具有柔性区域的整体式防护物品的制作方法_4

文档序号:9421143阅读:来源:国知局
以大体上相同地成形。在其他实施方式中,材料物项可以是相对小的各种形状的颗粒。增强成分还可以由碳、芳纶、玻璃或其他材料制成。另外,基质成分和增强成分可以在由施加热、压力或通过化学反应(例如,通过暴露于有机过氧化物)引发的固化反应中一起固化。此外,复合材料内的聚合物分子可以在固化阶段期间通过交联工艺键合。这种化学反应产生了强的高度交联的分子结构。
[0093]此外,主体可以利用任何合适的制造技术来形成。例如,主体可以利用模制和/或锻造工艺来形成。例如,主体可以是压缩模制的复合材料或锻造的复合材料。在锻造的复合材料的情况下,用于形成主体的材料可以是通过美国密歇根州贝城的Quantum Composites生产的可商购的材料。
[0094]在图21的实施方式中,例如,第一区域30和第三区域36可以包括大体上相同的材料,即基质成分50和增强成分52。第二区域32还可以包括基质成分54和增强成分56。增强成分52和增强成分56可以包括多种物项。这些物项可以成形为任意形状的颗粒、纤维、片、球状体或其他形状。
[0095]在某些实施方式中,基质成分50可以是与基质成分54大体上相同的材料。换言之,基质成分50和基质成分54可以包括第一区域30、第二区域32和第三区域36所共用的基质材料。在其他实施方式中,基质成分50可以是与基质成分54不同的材料。另外,基质成分50和/或基质材料54可以是环氧树脂、热塑性树脂或其他合适的材料。
[0096]另外,在某些实施方式中,增强成分52可以由与增强成分56大体上相同的材料制成。在其他实施方式中,增强成分52可以由与增强成分56不同的材料制成。例如,在某些实施方式中,增强成分52和增强成分56可以由碳、芳纶、玻璃或其他合适的材料制成。
[0097]然而,包括增强成分52的物项的尺寸、形状和布置可以不同于增强成分56的物项的尺寸、形状和布置。这些成分的尺寸、形状和布置可以影响第一区域30、第二区域32和第三区域36的相对柔性。
[0098]例如,在某些实施方式中,第二区域32的增强成分56可以包括悬浮于基质成分54内的多种相对长的纤维57。这些纤维57可以按预定布置来布置。相比之下,如图21所示,第一区域30和第三区域36的增强成分52可以包括悬浮于基质成分50内的多种相对小的、短的微观颗粒53ο颗粒53可以任意地成形,使得颗粒53中的某些具有一种形状且其他的颗粒53具有不同的形状。此外,在某些实施方式中,颗粒53可以是乱层结构(turbostratic),使得构成颗粒53的原子被杂乱地折皱或压皱在一起。颗粒53可以在基质成分50内在多种方向上取向。这些颗粒53可以按大体上任意的、非均一的且非均匀的布置来布置。另外,在某些实施方式中,颗粒53可以彼此交缠。颗粒53的这种布置可以提高第一区域30和第三区域36的强度、刚度或其他特性。
[0099]在某些实施方式中,第二区域32的纤维57可以沿着促进第二区域32的柔性的负载路径来取向。更具体地,如图20和图21的实施方式所示,纤维57可以是大体上单向的且纤维57可以在大体上共用的方向上被布置。例如,纤维57可以横向于边缘14延伸,使得纤维57的纵向轴线与边缘14相交。另外,在某些实施方式中,纤维57可以大体上正交于边缘14延伸。利用该布置,纤维57可以随着边缘14如图5中所示的挠曲而略微弯曲。该布置可以在沿着如图20所示的主体12的边缘14的周界方向上是大体上恒定的,使得纤维57大体上从主体12的中心91朝向边缘14辐射。此外,如图21所示,纤维57可以彼此覆盖且可以贯穿主体12的厚度横向于边缘14延伸。而且,在某些实施方式中,纤维57可以在第二区域32内彼此大体上均匀地间隔开。
[0100]应认识到,纤维57的布置可以不同于图20和图21中所示的实施方式。然而,第二区域32的纤维57可以被预定且布置成提供期望量的柔性。因此,在某些实施方式中,纤维57的至少一些可以沿着边缘14或总体上平行于边缘14延伸。另外,在某些实施方式中,纤维57可以被机织在一起,使得不同的纤维57相对于边缘14以不同角度延伸。
[0101]因此,用于形成第一区域30、第二区域32和第三区域36的材料可以被选定以给那些区域提供期望量的柔性。在图20和图21的实施方式中,例如,这些材料允许第一区域30为相对刚性且强的,并且这些材料允许第二区域32为更柔性的。因此,当主体12如图4和图5中所示的被冲击时,第二区域32可以挠曲以允许第三区域36相对于第一区域30旋转。
[0102]应认识到,在某些实施方式中,第二区域32可以包括相对短的颗粒53,而第一区域30和第三区域36可以包括相对长的纤维57。在这些实施方式中,第二区域32可以具有比第一区域30和第三区域36小的厚度,使得第二区域32可以更具柔性。例如,第二区域32可以包括与图13-18的实施方式相似的一种或更多种凹进部、袋状部、凹槽或其他变薄区域。
[0103]在还其他实施方式中,第一区域30、第二区域32和第三区域36可以包括大体上相同的材料。例如,这些区域可以包括相同的基质材料和相同类型的到处分配的小的、任意布置的颗粒53。在这些实施方式中,主体的边缘14可以包括凹进部、袋状部、凹槽或促进边缘14的柔性的其他变薄区域。
[0104]现在参照图22-29,根据示例性实施方式示出了制造主体12的方法。虽然该方法相对于图1-5、图20和图21的主体12被示出,但是应认识到,所示出的方法可以修改成也用于制造图6-19中所示的防护主体,而不背离本公开的范围。
[0105]主体12可以使用任何合适的制造技术来制造。例如,主体12可以至少部分地通过压缩模制技术使用模具组件1000来制造。
[0106]在某些实施方式中,主体12的第二区域32可以独立地形成,并且然后被插入至模具组件1000内。第一区域30和第三区域36的材料可以然后围绕第二区域32被模制(例如,压缩模制),产生了如图2、图20和图21中所示的一件式、整体式主体12。在另外的实施方式中,第一区域、第二区域和第三区域30、32、36可以被共模制并且大体上同时地形成,产生了整体式、一件式主体12。
[0107]此外,在某些实施方式中,第一区域30、第二区域32和/或第三区域36可以形成为锻造的复合材料。因此,复合材料的多种固体的小球、片或颗粒可以放置在模具腔中。热和压力可以被施加以使颗粒连接并融合在一起以形成主体12。另外,在某些实施方式中,主体12的区域30、32、36中的一些可以形成为锻造的复合材料,而其他区域可以不同地形成。
[0108]如图22所示,模具组件1000可以包括第一模具构件1072和第二模具构件1074。第一模具构件和第二模具构件1072、1074可以通过夹具1076被附接并且对齐。模具腔1079可以界定于模具构件1072、1074的相对表面之间。模具组件还可以包括顶出销1077,所述顶出销1077用于在主体12被形成之后顶出主体12。
[0109]在某些实施方式中,预成形还(preform) 1078(即,预浸材料或衬垫)可以用于形成如图22所示的主体12。预成形坯1078可以是由与主体12的第二区域32相同的材料大体上形成的固体物体。因此,在某些实施方式中,预成形坯1078可以包括上述的基质成分54以及相对长的、均一布置的纤维57。预成形坯1078还可以具有对应于主体12的第二区域32的形状。因此,预成形坯1078可以具有框状形状。如图23所示,预成形坯1078可以被插入至模具腔1079中并且安置在第二模具构件1074的顶部。纤维57可以相对于模具腔1079安置在预成形坯1078内,使得纤维57在模制过程期间大体上不移动。例如,纤维57可以如上面关于图21所讨论的一样来布置。
[0110]接下来,如图24所示,材料的装料1080可以被插入至模具腔1079中。装料1080可以包括与主体12的第一区域30和第三区域36大体上相同的材料。因此,装料1080可以包括上述的基质成分50和相对短的、任意布置的颗粒53。
[0111]然后,如图25所示,第一模具构件和第二模具构件1072、1074可以朝向彼此移动以闭合模具腔1079。如图27所示,这可以使装料1080的材料大体上填充模具腔1079内的空的空间。另外,装料1080的材料可以移动成与预成形坯1078的暴露表面1081邻接。
[0112]随后,如图28所示,热和压力可以被施加至模具组件和模具腔1079内的材料。更具体地,模具构件1072、1074可以被加热,并且这种热量可以传递至预成形坯1078和装料1080的材料。此外,模具构件1072、1074可以对这些材料
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