[发明专利]由具有高熔点热塑性纤维的纸材制成的蜂窝结构

说明书

发明背景

1.发明领域

本发明涉及改进的高模量蜂窝结构，该蜂窝结构包含基质树脂和由高 熔点热塑性纤维粘合剂制成的纸材，该高熔点热塑性纤维粘合剂可经受住某 些利用热水或蒸汽处理的蜂窝结构制造步骤。该热塑性纤维粘合剂具有高于 基质树脂固化温度的熔融温度、高于100℃的玻璃化转变温度，并且当在熔 融温度下保持10分钟之后，热塑性纤维中热塑性聚合物的重均分子量变化 20％或更少。

2.背景技术

纸基蜂窝结构通常由以下步骤形成：(1)沿着预定线(称为节线)将粘 合剂树脂施加到纸片上，(2)沿着这些节线来粘附若干纸片以形成堆叠件， 每个片材的节线对相邻片材有一定偏移，(3)展开堆叠件以形成具有限定的 单元壁的蜂窝结构，(4)通过将蜂窝结构浸入到液体树脂中来使用结构型树 脂浸渍蜂窝结构的单元壁，以及(5)通过加热来固化树脂。授予Lin的美国 专利5,137,768、以及授予Nomoto的美国专利5,789,059和6,544,622公 开了由高模量对位芳族聚酰胺材料制成的片材所制成的蜂窝结构。这些蜂窝 结构由于其高刚度、高强度重量比而具有很高的结构应用价值。通常，这些 蜂窝结构由包含对位芳族聚酰胺纤维、纸浆和/或其他纤维材料以及粘合剂 的纸材来制成。这些专利公开了可以使用的多种粘合剂以及低成本热塑性粘 合剂的使用情况，例如已发现聚酯型粘合剂可制造具有非常开放或多孔结构 的纸材，使得浸入树脂时热固性结构型树脂可快速浸渍到蜂窝结构壁中。

在未专门用于蜂窝结构中的情况下，授予Wang等人的美国专利 6,551,456和6,458,244以及授予Nishimura等人的日本专利特开昭61- 58,193公开了由芳族聚酰胺纤维结合聚酯纤维制成的纸材。据信这些纸材 也具有非常开放或多孔的结构，从而使热固性结构型树脂可快速浸渍。

英国专利803,259描述了由纤维质片材例如牛皮纸来制造单元结构 (蜂窝结构)的方法，该方法为在将片材展开成单元的过程中或之后对片材 堆叠件进行蒸汽处理例如水蒸汽处理。所述‘259专利还描述了当低湿强度 纸材处于干燥状态时需要为用此类纸材制成的蜂窝结构提供一些支撑。期望 使用水蒸汽处理方法以帮助展开成粘附有由高模量纤维材料和热塑性粘合剂 制成的纸片的蜂窝结构，然而水蒸汽的高温可软化热塑性粘合剂而导致蜂窝 结构不可取地变形，或者可液化热塑性粘合剂，使液化的热塑性粘合剂可在 制造设备上流动和沉积，或者在最坏的情况下，还会使纸片粘合在一起。在 任一情况下，热塑性粘合剂的性质均会阻碍高质量蜂窝结构的制造。因此， 需要的是可提供足够的纸材粘合强度、同时在蜂窝结构制造过程中能可靠地 经受住水蒸汽处理的热塑性粘合剂。

发明概述

本发明涉及包含基质树脂和纸材的蜂窝结构，该纸材具有50至80重 量份的具有600克/旦尼尔(550克/分特)或更高模量的纤维材料、0至50 重量份的无机材料粉末、以及20重量份或更多的热塑性纤维，改进之处包 括热塑性纤维作为纸材的粘合剂，并且具有高于基质树脂固化温度的熔融温 度、高于100℃的玻璃化转变温度、以及当在熔融温度下保持10分钟之 后，热塑性纤维中热塑性聚合物的重均分子量变化20％或更少。

本发明的一个实施方案包括包含前述蜂窝结构的制品，此类制品包括 面板或空气动力学结构。

附图简述

图1a和1b为六边形形状的蜂窝结构的图示。

图2为六边形单元形状的蜂窝结构的另一图示。

图3为具有面片材的蜂窝结构的例示。

发明详述

本发明涉及由基质树脂和纸材制成的蜂窝结构，所述纸材包含高模量 纤维和热塑性纤维，其中热塑性纤维为纸材的粘合剂。图1a为本发明的一 个蜂窝结构的一个例示。图1b为图1a所示蜂窝结构的正交视图，图2为该 蜂窝结构的三维视图。所示为具有六边形单元2的蜂窝结构1。虽然所示为 六边形单元，然而其他几何排列也是可能的，其他最普遍的可能排列为正方 形和挠曲芯单元。此类单元类型在本领域中是熟知的，有关可能的几何单元 类型的其他信息，参考“Honeycomb Technology”(T.Bitzer著，Chapman & Hall出版社，1997年)。