导电棉麻织物嵌埋的结构性粘合膜的制作方法
【专利摘要】本发明公开了提供结构性粘合膜的系统和方法，该结构性粘合膜包括导电棉麻织物层。在一个实施例中，制造结构性粘合膜的方法包括提供第一树脂粘合剂层。第一树脂粘合剂层被配置以贴附到第一碳纤维板层。该方法也包括提供第二树脂粘合剂层。第二粘合剂层被配置以贴附到第二碳纤维板层。该方法还包括提供导电棉麻织物，其被嵌埋在第一树脂粘合剂层和第二树脂粘合剂层之间。在某些实施例中，导电棉麻织物填充有树脂粘合剂。
【专利说明】导电棉麻织物嵌埋的结构性粘合膜
[0001]本申请是2008年8月21日提交的名称为“导电棉麻织物嵌埋的结构性粘合膜”的中国专利申请200880113066.4的分案申请。
【技术领域】
[0002]本公开涉及使用结构性粘合剂的系统和方法，更特别地涉及使用结构性粘合膜修复碳纤维增强塑料(CFRF)元件的系统和方法。
【背景技术】
[0003]飞行器，如商用飞机，通常在使用过程中经受闪电袭击。在某些情形中，飞行器一年可被闪电袭击两次。飞行器上金属元件可传导闪电袭击产生的电能，因此减小电磁放电力并最小化任何最终不想要的效果。然而，碳纤维增强元件，如碳纤维增强塑料(CFRP)元件通常更易受不想要效果的影响，因为这些元件通常不导电。结果，闪电袭击的电能可集中在小区域内，因此在碳纤维增强元件内产生电弧放电和热能。而且，因为闪电袭击产生的放电通常寻找接地的最小电阻路径，电流可“移动”通过碳纤维增强元件。
[0004]因此，飞行器 的碳纤维增强元件可提供有放电特征(如附加到金属扣件上的外部金属箔条)从而安全地在大面积上耗散放电。可替换地，飞行器上碳纤维增强元件可覆盖有导电网(如铝网或铜网)，从而形成沿飞行器外部的导电路径。这些导电路径形成碳纤维增强元件的所谓的电磁场(EMF)屏蔽罩(shield)。在其他情形中，导电网可以包括在构成碳纤维增强元件的层压板层(laminate plies)中。EMF屏蔽罩不连续是不理想的。
[0005]因此重建碳纤维增强板层导电性的新颖系统和方法是有用的，其作为结构性修复、或重建碳纤维增强元件的EMF屏蔽罩达到其原始或近似原始导电能力的部分。
【发明内容】
[0006]本发明公开了包括导电棉麻织物(scrims)提供结构性粘合膜的系统和方法。按照本公开的系统和方法的实施例可在结构性修复碳纤维增强元件过程中，有利地重建电磁场(EMF)屏蔽罩的导电路径，和碳纤维增强板层的导电率。
[0007]在一个实施例中，粘合碳纤维层压板层的结构性粘合膜包括第一树脂粘合剂层。第一树脂粘合剂层经配置粘附(bind)到第一碳纤维板层。结构性粘合膜也包括第二树脂粘合剂层。第二树脂粘合剂层经配置粘附到第二碳纤维板层。结构性粘合膜进一步包括树脂粘合剂浸泡的导电棉麻织物，其嵌埋在第一树脂粘合剂层和第二树脂粘合剂层之间。
[0008]在另一个实施例中，制造结构性粘合剂膜的方法包括提供第一树脂粘合剂层。第一树脂粘合剂层经配置粘附到第一碳纤维板层。该方法包括提供第二树脂粘合剂层。第二粘合剂层经配置粘附到第二碳纤维板层。该方法也包括提供树脂粘合剂浸泡的导电棉麻织物，其设置在第一树脂粘合剂层和第二树脂粘合剂层之间。
[0009]在另一个实施例中，使用导电棉麻织物嵌埋的结构性粘合膜的方法包括制备修复区用于粘合第一层压板层。该方法进一步包括设置第一导电结构粘合膜到修复区的顶部。结构性粘合膜包括导电棉麻织物。该方法进一步包括设置一个或更多第一层压板层在导电结构性粘合膜顶部并固化一个或更多第一层压板层。在进一步的实施例中，制备粘合在层压板层上的修复区包括在增强元件受损部分中提供凹口(recess)。凹口是减小凹口或台阶状凹口。而且，制备修复区可进一步包括插入第二结构性粘合剂膜到凹口中，以及插入一个或更多第二层压板层到凹口中。一个或更多第二层压板层也被固化。根据不同实施例，层压板层包括碳纤维层压板层，而增强元件包括碳纤维增强元件。
[0010]上面讨论或下面将讨论的特征、功能和优点可在不同实施例中独立实现，或可在其他实施例中结合，进一步的细节可参考下面的说明和附图看出。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]根据本公开教导的系统和方法的实施例将在下面参考附图详细说明。
[0012]图1是飞行器制造和使用方法的流程图；
[0013]图2是根据图1中所述的制造和使用方法制造的飞行器的方框图；
[0014]图3是示出示例性结构性粘合膜的等视图，该结构性粘合膜包括按照本公开实施例的导电棉麻织物；
[0015]图4a和4b是使用图3中所示的示例性结构性粘合膜修复复合层压元件的示例性嵌接(scarf)技术的侧视图；
[0016]图5a和5b是使用图3中所示的示例性结构性粘合膜修复网覆盖的复合层压元件的示例性嵌接技术的侧视图；
[0017]图6a和6b用图3中所示示例性结构性粘合膜修复复合层压元件的示例性台阶技术的侧视图；
[0018]图7a和7b是使用图3中所示的示例性结构性粘合膜修复网覆盖的复合层压元件的示例性台阶技术的侧视图；
[0019]图8a和Sb是使用图3中所示的示例性结构性粘合膜分别修复复合和网覆盖的复合层压元件的示例性砂眼补丁(blister patch)技术的侧视图；
[0020]图9是根据本公开实施例建立包括导电棉麻织物的结构性粘合膜的示例性工艺的流程图；
[0021]图10是根据本公开实施例的流程图，其示出使用图3中所示结构性粘合膜修复碳纤维增强元件的示例性工艺；以及
[0022]图11是根据本公开的另一个实施例的飞行器的侧视图，其包括可用导电棉麻织物嵌埋的结构性粘合膜修复的碳纤维增强元件。
【具体实施方式】
[0023]按照本公开的系统和方法的实施例旨在碳纤维增强元件的结构性修复过程中重建电导。某些实施例的许多特定细节在下面的说明和图1-11中给出从而提供这类实施例的透彻理解。本公开可有额外实施例，或可不用下述一个或更多细节实施。
[0024] 通常，按照本公开的系统和方法的实施例重建替换的碳纤维板层到周围碳纤维增强元件的碳纤维板层的电导。本发明系统和方法实施例也重建嵌埋在碳纤维增强元件中的导电网的电连续性。本发明系统和方法是经结构性粘合膜实现的，该结构性粘合膜包括电导棉麻织物。电导棉麻织物不仅有助于在应用和固化过程中支撑粘合剂，而且提供修复区周围的导电路径从而使得能够电气连接到周围碳纤维板层或导电网。因此，这些实施例可有利地减小或消除修复区和未损坏部分的碳纤维增强元件之间的电弧放电。
[0025]更具体参考附图，本公开实施例可结合图1中所示的飞行器制造和使用方法100，以及图2中所示的飞行器102说明。在制造前，示例性方法100可包括飞行器102的规范和设计104以及材料采购106。在制造过程中，进行飞行器102的元件和组件制造108以及系统集成110。然后，飞行器102可经历认证和交付112以便投入使用114。在用户使用时，设定了飞行器102的日常保养和维护116(也可包括改进、重新配置、整修、等等)。
[0026]方法100的每个过程可通过系统集成商、第三方、和/或运营者(如客户)进行或执行。为了本说明的目的，系统集成商可包括但不限于任何数目的飞行器制造商和主系统分包商；第三方可包括但不限于任何数目的卖方、分包商、和供应商；运营者可以是航空公司、租赁公司、军事单位、维护组织、等等。
[0027]如图2所示，示例性方法100制造的飞行器102可包括具有多个系统120和内饰(interior) 122的机身118。高级系统120的例子包括一个或更多推进系统124、电气系统126、液压系统128、环境系统130。还可包括任何数目的其他系统。虽然示出了航天例子，本公开的原理可用于其他工业，如汽车工业。
[0028]这里实施的设备和方法可在制造和维护方法100的一个或更多阶段中采用。例如，相应于制造工艺108的元件或组件可以类似于飞行器102在使用中生产的元件或组件的方式制作或制造。而且，一个或更多设备实施例、方法实施例、或其组合可在生产阶段108中利用，例如通过显著加速飞行器102的组装或减少成本。类似地，一个或更多设备实施例、方法实施例 、或其组合可在飞行器102在使用中时利用，例如且不限于保养和维护116。
[0029]图3是等视图，其示出根据本公开实施例的包括导电棉麻织物的结构性粘合膜。特别地，图3描绘了示例性结构性粘合膜300。示例性结构性粘合膜300包括第一树脂粘合剂层302和第二树脂粘合剂层304。第一树脂粘合剂层302和第二树脂粘合剂层304经配置粘附到碳纤维层压板层上，如碳纤维增强塑料(CFRP)板层。在不同实施例中，第一树脂粘合剂层302和第二粘合剂层304中的每个都可包括半固化膜(prepreg film)或楽;糊中的一种。导电棉麻织物层306设置在第一树脂粘合剂层302和第二树脂粘合剂层304。根据不同实施，导电棉麻织物层306可嵌入到并贴附(adhere)到第一树脂粘合剂层304和第二树脂粘合剂层304上。在特殊实施例中，导电棉麻织物层306可压到第一树脂层102和第二树脂层304中，因此其被两个树脂层的树脂填充。导电棉麻织物层306经配置提供连续导电率，示例性结构性粘合膜300也可用作为膜提供形状的粘附基体。
[0030]根据不同实施例，导电棉麻织物层306可以是任何构型，如不限于包括插入导电纤维束的网、编制垫、或随即纤维垫。总之，这些不同网和垫子也就是所谓载体。导电纤维可包括金属和非金属材料。例如，导电纤维可由典型柔软导体(如铜、铝、钼、银、或包括这些金属的合金)。在另一个例子中，导电纤维也可由非金属导体，如石墨制造。
[0031]可以理解，图3示出导电棉麻织物嵌埋结构性粘合膜的实施例，也可构造多种其他实施例。例如，其他实施例可包括多个导电棉麻织物层。
[0032]图4a和4b是用图3中所述示例性结构性战绩膜修复复合层压元件的示例性技术400和414的侧视图。特别地，图4a示出修复碳纤维增强元件非透过性穿刺的示例性技术400。此外，图4b示出修复碳纤维增强元件的透过性穿刺的示例性技术414。这里示例性修复技术400和414可称为“嵌接”修复技术。
[0033]修复技术400可以对碳纤维增强元件402执行，该碳纤维增强元件可以是碳纤维增强塑料(CFRP)元件。碳纤维增强元件402可包括碳纤维碾层的多个板层404。
[0034]如图4a所示，碳纤维增强元件402可包括非透过性穿刺修复区域406，(如凹痕、裂缝(crack)、开口(fissure)、等等)。修复区域406可制备以便通过从板层的连续层除去部分区域从而形成减小的凹口 408而修复。而且，凹口 408的拐角也可倒角。从连续层除去部分区域从而形成凹口可用任何合适制造工具或工艺实现，如高速研磨机(grinder)。凹口 408减小可作为碳纤维增强元件402经受的负载的函数调整。例如，如果碳纤维增强元件402经历轻负载，可使用急剧锥度(steep taper) 0然而，如果碳纤维增强元件402受到重负载，则可利用更减缓锥度。
[0035]修复技术400包括设置导电棉麻织物嵌埋的结构性粘合膜410到凹口 408中。结构性粘合膜410可以是上述并在图3中示出的结构性膜。替换层压层415的一个或更多板层可设置在结构性粘合膜410上面从而恢复修复区域408。
[0036]可以理解，导电棉麻织物嵌埋的结构性粘合膜410设置在减小凹口 408的板层和替换层压层412的一个或更多板层之间，因此在两个板层接合(assemblage)之间建立电接触。该电接触可用来确保任何被引导到替换层压层412的闪电放电被适当导向周围碳纤维层压层的板层404中。因此，闪电放电可从非透过性穿刺修复区406分散到更大区域从而最小化其影响。在某些实施中，放电也可移动到一个或更多放电特征部件。
[0037]图4b示出修 复碳纤维增强元件的透过性穿刺的示例性技术414。修复技术414可以对碳纤维增强元件416执行，该碳纤维增强元件可以是碳纤维增强塑料(CFRP)元件。碳纤维增强元件416可以包括多层碳纤维层压层。
[0038]如图4b所示，碳纤维增强元件416可包括透过性穿刺修复区域420，(如完全刺穿碳纤维增强元件416的穿孔(puncture))。修复区域420可经制备以便以与修复区406基本相同的方式修复从而形成减小凹口 422。
[0039]此外，修复技术414包括设置一个或更多支持板层424在透过下穿刺修复区420的内侧。导电棉麻织物嵌埋的结构性粘合膜426设置在锥形凹口 422中。结构性粘合膜426可以是上述并在图3中示出的结构性的粘合膜。一个或更多层替换层压层428可设置在结构性粘合膜426上从而恢复修复区420。
[0040]可以理解，导电棉麻织物嵌埋的结构性粘合膜426设置在减小凹口 422，一个或更多支持板层424，和一个或更多层替换层压层428层间，以便足够的电接触建立在板层接合之间。该电接触可用来确保被引导到替换层压层的任何闪电放电被适当地传导到碳纤维层压层的周围板层418。因此，闪电放电可从透过性穿刺修复区域420分散到更大区域从而最小化其影响。在某些实施中，放电也可进入一个或更多放电特征中。
[0041]图5a和5b是用图3中所示示例性结构性粘合膜修复网覆盖的复合层压层元件的示例性技术500和520的侧视图。特别地，图5a示出修复网覆盖的碳纤维增强元件非透过性穿刺的示例性技术500。此外，图5b示出修复碳纤维增强元件透过性穿刺的示例性技术520。
[0042]修复技术500可对碳纤维增强元件502执行，该碳纤维增强元件可以是碳纤维增强塑料(CFRP)元件。碳纤维增强元件502可包括多层碳纤维层压层。而且，碳纤维增强元件502也可包括导电网506,其可设置在板层504的表面上。导电网506可以电f禹合到合适基础(ground)上以便耗散放电使其离开复合层压层组件。
[0043]如图5a所示，碳纤维增强元件502可包括非透过性穿刺修复区508 (如凹痕、裂缝、开口、等等)。修复区508可制备以便通过从板层的连续层除去部分从而形成减小凹口510而修复。而且，凹口 510的拐角也可倒角。从连续层除服部分而形成凹口 510可用任何合适制造工具或工艺实现，如高速研磨机。凹口 510的锥形可作为碳纤维增强元件502所经受的负载的函数调整。例如，如果碳纤维增强元件502经历轻负载，可使用急剧的锥度。然而，如果碳纤维增强元件502受到重负载，则可利用更平缓的锥度。
[0044]修复技术500包括设置结构性粘合膜512到凹口 510中。结构性粘合膜512可以是导电结构性粘合膜，如上述并在图3中所示的。一个或更多替换层压板层可设置在粘合膜512上从而至少部分恢复修复区508。
[0045]随后，导电棉麻织物嵌埋的结构性粘合膜516设置在一个或更多替换层压层514的板层上。结构性粘合膜516可以是上述并在图3中所示的结构性粘合膜。可以设置结构性粘合膜516以便至少其部分嵌埋的导电棉麻织物与导电网506电接触。根据不同实施例，在导电棉麻织物和导电网506之间可以这样的方式形成充分的电接触，即使得闪电放电从非透过性穿刺修复区508分散。随后，一个或更多层替换层压层518可贴附在结构粘合膜516上从而完成修复。在某些实施例中，额外层压层(未示出)可进一步设置在替换层压层518上从而为修复提供额外的强度。结构性粘附膜516经配置将放电传导出修复区508，只要设置在碳纤维增强元 件502表面上的导电网506建立足够的电导。
[0046]图5b示出修复碳纤维增强元件的透过性穿刺的示例性技术520。修复技术520可对碳纤维增强元件522执行，该碳纤维增强元件可以是碳纤维增强塑料(CFRP)元件。碳纤维增强元件522可以包括多层碳纤维层压层。而且，碳纤维增强元件502也卡包括导电网526,其设置在板层524表面上。导电网526可电f禹合到合适基础上以便将放电耗散处复合层压层组件。
[0047]如图5b所示，碳纤维增强元件526可包括透过性穿刺修复区528，(如完全刺穿碳纤维增强元件522的穿孔)。修复区528可制备以便以基本与修复区508相同的方式修复从而形成锥形凹口 530。
[0048]此外，修复技术520包括设置一个或多个支持板层532在透过性刺穿修复区528的内侧。结构性粘附膜534设置在锥形凹口 530上。结构性粘合膜534可经配置从而贴附到一个或更多支持板层532上。结构性粘附膜534可以是上述并在图3中示出的导电结构性粘合膜。一个或更多替换层压层536可设置在粘合膜534上从而至少部分恢复透过性穿刺修复区528。
[0049]随后，导电棉麻织物嵌埋的结构性粘合膜538设置在一个或更多替换层压层536的板层上。结构性粘合膜538可以是上述并在图3中所示的结构性粘合膜。可以设置结构性粘合膜538以便至少其部分嵌埋的导电棉麻织物与导电网526电接触。根据不同实施例，在导电棉麻织物和导电网526之间可以这样的方式形成充分的电接触，即使得闪电放电从非透过性穿刺修复区528分散。随后，一个或更多层替换层压层540可贴附在结构粘合膜538上从而完成修复。在某些实施例中，额外层压层(未示出)可进一步设置在替换层压层540上从而为修复提供额外的强度。结构性粘附膜538经配置将放电传导出修复区，只要设置在碳纤维增强元件522表面上的导电网526建立足够的电导。
[0050]图6a和6b是使用图3所示的示例性结构性粘合膜修复复合层压层元件的示例性技术600的侧视图。特别地，图6a示出示例性技术600以便修复碳纤维增强元件的非透过性穿刺。此外，图6b示出修复碳纤维增强元件的透过性穿刺的示例性技术614。示例性修复技术600和620这里可称为“台阶”修复技术。
[0051]修复技术600可对碳纤维增强元件602执行，该碳纤维增强元件可以是碳纤维增强塑料(CFRP)元件。碳纤维增强元件602可包括多层碳纤维层压层604。
[0052]如图6所示，碳纤维增强元件602可包括为台阶修复制备的非透过性穿刺修复区606，(如凹痕、裂缝、开口、等等)。特别地，修复区606可通过从板层的连续层除去部分从而形成台阶状凹口 608而为修复制备。凹口 608的拐角也可倒角从而除去毛头。与“嵌接”修复不同，台阶状凹口 608可通过以台阶状的方式经合适制造工具或工艺从每个板层除去材料而实现，如不限于剖刨切割(routering cutting)或碾磨。
[0053]修复技术600包括设置多个导电棉麻织物嵌埋的结构性粘合膜610到台阶状凹口608中。结构性粘合膜608可以是上面参考图3说明的结构性粘合膜。
[0054]对于凹口的每个台阶，可设置导电棉麻织物嵌埋的结构性粘合膜610，以便至少部分嵌埋的导电棉麻织物与邻近结构性粘合膜610的嵌埋的导电棉麻织物电接触。例如，如图6a所示，可设置导电棉麻织物嵌埋的结构性粘合膜610a，以便与部分610b电接触。进而，可设置部分610b以便与部分610c电接触,如此类推,610d和610e也一样。同时,一个或更多板层的替换层压层612可交替内分散在每层结构性粘合膜610上从而恢复修复区606。
[0055]粘合膜610a_610e之间的电接触可用来确保任何被引导到替换层压层612的闪电放电被使当地导入周围碳纤维层压层。因此，闪电放电可从非透过性穿刺修复区606分散到更大区域从而最小化其影响。在某些实施中，放电也可进入一个或更多放电特征部件中。
[0056]图6b示出修复碳纤维增强元件透过性穿刺的示例性技术614。修复技术614可对碳纤维增强元件616执行，该碳纤维增强元件可以是碳纤维增强塑料(CFRP)元件。碳纤维增强元件616可包括多层碳纤维层压层618。
[0057]如图6b所示，碳纤维增强元件616可包括透过性穿刺修复区620，(如完全刺穿碳纤维增强元件616的穿孔)。修复区620可以与修复区606基本相似的方式为修复制备从而形成减小凹口 622。
[0058]此外，修复技术614包括设置一个或多个支持板层624在透过性穿刺修复区620内侧。导电棉麻织物嵌埋的结构性粘合膜610，如粘合膜626a，可设置在锥形凹口 622内，以便接触一个支持板层624。进一步，对于锥形凹口的每个“台阶”，可设置导电棉麻织物嵌埋的结构性粘合膜626，因此至少部分嵌埋的导电棉麻织物与邻近结构性粘合膜626的嵌埋导电棉麻织物电接触。例如，如图6a所示，可设置导电棉麻织物嵌埋的结构性粘合膜626a，以便与部分626b电接触。进而，可设置部分626b从而与部分626c电接触，如此类推，626d和626e也一样。同时，一个或更多板层的替换层压层628可交替内分散在每层结构性粘合膜626b上从而恢复修复区620。
[0059] 粘合膜626a_626e之间的电接触可用来确保任何引导到替换层压层628的闪电放电被适当地导入到碳纤维层压层的周围板层618中。因此，闪电放电可从非透过性穿刺修复区620分散到更大区域从而最小化其影响。在某些实施中，放电也可进入一个或更多放电特征中。
[0060]图7a和7b是使用图3所示的示例性结构性粘合膜修复网覆盖的复合层压层元件的示例性技术700和720的侧视图。特别地，图7a示出示例性技术700以便修复网覆盖的碳纤维增强元件的非透过性穿刺。此外，图7b示出修复碳纤维增强元件的透过性穿刺的示例性技术720。
[0061]修复技术700可对碳纤维增强元件702执行，该碳纤维增强元件可以是碳纤维增强塑料(CFRP)元件。碳纤维增强元件602可包括多层碳纤维层压层704。而且碳纤维增强元件702也可包括导电网706，其设置在板层704的表面上。导电网706可电耦合到合适基础上以便从复合层压层组件耗散放电。
[0062]如图7a所示，碳纤维增强元件702可包括非透过性穿刺修复区708，(如凹痕、裂缝、开口、等等)。修复区708可通过从板层的连续层除去部分从而形成台阶状凹口 710而为修复制备。而且，台阶状凹口 710的拐角也可倒角从而除去毛头。从连续层除去部分从而形成台阶状凹口 710可用任何合适制造工具或工艺实现，如但不限于，高速研磨机。凹口710中每个台阶的长度可可作为碳纤维增强元件702所经受的负载的函数调整。例如，如果碳纤维增强元件702经历轻负载，可使用较短的台阶。然而，如果碳纤维增强元件702受到重负载，则可利用较长的台阶。
[0063]修复技术700包括设置结构性粘合膜712到凹口 710中。结构性粘合膜712可以是上述和图3中所示的导电结构性粘合膜。进一步，导电棉麻织物嵌埋的结构性粘合膜712可设置在凹口 710的每个“台阶”上。
[0064]在结构性粘合膜712可包括导电结构性粘合膜的实施中，可设置每个结构性粘合膜712以便至少部分嵌埋的导电棉麻织物与邻近结构性粘合膜712嵌埋的导电棉麻织物电接触。例如，如图7a所示，可设置导电棉麻织物嵌埋的结构性粘合膜712a以便与部分712b电接触。进而，可设置部分712b以便与部分712c电接触，如此类推。同时，一个或更多板层的替换层压层714可内分散在结构性粘合膜712的每层上从而恢复修复区706。
[0065]在这样的实施中，粘合膜712a_712d之间的电接触可用来确保任何被引导到替换层压层714的闪电放电被适当地导入碳纤维层压层的周围板层704中。因此，闪电放电可从非透过性穿刺修复区708分散到更大区域从而最小化其影响。
[0066]然后，导电棉麻织物嵌埋的结构性粘合膜716设置在一个或更多层替换层压层714的顶上。结构性粘合膜716可以是上述和如图3所示的结构性粘合膜。可设置结构性粘合膜716以便至少部分嵌埋的导电棉麻织物与导电网706电接触。根据不同实施例，导电棉麻织物和导电网706之间足够的电导可以这样的方式形成，即，使得闪电放电能够从非透过性穿刺修复区708分散。随后，一个或更多顶层替换层压层718可贴附在结构性粘合膜716上从而完成修复。在某些实施例中，层压层的额外板层(未示出)可进一步设置在替换层压层718上从而为修复提供额外的强度。结构性粘合膜716经配置从修复区导通放电，只要设置在碳纤维增强元件702的表面上的导电网706建立足够电导。
[0067]图7b示出修复碳纤维增强元件的透过性穿刺的示例性技术720。修复技术720可对碳纤维增强元件722执行，该碳纤维增强元件可以是碳纤维增强塑料(CFRP)元件。碳纤维增强元件722可包括多层碳纤维层压层724。而且碳纤维增强元件722也可包括导电网726，其设置在板层724的表面上。导电网726可电耦合到合适基础上以便从复合层压层组件耗散放电。
[0068]如图7b所示，碳纤维增强元件720可包括透过性穿刺修复区728，(如完全穿刺碳纤维增强元件722的穿孔)。修复区728可以基本类似于修复区728修复方式制备从而形成台阶状凹口 730。
[0069]此外，修复技术720包括设置一个或更多支持板层732在透过性穿刺修复区728的内侧。结构性粘合膜734a可设置在台阶状凹口 730中以便接触一个支持板层732。而且，对于凹口 730的每个“台阶”，可设置构性粘合膜734，如734b-734e。结构性粘合膜734可以是上述和图3所示的导电结构性粘合膜。
[0070]在结构性粘合膜734可包括导电结构性粘合膜的实施中，可设置每个结构性粘合膜734以便至少部分嵌埋的导电棉麻织物与邻近结构性粘合膜734嵌埋的导电棉麻织物电接触。例如，如图7a所示，可设置导电棉麻织物嵌埋的结构性粘合膜734a以便与部分734b电接触。进而，可设置部分734b以便与部分734c电接触，如此类推。同时，一个或更多板层的替换层压层736可交替地内分散在结构性粘合膜734的每层上从而恢复修复区728。
[0071]在这样的实施中，粘合膜734a_734d之间的电接触可用来确保任何被引导到替换层压层736的闪电放电被适当地导入碳纤维层压层的周围板层724中。因此，闪电放电可从非透过性穿刺修复区728分散到更大区域从而最小化其影响。
[0072]然后，导电棉麻织物嵌埋的结构性粘合膜738设置在一个或更多层替换层压层736的顶上。结构性 粘合膜738可以是上述和如图3所示的结构性粘合膜。可设置结构性粘合膜738以便至少部分嵌埋的导电棉麻织物与导电网726电接触。随后，一个或更多顶层替换层压层740可贴附在结构性粘合膜716上从而完成修复。在某些实施例中，层压层的额外板层(未示出)可进一步设置在替换层压层740上从而为修复提供额外的强度。结构性粘合膜738经配置从修复区导通放电，只要设置在碳纤维增强元件702的表面上的导电网726建立足够电导。
[0073]图8a是用图3中所示示例性结构性粘合膜修复复合层压层元件的示例性砂眼补丁技术的侧视图。通常，砂眼补丁修复是不涉及从损坏区除去材料的中间修复(interimrepair)。包括一个或更多修复层压层的补丁以粘附膜层粘附(affixed)到损坏区的表面上。
[0074]修复技术800可对碳纤维增强元件802执行，其可以是碳纤维增强塑料(CFRP)元件。碳纤维增强元件802可包括多层碳纤维层压层。如图8a所示，碳纤维增强元件802可包括修复区806。例如,修复区806可经受某些裂缝或开口。
[0075]导电棉麻织物嵌埋结构性粘合膜808设置在修复区806 (如裂缝、开口等等)顶部上。结构性粘合膜808可以是上述和图3所示的结构性粘合膜。一个或更多层补充层压层810可设置在结构性粘合膜808上从而覆盖修复区806。
[0076]可以理解，导电棉麻织物嵌埋结构粘合膜808设置在多层804和一个或更多层补充层压层810之间以便在两个板层接合处建立充分的电接触。电接触可用来确保任何被导引到补充层压层810的闪电放电被适当地导入多个板层804。因此，闪电放电可从补充板层810分散到更大区域。[0077]图8b是用图3中所示示例性结构性粘合膜修复网覆盖的复合层压层元件的示例性砂眼补丁技术的侧视图。
[0078]修复技术812可对碳纤维增强元件814执行，其可以是碳纤维增强塑料(CFRP)元件。碳纤维增强元件814可包括多层碳纤维层压层816。如图Sb所示，碳纤维增强元件812可包括修复区818。例如，修复区818可经受某些表面或浅不连续性。而且，碳纤维增强元件814可至少部分覆盖以导电网820，该导电网电耦合到合适基础以便从复合层压层组件耗散放电。
[0079]导电棉麻织物嵌埋结构性粘合膜822设置在修复区818 (如裂缝、开口等等)顶部上。结构性粘合膜818可以是上述和图3所示的结构性粘合膜。一个或更多层补充层压层824可设置在结构性粘合膜820上从而覆盖修复区818。可设置该导电棉麻织物嵌埋的结构性粘合膜820以便至少部分嵌埋的导电棉麻织物与导电网电接触，从而使得闪电放电从修复区818分散。
[0080]可以理解，虽然上面示出某些使用包括嵌埋导电棉麻织物的结构性粘合膜的示例性修复技术，结构性粘合膜可用在其他修复技术中，其中使用不导电结构性粘合膜。例如，除了修复闪电可触及的外部碳纤维增强元件，导电棉麻织物嵌埋的结构性粘合膜也可用于修复不同内部碳纤维增强元件。
[0081 ] 在特定实施例中，棉麻 织物嵌埋的结构性粘合膜可用于修复静电放电灵敏应用中采用的元件，如修复包括碳纤维增强元件的燃料箱或单元。然而，可以理解无论采用的特定修复技术，导电棉麻织物嵌埋的结构性粘合膜，如图3中所示膜300，可促进放电从修复区分散。
[0082]图9是建立包括导电棉麻织物的结构性粘合膜的示例性工艺600的流程图。所说明的操作顺序不能解释为限制，且任何数目的说明块可以任意顺序结合和/或平行执行工艺。
[0083]在方框902，可提供第一树脂粘合剂层。树脂粘合剂层经配置能够贴附到碳纤维层压板层上，如碳纤维增强塑料(CFRP)板层。在方框904，提供了导电棉麻织物，其贴附到第一树脂粘合剂层。如上所述，在某些实施例中，导电棉麻织物可配置在包括交叉(或不交叉)导电纤维束的网中。导电纤维可包括金属和非金属材料。在某些实施例中，导电棉麻织物可贴附到与其他粘合剂组合物上，如树脂粘合剂。在方框906，第二树脂粘合剂层可提供来完成结构性粘合膜。在不同实施例中，第二树脂粘合剂可具有与第一树脂粘合剂层相同的量。根据不同实施例，导电棉麻织物和第一和第二树脂粘合剂层可在贴附过程中组合，以便导电棉麻织物填充以来自一个或更多树脂层的树脂。
[0084]图10是流程图，其示出用包括导电棉麻织物的结构性粘合膜执行碳纤维增强元件修复的示例性工艺1000。操作被说明的顺序不能解释为限制，且任何数目的所说明的块可以任何顺序组合和/或平行执行。
[0085]在方框1002，修复人员(或机器)可识别在碳纤维增强元件上修复区的复合构型。例如，修复人员可识别复合层压层的类型，复合层压层中板层的数目、板层取向、导电网相对板层的位置、以及其他因素。
[0086]在方框1004，修复人员可用任何合适的检测方法识别所需的修复程度。例如，修复人员可使用视觉检查、微波、声学、超声、或X射线设备识别碳纤维复合物所需的修复程度。在某些情形中，修复区分层可经敲击分层区产生的声音识别。换句话说，修复区中的分层可用产生声波并可检测所产生声波衰减的仪器检测。使用评估装置可识别修复区的尺寸和深度(如受影响板层的数目)。
[0087]在方框1006，修复人员可从修复区除去碎片和湿气。所除去的碎片可包括修复区中任何异物、以及需要替换的复合材料的任意板层(如分离的板层)。在方框1008，修复人员可制备并清洁修复区的一个或更多表面。根据不同实施例，制备工作可涉及研磨碳纤维复合材料从而形成逐级锥形凹口。此外，修复区中任何拐角可转化为圆形或倒角的形状。而且，修复人员可制备锥形的凹口从而暴露至少部分任何已有导电网，该导电网存在于被修复的碳纤维复合材料中。
[0088]在方框1010中，修复人员可为修复区制备一个或更多替换板层。在多数实施中，制备替换板层匹配原始结构中板层的取向。替换板层经配置至少恢复修复区到其原始形状和/或强度。然而，在其他实施中，可制备额外板层以便设置在替换板层的顶部。
[0089]在方框1012，结构性粘合膜设置在锥形凹口中。根据不同实施例，结构性粘合膜可以是图3中所示的导电结构性粘合膜。在使用导电结构性粘合膜的实施中，可设置导电结构性粘合膜从而在原始结构和替换板层之间提供电导。
[0090]在方框1014，修复人员可设置层压层在一个或更多层导电棉麻织物嵌埋的结构性粘合膜上。层压层板层可包括替换板层，且如果合适，还包括额外板层。在大多实施中，每个替换板层可取向以便匹配碳纤维增强元件中每个原始板层，且取向一个或更多额外板层以便匹配原始外部板层。而且，在实施例中，其中导电网出现在原始结构的外部，额外导电结构性粘合膜可邻近导电网设置。特别地，可设置导电棉麻织物嵌埋的结构性粘合膜以便至少部分导电棉麻织物与部分现有导电网电接触。例如，电接触可足够将闪电放电从修复区导出。然后附加层压层板层可设置在额外附加导电结构性粘合膜上。
[0091]在方框1016，修复人员可执行修复区的真空袋搁置从而去除障碍并固化附加的板层。固化附加的板层可通过加热辅助实现，如利用电热毯。然而，在某些可替换实施例中，整个被修复的碳纤维增强元件可设置在炉子或高压锅中从而固化附加板层。
[0092]在方框1018，修复人员可测试并检查修复区。例如，修复人员可测试并检测修复区是否分层、正确固化、正确板层取向、正确粘附、等等。在某些实施例中，可执行修复区的电导测试从而确保导电棉麻织物已经设置从而使得能够充分从修复区导出放电。例如，一种对复合材料执行电导测试的特殊方法，如授予Georgeson等人美国专利公开N0.2007/009675IAl，该专利于2007年5月3日公开，其包括在此以供参考。
[0093]在决策方框1020，修复人员可根据修复区的检测和检查判断是否修复是可接受的。如果判断修复是不可接受的，(在决策块720，“否”)，如果需要，该一个或更多不可接受的板层可和与其关联的结构性粘合膜可除去。除去之后，工艺700可返回到方框708，这里修复人员可重复修复。
[0094] 然而，如果修复人员判断修复是可接受的(在方框1020，“是”)，工艺1000可进入决策方框1024。在决策方框1024，判断是否修复包括替换额外板层。如果由更多修复板层要替换，(在决策方框1024，“是”)，工艺1000可回到方框1008，这里修复人员替换额外层压板层。然而，如果没有额外板层要替换，(在决策方框1024，“否”)，在方框1026，包括被修复区的碳纤维增强元件返回使用。[0095]图11是飞行器1100的侧视图，其包括以导电棉麻织物嵌埋结构性粘合膜修复的一个或更多碳纤维增强元件。这样的飞行器可包括，例如但不限于，可从伊利诺斯的芝加哥的波音公司购买的787飞行器。如图11所示，飞行器1100包括一个或更多推进单元1104，其耦合到机身1102、机翼组件1106(或其他提升表面)、尾翼组件1108、着陆组件1110、控制系统(不可见)、和能够正确操作飞行器1100的其他系统和子系统的主机(host)。在不同情形中，至少一部分机翼组件1106可包括一个或更多碳纤维增强元件。在某些情形中，这些组件可用结构性粘合膜修复，其包括导电棉麻织物，如图3所示。
[0096]而且，导电棉麻织物嵌埋结构性粘合膜的不同实施例也可用来修复其他包括导电碳纤维外部元件的交通工具。这些交通工具可包括船只、列车、和任何其他交通工具。导电棉麻织物可有利地保护这些交通工具中修复的碳纤维增强元件免遭闪电袭击，且其他放电，如源自燃料箱中燃料带电的静电放电。
[0097]根据本公开的系统和方法的实施例可提供相对现有技术明显的优势。例如，包括导电棉麻织物的结构性粘合膜使得闪电袭击的放电能够导出碳纤维增强元件的修复区。因此，导电棉麻织物可有利地最小化闪电袭击的效果。类似地，导电棉麻织物也可用来恢复电磁场(EMF)屏蔽并减小或消除源自闪电袭击的电弧放电和热能累积。
[0098]虽然 上面已经示出并说明了本公开的实施例，可不偏离本公开的精神和范畴做出许多变化。因此，实施例的范畴不受本公开限制。实际上，本公开的实施例完全由权利要求确定。
【权利要求】
1.一种使用导电棉麻织物嵌埋的结构性粘合膜的方法，包括 提供台阶状凹口，其穿透修复区域的表面以除去部分增强元件，所述增强元件具有原始外形； 将第一导电结构性粘合膜设置到穿透所述修复区域的表面的所述台阶状凹口以及至少部分地设置在所述台阶状凹口的第一台阶上，其中所述第一结构性粘合膜包括第一导电棉麻织物； 将第一层压层板层插入到所述第一导电结构性粘合膜的顶部上的所述台阶状凹口； 将包括第二导电棉麻织物的第二导电结构性粘合膜设置在所述台阶状凹口内，从而所述第二导电棉麻织物至少部分在所述台阶状凹口的第二台阶上并与所述第一导电棉麻织物和所述第一层压层板层接触，所述第一台阶与所述第二台阶相比距离所述修复区域的所述表面更远； 将一个或多于一个第二层压层板层插入到所述第二导电结构性粘合膜的顶部上的所述台阶状凹口以填充所述修复区域； 在所述修复区域的顶部上布置第三导电结构性粘合膜，其中所述第三导电结构性粘合膜包括第三导电棉麻织物；以及 在所述第三导电结构性粘合膜的顶部上布置一个或多于一个第三层压层板层。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述增强元件包括至少一个导电层，且其中布置第三导电结构性粘合膜包括在所述第三导电棉麻织物和所述至少一个导电层的部分之间建立电接触。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述增强元件包括碳纤维增强元件，且其中所述第一、第二和一个或多于一个第三层压层板层中的每个都包括碳纤维层压层板层。
4.根据权利要求1所述的方法，其中插入一个或多于一个第二层压层板层包括将每个第二成压层板层取向成同所述增强元件的相应板层。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一导电棉麻织物、所述第二导电棉麻织物或所述第三导电棉麻织物中的至少一个包括金属导电纤维。
6.根据权利要求1所述的方法，其中提供台阶状凹口包括提供台阶状凹口到位于车辆上的修复区域。
7.根据权利要求1所述的方法，其中提供台阶状凹口包括提供台阶状凹口到位于飞行器上的修复区域。
8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括产生一个或更多导电棉麻织物嵌埋的结构性粘合膜，其中产生每个所述导电棉麻织物嵌埋的结构性粘合膜包括: 提供不包括金属导电纤维的第一碳纤维板层和第二碳纤维板层； 提供粘附到所述第一碳纤维板层的第一树脂粘合剂层； 提供粘附到所述第二碳纤维板层的第二树脂粘合剂层；以及 提供树脂粘合剂浸泡的导电棉麻织物，其布置在粘附到所述第一碳纤维板层的所述第一树脂粘合剂层和粘附到所述第二碳纤维板层的所述第二树脂粘合剂层之间，并且粘附到所述第一树脂粘合剂层和所述第二树脂粘合剂层。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一导电棉麻织物、所述第二导电棉麻织物和所述第三导电棉麻织物中的至少一个包括随机取向的金属导电纤维。
10.一种使用导电棉麻织物嵌埋的结构性粘合膜的方法，包括 提供台阶状凹口，其穿透修复区域的表面以除去部分增强元件，所述增强元件具有原始外形； 将第一导电结构性粘合膜设置到穿透所述修复区域的表面的所述台阶状凹口以及至少部分地设置在所述台阶状凹口的第一台阶上，其中所述第一结构性粘合膜包括第一导电棉麻织物； 将第一层压层板层插入到所述第一导电结构性粘合膜的顶部上的所述台阶状凹口； 将包括第二导电棉麻织物的第二导电结构性粘合膜设置在所述台阶状凹口内，从而所述第二导电棉麻织物至少部分在所述台阶状凹口的第二台阶上并与所述第一导电棉麻织物和所述第一层压层板层接触，所述第一台阶与所述第二台阶相比距离所述修复区域的所述表面更远；以及 将一个或多于一个第二层压层板层插入到所述第二导电结构性粘合膜的顶部上的所述台阶状凹口以填充所述修复区域。
11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括将一个或多于一个第三层压层板层设置在所述修复区域的表面下并且在所述台阶状凹口上，使得所述一个或多于一个第三层压层板层的至少一个接触所述第一导电棉麻织物。
12.根据权利要求10所述的方法，其中所述增强元件包括碳纤维增强元件，且其中所述第一和第二层压层板层中的每个都包括碳纤维层压层板层。
13.根据权利要求10所述的方法，其中所述第一导电棉麻织物或所述第二导电棉麻织物中的至少一个包括金属导电纤维。
14.根据权利要求10所述的方法，其中提供台阶状凹口包括提供台阶状凹口到位于车辆或者飞行器上的修复区域。
15.根据权利要求10所述的方法，进一步包括产生一个或更多导电棉麻织物嵌埋的结构性粘合膜，其中产生每个所述导电棉麻织物嵌埋的结构性粘合膜包括: 提供不包括金属导电纤维的第一碳纤维板层和第二碳纤维板层； 提供粘附到所述第一碳纤维板层的第一树脂粘合剂层； 提供粘附到所述第二碳纤维板层的第二树脂粘合剂层； 提供树脂粘合剂浸泡的导电棉麻织物，其布置在粘附到所述第一碳纤维板层的所述第一树脂粘合剂层和粘附到所述第二碳纤维板层的所述第二树脂粘合剂层之间，并且粘附到所述第一树脂粘合剂层和所述第二树脂粘合剂层。
【文档编号】C09J7/00GK104017505SQ201410190753
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2008年8月21日 优先权日:2007年8月23日
【发明者】P·K·阿克曼 申请人:波音公司