Многослойная деталь

Авторы патента:


Многослойная деталь
Многослойная деталь

 


Владельцы патента RU 2635225:

МАГНА ШТАЙР ФАРЦОЙГТЕХНИК АГ УНД КО. КГ (AT)

Изобретение относится к конструктивным деталям и касается многослойной детали, используемой в качестве плоского элемента механического транспортного средства. Деталь содержит по меньшей мере один серединный слой и по меньшей мере два волокнистых слоя, причем на верхнюю и/или нижнюю сторону по меньшей мере одного из волокнистых слоев нанесен по меньшей мере один матричный материал, при этом матричный материал нанесен в разных количествах и/или в виде разных типов матричного материала по меньшей мере на два из волокнистых слоев и/или с верхней, и/или нижней стороны по меньшей мере одного из волокнистых слоев. Изобретение обеспечивает создание конструктивных деталей, удовлетворяющих техническим и оптическим требованиям в области изготовления легковесных автомобилей. 15 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Настоящее изобретение относится к многослойной детали, используемой в качестве плоского, т.е. по существу уплощенного и имеющего в основном гладкую поверхность, элемента механического транспортного средства, прежде всего для использования в автомобильной промышленности.

Под многослойной деталью обычно следует понимать деталь, которая изготовлена из слоев одного и того же или разных материалов. В простейшем случае многослойная деталь состоит из двух покровных слоев, верхнего покровного слоя и нижнего покровного слоя, а также серединного (внутреннего) слоя, который расположен между верхним покровным слоем и нижним покровным слоем. Покровные слои выполнены в виде волокон и/или текстильных тканей, и через них может проникать клееобразный матричный материал. Прочное соединение между отдельными слоями обычно получается прессованием посредством подходящего устройства, такого как, например, пресс.

Такие многослойные детали используются во многих различных областях. Однако в последние годы их важность, прежде всего, в качестве конструктивных деталей в области изготовления легковесных автомобилей, чрезвычайно возросла.

Уровень техники раскрывает разные подходы к изготовлению конструктивных деталей.

Для достижения прочного соединения между верхним и нижним покровными слоями и серединным слоем используются матричные материалы, прежде всего клееобразные смолы, которые во время прессования покровных слоев и серединного слоя продавливаются через покровные слои, и, таким образом, создают соединение между покровными слоями и серединным слоем. В данном случае, нанесение матричного материала осуществляется только снаружи на крайний снаружи покровный слой. Обычно в данном случае наносится избыточное количество матричного материала для обеспечения надежного проникновения матричного материала через покровные слои при спрессовывании отдельных слоев.

При изготовлении многослойной детали способом, который был кратко описан выше, появляется недостаток, что на крайний снаружи покровный слой может быть нанесен только один тип матричного материала (в отношении состава и толщины нанесения). Кроме того, в зависимости от вязкости матричного материала и проницаемости покровного слоя матричный материал может проникнуть в серединный слой слишком глубоко и пропитать серединный слой неконтролируемым образом. Для предотвращения этого, согласно уровню техники, между покровным слоем и серединным слоем зачастую располагают барьерный слой, который является непроницаемым для матричного материала. Однако этот барьерный слой в большинстве случаев должен быть связан клеевым соединением с серединным слоем в отдельном технологическом процессе.

Целью изобретения является предложение улучшенной многослойной детали, которая, прежде всего, в отношении требования удовлетворения разнообразнейшим техническим и оптическим требованиям, выполнена так, чтобы быть простой и экономичной.

Достижение этой цели обеспечено многослойной деталью, используемой в качестве плоского элемента механического транспортного средства, содержащей по меньшей мере один серединный слой и по меньшей мере два волокнистых слоя, причем на верхнюю и/или нижнюю сторону по меньшей мере одного из волокнистых слоев нанесен по меньшей мере один матричный материал, причем матричный материал нанесен в разных количествах, и/или в виде разных типов матричного материала по меньшей мере на два из волокнистых слоев, и/или с верхней и/или нижней стороны по меньшей мере одного из волокнистых слоев.

Предпочтительные усовершенствования изобретения могут быть получены из зависимых пунктов формулы изобретения.

Как указано выше, многослойная деталь согласно изобретению содержит серединный слой и по меньшей мере два волокнистых слоя. При этом волокнистые слои могут быть расположены на верхней и/или нижней стороне серединного слоя.

Таким образом, матричный материал предпочтительно может быть нанесен равномерно и/или неравномерно на одно или несколько полотен материалов.

Это приводит к преимуществу, что соответствующий матричный материал нанесен по меньшей мере на один волокнистый материал таким образом, который индивидуально адаптирован в каждом случае к каждому волокнистому слою, для того чтобы соответствовать функциональным требованиям к многослойной детали, таким как, например, частично разная зональная жесткость и качество поверхности. Нанесение матричного материала на соответствующий волокнистый слой в данном случае может выполняться равномерно или неравномерно, и таким образом, например, вдоль внешней поверхности многослойной детали могут быть выполнены зоны, имеющие разные структуры «матрица - материал».

Кроме того, из-за индивидуального нанесения (различным образом) матричного материала на индивидуальные плетеные полотна материала, а также адаптации свойств матричного материала (например, вязкости, тиксотропии, количества) к соответствующему материалу плетеного полотна, в каждом случае требуется только относительно тонкое нанесение матрицы, приводящее к оптимизации с точки зрения веса и функционирования.

Таким образом, изобретение обеспечивает достижение технических результатов, заключающихся в расширении возможностей конструктора в отношении придания многослойной детали требуемых характеристик, в частности по жесткости и качеству поверхности, за счет целенаправленного нанесения матричного материала или разных типов матричных материалов на различные волокнистые слои или на различные стороны того или иного слоя, а также в повышении весовой эффективности многослойной детали.

Предпочтительно, на одной стороне серединного слоя расположены по меньшей мере два волокнистых слоя.

Предпочтительно, волокнистые слои изготавливаются из волокнистого материала и, предпочтительно, конструируются так, чтобы быть тонкими по сравнению с серединным слоем. Используемые при этом волокна являются природными волокнами, такими как, например, пеньковые волокна, бамбуковые волокна, волокна на основе целлюлозы и т.п., и/или органическими или неорганическими искусственными волокнами, такими как, например, полиамидные волокна, стеклянные волокна, углеродные волокна и т.п.

Таким образом, волокнистый материал, предпочтительно, изготавливается из волокон, которые были переработаны в тканые, нетканые или вязаные ткани, маты, сетки и т.п., причем эти образования, предпочтительно, были подвергнуты дополнительной переработке в базовую матрицу, пригодную для соответствующих требований, для образования того, что известно как композитные материалы.

В одном предпочтительном варианте осуществления способа согласно изобретению волокнистые слои (волокнистого материала) подвергают предварительной обработке, причем в этом случае могут приниматься во внимание все способы предварительной обработки, которые известны специалисту, такие как, например, обработка праймером, пропитка, нанесение покрытия и т.п.

Отдельные используемые волокнистые слои могут отличаться друг от друга по их (основному) составу и конструкции (форме).

Предпочтительно, волокнистые слои выполнены в виде плетеных полотен (волокнистого материала) и/или предварительно выкроенных отдельных слоев (волокнистого материала), которые соответствуют контуру многослойной детали.

Предпочтительно, волокнистые слои выполнены так, чтобы быть проницаемыми для матричного материала.

В одном дополнительном варианте осуществления отдельные волокнистые слои выполнены так, чтобы быть слоистыми, то есть чтобы они были изготовлены по меньшей мере из двух отдельных слоев, причем по меньшей мере один из этих отдельных слоев является волокнистым материалом.

Отдельные слои, которые состоят из неволокнистого материала, в данном случае, предпочтительно, выполнены как пластмассовые пленки.

Предпочтительно, серединный слой выполнен в виде сот. Однако не исключаются и другие структуры и формы серединного слоя, такие как, например, волнообразная конфигурация.

Предпочтительно, серединный слой изготавливается из легковесного материала, такого как, например, полимер (пена, пластмасса, резина и т.п.), материал на основе целлюлозы (бумага, дерево, картон и т.п.), композитный материал или металл.

В еще одном дополнительном варианте осуществления, серединный слой выполнен слоистым образом, например посредством нескольких отдельных серединных слоев, которые расположены один на другом. В данном случае по меньшей мере два отдельных серединных слоя могут быть выполнены так, чтобы отличаться друг от друга. Прежде всего могут располагаться друг над другом или быть взаимосвязанными сотовые сердечники (серединные части) с разными формами сот, размерами сот, ориентациями сот, разными геометриями переплетения и/или материалами сот и/или отдельными серединными слоями. Это является особо предпочтительным, поскольку, как результат этого, подвергнутая позднее окончательной обработке деталь может быть частично обеспечена разными функциональными свойствами или свойствами детали - с одной стороны, деталь должна иметь определенную требуемую прочность и жесткость, а с другой стороны, деталь должна содержать в некоторых местах мягкие, более легко деформируемые зоны, что является предпочтительным, например, в автомобильной области для предотвращения повреждений в случае столкновения с пешеходами.

Предпочтительно, вдоль внешней поверхности многослойной детали выполнены зоны, имеющие разные отдельные серединные слои, прежде всего имеющие разные количества, и/или формы, и/или составы материала.

Предпочтительно, серединный слой выполнен так, чтобы быть проницаемым для матричного материала или, по меньшей мере, полупроницаемым.

Предпочтительно, матричный материал является термопластичным и/или термореактивным полимером.

Предпочтительно, матричный материал является смолой, прежде всего синтетической смолой (полиуретаном).

Особо предпочтительно, матричный материал выполнен клееобразным и имеет в качестве основных компонентов, например, смолу и катализатор, или основу и катализатор.

Для того чтобы оказывать влияние на свойства матричного материала в отношении различных требований, таких как, например, прочность или эластичность, с матричным материалом, предпочтительно, смешиваются дополнительные компоненты и/или материалы, такие как, например, волокна.

Они могут включать в себя короткие и/или длинные волокна, которые смешиваются равномерно или неравномерно с матричным материалом для того, чтобы посредством этого различным образом, то есть равномерно или неравномерно, наносить матричный материал на плетеные полотна материала. Также подобным образом формируются различные свойства детали, такие как, например, равномерная и/или неравномерная зональная жесткость по площади поверхности плетеного полотна материала. Это приводит к многослойной детали с равномерной и/или неравномерной слоистой структурой как по площади поверхности детали, так и по слоистой конструкции слоев.

Предпочтительно, матричный материал расположен между волокнистыми слоями, и/или в промежуточном пространстве между одним волокнистым слоем и серединным слоем, и/или снаружи на крайнем снаружи волокнистом слое.

В одном предпочтительном варианте осуществления многослойной детали согласно изобретению между волокнистыми слоями, и/или в промежуточном пространстве между одним волокнистым слоем и серединным слоем, и/или снаружи крайнего снаружи волокнистого слоя расположен по меньшей мере один слой материала, который не является волокнистым слоем.

Предпочтительно, волокнистые слои, матричный материал, в случае применения слой материала, и серединный слой спрессованы так, чтобы образовать многослойную деталь.

Многослойная деталь согласно изобретению может быть использована в качестве плоского элемента механического транспортного средства, прежде всего в качестве передней панели, двери, крыши, задней двери, грузовой платформы, обшивки, панели пола корпуса или кессона.

Изобретение описывается ниже в качестве примера со ссылкой на чертежи.

Фиг. 1 показывает схематическое изображение многослойной детали согласно изобретению перед прессованием.

Фиг. 2 показывает схематическое изображение многослойной детали согласно изобретению после прессования.

На фиг. 1 и фиг. 2 показано схематическое изображение многослойной детали (1) согласно изобретению перед прессованием (фиг. 1) и после прессования (фиг. 2).

Показанная схематически на фиг. 1 многослойная деталь 1 имеет серединный слой 2 и три волокнистых слоя 3. Волокнистые слои 3 расположены на верхней стороне серединного слоя 2.

На верхнюю сторону каждого из трех волокнистых слоев 3 нанесен матричный слой 4, причем матричный материал 4 таким же образом расположен между крайним изнутри волокнистым слоем 6 и серединным слоем 2, причем этот матричный материал 4 нанесен на нижнюю сторону крайнего изнутри волокнистого слоя 6.

С точки зрения количества наносимого матричного материала 4, больше матричного материала 4 нанесено, например, на верхнюю сторону крайнего изнутри волокнистого слоя 6, чем на крайний снаружи волокнистый слой 5.

Таким образом, матричный материал 4 был нанесен на крайний изнутри волокнистый слой 6 и крайний снаружи волокнистый слой 7 «различным образом», в случае настоящего схематического приведенного в качестве примера варианта осуществления - в разных количествах.

Волокнистые слои 3 выполнены в виде предварительно выполненных отдельных слоев, которые соответствуют контуру многослойной детали 1.

Серединный слой 2 выполнен в виде сот и в виде одной детали, причем соты открыты в направлении верхней стороны, и могут воспринимать матричный материал 4.

На фиг. 2 показано схематическое изображение многослойной детали 1 после прессования.

Прессование выполняется посредством пресса по способу влажного прессования.

Волокнистые слои 3 выполнены так, чтобы быть проницаемыми для матричного материала 4, причем посредством прессования матричный материал 4 продавливается через волокнистые слои 3.

Вследствие целенаправленного нанесения матричного материала 4 на волокнистые слои 3, серединный слой 2 лишь слегка пропитывается матричным материалом 4, это также обеспечивает достаточное связывание волокнистых слоев 3 с серединным слоем 2.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

1 многослойная деталь

2 серединный слой

3 волокнистый слой

4 матрица

5 крайний снаружи волокнистый слой

6 крайний изнутри волокнистый слой

1. Многослойная деталь (1), используемая в качестве плоского элемента механического транспортного средства, содержащая по меньшей мере один серединный слой (2) и по меньшей мере два волокнистых слоя (3), причем на верхнюю и/или нижнюю сторону по меньшей мере одного из волокнистых слоев (3) нанесен по меньшей мере один матричный материал (4), отличающаяся тем, что матричный материал (4) нанесен в разных количествах, и/или в виде разных типов матричного материала (4) по меньшей мере на два из волокнистых слоев (3), и/или с верхней и/или нижней стороны по меньшей мере одного из волокнистых слоев (3).

2. Многослойная деталь (1) по п. 1, отличающаяся тем, что на одной стороне серединного слоя (2) расположены по меньшей мере два волокнистых слоя (3).

3. Многослойная деталь (1) по п. 1, отличающаяся тем, что матричный материал (4) содержит волокна.

4. Многослойная деталь (1) по п. 1, отличающаяся тем, что матричный материал (4) содержит смолу, прежде всего полиуретан.

5. Многослойная деталь (1) по п. 1, отличающаяся тем, что матричный материал (4) расположен между волокнистыми слоями (3) и/или в промежуточном пространстве между одним волокнистым слоем (3) и серединным слое (2) и/или снаружи на крайнем снаружи волокнистом слое (5).

6. Многослойная деталь (1) по п. 1, отличающаяся тем, что серединный слой (2) выполнен по существу в виде сот.

7. Многослойная деталь (1) по п. 1, отличающаяся тем, что серединный слой (2) выполнен слоистым образом по меньшей мере из двух отдельных серединных слоев, которые уложены друг на друга.

8. Многослойная деталь (1) по п. 7, отличающаяся тем, что отдельные серединные слои в отношении их формы и состава материала выполнены так, чтобы отличаться друг от друга.

9. Многослойная деталь (1) по п. 7, отличающаяся тем, что вдоль внешней поверхности многослойной детали выполнены зоны, имеющие разные серединные слои, прежде всего имеющие разные количества, и/или формы, и/или составы материала.

10. Многослойная деталь (1) по п. 1, отличающаяся тем, что серединный слой (2) выполнен из легковесного материала, предпочтительно легковесного полимерного материала.

11. Многослойная деталь (1) по п. 1, отличающаяся тем, что серединный слой (2) выполнен так, чтобы быть проницаемым для матричного материала (4) или, по меньшей мере, полупроницаемым.

12. Многослойная деталь (1) по п. 1, отличающаяся тем, что между волнистыми слоями (3), и/или в промежуточном пространстве между одним волокнистым слоем (3) и серединным слоем (2), и/или снаружи крайнего снаружи волокнистого слоя (3) расположен по меньшей мере один слой материала, который не является волокнистым слоем (3).

13. Многослойная деталь (1) по п. 1, отличающаяся тем, что волокнистые слои (3), матричный материал (4), в случае применения слой материала, и серединный слой (2) спрессованы так, чтобы образовать многослойную деталь (1).

14. Многослойная деталь (1) по п. 1, отличающаяся тем, что волокнистые слои (3) выполнены в виде плетеных полотен или предварительно выкроенных отдельных слоев, которые соответствуют контуру многослойной детали.

15. Многослойная деталь (1) по п. 1, отличающаяся тем, что волокнистые слои (3) предварительно обработаны посредством способа предварительной обработки.

16. Многослойная деталь (1) по п. 1, отличающаяся тем, что волокнистые слои (3) выполнены так, чтобы быть проницаемыми для матричного материала (4).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ковровому покрытию для транспортного средства. Ковровое покрытие содержит изнашиваемую поверхность, первый адгезионный слой, защитный слой и изоляционный слой.

Изобретение относится к тканым текстильным материалам и касается ткани для получения мешков. Тканый материал содержит ленты из полимера, в частности полиолефина, полипропилена, полиэтилена (ПЭВД) или полиэтилентерефталата, причем указанные ленты являются одноосно растянутыми, при этом тканый материал снабжен покрытием, которое образовано из полимерного нетканого материала, в частности полиолефинового или полипропиленового нетканого материала, и тканый материал вместе с покрытием содержат множество перфораций.

Изобретение относится к изоляционному элементу для электроизоляции электротехнического компонента в высоковольтном диапазоне, к трансформатору с таким изоляционным элементом, к способу изготовления такого изоляционного элемента, а также к применению изоляционного элемента для электроизоляции электротехнического компонента.

Изобретение относится к текстильной промышленности. Предлагается ткань, содержащая пористые волокна.

Изобретение относится к технологии получения модифицированных полимерных волокон с высокой удельной прочностью для пуленепробиваемых волокнистых композитов. Волокно имеет поверхности волокна, которые частично покрыты остаточным защитным покрытием волокна, при этом от 50% до 99% площади поверхности волокна открыто и не покрыто защитным покрытием волокна, которое модифицировано плазменной обработкой при значении потока энергии 100 Вт/кв.

Изобретение относится к пуленепробиваемым композитам и касается композита на основе однонаправленных волокон с высокой прочностью соединения внахлестку при сдвиге и низким значением глубины отпечатка и способа его изготовления.

Изобретение относится к технологии получения модифицированных полимерных волокон с высокой удельной прочностью и касается пряжи и ткани, характеризующихся наличием обработанной поверхности с улучшенными физическими и адгезионными свойствами.
Изобретение относится к многослойным звукопоглощающим отделочным материалам и касается звукопоглощающего настенного покрытия. Включает: (a) опорный слой, изготовленный из нетканого материала на основе органических волокон, имеющих многолепестковое поперечное сечение, (b) поверхностный слой, изготовленный из стеклотекстильного материала, у которого статическое сопротивление воздушному потоку, измеряемое согласно стандарту ISO 9053, составляет от 105 Н⋅с⋅м-4 до 106 Н⋅с⋅м-4, (c) прерывистый адгезионный слой, у которого поверхностная плотность составляет от 17 до 60 г/м2, на границе раздела между опорным слоем (a) и поверхностным слоем (b).

Изобретение относится к электроизоляционным материалам. Электроизоляционное изделие содержит слой нецеллюлозной нетканой ткани, имеющий первую и вторую расположенные друг напротив друга основные поверхности, при этом к каждой из основных поверхностей слоя нетканой ткани прикреплен слой нецеллюлозной нетканой бумаги, при этом нетканая бумага и нетканая ткань выполнены электроизолирующими.

Изобретение может быть использовано в аэрокосмической промышленности, в производстве спортивных товаров и товаров для отдыха. Препрег, обладающий формуемостью, содержит материал основы из прошитого углеродного волокна.

Изобретение относится к изготовлению многослойных материалов с сотовым сердечником для применения в автомобильных конструкциях. Способ изготовления полуобработанного изделия с сотовым сердечником для изготовления многослойной детали включает: обеспечение сотового сердечника, смачивание сотового сердечника в зоне деформации стенок сотового сердечника, сморщивание сотового сердечника в зоне деформации, при этом смачивание сотового сердечника выполняют путем его окунания в заполненную жидкостью емкость, причем зона деформации расположена в концевой области стенок сотового сердечника.

Изобретение относится к многослойным звукопоглощающим панелям с сотовым заполнителем резонансного типа, гасящим звуковые колебания, создаваемые газовыми потоками и их нагнетателями, и предназначено для использования в области авиакосмической техники, транспортной техники, радиотехники, строительства, например, в качестве звукопоглощающих панелей при изготовлении проточных трактов современных авиационных турбореактивных двигателей.

Изобретение относится к шумопоглощающим конструкционным материалам и касается панели с гофрированным и сотовым заполнителем. Панель включает гофрированный и сотовый заполнители, перфорированную и сплошную обшивки, заполнитель из перфорированного и гофрированного материала, состоящий из чередующихся междцу собой верхних и нижних гофрированных полос, верхние гофрированные полосы заполнителя соединены с сеткой, при этом сотовый заполнитель расположен между сеткой и перфорированной обшивкой и связаны между собой.

Изобретение относится к способу изготовления ячеистого сотового заполнителя, из композиционных материалов для двух-, трехслойных панелей и оболочек из препрега. Изобретение может использоваться для изготовления изделий с высокой удельной прочностью в авиационной, ракетно-космической, строительной, автомобильной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к шумопоглощающим конструктивным материалам и касается слоистой гофрированной панели. Панель включает перфорированную и сплошную обшивки, заполнитель из перфорированного и гофрированного материала, состоящего из чередующихся между собой верхних перфорированных и гофрированных полос, при этом слои сеток устанавливаются на верхние и нижние перфорированные и гофрированные полосы с линией раздела сеток, находящихся на расстоянии, равном половине высоты двухслойного гофрированного заполнителя.

Изобретение относится к способам изготовления газонаполненных тонкостенных силовых панелей с ячеистым сотовым заполнителем, которые могут быть использованы в авиаконструкциях, а также при изготовлении деталей, узлов и агрегатов в машиностроении, ядерной энергетике, авиакосмической отрасли промышленности и других сферах.

Изобретение относится к технологии изготовления панелей с интегрированным силовым набором и может быть использовано в производстве летательных и космических аппаратов.

Изобретение относится к авиации и касается созданий конструкций для летательных аппаратов (ЛА). При изготовлении отсека ЛА в виде оболочки вращения на оправку укладывают разделительный слой из резиноподобного материала со спиральными обоих направлений канавками одинаковой ширины, слоями из высокомодульных нитей вматывают в эти канавки спиральные ребра, затем наматывают обжимающую облицовку из термоусаживающего материала, термообрабатывают, удаляют облицовку, снимают с оправки и удаляют разделительный слой.

Изобретение относится к авиации и касается изготовления конструкций отсеков летательных аппаратов (ЛА). При изготовлении отсека в виде оболочки вращения ячеистой структуры на оправку укладывают разделительный слой из резиноподобного материала с кольцевыми и спиральными канавками, затем слоями из высокомодульных нитей вматывают в эти канавки кольцевые и спиральные ребра, с натяжением наматывают наружную оболочку, термообрабатывают, снимают с оправки и удаляют разделительный слой.

Изобретение относится к строительным конструкциям и может быть использовано для создания строительных блоков, которые могут быть применены для увеличения сейсмостойкости зданий и сооружений.

Изобретение относится к производству баллистических композитов и касается композитного материала для изготовления пуленепробиваемого изделия. Содержит по меньшей мере два полотняных слоя, содержащих волокна с высокой прочностью на растяжение, и по меньшей мере одну пленку из поливинилбутираля, причем пленка из поливинилбутираля имеет толщину от 30 до 70 мкм.
Наверх