МНОГОСЛОЙНАЯ ДЕТАЛЬ И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
MULTI-LAYER PART AND METHOD OF ITS MANUFACTURING

Настоящее изобретение относится к способу изготовления полуобработанного изделия с сотовым сердечником для изготовления многослойной детали, и к способу изготовления многослойной детали, и к такому полуобработанному продукту с сотовым сердечником и такой многослойной детали, и к применению их в качестве деталей механического транспортного средства.
Известна практика применения многослойных деталей, имеющих сотовый сердечник, в автомобильной конструкции, например в качестве капота механического транспортного средства. Эти многослойные детали могут быть применены в качестве деталей внешней обшивки в видимых областях транспортного средства и в технологических формах, которые называются поверхностями класса А, которые могут быть видимыми наблюдателю.
Детали внешней обшивки, имеющие, например, бумагу в качестве материала сердечника многослойной конструкции, обычно после последующего прессования многослойной конструкции для формования детали проявляют на поверхности, то есть на внешнем слое, отпечатки сердечника или неровности (гофрирование) детали, которые воспроизводят контуры стенок бумажного сердечника. Это также известно как «телеграфирующий эффект». Это оказывает значительное влияние на поверхность и может быть впоследствии скрыто только с большими трудозатратами посредством покровных слоев или других сложных процессов обработки.
Из публикации DE 102010005456 А1 известен способ изготовления изогнутой по радиусу многослойной детали, включающий смачивание всего сотового сердечника водой путем распыления на него жидкости или выпуска на него пара, размещение смоченного сотового сердечника в штампе с пуансоном и матрицей, обеспечивающих придание сотовому сердечнику изогнутой формы, и деформирование смоченного сотового сердечника в штампе.
Целью изобретения является предложение способа изготовления полуобработанного изделия с сотовым сердечником для изготовления многослойной детали и способа изготовления многослойной детали, который, по меньшей мере, уменьшает отпечатки сердечника на внешнем слое многослойной детали, а также полуобработанного изделия с сотовым сердечником, имеющего меньше или не имеющего никаких отпечатков сердечника на поверхности, а также применения его в качестве детали механического транспортного средства.
Цель достигнута посредством способа изготовления полуобработанного изделия с сотовым сердечником, включающего:
- обеспечение сотового сердечника,
- смачивание сотового сердечника в зоне деформации стенок сотового сердечника,
- сморщивание сотового сердечника в зоне деформации,
причем смачивание сотового сердечника выполняют путем его окунания в заполненную жидкостью емкость, а зона деформации расположена в концевой области стенок сотового сердечника.
Согласно изобретению сотовый сердечник, предпочтительно бумажный сотовый сердечник, подвергается предварительной обработке так, что во время последующего применения в качестве сердечника многослойной детали и сжатия многослойной детали на видимой поверхности детали отпечатки сердечника появляются в меньшей степени или не появляются совсем. Это достигнуто за счет того, что по меньшей мере одна зона стенок, то есть в слое или плоскости сотового сердечника, прежде всего, смачивается и сморщивается во влажном состоянии и, таким образом, ослабляется («предварительное разрушение»). Как результат смачивания, достигается локальное размягчение стенок. Затем стенки в этом состоянии, по меньшей мере, в отдельных зонах оседают так, что они, предпочтительно, образуют в этих зонах гофрированную структуру. Предпочтительно, только эта зона стенки становится нарушенной, а остальные зоны стенки не нарушаются. Как результат этого предварительного формования и, таким образом, ослабления стенок, во время последующего сжатия в многослойную деталь стенки легче уступают давлению и, таким образом, уменьшаются отпечатки сердечника на внешнем слое.
Для возможности изготовления готовой многослойной детали посредством полуобработанного изделия с сотовым сердечником матрица, например клей, или первоначально сухой волокнистый материал затем, предпочтительно, наносится на сморщенный сотовый сердечник, или предварительно пропитанные полуобработанные продукты (препреги) укладываются на сердечник, или последний ими инкапсулируется.
В соответствии с изобретением зона деформации расположена в концевой области стенок сотового сердечника, то есть в периферийной области сотового сердечника. Эта периферийная область может быть, предпочтительно, затем использована так, чтобы прилегать к внешней поверхности многослойной детали, имеющей этот сотовый сердечник.
В соответствии с изобретением смачивание осуществляют путем окунания сотового сердечника в заполненную жидкостью емкость. Емкость может иметь, например, уровень жидкости около 0,5-5 мм, в зависимости от толщины соответствующего сердечника и требуемой степени предварительного формования. Альтернативно, могут быть возможными другие типы смачивания, например путем опрыскивания жидкостью.
Предпочтительно, сморщивание осуществляется путем прижимания сотового сердечника к плоской поверхности. Предпочтительно, сотовый сердечник не становится деформированным за исключением самого сморщивания и, таким образом, приобретает свою требуемую форму только позднее, после присоединения внешних слоев.
Плоская поверхность может быть, прежде всего, дном емкости.
Прижимание сотового сердечника, прежде всего к дну емкости, может осуществляться посредством плоской детали, причем плоская деталь прижимается к одному концу сотового сердечника. Плоской деталью может быть, например, крышка. Таким образом, можно равномерно оказывать требуемое давление на сотовый сердечник.
Предпочтительно, после сморщивания сотовый сердечник сушится, прежде всего перед дальнейшей обработкой, например для образования многослойной детали, прежде всего перед присоединением внешних слоев.
Жидкость для смачивания сотового сердечника может быть на водной основе, или кислотной основе, или щелочной основе, или спиртовой основе. Предпочтительным для используемой жидкости является низкое поверхностное натяжение и быстрое испарение.
Сотовый сердечник
Предлагаемый в изобретении способ изготовления многослойной детали включает:
- изготовление полуобработанного изделия с сотовым сердечником, как описано выше,
- нанесение внешних слоев на концы сотового сердечника, то есть на верхнюю и нижнюю части сотового сердечника, причем внешние слои состоят, прежде всего, из волокнистого композиционного материала или полуобработанного волокнистого материала. Предпочтительно, сердечник покрывается или инкапсулируется волокнистым материалом, то есть волокнистым композиционным материалом или полуобработанным волокнистым материалом, на верхней и нижней стороне с выступающим наружу волокнистым материалом.
Волокнистый материал может уже содержать или еще не содержать матрицу, и матрица может быть, прежде всего, материалом, который состоит из двух или более компонентов, таким как смола с отверждающим агентом. В этом случае можно также использовать пластмассы или синтетические смолы, к которым уже были подмешаны мелкие пучки волокна, и они наносятся на бумажный сердечник в качестве внешнего слоя.
Если используется волокнистый материал или полуобработанный волокнистый материал, то каждый из внешних слоев может состоять одного или более слоев волокнистого материала/полуобработанного волокнистого материала.
Волокнистый слой или волокнистый материал может состоять, прежде всего, из текстильных тканей, однонаправленных тканей, трикотажа, сеток и/или нетканых материалов. Примерами используемых волокон являются природные волокна (например, льняные волокна, конопля, бамбук и т.п.), стеклянные волокна или углеродные волокна, керамические волокна, текстильные волокна, синтетические волокна и т.п.
После того как внешний слой нанесен на сотовый сердечник, внешние слои, прежде всего, если используется сухой материал сердечника, пропитываются, орошаются распылением и/или смачиваются, предпочтительно полиуретановой матрицей.
Предпочтительно, в качестве матричного материала используются термопластичные или термореактивные пластмассы.
Вместо сухого полуобработанного волокнистого материала, сотовый сердечник может быть также покрыт или инкапсулирован на верхней стороне и нижней стороне полуобработанным волокнистым материалом (препрегом), пропитанным матрицей, например термопластичной или термореактивной пластмассой.
Предпочтительно, можно также наносить еще жидкий волокнистый композиционный материал, предпочтительно смешанный с короткими волокнами, для создания внешнего слоя.
Жидкость для смачивания сотового сердечника перед сморщиванием может быть также подобной или идентичной матричному материалу, используемому впоследствии при изготовлении многослойной детали, например изоцианатом или эфиром изоциановой кислоты, когда используется полиуретановый матричный материал. В этом случае, предпочтительно не позволять сотовому сердечнику высыхать перед дальнейшим нанесением матричного материала.
Предпочтительно, после того как нанесены внешние слои, многослойная деталь сжимается в формующем инструменте для получения требуемой формы. Предпочтительно, сжатие осуществляется так, что деформация многослойной детали происходит, главным образом, в зонах деформации сотового сердечника.
Сотовые сердечники могут иметь сотовые или волнистые структуры или иметь любую другую возможную сотовую форму, например круглую, прямоугольную, квадратную, трапецеидальную и полигональную, которая (в сотовом сердечнике) не имеет регулярно повторяющиеся формы.
Подходящими материалами для сотового сердечника являются, предпочтительно, бумага, или картон, или другие материалы на основе целлюлозы.
Полуобработанное изделие с сотовым сердечником согласно изобретению содержит сотовый сердечник, причем сотовый сердечник сморщен и, таким образом, ослаблен в зонах деформации, предпочтительно на одном конце стенок сотового сердечника, и, прежде всего, стенки, предпочтительно, деформированы в виде гофра в слое сотового сердечника, который образует периферийную зону.
Многослойная деталь согласно изобретению изготавливается, как описано выше и, таким образом, имеет сотовый сердечник, который сморщен в зоне деформации, предпочтительно в концевой области стенок сотового сердечника.
Такая многослойная деталь может быть применена в качестве плоской детали механического транспортного средства, прежде всего в качестве капота, двери, крыши, заднего откидного борта, грузовой платформы, облицовки, пола транспортного средства или кессона.
Зона деформации в этом случае прилегает к тому внешнему слою многослойной детали, который образует видимую внешнюю сторону многослойной детали.
Изобретение описывается в нижеследующем тексте посредством примера со ссылкой на чертежи.
Фиг. 1-4 схематически иллюстрируют четыре шага в способе согласно изобретению для изготовления полуобработанного изделия с сотовым сердечником.
Фиг. 5 схематически показывает сотовую деталь согласно изобретению, имеющую сотовый сердечник.
Фиг. 1-4 иллюстрируют четыре шага в способе согласно изобретению для изготовления полуобработанного изделия с сотовым сердечником.
Та сторона сотового сердечника 1, которая обращена к будущей внешней стороне, помещена в зоне 2 деформации в жидкую ванну в емкости 4, например кювете или чаше, и погружена так, что стенки 3 в зоне 2 деформации смачиваются (фиг. 1). Как результат проникновения жидкости 7, стенки 3 в зоне 2 деформации размягчаются. Жидкость 7 имеет низкое поверхностное натяжение и быстро испаряется, и подобна или идентична одному из используемых впоследствии матричных компонентов, например изоцианату в полиуретановых матричных системах. Уровень жидкости лежит между 0,5 и 5 мм. Время пребывания в жидкости 7 может быть выбрано, например, в зависимости от толщины стенок.
Сотовый сердечник 1 прижимается сверху к дну 5 жидкостной кюветы 4 посредством крышки 6 (фиг. 2). В этом случае в показанном стрелкой направлении прикладывается сила, эта сила сморщивает сотовый сердечник 1 в смоченной зоне 2 деформации. В этом случае сотовый сердечник 1 в этой периферийной зоне оседает вследствие локального размягчения и в зависимости от пути перемещения крышки 6. Сотовый сердечник 1 может оставаться в этом состоянии в течение заранее определенного периода времени.
Затем крышка 6 удаляется, и сотовый сердечник 1 удаляется из емкости 4. Сотовый сердечник 1 сушится (фиг. 3 и 4), прежде всего, когда используется жидкость 7, которая не соответствует матрице. В этом случае сотовый сердечник 1 может выдерживаться в течение определенного времени для стекания капель (фиг. 3) и затем полностью высушиваться, помещенный в сушильное устройство, что задает определенную высоту сморщивания (фиг. 4). Показанные на фиг. 3 и фиг. 4 стрелки в каждом случае изображают поток 9 воздуха. Когда в жидкостной ванне 7 используются жидкость, изготовленная из компонентов матрицы, требуется меньшее время сушки или не требуется никакого времени сушки. Любое требуемое время сушки в этом случае может быть адаптировано к последующему процессу обработки, например уменьшено, и, таким образом, может быть переменным.
Это дает полуобработанное изделие для дальнейшей обработки с целью формования многослойной детали, причем та сторона сотового сердечника, которая в данном способе сморщивается, ориентируется в направлении видимой затем стороны, например, когда сотовая деталь применяется в автомобилестроении.
На фиг. 5 показана такая многослойная деталь, имеющая сотовый сердечник 1 между двумя внешними слоями. Зона 2 деформации сотового сердечника 1 прилегает к тому внешнему слою 8, который затем используется в качестве видимой внешней стороны. Показанной многослойной детали посредством прессования уже была придана заранее определенная форма. Многослойная деталь совсем не имеет или имеет лишь небольшие отпечатки сердечника, прежде всего на внешнем слое 8, который примыкает к зоне 2 деформации.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
1 Сотовый сердечник
2 Зона деформации
3 Стенка
4 Емкость
5 Поверхность
6 Плоская деталь
7 Жидкость
8 Внешний слой
9 Поток воздуха