專利名稱：夾層結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種夾層結(jié)構(gòu)，它具有一對(duì)基本平行的壁和一置于上述壁之間的夾心。
這種類型的夾層結(jié)構(gòu)是已知的，如見(jiàn)法國(guó)專利說(shuō)明書(shū)第2.038.668號(hào)和第2.325.503號(hào)，瑞士專利說(shuō)明書(shū)第394,566號(hào)，歐洲專利說(shuō)明書(shū)第281689號(hào)，以及英國(guó)專利說(shuō)明書(shū)第2138551號(hào)和第2263164號(hào)。
后一現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)特別公開(kāi)了夾心可具有一系列夾心單元，這些夾心單元布置成交錯(cuò)圖案，使得沿所述壁之間的第一方向，相鄰?qiáng)A心單元基本上對(duì)齊，而沿垂直于所述第一方向的所述壁之間的第二方向，至少一些相鄰的夾心單元相互部分地相對(duì)。
盡管此已知夾心適用于許多用途，但它有如下缺點(diǎn)它在所述第一方向彎曲的能力是有限的，而且，為形成可折彎的(drapeable)的夾心，在夾心單元的相鄰行之間存在長(zhǎng)間隙。這些間隙形成壁未得到支承的長(zhǎng)區(qū)域。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，在這種長(zhǎng)區(qū)域中，壁遭受高應(yīng)力，結(jié)果，如果夾層結(jié)構(gòu)在使用時(shí)受到重荷載，在上述壁內(nèi)或壁和夾心之間可能會(huì)出現(xiàn)裂紋。在間隙較寬的區(qū)域，出現(xiàn)裂紋的概率尤其高，如果夾層結(jié)構(gòu)具有空間曲率區(qū)域，情況也是如此。
本發(fā)明的一個(gè)目的是，提供一種具有夾心的夾層結(jié)構(gòu)，它易于制造且即便其形狀復(fù)雜也堅(jiān)固。
本發(fā)明的另一目的是，提供一種具有夾心的夾層結(jié)構(gòu)，它是構(gòu)造的還是可折彎的，且在夾心幅中沒(méi)形成通孔，從而保持其結(jié)構(gòu)完整形。
本發(fā)明的又一目的是，提供一種夾層結(jié)構(gòu)，它在其制造過(guò)程中在結(jié)構(gòu)的夾心和壁之間難于滯留空氣。
此外，本發(fā)明的再一目的是，相對(duì)夾心幅對(duì)稱均衡地提供一大的夾心與表層的粘接區(qū)域，以使剝離起始點(diǎn)最少化。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是，提供一種阻止夾心與表層間剝離擴(kuò)展的整體裝置，上述剝離在使用時(shí)遭受沖擊載荷后可能出現(xiàn)。
按本發(fā)明的夾層結(jié)構(gòu)包括一種這樣的具有一系列夾心單元的夾心，其夾心單元沿所述第一方向比沿所述第二方向以通常較大的間距布置。
按本發(fā)明的結(jié)構(gòu)是基于這樣的考慮，沿所述第一方向相鄰?qiáng)A心單元間可以形成相對(duì)較寬的間隙，以提供可折彎的夾心，但是，由于這些間隙是交錯(cuò)的，所以它們沒(méi)有形成壁未被夾心單元支承的長(zhǎng)區(qū)域，結(jié)果，在壁中或在壁與夾心之間的裂紋擴(kuò)展的危險(xiǎn)被最小化。
最好是，所述夾心單元由一些矩形或梯形的管段組成，這些管段交錯(cuò)排列，使相鄰管段的開(kāi)口定向于所述第一方向的方向，并基本對(duì)齊。這樣，得到一種可滲透的夾心，穿過(guò)夾心可以循環(huán)冷卻和/或加熱流體?；蛘?，所述夾心單元可定向?yàn)樵陧敳亢偷撞坑虚_(kāi)口，使開(kāi)口朝向夾層結(jié)構(gòu)的壁。這樣提供了較大的整個(gè)厚度的抗壓和抗剪強(qiáng)度，但減小了夾心與表層的粘接區(qū)域，并且防止了(或在夾心單元幅被穿孔的情況下限制了)夾層壁之間的流體流。
此外最好是，各夾心單元的一側(cè)粘在一載體布或織物上，而載體布或織物則疊合或粘在夾層結(jié)構(gòu)的兩壁中的一壁上。
另外，最好是，所述夾心單元在所述載體布上粘成，當(dāng)所述載體布基本上處于展平狀態(tài)時(shí)，相鄰?qiáng)A心單元在所述第二方向上相互接觸，而在所述第一方向上相互間隔開(kāi)，以使相鄰的對(duì)齊夾心單元之間存在間隙，且這些間隙的寬度為夾心高度的0.04-0.4倍。
如果在這種情形下所述夾心單元為開(kāi)口基本對(duì)齊的矩形管段，則這些管段的側(cè)壁一般會(huì)借助樹(shù)脂粘在相鄰管段的側(cè)壁上，在這些側(cè)壁之間如果有窄間隙，則上述樹(shù)脂會(huì)流入窄間隙，從而如此粘合的側(cè)壁將形成可折彎的工字梁，一旦樹(shù)脂凝固，則上述工字梁形成夾層結(jié)構(gòu)的重要的加固結(jié)構(gòu)。即使沒(méi)有樹(shù)脂流入窄間隙，相鄰?qiáng)A心單元的側(cè)壁也會(huì)相互支靠并降低壓曲的危險(xiǎn)，形成一種可折彎的工字梁構(gòu)形。
如果所述載體布疊合在夾層結(jié)構(gòu)的一壁的彎曲的內(nèi)表面上，則夾心可被沿不同方向布置在壁具有大曲率的區(qū)域上，亦即，它是一種可折彎的夾心。
夾層結(jié)構(gòu)的所述夾心單元和/或壁可由纖維增強(qiáng)塑料制成。
如果利用一種柔性樹(shù)脂將夾心單元疊合或粘至夾層結(jié)構(gòu)的壁和/或載體布或織物上，那么，所述夾層結(jié)構(gòu)適于形成一低溫流體容納裝置的一部分，例如形成液化天然氣儲(chǔ)罐或管道的一部分。如果夾層結(jié)構(gòu)遭受反復(fù)沖擊，則如此將夾心單元疊合至上述之一壁或兩壁和/或載體布上也是有用的。
如果上述夾層結(jié)構(gòu)為船的管狀、平展或彎曲的部件，如船身、艙壁、船頭、甲板、通道或儲(chǔ)罐，則夾層結(jié)構(gòu)無(wú)層離危險(xiǎn)地經(jīng)受反復(fù)沖擊的能力是重要的。
如果按本發(fā)明的夾層結(jié)構(gòu)用來(lái)制造管道，則可沿圓周向以短的交錯(cuò)長(zhǎng)度，沿軸向以較長(zhǎng)的長(zhǎng)度，或者，為便于應(yīng)用，通過(guò)將載有交錯(cuò)的開(kāi)口盒形夾心單元的載體帶螺旋地圍繞內(nèi)管壁纏繞的方式，把夾心以置于內(nèi)、外管壁之間。
最好是，當(dāng)沿載體帶的縱向看時(shí)，夾心單元布置成兩個(gè)長(zhǎng)開(kāi)口盒形夾心單元一行和三個(gè)短開(kāi)口盒形夾心單元一行的交替排列形式。
此外優(yōu)選的是，在每一行中，相鄰開(kāi)口盒形夾心單元的開(kāi)口相對(duì)，且相鄰開(kāi)口間存在間隙，載體帶以使載體帶的相鄰邊緣基本上鄰接的螺旋角卷繞在內(nèi)管壁上。
由所附權(quán)利要求書(shū)、摘要和附圖，將會(huì)明了按本發(fā)明的夾層結(jié)構(gòu)的上述以及其他特征、目的和優(yōu)點(diǎn)，附圖中

圖1為按本發(fā)明的夾層結(jié)構(gòu)的示意剖視側(cè)視圖；圖2為圖1的夾層結(jié)構(gòu)沿線II-II并沿箭頭方向看的剖視圖；圖3為圖1的夾層結(jié)構(gòu)沿線III-III并沿箭頭方向看的剖視圖；圖4為圖1的夾層結(jié)構(gòu)在其壁在線II-II方向是彎曲的區(qū)域的示意剖視圖；圖5為圖1的夾層結(jié)構(gòu)在其壁在線III-III方向是彎曲的區(qū)域的示意剖視圖；圖6為一具有交錯(cuò)布置的按本發(fā)明的夾心單元的雙壁管段的示意縱剖視圖；圖7為圖6中畫圓區(qū)域的細(xì)節(jié)圖。
圖1-5中所示的夾層結(jié)構(gòu)具有一對(duì)基本平行的壁1和2以及一組交錯(cuò)布置的開(kāi)口盒形夾心單元3。各夾心單元的一側(cè)粘在載體布4上，而載體布4則疊合或粘在夾層結(jié)構(gòu)的兩壁中的一壁1上。
然后，封閉織物6和夾層結(jié)構(gòu)的另一壁疊合或粘在夾心單元上，以形成外表面。
夾心單元3由一些矩形管段組成，這些矩形管段交錯(cuò)布置，使相鄰管段的開(kāi)口5基本上對(duì)齊，以選定的間距7相互間隔，并定向于線II-II方向；而沿線III-III方向，相鄰管段的側(cè)壁僅局部相對(duì)且相互間基本沒(méi)有間隙。
由于將夾心單元3粘在載體布4上，可以以自動(dòng)化的方式來(lái)制造夾心。載體布4可容易地繞一平行于線II-II或III-III的軸線卷繞，此時(shí)夾心單元3布置在如此卷繞的的載體布4上，從而可方便地運(yùn)輸預(yù)制的夾心。
如圖4和5所示，當(dāng)夾層結(jié)構(gòu)是凸?fàn)畹臅r(shí)，夾心是可折彎的，特別是在線II-II方向以及在線III-III方向，以使夾心與彎曲的結(jié)構(gòu)一致。如果壁1和2存在交替急彎的彎曲部分，包括在III-III方向存在凹的彎曲部分，則載體布4可局部割開(kāi)或在反面局部加上補(bǔ)片，以適應(yīng)這種復(fù)合起伏。這樣得到了這樣一種結(jié)構(gòu)夾心，它在具有空間曲率的區(qū)域上可容易地制成夾層結(jié)構(gòu)，而無(wú)需加熱或加壓，且沒(méi)有在夾心幅中形成會(huì)使剪切強(qiáng)度降低的通孔。
夾層結(jié)構(gòu)的壁1和2以及夾心單元3在所示的例子中由纖維增強(qiáng)塑料制成，例如由玻璃絲、芳族聚酰胺絲或碳絲增強(qiáng)的間苯二聚酯(isophthalic polyester)、乙烯基酯或環(huán)氧樹(shù)脂制成。
然而，其他可成形材料，例如金屬和熱塑性材料，同樣也適用于按本發(fā)明的夾層結(jié)構(gòu)。
將交錯(cuò)的大致為方形開(kāi)口盒形的夾心單元3布置成附圖中所示的圖案是尤為有用的，因?yàn)檫@樣當(dāng)單元3被疊合到壁1上以及被形成壁2的封閉層所覆蓋時(shí)，形成短且多的經(jīng)夾心單元的內(nèi)部至夾心單元3的邊緣間的放氣路徑。
因此，上述夾層結(jié)構(gòu)可不用施加較大的壓力以將夾心單元3和壁1和2之間的滯留空氣排除即可組裝。不難明白，為避免空氣滯留，在單元3與一壁之間有可透氣的載體布以及在夾心單元3與另一壁之間有可透氣的封閉織物6是無(wú)關(guān)緊要的，因?yàn)闇舻目諝饪扇菀椎仉x開(kāi)壁-夾心界面進(jìn)入夾心單元3的內(nèi)部。
此外，萬(wàn)一在任一壁1和2與一些夾心單元3之間出現(xiàn)分層脫離，則在相鄰的夾心單元間存在短間距提供了剝離阻斷能力。
通過(guò)利用一種柔性樹(shù)脂例如韌化環(huán)氧樹(shù)脂、氨基甲酸乙酯丙烯酸酯樹(shù)脂(urethane acrylate resin)、甲基丙烯酸樹(shù)脂等將夾心單元3粘至壁1和2以及載體布4，可進(jìn)一步降低分層脫離的危險(xiǎn)。
把一種柔性樹(shù)脂用作層壓樹(shù)脂或用作各部件間的粘合劑會(huì)使夾層結(jié)構(gòu)適合于耐反復(fù)沖擊并適用于低溫工作場(chǎng)合。
按本發(fā)明的夾層結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于管道、支撐梁、船體(包括船的船頭、甲板、甲板室、上部結(jié)構(gòu)、艙(module)、隔板、電纜槽、線槽、容器和艙壁)以及其他水工和海上建筑物，并可應(yīng)用于陸路運(yùn)輸和基于陸地的車輛和結(jié)構(gòu)的隔板、包層、壁、頂板、地板、線槽和電纜槽。
它還可應(yīng)用于供低溫工作用的管道和容器，例如船上和岸上的半球形和圓柱形的液化天然氣(LNG)容器。
存在開(kāi)口對(duì)齊的開(kāi)口盒形夾心單元3形成了一種允許流體在壁1和2之間通過(guò)的可滲透的夾心。
這種流體通過(guò)能力可用于利用冷卻流體對(duì)壁進(jìn)行冷卻，以實(shí)現(xiàn)耐火性；泄漏和/或破損探測(cè)；熱交換；以及為提高絕緣能力而在壁1和2之間形成真空。為了例如隔熱或隔音的目的，還可以通過(guò)上述對(duì)齊的開(kāi)口導(dǎo)入后來(lái)不動(dòng)的流體。
如果上述夾層結(jié)構(gòu)形成一種管道的管壁，則這種管道可用來(lái)輸送兩種不同的流體。
現(xiàn)參見(jiàn)圖6，圖中示出一種具有按本發(fā)明的夾層結(jié)構(gòu)的雙壁塑料管。該管具有一個(gè)內(nèi)壁10(虛線所示)和一個(gè)外壁11以及一個(gè)具有一組布置在上述壁之間交錯(cuò)排列的夾心單元12的夾心。
如圖7所示，夾心單元12固定在螺旋形圍繞內(nèi)管壁10纏繞的長(zhǎng)聚醚織物載體帶13上。
如圖6和7所示，當(dāng)沿載體帶13的縱向看時(shí)，夾心單元12布置成兩個(gè)長(zhǎng)開(kāi)口盒形夾心單元12A一行和三個(gè)短開(kāi)口盒形夾心單元12B一行的交替排列形式。
在每一行中，在相鄰?qiáng)A心單元12之間存在間隙14，且相鄰?qiáng)A心單元12的開(kāi)口端朝向間隙。此外，將夾心單元12在載體帶13上安裝成在載體帶13與夾心單元12的界面處，相鄰行上的夾心單元12A和12B其間沒(méi)有間隙地相并布置；處于由三個(gè)短夾心單元12B組成的各行中間的夾心單元12B只是部分地對(duì)著由兩個(gè)長(zhǎng)夾心單元12A組成的相鄰一行上的夾心單元12A的側(cè)面。
如圖6所示，載體帶13螺旋形地卷繞在內(nèi)壁10上，其卷繞的螺旋角應(yīng)使得，載體帶的相鄰邊緣基本上鄰接，且所生成的載體帶12相鄰繞圈上的夾心單元的開(kāi)口位置可以交錯(cuò)、對(duì)齊或處于不妨礙在兩壁之間形成流體通道的任何中間狀態(tài)。
圖6所示的管段具有一個(gè)陽(yáng)管端15和一個(gè)陰管端16，陽(yáng)管端15和陰管端16的形狀應(yīng)使得，一管段的陽(yáng)管端15準(zhǔn)確地裝入一相鄰管段的陰管端16內(nèi)。
如圖中虛線所示，位于管段兩端的夾心單元12均被加工掉，以使夾心具有環(huán)形的端部。開(kāi)口盒形夾心單元12提供了位于管段的內(nèi)壁和外壁之間的近似螺旋上升的環(huán)形流體通道，可以泵送冷卻流體或其他流體通過(guò)此流體通道。
在管段的陽(yáng)管端15處，加工有凹入內(nèi)管壁和外管壁的外表面中的若干凹槽17。在使用時(shí)，O形圈置入凹槽17內(nèi)，以形成由位于管壁10和11之間的夾心提供的流體通道與管內(nèi)部和管外部之間的流體密封。
顯然，圖6為管和夾心單元的示意視圖，夾心單元沒(méi)有以準(zhǔn)確的透視圖表示。
如果在正常使用按本發(fā)明的管狀、曲面狀或平展的夾層結(jié)構(gòu)時(shí)沒(méi)有流體流過(guò)夾心，那么此夾層結(jié)構(gòu)則提供一種雙重完整殼體。
在上述各種應(yīng)用場(chǎng)合以及其他應(yīng)用場(chǎng)合中，按本發(fā)明的夾層結(jié)構(gòu)一種高強(qiáng)度輕型板、管或結(jié)構(gòu)，它的制造容易且基本上沒(méi)有夾心單元與兩壁之間的滯留空氣的危險(xiǎn)，這使得它適于批量生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.一種夾層結(jié)構(gòu)，它具有一對(duì)基本平行的壁和一置于所述壁之間的夾心，所述夾心具有一組夾心單元，這些夾心單元布置成交錯(cuò)圖案，使得沿所述壁之間的第一方向，相鄰?qiáng)A心單元基本上對(duì)齊，而沿垂直于所述第一方向的所述壁之間的第二方向，至少一些相鄰的夾心單元相互部分地相對(duì)，其特征在于所述夾心單元沿所述第一方向比沿所述第二方向以通常較大的間距布置。
2.如權(quán)利要求1所述的夾層結(jié)構(gòu)，其特征在于所述夾心單元由一些矩形或梯形的管段組成，這些管段交錯(cuò)排列，使相鄰管段的開(kāi)口定向于所述第一方向的方向，并基本對(duì)齊。
3.如權(quán)利要求1所述的夾層結(jié)構(gòu)，其特征在于所述夾心單元由一些矩形或錐形的管段組成，這些管段交錯(cuò)排列，使相鄰管段的開(kāi)口朝向夾層結(jié)構(gòu)的壁。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的夾層結(jié)構(gòu)，其特征在于各夾心單元的一側(cè)粘在一載體布或織物上，而載體布或織物則疊合或粘在夾層結(jié)構(gòu)的兩壁中的一壁上。
5.如權(quán)利要求4所述的夾層結(jié)構(gòu)，其特征在于所述夾心單元在所述載體布上粘成，當(dāng)所述載體布基本上處于展平狀態(tài)時(shí)，相鄰?qiáng)A心單元在所述第二方向上相互接觸，而在所述第一方向上相互間隔開(kāi)，以使相鄰的對(duì)齊夾心單元之間存在間隙，且這些間隙的寬度為夾心高度的0.04-0.4倍。
6.如權(quán)利要求5所述的夾層結(jié)構(gòu)，其特征在于所述載體布或織物疊合或粘在夾層結(jié)構(gòu)的一壁的凸的和/或凹的內(nèi)表面上。
7.如前述權(quán)利要求之一所述的夾層結(jié)構(gòu)，其特征在于夾層結(jié)構(gòu)的所述夾心單元和/或壁由纖維增強(qiáng)塑料制成。
8.如前述權(quán)利要求之一所述的夾層結(jié)構(gòu)，其特征在于利用一種柔性樹(shù)脂將夾心單元疊合或粘至夾層結(jié)構(gòu)的壁和/或載體布或織物上。
9.如權(quán)利要求8所述的夾層結(jié)構(gòu)，其特征在于所述夾層結(jié)構(gòu)形成一低溫流體容納裝置的一部分。
10.如前述權(quán)利要求之一所述的夾層結(jié)構(gòu)，其特征在于所述夾心是可滲透的并形成一流體通道的一部分，經(jīng)此流體通道，可以將冷卻、加熱或檢漏流體泵入和/或泵出夾層結(jié)構(gòu)兩壁之間的空間。
11.如前述權(quán)利要求之一所述的夾層結(jié)構(gòu)，其特征在于所述夾層結(jié)構(gòu)為一具有基本同軸的內(nèi)、外壁的管，所述夾心由固定在螺旋形圍繞所述管的內(nèi)壁纏繞的長(zhǎng)織物載體帶上的夾心單元組成。
12.如權(quán)利要求11所述的夾層結(jié)構(gòu)，其特征在于當(dāng)沿載體帶的縱向看時(shí)，夾心單元布置成一個(gè)、兩個(gè)或更多個(gè)長(zhǎng)開(kāi)口盒形夾心單元一行和兩個(gè)、三個(gè)或更多個(gè)短開(kāi)口盒形夾心單元一行的交替排列形式。
13.如權(quán)利要求12所述的夾層結(jié)構(gòu)，其特征在于在每一行中，相鄰開(kāi)口盒形夾心單元的開(kāi)口相對(duì)，且相鄰開(kāi)口間存在間隙，載體帶以使載體帶的相鄰邊緣基本上鄰接的螺旋角卷繞在內(nèi)管壁上。
14.如前述權(quán)利要求之一所述的夾層結(jié)構(gòu)，其特征在于所述結(jié)構(gòu)形成輕型、彎曲、平展、管形或其他結(jié)構(gòu)板的一部分。
15.如權(quán)利要求14所述的夾層結(jié)構(gòu)，其特征在于所述板為船或其他海上結(jié)構(gòu)的構(gòu)件。
16.如權(quán)利要求15所述的夾層結(jié)構(gòu)，其特征在于所述構(gòu)件形成由船身、甲板室、上部結(jié)構(gòu)、艙、隔板、包層、線槽、甲板、船頭、儲(chǔ)罐、管道、支撐梁、電纜槽和通道構(gòu)成的組的一部分。
17.如權(quán)利要求14所述的夾層結(jié)構(gòu)，其特征在于所述輕型結(jié)構(gòu)板是陸路運(yùn)輸車輛或和基于陸地結(jié)構(gòu)的構(gòu)件。
18.如權(quán)利要求17所述的夾層結(jié)構(gòu)，其特征在于所述構(gòu)件形成由隔板、包層、壁、頂板、地板、線槽、電纜槽、管道、支撐梁、容器和通道構(gòu)成的組的一部分。
全文摘要
一種夾層結(jié)構(gòu)具有一夾心,而該夾心具有一系列夾心單元(3),這些夾心單元在夾層結(jié)構(gòu)的兩壁(1,2)之間布置成交錯(cuò)圖案,使得沿第一方向(Ⅱ－Ⅱ)相鄰?qiáng)A心單元(3)基本上對(duì)齊,而沿另一方向(Ⅲ－Ⅲ)至少一些相鄰的夾心單元相互部分地相對(duì),而且,夾心單元(3)沿所述第一方向(Ⅱ－Ⅱ)通常比沿所述第二方向(Ⅲ－Ⅲ)以較大的間距(7)布置。如此形成的夾心是構(gòu)造的還是可折彎的,結(jié)果它可與彎曲的結(jié)構(gòu)一致,交錯(cuò)的間距(7)在夾心幅中沒(méi)有形成通孔,從而使在壁(1,2)中以及在壁與夾心之間形成裂紋的危險(xiǎn)最小化。
文檔編號(hào)E04C2/36GK1190929SQ96195457
公開(kāi)日1998年8月19日 申請(qǐng)日期1996年7月12日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月12日
發(fā)明者杰里米·D·L·吉東 申請(qǐng)人:國(guó)際殼牌研究有限公司