[发明专利]用于复合结构的表面材料

说明书

披露了用于复合结构中的多功能表面材料。根据一个实施例，该表面材料包括(a)加强层、(b)可固化树脂层、(c)导电层、以及(d)非织造层，其中该加强层(a)和该非织造层(d)是最外层并且这些最外层的暴露表面在室温(20℃至25℃)下是基本上无粘性的。该导电层可以插置在该可固化树脂层与该加强层之间或者嵌入在该可固化树脂层中。根据另一个实施例，该表面材料包括在两个可固化树脂层之间的流体阻挡膜。这些表面材料可以是呈适用于自动铺放的连续或细长带的形式。

本申请是申请日为2016年11月29日，申请号为201680070051.9，题为“用于复合结构的表面材料”的发明专利申请的分案申请。

近年来，树脂浸渍的纤维增强的复合材料已被用于制造航天结构零件，诸如机翼和机身。用于制造航天零部件的复合材料必须具有保护这些零件免受由诸如雷击、下雨、下雪以及潮湿等常见环境事件造成的损害或危害的某些特征。如果此类零件导电不充分并且在整个飞机上接地，则雷击可能严重损害和/或击穿零部件。流体和湿气侵入到含有蜂窝或泡沫芯的复合夹层板中是常见的问题。因此，希望此类零部件被制造为具有除其他特征之外的防止或减轻由雷击和流体侵入造成的损害的特征。

附图说明

图1示意性地示出了根据一个实施例的整体式导电表面材料的部件。

图2示意性地示出了根据另一个实施例的整体式导电表面材料的横截面。

图3示意性地示出了根据另一个实施例的流体阻挡表面材料的部件。

图4示意性地示出了根据另一个实施例的导电流体阻挡表面材料的部件。

图5示意性地示出了具有流体阻挡表面材料的复合蜂窝夹层结构板的部件。

图6是已被切割用于自动纤维铺放(AFP)应用的表面带的摄影图像，示出了干净边缘。

图7是两个AFP表面带的摄影图像，其中PEKK表面朝上。

具体实施方式

为了使雷击对复合结构的损害最小化，需要增强复合结构的导电性以提供对航天复合零件的雷击保护(LSP)。然而，不希望结合将显著增加飞机的总体重量的导电材料。

本披露的一方面涉及一种整体式导电表面材料，该表面材料能够提供雷击保护。此表面材料可以作为保护材料施加到复合结构例如飞机复合零件的外表面上。

该导电表面材料可以呈柔性带的形式，该柔性带是轻质的并且被配置用于自动铺放工艺，诸如自动带铺设(ATL)或自动纤维铺放(AFP)。由于其柔性和轻质特性，表面带可以按与常规树脂浸渍的预浸料带相比显著更快的速度铺设。表面带可以具有约0.125英寸至约12英寸(或约3.17mm至约305mm)的宽度。在一个实施例中，表面带具有约0.125英寸至约1.5英寸(或约3.17mm至约38.1mm)、包括约0.25英寸至约0.50英寸(或约6.35mm至约12.77mm)的宽度。在另一个实施例中，表面带具有约6英寸至约12英寸(或约152mm至约305mm)的宽度。带的长度是连续的或者相对于其宽度是非常长的，例如为其宽度的100-100,000倍。在连续形式中，表面带可以被卷绕成卷以便在其在自动工艺中施加之前进行储存。

ATL和AFP是使用计算机引导的机器人技术将连续带铺设到模具表面(例如，心轴)上以建立复合结构或纤维预成型件的工艺。ATL/AFP工艺涉及将一个或多个带并排分配到心轴表面上以产生所希望的宽度和长度的层，并且然后将附加层构建到先前的层上以提供具有所希望的厚度的叠层。后续带可以相对于先前带以不同角度定向。ATL/AFP系统配备有用于将带直接分配并压实到心轴表面上的装置。