯与模制部件之间的粘合的湿润剂进行处理。(“界面表面”是指粘合到模制部件上的那些表面)。当硬化时，乳状液或湿润剂能使该预成型坯保持该包模的形状，这有利于操作目的并且有利于在注射模腔内的形状保持以有利于包覆成型工艺。

在步骤30中，将该预成型坯放置在模具内并将模具关闭。如图2中所示，示例性模具包括两个配合部分，即型芯部分200和型腔部分210。将预成型坯220放在型芯200和型腔210之间的模具内。模具的型腔侧有时被称作“A”侧或“外观”侧，模具的型芯侧有时被称作“B”侧或“非外观”侧。