用于自動鋪放的復(fù)合材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種片狀復(fù)合材料，所述片狀復(fù)合材料包含結(jié)構(gòu)層和可固化熱固性樹脂，并且在其一個外表面上包含纖維增強背紙。
【專利說明】用于自動鋪放的復(fù)合材料

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及適于應(yīng)用于自動鋪帶設(shè)備中的復(fù)合材料。

【背景技術(shù)】
[0002] 復(fù)合材料具有文件充分記載的優(yōu)于傳統(tǒng)構(gòu)造材料的優(yōu)點，尤其在于以極低的材料 密度提供極佳的機械性質(zhì)。因此，此類材料的使用變得日益普遍，并且其應(yīng)用領(lǐng)域從"工業(yè)" 和"運動與休閑"直至延伸到高性能航天部件。
[0003] 此類復(fù)合材料包含結(jié)構(gòu)元件，諸如浸漬有包含樹脂諸如熱固性或熱塑性樹脂的組 合物的纖維層。
[0004] 包含浸漬有可固化熱固性樹脂的纖維布置物的預(yù)浸物現(xiàn)在被廣泛用于制備此類 復(fù)合材料。這些使得可小心的控制纖維和樹脂的量，并且在它們可以呈現(xiàn)的形狀中提供柔 韌性。
[0005] 典型地，可視需要將數(shù)個此類預(yù)浸物的層"鋪放（lay -up) "，并且典型地通過暴露 于升高的溫度而使所得的層壓物固化，以產(chǎn)生固化的復(fù)合層壓物。
[0006] 在歷史上是由熟練操作員的手將此類預(yù)浸物或類似材料鋪放。然而，現(xiàn)代鋪放方 法包括自動鋪放方法、諸如所謂的自動鋪帶設(shè)備（automatic tape lay-up apparatus)或 ATL的巨大貢獻(xiàn)。
[0007] 典型的ATL機器需要材料卷，所述材料卷裝載到芯軸上，并且經(jīng)由輥系統(tǒng)饋送到 ATL頭。典型地，路線包括切割階段和任選的加熱階段。切割階段確保材料的尺寸剛好如 所需要，因為任何偏差都會導(dǎo)致不可接受的結(jié)局。在ATL頭處，通常存在兩種應(yīng)用方法，即 ATL "套筒"或ATL頭的"壓緊輥"。無論采用哪種方法，都要使材料與表面接觸，并且向隔 離紙的最上面的背片上施加壓力。最下面的粘性表面在壓力下粘著，并且自動地移除背片。 在此過程期間，使材料在300mm的典型產(chǎn)品寬度上暴露于50與300N之間的極高張力。
[0008] 為了使預(yù)浸物或類似材料通過自動化機器鋪放，其需要根據(jù)準(zhǔn)確規(guī)格來制備。為 方便起見，此類材料典型地提供在準(zhǔn)備好將材料饋送到ATL設(shè)備的卷形物（roll)上。
[0009] 由于復(fù)合材料通常是粘性的，所以復(fù)合材料必需具有可剝離的背片，以防止相鄰 層粘附在卷形物上。此類背片典型地由紙制成。
[0010] 背片還使得ATL設(shè)備可向復(fù)合材料施加力，以在鋪放期間誘發(fā)粘附，其中設(shè)備頭 不粘附到復(fù)合材料。
[0011] 因此，背片典型地僅在ATL設(shè)備已經(jīng)鋪設(shè)復(fù)合材料之后被移除。
[0012] 在此方法的改進(jìn)中，可以通過形成ATL設(shè)備的一部分的刀片在復(fù)合材料中進(jìn)行切 入。此類刀片非常精密，可切穿復(fù)合材料并且穿入背紙中一定的短距離（即零點幾毫米）。 向背層中的部分切入優(yōu)選地完全切割復(fù)合材料，同時維持連續(xù)背片，以沿膠帶長度拾取張 力。操作員將旨在例如切割背層厚度的至多約10%。典型地，使用超聲切割器或機械刀片 來切割材料。切割A(yù)TL膠帶具有以下效果：可以引入形狀和輪廓，從而給予ATL設(shè)備可以處 理的鋪放設(shè)計范圍以靈活性。
[0013] 在典型的方法中，當(dāng)穿過背片進(jìn)行切入時，在"壓緊輥"處向上提起ATL設(shè)備的"套 筒"，移動到適當(dāng)位置，以確保切口一側(cè)的部分復(fù)合材料不會被鋪設(shè)，而是被帶走，從而以廢 棄物形式保持附著于其背片。
[0014] 一旦鋪設(shè)好含有切口的部分后，ATL提起壓緊輥并同時降低套筒，以繼續(xù)進(jìn)行鋪設(shè) 整個復(fù)合材料的正常操作。
[0015] 然而，此類轉(zhuǎn)移通常包括在復(fù)合材料上的張力尖峰（spike)。此類力在穿過背紙進(jìn) 行切入期間也擴大。成問題的是，恰好在復(fù)合材料已被切割并且削弱時張力尖峰趨于累積， 例如在套筒與壓緊輥對換時，從而會導(dǎo)致背層斷裂。
[0016] 復(fù)合物的切割導(dǎo)致在背片層中的部分切入，但有時這也可以是完全切入，由此背 層在膠帶有卷曲趨勢的邊緣處被切割。部分切入具有向背片中引入弱點或應(yīng)力集中的效 果。其結(jié)果是背片撕裂且破壞的趨勢。背片的撕裂會阻止ATL系統(tǒng)連續(xù)饋送更多的ATL膠 帶，其需要停止自動化過程，同時將破壞的材料移除。這會增加所述過程的成本并且降低其 效率。背層的破壞還會導(dǎo)致在一段長度的新膠帶必須通過ATL機器以恢復(fù)進(jìn)行連續(xù)饋送時 廢棄物有所增加，另外在斷裂之前沉積長度的膠帶必須被移除和置換。
[0017] 另外，背片的斷裂可能會導(dǎo)致來自背片的污染碎片被引入到鋪放中。
[0018] 因此，可以解決此問題的任何方式都將是非常合乎需要的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0019] 根據(jù)本發(fā)明，提供一種片狀復(fù)合材料,所述片狀復(fù)合材料包含如隨附權(quán)利要求中 任一項中定義的纖維增強的背層。
[0020] 在第一方面，本發(fā)明涉及一種片狀復(fù)合材料，所述片狀復(fù)合材料包含結(jié)構(gòu)層和可 固化熱固性樹脂，并且在其一個外表面上包含纖維增強的背紙。
[0021] 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過在背紙中包括纖維增強體，則爆破強度和撕裂抗性得到極大提高， 因此在鋪設(shè)這種材料時，可提高效率、減少ATL過程的時間、廢棄物和污染。
[0022] 盡管此方法解決了一個顯著問題，但已經(jīng)發(fā)現(xiàn)向背紙中引入增強纖維會導(dǎo)致纖維 的圖案轉(zhuǎn)移到復(fù)合材料的樹脂中。對于一些應(yīng)用來說，這是不合要求的，需要的是無圖案的 材料。
[0023] 此外已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，此類圖案轉(zhuǎn)移可以通過在纖維增強背紙與復(fù)合材料的其余部分之 間引入第二背紙而顯著減少或完全消除。第二背紙不含有纖維增強體，可保護(hù)復(fù)合材料的 其余部分免于纖維增強體按壓到樹脂中。
[0024] 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果第二背紙相對不可壓縮，那么圖案轉(zhuǎn)移可以進(jìn)一步減少或消除。舉 例來說，可以使用高度研光的紙，諸如玻璃紙。另外，整個背層可以在組裝期間和在施用到 復(fù)合材料之前經(jīng)壓縮，由此降低其在施用到復(fù)合材料后的可壓縮性。
[0025] 還已發(fā)現(xiàn)，對于一些應(yīng)用來說，纖維圖案向樹脂表面中的轉(zhuǎn)移可以給空氣和揮發(fā) 物引入排放路徑，這可以導(dǎo)致最終層壓物的孔隙率有益地降低。因此，在本發(fā)明的替代性實 施方案中，背片層包含可壓縮的第二背紙，諸如牛皮紙?？蓧嚎s的第二背紙可以圍繞下層纖 維變形，由此使相鄰樹脂圖案化。此外，下層纖維的可壓縮性、編織圖案和直徑還可以經(jīng)調(diào) 節(jié)以改變圖案化排放路徑的大小和數(shù)目。
[0026] 然而，引入第二背紙還引入可能會帶來其它問題如起皺和卷曲的風(fēng)險。此類問題 由于相對膨脹而發(fā)生，尤其在儲存期間和在變化的濕度環(huán)境中。兩個層之間的相對膨脹可 能會導(dǎo)致紙的卷曲作用或起皺，這兩種情況都是非常不合要求的。因此，優(yōu)選的是可以包括 第三背紙以防止此類卷曲或起皺。第三背紙可以適宜地插入到背片內(nèi)的任何位置，然而它 優(yōu)選地夾在第二與第一背紙之間。
[0027] 復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)層可以是能夠浸漬有熱固性樹脂的任何固體材料。
[0028] 結(jié)構(gòu)層可以包括多孔金屬片，諸如擴展箔，或它可以包括纖維的結(jié)構(gòu)層。
[0029] 適用作擴展箔的金屬包括任何導(dǎo)電金屬，諸如青銅、鋁、銅、銀、金、鎳、鋅和鎢。銅 由于其極佳導(dǎo)電性而是優(yōu)選的。結(jié)構(gòu)纖維層中的任何纖維都可以是單向的、織物形式的、無 規(guī)的或多軸的。在一個優(yōu)選實施方案中，纖維是單向的。在鋪放之后，例如可通過布置使 鄰近層中的纖維以顯示鄰近纖維層之間的角度的所謂的0/90布置而正交于彼此，其定向 典型地在復(fù)合材料如預(yù)浸物或半浸漬物的各處變化。在許多其它的布置之中，其它布置如 0/+45/ - 45/90當(dāng)然也是可以的。
[0030] 以上論述的第一、第二和第三紙片和增強纖維中的任一者可以按任何所需次序施 用。優(yōu)選地，第二背紙與結(jié)構(gòu)層相鄰，增強纖維和/或第三背紙與第二背紙相鄰，最終第一 背紙置于第三背紙或纖維增強體任何一個的最上面。
[0031] 結(jié)構(gòu)纖維可包含破裂的（即拉伸斷裂的）選擇性不連續(xù)或連續(xù)的纖維。
[0032] 結(jié)構(gòu)纖維可以由多種材料制成，諸如玻璃、碳、石墨、鍍金屬的聚合物芳香族聚酰 胺（aramid)和其混合物。復(fù)合材料典型地包含30 - 70wt%結(jié)構(gòu)纖維。
[0033] 如上所述，本發(fā)明的復(fù)合材料包含可固化熱固性樹脂?？晒袒瘶渲梢砸噪x散層 形式存在，或可以完全或部分浸漬到結(jié)構(gòu)纖維的層中。復(fù)合材料典型地包含15 -50w. t%的 可固化樹脂，或更優(yōu)選地32 - 45wt. %的可固化樹脂。
[0034] 可固化樹脂可以選自本領(lǐng)域中通常已知的那些，諸如酚醛樹脂、脲醛樹脂、1，3,5_ 三嗪-2, 4, 6 -三胺（三聚氰胺）、雙馬來酰亞胺、環(huán)氧樹脂、乙烯基酯樹脂、苯并噁嗪樹脂、 聚酯、不飽和聚酯、氰酸酯樹脂或其混合物。
[0035] 尤其優(yōu)選環(huán)氧樹脂，如單官能、雙官能或三官能或四官能環(huán)氧樹脂。
[0036] 環(huán)氧樹脂可以包含單官能、雙官能、三官能和/或四官能環(huán)氧樹脂。
[0037] 舉例來說，適合的雙官能環(huán)氧樹脂包括基于以下的那些：雙酚F、雙酚A的二縮水 甘油醚（任選地溴化）、苯酚和甲酚環(huán)氧樹脂線性酚醛樹脂、酚醛加合物的縮水甘油醚、月旨 肪族二醇的縮水甘油醚、二縮水甘油醚、二甘醇二縮水甘油醚、芳香族環(huán)氧樹脂、脂肪族聚 縮水甘油醚、環(huán)氧化烯烴、溴化樹脂、芳香族縮水甘油胺、雜環(huán)縮水甘油亞脒和酰胺、縮水甘 油醚、氟化環(huán)氧樹脂或其任何組合。
[0038] 雙官能環(huán)氧樹脂可以優(yōu)選地選自雙酚F的二縮水甘油醚、雙酚A的二縮水甘油醚、 二縮水甘油基二羥基萘或其任何組合。
[0039] 舉例來說，適合的三官能環(huán)氧樹脂可以包括基于以下的那些：苯酚和甲酚環(huán)氧線 性酚醛樹脂、酚醛加合物的縮水甘油醚、芳香族環(huán)氧樹脂、脂肪族三縮水甘油醚、二脂肪族 三縮水甘油醚、脂肪族聚縮水甘油醚、環(huán)氧化烯烴、溴化樹脂、三縮水甘油基氨基苯基、芳香 族縮水甘油胺、雜環(huán)縮水甘油亞脒和酰胺、縮水甘油醚、氟化環(huán)氧樹脂或其任何組合。
[0040] 適合的四官能環(huán)氧樹脂包括Ν，Ν，Ν'，Ν' -四縮水甘油基-間二甲苯二胺（可以名 稱Tetrad-X商購自 Mitsubishi Gas Chemical Company，以及以Erisys GA-240商購自 CVC Chemicals)，和Ν,Ν, Ν'，Ν' -四縮水甘油基亞甲基二苯胺（例如來自Huntsman Advanced Materials的MY721)。熱固性樹脂還可以包含一種或多種固化劑。適合的固化劑包括酐， 尤其聚羧酸酐；胺，尤其芳香族胺，例如1，3 -二氨基苯、4, 4' -二氨基二苯甲烷；和尤其砜， 例如4, 4' -二氨基二苯砜（4, 4'DDS)和3, 3' -二氨基二苯砜（3, 3'DDS);和酚醛樹脂。優(yōu) 選的固化劑是氨基砜，尤其4, 4' DDS和3, 3' DDS。
[0041] 樹脂和纖維的類型和設(shè)計的其它實例可以見于WO 2008/056123中。
[0042] 背片中的纖維增強可以呈多種形式，例如它們可以是編織、針織、無規(guī)或水刺的。 優(yōu)選纖維是編織的，因為其提供良好的強度而無過多的突出物被引入到背紙，編織織物可 確保纖維具有規(guī)則布置。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這樣可使得背片中的撕裂擴散大大減少。此外，優(yōu)選的 是背片中的纖維增強體由連續(xù)纖維制成，因此當(dāng)切割纖維時，其牢固錨定于背片內(nèi)。在不連 續(xù)纖維的無規(guī)墊或片的情況下，可能會在切割時產(chǎn)生小片段，這可能會污染鋪放物。
[0043] 在一個實施方案中，背層的纖維增強體可以包含熱塑性纖維，如聚乙烯、聚醚砜、 尼龍、凱芙拉、本領(lǐng)域所熟知的其它熱塑性纖維、玻璃、碳、石墨、玄武巖或其它合成纖維和 天然纖維，包括亞麻、黃麻、棉布等。在優(yōu)選的實施方案中，纖維增強體包含聚乙烯。優(yōu)選地， 纖維被編織到織物中，在優(yōu)選的實施方案中，它被編織到3向格柵中。
[0044] 在一個實施方案中，纖維增強體被編織到具有經(jīng)紗和緯紗方向的纖維的織物中。 在一個實施方案中，經(jīng)紗纖維可以與結(jié)構(gòu)層膠帶的縱向方向?qū)嵸|(zhì)上平行地對準(zhǔn)。或者，經(jīng)紗 可以與縱向方向成一定角度、例如+/-45°布置。
[0045] 優(yōu)選地，纖維增強體是面積重量為4 - IOOgsm或更優(yōu)選地10 - 60gsm或更優(yōu)選地 5 - 30gsm或更優(yōu)選地12 - 24gsm或更優(yōu)選地17 - 19gsm的層。
[0046] 優(yōu)選地，第一背紙包含聚合物片或纖維素紙。第一背片優(yōu)選地包含有機硅涂層， 以便當(dāng)卷繞到卷形物上時防止背層的最外表面粘附到結(jié)構(gòu)層。優(yōu)選地，背層的面積重量是 25 - IOOgsm或更優(yōu)選地34 - 66gsm或更優(yōu)選地44 - 56gsm或更優(yōu)選地48 - 52gsm。
[0047] 優(yōu)選地，第二背紙包含聚合物片或更優(yōu)選地纖維素紙。第二背片優(yōu)選地包含有 機硅涂層以減少結(jié)構(gòu)層與背片之間的粘著力，使得兩者在ATL布置期間可分離。優(yōu)選地， 背層的面積重量是25 - IOOgsm或更優(yōu)選地34 - 66gsm或更優(yōu)選地44 - 56gsm或更優(yōu)選地 48 - 52gsm〇
[0048] 第三背片可以包含適用于第一或第二背紙的任何材料。優(yōu)選地，第三背片包含聚 合物片，諸如聚酰胺、聚醚-對苯二甲酸酯、聚醚砜、丙烯酸酯聚合物、聚酯或其共聚物。最 優(yōu)選地，聚合物片包含聚乙烯。
[0049] 優(yōu)選地，第三背紙的面積重量是5 - IOOgsm或更優(yōu)選地10 - 50gsm或更優(yōu)選地 20 - 34gsm 或更優(yōu)選地 23 - 27gsm。
[0050] 當(dāng)使用NFQ03019或ASTM D646測量時，包含第一、第二或第三背紙和纖維增強 體任何之一的背片優(yōu)選地組合厚度是50 - 500 μ m，或更優(yōu)選地100 - 400 μ m或更優(yōu)選地 150 - 300 μ m 或更優(yōu)選地 75 - 225 μ m。
[0051] 優(yōu)選地，當(dāng)根據(jù)ASTM D828評估時，背片展現(xiàn)出至少5daN/15mm或更優(yōu)選地 10daN/15mm或更優(yōu)選地至少15daN/15mm的機器方向的機械阻力。優(yōu)選地，當(dāng)使用ASTM D828評估時，背片在垂直于機器方向的方向上具有至少3daN/15mm或更優(yōu)選地至少 5daN/15mm或更優(yōu)選地至少9daN/15mm的機械阻力。
[0052] 優(yōu)選地，當(dāng)根據(jù)TAPPI T470評估時，背片展現(xiàn)出至少L 0daN/15mm或更優(yōu)選地至 少2. 0daN/15mm或更優(yōu)選地至少3. 0daN/15mm的機器方向的撕裂抗性。優(yōu)選地，當(dāng)使用 TAPPI T470評估時，背片在垂直于機器方向的方向上展現(xiàn)出至少ldaN/15mm或更優(yōu)選地 2. OdaN/15mm或更優(yōu)選地2. 5daN/15mm的撕裂抗性。
[0053] 優(yōu)選地，當(dāng)使用ASTM D774評估時，背片展現(xiàn)出至少200KPa或更優(yōu)選地400KPa的 爆破強度。優(yōu)選地，背片展現(xiàn)出大于50g/m2/24h或更優(yōu)選地大于100g/m 2/24h的水蒸氣傳 輸速率。
[0054] 機器方向是ATL膠帶的長度方向，即平行于ATL系統(tǒng)所用的加工方向的方向。
[0055] 本發(fā)明的復(fù)合材料可以視需要包括額外材料，諸如性能增強劑或改性劑。此類材 料可以選自柔化劑、增韌劑/顆粒、額外促進(jìn)劑、核殼橡膠、阻燃劑、熔化劑、顏料/染料、±曾 塑劑、UV吸收劑、抗真菌組分、填充劑、粘度調(diào)節(jié)劑/流動控制劑、穩(wěn)定劑和抑制劑。
[0056] 然而，優(yōu)選地，復(fù)合材料的厚度是0· 5 - 5. 0mm、更優(yōu)選地0· 5 - 4. 0mm、最優(yōu)選地 I. 0 - 3. 0mm，以便它適宜地可以由ATL設(shè)備處理。
[0057] 由于復(fù)合材料計劃以卷形物形式提供，因此優(yōu)選其足夠柔軟，以便能夠當(dāng)背片施 用到復(fù)合材料時形成最小直徑小于20cm、優(yōu)選小于IOcm或更優(yōu)選小于250mm或當(dāng)它施用到 樹脂膜時小于7〇mm的卷形物。
[0058] 根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合材料可以通過本領(lǐng)域中已知的任何方法來制備。此類方法典型 地包括使結(jié)構(gòu)層與熱固性樹脂結(jié)合在一起，和用樹脂浸漬結(jié)構(gòu)層。一旦制備后，通常將復(fù)合 材料卷起來，以備由ATL設(shè)備沉積。
[0059] 因此，在第二方面，本發(fā)明涉及一種將如本文中所述的復(fù)合材料鋪設(shè)到襯底上的 方法，將所述復(fù)合材料從卷形物自動饋送到所述襯底，以便背紙在最上面，所述復(fù)合材料通 過用工具向所述背紙上施加壓力而粘附到所述襯底，隨后移除所述背紙，使復(fù)合材料就位 在所述襯底上而無其背紙。
[0060] 在優(yōu)選的實施方案中，所述方法包括切穿結(jié)構(gòu)層并且部分切割到背紙層中，隨后 鋪設(shè)復(fù)合材料。
[0061] 在此情況下，重要的是切割器不切割到背紙中太深而還切割增強紗線，否則背紙 的撕裂性質(zhì)會大大降低。
[0062] 此方法典型地接下來是后續(xù)安置額外的復(fù)合材料如預(yù)浸物，以產(chǎn)生復(fù)合材料的堆 疊物。
[0063] 一旦復(fù)合材料被鋪設(shè)后，布置通過暴露于升高的溫度和任選存在的升高的壓力而 固化，以產(chǎn)生固化的復(fù)合材料。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0064] 現(xiàn)在將僅以實例的方式并且參考以下圖式來說明本發(fā)明，其中：
[0065] 圖1是用于本發(fā)明中的增強背紙的示意圖。
[0066] 圖2是用于本發(fā)明中的另一增強背紙的示意圖。
[0067] 圖3是穿過根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合材料的截面圖。
[0068] 圖4是穿過根據(jù)本發(fā)明的另一復(fù)合材料的截面圖。
[0069] 圖5是用于根據(jù)本發(fā)明的過程中的ATL設(shè)備的側(cè)視圖。
[0070] 圖6是根據(jù)本發(fā)明的、在鋪放期間已經(jīng)因在切割之后撕裂而破壞的背紙的示意 圖。
[0071] 圖7是復(fù)合材料在圖6中所示的撕裂之前的切割期間的截面圖。
[0072] 圖8是復(fù)合材料在不導(dǎo)致如圖6中所示的撕裂的切割期間的截面圖。

【具體實施方式】
[0073] 就附圖而言，圖1展示用編織棉紗線12增強的背紙片10。棉紗線以規(guī)則編織物形 式編織，并且經(jīng)紗和緯紗分別在0°和90°方向上對準(zhǔn)。
[0074] 圖2展示用具有不同圖案的編織紗線增強的另一背紙片14。
[0075] 圖3展示根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合材料20。復(fù)合材料20包含預(yù)浸物層22,所述預(yù)浸物 層包含浸漬有可熱固化環(huán)氧樹脂的單向纖維結(jié)構(gòu)層（未展示）。兩層的背紙附著于此，所述 背紙包含用編織棉紗線26增強的背紙24,和不含編織紗線且被超級研光、以便其具有極低 的可壓縮性的第二背紙28。
[0076] 圖4展示根據(jù)本發(fā)明的另一種復(fù)合材料30。復(fù)合材料30包含預(yù)浸物層32,所述 預(yù)浸物層包含浸漬有可熱固化環(huán)氧樹脂的單向纖維結(jié)構(gòu)層（未展示）。三層的背紙附著于 此，所述背紙包含用編織棉紗線37增強的背紙34,不含編織紗線且被超級研光、以便它具 有極低的可壓縮性的第二背紙38,和第三背紙39。
[0077] 圖5展示鋪設(shè)根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合材料的ATL設(shè)備的側(cè)視圖。復(fù)合材料40從具有 中心核42的卷材料饋送通過切割臺44到ATL頭46。在鋪放之后，預(yù)浸物48優(yōu)先粘附到襯 底50,將背紙52移除到收取輥54上。
[0078] 在正常操作中，不對預(yù)浸物進(jìn)行切割，并通過將所述頭46按壓到復(fù)合材料上進(jìn)行 鋪放。
[0079] 當(dāng)需要切割時，則將頭46向上提起，并且將壓緊輥47向下移動，以與已鋪設(shè)的預(yù) 浸物48接觸。這具有如下效果，預(yù)浸物的切割掉的部分不被鋪設(shè)，但保持附著于背紙，并且 由收取輥54拾取。頭與輥的對換會在復(fù)合材料中引入張力峰值，這可能會引發(fā)背紙撕裂。
[0080] 一旦切割停止后，就將壓緊輥47提起而不與預(yù)浸物48接觸，并且頭46再次向下 移動，以通過向背紙52上施加壓力而連續(xù)鋪放。
[0081] 切割臺44包括兩個超聲切割裝置56、58,它們可以被程序化以切穿預(yù)浸物48,并 部分切割到背紙52中。切割器56、58被程序化，以穿入背紙厚度的10%，以便確保完全切 穿預(yù)浸物而不過分弱化背紙。另外，必須小心不切穿增強紗線，因為這將會移除它們已經(jīng)提 供的任何撕裂強度。
[0082] 圖6展示根據(jù)本發(fā)明使用的增強紙背片60。然而，如圖7中所示，切割器56已經(jīng) 被設(shè)置為太深地切穿背紙，并且已經(jīng)切穿增強紗線26。這產(chǎn)生了撕裂62,導(dǎo)致鋪放過程停 止，同時材料被重配置。
[0083] 圖8展示用于切割器58的正確設(shè)置，其中切割器58不切穿紗線26。此背紙當(dāng)用 于ATL過程中時即使在切割期間也不會被破壞。本發(fā)明現(xiàn)在將通過參考以下實施例而明朗 化。
[0084] 實施例
[0085] 組裝背片，所述背片按以下次序包含以下層：
[0086] 第一背紙：50g/m2的高研光玻璃紙 [0087] 第三背紙：24g/m2的聚乙烯片
[0088] 纖維增強體：18g/m2的編織的雙向的聚乙烯格柵
[0089] 第二背紙：50g/m2的高研光玻璃紙
[0090] 通過使用軋輥（nip roller)進(jìn)行壓制來組裝背片，隨后將有機硅涂層涂敷到外表 面。背片進(jìn)行機械測試，其結(jié)果列在表1中：
[0091]

【權(quán)利要求】
1. 一種片狀復(fù)合材料，所述片狀復(fù)合材料包含結(jié)構(gòu)層和可固化熱固性樹脂，并且在其 一個外表面上包含纖維增強背紙。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的片狀復(fù)合材料，所述片狀復(fù)合材料在所述纖維增強背紙與所 述復(fù)合材料的其余部分之間包含第二背紙。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的片狀復(fù)合材料，其中所述第二背紙的可壓縮性小于 0? 001kg_1m_2。
4. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的片狀復(fù)合材料，其中所述結(jié)構(gòu)層包含金屬擴展 箔。
5. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的片狀復(fù)合材料，其中所述結(jié)構(gòu)層包含纖維的結(jié)構(gòu) 層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的片狀復(fù)合材料，其中所述纖維是單向的。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或權(quán)利要求6所述的片狀復(fù)合材料，所述片狀復(fù)合材料包含 30 - 70wt%的結(jié)構(gòu)纖維。
8. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的片狀復(fù)合材料，其中背片中的纖維增強體是織造 的。
9. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的片狀復(fù)合材料，所述片狀復(fù)合材料的厚度是 0. 5 - 5. 0mm，優(yōu)選 0? 5 - 4. 0mm，更優(yōu)選 1. 0 - 3. 0mm。
10. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的片狀復(fù)合材料，所述片狀復(fù)合材料足夠柔軟，以 便能夠形成直徑小于20cm、優(yōu)選小于10cm的卷形物。
11. 一種將根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的片狀復(fù)合材料鋪設(shè)到襯底上的方法，將 所述片狀復(fù)合材料從卷形物自動饋送到所述襯底，以便背紙在最上面，并且所述復(fù)合材料 通過用工具向所述背紙上施加壓力而粘附到所述襯底，隨后移除所述背紙，使所述復(fù)合材 料就位在所述襯底上而無其背紙。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，所述方法在鋪設(shè)所述復(fù)合材料之前包括以下步驟： 切穿結(jié)構(gòu)層，且部分地切割到所述背紙層中。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述切割不切穿所述背紙中的增強紗線。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11到13中任一項所述的方法，所述方法之后是后續(xù)安置額外的復(fù)合 材料，以產(chǎn)生復(fù)合材料的堆疊物。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11到14中任一項所述的方法，所述方法之后是通過暴露于升高的溫 度和任選存在的升高的壓力而固化，以產(chǎn)生固化的復(fù)合材料。
16. -種固化的復(fù)合材料，其可通過根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法獲得。
【文檔編號】B32B5/28GK104428132SQ201380012889
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年3月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月8日
【發(fā)明者】J·埃利斯, E·菲塞 申請人:赫克塞爾復(fù)合材料有限公司