[發明專利]多孔材料的增強

有效

• 申請號: 200680018334.5
• 申請日: 2006-05-18
• 公開（公告）號: CN101184606A
• 公開（公告）日: 2008-05-21
• 發明（設計）人: 漢斯－于爾根·韋伯;馬庫斯·西梅茨基;格列戈爾·克里斯蒂安·恩德雷斯
• 申請（專利權）人: 空中客車德國有限公司
• 主分類號: B29C70/24
• 分類號: B29C70/24;B29C70/08
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 蔡勝有;劉繼富

相關申請的參考

本申請要求在2005年5月27日提交的德國專利申請No.102005024408.4和在2005年5月27日提交的美國臨時專利申請No.60/685,296的申請日的權益，所述專利申請的公開內容通過引用并入本文。

技術領域

本發明涉及復合材料的技術領域。本發明尤其涉及一種制造增強的多孔材料的方法。本發明還涉及具有增強多孔材料芯的夾層式部件，以及具有所述夾層式部件或具有利用根據本發明的方法制造的結構部件的航空器。

背景技術

由于其較好的剛性或強度密度比，復合材料、尤其是夾層結構被廣泛地用于航空器構造領域中。夾層式部件通常由上覆蓋層或表面和下覆蓋層或表面構成，在所述上覆蓋層或表面和下覆蓋層或表面之間設置蜂窩狀的芯結構，其由具有六邊形橫截面的垂直延伸的單元組成并起到增加剛性的作用。

夾層結構還可以具有其它性能，例如隔音或隔熱性能(所謂的多功能特性)，如果根據這些性能獲得所述夾層結構的話。這可以消除通過單獨的部件實現的附加措施，從而獲得整體設計的重量降低。

剛性多孔材料(cellular?material)用作具有蜂窩結構的設計的替代品。與蜂窩結構相比，剛性多孔材料就隔熱和隔音以及部件制造而言具有某些優點。然而，與具有相當密度的蜂窩狀芯結構的夾層結構相比，所述基于泡沫的夾層結構的一個缺點是預期具有較差的機械性能。這通過使用縫紉技術將纖維或線引入到剛性多孔材料部件中來彌補。在樹脂滲透工藝后，纖維穿透的區域有助于多孔材料的機械增強。

例如在US6,187,411中描述了一種已知的用縫線增強的夾層結構。為了增強該夾層結構，以雙面縫紉工藝用線縫合，其中通過常規技術用針使面線從所述夾層結構的一個覆蓋層插入到層合體中并通過在所述層合體中另一個覆蓋層附近的底線固定。當針從層合體退回時產生環。這種類型的雙面縫紉技術也記載在US4,196,251中，其中底線平行于第二覆蓋層延伸并基本上垂直于面線。US5,624,622也描述了通過縫合工藝增強的多孔材料的夾層結構，其中使用已知的鏈式線跡或回針縫紉技術。

在所有已知的縫紉方法中，針一開始刺穿多孔材料并且同時將線引入到該多孔材料中。在穿刺多孔材料的過程中，線在整個長度上基本上平行于針延伸。因此，通過針的直徑和線的厚度來限定所刺的孔的孔徑。

因此，所有這些已知方法的一個缺點是在針從多孔材料中退回后留下的孔相對于所引入的線的厚度過大。這導致孔中沒有填入纖維的區域在樹脂滲透后被樹脂填充，使得在這些方法中沒有如所希望地用纖維而是基本上基于滲透的樹脂實現機械性能的改善。但是，特定機械性能(即，與重量相關的性能)的改善無法滿足航空器結構所需的輕質結構的要求，使得僅在極少的情形中考慮使用這種類型的增強的多孔材料。

發明內容

因此，本發明的一個目的可以是用纖維或纖維束改善多孔材料的增強，使得基本上由所引入的纖維改善多孔材料芯的機械性能。

在本發明的上下文中所使用的術語多孔材料指的是適于用作夾層結構中芯材料的任何芯材料。多孔材料優選由現行的多孔材料構成，但是在本發明的上下文中也可以由紡織品例如氈或任何其它的非織造織物構成。例如，所描述的方法同樣可以毫無疑問地使用紡織半成品，尤其是氈或非織造織物，以便改善其在另一個維度上的性能。在本發明的上下文中，術語纖維束指的是由多個單纖維或單絲構成的粗紗、單獨的纖維以及通過捻合單纖維或纖維束而產生的線。在本發明的上下文中，術語纖維束的厚度指的是壓縮形式的全部單纖維的總和。

本發明的目的可以通過用于制造三維增強的多孔材料的方法、由此制造的夾層式部件以及在例如航空和航天領域中的應用、尤其是裝備有所述夾層式部件或具有通過使用根據本發明的方法制造的結構部件的航空器來實現。

本發明基于不在產生孔的過程中同時引入用于增強多孔材料的纖維束的思想，其中纖維束最終應該以定向方式設置，并且一開始為多孔材料提供通孔，所述通孔從第一表面向第二表面方向延伸，以便隨后將使得達到第二表面的另一側的纖維束朝第一表面的方向拉入到通孔中。因此，在根據本發明的方法中，在第一步中首先在多孔材料中產生通孔，其中所述通孔從所述多孔材料的第一表面延伸到所述多孔材料的第二表面。正在討論的多孔材料可以具有帶有相反表面的三維幾何形狀，其中平行表面僅在簡單的情況下存在。夾層結構常常具有三維曲面、厚度突變等特征。