Компоновка сотовой основы и содержащая ее многослойная деталь

Изобретение относится к области конструктивных материалов и касается компоновки сотовой основы для многослойной детали, используемой в качестве кузовной детали в автомобилестроении. Компоновка включает в себя по меньшей мере две сотовые основы и расположенный между сотовыми основами соединительный слой. Соединительный слой выполнен газопроницаемым и имеет клей для склеивания с сотовыми основами лишь в области перемычек сотовых основ, причем по меньшей мере на одной из сотовых основ концы перемычек, обращенные от соединительного слоя, по меньшей мере в отдельных зонах подвергнуты смятию и предпочтительно концы перемычек, обращенные к соединительному слою, в тех же зонах подвергнуты меньшему смятию, прежде всего вообще не подвергнуты смятию. Изобретение обеспечивает создание компоновки сотовой основы, которая воспроизводит трехмерные структуры и также может быть подвергнута дальнейшей гибкой обработке. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Предложенное изобретение относится к компоновке сотовой основы, включающей в себя по меньшей мере две сотовые основы и расположенный между сотовыми основами соединительный слой. Также изобретение касается способа изготовления подобной компоновки сотовой основы и способа изготовления многослойной детали, а также многослойной детали.

Обычно сотовые основы применяются в качестве центрального слоя между двумя покровными слоями в многослойной детали, что, например, может быть использовано в качестве кузовной детали в автомобилестроении. Часто производятся плоскостные многослойные детали, форма которых при необходимости может быть адаптирована в формовочном прессе. Однако путем прессования сотовой основы (способ "Crush-Core") прочность сотовой основы снижается, также не происходит экономии материальных затрат и веса в областях уменьшенной толщины.

Для изготовления сложных трехмерных форм многослойных деталей и соответствующих сотовых основ, например сотовых основ с резкими изменениями толщины, известно изготовление сотовых основ с наибольшей желаемой толщиной и затем обрезка сотовых основ в областях желаемой уменьшенной толщины. Но при этом часто возникают существенные отходы, которые не могут быть использованы впоследствии.

Также известно склеивание двух или более плоскостных ("двухмерных") сотовых основ, например, различного размера, причем технически почти отсутствует возможность склеивания перемычек друг с другом и поэтому используется соединительный слой с двухсторонним нанесением клея между сотовыми сердечниками, например, клеящая пленка или клеящая бумага. Но выполненные таким образом "трехмерные" сотовые основы впоследствии можно обрабатывать лишь ограниченно, так как соединительный слой представляет собой препятствие для некоторых способов, например, придание формы в прессовых инструментах.

Задачей изобретения является предложить компоновку сотовой основы для многослойной детали, используемой в качестве кузовной детали в автомобилестроении, которая (компоновка сотовой основы) воспроизводит трехмерные структуры и также может быть подвергнута гибкой дальнейшей обработке, а также предложить способ изготовления подобной компоновки сотовой основы, а также соответствующий способ изготовления многослойной детали из подобной компоновки сотовой основы, а также соответствующую многослойную деталь.

Задача решена в компоновке сотовой основы, включающей в себя по меньшей мере две сотовые основы и расположенный между сотовыми основами соединительный слой. В соответствии с изобретением соединительный слой выполнен газопроницаемым и имеет клей для склеивания с сотовыми основами лишь в области перемычек сотовых основ, причем по меньшей мере на одной из сотовых основ концы перемычек, обращенные от соединительного слоя, по меньшей мере в отдельных зонах подвергнуты смятию, и предпочтительно концы перемычек, обращенные к соединительному слою, в тех же зонах подвергнуты меньшему смятию, прежде всего вообще не подвергнуты смятию.

Указанная задача также решена в многослойной детали для использования в качестве кузовной детали в автомобилестроении, включающей в себя предлагаемую в изобретении компоновку сотовой основы, причем компоновка сотовой основы с одной или обеих сторон обложена, прежде всего обернута, волоконным материалом, пропитанным матрицей.

При этом "зона" означает участок сотовой основы на своем продольном протяжении, то есть обычно на многослойной компоновке сотовой основы. Благодаря этому многослойная деталь с подобной компоновкой сотовой основы может иметь поверхность высокого качества в области подвергнутых смятию концов сотовой основы.

Согласно изобретению соединительный слой используется как соединительный слой между двумя сотовыми основами, чтобы соединять их друг с другом, но нанесение клея по плоскости на соединительный слой не производится, и он в принципе выполнен газопроницаемым. Благодаря этому обеспечивается, что обе сотовые основы газопроницаемо, прежде всего воздухопроницаемо, соединены друг с другом, из-за чего закрытая в полостях между перемычками сотовых основ среда, например воздух, может диффундировать сквозь соединительный слой, благодаря чему также обеспечивается выравнивание давления между сотовыми основами. Благодаря выполненному газопроницаемым слою клея в области концов перемычек сотовые основы согласно изобретению, особо предпочтительно, могут быть впоследствии подвергнуты смятию, так как благодаря усиливающему эффекту клея соответствующие внутренние концы перемычек усилены, и из-за этого обращенные к внешней, возможно видимой впоследствии поверхности детали концы перемычек могут быть подвергнуты более сильному смятию, и из-за этого может быть подготовлено лучшее качество лицевой поверхности.

Естественно, согласно изобретению также могут быть соединены друг с другом более двух слоев сотовых основ, причем, предпочтительно, используются соответствующие газопроницаемые соединительные слои между соседними слоями сотовых основ.

Предпочтительно, сотовые основы склеиваются с соединительным слоем лишь концами своих перемычек.

В качестве форм сотовых основ рассматриваются все мыслимые, имеющие полости и перемычки геометрические формы, например с форме пчелиных сот или волнообразные или круглые, треугольные, прямоугольные, квадратные, трапециевидные, многоугольные и так далее, причем (в пределах сотовой основы) они не должны представлять собой регулярно повторяющиеся формы.

Преимуществом является то, что две сотовые основы могут быть выполнены отлично друг от друга и поэтому им могут быть приданы различные свойства. Прежде всего, сотовые основы с различной формой сот, размером сот, ориентацией сот и/или материалом сот могут быть сложены в стопку и соединены друг с другом. Это является преимущественным, прежде всего, потому, что последующей детали частично могут быть приданы различные функциональные свойства или свойства детали. С одной стороны, деталь должна иметь определенную требуемую прочность и жесткость, а с другой стороны, в определенных местах должна включать в себя мягкие, легче деформируемые зоны, как это является преимущественным, например, для предотвращения травмирования при столкновениях с пешеходами.

Соединительный слой, предпочтительно, может быть включающим в себя волокна слоем, прежде всего волоконным материалом, например материалом волоконных полуфабрикатов, из ткани, однонаправленной ткани, вязки, сеток, матов и/или нетканого материала, причем волокна, например натуральные волокна, могут быть, например, льняными, пеньковыми или стеклянными волокнами, углеволокном, керамическими волокнами, текстильными волокнами или пластиковыми волокнами. Также возможны усиления с помощью бумаги или наночастиц. Также было бы возможным, чтобы соединительный слой полностью состоял из бумаги или картона или из другого материала на основе целлюлозы. Но для этого требуется, чтобы области между перемычками были газопроницаемыми. При этом соединительный слой может состоять из одного или нескольких слоев волоконных материалов или слоев полуфабрикатов из волоконного материала.

Предпочтительно, соединительный слой усилен короткими или длинными волокнами. Прежде всего, материал может включать в себя наночастицы.

Сотовые основы, предпочтительно, являются бумажными основами, картонными основами или из других материалов на основе целлюлозы, но также могут быть основы из пластика, например PU, РР и подобного, или из металла, дерева или пенистого материала.

Сотовые основы могут иметь перемычки с расположением в форме пчелиных сот или с волнообразным расположением. Но перемычки также могут образовывать круглые, треугольные, прямоугольные, квадратные, трапециевидные или многоугольные ячейки.

Предлагаемый способ изготовления компоновки сотовой основы, предпочтительно, включает в себя шаги:

- обеспечение двух сотовых основ и соединительного слоя,

- нанесение клея на концы перемычек обеих сотовых основ,

- соединение сотовых основ с расположенным между ними соединительным слоем, то есть к соединительному слою с каждой из обеих его сторон добавляется по сотовой основе.

"Соединение" может происходить, прежде всего, путем наложения, причем, предпочтительно, происходит сжатие или прессование стопки.

При этом в качестве соединительного слоя могут быть применены, прежде всего, сухие волоконные маты.

Вместо нанесения клея на концы перемычек обеих сотовых основ клей также может быть нанесен на соединительный слой в области концов перемычек обеих сотовых основ. Это может производиться, прежде всего, посредством применения предварительно пропитанного волоконного материала, но при этом области между перемычками оставлены газопроницаемыми.

Клей наносится, предпочтительно, путем накатывания, распыления, намазывания или окунания на перемычки и/или на соединительный слой, предпочтительно, на перемычки обеих сотовых основ.

После соединения сотовых основ с соединительным слоем, предпочтительно, можно подождать, чтобы деталь слегка застыла, до тех пор, пока клей не достигнет предварительно заданной прочности, особо предпочтительно не так долго, чтобы клей уже окончательно затвердел.

Предпочтительно, затем деталь, а именно стопка, образованная из сотовых основ и расположенного между ними соединительного слоя, обкладывается, предпочтительно покрывается, сухим волоконным материалом с одной или двух сторон, то есть сверху и/или снизу на стопку, причем волоконный материал может иметь выступание или не иметь выступания за пределы сотовых основ. Затем волоконный материал пропитывается, обрызгивается и/или смачивается матрицей, предпочтительно полиуретановой (PUR) матрицей. Посредством этого могут быть созданы, прежде всего, покровные слои и, тем самым, изготовлена многослойная деталь.

В качестве матрицы или же материала матрицы, предпочтительно, применяются термопластичные или дюропластичные (термореактивные) искусственные материалы (пластмассы).

В качестве клея для склеивания соединительного слоя с сотовыми основами может быть применен материал матрицы или же иной клей.

Под волоконным материалом здесь следует понимать как волоконный композитный материал, так и материал волоконных полуфабрикатов.

Под волоконным материалом следует понимать, например, ткань, однонаправленную ткань, вязку, сетки, маты и/или нетканый материал, причем волокна могут состоять, например, из натуральных волокон, льняных волокон, стекловолокна, углеволокна, пластиковых волокон или текстильных волокон.

Волоконный материал уже может включать или может не включать в себя матрицу, прежде всего матрица также может быть состоящим из одного, двух или более компонентов материалом, например смолой с отвердителем. Здесь также возможно применение пластика или же искусственной смолы, в которые уже подмешана небольшая доля волокон, и это таким образом наносится на стопку из сотовых основ и соединительный слой как покровный слой.

Вместо сухого волоконного материала бумажная сотовая основа также может быть обложена или обернута предварительно пропитанным матрицей волоконным материалом (pre-preg), например термопластичным искусственным материалом, по верхней и нижней стороне.

Также для создания покровного слоя было бы возможным нанесение еще текучего материала волоконной матрицы.

Затем деталь может быть спрессована по форме в, предпочтительно нагретом, формовочно-прессовом инструменте.

При прессовании многослойной детали может быть придана окончательная форма детали или же трехмерный контур. При этом может быть достигнуто изменение формы или же создание контурной детали и также изменение свойств основы, прежде все, путем частичного сжатия перемычек.

Именно путем частичного сжатия перемычек, прежде всего только в желаемых предварительно определенных областях перемычек, предпочтительно на концах перемычек во внешней зоне будущей детали, обеспечивается образование красивой поверхности в видимой области детали.

Деталь может оставаться в формовочно-прессовом инструменте до достижения достаточной прочности матрицы.

Предпочтительно, размещенные на детали основы, то есть расположенные сверху и снизу основы, могут быть приведены в наклонное положение, из-за чего достигается определенная ориентация перемычек относительно поверхностей (внешних поверхностей). За счет этого качество поверхности детали может быть дополнительно улучшено.

Прежде всего, подобное наклонное положение сотовых основ может быть создано ограниченно в определенных зонах будущей многослойной детали, например в зонах сильного изгиба геометрии детали.

Помимо этого, соединительные слой, прежде всего волоконный соединительный слой, может быть предварительно напряжен, и волоконный материал преимущественно может быть введен или наложен не только между слоями основы, но и на покровные поверхности детали.

Подобная многослойная деталь может быть применена как плоская деталь автомобильного кузова, прежде всего как передняя крышка, дверь, крыша, задняя крышка, дно грузового отсека, облицовка, пол кузова или брус коробчатого сечения.

Далее изобретение в качестве примера описывается со ссылкой на чертеж.

На чертеже показано трехмерное изображение компоновки сотовой основы согласно изобретению.

На чертеже показана компоновка сотовой основы согласно изобретению. Компоновка сотовой основы включает в себя две сотовые основы 1 и 2 и расположенный между сотовыми основами 1 и 2 соединительный слой 3.

Сотовые основы 1, 2 являются бумажными сотовыми основами со структурой пчелиных сот, то есть с шестиугольными ячейками, причем две сотовые основы 1, 2 выполнены отлично друг от друга, для чего сотовая основа 1 имеет иной размер сот, чем сотовая основа 2.

Соединительный слой 3 используется как соединительный слоя для двухстороннего склеивания, благодаря чему соединительный слой 3 с одной стороны склеен с сотовой основой 1 и со второй стороны с сотовой основой 2.

Клей на соединительном слое 3 имеется лишь в области перемычек сотовых основ 1, 2. Там концы перемычек сотовых основ 1, 2 склеены с соединительным слоем 3.

Соединительный слой 3 является, например, нетканым материалом, натуральным волокном (например, льняным волокном, пенькой, бамбуком и т.п.), стекловолокном или углеволокном, и в любом случае выполнен газопроницаемым. Благодаря тому, что клей, который также мог бы препятствовать прохождению газа, нанесен не по всей плоскости на соединительный слой 3, возможен воздухообмен и, тем самым, выравнивание давления между сотовыми основами 1, 2.

Список ссылочных обозначений

1 Сотовая основа

2 Сотовая основа

3 Соединительный слой

1. Компоновка сотовой основы для многослойной детали, используемой в качестве кузовной детали в автомобилестроении, включающая в себя по меньшей мере две сотовые основы (1, 2) и расположенный между сотовыми основами (1, 2) соединительный слой (3), отличающаяся тем, что соединительный слой (3) выполнен газопроницаемым и имеет клей для склеивания с сотовыми основами (1, 2) лишь в области перемычек сотовых основ (1, 2), причем по меньшей мере на одной из сотовых основ (1, 2) концы перемычек, обращенные от соединительного слоя (3), по меньшей мере в отдельных зонах подвергнуты смятию и предпочтительно концы перемычек, обращенные к соединительному слою (3), в тех же зонах подвергнуты меньшему смятию, прежде всего вообще не подвергнуты смятию.

2. Компоновка сотовой основы по п. 1, отличающаяся тем, что сотовые основы (1, 2) склеены с соединительным слоем (3) лишь на концах своих перемычек.

3. Компоновка сотовой основы по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что две сотовые основы (1, 2) выполнены отлично друг от друга, прежде всего имеют различную форму сот, размер сот, ориентацию сот и/или материал сот.

4. Компоновка сотовой основы по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что перемычки по меньшей мере одной из двух сотовых основ (1, 2) по меньшей мере в отдельных зонах имеют наклонное положение, то есть ориентированы относительно поверхности детали под углом, не соответствующим 90 градусам.

5. Компоновка сотовой основы по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что соединительный слой (3) является включающим в себя волокна слоем, прежде всего волоконным материалом из ткани, однонаправленной ткани, вязки, матов и/или нетканого материала, причем волокна, например натуральные волокна, могут быть, например, льняными, пеньковыми, или бамбуковыми, или стеклянными волокнами, углеволокном, пластиковыми волокнами, керамическими волокнами или текстильными волокнами.

6. Компоновка сотовой основы по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что соединительный слой (3) включает в себя короткие и/или длинные волокна и/или бумагу или усилен наночастицами.

7. Компоновка сотовой основы по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что сотовые основы (1, 2) являются бумажными основами или основами из искусственного материала, металла, дерева или пены.

8. Компоновка сотовой основы по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что сотовые основы (1, 2) имеют перемычки с расположением в форме пчелиных сот или с волнообразным расположением или расположены круглыми, треугольными, прямоугольными, квадратными, трапециевидными или многоугольными.

9. Многослойная деталь для использования в качестве кузовной детали в автомобилестроении, включающая в себя компоновку сотовой основы по одному из пп. 1-8, причем компоновка сотовой основы с одной или обеих сторон обложена, прежде всего обернута, волоконным материалом, пропитанным матрицей.