[发明专利]使用透气聚乙烯真空膜形成复合叠层堆叠的方法和装置

说明书

对相关申请的交叉引用

本国际PCT专利申请依赖于2014年3月4日提交的美国临时专利申请序号61/947,716的优先权，所述美国临时专利申请的全部内容以引用的方式并入本文中。

发明领域

本发明有关于使用透气聚乙烯真空膜形成复合叠层堆叠的方法和装置。

对相关技术的描述

已知在构建复合材料时，将多个复合叠层材料层堆叠至模具上。还将复合叠层堆叠在彼此顶部，并且使用利用真空膜(有时也称为“真空袋”)施加的真空进行压缩。为了可以从真空膜与模具之间的间隔中去除空气，将透气材料插入复合叠层与真空膜之间。在施加真空时，同时加热复合叠层。热和压力的施加(通过真空和/或正压)将复合叠层加固至复合叠层结构中。

按照惯例，真空膜是由硅酮或尼龙基材料制成，所述材料是柔性的并且可建立合适的密封，从而在介于真空膜与模具之间的间隔内建立部分真空。

利用硅酮的一个困难在于，用于热成形应用的硅酮倾向于延伸和变形，从而导致叠层厚度由于不均匀的压力分布而变化，尤其是在施加真空和/或热时。尽管这个问题未必在每一种建造复合叠层结构的情况下都成问题，但是当将复合叠层材料放到模具上以便形成具有更复杂的形状的纵梁，诸如Δ形纵梁或Ω形纵梁时，所述问题被放大。

仅供参考，纵梁是一种结构强化元件，其被附接至另一个元件，诸如整流罩，以便强化该另一个元件并且提高该另一个元件的强度和刚度。尽管纵梁可能具有许多种形状中的任一种，但是可以将纵梁构建成具有Δ形状或Ω形状，对于复合纵梁来说，这些被视为复杂形状。

迄今为止，现有技术尚未提供硅酮真空膜的合适的代替物。

发明概要

本发明解决了关于现有技术所指出的一个或多个缺陷。具体来说，本发明提供了一种形成成形复合结构的方法。所述方法包括将复合叠层堆叠放置于模具上，其中所述复合叠层堆叠包括织物叠层和树脂且其中所述模具呈现预定形状；将包含聚乙烯的真空膜覆盖于所述复合叠层堆叠上，从而在所述真空膜与所述模具之间建立可抽空体积；对介于所述模具与所述真空膜之间的所述可抽空体积施加吸力以在所述可抽空体积内建立至少部分真空，从而经由响应于所述可抽空体积内的所述至少部分真空而施加至所述真空膜的压力来压缩所述复合叠层堆叠；以及在向所述可抽空体积施加吸力的同时加热所述复合叠层堆叠，从而至少部分地加固所述叠层堆叠。

在一个预期实施方案中，使所述树脂预先浸入所述复合叠层堆叠的至少一部分中。

在另一个预期实施方案中，所述加热步骤包括至少透过所述真空膜施加在约700nm至1mm、2至10μm或1.5至8μm中的至少一者之间的波长范围内的红外电磁辐射。

再进一步，预期所述加热步骤发生在约110至130℉(43.33至54.55℃)之间、约115至125℉(46.11至51.67℃)之间或约120℉(48.89℃)中的至少一者的温度下。

关于所述模具，所述预定形状可以包括Ω形或Δ形表面中的至少一者。

预期所述织物叠层可以包含碳纤维以及其他类型的纤维。

另外，预期所述真空膜的一侧包括通道的图案，从而允许在向所述可抽空体积施加所述吸力时将气体抽出。所述图案可以是所述通道的直线网格图案或所述通道的菱形图案中以及其他图案。

本发明还提供了一种真空膜，其适用于抵靠模具压实至少两个纤维层的复合叠层堆叠。所述真空膜包括聚乙烯，其具有第一表面和第二相对表面；和表面图案，其被安置在所述第一表面和所述第二表面中的至少一者上。所述表面图案包括适用于从所述真空膜与所述模具之间抽出气体的通道网络。

在一个预期实施方案中，所述真空膜具有介于9.5密耳(0.24mm)±10％之间的厚度，可透过波长在约700nm至1mm范围内的红外电磁辐射，在纵向方向上具有介于约500％至550％之间的拉伸伸长率，在横向方向上具有介于约650％至700％之间的拉伸伸长率，在所述纵向方向上具有介于约3300psi至3500psi之间的拉伸强度，在所述横向方向上具有介于约2700psi至2900psi之间的拉伸强度，在所述纵向方向上具有介于约0.6至0.8磅/密耳之间的埃尔曼多夫撕裂强度，且在所述横向方向上具有介于约0.9至1.1磅/密耳之间的埃尔曼多夫撕裂强度。另外，预期所述通道具有介于约11.2密耳(0.28mm)±10％之间的宽度、介于约6密耳(0.15mm)±10％之间的深度并且被安置为彼此相隔介于约84.8密耳(2.15mm)±10％之间的间隔距离。。