本發(fā)明涉及通過使用修復(fù)貼片對碳纖維復(fù)合材料的修復(fù)。

背景技術(shù)：

本部分提供與本發(fā)明相關(guān)的背景信息，其不一定是現(xiàn)有技術(shù)。

車體理想地處理在正常使用條件下以及在異常條件下，例如碰撞或在暴露于其他過大的力或沖擊期間施加的載荷。車體越來越多地使用例如聚合物基復(fù)合材料的材料構(gòu)成，這樣的復(fù)合材料提供比常規(guī)設(shè)計(jì)中使用的低碳鋼更高的強(qiáng)度重量比。聚合物復(fù)合材料特別適用于汽車，并且在進(jìn)一步減輕車輛質(zhì)量的努力中，其使用預(yù)計(jì)將在未來持續(xù)增加。然而，與常規(guī)的金屬材料相比，當(dāng)需要修復(fù)時，聚合物復(fù)合材料造成更大的困難。因此，為損壞或劃傷的復(fù)合結(jié)構(gòu)中的缺陷開發(fā)有效的修復(fù)方法將仍然是重要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本部分提供了本發(fā)明的總體概述，并不是其全部范圍或其所有特征的全面公開。

該技術(shù)提供了修復(fù)聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)中的缺陷的方法。該方法包括在聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)的缺陷上布置貼片，其可以是聚合物貼片。該方法還包括在聚合物貼片上布置紋理片材。紋理片材具有第一表面紋理，其是聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)的第二表面紋理的負(fù)像。然后可以將壓力施加到聚合物貼片和紋理片材。該方法還包括加熱聚合物貼片。以這種方式，可以修復(fù)聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)中的缺陷。

該技術(shù)還提供了修復(fù)聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)中的缺陷的另一種方法。該方法可選地包括使用填充材料填充具有表面紋理的聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)中的缺陷。然后將聚合物貼片設(shè)置在缺陷上，其中聚合物貼片具有與聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)的第二顏色匹配的第一顏色。紋理片材設(shè)置在聚合物貼片上，其中紋理片材具有表面紋理，該表面紋理為聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)的表面紋理的負(fù)像。熱源可以設(shè)置在紋理片材上，而壓力源可以設(shè)置在熱源上。該方法還包括向聚合物貼片和紋理片材施加壓力，隨后用設(shè)置在紋理片材上的熱源加熱聚合物貼片。加熱導(dǎo)致聚合物貼片粘附于聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)。壓力的施加導(dǎo)致紋理片材將第一表面紋理轉(zhuǎn)移到聚合物貼片上，使得聚合物貼片具有與聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)的第二表面紋理相匹配的第三表面紋理。

此外，該技術(shù)提供了修復(fù)波紋狀聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)中的缺陷的方法。該方法包括在具有第一波紋狀表面的波紋狀聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)中的缺陷上布置貼片。然后，在波紋狀聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)的對應(yīng)于貼片所設(shè)置位置的區(qū)域中設(shè)置剛性板，該剛性板具有與第一波紋狀表面匹配或互補(bǔ)的第二波紋狀表面。該方法還包括用熱毯或感應(yīng)式加熱器加熱貼片。

根據(jù)本文提供的描述將更清楚進(jìn)一步的應(yīng)用領(lǐng)域。本發(fā)明內(nèi)容中的描述和具體實(shí)施例僅僅是為了說明的目的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍。

附圖說明

本文描述的附圖僅用于所選實(shí)施例的說明性目的，而不是所有可能的實(shí)現(xiàn)方式，并且并不意圖限制本發(fā)明的范圍。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的某些方面的用于修復(fù)聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)中的缺陷的方法的示意圖；

圖2a是根據(jù)本發(fā)明的某些方面的外觀缺陷的修復(fù)的圖示；

圖2b是根據(jù)本發(fā)明的某些其他方面的結(jié)構(gòu)缺陷的修復(fù)的圖示；

圖3a是根據(jù)本發(fā)明的某些方面的與圖1中類似的用于修復(fù)聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)中的缺陷的方法的圖示，其中使用熱毯作為加熱源；

圖3b是根據(jù)本發(fā)明的某些方面的與圖1中類似的用于修復(fù)聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)中的缺陷的方法的圖示，其中使用感應(yīng)式加熱器作為加熱源；

圖4a是根據(jù)本發(fā)明的某些方面的與圖1中類似的用于修復(fù)聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)中的缺陷的方法的圖示，其中使用真空袋作為壓力源；

圖4b是根據(jù)本發(fā)明的某些方面的與圖1中類似的用于修復(fù)聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)中的缺陷的方法的圖示，其中使用沙袋作為壓力源；

圖5a是當(dāng)通過真空袋抽吸負(fù)壓時，從聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)的拐角或接合處被提離的真空袋的圖示；

圖5b是根據(jù)本發(fā)明的某些方面，在通過真空袋抽取負(fù)壓之前，由于在真空袋中包含褶皺而被吸入到聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)的拐角或接合處的真空袋的圖示；

圖6是根據(jù)本發(fā)明的某些方面的用于修復(fù)波紋狀聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)中的外觀缺陷的方法的圖示；

圖7a是根據(jù)本發(fā)明的某些方面的與圖6中的方法類似的方法的圖示，其中使用熱毯作為加熱源；以及

圖7b是根據(jù)本發(fā)明的某些方面的與圖6中的方法類似的方法的圖示，其中使用感應(yīng)式加熱器作為加熱源。

在附圖的多個視圖中，相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示相應(yīng)的部分。

具體實(shí)施方式

提供了示例性實(shí)施例，使得本發(fā)明將是徹底的，并且將向本領(lǐng)域技術(shù)人員充分地傳達(dá)范圍。闡述許多具體細(xì)節(jié)，例如特定的構(gòu)成、部件、裝置和方法的實(shí)例，以提供對本發(fā)明的實(shí)施例的透徹理解。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，不需要采用具體細(xì)節(jié)，該示例性實(shí)施例可以以許多不同的形式實(shí)施，并且都不應(yīng)被解釋為限制本發(fā)明的范圍。在一些示例性實(shí)施例中，不詳細(xì)描述公知的過程、公知的裝置結(jié)構(gòu)和公知的技術(shù)。

本文使用的術(shù)語僅用于描述特定示例性實(shí)施例的目的，而不是限制性的。如本文所使用的，單數(shù)形式的“一”，“一個”和“該”也可以包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另有明確指示。術(shù)語“包含”，“含有”，“包括”和“具有”是包容性的，因此指定所述特征、元件、構(gòu)成、步驟、整體、操作和/或部件的存在，但不排除存在或添加一個或多個其他特征、整體、步驟、操作、元件、部件和/或其組合。雖然開放式術(shù)語“包含”被理解為是用于描述和要求本文闡述的各種實(shí)施例的非限制性術(shù)語，但是在某些方面，該術(shù)語也可以被理解為更具限制性和約束性的術(shù)語，如“由...組成”或“本質(zhì)上由...組成”。因此，對于詳述構(gòu)成、材料、部件、元件、特征、整體、操作和/或過程步驟的任何給定的實(shí)施例，本發(fā)明還具體包括由所述構(gòu)成、材料、部件、元件、特征、整體、操作和/或過程步驟組成的或者基本上由其組成的實(shí)施例。在“由...組成”的情況下，替代實(shí)施例不包括任何附加的構(gòu)成、材料、部件、元件、特征、整體、操作和/或方法步驟，而在“基本上由...組成”的情況下，任何實(shí)質(zhì)上影響基礎(chǔ)和新穎特征的附加的構(gòu)成、材料、部件、元件、特征、整體、操作和/或方法步驟不包括在這樣的實(shí)施例中，但是不影響基礎(chǔ)和新穎特征的任何構(gòu)成、材料、部件、元件、特征、整體、操作和/或方法步驟可以包括在實(shí)施例中。

除非特別標(biāo)明執(zhí)行順序，否則本文所述的任何方法步驟、過程和操作都不應(yīng)被解釋為必定需要以所討論或示出的特定順序執(zhí)行。還應(yīng)當(dāng)理解，除非另有說明，否則可以采用附加的或替代的步驟。

當(dāng)部件、元件或?qū)颖环Q為“在另一個元件或?qū)由稀?、“與另一個元件或?qū)咏雍稀薄ⅰ斑B接到”或“耦合到”另一個元件或?qū)訒r，它可以直接在另一個元件或?qū)由?，與另一個元件或?qū)咏雍?、連接或耦合到另一個元件或?qū)樱蛘呖梢源嬖谥虚g元件或?qū)?。相反，?dāng)元件被稱為“直接位于另一個原件或?qū)由稀薄ⅰ爸苯咏雍系搅硪粋€原件或?qū)印?、“直接連接到”或“直接耦合到”另一個元件或?qū)訒r，可以不存在中間元件或?qū)印Ｓ糜诿枋鲈g的關(guān)系的其他詞語應(yīng)當(dāng)以類似的方式解釋(例如，“在...之間”與“直接在...之間”，“相鄰”與“直接相鄰”)等。如本文所用，術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)列出的條目的任何的和所有的組合。

空間或者時間上的相對術(shù)語，例如“前”、“后”、“內(nèi)”、“外”、“下”、“下面”，“低于”，“上”，“高于”等，在本文中用于描述附圖中所示的一個元件或特征與另一元件或特征的關(guān)系?？臻g或時間上的相對術(shù)語可以旨在包括除了附圖中所示的取向之外的，在使用或操作中的裝置或系統(tǒng)的不同取向。

在本發(fā)明的全文中，數(shù)值表示對包括與給定值的微小偏差的范圍，以及具有所提及的大約的值和具有完全相同的上述值的那些的實(shí)施例的近似的度量或限制。在該說明書中，包括所附權(quán)利要求中，參數(shù)的所有的數(shù)值(例如，數(shù)量或條件)應(yīng)當(dāng)被理解為在所有實(shí)例中被術(shù)語“約”修飾，不管“約”實(shí)際上是否出現(xiàn)在數(shù)值之前?！凹s”表示所述數(shù)值允許一些輕微的不精確性(數(shù)值在一定程度上接近精確值；大致或相當(dāng)接近該數(shù)值；差不多)。如果“約”所提供的不精確性不在本領(lǐng)域中作此通常意義的理解，那么此處所使用的“約”至少說明了通常的測量和使用這些參數(shù)的方法可能產(chǎn)生的變化。

此外，范圍的公開包括在全部范圍內(nèi)的所有值和進(jìn)一步劃分的范圍的公開，包括為該范圍給出的端點(diǎn)和子范圍。此處提到的范圍，除非另有規(guī)定，包括端點(diǎn)，并且包括全部范圍內(nèi)的所有不同的值以及進(jìn)一步劃分的范圍的公開。因此，例如，“從a到b”或“從約a到約b”的范圍包括a和b。

現(xiàn)在將參照附圖更詳細(xì)地描述示例性實(shí)施例。

聚合物復(fù)合材料廣泛應(yīng)用于汽車、摩托車、船、拖拉機(jī)、公共汽車、移動家庭、野營車和坦克等車輛中，并且在未來隨著對進(jìn)一步減輕車輛質(zhì)量的努力中，它們的使用將增加。增強(qiáng)復(fù)合材料特別適用于汽車或其他車輛(例如摩托車、船)的部件，但也可用于多種其他的行業(yè)和應(yīng)用中，作為非限制性的實(shí)例，包括航空航天部件、工業(yè)設(shè)備和機(jī)械、農(nóng)用設(shè)備、重型機(jī)械。例如，增強(qiáng)復(fù)合材料可用于形成具有輪廓的或復(fù)雜三維形狀的汽車結(jié)構(gòu)部件。非限制性的實(shí)例包括儲氣罐保護(hù)擋板、車體擋板、結(jié)構(gòu)板、門板、內(nèi)部地面、淺盤形地板(例如廂式貨車的)、屋頂、外表面、存儲區(qū)域，包括手套箱、控制箱、行李箱、行李箱地板、卡車車廂等。

與現(xiàn)有的金屬材料相比，聚合物復(fù)合材料需要不同的修復(fù)方法。因此，用于受損的聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)的有效的修復(fù)方法的開發(fā)是必要的。對于外觀修復(fù)，用于填充在表面缺陷內(nèi)的材料需要具有與母體聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)的良好的粘附性，以確保修復(fù)耐久性，并且具有與母體聚合物復(fù)合材料的顏色和紋理匹配的顏色和紋理。用于聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)的外觀修復(fù)的常規(guī)方法不能可靠地提供良好的抗紫外線性、耐磨性和匹配的美觀性。因此，人們希望有用于修復(fù)聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)中的外觀缺陷的新方法。

在各個方面，本發(fā)明提供了采用聚合物貼片修復(fù)聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)中的缺陷的方法。聚合物復(fù)合材料包括至少一種聚合物和至少一種增強(qiáng)材料。在某些方面，聚合物可以是熱塑性聚合物。例如，聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)可以是熱塑性碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。所述缺陷可以是外觀的，例如裂縫、凹槽或凹坑，或缺陷可以是結(jié)構(gòu)性的，例如橫跨聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)或孔的兩個表面的大裂縫。結(jié)構(gòu)缺陷可能是促使裂紋擴(kuò)展或其他破壞機(jī)理的位點(diǎn)，而外觀缺陷有損于聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)的外露區(qū)域的美感。聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)可以是由車輛上的聚合物復(fù)合材料構(gòu)成的任何結(jié)構(gòu)，例如儀表板。因此，聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)可以是平滑的板、彎曲的板或波紋狀的板，例如用于卡車車廂中的板或以上討論的任何應(yīng)用。在某些方面，用于修復(fù)聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)中的缺陷的聚合物貼片是包含熱塑性聚合物的熱塑性貼片。在某些其他方面，聚合物貼片可以是聚合物復(fù)合材料。聚合物貼片可以具有與聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)的構(gòu)成相同的構(gòu)成，包括具有相同水平的相同的增強(qiáng)材料(例如相似的纖維含量)，或具有與聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)不同的聚合物復(fù)合構(gòu)成和/或纖維含量。例如，聚合物貼片可以具有與聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)的構(gòu)成相同的構(gòu)成，但包括小于或大于聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)中的纖維含量的纖維含量。

如圖1所示，該技術(shù)提供了修復(fù)由聚合物復(fù)合材料構(gòu)成的聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12中的缺陷10的示例性方法。聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12可以是車輛的一部分，例如車體面板或限定卡車車廂的地板的面板。缺陷10可以是外觀缺陷或結(jié)構(gòu)缺陷。在某些實(shí)施例中，例如當(dāng)缺陷10是深劃痕、鑿孔、孔或刺痕時，如下文進(jìn)一步闡述的，該方法可以包括用填充材料填充缺陷10。在其他實(shí)施例中，例如當(dāng)缺陷10是淺劃痕時，不需要用填充材料填充缺陷10。如圖1所示，聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12包括可見地外露表面16和可見地非外露表面18。

圖2a和2b示出了與圖1中的聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12類似的聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)的橫截面。在圖2a中，外觀缺陷10a示出在聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12a中，而在圖2b中，結(jié)構(gòu)缺陷10b示出在聚合復(fù)合結(jié)構(gòu)12b中。如圖2a和2b所示，在某些實(shí)施例中，該方法包括采用填充材料14填充聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)中的缺陷。更具體地，圖2a示出了聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12a中的劃痕或鑿孔形式的外觀缺陷10a。圖2a中的方法可以包括采用填充材料14填充外觀缺陷10a。填充材料14可以是硬化以填充缺陷10a的任何填充材料。合適的填充材料14的實(shí)例包括熱塑性塑料，作為非限制性實(shí)例，例如聚酰胺、丙烯酸樹脂、聚碳酸酯、熱塑性聚酯、聚砜以及它們的共聚物，以及熱固性材料，作為非限制性實(shí)例，例如聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂、乙烯基酯、聚酯、丙烯酸酯和聚氨酯。如圖2a所示，填充材料14例如通過刮擦或平滑來平整，使得填充材料14與聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12的外露的即可見的表面16齊平。

圖2b示出了聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12b，其與圖2a中的聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12相似，但是具有從外露表面16延伸到非外露的即不可見的表面18的孔形式的結(jié)構(gòu)缺陷10b。如圖2b所示，該方法包括將板20附接到非外露表面18，使得板20跨越缺陷10b。板20可以由能夠支撐填充材料14的任何材料構(gòu)成。作為非限制性實(shí)例，板20可以由金屬、合金、鋼、玻璃纖維、聚合物或聚合物復(fù)合材料構(gòu)成。將板20附接到聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12的非外露表面18可以通過本領(lǐng)域已知的任何方法進(jìn)行，例如使用粘合劑、硬件，即螺釘，或其組合。如圖2b所示，該方法包括使用填充材料14填充結(jié)構(gòu)缺陷10b。然后，如圖2b所示，填充材料14被刮擦或平滑，使得填充材料與聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)的外露的即可見的表面16齊平。

在圖2a和2b中，該方法還包括固化、干燥或聚合填充材料14，使得填充材料硬化并填充外觀缺陷10a或結(jié)構(gòu)缺陷10b。根據(jù)填充材料14的構(gòu)成，固化、干燥或聚合填充材料14可以包括加熱填充材料14、向填充材料14添加活化劑、將填充材料14暴露于紫外(uv)光、養(yǎng)護(hù)一段時間，或者其組合。在應(yīng)用、平滑和聚合填充材料14之后，根據(jù)本發(fā)明的某些方面，聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)準(zhǔn)備進(jìn)行下一過程以修復(fù)缺陷。

再參考圖1，該方法包括在聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12中的缺陷10上設(shè)置貼片22。貼片22在缺陷10上的定位由聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12上的貼片輪廓線23示出。無論是否使用填充材料填充缺陷10，都進(jìn)行貼片22的設(shè)置。當(dāng)缺陷被填充材料填充時，在填充材料硬化之后，將貼片22設(shè)置在缺陷10上方。貼片22由聚合物材料組成，例如熱塑性聚合物或未固化的熱固性聚合物。因此，貼片22可以是熱固性聚合物貼片、熱塑性聚合物貼片。在某些變型中，聚合物貼片是聚合物復(fù)合材料貼片，其具有聚合物和分散在其中的增強(qiáng)材料。貼片22具有足以覆蓋被修復(fù)的表面并填充間隙的厚度，同時足夠薄以掩蓋或隱藏，即融入到聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12中。因此，貼片22可選地具有大于或等于約1μm至小于或等于約1mm的厚度。在某些方面，貼片22基本上匹配聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12的顏色和/或構(gòu)成，使得在方法完成之后，貼片22覆蓋缺陷10，并且不可見或僅僅是稍微可見?；蛘?，貼片22可以是透明的，使得聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12的顏色通過貼片22顯示。因此，可以通過目視檢查進(jìn)行顏色匹配。填料，作為非限制性實(shí)例，例如炭黑或二氧化鈦，可以包括在貼片材料中以精細(xì)調(diào)節(jié)貼片材料的顏色以匹配聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12。在其他方面，貼片22不需要匹配聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12的顏色和/或構(gòu)成。在某些變化中，合適的貼片材料還包括與聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12相同的聚合物基體或樹脂，但不包括增強(qiáng)纖維。

在其他方面，聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12和貼片22可以由美國專利公開號：2013/0122262，2013/0272780和2015/0108793以及pct國際公報(bào)wo2012/117593，wo2012/105716，wo2012/102315，wo2012/105080，wo2012/105387，wo2012/105389，wo2012/105717，wo2012/108446andwo2012/140793中公開的任何纖維-增強(qiáng)復(fù)合材料組成，其各自的全部內(nèi)容通過引用并入本文。在各個方面，貼片22可以由與聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12相同的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料組成，或者與聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12不同的，但是與聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12相容的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料組成。此外，貼片22可以由與聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12相同的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料構(gòu)成，但是具有較高或較低的纖維含量。

因此，貼片22可以由包含用增強(qiáng)纖維增強(qiáng)的聚合物基體或樹脂的貼片材料組成。用于貼片22或聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12的纖維的合適的非限制性實(shí)例包括碳纖維、玻璃纖維(例如玻璃纖維或石英)、芳族聚酰胺纖維(例如對芳族聚酰胺合成纖維和對芳族聚酰胺合成纖維纖維)、硼纖維、陶瓷纖維、聚酯纖維、超高分子量聚乙烯(uhmwpe)纖維、大麻纖維、玄武巖纖維及其組合。纖維可以作為具有互連的或接觸纖維的纖維氈提供，或者可以是在樹脂基體內(nèi)隨機(jī)分布的單獨(dú)的纖維。合適的纖維可以包括較短長度的纖維(具有≥約0.1mm至≤約10mm的長度)，較長長度的纖維(具有≥約10mm至≤100mm的長度)或連續(xù)纖維(具有≥約100mm的長度)，并且可以包括其任何組合。長纖維可以提供良好的可塑性/生產(chǎn)率/機(jī)械性能的平衡。纖維也可以被切碎。

聚合物復(fù)合材料或貼片內(nèi)的纖維可以以隨機(jī)取向的方式配置，例如以基本上二維隨機(jī)取向或以特定方向取向的方式。在某些變型中，纖維氈可以與高度平面取向或單向定向纖維或其組合一起使用。纖維氈可以具有隨機(jī)取向的纖維，用于良好的可塑性/生產(chǎn)率/機(jī)械性能的平衡。在某些變型中，可以使用隨機(jī)纖維氈。隨機(jī)氈可以包括具有大于或等于約3mm至小于或等于約100mm的平均纖維長度的增強(qiáng)纖維和熱塑性樹脂。這樣的隨機(jī)纖維氈在上述wo2012/105080中有進(jìn)一步的描述。此外，可以包括單向取向的碳纖維層，以便增強(qiáng)承載負(fù)荷的支撐結(jié)構(gòu)的局部剛度和強(qiáng)度。在各種實(shí)施例中，貼片材料具有小于或等于聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)中的纖維濃度的纖維濃度。

如上所述，貼片材料由分散在聚合物基體或樹脂中的增強(qiáng)材料組成，該聚合物基體或樹脂可以與聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)材料相同或不同。作為非限制性實(shí)例，聚合物樹脂可以包括：聚酰胺樹脂(例如pa6、pa11、pa12、pa46、pa66、pa610或己內(nèi)酰胺)、乙烯基酯、酚醛樹脂、雙馬來酰亞胺、聚酰胺酰亞胺樹脂、聚酰亞胺樹脂、氯乙烯樹脂、偏二氯乙烯樹脂、乙酸乙烯酯樹脂、聚乙烯醇樹脂、聚苯乙烯樹脂、丙烯腈苯乙烯樹脂、丙烯睛-丁二烯-苯乙烯樹脂、丙烯酸樹脂、甲基丙烯酸酯樹脂、聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、聚醚酰亞胺樹脂、聚苯硫醚樹脂、聚苯并咪唑樹脂、聚縮醛樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂、聚萘二甲酸乙二醇酯樹脂、聚對苯二甲酸丁二醇酯樹脂、聚丙烯酸酯樹脂、聚芳醚砜樹脂、聚苯醚樹脂、聚苯硫醚樹脂、聚砜樹脂、聚醚砜樹脂、聚醚醚酮樹脂、聚丙交酯樹脂、聚碳酸酯樹脂，或這些樹脂的任何組合或共聚物。因此，貼片材料(即熱塑性貼片材料)的非限制性實(shí)例包括聚酯(包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet))、聚氨酯、聚烯烴、聚(丙烯酸)(paa)、聚(丙烯酸甲酯)(pma)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(pmma)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs)、聚酰胺(包括聚己內(nèi)酰胺(尼龍))、聚乳酸(pla)、聚苯并咪唑、聚碳酸酯、聚醚砜(pes)、聚醚醚酮(peek)、聚醚酰亞胺(pei)、聚乙烯(pe；包括超高分子量聚乙烯(uhmwpe)、中密度聚乙烯(mdpe)、低密度聚乙烯(ldpe)和交聯(lián)聚乙烯(pex))、聚苯醚(ppo)、聚苯硫醚(pps)、聚丙烯(pp)、聚苯乙烯(ps)、聚氯乙烯(pvc)、聚四氟乙烯(ptfe)、其共聚物及其組合。

如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料還可包括其它常規(guī)成分，包括其它增強(qiáng)材料、功能填料或添加劑，如有機(jī)/無機(jī)填料、阻燃劑、抗紫外線輻射劑(uv穩(wěn)定劑)、抗氧化劑、著色劑或顏料，例如炭黑粉末、脫模劑、軟化劑、增塑劑、表面活性劑等。關(guān)于著色劑或顏料，它們可以用于匹配聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12的顏色。

進(jìn)一步參考圖1，該方法還包括將紋理片材24設(shè)置在貼片22上。在某些方面，表面紋理包括可見圖案，例如交叉影線、粒紋圖案或其它表面微圖案。紋理片材24因此具有與聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12的表面紋理相反的，負(fù)的或鏡像的表面紋理或粒紋，使得聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12的表面紋理可以嵌入貼片22內(nèi)。此外，紋理片材24可以由本領(lǐng)域已知的能承受升高的壓力和溫度的任何柔性材料組成。在某些實(shí)施例中，紋理片材24由硅樹脂組成，即，紋理片材24是有紋理的硅樹脂片。在其他實(shí)施例中，紋理片材24是耐熱橡膠或聚酰亞胺的紋理片材，或軟質(zhì)柔韌金屬的紋理片材。如下文更詳細(xì)地描述的，紋理片材24的表面紋理將被轉(zhuǎn)移到貼片22，使得貼片22具有與聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12的表面紋理或粒紋匹配的表面紋理或粒紋。因此，在方法完成之后，貼片22將具有與聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12相同的紋理，使得貼片22與聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12的外露表面16視覺上融為一體。在一些實(shí)施例中，其中聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12沒有表面紋理，即是光滑的，紋理片材不是必需的。類似地，當(dāng)在該方法中使用的其他部件具有與聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12的表面紋理相匹配的表面紋理時，如本文進(jìn)一步討論的，紋理片材不是必需的。

該方法還包括當(dāng)存在紋理片材24時設(shè)置或施加熱源，即加熱元件26至紋理片材24，或者當(dāng)紋理片材24不存在時，設(shè)置或施加熱源，即加熱元件26至貼片22。例如，熱源26具有接觸紋理片材24或貼片22的下表面28。在一些實(shí)施例中，熱源26的下表面28包括與聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12中的紋理或粒紋成負(fù)像的紋理或粒紋。在這樣的實(shí)施例中，紋理從熱源26的下表面28轉(zhuǎn)移到貼片22，并且紋理片材24不是必需的。熱源26可以是本領(lǐng)域已知的任何熱源，例如熱毯或感應(yīng)式加熱器。

圖3a示出了與圖1的情境中描述的方法類似的方法，其中熱源26是熱毯26a。熱毯26a具有下表面28a，當(dāng)下表面28a不具有與聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12的紋理或粒紋成負(fù)像的紋理或粒紋時，該下表面28a接觸紋理片材24，或者當(dāng)下表面28a具有與聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12的紋理或粒紋成負(fù)像的紋理或粒紋時，該下表面28a接觸貼片22。換句話說，當(dāng)熱毯26a的下表面28a包括紋理或粒紋時，紋理片材24是與貼片22的外露表面16接觸的熱毯26a的表面。

圖3b示出了與圖1的情境中描述的方法類似的方法，其中熱源26是從與感應(yīng)器30相關(guān)聯(lián)的導(dǎo)電片26b產(chǎn)生的感應(yīng)熱。導(dǎo)電片26a具有下表面28b，當(dāng)下表面28b不具有與聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12的紋理或粒紋成負(fù)像的紋理或粒紋時，該下表面28b接觸紋理片材24，或者當(dāng)下表面28b具有與聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12的紋理或粒紋成負(fù)像的紋理或粒紋時，該下表面28b接觸貼片22。因此，在某些方面，感應(yīng)式加熱器26的下表面28b可以具有與聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12的幾何形狀相匹配的幾何形狀。感應(yīng)器30設(shè)置在聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12的非外露表面18上，使得貼片22和紋理片材24(當(dāng)存在時)位于感應(yīng)式加熱器26b和感應(yīng)器30之間?；蛘撸袘?yīng)器30可以設(shè)置在導(dǎo)電片26b或壓力源32的頂部上。感應(yīng)器30與導(dǎo)電片26b配合以產(chǎn)生熱量。

再次參考圖1，該方法還包括向貼片22，紋理片材24(當(dāng)需要紋理片材時)和熱源26施加壓力。對貼片22和紋理片材24施加壓力包括將壓力源32施加在熱源26上。壓力源32可以是本領(lǐng)域已知的任何壓力源，例如真空袋機(jī)械力(例如使用沙袋)或磁力(例如使用電磁體)。對貼片22施加壓力包括向熱源26、紋理片材24(當(dāng)存在時)、貼片22以及聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12施加大于或等于約0.001mpa至小于或等于約1mpa，或大于或等于約0.005mpa至小于或等于約0.1mpa的標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。

圖4a示出了與圖1的情境中描述的方法類似的方法，其中壓力源32是真空袋組件32a。真空袋組件32a完全覆蓋其下方的部件，即熱源26、紋理片材24(當(dāng)存在時)、貼片22以及聚合復(fù)合結(jié)構(gòu)12的具有缺陷10的區(qū)域，使得真空袋組件32a與聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12的外露表面16連續(xù)接觸。作為非限制性的實(shí)例，真空袋組件32a可以通過膠結(jié)膩?zhàn)痈浇拥骄酆衔飶?fù)合結(jié)構(gòu)的外露表面16上。真空袋組件32a包括端口34，該端口34接收與負(fù)壓源相關(guān)聯(lián)的導(dǎo)管。因此，端口34與真空袋組件32a的真空袋連通。當(dāng)操作負(fù)壓源時，在真空袋組件32a下產(chǎn)生真空，這導(dǎo)致熱源26、紋理片材24、貼片22和聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12變得被迫或擠壓在一起。換句話說，真空袋組件32a的邊緣相對于聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12密封，并且真空，即負(fù)壓被抽吸通過真空袋組件32a。此外，在各種實(shí)施例中，熱源26被定位在真空袋組件32a的正下方。因此，為了防止熱源26熔化真空袋，耐熱或基本上耐熱的柔性罩可以位于熱源26和真空袋組件32a之間。通過“基本上耐熱”，這意味著柔性罩不會通過罩傳遞足夠量的熱量以熔化或以其他方式不利地影響真空袋組件32a。該罩可以由任何柔性耐熱材料組成，例如硅樹脂。

圖5a是示出使用真空袋組件32a可能發(fā)生的潛在問題的另一變型。圖5a示出了聚合物復(fù)合基底12和真空袋組件32a的橫截面圖。當(dāng)聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12不平坦，即具有彎曲的或波紋狀表面，并且真空袋組件32a抵靠聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12的外露表面16平放時，當(dāng)負(fù)壓源啟動，真空袋組件32有可能在角部或接頭36處被提離外露表面16，如箭頭所示。真空袋組件32a的提離可能導(dǎo)致與聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12的不良接觸，并且不利地影響熱源26、紋理片材24、貼片22和聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12如何通過負(fù)壓被強(qiáng)制靠在一起。因此，如圖5b所示，由于褶皺38被設(shè)置在聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12的外露表面16上，真空袋組件32a可以包括褶皺38。褶皺38可以例如是通過在真空袋組件32a中鄰近拐角或接頭36處提供松弛而產(chǎn)生的。當(dāng)施加負(fù)壓時，比不使用褶皺38更有效地將真空袋拉到聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12的外露表面16上，包括在拐角或接頭36處(如塊箭頭所示)。

圖4b示出了與圖1的情境中描述的方法類似的方法，其中壓力源是沙袋32b。沙袋32b設(shè)置在熱源26上，其將熱源26、紋理片材24(當(dāng)存在時)、貼片22和聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12強(qiáng)制壓在一起。為了增加由沙袋32b提供的壓力，剛性板40可以在朝向聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12的方向機(jī)械地壓靠沙袋32b。在一些實(shí)施例中，機(jī)械的向下的力被壓靠在剛性板40上。

當(dāng)壓力導(dǎo)致聚合物貼片22與聚合物復(fù)合材料表面12形狀一致時，該方法包括向聚合物貼片22施加熱量。熱量由熱源26供應(yīng)或提供。熱量略微熔化貼片22并可選擇地略微熔化聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12的外露表面16的位于貼片22下的部分，使得在加熱之后，貼片變得粘附于聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)，從而覆蓋缺陷10。當(dāng)貼片22和聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12的外露表面16的貼片下方的部分熔化時，熔融部分共混在一起以在貼片22和聚合復(fù)合結(jié)構(gòu)12之間形成牢固的結(jié)合。例如，當(dāng)貼片22和聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12由相同的材料組成時，貼片22和聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12的一部分將熔化并混合在一起。此外，由于壓力迫使紋理片材24(或包含紋理表面的熱源26)抵靠貼片22，所以隨著在加熱期間貼片22軟化，紋理被轉(zhuǎn)移到貼片22上。

隨著聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12被加熱，聚合物復(fù)合材料軟化，這導(dǎo)致嵌入在聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12內(nèi)的纖維朝著外露表面16遷移，這是由于在用于制備聚合物復(fù)合材料的最初工藝過程中產(chǎn)生的、由聚合物復(fù)合材料保持的固有的壓縮力。這種現(xiàn)象被稱為“回彈”?；貜棇?dǎo)致圍繞貼片22的可見的不均勻區(qū)域。例如，由于回彈，聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12中的纖維比不發(fā)生回彈的區(qū)域，也就是聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12被加熱得較少或根本不被加熱的區(qū)域更為明顯。因此，為了防止或減輕回彈，向聚合物貼片22施加熱量包括將貼片22加熱至高到足以熔化聚合物貼片22的溫度，但足夠低以防止或最小化聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12的回彈或熱變形。在各種實(shí)施例中，溫度不超過比聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)的熔點(diǎn)高約50℃的溫度。因此，溫度是高度可變的并且取決于貼片材料。例如，貼片22的加熱可以包括將貼片22加熱到大于或等于約190℃至小于或等于約230℃的溫度。加熱進(jìn)行大于或等于約0.1分鐘至小于或等于約120分鐘，或直到貼片22的足夠部分熔化，使得在加熱停止時貼片22粘附于聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)12，并且貼片冷卻并硬化。

圖6是用于修復(fù)波紋狀聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)112中的缺陷110的另一種方法的圖示。更具體地，圖6示出了圖1中所示方法的變型。缺陷110和波紋狀聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)112可以是本文所述的任何類型的缺陷或聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)，不同之處在于，聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)112是波紋狀的，即包括高的和低的部分的重復(fù)序列(皺褶峰/平地和谷/凹槽)。然而，應(yīng)當(dāng)理解，除了波紋狀之外，該方法可以應(yīng)用于具有不規(guī)則表面幾何形狀的聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)，或具有光滑的或平坦的表面幾何形狀的聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)。波紋狀聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)112包括外露表面，即第一波紋狀表面116和非外露表面118。

圖6中所示的方法包括在波紋狀聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)112中的缺陷110上方設(shè)置貼片122，并將紋理片材124設(shè)置在貼片122上。如上文關(guān)于圖1所描述的方法來執(zhí)行貼片122和紋理片材124的設(shè)置。貼片122在缺陷110上的定位由聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)112上的貼片輪廓線123示出。與圖3b中所示的方法相同，圖6中所示的方法包括將剛性板150設(shè)置在紋理片材124上(當(dāng)存在時)和貼片122上，使得剛性板150的底表面152與紋理片材124或貼片122接觸。如上所述，波紋狀聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)112具有第一波紋狀表面。因此，剛性板150的底表面152具有相應(yīng)的或匹配的波紋，即允許剛性板150形狀一致地設(shè)置在波紋狀聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)112的第一波紋狀表面上的第二波紋狀表面。因此，該方法包括將具有第二波紋狀表面152的剛性板150設(shè)置在第一波紋狀表面116的具有平貼片122的區(qū)域上，該第二波紋狀表面152與第一波紋狀表面116互補(bǔ)。類似地，當(dāng)聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)112具有帶有不規(guī)則幾何形狀的外露表面116時，剛性板150具有與外露表面116的不規(guī)則幾何形狀互補(bǔ)的表面。換句話說，剛性板150具有與聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)112的外露表面116互補(bǔ)的表面，其中外露表面可以具有光滑或平坦的幾何形狀、波紋狀幾何形狀或不規(guī)則幾何形狀。

剛性板150由導(dǎo)熱性材料組成，例如金屬、合金、鋼，或者由高導(dǎo)熱性復(fù)合材料組成，例如高度填充的(即，大于或等于約50％(重量/重量)至小于或等于約90％(重量/重量))碳復(fù)合材料。在某些實(shí)施例中，剛性板150的底表面152包括與波紋狀聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)112中的紋理或粒紋成負(fù)像的紋理或粒紋。在這樣的實(shí)施例中，包括在剛性板150的底表面152中的紋理或粒紋在執(zhí)行該方法期間被轉(zhuǎn)移到貼片，這使得不需要包含紋理片材124。

該方法還包括將熱源126設(shè)置或施加至剛性板150。例如，熱源126具有接觸剛性板150的下表面128。熱源126可以是本領(lǐng)域已知的任何熱源，例如熱毯或感應(yīng)式加熱器，如上文所述。

圖7a示出了與圖6中相似的方法，其中熱源126是熱毯126a。熱毯126a具有接觸剛性板150的下表面128a。由于剛性板150導(dǎo)熱，由熱毯126a提供的熱量通過剛性板150傳遞并進(jìn)入到貼片122中。

圖7b示出了與圖6中相似的方法，其中熱源126是從與感應(yīng)器130相關(guān)聯(lián)的導(dǎo)電片126b產(chǎn)生的感應(yīng)熱。導(dǎo)電片126b具有接觸剛性板150的下表面128b。感應(yīng)器130設(shè)置在波紋狀聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)112的非外露表面118上，使得貼片122、紋理片材124(當(dāng)存在時)和剛性板150位于感應(yīng)式加熱器126b和感應(yīng)器130之間?；蛘?，感應(yīng)器130可以設(shè)置在導(dǎo)電片126b或壓力源132的頂部上。感應(yīng)器130與導(dǎo)電片126b配合以產(chǎn)生熱量，該熱量通過導(dǎo)熱的剛性板150傳遞并到達(dá)貼片122。

在一些實(shí)施例中，剛性板150是導(dǎo)電的，使得感應(yīng)器130與剛性板150配合以產(chǎn)生熱量，該熱量被傳遞至貼片122。因此，圖6中所示的方法可選地包括當(dāng)剛性板150不夠重以足以向貼片122提供足夠的壓力時，施加壓力至貼片122、紋理片材24(當(dāng)需要紋理片材時)、剛性版150和熱源26，或者額外的壓力是期望的。施加壓力包括在熱源126上施加壓力源132。壓力源132可以是本領(lǐng)域已知的任何壓力源，例如真空袋、機(jī)械力或磁力?？梢匀缟厦骊P(guān)于圖4a和4b所討論的那樣施加壓力源。

圖6中所示的方法還包括向聚合物貼片122施加熱量。熱量由熱源126供應(yīng)或提供。加熱貼片122使得貼片粘附于波紋狀聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)112，如上面關(guān)于圖1所討論的。

為了說明和描述的目的，已經(jīng)提供了對實(shí)施例的前述描述。這并不意圖是窮盡的或限制本發(fā)明。特定實(shí)施例的個別元件或特征通常不限于該特定實(shí)施例，但是在適用的情況下，即使沒有特別示出或描述也可以互換或者在所選擇的實(shí)施例中使用。也可以以許多方式變化。其也可以多種方式變化。這些變化不被視為脫離本發(fā)明，并且所有這些修改旨在被包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。