Многослойный листовой материал для вакуумного формования

Изобретение относится к многослойному листовому материалу для вакуумного формования. Многослойный листовой материал включает набор слоев, проницаемых для воздуха и контролируемых таким образом, чтобы в первом состоянии проникание жидкой смолы через набор слоев блокировалось, а во втором состоянии жидкая смола была способна по крайней мере частично проникать через набор слоев. Первое состояние соответствует первой температуре, второе состояние соответствует второй температуре и вторая температура выше первой температуры. Изобретение обеспечивает повышение физико-механических свойств получаемых изделий. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

ВВЕДЕНИЕ

Настоящее изобретение касается многослойного материала для инфузионного вакуумного формования. Более конкретно, настоящее изобретение относится к многослойному листовому материалу для инфузионного вакуумного формования, который может быть использован в качестве оболочки при инфузионном вакуумном формовании для изготовления армированных волокнами композиционных изделий. Кроме того, настоящее изобретение относится к способам применения такого многослойного листового материала в сочетании с дополнительным многослойным листовым материалом.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Армированные волокном композиционные изделия широко известны. Предпринимались многочисленные попытки реализовать эффективное изготовление крупногабаритных изделий. Например, известны процессы формования с использованием вакуума, при которых волокна (ткани) размещаются в вакуумный мешок. Жидкая смола подаются через ввод, расположенный на одной стороне оснастки, после создания вакуума под мешком за счет откачки через выход, расположенный с противоположной стороны вводу смолы, продукт-ламинат пропитывается жидким связующим. После пропитки смолой процесс предусматривает ее полимеризацию.

Однако данный процесс имеет некоторые присущие ему недостатки. В частности, поток смолы, иногда приводит к разнотолщинности продукта-ламината. Кроме того, поток смолы также вызывает трение между волокнами продукта-ламината, что может приводить к нежелательным изменениям формы продукта.

Авторы изобретения обнаружили, что имеется необходимость изменения сути пропитки, используемой в данной отрасли, для достижения лучших результатов при вакуумном формовании.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с настоящим изобретением, предлагается многослойный листовой материал для вакуумного формования, включающий набор слоев, проницаемых для воздуха и контролируемых таким образом, чтобы в первичном состоянии жидкая смола блокировалась от пропускания сквозь слои, а во втором состоянии жидкая смола была способна по крайней мере частично проникать через набор слоев, причем первичное состояние соответствует первой температуре, а второе состояние соответствует второй температуре, причем вторая температура выше первой температуры.

В соответствии с осуществлением настоящего изобретения, набор слоев состоит из:

- верхнего слоя, способного накапливать жидкую смолу;

- среднего слоя, способного задерживать жидкую смолу при первой температуре;

- нижнего слоя, облегчающего съем многослойного листового материала;

- первого адгезионного слоя, соединяющего верхний слой со средним слоем;

- второго адгезионного слоя, соединяющего средний слой с нижним слоем.

Согласно дальнейшей реализации настоящего изобретения, проникание жидкой смолы через средний слой при второй температуре достигается за счет того, что средний слой имеет температуру плавления, соответствующую второй температуре.

Согласно дальнейшей реализации настоящего изобретения, проницаемость среднего слоя для воздуха достигается за счет формирования перфорационных отверстий в среднем слое, причем формируемые отверстия имеют диаметр, достаточно маленький для того, чтобы при температурах ниже второй температуры предотвращалось проникание жидкой смолы через средний слой.

Согласно дальнейшей реализации настоящего изобретения, вторая температура выбирается в диапазоне от 100°С до 150°С, предпочтительно около 120°С.

Согласно дальнейшей реализации настоящего изобретения, средний слой изготавливается из модифицированного полиэтилена.

Согласно дальнейшей реализации настоящего изобретения, средний слой изготавливается толщиной от 10 мкм до 100 мкм, предпочтительно около 30 мкм.

Согласно дальнейшей реализации настоящего изобретения, верхний слой изготавливается в виде сетки.

Согласно дальнейшей реализации настоящего изобретения, верхний слой изготавливается полиэфира или модифицированного полиэфира.

Согласно дальнейшей реализации настоящего изобретения, верхний слой изготавливается толщиной от 10 мкм до 2000 мкм, предпочтительно около 700 мкм.

Согласно дальнейшей реализации настоящего изобретения, первый и второй адгезионные слои изготавливаются в виде сетки или точечно, формируемой из клея на основе синтетического каучука.

Согласно дальнейшей реализации настоящего изобретения, нижний слой изготавливается из полиэфира и имеет толщину от 10 мкм до 300 мкм, предпочтительно около 150 мкм.

Кроме того, предлагается дополнительный многослойный листовой материал, который может быть использован совместно с описанным выше многослойным листовым материалом в процессе вакуумного формования, причем данный дополнительный многослойный листовой материал включает в себя трехслойный пакет с отслаивающимся слоем, третьим адгезионным слоем и мембранным слоем, непроницаемым для смолы.

Отслаивающийся слой может изготавливаться из полиэфира и иметь толщину от 10 мкм до 300 мкм, предпочтительно около 150 мкм.

Мембранный слой может изготавливаться из полиэфира и иметь толщину от 50 мкм до 500 мкм, предпочтительно около 200 мкм.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ниже данное изобретение будет описано более подробно на примерах со ссылками на приведенные далее чертежи, на которых:

Фиг. 1 показывает поперечное сечение многослойного листового материала по настоящему изобретению;

Фиг. 2 показывает детальное изображение среднего слоя многослойного листового материала по настоящему изобретению, показанного на Фиг. 1, вид сверху;

Фиг. 3 показывает поперечное сечение второго многослойного листового материала в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.

На чертежах одинаковые номера позиций относятся к аналогичным элементам, если не указано иное.

Показанный на Фиг. 1 вариант осуществления изобретения включает в себя многослойный листовой материал, обозначаемый номером 5, показанный в поперечном сечении.

Многослойный листовой материал 5 включает в себя пакет различных слоев. Как показано на Фиг. 1, он содержит верхний слой 10, средний слой 12 и нижний слой 14. Кроме того, первый адгезионный слой 16 соединяет верхний слой 10 со средним слоем 12, а второй адгезионный слой 18 соединяет средний слой 12 с нижним слоем 14.

Верхний слой 10 изготовлен в виде сетки или любого другого ткацкого плетения, например из полиэфирного волокна или модифицированного полиэфирного волокна. Верхний слой 10 может иметь толщину от 10 мкм до 2000 мкм, предпочтительно около 700 мкм. Назначение верхнего слоя 10 состоит в накопления жидкой смолы, которая может быть введена в верхний слой 10.

Средний слой 12 способен задерживать жидкую смолу при первой температуре. Первая температура находится в диапазоне, в котором смола находится в жидком состоянии. Поскольку большинство смол находятся в жидком состоянии либо при комнатной температуре и выше, либо выше какой-то определенной температуры, первая температура выбирается в зависимости от характеристик смолы и может составлять, например, около 90°С. В более общем случае, она может находиться в диапазоне от ~20°С до 100°С. Средний слой 12 изготавливается, например, из полиэтилена или модифицированного полиэтилена. Средний слой 12 может иметь толщину от 10 мкм до 100 мкм, предпочтительно около 30 мкм.

Нижний слой 14 изготавливается из полиэфира и имеет толщину от 10 мкм до 300 мкм, предпочтительно около 150 мкм. Назначение нижнего слоя 14 состоит в том, что он облегчает съем многослойного листового материала 5 от ламината в процессе вакуумного формования. Нижний слой 14 многослойного листового материала 5 изготовлен в виде сетчатой структуры или любого другого ткацкого плетения.

Верхний слой 10 и средний слой 12 связаны друг с другом за счет первого адгезионного слоя 16. Средний слой 12 и нижний слой 14 связаны друг с другом за счет второго адгезионного слоя 18. Первый адгезионный слой 16 и второй адгезионный слой 18 изготавливаются из клея на основе синтетического каучука в форме сетки или любого другой форме нанесения.

Как упоминалось выше, жидкая смола может проникать через средний слой 12 при второй температуре. Это достигается за счет того, что средний слой 12 имеет температуру плавления, соответствующую второй температуре. Например, средний слой 12 может иметь температуру плавления ~120°С.

По отдельности все слои многослойного листового материала 5 проницаемы для воздуха. Это - важная характеристика, т.к. в противном случае любое применение многослойного листового материала 5 для процесса вакуумного формования было бы невозможно. В случае верхнего слоя 10 и нижнего слоя 14 это достигается за счет их сетчатой структуры. Первый адгезионный слой 16 и второй адгезионный слой 18 также проницаемы для воздуха благодаря тому, что они имеют сетчатую структуру. Средний слой 12 проницаем для воздуха за счет сформированных в нем перфорационных отверстий.

Перфорация 20 среднего слоя 12 более детально показана на Фиг. 2. Перфорация 20 сформирована в виде регулярной структуры, хотя могут использоваться и другие структуры. Диаметр отдельных отверстий 22 перфорации 20 подбирается таким образом, чтобы жидкая смола не могла проникать через средний слой 12. Например, диаметр отдельных отверстий 22 может быть менее 100 мкм. Следует принимать во внимание, что диаметр отверстий 22 подбирается в зависимости от характеристик смолы и может нужным образом корректироваться.

Многослойный листовой материал 5 проницаем для воздуха и может контролироваться таким образом, чтобы в первом состоянии проникание жидкой смолы через многослойный листовой материал 5 блокировалось и чтобы во втором состоянии жидкая смола могла хотя бы частично проникать через многослойный листовой материал 5. Первое состояние соответствует первой температуре, при которой смола находится в жидком состоянии. Второе состояние соответствует второй температуре, которая выше первой температуры и при которой начинается плавление среднего слоя 12. Благодаря наличию перфорации 20 данный процесс плавления происходит не в случайных точках, а начинается вокруг отверстий 22, которые в результате расширяются и поэтому начинают становиться проницаемы для жидкой смолы. Первая температура и вторая температура могут варьироваться в зависимости от свойств смолы и материала среднего слоя 12.

На Фиг. 3 показан дополнительный многослойный листовой материал 30. Дополнительный многослойный листовой материал 30 может использоваться совместно с многослойным листовым материалом 5, как показано на Фиг. 1, в процессе вакуумного формования. Дополнительный многослойный листовой материал включает в себя пакет из трех слоев с отслаивающимся слоем 32, третьим адгезионным слоем 34 и непроницаемым для смолы мембранным слоем 36.

Отслаивающийся слой 32 аналогичен нижнему слою 14, описанному выше, и может изготавливаться из полиэфира толщиной от 10 мкм до 300 мкм, предпочтительно около 150 мкм. Третий адгезионный слой 34 аналогичен первому адгезионному слою 16 и второму адгезионному слою 18. Мембранный слой 36 может изготавливаться из полиэфирного пластика толщиной от 50 мкм до 500 мкм, предпочтительно около 200 мкм. Мембранный слой 36 непроницаем для жидкой смолы.

Дополнительный многослойный листовой материал 30 совместно с многослойным листовым материалом 5 может использоваться в процессе вакуумного формования следующим образом. Дополнительный многослойный листовой материал 30 помещают под изготовляемой деталью. Многослойный листовой материал 5 помещают на продукте-ламината таким образом, чтобы нижний слой 14 был обращен в сторону указанного продукта.

Несмотря на то что здесь были описаны лишь некоторые варианты осуществления настоящего изобретения, любой специалист в данной области понимает, что возможны другие изменения, варианты и перспективы настоящего изобретения. В связи с этим, такие изменения, варианты и перспективы применения должны считаться относящимися к сущности и объему настоящего изобретения и тем самым образующими часть данного изобретения, как указано и/или показано на примерах в данном документе.

После ознакомления с настоящим изобретением, описанным на примере его предпочтительного осуществления, становится ясно, что оно может подвергаться многочисленным модификациям и может быть реализовано различным образом специалистами в данной отрасли и без проведения дополнительных изобретательских работ. Таким образом, объем настоящего изобретения определяется объемом следующей формулы изобретения.

1. Многослойный листовой материал для вакуумного формования, включающий
набор слоев, проницаемых для воздуха и контролируемых таким образом, чтобы в первом состоянии проникание жидкой смолы через набор слоев блокировалось, а во втором состоянии жидкая смола была способна по крайней мере частично проникать через набор слоев, причем первое состояние соответствует первой температуре, второе состояние соответствует второй температуре, которая выше первой температуры, при этом
набор слоев содержит средний слой, который имеет выполненные в нем перфорационные отверстия, причем отверстия имеют диаметр, достаточно малый для того, чтобы при температурах ниже второй температуры предотвращалось проникание жидкой смолы через средний слой;
набор слоев также содержит верхний слой, способный накапливать жидкую смолу, и нижний слой, облегчающий съем многослойного листового материала, отличающийся тем, что средний слой имеет температуру плавления, соответствующую второй температуре, причем при второй температуре плавление среднего слоя начинается вокруг перфорационных отверстий, которые выполнены с возможностью их расширения и обеспечивания проникания жидкой смолы через средний слой, и при этом набор слоев дополнительно включает первый адгезионный слой, который соединяет верхний слой со средним слоем, и второй адгезионный слой, который соединяет средний слой с нижним слоем.

2. Многослойный листовой материал по п. 1, отличающийся тем, что перфорационные отверстия сформированы в виде регулярной структуры.

3. Многослойный листовой материал по п. 1, отличающийся тем, что диаметр отдельных перфорационных отверстий меньше 100 мкм.

4. Многослойный листовой материал по любому из пп. 2 и 3, отличающийся тем, что проницаемость среднего слоя для воздуха достигается за счет перфорационных отверстий.

5. Многослойный листовой материал по п. 1, отличающийся тем, что вторая температура выбирается в диапазоне 100-150°С, предпочтительно около 120°С.

6. Многослойный листовой материал по п. 1, отличающийся тем, что средний слой изготовлен из полиэтилена или модифицированного полиэтилена.

7. Многослойный листовой материал по п. 1, отличающийся тем, что средний слой имеет толщину от 10 мкм до 100 мкм, предпочтительно около 30 мкм.

8. Многослойный листовой материал по п. 1, отличающийся тем, что верхний слой изготовлен в виде сетки.

9. Многослойный листовой материал по п. 1, отличающийся тем, что верхний слой изготовлен из полиэфира или модифицированного полиэфира.

10. Многослойный листовой материал по п. 1, отличающийся тем, что верхний слой имеет толщину от 10 мкм до 2000 мкм, предпочтительно около 700 мкм.

11. Многослойный листовой материал по п. 1, отличающийся тем, что первый и второй адгезионные слои изготовлены в виде слоев, формируемых из клея на основе синтетического каучука.

12. Многослойный листовой материал по п. 1, отличающийся тем, что нижний слой изготовлен из полиэфира и имеет толщину от 10 мкм до 300 мкм, предпочтительно около 150 мкм.

13. Способ инфузионного вакуумного формования, содержащий следующие стадии:
обеспечивают ламинат-продукт;
помещают многослойный листовой материал по любому из пп. 1-12 на ламинат-продукте так, чтобы нижний слой был обращен в сторону ламинат-продукта; и
помещают дополнительный многослойный листовой материал, включающий в себя трехслойный пакет с отслаивающимся слоем, третьим адгезионным слоем и мембранным слоем, не проницаемым для смолы, под ламинат-продуктом так, чтобы отслаивающийся слой был обращен к ламинат-продукту.

14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что отслаивающийся слой изготовлен из полиэфира и имеет толщину от 10 мкм до 300 мкм, предпочтительно около 150 мкм.

15. Способ по п. 13 или 14, отличающийся тем, что мембранный слой изготовлен из полиэфира и имеет толщину от 50 мкм до 500 мкм, предпочтительно около 200 мкм.