[发明专利]在具有复合面板的板材内使用的蜂窝体的橡胶改性边缘涂层

说明书

发明背景

1.技术领域

本发明一般性地涉及夹芯板和其它相关的结构复合材料。夹芯板通常由与芯材料如蜂窝体反面粘附结合的面板(也称为“表皮(skins)”)构成，以形成夹芯板。特别是，本发明涉及处理蜂窝体以改善蜂窝体与面板之间的结合。本发明特别适合于面板由复合材料制作的夹芯板。

2.相关技术的描述

夹芯板在要求高强、轻质的场合使用广泛。大多数夹芯板使用的芯是轻质的蜂窝体，刚性泡沫，纸或木材。由于其高的强度重量比和抗疲劳破坏，蜂窝体是一种普通使用的芯材料。包括金属和复合材料的各种不同的产品都已用于制作蜂窝体芯。

结合于蜂窝体边侧(也称为“边缘(edge)”)的面板也是由包括金属和复合材料的多种材料制成。在制作各种夹芯板时一个需要考虑的重点是面板与蜂窝体的结合方式。通常，使用粘合剂粘合面板和芯。粘合剂必须牢固地将贴面或表皮结合于芯，以承载由一面传递至另一面的负荷，并使结构能够承受全部由通常使用的应力计算方法得出的设定量(assumption)。如果粘合失效，面板的强度会大打折扣。使用蜂窝体作为芯时粘合剂在夹芯板中非常关键，因为蜂窝体边缘与面板接触的表面积相当小。

将复合面板应用于蜂窝体的一个步骤包括制备包含至少一个纤维加强层和未固化树脂基体的预浸渍体板。预浸渍体(prepreg)是复合材料工业使用技术术语，以识别席垫、织物、无纺材料，预先浸渍了树脂和准备用于最后固化的丝束或粗纱。通常在预浸渍体-芯的组合中添加粘合膜，然后通过在高温下固化预浸渍树脂和粘合剂树脂而与蜂窝体结合。粘合膜可以作为独立的板层(ply layer)或作为预浸渍体板整体的一部分施用。

蜂窝体夹芯板在需要优先考虑面板硬度和结构强度的应用中被大量使用。此外，蜂窝体夹芯板还被广泛用于面板重量也是第一重要的航空工业。

因此，人们持续不断地努力，在不损失结构强度下减轻蜂窝体夹芯板的重量。减轻重量已研究的一个方面是去除单独的粘合剂层。这通过由自粘的复合材料制备面板得以实现。用于这种自粘的预浸渍体的树脂必须满足两个要求，即在提供与蜂窝体之间足够的粘附力的同时提供合适的结构强度。示例性的自粘的面板在已公开的欧洲专利申请Nos.EP0927737A1和EP0819723A1以及美国专利Nos.6,440,257和6,508,910中进行了描述。

将面板与蜂窝体结合的另一种可行的方法包括将粘合剂施用至蜂窝体的边缘。通常粘合剂是通过将蜂窝体的边缘“浸入”在粘合剂中而施用的。用于这种结合方式的粘合剂通常称为“浸渍”树脂或粘合剂。这种方法的优点是粘合剂只存在于蜂窝体与面板的接触处，而不会遍布整个面板。该方法一般用于非粘附性面板如铝和其它金属面板与蜂窝体的结合。

发明概述

根据本发明，提供蜂窝体夹芯板，其包括至少一个面板，该面板具有外表面和与蜂窝体芯结合的内表面。该面板包括至少一层纤维层和树脂基体。所述蜂窝体包括界定多个蜂窝单元(a plurality of honeycomb cells)的壁，其中壁具有与面板内表面结合的至少一个边缘。作为本发明的一个特征，包含聚酰胺(其常见实例通常称为“尼龙”)和/或橡胶的粘合剂结合面板和蜂窝体。发现使用包含聚酰胺和/或橡胶的粘合剂在蜂窝体与包括树脂基体的面板之间提供了特别高的结合强度。根据本发明发现使用含聚酰胺和/或橡胶的粘合剂尤其有助于增强蜂窝体和预浸渍体面板之间的结合强度。

作为本发明的另一特征，当用于预浸渍体的树脂基体中包含热固性树脂时，包含聚酰胺和/或橡胶的粘合剂提高了蜂窝体和预浸渍体面板之间的结合强度。当预浸渍体树脂基体包含橡胶和/或热塑性增韧的热固性树脂时，含聚酰胺和/或橡胶的粘合剂的使用特别有助于提高自粘的预浸渍体面板的结合强度。在本发明的一些实施方案中，含聚酰胺和/或橡胶的粘合剂提供的结合强度使得当将面板从芯分离(在鼓剥离试验(drum peel tests)中)时，蜂窝体的壁被撕开而面板与蜂窝体的结合仍保持完好(remain intact)。在这些实施方案中，粘合剂的结合比芯还强，以至于在面板从夹芯板剥离时夹芯板遭受芯的破坏而不是内聚破坏。