Селективно ослабленные растянутые пленки
Изобретение относится к композитным изделиям. Описана пленка для композитного изделия, содержащая: неослабленную часть (140); и ослабленную часть (160), имеющую по меньшей мере одну характеристику из таких характеристик, как прочность на растяжение, модуль упругости при растяжении и предельная деформация, которая хуже, чем характеристика неослабленной части (140), причем пленка является гофрированной пленкой (204), имеющей поперечное сечение гофрированной формы. Технический результат: улучшенные баллистические характеристики композитной структуры. 8 з.п. ф-лы, 25 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Данное изобретение относится в основном к композитам и, более конкретно, к композитным изделиям, состоящим из п ленок, имеющим улучшенные баллистические характеристики и оптические характеристики.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Обычные композитные структуры традиционно состоят из армированных волокон, встроенных в матрицу. Армированные волокнами композитные структуры обычно создают так, чтобы передавать нагрузки по длине волокон. Нагрузки от одного волокна могут быть переданы на другое волокно в том же слое или на волокна в соседнем слое через материал матрицы. Однако матрица обычно слабее волокон так, что когда достаточно высокая нагрузка передается от одного волокна на другое волокно поперек матрицы, матрица разрушается. Разрушение матрицы вызывает движение волокон внутри композитной структуры.
Во время баллистического случая, при котором в панель композита ударяет снаряд, способность волокон двигаться в матрице может повлиять на баллистические характеристики композитной панели. Например, способность волокон в матрице двигаться может повлиять на устойчивость композитной панели к проникновению снаряда. В прозрачных композитных панелях движение волокон в матрице также может повлиять на оптические характеристики композитной панели. Например, движение волокон в матрице во время баллистического случая может повлиять на размер оптически ухудшенной области композитной панели в результате удара снаряда.
Понятно, что существует необходимость в данной области техники в композитной структуре, в которой движение волокон в матрице может контролироваться так, чтобы баллистические характеристики композитной структуры были улучшены.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Описанные выше потребности, связанные с композитными изделиями, конкретно описаны и решаются в данном описании, которое, в одном варианте, относится к пленке для композитного изделия, где пленка может включать ослабленную часть и неослабленную часть. Ослабленная часть может иметь по меньшей мере одну характеристику, которая может быть хуже, чем характеристика неослабленной части.
Также описано композитное изделие, содержащее множество пленок. Пленки могут быть собраны в пакетированные конструкции. По крайней мере, одна из пленок может иметь не ослабленную часть и ослабленную часть. Ослабленная часть может иметь по меньшей мере одну характеристику, которая может быть ниже, чем характеристика не ослабленной части.
Кроме того, описан способ получения пленки. Способ может включать получение растянутой пленки, имеющей ослабленную часть и не ослабленную часть. Способ также может включать конфигурацию растянутой пленки такую, чтобы ослабленная часть имела по меньшей мере одну характеристику хуже, чем характеристика не ослабленной части.
В другом варианте описан способ получения композитного изделия, содержащего множество растянутых пленок, где каждая из растянутых пленок может иметь не ослабленную часть и ослабленную часть. Ослабленная часть по меньшей мере одной из растянутых пленок может быть получена в форме линии, прямоугольника и/или в форме извилистой траектории. Ослабленная часть также может иметь по меньшей мере одну характеристику, которая может быть хуже, чем характеристика не ослабленной части. Способ получения композитного изделия может включать компоновку множества растянутых пленок в пакетированную конструкцию.
Также описан способ применения композитного изделия. Способ может включать получение композитного изделия, содержащего множество пленок. Каждая из пленок может иметь не ослабленную часть и ослабленную часть. Ослабленная часть может иметь по меньшей мере одну характеристику хуже, чем характеристика не ослабленной части. Способ применения может включать помещение не композитного изделия в условия без нагрузки. Способ может также включать помещение композитного изделия в условия под нагрузкой.
Характеристики, функции и преимущества, которые описаны, могут быть достигнуты независимо в различных вариантах данного описания или могут быть объединены в другие варианты, другие детали которых могут быть видны в представленном ниже описании и на рисунках.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РИСУНКОВ
Эти и другие характеристики данного описания будут более очевидны со ссылками на рисунки, где одинаковые цифры относятся к одинаковым частям на всех рисунках, где:
На фигуре 1 представлен вид в перспективе композитного изделия в варианте, включающем множество пленок, имеющих ослабленные части в пленке;
На фигуре 2 представлено перспективное изображение композитного изделия с фигуры 1 с пространственным разделением деталей;
На фигуре 3 показан вид сбоку композитного изделия с фигуры 1, показывающий пленки, собранные в пакетированную конструкцию.
На фигуре 4 показан вид сверху одной из пленок с фигуры 3, показывающий расположение ослабленных частей и не ослабленных частей в пленке;
На фигуре 5 показано поперечное сечение части пленки, показывающее вариант ослабленной части, полученной химической модификацией для снижения прочности в ослабленной части;
На фигуре 6 показано поперечное сечение части пленки, показывающее вариант ослабленных частей, полученных геометрической модификацией для снижения прочности ослабленной части;
На фигуре 7 показан вид сверху части пленки, иллюстрирующий ослабленные части, образованные непрерывными продольными ослабленными сегментами;
На фигуре 8 показан вид сверху части пленки, иллюстрирующий ослабленные части, полученные в виде ряда вдавливаний;
На фигуре 9 показан вид сверху варианта пленки, имеющей ослабленные части, скомпонованные как множество продольных ослабленных сегментов, взаимосвязанных поперечными ослабленными сегментами;
На фигуре 10 показан вид сверху варианта пленки, содержащей ослабленные части, содержащие множество продольных ослабленных сегментов и поперечных ослабленных сегментов, скомпонованных в виде извилистой дорожки;
На фигуре 11 показан вид сверху варианта пленки, имеющей ослабленные части, где ступенчатые формы расположены в противоположных направлениях;
На фигуре 12 показан вид сверху варианта пленки, имеющей ослабленные части, расположенные в виде синусоиды с практически равномерными шагами между ослабленными частями;
На фигуре 13 показан вид сверху варианта пленки, имеющей ослабленные части, расположенные в виде синусоиды с расстояниями между ослабленными частями различной ширины;
На фигуре 14 показан вид сверху варианта пленки, имеющей поперечные ослабленные сегменты, связывающие синусоидальные ослабленные части;
На фигуре 15 показан вид сверху варианта пленки, имеющей поперечные ослабленные сегменты, связывающие соседние пары синусоидальных ослабленных частей;
На фигуре 16 показан вид сверху варианта пленки, имеющей ряд продольных ослабленных сегментов, образующих множество вытянутых не ослабленных связей между не ослабленными частями пленки;
На фигуре 17 показан вид сверху варианта пленки, имеющей ряд продольных ослабленных сегментов, образующих множество расположенных в шахматном порядке не ослабленных соединений между не ослабленными частями пленки;
На фигуре 18 показан вид в перспективе гофрированного композитного изделия;
На фигуре 19 представлен развернутый вид в перспективе гофрированного композитного изделия с фигуры 18, иллюстрирующий множество гофрированных пленок, имеющих селективно ослабленные части;
На фигуре 20 показан вид сбоку композитного изделия с фигуры 18, иллюстрирующий гофрированные пленки, собранные в пакетированную конструкцию между парой лицевых пластин;
На фигуре 21 показан вид сверху гофрированных пленок с фигуры 20, иллюстрирующий расположение ослабленных частей и направления растягивания гофрированных пленок;
На фигуре 22 показана блок-схема, иллюстрирующая одну или более операций, которые могут быть включены в способ производства пленки, имеющей ослабленные части;
На фигуре 23 показана блок-схема, иллюстрирующая одну или более операций, которые могут быть включены в способ производства композитного изделия;
На фигуре 24 показана блок-схема, иллюстрирующая одну или более операций, которые могут быть включены в способ применения композитного изделия; и
На фигуре 25 показан вид в перспективе самолета, который может содержать композитное изделие по одному или более вариантов.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Согласно рисункам, которые представлены здесь для целей иллюстрации предпочтительных и различных вариантов описания, на фигуре 1 показано композитное изделие 100. Композитное изделие 100 может быть выполнено в виде композитной панели 104, имеющей поверхности изделия 102 на верхней и нижней сторонах 106, 108 композитной панели 104. Композитное изделие 100 может быть изготовлено из множества пленок 120 и собрано в пакетированную конструкцию 130. Пленки 120 могут быть наслоены или связаны вместе с применением одного или более адгезивных слоев 112 или с применением адгезивного матричного материала 110. В одном варианте, адгезивный слой 112 может оптически подходить пленке 120. Например, адгезивные слои 112 и пленки 120 могут иметь показатели преломления, которые дополняют друг друга или практически эквивалентны для заранее определенного диапазона длины волны, например, в видимом спектре и/или инфракрасном спектре.
Согласно фигуре 2, показано перспективное изображение композитного изделия с фигуры 1 с пространственным разделением деталей демонстрирующее множество полимерных пленок 120 в пакетированной конструкции 130. Одна или более пленок 120 в композитном изделии 100 предпочтительно могут быть растянуты вдоль по меньшей мере в одном направлении растягивания 134. Прочность пленки 120 вдоль направления растягивания 134 может быть выше прочности пленки 120 вдоль направления, в котором пленку не растягивают или поперечного направления 136 (фигура 6). Поперечное направление 136 может быть ориентировано в основном перпендикулярно направлению растягивания 134. Одна или более соседних пар пленок 120 могут быть скреплены с применением относительно тонкого адгезивного слоя 112. Каждый адгезивный слой 112 может образовывать тонкую поверхность скрепления между прилегающими поверхностями пленок 120. Адгезивный слой 112 может быть выполнен из материала матрицы, полимера или другого материала, который может быть вставлен между соседними пленками 120 для адгезивного связывания пленок 120.
На фигуре 2 каждая из пленок 120 может включать множество ослабленных частей 160, которые могут быть выполнены в виде относительно узких полосок или дорожек, расположенных по заранее определенному шаблону в пленке 120. Например, ослабленные части 160 могут быть сформированы в виде линии 176 (фигура 4) вдоль продольного направления 162 (фигура 4) в пленках 120. Как указано выше, одна или более пленок 120 могут содержать растянутую пленку 132. Ослабленные части 160 в растянутой пленке 132 обычно расположены вдоль или параллельно направлению растягивания 134 растянутой пленки 132. Однако одна или более ослабленных частей 160 растянутой пленки 132 могут быть ориентированы вдоль одного или более направлений, который обычно не параллельны направлению растягивания 134 растянутой пленки 132.
В каждой пленке 120, ослабленные части 160 могут определять множество относительно больших не ослабленных частей 140 пленки. Не ослабленные части 140 каждой пленки 120 могут составлять значительную долю пленки 120. На фигуре 2 показано множество не ослабленных частей 140, каждая из которых имеет общую конфигурацию в виде ленты 152, соединенной продольными дорожками 162 ослабленных частей 160. Ослабленные части 160 пленки 120 могут иметь по меньшей мере одну характеристику, которое может быть хуже, чем характеристика не ослабленных частей 140 пленки 120. Например, ослабленные части 160 пленки 120 могут быть модифицированы так, чтобы иметь пониженную прочность по отношению к прочности не ослабленной части пленки 120. В одном варианте, одна или более ослабленных частей 160 пленки 120 могут быть химически модифицированы относительно не ослабленной части 140 пленки 120, и где химическая модификация может приводить к тому, что ослабленная часть 160 имеет прочность на разрыв, модуль упругости при растяжении, предельную деформацию и/или другие свойства хуже, чем прочность на разрыв, модуль упругости при растяжении, предельная деформация и/или другие свойства не ослабленной части 140 пленки 120. В другом варианте, одна или более из ослабленных частей 160 пленки 120 могут быть геометрически модифицированы, что может приводить к тому, что пленка 120 будет иметь пониженную прочность на разрыв и/или пониженную поперечную (например, не в плоскости) прочность при сдвиге по сравнению с прочностью на разрыв и/или поперечной прочностью при сдвиге пленки 120 в не ослабленной части 140.
Предпочтительно, если каждая пленка 120 имеет одну или более ослабленных частей 160, расположенных согласно желаемому шаблону, пленка 120 может разрываться желаемым образом под воздействием внешней нагрузки. Например, во время баллистического случая, при котором композитная панель 104 может быть подвергнута удару снаряда (не показан), одна или более пленок 120 в композитной панели 104 может поглощать кинетическую энергию снаряда посредством удлинения или растяжения. Одна или более пленок 120 в композитной панели 104 может сначала разорваться (например, локальный разрыв) вдоль одной или более ослабленных частей 160. Предпочтительно, не ослабленные части 140 пленок 120 могут оставаться нетронутыми после разрыва ослабленных частей 160. Не тронутые не ослабленные части 140 могут продолжать поглощать кинетическую энергию снаряда посредством смещения, удлинения или растягивания по мере прохождения снаряда через дорожку в или через композитную панель 104. Смещение, удлинение или растягивание не ослабленных частей 140 может уменьшать скорость снаряда до тех пор, пока ослабленные части 140 не разорвутся по достижении предельной деформации материала пленки.
Предпочтительно, по причине воздействия, пленка 120 сначала рвется в ослабленных частях 160, не ослабленные же части 140 могут продолжать выдерживать относительно большое смещение и удлинение (например, растягивание) до разрыва не ослабленных частей 140. Кроме того, для растянутых пленок 132, при ориентации не ослабленных частей 140 растянутой пленки 132, как правило, параллельно направлению растягивания 134 растянутой пленки 132, более высокая прочность растянутой пленки 132 в направлении растягивания 134 может обеспечивать улучшенную способность к поглощению энергии удара по сравнению с более низкой способностью к поглощению энергии вдоль поперечного направления 136 растянутой пленки 132. Более того, так как по причине воздействия, растянутая пленка 132 сначала рваться в ослабленных частях 160, может быть задействовано увеличенное количество материала пленки при баллистическом случае.
Например, согласно фигуре 2, так как пленки 120 сначала рвутся в ослабленных частях 160, не ослабленные части 140 могут продолжать смещаться и удлиняться, что предусматривает дополнительные пленки 120 в пакетированной конструкции 130 композитной панели 104. Увеличенное смещение и удлинение может повысить количество не ослабленных частей 140, которые задействованы при баллистическом событии. Увеличенное задействование не ослабленных частей 140 в баллистическое событие может повысить количество времени, в течение которого пленки 120 могут поглащать кинетическую энергию снаряда, что может снизить или предотвратить проникновение снаряда в композитную панель 104. В таком случае, при наличии в пленках 120 селективно ослабленных частей 160, баллистические характеристики композитного изделия 100 могут быть значительно улучшены по отношению к баллистическим характеристикам обычных композитных изделий (не показаны).
Другим преимуществом данного изобретения является улучшение оптических характеристик прозрачного композитного изделия 100, полученного из растянутых пленок 132 по отношению к оптическим характеристикам обычного прозрачного композитного изделия (не показано), полученного из волокон (не показаны). Например, в обычном композитном изделии, волокна могут иметь обычно цилиндрическую форму, из-за чего каждое волокно действует как маленькая линза для света, походящего через обычное композитное изделие. Обычное композитное изделие может включать множество слоев волокон, ориентированных в разных направлениях. Суммарный эффект множества волокон представляет собой рассеяние света, проходящего через обычное композитное изделие, такое, что объекты, видимые через обычное композитное изделие, могут казаться расплывчатыми.
Предпочтительно, в данном описании, ослабленные части 160 пленок 120 могут иметь практически те же оптические свойства, как не ослабленные части 140 пленки 120, несмотря на то, что ослабленные части 160 имеют пониженные свойства (например, пониженную прочность) по отношению к характеристикам не ослабленных частей 140. Так как пленка 120 имеет практически одинаковые оптические свойства по всей пленке 120, селективно ослабленная пленка 120 в соответствии с данным изобретением не имеет нежелательных оптических эффектов, характерных для обычных, армированных волокнами композитов.
На фигуре 2 каждая из пленок 120 может содержать растянутую пленку 132, имеющую направление растягивания 134 и поперечное направление 136, ориентированное в основном перпендикулярно направлению растягивания 134. Растянутые пленки 132 могут быть практически не растянуты в поперечном направлении 136. Растянутые пленки 132, показанные на фигуре 2, могут быть растянуты в одном направлении, где не ослабленные части 140 могут иметь прочность на разрыв и/или модуль упругости при растяжении в направлении растягивания 134, которые могут быть выше, чем прочность на разрыв и/или модуль упругости при растяжении не ослабленной части 140 в поперечном направлении 136. Однако композитное изделие 100 может быть собрано из растянутых пленок 132, которые растянуты в двух направлениях (не показаны). Например, одна или более растянутых пленок 132 в композитном изделии 100 могут быть растянуты вдоль продольного направления и вдоль поперечного направления 136. Альтернативно, рассматривается вариант, в котором композитное изделие 100 может быть собрано из одной или более пленок 120, которые не растянуты (не показаны).
На фигуре 2, растянутые пленки 132 расположены так, что направление растягивания 134 каждой растянутой пленки 132 ориентировано в основном перпендикулярно направлению растягивания 134 соседней растянутой пленки 132. Однако растянутые пленки 132 могут быть расположены любым образом и не ограничены чередующимися перпендикулярными ориентациями направлений растягивания 134. Например, композитное изделие 100 может быть составлено так, что направления растягивания 134 растянутых пленок 132 ориентированы практически в одном и том же направлении. Альтернативно, композитное изделие 100 может быть составлено так, что направления растягивания 134 растянутых пленок 132 ориентированы не под перпендикулярными углами относительно друг друга. Например, композитное изделие 100 может быть сконфигурировано так, что направления растягивания 134 одной или более растянутых пленок 132 могут быть ориентированы под заданными углами (например, 15°, 22,5°, 45°, 60°, 75°, и т.д.) друг относительно друга.
В том же отношении, композитное изделие 100 может быть сконфигурировано так, чтобы иметь конфигурацию крест-накрест ослабленных частей 220 как показано на фигуре 21, де ослабленные части 160 каждой из растянутых пленок 132 ориентированы обычно под перпендикулярными углами относительно ослабленных частей 160 соседних растянутых пленок 132. Однако композитное изделие 100 может быть сконфигурировано так, чтобы растянутые пленки 132 с ослабленными частями 160 были ориентированы, в основном, в одном и том же направлении (не показано). Альтернативно, композитное изделие 100 может быть сконфигурировано так, что растянутые пленки 132 с ослабленными частями 160 ориентированы не под перпендикулярными углами (например, 15°, 22,5°, 45°, 60°, 75°, и т.д.) относительно ослабленных частей 160 соседних растянутых пленок 132. Кроме того, композитное изделие 100 может быть сконфигурировано так, что ориентация ослабленных частей 160 относительно направления растягивания 134 одной из растянутых пленок 132 отличается от ориентации ослабленных частей 160 относительно направления растягивания 134 одной или более других растянутых пленок 132 в композитном изделии 100.
Согласно фигуре 3, показано композитное изделие 100 по фигуре 1, иллюстрирующее растянутые пленки 132 в пакетированной конструкции 130. Одна или более из растянутых пленок 132 может включать одну или более не ослабленных частей 140. Не ослабленные части 140 могут быть соединены ослабленными частями 160. Каждая из растянутых пленок 132 может иметь верхнюю и нижнюю поверхности пленки 128. Адгезивный слой 112 может быть включен между верхней и нижней поверхностями пленок 128 соседних растянутых пленок 132 для адгезионного связывания растянутых пленок 132. Как указано выше, адгезивный слой 112 может содержать пленку 120 из адгезива, который может оптически подходить пленке 120 так, чтобы практически совпадали показатели преломления адгезивного слоя 112 и пленки 120 в пределах диапазона длины волны (например, видимого спектра и/или инфракрасного спектра) и/или практически совпадали температурные коэффициенты показателя преломления адгезивного слоя 112 и пленки 120 в диапазоне температур (например, от -65F до +200F). В растянутых пленках 132 может находиться множество адгезивных слоев 112. Альтернативно, адгезивный слой 112 может содержать адгезивный матричный материал или адгезивный полимер, который может наноситься между растянутыми пленками 132.
На фигуре 4 показан вид сверху одной из растянутых пленок 132, имеющих длину пленки 122 и ширину пленки 124. В показанном варианте ослабленные части 160 формируют в растянутую пленку 132. Каждая из ослабленных частей 160 сконфигурирована в форме линии 176. Ослабленные части 160 расположены вдоль продольной дорожки 162, которая может быть ориентирована в основном параллельно направлению растягивания 134 растянутой пленки 132. Каждая из ослабленных частей 160 имеет длину ослабленной части 168, которая расположена вдоль длины пленки 122. Ослабленные части 160 показаны как практически равномерно распределенные по ширине пленки 124 и определяют множество не ослабленных частей 140, имеющих практически равную ширину не ослабленных частей 144. Однако ширина не ослабленных частей 144 может быть не одинаковой в пленке 120.
На фигуре 5 представлено поперечное сечение пленки 120, имеющей ослабленные части 160, которые могут составлять пленку 120. В одном варианте, толщина пленки 126 может быть в интервале от приблизительно 5 микрон до приблизительно 5000 микрон (от 0,0002 до 0,20 дюйма). Однако пленка 120 может иметь любую толщину пленки 126, без ограничений. Ослабленные части 160 могут иметь ширину ослабленных частей 170. Ослабленные части 160 могут быть расположены отдельно друг от друга и могут определять ширину не ослабленных частей 144. Не ослабленные части 140 могут иметь, в общем, удлиненную форму поперечного сечения 154 или в форму ленты 152, которая может иметь относительно большое соотношение сторон. В одном варианте, не ослабленная часть 140 может иметь соотношение сторон не ослабленной части 140 ширины к толщине пленки 126 от приблизительно 3 до приблизительно 500, хотя не ослабленная часть 140 может иметь любое отношение сторон любого значения.
Ослабленные части 160 могут быть сформированы в пленку 120, такую как растянутая пленка 132 одним из множества различных методов снижения свойств пленки 120 в ослабленной части 160 по отношению к характеристике в не ослабленной части 140. Например, ослабленные части 160 могут быть сформированы в пленку 120 химической модификацией 190 пленки 120 и/или геометрической модификацией 192 (фигура 6) пленки 120.
На фигуре 5, химическая модификация 190 пленки 120 для формирования ослабленных частей 160 может включать локальную обработку пленки 120 ультрафиолетовым светом или другими формами излучения такими, как облучение электронным пучком. Облучение может применяться к пленке 120 в желаемом месте ослабленной части 160 для изменения, модификации и/или ослабления молекулярных связей пленки 120. Облучение может вызывать деполимеризацию, которая в свою очередь вызывает снижение прочности молекулярных связей. Побочный продукт облучения может включать локальное изменение цвета пленки 120. Однако изменение цвета может быть снижено или минимизировано тепловой обработкой или оптическим отжигом. Химическая модификация 190 также может включать обработку пленки 120 лазером, которая вызывает локальное нагревание пленки 120, и которая может привести к тому, что материал полимерной пленки будет иметь различные свойства.
На фигуре 5, химическая модификация 190 может дополнительно включать селективное легирование пленки 120 для добавления умягчителя или затвердителя в локализованные области пленки 120, где требуется получить ослабленную часть 160. Химическая модификация 190 также может включать применение множества материалов, которые известны как локально ухудшающие характеристики материала полимерной пленки 120. Химическая модификация 190 также может включать получение пленки 120 с немного отличающейся композицией материала в ослабленных частях 160 по отношению к композиции материала в не ослабленных частях 140. Например, может быть получена пленка 120, имеющая пониженную молекулярную массу полимерных цепей в ослабленных частях 160 по отношению к молекулярной массе полимерных цепей в не ослабленных частях 140, которые предпочтительно имеют практически идентичные оптические свойства в ослабленной части 160 и не ослабленной части 140 с пониженной прочностью материала в ослабленной части 160. В одном варианте, химическая модификация 190 может применяться к ширине ослабленной части 170, которая может варьироваться (не показано) по длине ослабленной части 160. Также, химическая модификация 190 может проводиться при различной глубине ослабленных частей 172. Глубина ослабленной части 172 может быть измерена от поверхности пленки 128 пленки 120, такой как растянутая пленка 132.
На фигуре 6 представлено поперечное сечение растянутой пленки 132, иллюстрирующее вариант геометрической модификации 192 для получения ослабленных частей 160. Геометрическая модификация 192 может включать локальное снижение 194 толщины пленки 126. Такое локальное снижение 194 толщины пленки 126 может дать снижение прочности (например, понижение прочности на разрыв) пленки 120 по отношению к прочности пленки 120 в не ослабленных частях 140 пленки 120. Локальное снижение 194 толщины пленки 126 может быть получено нанесением канавок, бороздок, царапин по длине растянутой пленки 132 при любой глубине ослабленной части 172. Геометрическая модификация 192 может локально снижать толщину пленки 126 так, что толщина ослабленной части 174 становится меньше приблизительно 90 процентов толщины пленки 126. Например, растянутая пленка 132 может быть геометрически модифицирована так, что толщина ослабленной части 174 составляет приблизительно от 10 процентов до 90 процентов от толщины пленки 126, хотя рассматриваются также другие относительные толщины, выходящие за интервал от 1 до 90 процентов.
Не смотря на то, что показана V-образная канавка, геометрическая модификация 192 может быть проведена в любом размере, форме и конфигурации без ограничений. Например, геометрическая модификация 192 пленки 120 может проводиться нанесением царапин на пленку постоянной толщины 120 для удаления материала с пленки 120. Геометрическая модификация 192 пленки 120 также может проводиться образованием или формованием геометрической модификации 192 в пленке 120 во время получения пленки 120. Хотя канавка, бороздка или царапина в пленке 120 могут вызвать нежелательные оптические эффекты, такие оптические эффекты могут быть уменьшены заполнением канавки, бороздки, царапины или других геометрических модификаций 192 оптически подходящим материалом, таким как матричный полимер или материал адгезивного слоя 112. Такой материал может наноситься во время наслаивания композитного изделия 100. Нежелательных оптических эффектов также возможно избежать или смягчить получением геометрических модификаций 192 в виде неограниченно тонких надрезов (не показаны) или неограниченно тонких срезов (не показаны), расположенных по длине растянутой пленки 132 при любой глубине ослабленной части 172 на одной или обеих сторонах пленки 120. Предпочтительно, такие неограниченно тонкие надрезы или срезы могут локально ослабить растянутую пленку 132 не удаляя материал с растянутой пленки 132. Хотя ослабленные части 160 показаны как, в основном, параллельные направлению растягивания 134, ослабленные части 160 могут быть получены на одной линии с поперечным направлением 136 или в любом другом направлении, как показано выше.
На фигуре 7 показан вид сверху части пленки 120, показывающий вариант геометрической модификации 192 пленки 120 для получения ослабленных частей 160. Ослабленные части 160 показаны как непрерывные царапины 196 на пленке 120 в форме линии 176. Ослабленные части могут пролегать продольно дорожке 162 вдоль пленки 120. Хотя ослабленные части 160 показаны как, в основном, параллельные направлению растягивания 134, ослабленные части 160 могут быть ориентированы в любом направлении относительно направления растягивания 134 и не ограничены ориентацией в основном параллельной направлению растягивания 134.
На фигуре 8 показан вариант пленки 120, где ослабленные части 160 могут быть получены в виде ряда отдельных или локализованных геометрических модификаций 192, расположенных по определенному шаблону в пленке 120. Например, ослабленные части 160 могут состоять из ряда вырубок 198 или вмятин, которые могут быть получены на одной или обеих противоположных поверхностях пленки 128. Такие вырубки 198 могут давать локальное снижение 194 в площади поперечного сечения пленки 120. Хотя на фигуре 8 показан ряд вырубок 198, образованных по практически прямой линии, вырубки 198 могут быть расположены по любому шаблону, ориентации или конфигурации, без ограничений. Нежелательные оптические эффекты локализованных вырубок 198 могут быть смягчены нанесением оптически подходящего материала на вырубки 198, как указано выше.
На фигуре 9 показан вид сверху варианта пленки 120, имеющей ослабленные части 160, полученные по шаблону, такому как показан на фигуре 4 и описан выше. Однако не ослабленные части 140 в варианте с фигуры 9 включают поперечные ослабленные сегменты 166, ориентированные в основном перпендикулярно к ослабленным частям 160. Каждый из поперечных ослабленных сегментов 166 может быть расположен по меньшей мере между двумя ослабленными частями 160 для определения множества не ослабленных частей 140, каждая из которых имеет форму прямоугольника 178. Поперечные ослабленные сегменты 166 определяют длину не ослабленной части 142. Продольные ослабленные сегменты 164 определяют ширину не ослабленной части 144. Соединения продольных ослабленных частей 160 могут далее ослаблять пленку 120 и обеспечивать дополнительные возможность для контроля разрыва пленки 120.
На фигуре 10 показан вид сверху пленки 120, имеющей множество ослабленных частей 160, каждая из которых имеет форму извилистой дорожки 180. Каждая из извилистых дорожек 180 может включать продольные ослабленные сегменты 164, которые расположены под углом друг к другу, и которые связаны поперечными ослабленными сегментами 166 с получением ступенчатой формы 182. Продольные ослабленные сегменты 164 могут быть ориентированы в основном параллельно направлению растягивания 134 пленки 120. Ступенчатая форма 182, показанная на фигуре 10, дает не ослабленные части 140, имеющие конфигурацию в виде ленты 152 с практически постоянными поперечными областями по направлению длины пленки 122. Ступенчатая форма 182, показанная на фигуре 10, дает относительно острые углы, которые могут повысить способность пленки 120 поглощать энергию удара, такого как удар снаряда.
На фигуре 11 показан вид сверху другого варианта ступенчатой формы 182 ослабленных частей 160. Ступенчатая форма 182 может давать не ослабленные части 140, имеющие конфигурацию ленты 152 с различной площадью поперечного сечения по направления длины пленки 122. В связи с этим различная площадь поперечного сечения может включать изменения в ширине не ослабленной части 144 не ослабленных частей 140. Ступеньки, показанные на фигуре 11, могут вызвать продольное перемещение (например, изменение формы) не ослабленных частей 140 во время удара.
На фигурах 12-13 показаны виды сверху вариантов извилистой дорожки 180, где ослабленные части 160 выполнены в виде синусоиды 184. Синусоида 184 может снижать концентрации напряжения, которые в другом случае возникают в вариантах ступенчатой формы 182, показанных на фигурах 10 и 11. Вариант извилистой дорожки 180 по фигуре 12 имеет практически равные расстояния между ослабленными частями 160. Конфигурация в виде ленты 152 не ослабленных частей 160 дает практически равную ширину не ослабленной части 144. На фигуре 13 показан вариант извилистой дорожки 180, имеющей различные расстояния между ослабленными частями 160, которые могут изменять способность поглощать энергию пленки 120 по сравнению с вариантом по фигуре 12. В любом варианте извилистой дорожки 180, периодичность и амплитуда синусоиды 184 может быть изменена для достижения требуемого разрыва и/или требуемой способности абсорбировать энергию пленки 120.
На фигурах 14-15 показаны виды сверху вариантов извилистой дорожки 180, таких как на фигурах 12-13, соответственно, также включающих поперечные ослабленные сегменты 166, соединяющие синусоиды 184 ослабленных частей 160. Поперечные ослабленные сегменты 166 могут быть расположены в различных местах для достижения требуемой степени ослабления пленок 120. На фигуре 15, расстояние между парой поперечных ослабленных сегментов 166 могут определять длину не ослабленных частей 142 ослабленной части 160. Понятно, что расположение, шаблон, ориентация и соединение ослабленных частей 160 с применением поперечных ослабленных сегментов 166 могут быть такими, чтобы достигнуть требуемой степени ослабления пленки 120.
На фигурах 16-17 представлены виды сверху варианта пленки 120, содержащие ослабленные части 160 расположенные в ряды «конец к концу» продольных ослабленных сегментов 164. Каждое расстояние между концами соседних продольных ослабленных сегментов 164 включает не ослабленное соединение 146. На фигуре 16 показаны не ослабленные соединения 146 расположенные в одну линию 148 друг с другом в пленке 120. На фигуре 17 показаны не ослабленные соединения 146 в ступенчатом порядке 150. Не ослабленные соединения 146 могут механически сочетать соседнюю пару не ослабленных частей 140 пленки 120. В этом случае не ослабленные соединения 146 могут ограничивать степень относительного движения связанных не ослабленных частей 140, что является дополнительным средством контроля режима отказа и/или способности к поглощению энергии пленки 120. Не ослабленные соединения 146 могут быть разделены любым желаемым интервалом или любым шаблоном интервалов для достижения требуемой реакции на отказ пленки 120 и/или желаемой реакции на отказ композитного изделия 100.
На фигуре 18 представлен вид в перспективе гофрированного композитного изделия 200. Гофрированное композитное изделие 200 включает множество гофрированных пленок 204, собранных в пакетированную конструкцию 130. Каждая гофрированная пленка 204 может иметь гофрированную конфигурацию в том смысле, что гофрированные пленки 204 могут давать синусоидальное поперечное сечение 206. Однако гофрированные пленки 204 могут быть представлены в таком поперечном сечении, как квадратное волнистое поперечное сечение, пилообразное поперечное сечение или поперечные сечение, отличные от синусоидального поперечного сечения 206.
На фигуре 19 представлено перспективное изображение гофрированного композитного изделия 200 с пространственным разделением деталей. Гофрированные пленки 204 собраны в пакетированную конструкцию 130. Одна или более из гофрированных пленок 204 могут включать адгезивный слой 112, расположенный между гофрированными пленками 204 для адгезивного связывания гофрированных пленок 204. Каждая из гофрированных пленок 204 может включать ряд обычно параллельных выступов 210 и впадин 214. Каждый из выступов 210 может иметь ориентацию выступа 212. Композитное изделие 100 может включать лицевые листы 202, установленные на противоположных сторонах пакетированной конструкции 130 гофрированных пленок 204. Лицевые листы 202 могут быть сформированы из композитного материала, такого как материал полимерной пленки и могут иметь практически плоскую форму. Однако лицевые листы 202 могут иметь не плоскую форму, такую как форма, которая соответствует поперечному сечению гофрированной пленки 204.
На фигуре 19 каждая из гофрированных пленок 204 может содержать растянутую пленку 132, имеющую направление растягивания 134. Кроме того, каждая из гофрированных пленок 204 может включать множество ослабленных частей 160, которые могут быть ориентированы продольной дорожкой 162 вдоль гофрированной пленки 204. В показанном варианте часть гофрированных пленок 204 может быть уложена так, что ослабленные части 160 в растянутой пленке 132 ориентированы в основном перпендикулярно ориентации выступа 212 растянутой пленки 132 и обычно перпендикулярно направлению растягивания 134 гофрированной пленки 204. В дополнение, часть гофрированных пленок 204 может быть сконфигурирована так, что ослабленные части 160 в растянутой пленке 132 ориентированы обычно параллельно ориентации выступа 212 растянутой пленки 132 и обычно параллельно направлению растягивания 134 гофрированной пленки 204. Как указано выше, в композитном изделии 100, ослабленные части 160 и направления растягивания 134 могут быть ориентированы в любом направлении по отношению друг к другу.
На фигуре 20 показан вид сбоку гофрированного композитного изделия 200 по фигурам 18-19. Гофрированные пленки 204 могут быть связаны адгезивным слоем 112. Как указано выше, гофрированные пленки 204 могут включать выступы 210. Выступы 210 наиболее удаленные от середины гофрированных пленок 204 могут определять зазоры 216 между гофрированной пленкой 204 и соседним лицевым листом 202. Зазоры 216 могут быть практически заполнены матрицей наполнителем 218 (например, адгезивным наполнителем) для связывания каждого лицевого листа 202 с ближайшей соседней гофрированной пленкой 204.
Предпочтительно, гофрированное композитное изделие 200 может обеспечивать повышенную способность к поглощению энергии удара снаряда (не показано). В этом случае гофрированный поперечный разрез гофрированных пленок 204 может действовать как пружины, где гофрированные пленки 204 могут поглощать кинетическую энергию от удара. Например, во время удара ослабленные части 160 гофрированной пленки 204 могут изначально прорываться. Не ослабленные части 140 (фигура 12) гофрированной пленки 204 могут продолжать прогибаться и удлиняться, поглощая энергию удара. Удлинение гофрированных пленок 204 может привести к уменьшению волн в направлении более гладкой или плоской формы. Выгибание гофрированных пленок 204 в направлении более гладкой формы может привести к поглощению большего количества кинетической энергии во время удара. Понятно, что режим отказа и способность к поглощению энергии гофрированного композитного изделия 200 могут контролироваться посредством контроля амплитуды и периодичности гофрированных пленок 204.
На фигуре 21 показан вид сверху отрезка гофрированных пленок 204 гофрированного композитного изделия 200. Гофрированные пленки 204 собраны так, что ослабленные части 220 расположены крест-накрест. Расположенные крест-накрест ослабленные части 220 могут обеспечивать требуемую способность к поглощению энергии композитного изделия 100 (фигура 20). В этом случае способность к поглощению энергии гофрированного композитного изделия 200 (фигура 20) может контролироваться посредством контроля размера, формы, конфигурации и ориентации ослабленных частей 160 по отношению к направлению растягивания 134 и по отношению к ориентации выступов 212 гофрированных пленок 204. Могут быть представлены варианты, в которых гофрированные пленки 204 могут быть однонаправлено вытянуты, двухнаправленно вытянуты или в комбинации этих вариантов, как описано выше.
В любом из вариантов, описанных здесь, расположение ослабленных частей 160 пленок 120 или растянутой пленки 132 композитного изделия 100 может быть практически одинаковое от пленки 120 к пленке 120. Однако расположение ослабленных частей 160 может варьироваться от пленки 120 к пленке 120 в композитном изделии 100. Кроме того, пленка 120 может иметь различное расположение ослабленных частей 160 в различных местах пленки 120. Кроме того, рассматривается, что композитное изделие 100 может быть получено так, что содержит некоторые пленки 120, которые включают ослабленные части 160 и другие пленки 120, которые не включают ослабленные части 160.
В любом из описанных вариантов количество, расположение, шаблон, размер (глубина, ширина, длина) и тип (например, химическая модификация 190, геометрическая модификация 192) ослабленных частей 160 могут основываться на множестве факторов. Такие факторы могут включать требуемую степень ослабления в каждой пленке 120, механизм отказа каждой пленки 120 или пакета пленок 120, и другие факторы, такие как факторы баллистического случая и факторы окружающей среды. Факторы баллистического случая включают скорость снаряда и другие факторы, связанные со снарядом. Факторы окружающей среды включают температуру, влажность и другие факторы.
В любом описанном здесь варианте пленка 120 может быть получена из любого подходящего термопластического материала, термоусаживаемого материала и/или стеклянного материала, без ограничений. Адгезивный слой 112 и/или материал матрицы 110 могут быть получены из термопластического материала и/или термоусаживаемого материала. В одном варианте, пленка 120 может быть получена из термопластического материала, содержащего по меньшей мере один из следующих материалов: акрил, найлон, фторуглероды, полиамиды, полизтилены, сложные полиэфиры, полипропилены, поликарбонаты, полиуретаны, полиэфирэфиркетон, полиэфиркетонкетон, полиэфиримиды, растянутые полимеры и любой другой подходящий термопластический материал. Альтернативно, пленка 120, адгезивный слой 112 и/или материал матрицы 110 могут быть получены из термоусаживаемого материала, который может включать любой из следующих: полиуретаны, фенолы, полиимиды, бисмалеимиды, сложные полиэфиры, эпоксиды, силсесквиоксаны и любые другие термоусаживаемые материалы. В случаях, где пленка 120 содержит растянутую пленку 132, растянутая пленка 132 может быть получена из термопластического материала включая, но не ограничиваясь ими, один из указанных выше термопластических материалов. В одном варианте, пленка 120, адгезивный слой 112 и/или материал матрицы 110 могут быть получены из металлического материала.
В одном варианте, пленки 120, адгезивные слои 112 и/или материал матрицы 110 могут быть получены из практически оптически непрозрачного материала, который по меньшей мере частично пропускает лучи света (не показаны), направленные прямо на композитное изделие 100 и/или под углом к композитному изделию 100 (фигура 20). Например по меньшей мере часть пленок 120, адгезивный слой 112 и/или материал матрицы 110 могут быть практически оптически прозрачными в видимом спектре, в спектре близком к видимому и/или спектре близком к инфракрасному. Однако пленки 120, адгезивный слой 112 и/или материал матрицы 110 могут быть получены из практически не прозрачного или непрозрачного материала.
Хотя композитные изделия 100 (фигура 1), такие как гофрированные композитные изделия 200 (фигура 20) показаны и описаны в контексте композитной панели 104 (фигуры 1 и 20), композитное изделие 100 может быть сконфигурировано в любой из множества различных форм, размеров и конфигураций. В этом случае композитное изделие 100 может быть сконфигурировано для применения в транспортных средствах и в не транспортных средствах. Например, композитное изделие 100 может быть сконфигурировано как прозрачные части транспортного средства, такого как самолет. Композитное изделие 100 также может составлять ветровое стекло или фонари самолета. Композитное изделие 100 может быть дополнительно сконфигурировано для применения в качестве стекла в транспортном средстве или в не транспортном средстве. Кроме того, композитное изделие 100 может быть выполнено в качестве мембраны, бронированной панели, структурной панели, архитектурной панели, не структурной панели или изделия, или в любом другом варианте композитного изделия 100, без ограничений.
В одном варианте, композитное изделие 100 может быть получено с применением множества пар элементов 298, содержащих первую растянутую пленку 300 и вторую растянутую пленку 320, где направления растягивания 306, 326 могут быть ориентированы под любым углом друг относительно друга. Например, в вариантах, показанных на фигуре 2, композитное изделие 100 составлено так, что направления растягивания 306, 326 первой и второй растянутых пленок 300, 320 в каждой паре 298 ориентированы, в основном, перпендикулярно друг другу. Однако композитное изделие 100 может быть получено с применением множества растянутых пленок, имеющих направления растягивания, ориентированные не перпендикулярно друг относительно друга, включая параллельное расположение друг относительно друга.
На фигуре 22 показана блок-схема способа 400 изготовления пленки 120, имеющей ослабленные части 160 (фигура 2). Пленка 120 (фигура 2) может содержать растянутую пленку 132 (фигура 2) как указано выше. Стадия 402 способа 400 может включать получение растянутой пленки 132, имеющей по меньшей мере одну ослабленную часть 160 и не ослабленную часть 140 (фигура 2). Одна или более ослабленных частей 160 могут быть сформированы в существующей растянутой пленке 132 химической модификацией 190 (фигура 5) и/или геометрической модификацией 192 (фигура 5) растянутой пленки 132 как описано выше. Альтернативно, ослабленные части 160 могут быть сформированы в растянутую пленку 132 во время производства растянутой пленки 132. Ослабленные части 160 могут быть сформированы в любом из множества шаблонов, форм и ориентации, описанных выше.
Стадия 404 способа 400 на фигуре 22 может включать конфигурацию растянутой пленки 132 (фигура 6), так, что ослабленная часть 160 растянутой пленки 132 имеет по меньшей мере одну характеристику, которое хуже, чем характеристика не ослабленной части 140. Например, ослабленные части 160 растянутой пленки 132 могут быть химически модифицированы относительно не ослабленной части 140 растянутой пленки 132 так, что химическая модификация придает ослабленной части 160 прочность на разрыв, модуль упругости при растяжении, предельную деформацию и/или другие характеристики, которые хуже, чем прочность на разрыв, модуль упругости при растяжении, предельная деформация и/или другие характеристики не ослабленных частей 140 растянутой пленки 132. Альтернативно, ослабленные части 160 пленки 120 могут быть геометрически модифицированы, придавая пленке 120 пониженную прочность, такую как пониженная прочность на разрыв и/или пониженная поперечная прочность при сдвиге по отношению к прочности на разрыв и/или поперечной прочности при сдвиге пленки 120 в не ослабленной части 140.
Стадия 406 способа 400 с фигуры 22 может включать получение ослабленной части 160 (фигура 9) по предварительно определенному шаблону или форме в пленке 120 (фигура 9). Например, способ может включать получение ослабленных частей 160 в пленке 120, где ослабленные части 160 образуют форму линии 176 (фигура 7) и/или прямоугольника 178 (фигура 9). Ослабленные части 160 также могут быть сформированы в виде извилистой дорожки 180, такой как ступенчатая форма 182, показанная на фигурах 10-11 или синусоидальная форма 184, показанная на фигурах 12-15. Однако ослабленные части 160 могут быть сформированы во множестве альтернативных конфигураций извилистой дорожки 180.
Стадия 408 способа 400 с фигуры 22 может включать получение растянутой пленки 132, такой, где ослабленные части 160 обычно параллельны направлению растягивания 134 растянутой пленки 132. Например, на фигуре 2 показан вариант композитного изделия 100, где ослабленные части 160 образуют продольную дорожку 162, которая параллельна направлению растягивания 134 пленки 120. Альтернативно, на фигуре 19 показано гофрированное композитное изделие 200, где часть гофрированных пленок 204 включают ослабленные части 160, ориентированные параллельно направлению растягивания 134 гофрированной пленки 204, и часть гофрированных пленок 204 включают ослабленные части 160, ориентированные перпендикулярно направлению растягивания 134 гофрированной пленки 204. Как указано выше, гофрированные пленки 204 не ограничены ослабленными частями 160, которые ориентированы либо параллельно, либо перпендикулярно направлению растягивания 134 и могут включать ослабленные части 160, ориентированные под любым углом относительно направления растягивания 134 гофрированных пленок 204.
На фигуре 23 показана блок-схема способа 500 изготовления композитного изделия 100 (фигура 1). Стадия 502 способа 500 может включать получение множества растянутых пленок 132 (фигура 2), каждая из которых имеет по меньшей мере одну не ослабленную часть 140 (фигура 2) и по меньшей мере одну ослабленную часть 160 (фигура 2). Ослабленные части 160 растянутых пленок 132 могут иметь форму линии 176 (фигура 7), прямоугольника 178 (фигура 9) и/или ослабленные части 160 могут быть ориентированы вдоль извилистой дорожки 180 (фигура 10). Как указано выше, ослабленные части 160 могут иметь по меньшей мере одну характеристика хуже, чем характеристика не ослабленной части 140.
Стадия 504 способа 500 с фигуры 23 может включать компоновку множества растянутых пленок 132 (фигура 18) в пакетированную конструкцию 130 (фигура 18). Растянутые пленки 132 могут иметь практически одинаковый размер и/или форму, хотя растянутые пленки 132 могут быть представлены в различных размерах и формах. Растянутые пленки 132 могут быть выровнены одинаково друг с другом в пакетированную конструкцию 130.
Стадия 506 способа 500 с фигуры 23 может включать ориентирование растянутых пленок 132, так чтобы направление растягивания 134 (фигура 19) растянутых пленок 132 (фигура 19) было ориентировано в требуемом направлении по отношению к направлению растягивания 134 других растянутых пленок 132. Например, в варианте, показанном на фигуре 2, направление растягивания 134 первой растянутой пленки может быть ориентировано в основном перпендикулярно по отношению к направлению растягивания 134 второй растянутой пленки 320. При ориентировании направлений растягивания 134 в не параллельных направлениях относительно друг друга, композитное изделие 100 (фигура 19) может обеспечивать улучшенную способность к поглощению кинетической энергии снаряда благодаря начальному разрыву пленок в ослабленных частях 160 (фигура 19). Как описано выше, после исходного разрыва ослабленных частей 160 пленки 120 (фигура 18) следует повышенное прогибание и удлинение не ослабленных частей 140 (фигура 19) пленки 120. Прогибание и удлинение не ослабленных частей 140 пленки 120 может задействовать относительно большую часть пленок 120, что может повысить общую способность к поглощению энергии композитного изделия 100.
Стадия 508 способа 500 по фигуре 23 может включать связывание растянутых пленок 132 друг с другом адгезивным слоем 112, который может быть расположен между растянутыми пленками 132. Как показано на фигурах 2 и 19, одна или более соседних пар пленок 120 может включать адгезивный слой 112 для связывания пленок 120 вдоль прилегающих поверхностей растянутых пленок 132.
Стадия 510 способа 500 с фигуры 24 могут включать обжиг и/или отверждение адгезивного слоя 112 (фигура 19). Например, к композитному изделию 100 (фигура 19) могут применяться тепло и/или давление. Тепло может вызвать снижение вязкости адгезивного слоя 112, что может способствовать связыванию растянутых пленок 132 (фигура 19). Давление может применяться для укрепления композитного изделия 100.
На фигуре 24 показана блок-схема способа 600 применения композитного изделия 100. Стадия 602 способа 600 может включать получение композитного изделия 100 (фигура 1), содержащего множество пленок 120, где каждая пленка 120 может иметь ослабленные части 160 (фигура 2) и не ослабленные части 140 (фигура 2) как описано выше. Ослабленные части 160 могут иметь по меньшей мере одну характеристика, которая может быть хуже характеристики не ослабленных частей 140.
Стадия 604 способа 600 с фигуры 24 может включать помещение или выдерживание композитного изделия 100 (фигура 1) в условиях без нагрузки. Условия без нагрузки могут включать статическое состояние композитного изделия 100. Например, композитное изделие 100 может составлять часть транспортного средства 701 (фигура 25), которое является статичным или практически недвижимым. В одном варианте, транспортное средство 701 может включать самолет 700 (фигура 25).
Согласно фигуре 25, показан вид в перспективе самолета 700, который может включать один или более вариантов композитного изделия 100 (фигура 1), описанного здесь. Самолет 700 может включать фюзеляж 702, имеющий пару крыльев 704 и хвостовую часть 708, которая может включать вертикальный стабилизатор 712 и горизонтальные стабилизаторы 710. Самолет 700 может также включать контрольные поверхности 706 и силовые установки 714. Самолет 700 является типовым вариантом различных транспортных средств, которые могут включать одно или более композитных изделий 100, описанных здесь.
В одном варианте, композитное изделие 100 (фигура 1) может содержать композитную панель 104 (фигура 1). В условиях без нагрузки, нагрузка на композитную панель 104 может быть ограничена статическими нагрузками, которые дает сила притяжения, воздействующая на массу композитной панели 104 или другие статические нагрузки на самолет 700 (фигура 25). Примером состояния без нагрузки может являться фюзеляж 702 самолета 700 (фигура 25) на который не оказывается давление, например, когда самолет 700 припаркован в месте стоянки в аэропорту.
Стадия 606 способа 600 с фигуры 24 может включать помещение композитного изделия 100 (фигура 1) в условия под нагрузкой, когда транспортное средство двигается и/или композитная панель 104 (фигура 1) подвергается динамической нагрузке. Например, транспортное средство может включать самолет 700 (фигура 25) в движении на взлетной полосе во время взлета. Условия под нагрузкой также могут включать фюзеляж 702 самолета 700 (фигура 25) под давлением. В условиях под нагрузкой, нагрузки композитного изделия 100 могут включать любые сжимающие нагрузки, нагрузки на растяжение, сдвигающие нагрузки, скручивающие нагрузки или любое их сочетание.
Согласно одному аспекту данного изобретения, представлен способ применения композитного изделия, включающий стадии получения композитного изделия, имеющего множество пленок, где каждая пленка имеет не ослабленную часть и ослабленную часть, где ослабленная часть имеет по меньшей мере одну характеристику хуже, чем характеристика не ослабленной части; помещение композитного изделия в условия без нагрузки; и помещение композитного изделия в условия под нагрузкой. Предпочтительно, условия без нагрузки относятся к транспортному средству, которое практически недвижимо; и условия под нагрузкой включают транспортное средство в движении.
Согласно одному аспекту данного описания, представлен способ получения композитного изделия, включающий стадии получении множества растянутых пленок, каждая из которых имеет не ослабленную часть и ослабленную часть, где ослабленная часть имеет по меньшей мере одну характеристика хуже, чем характеристика не ослабленной части; и компоновка множества растянутых пленок в пакетированную конструкцию. Предпочтительно, существует дополнительная стадия адгезивного связывания по меньшей мере одной пары растянутых пленок. Предпочтительно, существует дополнительная стадия получения ослабленной части в форме по меньшей мере линии, прямоугольника и извилистой дорожки.
Согласно другому аспекту данного изобретения, представлено композитное изделие, включающее: множество пленок, скомпонованных в пакетированную конструкцию, где по меньшей мере одна из пленок имеет не ослабленную часть и ослабленную часть, и ослабленная часть имеет по меньшей мере одну характеристику хуже, чем характеристика не ослабленной части. Предпочтительно, имеется адгезивный слой, расположенный между по меньшей мере одной парой пленок. Предпочтительно, характеристиками являются характеристики, включающее по меньшей мере одно из прочности на разрыв, модуля упругости при растяжении и предельной деформации. Предпочтительно, ослабленная часть имеет по меньшей мере одну из следующих форм: линия, прямоугольник и извилистая дорожка. Предпочтительно по меньшей мере одной из пленок является растянутая пленка, имеющая направление растягивания, ориентированное в основном параллельно продольному направлению ослабленной части. Предпочтительно, растянутая пленка либо растянута однонаправлено, либо растянута двунаправлено. Предпочтительно, пленками являются гофрированные пленки, скомпонованные в пакетированную конструкцию. Предпочтительно, пара лицевых листов расположена на противоположных сторонах пакетированной конструкции из гофрированных пленок.
Согласно одному аспекту данного изобретения, представлена пленка для композитного изделия, имеющая не ослабленную часть и ослабленную часть, имеющую по меньшей мере одну характеристика хуже, чем характеристика не ослабленной части. Предпочтительно, пленку получают из по меньшей мере одного термопластического материала, термоусаживаемого материала и металлического материала. Предпочтительно, пленкой является растянутая пленка, полученная из термопластического материала. Предпочтительно, пленка также содержит адгезивный слой, расположенный между по меньшей мере одной парой пленок.
Дополнительные модификации и улучшения данного изобретения могут быть очевидны специалисту в данной области техники. Таким образом, конкретное сочетание частей, описанных и иллюстрированных здесь, представляет только определенные варианты данного изобретения и не является ограничением альтернативных вариантов или устройств в пределах сути и объема изобретения.
1. Пленка для композитного изделия, содержащая:
неослабленную часть (140); и
ослабленную часть (160), имеющую по меньшей мере одну характеристику из таких характеристик, как прочность на растяжение, модуль упругости при растяжении и предельная деформация, которая хуже, чем характеристика неослабленной части (140),
причем пленка является гофрированной пленкой (204), имеющей поперечное сечение гофрированной формы.
2. Пленка по п. 1, в которой
ослабленная часть (160) образует форму по меньшей мере одного из следующего: линии и извилистой дорожки.
3. Пленка по любому из пп. 1, 2, содержащая растянутую пленку (132), имеющую направление растягивания, ориентированное по существу параллельно продольному направлению ослабленной части (160).
4. Пленка по любому из пп. 1-3, в которой ослабленная часть (160) получена по меньшей мере одним из следующего:
геометрической модификацией (192) пленки в ослабленной части (160) и
химической модификацией (190) пленки в ослабленной части (160).
5. Пленка по п. 4, имеющая толщину, причем
геометрическая модификация (192) включает локальное уменьшение (192) толщины пленки.
6. Пленка по п. 5, в которой
локальное уменьшение (192) толщины пленки включает по меньшей мере одно из следующего: канавку, бороздку и срез.
7. Пленка по любому из пп. 1-6, имеющая толщину в диапазоне от примерно 3 микрон до 5000 микрон.
8. Пленка по любому из пп. 1-7, в которой
неослабленная часть (140) имеют удлиненную форму поперечного сечения с отношением ширины неослабленной части (140) к толщине пленки от примерно 3 до примерно 500.
9. Пленка по любому из пп. 1-8, являющаяся растянутой пленкой (132), растянутой однонаправленно или двунаправленно.
