[发明专利]模制复合肋条及肋条-片材的方法和设备

说明书

肋条‑片材结构包括一肋条，该肋条包含连续对齐的纤维。肋条通过压缩模制由连续的，对齐的纤维制成，从而提供了对齐的，连续加固的肋条。在一个实施例中，肋条‑片状结构通过两步压缩模制工艺制造，其中在第一模具中，使用基于纤维束的预制件模制出近净形肋条，然后在第二模具中成型肋条‑片材部件，通过将肋条和下述任一种置于第二模具中：(i)预制片材，(ii)形成层压板/片材的板层，或(iii)在模制过程中形成片材的短切纤维。在另一个实施例中，肋条‑片状结构以一步压缩模制工艺制造，其中基于纤维束的预制件和(i)预制片材，(ii)形成层压板/片材的板层，或(iii)短切纤维在一个模具中结合并通过一个步骤模制。

相关案件声明

本申请主张于2018年10月15日申请的美国专利申请US 62/745,686的优先权，在此通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及纤维复合部件，更具体地，涉及一种形成复合肋条和肋条-片材结构的方法。

背景技术

一些结构部件由片组成，在片的前侧和/或后侧支撑有具有肋状结构。已使用复合材料制成了肋条-片材结构，该结构坚固又轻巧。在某些情况下，这些复合材料还与金属或其他类型的材料结合使用。

复合的肋条-片材结构通常由切碎的预浸材料以两步工艺制成。具体地，肋条和片材分开制造，然后通过粘合剂粘结在一起。

发明内容

根据本申请，肋条-片材结构包括肋条，该肋条包含连续的、对齐的纤维。肋条由连续的，对齐的纤维通过压缩模制制成，从而得到了对齐的，连续加强的肋条。本发明人认识到，与短切纤维相反，由连续、对齐的纤维制成的肋条-片材结构将改善材料的性能。

不同于现有技术中将肋条粘合到片材上，本发明实施例是在压缩模制过程中将对齐的、连续的纤维增强肋条模制到片材上。与现有技术中的粘合不同，模制也有助于根据本教导制造的肋条-片材结构的优异材料性能。

根据本发明的一个实施例，肋条-片材结构是在两步压缩成型工艺中制造的。该两步法包括先使用基于纤维束的预制件形成一近乎最终形状的肋条，然后将该肋条与(i)预制片材一起模制成型，(ii)在成型过程中形成层压板/片材的板层一起模制成型，或(iii)在成型过程中形成片材的短切纤维一起模制成型。

在一些实施例中，肋条在第一模具中形成，然后被移动到第二模具以形成肋条-片材部件。在其他一些实施例中，肋条在用于形成最终(肋条-片材)部件的模具中形成。

在另一实施例中，肋条-片材结构以一步压缩成型工艺制造，其中基于纤维束的预制件和(i)预成型的片材，(ii)形成层压板/片材的板层、或(iii)短切纤维，在一模具中以一步法成型结合在一起。

在一示例性实施例中，肋条是呈环状的连续结构，其位于片材的周缘。肋条包括对齐的连续的纤维。然而，肋条也可以具有许多其他的结构。例如，在一些实施例中，肋条是不连续的/分段的(尽管每个段中的纤维是连续的且对齐的)。在一些另外的实施例中，肋条由额外的支撑件增强。在一些进一步的实施例中，肋条-片材部件包括多个同心布置的肋条。这些仅仅是上述提到的肋条其他结构的一些非限制性示例。

相较于现有技术，除了提供的最终肋条-片材部件由于以下原因而具有更好的机械性能：(a)肋条的结构，以及(2)“模制”而不是“粘附”，单步法和两步法相比基于粘合剂的传统方法还节省了大量的时间。

在第一示例性实施例中，本发明提供了一种通过压缩模制成型肋条-片材部件的方法，该方法包括：

形成多个连续纤维预制件，每个预制件基本上由一段束状预浸料组成，该段束状预浸料包括一束浸渍有第一聚合物树脂的纤维；

将所述预制件形成一组件，该组件具有第一形状，其中该组件由多层组成，每一层包括至少一个预制件，并且其中至少一些层具有第一形状；