Predmet zhotovený z viacvrstvového kompozitného materiálu a spôsob jeho výroby

Číslo patentu: E 20797

Dátum: 31.10.2011

Autori: Biggio Mario, Di Sante Giuseppe, Giovine Gianluca, Di Paolantonio Mario

Je ešte 8 strán.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

PREDMET ZHOTOVENÝ z VIACVRSTVOVÉHO KOMPOZITNÉHO MATERIÁLU A SPôSOB JEHO VYROBY0001 Predložený vynález sa týka predmetu zhotoveného z viacvrstvového kompozitného materiálu a spôsobu jeho výroby.0002 Predložený vynález sa týka najmä predmetov z viacvrstvového kompozitného materiálu, zvlášť vhodných na použitie ako komponenty automobilov, ako sú napríklad dvemé panely, prístrojové dosky, odkladacie schránky V palubnej doske a nárazníky.0003 V stave techniky sú komponenty pre automobily, a to ako tie, ktoré používajú v priestore pre cestujúcich (ďalej len komponenty interiéru vozidla), tak aj komponenty, ktoré sa používajú zvonku priestoru pre cestujúcich (ďalej len komponenty komponenty exteriéru vozid 1 a), vyrábané prevažne z termoplastických materiálov, najmä tuhých polyuretánových polymérov vystužených sklenenými vláknami. Spôsoby výroby týchto zložiek zahrnujú reakčné vstrekovanie s vystužením (R-RIM) alebo terrnoplastické vstrekovacie procesy a tvarovanie zohriatych tabúl s následným ochladením vo forme.0004 Ďalšie polymérne materiály, používajú v známom stave techniky ako komponenty interiéru a exteriéru vozidla, sú polypropylén, polykarbonát / ABS (akrylonitril-butadiénstyrén), polyamíd, polyestery a polykarbonáty, prípadne vystužené minerálnymi alebo prírodnými plnivami, ako je polypropylén vystužený sklenenými vláknami, polypropylén0005 Komponenty interiéru vozidla môžu byť opatrené krycím povlakom, napríklad textíliou, umelou alebo prírodnou kožou. Komponenty exteriéru vozidla sú všoebecne lakované.0006 Pre výrobu niektorých typov komponentov interiéru vozidiel, ako sú napríklad poťahy stropu kabíny, sa v stave techniky používajú tiež viacvrstvové kompozitné materiály (W 0 00/17435 a EP 1199154 A 2).0007 Pomocou viacvrstvových kompozitných materiálov je tiež možné vyrábať výrobky,ktoré majú rovnaké mechanické vlastnosti ako výrobky z polymérneho materiálu získaného vstrekovaním, ale s výrazne zníženou hmotnosťou.0008 Známe viacvrstvové materiály sice vykazujú dobrý pomer mechanických vlastností / hmotnosti, ale ich nevýhoda spočíva V tom, že sú vhodné iba na výrobu komponentov interiéru vozidla, ktoré nemusia splňovať zvláštne požiadavky z hľadiska mechanickej pevnosti.0009 Komponenty interiéru vozidla, ako sú prístrojové dosky, dverné panely alebo kryt centrálnej konzoly, nemôžu byť napríklad vyrobené z vrstvených materiálov známeho stavu techniky, pretože by nesplnili požiadavky stanovené medzinárodnými bezpečnostnými normami automobilového priemyslu (vyššie zmienené komponenty musia byť napríklad schopné odolať intenzívnym a koncentrovaným nárazom, ako sú napríklad nárazy, ktorým sú vodič a/alebo cestujúci vystavení v priestore pre cestujúcich v prípade kolízie).0010 Polyméme materiály známe V obore vykazujú pri rovnakom mechanickom výkone vyššiu hmotnosť než viacvrstvové materiály, pričom ich ďalšou nevýhodou je, že sú citlivé na teplo a všeobecne vykazujú nedostatočnú pružnú deformáciu voči tepelnému narnáhaniu(napríklad voči priamemu a dlhodobému vystaveniu slnečnému žiarenia).0011 Výroba komponentu pre automobily z polymérneho materiálu v priemyselnom merítku okrem toho vyžaduje vyššie investičné náklady než je tomu pri výrobe víacvrstvových materiálov.0012 Napríklad formy na výrobu predmetov vstrekovaním plastických hmôt do foriem sú oveľa drahšie, než formy, ktoré sa používajú k výrobe výrobkov z viacvrstvového materiálu. To znamená, že vstrekovanie plastických hmôt do foriem je ekonomicky výhodný postup iba v prípade výroby veľkého mnozstva tvarovaných, povrchovo spracúvaných a nepotialmutých výrobkov.0013 Cieľom tohto vynálezu je prekonať nevýhody materiálov a procesov známeho stavu techniky.0014 Konkrétne je cieľom tohto vynálezu poskytnúť výrobok vyrobený z viacvrstvového kompozitného materiálu, vhodný na použitie vo forme komponentu pre automobily, ktorý vykazuje vysokú mechanickú pevnosť a súčasne nízku hmotnosť.0015 Ďalším cieľom tohto vynálezu je poskytnúť spôsob prípravy vyššie uvedeného výrobku, pomocou ktorého je možné vyrobiť predmety, ktoré majú extrémne variabilný tvar a mechanické vlastnosti, a môžu tieto charakteristiky ľahko meniť v závislosti od ich zamýšľahého konečného použitia.0016 Vyššie uvedené ciele predloženého vynalezu sa dosiahnu tým, že predmet vyrobený z viacvrstvového kompozitného materiálu obsahujúci centrálny prvok (I), usporiadaný medzi prvou a druhou výstužnou vrstvou (B), čím vznikne štruktúra (B) - (I) - (B), pričom centrálny prvok (I), obsahuje- prvú a druhú štrukturálnu vrstvu (A), z ktorých každá obsahuje aspoň jednu rohož z vpichovaného rúna termoplastického typu, pričom sú štrukturálne vrstvy (A) impregnované termosetickou živicou- tretiu výstužnú vrstvu (B), usporiadanú medzi uvedenými dvomaštrukturálnymi vrstvami (A), vláknami, aramidovými vláknamí alebo zmesi takých vlákien.0017 Ďalším predmetom predkladaného vynálezu je spôsob prípravy vyššie uvedeného predmetu vyrobeného z viacvrstvového kompozitného materiálu.0018 V zostávajúcej častí opisu budú vlastnosti predkladaného vynálezu bližšie objasnene s odkazom na priložené výkresy, na ktorých- obrázky 1 až 4 schématicky predstavujú niektoré z možných štruktúr (sekvencií vrstiev) viacvrstvového kompozitného materiálu podľa tohto vynálezu- obrázok 6 predstavuje krivky pružnej deformácie (R) / hmotnosti materiálu preniektoré formy uskutočnenia viacvrstvového kompozitného materiálu podľa vynálezu.0019 Zo štrukturálneho hľadiska je výrobok z viacvrstvového kompozitného materiálu podľa predloženého vynálezu tvorený zostavou vrstiev materiálov rôzneho zloženia urniestených vedľa seba, z ktorých každá prispieva na určenie finálnej vlastnosti výrobku. V ďalšom opise sa zostava jednotlivých vedľa seba umiestených vrstiev materiálu bude tiež označovať výrazom viacvrstvová sada.0020 Víacvrstvový výrobok podľa predloženého vynálezu sa vyrába lisovanim za tepla(tvarovaním za tepla) viacvrstvovej sady, tvorenej špecifickou sekvenciou vedľa seba umiestených vrstiev materiálu.0021 S odkazom na obrázok 1 obsahuje predmet podľa tohto vynálezu aspoň jeden centrálny prvok (I), usporiadaný medzi aspoň dvoma výstužnými vrstvami (B) za vzniku štruktúry (B) - (ľ) - (B) 0022 Centrálny prvok (I) je Víacvrstvový prvok, ktorý obsahuje aspoň prvou a druhou štrukturálnou vrstvou (A), medzi ktorými je výstužná vrstva (B), vytvárajúca štruktúru (A)(B) (A) 0023 Množina vrstiev vyššie uvedenej vícvrstvovej sady môže byt tiež označená ako (B)(A) (B) (A) (B) 0024 Každá štrukturálna vrstva (A) obsahuje aspoň jednu rohož z vpichovaného rúna termoplastického typu (ďalej označovanú ako vpichovaná rohož).0025 Terrnoplastické vlákna vpichované rohože sú vybrané z polyesterových vlákien,polyamidu, polypropylénu alebo zmesi týchto vlákien.0026 Druh vlákna rohože štrukturálnej vrstvy (A) je zvolený ako funkcia špecifických mechanických vlastnosti, ktoré má vykazovat za tepla tvárnený predmet, a teda ako funkcia jeho zamýšľaného konečného použitia.0027 S výhodou je aspoň jedna zo štrukturálnych vrstiev (A) vpichovaná rohož z polyesterových vlákien.0028 S výhodou sú vpichované vlákna rohože ďalej vzájomne viazané prostrednictvom terrnosetickej živice.0029 Pri vystavení kompresii vykazujú vpichované rohože väčšiu schopnost obojsmemého pretihanutia než rohože z expandovaného termoplastického materiálu.0030 Vonkajšie štrukturálne vrstvy (A) centrálneho prvku (I) zahrňujú rohož z vpichovaných vlákien.0031 Vyššie uvedené rohože, ktoré môžu byt použité ako štrukturálne vrstvy (A), sú vo forme polotuhých listov rôznych rozmerov v závislosti od rozmerov vyrábaného komponentu,a sú dostupné na trhu.0032 Rohože z vpichovaného vlákna majú objemovú hustotu, t.j. pomer hmotnosti / objemu,v rozsahu od 30 do 100 kg/m 3, s výhodou od 50 do 95 kg/m 3, najmä od 60 do 85 kg/m 3.0033 Rohože z expandovaného termoplastického polyméru majú naproti tomu objemovú hustotu V rozsahu od 50 do 200 kg/m 3, s výhodou od 80 do 120 kg/m 3.0034 Hrúbka rohože z vpichovaných vlákien i expandovaného termoplastického polyméru sa pohybuje medzi 2 a 20 mm, s výhodou medzi 4 a 10 mm.0035 Vyššie uvedené hodnoty objemovej hustoty a hrúbky rohože sa vzťahujú na rohože pred tvarovaním za tepla.0036 Pre výrobu viacvrstvovej sady sa rohože z vpichovaných vlákien a expandovaného tennoplastického polyméru najprv impregnujú terrnosetickou živicou, výhodne polyuretánovou živicou, 0037 Živica sa nanáša na povrch jednej alebo obou čelných plôch rohože, výhodne na obidve.0038 V priebehu tvarovania za tepla preniká živica prostredníctvom tlaku prenášaného formou medzi vedľa seba umiestené vrstvy rôznych materiálov a vytvára permanentné vzájomné spojenie teplom formy dochádza na vytvrdnutie živice.0039 Množstvo živice aplikované na rohože sa pohybuje v rozsahu 30-500 g/mz, výhodne 80-150 g/mz (množstvo živice sa vzťahuje na aplikáciu na jednu plochu rohože).0040 Každá výstužná vrstva (B) je vrstva vláknitého materiálu, kde sú vlákna zvolené zo skupiny, tvorenej sklenenými vláknami, prírodnými vláknami (juta, sisal (agáve) a kokosové vlákna), uhlíkovými vláknami, čedičovými vláknami, kevlarovými vláknami, aramidovými vláknami, alebo zmesou z vyššie uvedených vlákien.0041 Prihlasovateľ s prekvapením zistil, že keď sa okrem sklenených vlákien a/alebo prírodných vlákien použijú uhlíkové a/alebo kevlarové a/alebo aramidové vlákna, postačuje k signifikantnej zmene fmálnych mechanických vlastností výrobku vyrobeného z viacvrstvového kompozitného materiálu už prídavok malého množstva uvedených troch typov vlákien.0042 Konkrétne umožňuje prídavok skromného množstva uhlíkových a/alebo kevlarových a/alebo ararnidových vlákien výrazne zvýšenie modulu pružnosti v ohybe a pružnej deformácie za tepla tvarovaného výrobku, bez toho, že by však došlo k výraznému zvýšeniu celkových nákladov na celkovú cenu viacvrstvového kompozitného materiálu.0043 Vrstvy vláknitého materiálu, ktoré je možné použiť ako výstužné vrstvy (B), sú k dispozícii na trhu v rôznych formátoch.0044 Pre výrobu viacvrstvovej sady sa výhodne používajú sklenené vlákna vo forme listov(rohože) s premennou plošnou hustotou v rozmezí 50 a 300 g/mz. A 0045 Alternatívne je pre výrobu viacvrstvovej sady možné použit povrazcové vlákna, ktoré sú po impregnácii terrnosetickou živicou rozdelené okolo jedného alebo výhodne oboch povrchov štrukturálnej vrstvy (A).0046 Viacvrstvová sada môže tiež obsahovať jednu alebo viac poťahových vrstiev (D),ktoré definujú viditeľný povrch tvarovaného výrobku (obrázok 2).0047 Poťahové vrstvy (D) môžu byť napríklad vo forme vrstiev tkaniny, prírodnej kože alebo syntetickej kože, alebo tiež netkanej textílie.0048 Povlaková vrstva (D) je umiestená vedľa vonkajšej vrstvy viacvrstvovej sady tak, aby jej povrch zostáva viditeľný, čo dáva výrobku požadovaný vzhľad.0049 Povlaková vrstva (D) je obvykle umiestená v priamom kontakte s vonkajšou výstužnou vrstvou (B) viacvrstvovej sady.0050 Medzi poťahovou vrstvou (D) a výstužnou vrstvou (B) môže byť v bezprostrednej blízkosti umiestená jedna alebo väčší počet ďalších ochranných vrstiev (V), napríklad z netkanej textílie (rúna) (obrázok 2).0051 S cieľom podporiť adhéziu vrstiev (D) a (V) medzi sebou a s ostatnými vrstvami viacvrstvovej sady je možné medzi jednotlivé vrstvy naniesť vrstvu lepidla.0052 Druh použitého lepidla určí odbomík ľahko na základe zloženia vrstiev určených na lepenie.0053 Povlaková vrstva (D), môže byť vložená do viacvrstvovej sady pred tým, než sa vystaví tvarovaniu za tepla. Altematívne je možné aplikovať poťahovú vrstvu (D) na výrobok po tepelnom tvarovaní viacvrstvovej sady.0054 Estetické dokončenie tvarového telesa môže byť tiež vytvorené pomocou lakovania za tepla tvárneného výrobku.0055 Pre účely tohto opisu môže byť preto dokončovacia vrstva (D) tiež chápaná ako vrstva laku.0056 Formou príkladu je viacvrstvová sada, obsahujúca vonkajšiu kryciu vrstvu (D) a dve ochranné vrstvy (V), reprezentovaná súborom vrstiev, ktoré sú umiestené vedľa seba a vo vzájomnom kontakte (D), (V), (B) (A) (B) (A) (B), (V), ako je schématícky znázomené na obrázku 2, kde (A), (B), (V) a (D) majú vyššie opísaný význam.0057 U viacvrstvovej sady môžu byt štrukturálne vrstvy (A) vyrobené z rovnakého materiálu a /alebo majú rovnakú hrúbku. K optimálnemu modulovaniu vlastnosti finálneho

MPK / Značky

MPK: B32B 5/24, B32B 5/26, B60R 13/00

Značky: kompozitného, materiálů, viacvrstvového, předmět, spôsob, zhotovený, výroby

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/16-e20797-predmet-zhotoveny-z-viacvrstvoveho-kompozitneho-materialu-a-sposob-jeho-vyroby.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Predmet zhotovený z viacvrstvového kompozitného materiálu a spôsob jeho výroby</a>

Podobne patenty