多組分聚合樹脂、應用其的方法以及包含其的複合層壓製品結構與流程

2023-09-17 19:18:00 1

本申請要求於2014年6月4日提交的美國臨時申請第62/007,614號的優先權，其全部內容通過引用併入本文。

本申請要求於2014年6月4日提交的美國臨時申請第62/007,632號的優先權，其全部內容通過引用併入本文。

本申請要求於2014年6月4日提交的美國臨時申請第62/007,652號的優先權，其全部內容通過引用併入本文。

本申請要求於2014年6月4日提交的美國臨時申請第62/007,670號的優先權，其全部內容通過引用併入本文。

本申請要求於2014年6月4日提交的美國臨時申請第62/007,685號的優先權，其全部內容通過引用併入本文。

本申請要求於2015年1月28日提交的美國臨時申請第62/108,837號的優先權，其全部內容通過引用併入本文。

背景技術：

結構部件的大量生產集中於低成本材料和低組裝成本，但是最初可能需要用於工具和設備的高資本的長期投資。然而，大量生產不容易適應設計變化。

目前，部件的小批量生產涉及低資本支出、昂貴的材料以及高組裝成本，例如鋁組件。總體來說，小批量生產仍然是非常貴的。

期望生產用於製造結構組件，例如底盤、用於通信設備的面板、用於運輸工具或交通工具(例如，自行車、摩託車、卡車等)的框架或主體部分、農業應用(例如，農業設備)、能量相關應用(例如，風力、太陽能)、衛星應用、航空航天應用、結構材料(例如，建築材料等)和消費產品(例如，家具、馬桶座圈，尤其電子產品)的輕質、牢固且堅硬的複合材料。

期望生產用於製造底盤或主體組件具有良好能量吸收的輕質、牢固的複合組件，例如汽車發動機罩或其他主體面板。主體組件可能設計用於在車禍時提供能量吸收。出於安全原因，將汽車發動機罩或主體組件設計成具有一些阻尼或能量吸收特性。

用於運輸工具(例如，汽車、卡車或任何車輛)、農業設備、建築設備或航空航天工業的複合組件可以顯著地提高燃料效率並減少碳排放。這種複合材料可包含碳纖維或玻璃纖維。碳纖維可能比玻璃纖維更硬、更牢固也更輕，但通常可能更昂貴。碳纖維增強組件可比鋁組件輕約20％，並且比一些鋼組件輕約50％。碳纖維增強複合材料的強度-重量比或剛度-重量比可能比鋁和鋼的高。

目前，複合組件常常通過常規方法製造，包括高壓樹脂傳遞模塑(RTM)。複合組件也可以由預浸漬纖維(「預浸材料」)形成，並且可能需要烘箱或高壓鍋來固化預浸材料。傳統上，碳纖維增強複合組件與金屬組件相比不具有成本競爭力，原因有幾個。首先，高壓RTM可能需要相對昂貴的設備和高壓以使聚合樹脂流動以浸漬纖維並減少表面缺陷(例如針孔或不期望的孔隙率)。儘管高壓應用樹脂，表面仍然可能具有針孔或表面缺陷。具有這種缺陷的表面可能不顯示所期望的表面光潔度或令人滿意的外觀。這種表面缺陷還可能使得塗覆複合材料表面更加困難。第二，與金屬組件相比，高壓RTM還可能需要更長的循環時間來製造複合組件。例如，碳纖維部件的生產周期；包括加熱、固化和冷卻複合組件，與鋼或鋁部件的以秒計相比，可能花費大約45分鐘或更長時間。第三，原始碳化纖維的材料成本可能較高，並且來自RTM的纖維廢料也可能非常高。例如，當製造具有複雜形狀或幾何結構的複合組件時，可能浪費高達40％的原始碳纖維。此外，由於表面缺陷，與金屬部件相比，RTM部件的產品收率相對較低。

製造商繼續尋求低成本替代材料、低成本工具以及更快的循環時間以降低複合組件的生產成本。

技術實現要素：

本文公開的實施方案涉及一種低粘度的聚合樹脂。更具體地，實施方案涉及聚合樹脂組分和特性、設備、以及應用該聚合樹脂以形成纖維增強複合材料夾層結構和纖維增強複合材料結構的方法。

在一個實施方案中，公開了一種形成複合層壓製品結構的方法。該方法包括混合包含聚氨酯和環氧樹脂的聚合樹脂。該方法包括將聚合樹脂加熱到並保持在環境溫度和聚合樹脂的組分的固化溫度之間的應用溫度。該方法包括將聚合樹脂應用到纖維片材上。該方法包括將纖維片材放置在包括至少部分地由相應的單元壁限定的多個單元的芯部上，纖維片材延伸穿過多個單元中的至少一些。纖維片材包括在其上應用的聚合樹脂。該方法進一步包括在放置之後，固化應用在纖維片材上的聚合樹脂。

在一個實施方案中，公開了一種複合層壓製品結構。複合層壓製品結構包括至少一個芯部，該芯部包括至少部分地由相應的單元壁限定的多個單元。複合層壓製品結構包括附著到芯部的第一端的一個或多個第一複合層壓製品和附著到芯部的第二端的一個或多個第二複合層壓製品。一個或多個第一複合層壓製品和一個或多個第二複合層壓製品中的每一個在其中具有固化的聚合樹脂。固化的聚合樹脂包含聚氨酯和環氧樹脂。

在一個實施方案中，公開了一種聚合樹脂。該聚合樹脂包含一種混合物，該混合物包含第一熱固性塑料和至少第二熱固性塑料。在固化時第二熱固性塑料的硬度和防水性比第一熱固性塑料的硬度和防水性大，並且第二熱固性塑料為約50％(按體積計)或更少的聚合樹脂。第一熱固性環氧樹脂和第二熱固性塑料各自以足以允許混合後形成微泡沫的量存在。

在一個實施方案中，公開了一種應用聚合樹脂的方法。該方法包括將包含聚氨酯和環氧樹脂的聚合樹脂放置在容器中。該方法包括在環境溫度下在容器中混合聚合樹脂與硬化劑，其中硬化劑被構成為在第一溫度下固化聚合樹脂。該方法包括將容器放置在包含流體的壓力容器中。該方法進一步包括將聚合樹脂加熱到並保持在第一溫度和環境溫度之間的足以使聚合樹脂顯示粘度為約300釐泊或更小的應用溫度，並且流體保持在應用溫度。該方法進一步包括將聚合樹脂應用到纖維片材上。

來自任何所公開的實施方案的特徵可以彼此結合使用，且不限於此。另外，通過考慮下面詳細說明以及附圖，本發明的其他特徵和優點對於本領域普通技術人員來說將變得顯而易見。

附圖說明

附圖示出了本發明的幾個實施方案，其中相同的附圖標記指代附圖中所示的不同視圖或實施方案中的相同或相似的元件或部件。

圖1A是根據一個實施方案的用於加熱和噴塗聚合樹脂的壓力罐的示意圖。

圖1B是在混合聚合樹脂和硬化劑之前圖1A的容器的示意圖。

圖2是根據一個實施方案的圖1A的壓力罐的等距視圖。

圖3是根據一個實施方案的含有包含硬化劑的聚合樹脂的圖1A的容器的等距視圖。

圖4是根據一個實施方案的噴塗聚合樹脂的方法的流程圖。

圖5是根據一個實施方案的形成回收的纖維片材的裝置的示意圖。

圖6是根據本發明的一個實施方案的針刺(needling)之後圖5的纖維片材的照片。

圖7是根據本發明的一個實施方案的在兩個纖維片材之間具有網孔的圖5的纖維片材的照片。

圖8是根據本發明的一個實施方案的包括由吸管制成的芯部的複合材料夾層的照片。

圖9是根據一個實施方案的複合材料夾層的橫截面圖。

圖10是根據一個實施方案的複合材料夾層的橫截面圖。

圖11是根據一個實施方案的由複合材料夾層、金屬插入物形成並用NCF加強的組件的橫截面圖。

圖12是根據一個實施方案的形成複合材料夾層的方法的流程圖。

圖13是根據一個實施方案的形成複合材料夾層的方法的流程圖。

具體實施方式

本文公開的實施方案涉及具有第一熱固性塑料和一種或多種另外的組分(例如，第二熱固性塑料和/或熱塑性塑料)的聚合樹脂、包含其的複合層壓製品、製備和使用其的方法、以及包含其的複合層壓製品結構。本文公開的實施方案提供了一種包含液體混合物或第一熱固性塑料(例如，聚氨酯)和至少第二熱固性塑料(例如，環氧樹脂)和/或其他聚合物材料例如一種或多種熱塑性塑料的混合物的聚合樹脂。聚合樹脂通常在固化之前為液體形式，而在固化之後變成固體，這是一個交聯過程。聚合樹脂可包括含在其中的一種或多種硬化劑以催化樹脂的一種或多種組分的固化。聚合樹脂可用作粘合劑。兩種或多種熱固性塑料可用於形成複合層壓製品結構，例如碳纖維複合層壓製品。複合層壓製品可包括在纖維片材或墊上或至少部分地併入纖維片材或墊中的一層或多層聚合樹脂。

聚合樹脂在高溫下粘度低，使得聚合樹脂可以在低壓下噴塗，例如小於90psi。聚合樹脂還可在固化期間形成微泡沫。微泡沫可以很好地附著到相對較硬的材料(例如，塑料)，特別是當材料用於粘結的表面積較小時，例如，諸如下面更詳細地討論的單元如管(例如，塑料管)的開口端。

如下面更詳細地討論的，聚合樹脂可用於形成包括「硬」芯或「軟」芯的複合材料夾層。「硬」芯可以有效地將載荷從芯部的一端傳遞到芯部的另一端。例如，「硬」芯可由包括一種或多種塑料材料的芯部坯(blank)形成，並且可包括具有開口端的多個單元(例如，緊密堆積的基本上平行的塑料管)。多個單元可至少部分地由相應的一個或多個單元壁限定(例如，塑料材料可以限定蜂窩狀結構，其中單元可以具有任何數量的合適形狀)。在一些實施方案中，芯部坯的可壓縮單元可以由管(tube)或吸管(straw)形成或限定。在一些實施方案中，單元可以是管，例如吸管(例如，每個吸管可以限定芯部的相應單元，並且相鄰的芯部可以限定在其間的間隙或空間中另外的單元)。以非常低的成本由聚碳酸酯商業製成的塑料吸管可以以大致平行的布置固定在一起。硬芯可選地或另外包括高密度泡沫。硬芯可以為複合材料夾層提供高的彎曲剛度。在單元的情況下，更具體地，在塑料管的情況下，芯部可以具有多個單元或管，每個具有開口端。與「軟」芯相比，「硬」芯可以增加複合材料夾層的彎曲剛度。

用於本文公開的實施方案的任何一個中的合適芯部的更多細節可以在PCT國際申請號中找到—標題為「Composite sandwich with high bending stiffness and light weight(具有高彎曲剛度和輕量的複合材料夾層)」及同時提交(其要求於2014年6月4日提交的標題為「Composite sandwich with high bending stiffness and light weight(具有高彎曲剛度和輕量的複合材料夾層」的美國臨時專利申請第62/007,614號(代理人案卷號P243720.U.S.01)的優先權)，其全部內容通過引用併入本文。複合材料夾層的芯部可以包括一束塑料管，例如吸管，並且可以適合於製造汽車部件，例如底盤。

使用常規環氧樹脂例如由開口端的塑料單元(例如管或吸管)形成的「硬」芯可能難以附著到複合層壓製品(例如，一層或多層在芯部上形成單層的複合層壓製品)。例如，當使用常規環氧樹脂時，複合層壓製品更可能剝離「硬」芯。根據本文公開的實施方案的聚合樹脂通過向其提供足夠的粘附性解決包含「硬」芯的複合材料夾層的剝離問題(例如，通過具有由聚合物/環氧樹脂混合物形成的微泡沫的較大附著力，該微泡沫可通過開口端至少部分地延伸到單元中)。

相反，當將載荷應用到芯部的一端上時，「軟」芯可能不會將載荷從芯部的一端傳遞到芯部的另一端，例如，「軟」芯可能由紙板或卡板或低密度泡沫等形成。假設衝擊沿著Z軸(例如，大致垂直於複合層壓製品的表面)，「軟」芯可比「硬」芯吸收更多的垂直能量或衝擊(例如，在大致垂直於複合層壓製品的方向上)。「硬」芯可以吸收更多的水平能量，例如沿著垂直於Z軸的複合層壓製品的平面(例如，在X-Y平面中)。包括紙板的複合材料夾層可以用於汽車發動機罩、汽車表面面板(例如，其中具有最小的氣孔或孔隙率的A級表面面板)、航空航天應用或消費產品(例如家具)或建築材料或類似需要能量吸收的應用。因為「軟」芯不能傳遞基本上垂直於芯部的載荷，而「硬」芯可以傳遞，所以「軟」芯複合材料夾層與「硬」芯複合材料夾層的製造工藝不同。用於製造具有「軟」芯的複合材料夾層的設備和方法的細節公開在PCT國際申請號中—(代理人案卷號44353WO01_496714-23)，標題為「Composite sturcture Exhibiting Energy Absropion and/or Including a Defect Free Surface(顯示能量吸收和/或包括無缺陷表面的複合結構)」，其與本申請同時提交，並且其全部內容通過引用併入本文。

樹脂組合物

根據一個或多個實施方案，聚合樹脂可以包含一種或多種粘度相對低的熱固性塑料和一種或多種熱固性塑料和/或一種或多種粘度相對高的熱塑性塑料的混合物，例如包含聚氨酯和環氧樹脂的混合物。混合物在室溫下的粘度可能相對低(例如，約40mPa·s或更小)。在一些實施方案中，下面更詳細地解釋，聚合樹脂可能包含至少一種硬化劑、至少一種第VIII族金屬材料、至少一種填充材料或至少一種熱塑性塑料中的一種或多種。因為其他高粘度熱固性塑料(例如，由Momentive提供的環氧樹脂EP05475)的粘度通常比低粘度熱固性塑料的相對高，因此聚合樹脂的低粘度可能主要是由低粘度熱固性塑料(例如，聚氨酯，例如由Huntsman聚氨酯提供的在環境溫度下具有約150釐泊粘度的VITROX)貢獻。聚氨酯的粘度可能為約30-40mPa·s，而環氧樹脂的粘度可能為約50-70mPa·s(或在特殊情況下為約15mPa·s(對於通過Dow的VoraForce 5300))。本文公開的聚合樹脂可能具有相對短的固化時間，同時顯示其收縮率相對小(例如，低於約3％)。在120℃下環氧樹脂EP05475的固化時間為5分鐘，Tg為約120℃，而聚氨酯的固化時間可能為約1小時或更長，並且Tg低於約250℃。如本文所用，術語「固化」或「已固化的」包含至少部分或完全固化或已固化的含義。

聚氨酯熱固性塑料可向聚合樹脂提供一種或多種所期望的抗彎曲性、彈性、低粘度或發泡能力(例如，在複合層壓製品結構的形成期間形成微泡沫的能力)。環氧樹脂熱固性塑料可向聚合樹脂提供所期望的能量吸收或機械故障異型材(profile)，例如沿著平行於部件表面的力矢量的脆性斷裂。環氧樹脂熱固性塑料可以為所得複合層壓製品提供防水(例如，不漏水的)特性或提供更好的載荷傳遞能力(例如，更堅固的表面)。

在一些實施方案中，聚合樹脂可包含至少一種固化劑或硬化劑，該硬化劑可被配置為使聚合樹脂的一種或多種組分固化。例如，當聚合樹脂包含環氧樹脂和聚氨酯時，聚合樹脂可包含用於環氧樹脂或聚氨酯中的一種或兩種硬化劑。用於環氧樹脂和聚氨酯的合適的硬化劑可以包含任何已知的用於固化本文公開的環氧樹脂和聚氨酯的硬化劑。例如，至少一種硬化劑可以包含用於環氧樹脂的胺基硬化劑和用於聚氨酯的包含硬化劑的多異氰酸酯。固化劑或硬化劑可以以每份聚合樹脂或其組分約1:100至約1:3份固化劑或硬化劑的比例存在於聚合樹脂中。在一些實施方案中，硬化劑可以構成為在約50℃或更高溫度開始固化，例如約50℃至約150℃、約70℃至約120℃、或約70℃至約90℃、或約70℃或更高溫度。

在一些實施方案中，聚合樹脂還可包含一種或多種熱固性塑料和熱塑性塑料的混合物，例如環氧樹脂和熱塑性纖維的混合物，或聚氨酯和熱塑性纖維的混合物，或前述的組合。可以包含熱塑性塑料以向固化的複合部件(composite part)提供韌性或彈性。合適的熱塑性塑料可以包含聚丙烯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚苯硫醚、聚醚醚酮(PEEK)或另一種聚芳醚酮或丙烯酸中的一種或多種。熱塑性塑料可能佔約1％至約20％(按體積計)的聚合樹脂。聚合樹脂還可包含具有低粘度的熱固性塑料，例如聚氨酯。聚合樹脂還可包含粘度相對高的熱固性塑料，例如環氧樹脂，其可以被加熱以降低通過使用壓力罐或商業噴頭噴塗的粘度。

與僅具有聚氨酯或僅具有環氧樹脂的樹脂相比，聚合樹脂可能具有更好的載荷傳遞能力以及改進的機械性能，包括更高的剛度、強度、模量和硬度。聚合樹脂在固化期間從未固化的液態至固化的固態的低收縮率等於或小於3％(按體積計)，例如約1.5％至約3％、約2％至約3％、約2.5％至約3％、或約2.5％。低收縮率允許對成品複合組件更好的尺寸控制。

通常環氧樹脂的保存期限比聚氨酯的短。在一些實施方案中，環氧樹脂可在使用前幾小時混合。相比之下，通常聚氨酯的保存期限比環氧樹脂的長，其基於異氰酸酯化學過程並且具有可調節的保存期限和快速固化能力。在一些實施方案中，聚氨酯或環氧樹脂可包含一種或多種阻燃劑組分。例如，聚合樹脂可包含酚醛環氧樹脂或其等同物。

由於其中一種或多種材料的性質，聚合樹脂例如聚氨酯和環氧樹脂的混合物可能在固化後是防水的。通常，熱固性塑料(例如，聚氨酯微泡沫)可能具有水滲透性，而另一種熱固性塑料(例如，環氧樹脂)可能是防水的。因此，當使用足夠量的防水熱固性塑料時，混合物可能是防水的或水密封的。例如，當聚氨酯/環氧聚合樹脂中的環氧樹脂的量超過約28％(按體積計)(例如30％(按體積計))時，混合物可大體上顯示防水的特性。

此外，聚合樹脂能夠形成聚氨酯泡沫，這可以增強複合層壓製品與複合材料夾層的芯部的結合。發現根據當前的公開形成的複合層壓製品不會從「硬」芯(例如塑料管)上剝離。在本文的一些實施方案中，在聚合樹脂中期望有選定量的發泡，例如通過其中的一種或多種組分(例如，反應以形成微泡沫的聚氨酯)。作為聚合樹脂泡沫中的聚氨酯，泡沫(例如微泡沫)可以滲入到芯部的單元或管中，從而與芯部形成機械結合。這種滲透可在芯部的開口端發生，並且可包括至少部分從開口端向內滲透。

在一些實施方案中，聚合樹脂可包含液體混合物或環氧樹脂和聚氨酯的混合物。在一些實施方案中，聚合樹脂可以包含至多約50％(按體積計)的包含固化劑或硬化劑的環氧樹脂、高達約20％(按體積計)的第VIII族金屬材料，剩餘體積可能是聚氨酯。當混合時，環氧樹脂可能與聚氨酯反應(例如，用熱的方法和/或以化學方法)。當環氧樹脂的量超過一定量(例如，約40％(按體積計))時，可能發生不期望的反應，這可能引起不期望的熱和/或不受控制的發泡。在一些實施方案中，聚合樹脂可能包含小於約50％(按體積計)的環氧樹脂，例如，按體積計，約40％的環氧樹脂，約5％至約40％、約10％至約35％、約20％至約30％、約20％至約40％、約25％至約35％、約28％至約32％、約20％、約25％、約35％或約30％的聚合樹脂。在一些實施方案中，聚合樹脂可包含小於約30％(按體積計)的環氧樹脂。在一些實施方案中，聚合樹脂可包含小於約20％(按體積計)的環氧樹脂。在一些實施方案中，聚合樹脂可包含小於約10％(按體積計)的環氧樹脂。在一些實施方案中，聚合樹脂的聚氨酯與環氧樹脂的比率可以為約1:1或更多，例如約2:1、約2.5:1、約3:1、約3.5:1、約4:1、約5:1、約7:1或約9:1。

在一個實施方案中，聚合樹脂可包含聚氨酯、環氧樹脂和至少一種硬化劑。至少一種硬化劑可以構成為使聚合樹脂的一種或多種組分開始固化。至少一種硬化劑可以具體地構成為僅使聚合樹脂的一種組分固化。合適的硬化劑可包含用於環氧樹脂的胺基硬化劑、包含用於聚氨酯的硬化劑的聚異氰酸酯或適於使本文公開的聚合樹脂的一種或多種組分固化的任何其他硬化劑。在一個實施方案中，環氧樹脂可能是約10％至約35％(按體積計)的聚合樹脂，至少一種硬化劑可以以聚合樹脂或其組分的約1:100至約1:3的比例存在(例如，硬化劑與環氧樹脂或硬化劑與樹脂的比例為1:5)(按體積計)，並且聚氨酯可構成至少一些聚合樹脂的餘量。在一個實施方案中，環氧樹脂可能是約25％至約35％(按體積計)的聚合樹脂，至少一種硬化劑可以以聚合樹脂或其組分(例如，環氧樹脂或聚氨酯)的比例約1:10至約1:3或約1:5至約1:5至約1:3(按體積計)存在，並且聚氨酯可構成至少一些聚合樹脂的餘量。根據要求的時間應用聚合樹脂，一定量的至少一種硬化劑被構成為或被使用以足以使聚合樹脂在所期望的時間內固化(例如，至少部分硬化)，例如約3小時或更短、約2小時或更短、約1小時或更短、約30分鐘或更短、約20分鐘或更短、約15分鐘或更短、或約10分鐘或更短的時間。

足以在環氧樹脂和聚氨酯之間引起不希望的或不受控制的反應(例如，不受控制的發泡)的環氧樹脂的體積百分率或比例可隨著第VIII族金屬材料的添加而變化。第VIII族金屬材料可用於穩定或調節聚合樹脂中環氧樹脂和聚氨酯的反應。第VIII族金屬材料可包括鈷(Co)、鎳(Ni)、鐵(Fe)、包含其中一種或多種的陶瓷(例如，鐵氧體)或包含其中任何一個的合金。第VIII族金屬材料可以等於或小於20％(按體積計)的聚合樹脂，例如為聚合樹脂的體積的約0.1％至約20％、約0.5％至約10％、約1％至約5％、約2％、約3％、或約4％或更少。在一些實施方案中，第VIII族金屬材料可能是按體積計約15％的聚合樹脂，小於約10％、小於約5％或小於約1％的聚合樹脂。通過將第VIII族金屬材料添加到聚合樹脂中，可以增加其中的環氧樹脂的量以提供所期望的表面硬度和/或產生基本上不漏水的表面。例如，隨著聚合樹脂中環氧樹脂的體積百分比增加到約25％以上，固化的複合材料開始顯示防水性能。如果在最終產品中期望具有防水性能，那麼聚合樹脂可包括約28％(按體積計)或更多的環氧樹脂，例如，按體積計，約30％或更多、約30％至約50％、約32％至約40％或約35％的環氧樹脂。隨著聚合樹脂中環氧樹脂的量的增加，為了減少或基本上消除所得複合材料中的針孔或微孔，可以添加第VIII族金屬材料以減少或控制發泡。儘管第VIII族金屬材料可以幫助穩定聚合樹脂，但是第VIII族金屬材料會增加聚合樹脂和複合組件(component)的成本或增加聚合樹脂的粘度。

在一些實施方案中，可以將一種或多種填料添加到聚合樹脂混合物中以減少固化期間的收縮。例如，如果選擇非常快速地固化環氧樹脂，例如Dow Voraforce 5300，則快速固化環氧樹脂的收縮率顯示比較慢固化環氧樹脂的收縮率高，例如對於Voraforce 5300約7％(按體積計)。在一些實施方案中，利用聚合樹脂中的一種或多種填料可以減少相同樹脂中的這種收縮。這種填料可包含碳酸鈣、氫氧化鋁、氧化鋁粉、矽粉、矽酸鹽、金屬粉末或任何相對惰性或不溶(在聚合樹脂中)鹽中的一種或多種。過量的填充材料可能導致固化的複合材料顯示不合需要的脆性。在一些實施方案中，填料可以是聚合樹脂體積的約30％或更少，例如為聚合樹脂體積的約1％至約30％、約2％至約20％、約5％至約15％、約10％至約30％、約1％至約10％、大於0％至約10％、約1％至約7％、約3％至約9％、小於約10％或約25％。在一些實施方案中，填料可以是聚合樹脂體積的約10％或更多，例如約50％或約75％。當樹脂固化時，填充材料不像聚合樹脂那樣收縮。因此，被填充材料取代的聚合樹脂的體積在所得複合材料中提供了穩定的體積，從而減少複合材料的總體收縮。這種填料可以允許更快的固化時間，同時減少通常在快速固化期間發生的收縮。例如，本文公開的聚合樹脂的固化時間可能降低至約6分鐘或更短，例如約3分鐘或更短、約90秒或更短、約60秒或約40秒，同時保持收縮低於3％(按體積計)。儘管填料可有助於減少或消除收縮，但填料可能增加聚合樹脂和複合組件的成本或增加聚合樹脂的粘度。在一個實施方案中，環氧樹脂、聚氨酯、熱塑性塑料、第VIII族金屬材料或填充材料中的一種或多種的組合可以被配置為提供小於約3％(按體積計)的淨收縮率和/或仍然顯示足夠低的粘度以將其在相對低的壓力下從噴嘴中噴出。

當聚合樹脂的粘度相對高(例如，高於約90psi)時，可能更難以噴塗聚合樹脂，並且可能需要更長的時間和/或更高的管路壓力來噴塗聚合樹脂。在未固化狀態下，本文公開的聚合樹脂可能在高溫下顯示相對低的粘度(例如，容易流動)，並且可以更容易地手工地鋪展或用低成本工具(例如壓力罐和噴霧器)在相對低的壓力(例如，在約90psi或低於約90psi)下噴塗，這可以顯著地降低與商業液體噴頭相關的高成本，同時向包含其的固化複合層壓製品提供所期望的彈性和/或機械故障異型材。利用壓力罐的聚合樹脂噴霧器可適用於原型或相對小部件的小批量生產。

在一些實施方案中，聚合樹脂可包含環氧樹脂、聚氨酯，以及至少一種熱固性塑料、至少一種硬化劑、至少一種第VIII族金屬材料或至少一種填充材料中的一種或多種。上述聚合樹脂組分中的一種或多種可以與本文公開的各個體積量的任何一種彼此組合使用而沒有限制。例如，在一個實施方案中，聚合樹脂可以包含聚氨酯、環氧樹脂和至少一種熱塑性塑料(例如PEEK)。環氧樹脂可為約10％至約35％(按體積計)的聚合樹脂，熱塑性塑料可為約1％至約20％(按體積計)的聚合樹脂，且聚氨酯可構成聚合樹脂的餘量。在一個實施方案中，環氧樹脂可為約25％至約35％(按體積計)的聚合樹脂，熱塑性塑料可為約3％至約15％(按體積計)的聚合樹脂，且聚氨酯可構成聚合樹脂的餘量。

在一個實施方案中，聚合樹脂可包含聚氨酯、環氧樹脂和至少一種第VIII族金屬材料。環氧樹脂可為約10％至約35％(按體積計)的聚合樹脂，至少一種第VIII族金屬材料可為約0.1％至約20％(按體積計)的聚合樹脂，且聚氨酯可構成聚合樹脂的餘量。在一個實施方案中，環氧樹脂可為約25％至約35％(按體積計)的聚合樹脂，至少一種第VIII族金屬材料可為約5％或更少(按體積計)的聚合樹脂，且聚氨酯可構成聚合樹脂的餘量。

在一個實施方案中，聚合樹脂可包含聚氨酯、環氧樹脂和至少一種填充材料。環氧樹脂可為約10％至約35％(按體積計)的聚合樹脂，至少一種填充劑材料可為約1％至約30％(按體積計)的聚合樹脂，且聚氨酯可構成聚合樹脂的餘量。在一個實施方案中，環氧樹脂可為約25％至約35％(按體積計)的聚合樹脂，至少一種填料可為約1％至約10％或約3％至約20％(按體積計)的聚合樹脂，且聚氨酯可構成聚合樹脂的餘量。

在一個實施方案中，聚合樹脂可包含聚氨酯、環氧樹脂、至少一種熱塑性塑料、至少一種硬化劑、至少一種第VIII族金屬材料和至少一種填料中的一種或多種。當存在這些組分時，環氧樹脂可為約10％至約40％(例如約10％至約35％或約25％至約35％)(按體積計)的聚合樹脂，熱塑性塑料可為約1％至約20％(例如，約3％至約15％)(按體積計)的聚合樹脂，至少一種硬化劑可以以聚合樹脂或其組分約1:100至約1:3(例如約1:10至約1:3或約1:5至約1:3)(按體積計)的比例存在，至少一種第VIII族金屬材料可為約0.1％至約20％(例如約10％或更小或約5％或更小)(按體積計)的聚合樹脂，至少一種填充材料可為約1％至約30％(例如約1％至約10％或約3％至約20％)(按體積計)的聚合樹脂，並且聚氨酯可構成聚合樹脂的餘量(例如，約10％至約90％或約25％至約75％)(按體積計)。

應用聚合樹脂的設備和方法

本文公開的聚合樹脂可以通過噴塗或手工鋪展(例如，通過泥刀、滾筒、刷子或抹刀)中的一種或多種應用到複合結構的纖維片材、芯部或其他部件上。使用壓力罐或容器可以容易地以比常規液體噴頭低得多的成本將聚合樹脂噴塗到纖維片材上。壓力罐是一種用於原型和小部件的小批量生產的低成本替代物。圖1A是根據本發明的實施方案的用於噴塗聚合樹脂的壓力罐的簡化圖。壓力罐100(例如，熱壓力罐或能夠保持或建立壓力並加熱流體的其他壓力容器)包括具有蓋116的壓力容器118，每個壓力容器118構造為保持增加的壓力。壓力容器118在其中保持溫熱流體(例如，水)102，以加熱容器110中的液體聚合樹脂104。容器110可包括剛性和/或彈性容器，例如塑膠袋。容器110可以由基本上惰性的材料(例如，基本上對聚合樹脂的組分惰性的)構成。第一管114可以連接到容器110以供應呈液態的樹脂104的一種或多種成分，並且第二管112可以連接到容器110，以供應也呈液態的樹脂104的一種或多種不同的成分。

圖1B是根據本發明的實施方案的在混合聚合樹脂和硬化劑之前圖1A的容器的簡化圖。在容器110內，分隔物108可在噴塗之前將聚合樹脂104A與硬化劑104B分離。第一管114可以連接到容器110以提供呈液態的樹脂104A，第二管112可以連接到容器110以提供也呈液態的硬化劑104B。當分隔物108被撤掉時，樹脂104A和硬化劑104B混合。在將容器110放入壓力罐118內的水102中之前，表示第一管和第二管的112和114中的一個一定要密封或連接到壓力源，而另一個管可以保持打開以用作噴塗聚合樹脂的出口。在一個實施方案中，溫熱流體可能是加熱的液體(例如水)或氣體(例如蒸汽)。

圖2是根據實施方案的圖1A的壓力罐的等距視圖。壓力罐200包括到出風口的空氣連接件202，其提供大約90psi的空氣壓力。壓力罐200可以在通常小於90psi，例如70psi的壓力下從連接件204噴塗聚合樹脂。在一些實施方案中，壓力罐200可以在約105psi的空氣壓力下噴塗聚合樹脂。在一些實施方案中，壓力罐200或其中的塑膠袋中的一個或多個可包括其中的攪拌元件。攪拌元件可包括超聲處理器(例如，超聲波儀)、攪拌棒或其他任何振動或攪動構件。例如，壓力罐200可被配置為具有可調節的溫度控制的超聲波浴。

圖3是根據實施方案的包含聚合樹脂的塑膠袋的等距視圖。如圖所示，塑膠袋302(例如，容器)包含預混合的聚合樹脂，該預混合的聚合樹脂包含硬化劑。可將塑膠袋放置在用於加熱其中的聚合樹脂的壓力罐200中。塑膠袋302包括連接件204，以在將塑膠袋放置在壓力罐200中時輸出聚合樹脂。塑膠袋可以由選擇為保持對聚合樹脂或其組分基本上惰性的塑料材料製成。

圖4是根據本發明的實施方案的用於噴塗聚合樹脂的方法的流程圖。方法400從在步驟402處在容器中混合樹脂和硬化劑以形成聚合樹脂開始。可以通過使用手或其他工具在室溫下擠壓袋子來進行混合。可以通過利用攪動構件來輔助混合。混合可包括混合第一熱固性塑料(例如，聚氨酯)、第二熱固性塑料(例如，環氧樹脂)、第VIII族金屬材料(例如，鐵氧體)、熱塑性塑料、填料或硬化劑中的一種或多種。

方法400包括在步驟406處將容器放置在壓力罐中以加熱聚合樹脂。壓力罐中的流體溫度可能低於硬化劑開始固化的溫度。例如，當聚合樹脂是聚氨酯和環氧樹脂的混合物時，水可以保持在低於硬化劑的固化溫度(例如約50℃)的應用(例如，噴塗)溫度，而硬化劑在高溫下例如約70℃開始固化。可以選擇硬化劑以在相同溫度下為環氧樹脂和聚氨酯獲得相似或相同的固化時間。由於聚合樹脂中的一種熱固性塑料較長時間仍然處於未固化，因此相同或相似的固化時間可讓兩種熱固性塑料(例如，環氧樹脂和聚氨酯)在不延長固化過程的情況下一起完成固化。

在另一個實施方案中，當聚合樹脂包含環氧樹脂時，水可以保持在較高的應用(例如，噴塗)溫度下以降低粘度，例如在約80℃-85℃或更低的溫度，同時用於環氧樹脂的固化劑可以在約90℃開始固化。通過預熱聚合樹脂而沒有開始固化，可以在應用之前降低聚合樹脂的粘度(例如，在約70℃下降至約300釐泊或更低)，這使得更容易在低壓下噴塗聚合樹脂。此外，由於對於預熱的聚合樹脂可以花費較少時間達到凝膠點，因此可以通過在壓力罐或商業噴霧系統中預熱樹脂來縮短聚合樹脂的固化時間，從而聚合樹脂可以在更短的時間內固化。

在一個實施方案中，聚合樹脂包含聚氨酯和環氧樹脂的混合物，並且選定溫度以保持聚合樹脂所期望的粘度，而基本上沒有固化聚合樹脂。在一個實施方案中，可以選定溫度以保持聚合樹脂的粘度低於約300釐泊而沒有固化聚合樹脂。壓力罐中的溫度可以為約90℃或更低，例如約40℃至約85℃、約50℃至約70℃、約50℃、約80℃或約65℃或以下以保持聚合樹脂的粘度低於約300釐泊。

方法400進一步包括在步驟410處以低壓噴塗聚合樹脂。(低)壓力可以從出風口提供，其通常為90psi。通過利用來自出風口的空氣源，不需要額外的壓縮機等。為了安全，噴塗壓力可以低於90psi，例如，可以使用70psi。

使用聚合樹脂浸漬纖維片材的纖維的一個好處是允許使用低壓通過壓力罐或商業噴霧系統容易地噴塗聚合樹脂。聚合樹脂可包含在室溫下粘度高的熱固性塑料(例如，約50-70mPa·s或更高)和在室溫下粘度低的熱固性塑料(例如，低於約40mPa·s)的混合物，並且還可以任選地包含用於提高韌性的熱塑性塑料(例如，混合的纖維)、用於穩定聚氨酯和環氧樹脂反應的第VIII族金屬材料和/或用於減少收縮的填充材料中的一種或多種。可以構成聚合樹脂混合物使得聚合樹脂粘度低，在如上所述的噴塗之前可以通過加熱壓力罐中的聚合樹脂來進一步降低粘度。另外，商業液體噴頭也可用於噴塗聚合樹脂。然而，商用液體噴頭比壓力罐貴得多。因此，當使用壓力罐時，用於噴塗聚合樹脂的工具成本顯著降低。商業液體噴頭更適合於並且用於大批量生產大型零部件，並且可以與本文公開的任何實施方案一起使用。

碳纖維和來自RTM廢料的回收纖維

碳纖維可以由束來提供，例如通過TORAY 1k、3k、6k、12k、24k和48k提供。碳纖維還可包含在纖維的外表面上的一些粘合劑，使得當將碳纖維加熱至高溫時，纖維可以綑紮在一起。來自RTM的纖維廢料可能非常高，例如高達約40％，這取決於產品的形狀或幾何結構。纖維廢料可以在RTM操作之前通過從原始(例如，未使用的)纖維片材中切割多餘的纖維來產生。纖維廢料通常是以片材形式，沒有來自RTM的任何樹脂。過量或廢的纖維可以回收供以後使用。回收的纖維片材可由任何類型的廢纖維形成，例如碳纖維、玻璃纖維或塑料纖維。具體地，首先可將廢纖維片材切成較小的方塊，例如35×35mm2。然後，可將廢纖維片材的較小的方塊粉碎以將該束破碎成細絲或單根纖維，其可成為回收的纖維片材。回收的纖維片材比原始纖維便宜得多。

圖5示出了根據本發明的實施方案的用於形成回收的纖維片材的簡化裝置。裝置500可包括移動帶506、料鬥502和兩個輥子508A-B。為了從回收的纖維來製造纖維片材，可通過料鬥502，其包括在其底部的開口504，將細絲沉積在移動帶506上，可以搖動以通過開口504將不連續的纖維512任意地布置在帶506上。移動帶506可以穿過兩個熱輥子508A-B來形成纖維片材510，該纖維片材包含任意朝向的不連續纖維512，並且因為纖維沿著帶506的移動方向被稍微定向，因此其可能接近準各向同性。兩個輥子508A-B可被加熱到高溫，例如約80℃，使得通過纖維的外表面上的粘結劑將纖維結合在一起。

圖6是根據本發明的實施方案的製備之後圖5的纖維片材510的照片。纖維片材510可被針刺以形成孔602，以允許聚合樹脂流過纖維形成複合層壓製品，如圖6所示。聚合樹脂嵌入任意朝向的不連續纖維。

多個纖維片材可用於形成複合層壓製品(例如，在芯部上形成單層的一個或多個層)或表層。圖7是根據本發明的實施方案在兩個纖維片材之間具有網孔的圖5的纖維片材的照片。多個纖維片材700包含放置在兩個纖維片材704A和704B之間的塑料網702，如圖7所示。網702可以幫助將不連續纖維保持在片材中。網702可由塑料形成，包括但不限於尼龍或聚醯胺。

用於形成複合材料夾層的聚合樹脂

聚合樹脂可用於形成複合結構，包括夾在至少兩個複合層壓製品(「複合材料夾層」)之間的芯部，例如在芯部的每一側上的一個或多個複合層壓製品。在一些實施方案中，聚合樹脂可包含第一熱固性塑料和第二熱固性塑料的液體混合物，其可以浸漬纖維片材以形成複合層壓製品，其可以粘結到芯部的端部以形成複合材料夾層。在一些實施方案中，聚合樹脂可包含一種或多種熱固性塑料和熱塑性塑料的混合物，例如環氧樹脂或聚氨酯與混合的熱塑性纖維(例如PEEK纖維)。聚合樹脂可包含其中的一種或多種硬化劑。一種或多種硬化劑可被構造成使一種或多種聚氨酯或環氧樹脂固化。在一些實施方案中，聚合樹脂可包含填充材料。在一些實施方案中，聚合樹脂可包含至少一種第VIII族金屬材料。在一些實施方案中，聚合樹脂可包含第一熱固性塑料、第二熱固性塑料和一種或多種另外的材料(例如至少一種硬化劑、至少一種第VIII族金屬材料、至少一種填充材料或至少一種熱塑性塑料)的液體混合物。在一些實施方案中，聚合樹脂可包含單一熱固性塑料，例如聚氨酯或環氧樹脂，以及一種或多種另外的材料，例如至少第二熱固性塑料、至少一種硬化劑、至少一種第VIII族金屬材料、至少一種填充材料、或至少一種熱塑性塑料。可以使用壓力罐100或200或商業噴塗系統將聚合樹脂噴塗到纖維片材510上，或者如本文所公開的可手工地將聚合樹脂應用到纖維片材510上。纖維片材可以被針刺以形成孔，以允許聚合樹脂流過以接觸可由塑料管形成的芯部的端部。

芯部可以是「軟」芯或「硬」芯。「軟」芯可以包括紙板、卡板、低密度泡沫等。「硬」芯可以包括由塑料管、高密度泡沫、蜂窩等限定的多個單元。

聚合樹脂還可以用於形成複合層壓製品，例如本文公開的那些中的任一種。於2014年6月4日提交的名稱為「Composite Laminate Free of Surface Defects(不含表面缺陷的複合層壓製品)」的美國臨時專利申請第62/007,652號(代理人案卷號P243722.US.01)公開了用於製造不含表面缺陷(例如針孔)的複合層壓製品的設備和方法，其整體通過引用併入本文。商業上可接受的運載工具主體組件可能需要表面基本上沒有針孔、氣孔或其他表面缺陷，使得該表面可顯示拋光的(例如，明亮的)表面光潔度。本文已經研製了低成本技術來製造沒有表面缺陷的複合組件。

圖8是根據本發明的實施方案的包含由吸管制成的「硬」芯的複合材料夾層的照片。複合材料夾層800包含頂部複合層壓製品802或表層、由捆在一起的塑料吸管806形成的芯部、以及底部複合層壓製品804。

頂部複合層壓製品802和底部複合層壓製品804包含嵌入任意朝向的不連續碳纖維的聚合物基質。聚合物基質包含環氧樹脂和聚氨酯泡沫的混合物，其在固化環氧樹脂和聚氨酯的液體混合物期間形成。碳纖維提供了複合層壓製品802和804的加固。本領域技術人員將理解，聚合樹脂可以用於任何纖維增強的複合材料。纖維可以是碳纖維、玻璃纖維或塑料纖維，例如聚醯胺(PA)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)。

在一些實施方案中，如下文更詳細解釋的，複合層壓製品還可包含嵌入聚合物基質中的定向的或對齊的連續纖維。定向的或對齊的連續纖維的性能可比不連續纖維的高，並且比不連續纖維(例如織物纖維)更美觀，但是成本更高。包含定向的連續纖維的層壓製品可能不像包含不連續纖維的層壓製品那樣拉伸。不連續纖維可能是低成本的回收的碳纖維，例如，來自RTM或其他來源的廢纖維的回收的纖維。廢纖維的成本低於未使用的原始纖維。

在約130℃下聚合樹脂的凝膠時間為約40秒。在約130℃下聚合樹脂可在幾分鐘內固化。固化時間可隨環氧樹脂的供應源而變化。例如，來自Momentive的快速固化環氧樹脂EP05475比來自DOW Chemical的環氧樹脂Voraforce 7500固化慢。具體地，對於來自Momentive的環氧樹脂，固化時間可能需要約5分鐘，而來自DOW Chemical的環氧樹脂的固化時間可能需要約3分鐘或更少。當聚合樹脂固化時，聚氨酯可以通過與聚合樹脂中的聚氨酯或環氧樹脂相關的水反應(例如，冷凝或少量的汙染水)形成微泡沫。在一些實施方案中，聚合樹脂中或附近的水或水氣可通過可能引起與聚合樹脂反應的固化過程的熱(例如，在約130℃)轉化為蒸汽，從而在聚合樹脂中形成泡沫。聚合樹脂可在固化期間收縮。可以在固化後測量收縮率。在固化後聚合樹脂的收縮率相對低，例如在任何維度上等於或小於3％。希望低收縮率以有助生產尺寸精確並且一致性的複合組件。

如上所述由於聚合樹脂中的聚氨酯可在高溫下與纖維中的水分發生化學反應，因此可以在應用聚合樹脂之前乾燥碳纖維。在一些實施方案中，可能不期望發生導致發泡的這種化學反應。

聚合樹脂，包含第一熱固性塑料(例如環氧樹脂)和第二熱固性塑料(例如聚氨酯)的混合物，任選地包含用於提高固化的聚合樹脂或填充材料的韌性(例如，彈性)的熱塑性塑料(例如，混合的熱塑性纖維)，可能具有比單獨的熱固性塑料好的幾個益處。如上所述，包含環氧樹脂和聚氨酯的混合物的聚合樹脂與塑料管很好地結合，並且不像單獨的環氧樹脂那樣從其中分離(例如，剝離)。由混合和/或在固化期間形成的微泡沫(例如，聚氨酯泡沫)非常好地附著到「硬」芯(例如，塑料管)，使得複合層壓製品不從「硬」芯上剝離。例如，這樣形成的微泡沫可至少部分地延伸到單元中或至少部分地填充單元(例如，延伸到塑料管的開口端一段距離)，以與「硬」心形成強機械結合。相比之下，複合層壓製品中的常規環氧樹脂由於其中缺少泡沫(例如，微泡沫)而不粘附「硬」芯，確切地說發現複合層壓製品容易從「硬」芯的端部剝離。

另外，聚合樹脂也可不同於聚氨酯，例如用於Bayer Preg的VITROX。例如，聚氨酯微泡沫可以允許水通過其滲透，並且可以比環氧樹脂更軟。包含環氧樹脂和聚氨酯的混合物的聚合樹脂可為複合材料夾層提供硬表面，並且也比單獨的聚氨酯更防水。在一些實施方案中，可以使用較高量的環氧樹脂以賦予固化的複合組件的表面防水特性。在一些實施方案中，一層或多層環氧樹脂或具有較大體積％的環氧樹脂的聚合樹脂可被放置在聚合樹脂的一個或多個側面上，以賦予其防水特性。

聚合樹脂可以在纖維之間傳遞載荷。一種熱固性塑料的載荷傳遞能力可比另一種熱固性塑料的載荷傳遞能力好。例如，環氧樹脂比聚氨酯更堅固，因此纖維的載荷傳遞能力比聚氨酯的好，使得兩種熱固性塑料(例如，環氧樹脂和聚氨酯的混合物)，任選的熱塑性塑料(例如，混合的熱塑性塑料纖維)可具有改善的機械性能。在固化時一種熱固性塑料的彈性可比另一種熱固性塑料的高。例如，聚氨酯比環氧樹脂更具彈性(例如，在低壓下環氧樹脂比聚氨酯經受脆性破壞(破碎))，並且可允許包含其的部分收縮或彎曲而不斷裂。

複合材料夾層結構

上面公開的聚合樹脂和纖維可以用於製備複合結構，例如下面公開的複合材料夾層。可以利用至少部分結合在聚合樹脂中的一層或多層纖維(例如，纖維片材)來形成適合用於本文的複合結構中的複合層壓製品。本文公開的任何聚合樹脂可用於形成本文公開的任何複合層壓製品結構，而不限於此。

圖9示出了根據實施方案的複合材料夾層。如圖所示，複合材料夾層900可包括夾在複合層壓製品之間的芯部906。具體來說，複合材料夾層900可包括一個或多個複合層壓製品(例如，一個或多個複合層壓製品層)，例如在芯部906的底部的兩個複合層壓製品908A-B和頂部複合層壓製品904。在一些實施方案中，芯部906可以包括，諸如由通過相應的單元壁(例如，諸如吸管或其他等效結構的塑料管)限定的多個單元形成的一個或多個「硬」組件。芯部906可以包括多個(例如，束)至少類似地朝向的管狀構件(例如，諸如吸管的聚碳酸酯單元)，例如管1和2。管可通過例如一體成形(例如，擠壓或模製在一起)、粘合劑、諸如在單獨擠壓之後粘合在一起的熱粘合(例如，熔化)、或任何其他合適的附接方法結合在一起。管可以構成為在應用特定量的熱量時至少部分軟化或熔化。例如，管可以被構造以軟化或熔融並且至少部分地壓縮，同時在模具中，使得所得到的夾層結構可以至少部分地符合模具的形狀。在壓縮之前可以選定每根管的長度以在向其應用熱和/或壓力時提供期望的柔量。例如，管的長度或高度可以為約100μm至約10cm、約1mm至約5cm、約5mm至約3cm、約250μm至約1cm、約1cm至約5cm、約1mm至約5mm、約5mm至約1cm、約7mm或約1cm。管可大體上顯示相似的高度和/或直徑。例如，管可具有約1mm或更大的直徑，例如約1mm至約5cm、約3mm至約3cm、約5mm至約1cm、約6mm、小於約2cm、或小於約1cm。雖然本文所述的單元(例如，管)有圓形橫截面形狀，但是單元可大體上顯示多邊形的橫截面形狀(例如，三角形、矩形、五邊形等)、橢圓形橫截面形狀或無定形形狀(例如，沒有固定模式或者是圓形和多邊形的組合)。單元可由在相鄰單元或管之間具有共同壁的單個整體結構限定。雖然本文使用術語「單元」或「管」，但是在一些實施方案中，單元或管可以包括在一個或多個封閉端上；或顯示不同於管狀的結構(例如，圓形)，例如多邊形(例如，多個封閉的或開放的五邊形單元)，或其間沒有連接的側面的結構(例如，擋板)。

在一些實施方案中，芯部906可包括諸如紙板或卡板的「軟」部件。紙板或卡板可為所得到的夾層結構提供聲音阻尼特性。在一些實施方案中，複合材料夾層可包括一層或多層軟和/或硬組件，例如在芯部中或具有軟組件和硬組件的交替芯部，其間具有一個或多個複合層壓製品。在一些實施方案中，複合材料夾層可包括在一個或多個複合層壓製品中(例如介於908A和908B之間)的一個或多個內層芯板。在一些實施方案中，複合材料夾層可包括複合層壓製品之間的一個或多個內層芯板。

複合層壓製品904和908A-B可由纖維910形成，例如如圖所示的其中具有固化的聚合樹脂的任意朝向的不連續纖維(例如，圖6和圖7所示的那些)或連續纖維。纖維可包含本文公開的任何纖維，例如碳纖維。

在一些實施方案中，頂部複合層壓製品904可朝芯部906的一端輕微地壓印(例如，延伸到)進入到側壁912之間的每個單元(例如，管)中，例如通過朝其中的點延伸，如虛線914A所示。底部複合層壓製品908A和908B還可以朝側壁912之間的每個管(例如，管1-8)的另一端輕微地壓印，例如通過朝其中的點延伸，如虛線914B所示。這種壓印可以在芯部906和在其中延伸的複合層壓製品層之間提供機械結合。由於與支撐複合層壓製品的側壁的距離，層壓製品可能在鄰近每個管開口或單元的中間壓印程度較大。複合層壓製品908A或908B的壓印或突出可能在複合材料的相鄰外層上引起相應的壓痕，其可以延伸到複合材料夾層中的複合材料的表面。這種現象被稱為「複印效應」。複印效應在靠近管的開口端部分的中心處比在側壁912附近更深。複合層壓製品904和908A和908B可能具有自芯部906的複印效應，導致複合材料夾層900的一個或多個部分(例如複合層壓製品904,908A或908B)和/或非捲曲織物層中的表面凹陷或斷片。在一些實施方案(未示出)中，聚合樹脂可以從芯部906的一側或兩側基本上完全延伸到芯部906中。

當嵌入纖維的聚合樹脂固化時，單個複合層壓製品層可能約0.2mm厚或更厚。所得的具有一層或多層複合層壓製品和/或芯部的複合材料夾層可能約0.4mm厚或更厚，例如約0.4mm厚至約20cm厚、約0.6mm厚至約10cm厚、約2mm厚至約5cm厚、約5mm厚至約2cm厚、約1mm厚或約5mm厚。

複合材料夾層900還可包含在複合層壓製品904的頂部上的非捲曲織物(「NCF」)902增強材料或織物。NCF可由兩個或多個單向連續纖維的層片或層、或在一些情況下由任意朝向的不連續纖維或其混合物組成。每個單獨的層相對於另一層可以以不同的軸或不同的角度被定向，例如，0°和90°，或45°等其他角度。根據層的數量和每層的定向，單向、雙軸、三軸或更大的構型可以組裝成一個NCF織物系統。NCF或織物可包含在其中的聚合樹脂。聚合樹脂可被配置為複合材料夾層900提供符合要求的表面光潔度。在一個實施方案中，NCF 902可具有雙軸構型(例如，其間具有相對0°和90°關係的纖維)。雙軸NCF具有雙向強度和剛度以及柔性強度和剛度。NCF可以在高載荷區域中提供比單獨的複合層壓製品更大的拉出載荷或抗拉強度。NCF 902還可減少來自複合芯部的複印效應。複合材料夾層900可用於生產其他應用中的汽車地板。複合材料夾層900還可用於具有面向汽車車身外部的NCF 902的汽車車身(例如，成品表面)。複合材料夾層900還可包含在底部複合層壓製品908A-B上的另一個NCF(未示出)，以增加複合材料夾層的韌性(例如，拉出載荷)。

圖10示出了根據實施方案的複合材料夾層。如圖所示，複合材料夾層1000可包含夾在複合層壓製品之間的輕重量的芯部。具體地，複合材料夾層1000可包括一個或多個複合層壓製品。例如，在芯部906的底部上的兩個複合層壓製品1004A-B和在芯部906的頂部上的兩個頂部複合層壓製品1002A-B。複合層壓製品1002A-B和1004A-B中的每一個可由纖維910形成，例如包含具有固化的聚合樹脂的所描述的任意朝向的不連續纖維(例如，圖6和圖7中所示的那些)或連續纖維的纖維片材或纖維網。複合層壓製品1002A-B和1004A-B也可具有自芯部906的複印效應。頂部複合層壓製品1002A和1002B可朝側壁912之間的每個管(例如，管1-8)的一端輕微地壓印，例如通過朝其中的點延伸，如虛線1014A所示。類似地，底部複合層壓製品1004A和1004B可朝每個管的另一端輕微地壓印，例如通過朝其中的點延伸，如虛線1014B所示。由於與支撐複合層壓製品的側壁912的距離，因此層壓製品在每個管的中間附近壓印程度較大。在一個實施方案中，複合材料夾層1000可能不包含NCF，使得其可以具有比包含NCF(s)的複合材料夾層900更低的拉出載荷。由於複合材料夾層1000的複合層壓製品中的任意朝向的纖維，複合材料夾層1000可能不具有與複合材料夾層900同樣的外觀吸引力，但是其可用於製造部件，包括用於汽車的前隔板和後隔板。

在一些實施方案中，芯部906可由多個類似於飲用吸管的管(例如，包括共享共用壁的多個共擠壓聚碳酸酯管的整體結構)形成。在一些實施方案中，芯部906可由多個管(例如，管狀單元或構件)形成，這些管單獨地被擠壓，隨後被結合在一起。芯部的密度為約70kg/m3以及單元高度約7mm。芯部906的密度為約20kg/m3或更高，例如約20kg/m3至約150kg/m3、約40kg/m3至約100kg/m3、約60kg/m3至約80kg/m3、或約65kg/m3至約75kg/m3。芯部的初始單元高度為約100μm至約10cm、約1mm至約5cm、約5mm至約3cm、約250μm至約1cm、約1cm至約5cm、約1mm至約5mm、約5mm至約1cm、約7mm或約1cm。在芯部中使用聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯或其他塑料可以在對芯部應用張力時比存在於卡板或紙板中提供更大的抗撕裂性。例如，芯部可能包含多個一體成形的聚碳酸酯管(例如，束縛在一起的多個開口端結構)，其可以在模具中施加拉力、熱和/或壓力時在一個或多個區域中共同彎曲或其他變形，而卡板可在同樣的條件下撕裂。在一些實施方案中，根據模具的幾何形狀以及包含模具的部件所期望的成品尺寸，芯部可以在其中的一個或多個區域中彎曲、壓縮或拉伸。

在一些實施方案中，芯部可被完全壓縮以形成固體或者可被部分壓縮以減小芯部高度。壓縮的芯部高度可能是初始芯部高度的約15％或更多，例如初始芯部高度的約15％至約90％、約25％至約75％、約40％至約60％、約15％至約50％、或約15％。應當理解，複合層壓製品的數量可以在複合材料夾層的頂部和底部變化，例如在其中具有不同的層或材料。芯部的尺寸和密度可以變化，例如在其中的一個或多個區域中具有更多的單元(例如，管)、在其中的一個或多個區域中具有比在相鄰區域中更大或更小直徑的單元、具有一個或多個包含具有與相鄰區域中的管不同(例如，更小或更大)的壁厚的管的區域，或前述任何一種的組合。纖維片材或NCF的重量可能改變。

用任意朝向的不連續纖維形成的一個或多個增強的碳纖維(RCF)片或片層(例如，908A，908B，904，1002A，1002B，1004A，1004B)的質量或重量為約150g/m2或更多，例如約150g/m2至約500g/m2、約175g/m2至約350g/m2、約200g/m2或約300g/m2。RCF片材中的碳纖維可以是回收的纖維或未經利用的纖維。RCF可包括廢纖維，例如來自幹NCF廢料、幹樹脂傳遞模塑(RTM)廢料或其他剩餘的幹纖維。例如，Toray T700 60E碳纖維可以是從幹NCF廢料上切下成35mm的纖維，然後形成面密度為約200g/m2的任意朝向的纖維片材。另外的NCF層的質量或重量可以為約300g/m2，以進一步增強複合材料。

圖11是由複合材料夾層、金屬插入物形成並用NCF增強的組件的實施方案的橫截面圖。如圖所示，組件1100可包括在一個或多個頂部複合層壓製品1104和一個或多個底部複合層壓製品1108之間的複合芯部1106。複合層壓製品1104和1108中的每一個可由纖維形成，例如具有固化的聚合樹脂的包含所描述的任意朝向的不連續纖維(例如，圖6和7中所示的那些)或連續纖維的纖維片材或纖維網。組件1100可包括位於芯部1106和一個或多個複合層壓製品(例如複合層壓製品1108)之間的金屬插入物1114。金屬插入物1114可包括平行於複合材料夾層的層延伸的一個或多個表面，例如無傾斜區域1118。金屬插入物1114可包括與複合材料夾層的層不平行延伸的一個或多個表面，例如傾斜區域1116。在一些實施方案中，插入物可以是非金屬，例如聚合物或陶瓷。在一些實施方案中，一個或多個頂部或底部複合層壓製品可包含一層或多層複合層壓製品和/或NCF。

複合芯部1106可被部分地壓縮或在金屬插入物1114周圍被完全地壓縮，以至少部分地符合金屬插入物1114的形狀。複合芯部1106可包括一個或多個未壓縮的部分1106A、部分被壓縮的過渡部分1106B以及在金屬插入物1114周圍的完全被壓縮的(例如，實心)部分1106C。部分被壓縮的過渡部分1106B可以沿著金屬插入物1114的傾斜區域1116被放置在完全被壓縮的1106C和過渡部分1106B之間。在一些實施方案中，金屬插入物可包括但不限於輕質金屬，例如鋁、鈦、鎂、包含其中一種或多種的合金、或前述任何一種的組合。完全被壓縮的部分1106C可能位於非傾斜區域1118上方。

組件1100還可包括在頂部複合層壓製品1104的頂部之上的NCF1102。如圖11所示，NCF 1102可以在基本上平行於，大體上垂直於組件1100的橫截面(X-Z平面)的複合層壓製品(沿著Y軸)平面的方向上提供更大的拉出載荷。

包含NCF的複合材料夾層可提供足夠的強度可讓複合材料夾層，例如如圖9和11所示，用於汽車中座椅配件。座椅配件可能要求複合材料具有高拉出載荷。如果座椅配件由複合材料夾層形成，該複合材料夾層包含在至少一個複合層壓製品的頂部(例如，最外側)上或在頂部複合層壓製品和底部複合層壓製品上的NCF，該NCF可能有助於防止座椅安全帶從座椅配件中拉出。例如，當汽車突然停止時，安全帶可能被突然拉動，從而在座椅配件上應用拉出載荷，這可拉動複合層壓製品。通過添加NCF，可以增大拉出載荷以提供更多的支撐，使得座椅安全帶不會從座椅配件的複合層壓製品中拉出。

圖12是根據本發明的實施方案的用於形成複合層壓製品結構的方法的流程圖。方法1200可包括在步驟1202中混合聚合樹脂。聚合樹脂可包含本文公開的任何聚合樹脂。例如，聚合樹脂可包含聚氨酯和環氧樹脂，其中環氧樹脂的載荷傳遞能力比聚氨酯的高。在一個實施方案中，聚合樹脂可包含根據本文公開的任何實施方案的環氧樹脂、聚氨酯、熱塑性塑料、硬化劑、填充材料或第VIII族金屬材料中的一種或多種。

混合聚合樹脂可包括在原位或在應用聚合樹脂之前混合聚合樹脂。例如，在原位混合聚合樹脂可包括通過將聚合樹脂的第一組分(例如，聚氨酯)應用到複合層壓製品結構的前體組分(例如堆疊中的纖維片材)、將聚合樹脂的至少第二組分(例如，環氧樹脂、硬化劑、填料、第VIII族金屬和/或熱塑性塑料中的一種或多種)應用到複合層壓製品結構的相同的前體組分或不同的前體組分(例如堆疊中的第二纖維片材)、並使第一組分和至少第二組分相互接觸來混合聚合樹脂。在一個實施方案中，使第一組分和至少第二組分相互接觸可包括按壓具有第一組分和至少一個第二組分的相鄰纖維片材，使得聚合樹脂的第一組分和至少第二組分相互接觸。在一個實施方案中，應用聚合樹脂的第一組分(例如，聚氨酯)，並將聚合樹脂的至少第二組分(例如，環氧樹脂和/或熱塑性塑料)應用到複合層壓製品結構的相同組分或不同組分，並且使得第一組分和至少第二組分相互接觸可包括應用將第一組分和至少第二組分彼此直接接觸，例如在直接相鄰的層(例如，接觸碳纖維片材)。這種應用可以是手工鋪展或噴塗。例如，第一組分可被應用到與芯部坯件相鄰的一側上的碳纖維片材，而第二組分被應用到纖維片材的另一側上。

在應用之前混合聚合樹脂可包括本文公開的那些方法(例如，在袋、壓力罐、容器或商業噴塗系統中混合)。所得的結構可包括具有聚合樹脂的第一組分層、聚合樹脂的至少一種第二組分層以及聚合樹脂的第一和至少第二組分的混合物的中間層的層狀或偽層狀聚合樹脂混合物。例如，每層的高度可能是包含所得固化部分中的層的聚合樹脂的高度的約三分之一。在一個實施方案中，每個單個聚合物組分層可能小於包含其中的聚合樹脂的複合層壓製品結構的部分的橫截面厚度約40％。在一些實施方案中，聚合樹脂的第一組分和至少第二組分可能基本上完全混合，使得通過這種步驟製備的複合層壓製品結構顯示大體上均勻的固化的聚合樹脂。方法1200可包括將聚合樹脂加熱到並保持在應用溫度的步驟1204。應用溫度可包括被配置為向聚合樹脂提供選定的粘度的溫度，例如選定為向適於低壓噴塗的聚合樹脂提供粘度的溫度。在一個實施方案中，應用溫度可以在環境溫度和聚合樹脂的組分(例如，環氧樹脂、硬化劑或聚合物中的一種或多種)的固化溫度之間。在聚合樹脂包含熱塑性塑料的情況下，應用溫度可能高於熱塑性塑料的熔融溫度。在一些實施方案中，應用溫度可以小於約100℃，例如小於約90℃、約40℃至約85℃、約50℃至約70℃、約50℃、約80℃、約75℃至約85℃或約65℃。

方法1200可包括將聚合樹脂應用到纖維片材(例如，碳纖維片材)或芯部上的步驟1206。將聚合樹脂應用到纖維片材或芯部上可包括在小於90psi的壓力下將聚合樹脂噴塗到纖維片材和/或模具上。在一個實施方案中，在小於約90psi的壓力下噴塗聚合樹脂可包括在小於約70psi的壓力下噴塗聚合樹脂。在一個實施方案中，應用聚合樹脂可包括將聚合樹脂手工地鋪展在纖維片材、芯部或複合層壓製品結構的任何其他組件中的一個或多個上。手工地應用聚合樹脂可包括利用工具例如泥刀、刷子或刮刀手工地鋪展聚合樹脂。在一個實施方案中，手工地應用聚合樹脂可包括通過用承載在其上的聚合樹脂的輥子，例如至少部分聚合樹脂滲透的輥子，將聚合樹脂滾動到至少一個纖維片材或芯部上手工地鋪展聚合樹脂。

在一個實施方案中，應用(例如，噴塗)聚合樹脂可包括將多於一層或多於一種的聚合樹脂應用到纖維片材或多個纖維片材(例如，分開的纖維片材)上。例如，將聚合樹脂應用到纖維片材上可包括將第一聚合樹脂應用到第一碳纖維片材上，並將第二聚合樹脂應用到第二碳纖維片材上。

方法1200可包括將碳纖維片材放置在多個單元上的步驟1208，碳纖維片材延伸穿過單元的開口端。單元與本文公開的任何單元(例如，管)相似或相同，例如至少部分地由多個聚碳酸酯管限定。放置碳纖維片材可包括將多於一個碳纖維片材，例如兩個碳纖維片材放置在芯部的對側上。在一個實施方案中，放置碳纖維片材可以包括將碳纖維片材放置在模具中並且與其相鄰(例如，在碳纖維片材的上面或下面)放置一個芯部。

方法1200可包括固化應用在碳纖維片材上的聚合樹脂例如小於約10分鐘的步驟1210。在一些實施方案中，根據步驟1208放置後進行固化聚合樹脂。在一個實施方案中，固化聚合樹脂可包括，諸如在模具、窯爐或烘箱中加熱聚合樹脂、複合層壓製品或複合材料夾層。可加熱聚合樹脂至約110℃或更高，例如約120℃至約200℃、約130℃至約180℃、約140℃至約160℃、約120℃、約130℃、約140℃或約160℃。在一些實施方案中，本文公開的任何適當的固化時間可以進行加熱聚合樹脂。

在一些實施方案中，方法1200可包括在固化之前將碳纖維片材放置在芯部上；芯部包括用於本文公開的芯部的任何材料或構型，例如多個緊密封裝的聚碳酸酯管。在一些實施方案中，方法1200可包括將碳纖維片材、聚合樹脂或其組分，或芯部中的一個或多個設置在模具中，並應用壓力以至少部分地關閉模具以形成具有模具形狀的複合層壓製品結構和/或至少部分地使芯部倒塌。在一個實施方案中，可同時應用熱量以至少部分地加熱聚合樹脂、碳纖維片材或芯部中的一種或多種。例如，在壓制過程中，一經加熱芯部可變得更柔軟，使得芯部至少部分地軟化或熔化，同時壓縮以增強對模具形狀的順應性。在模具中，一經實應用熱聚合樹脂可能至少開始固化。

圖13是根據本發明的實施方案的用於形成複合層壓製品結構的方法的流程圖。方法1300可包括在步驟1302中將第一纖維片材、芯部和第二纖維片材的堆疊(例如，複合層壓體前體組合)設置在模具中。例如，每個纖維片材可包括一個、兩個或更多的單個纖維片材結合在一起。在一個實施方案中，將第一纖維片材、芯部和第二纖維片材設置在模具中可包括用聚合樹脂浸漬一個或多個纖維片材。在一個實施方案中，在被設置在模具中之前或之後，可通過將聚合樹脂噴塗和/或手工地鋪展在每個纖維片材上，用其或其組分浸漬第一纖維片材和第二纖維片材中的每一個。聚合樹脂可包括本文公開的任何聚合樹脂。在一個實施方案中，不同的複合層壓製品(例如，不同的纖維片材層)可包括與相鄰複合層壓製品相同或不同的聚合樹脂。例如，在一個實施方案中，鄰近模具型腔的複合層壓製品可包含具有其中較高量的環氧樹脂(或僅環氧樹脂)的聚合樹脂，以賦予所得到的複合材料夾層防水特性。在一個實施方案中，一個或多個複合層壓製品可包含具有阻燃劑(例如，酚醛環氧樹脂)的聚合樹脂。在一個實施方案中，靠近芯部的一個或多個複合層壓製品可包含具有其中較高量的聚氨酯(或僅聚氨酯)的聚合樹脂，以在聚合樹脂和芯部之間提供期望量的結合。

在一個實施方案中，方法1300可包括例如通過噴塗或手工地鋪展將聚合樹脂應用到至少一個碳纖維片材上。在一個實施方案中，可以在小於約90psi的壓力下將聚合樹脂噴塗在至少一個纖維片材上。在一個實施方案中，將聚合樹脂應用(例如，噴塗或手工鋪展)到至少一個纖維片材上可包括將聚合樹脂噴塗到第一碳纖維片材以及一個或多個另外的碳纖維片材上。在一個實施方案中，該方法可包括將一個或多個碳纖維片材放置在芯部上，例如在同一側(例如，層狀結構)和/或其相對側上。例如，該方法可包括將聚合樹脂應用到第一碳纖維片材和第二碳纖維片材上，以便用聚合樹脂至少部分地浸漬纖維片材。該方法還可包括將第一碳纖維片材設置在鄰近芯部的開口端的芯部的第一側上，並且將第二碳纖維片材設置在與第一側相對的芯部的第二側上。可在用聚合樹脂至少部分地浸漬碳纖維片材之前或之後進行這种放置。在一個實施方案中，第二碳纖維片材可放置第一碳纖維片材的上面。在一個實施方案中，第一碳纖維片材和/或第二碳纖維片材可包含任意朝向的不連續纖維、連續纖維或碳纖維NCF。

製備和應用(例如，噴塗)樹脂的方法可以與上面公開的製備和噴塗聚合樹脂的方法相似或相同。聚合樹脂、聚合物製備和/或應用(例如，噴塗)方法可以顯著降低將聚合樹脂流入模具和浸漬纖維例如在樹脂壓鑄模中所需的壓力。在一些實施方案中，芯部可以是「硬」芯，例如，包括多個彼此結合併具有第一開口端和第二開口端的管，例如聚碳酸酯管。模具型腔可由下模具部分和上模具部分構成。在一些實施方案中，芯部可以是「軟」芯。

方法1300還可包括，在步驟1304處，在模具中將NCF或織物設置在第一纖維片材和第二纖維片材中的一個上。NCF可增強複合材料。NCF還可減少複合材料芯部的複印效應。NCF可進一步改善層壓製品表面質量並增強美感。

方法1300還可包括在步驟1306處關閉模具。關閉模具可包括對模具應用外部壓力，例如壓縮其中的一個或多個組件。方法1300還可能可選地包括在步驟1308對模具的型腔進行真空處理。例如，當複合層壓製品由不連續纖維形成時，可希望對模具進行真空處理以去除任意朝向的不連續纖維中的殘存空氣。相反，當複合層壓製品由連續纖維形成時，連續纖維可能沒有留下與不連續纖維一樣多的空氣，因而不需要對模具進行真空處理。方法1300還可包括在步驟1310處固化聚合樹脂以形成複合組件。固化聚合樹脂可包括在模具中或模具外部將其中或其上具有聚合樹脂(例如，至少部分成形的複合層壓製品或其前體，例如堆疊)包含聚合樹脂的纖維片材加熱至約110℃或更高，例如約120℃至約200℃、約130℃至約180℃、約140℃至約160℃、約120℃、約130℃、約140℃、或約160℃。固化聚合樹脂可能進行約40秒或更長時間，例如約40秒至約1天、約1分鐘至約12小時、約90秒至約8小時、約2分鐘至約4小時、約40秒至約10分鐘、約1分鐘至約8分鐘、約90秒至約5分鐘、約3分鐘、約6分鐘或更少、或約8分鐘或更少。在一個實施方案中，加熱/固化聚合樹脂可部分地在模具中進行，然後可以在不同的位置(例如，烘箱或窯爐)完成。所得固化的複合組件可以具有由模具而定的任何形狀。

在一些實施方案中，複合材料夾層可包含一個或多個芯部，例如具有由一個或多個複合層壓製品層隔開的多於一個芯部。例如，複合材料夾層可包括黏合的圓形塑料管的「硬」芯和在其任一側上的複合層壓製品層。複合材料夾層可包括與第一「硬」芯上的複合層壓製品層相鄰的紙板的另外的「軟」芯。軟芯可包括在硬芯相對的一側上的至少再多一個複合層壓製品層。在這樣的實施方案中，可以獲得所期望的韌性(例如，彈性和/或硬度)和聲音阻尼。在一些實施方案中，複合材料夾層可包括一個或多個複合層壓製品層，該複合層壓製品具有其中分別包含一種或多種不同或相同的聚合樹脂的一個或多個纖維片材。例如，在一個實施方案中，複合材料夾層可包含在其上具有碳纖維片材的芯部，碳纖維片材可包含在其中的聚氨酯聚合樹脂，並且碳纖維片材可能與其中具有環氧樹脂的另一個碳纖維片材相鄰。在這樣的實施方案中，聚氨酯可分別從相鄰層中的環氧樹脂應用於模具中的堆疊。所得到的複合層壓製品結構可顯示所期望的能量吸收、斷裂輪廓、防水性和/或吸音作用。

在一個實施方案中，將第一纖維片材、芯部和第二纖維片材的堆疊配置在模具中，並且以小於約90psi的壓力噴塗聚合樹脂可包括將粉末狀填充材料噴塗進模具，在其上放置第一纖維片材，將第一聚合樹脂(例如，環氧樹脂)噴塗在第一碳纖維片材上，將第二碳纖維片材放置在第一碳纖維片材上，將第二聚合樹脂(例如，聚氨酯)噴塗在第二碳纖維片材上，並且放置芯部與第二碳纖維片材接觸。堆疊可具有在第一碳纖維片材上的第一聚合樹脂、在第二碳纖維片材上的第二聚合樹脂、芯部的層狀組合物。相同或不同的構型可被配置在芯部的相對側上。聚合樹脂、碳纖維片材和/或芯部可與本文公開的任何聚合樹脂、碳纖維片材或芯部相似或相同。在一些實施方案中，在配置其中的複合層壓製品的任何部分之前，將填充材料配置在模具中。例如，在將碳纖維片材放置在其中之前，可以將填充材料的薄層噴塗在模具上。填充材料可以成為隨後被噴塗在其中(在其表面處)的聚合樹脂的一部分，並用於至少減少在其中形成的複合層壓製品的表面處的收縮，而不損害複合層壓製品的整體機械性能。

本文公開的複合材料夾層具有良好的吸音作用、良好的隔熱性、高彎曲剛度、高能量吸收並且輕量。複合材料夾層可用於各種應用，包括汽車工業(例如，底盤、汽車發動機罩、車體部件等)、其他車輛(例如卡車)、農業設備、自行車、衛星應用、航空航天應用、施工材料(例如，建築材料等)、消費產品(例如，家具、馬桶座圈和電子產品等)。

已經描述了多個實施方案，本領域技術人員將意識到在不脫離本發明的精神的情況下可以使用各種變型、替代結構以及等同物。另外，為了避免不必要地使本發明複雜難懂，沒有描述一些已知的過程和元件。因此，上述描述不應被視為限制本發明的範圍。