CN110167750A - 由合成材料复合材料制成的芯体及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有改进的机械性能的芯体以及用于制备该芯体的方法和根据该方法制备的芯体。

Description

由合成材料复合材料制成的芯体及其生产方法
本发明涉及一种具有改进的机械性能的芯体。本发明进一步涉及由开放孔载体生产芯体的方法，以及根据这种方法生产的芯体。
由合成材料复合材料制成的芯体在现代轻型制造中发挥了重要作用。这样的材料能够使得所用材料最少化，和因此导致重量和材料成本下降。通过这样的材料允许在低重量的同时高机械刚度而使得这是可能的。这些性能使得该材料，特别是对于用于航空和航天工业来说是吸引人的。另外的应用领域是汽车和造船工业。关于芯体的基本性能，参见“Honeycomb Technology：Materials，design，manufacturing，applications andtesting”，Tom Bitzer，由Chapman&Hall出版，ISBN0412540509。
由于这样的材料优选用于轻型制造，因此该材料的容积密度是至关重要的。同时，应实现特别良好的机械性能。迄今可利用的材料具有缺点，即，特别是有利的机械性能(特别是与压缩模量与容积密度的比例相关)仅在某些限度内能够与低容积密度结合。
机械性能的改进经常可以通过降低材料的泡孔尺寸来获得。但是，降低泡孔尺寸通常还导致容积密度的增加。因此，迄今可利用的材料具有缺点，即，低容积密度仅在某些限度内能够与小泡孔尺寸结合。
本发明的目的是提供由合成材料复合材料制成的芯体，其改进了上述性能。此处所述的术语“合成材料复合材料”，除了纯合成生产的合成材料(例如树脂，粘合剂等)以外，也不排除基于天然资源等的合成材料，如作为市售的生物树脂例如诸如腰果壳油，由其可以类似于酚树脂来生产工业树脂，或者含呋喃或者含糠醛的树脂，其可以由天然基产品例如糖-碳水化合物来获得。后者的实例是示例性列举的，并非用于限制此处要求保护的主题，而是除了纯合成树脂以外，还扩展到全部生物基和天然基树脂，以及合成来源于天然产品的树脂。
该目的通过根据本发明的芯体来解决，其中满足下面的条件a)：
a)其容积密度≤大约48，特别是≤大约40，更优选≤大约32kg/m3，和非常特别优选≤26kg/m3；
并且还满足两个条件b1)和b2)中的至少一个：
b1)其压缩模量与容积密度之比≥大约优选 特别优选
b2)其泡孔尺寸≤大约9.6mm，特别是≤6.4mm和优选≤4.8mm，特别优选≤3.2mm，和非常特别优选≤1.6mm。
优选根据本发明的芯体满足条件b1)和b2)二者。根据本发明的芯体区别于迄今已知的芯体之处在于性能的独特组合。特别地，根据本发明的芯体与现有技术已知的芯体相比具有下面的性能：
·在相同的压缩模量：容积密度之比的情况下，具有远低的容积密度。
·在较高的压缩模量：容积密度之比的情况下，具有远低的容积密度。
·在明显较高的压缩模量：容积密度之比的情况下，具有相同的容积密度。
·在相同的泡孔尺寸的情况下，具有远低的容积密度。
·在较小的泡孔尺寸的情况下，具有较低的容积密度。
·在明显较小的泡孔尺寸的情况下，具有相同的容积密度。
在一种优选的实施方案中，如此配置根据本发明的芯体，以使得该芯体是蜂窝体，该蜂窝体具有多边形，优选六边形，直角或者圆形泡孔几何形状。
已经证实有利的是，如此配置根据本发明的芯体，以使得该芯体由玻璃(E-玻璃，S2-玻璃)纤维，碳纤维，芳纶纤维，玄武岩纤维，优选石英玻璃纤维，或者这些所述纤维的杂合结构生产。
在一种优选的实施方案中，如此配置根据本发明的芯体，以使得其由合成材料-复合材料形成。
在本发明意义上“芯体”理解为表示这样的体，其与覆盖层结合用于复合材料部件的芯中，主要目标是在具有较低的重量的同时，改进这种部件的刚度或者其他机械或者物理(例如介电)性能。
可能复合材料领域最经常使用的芯体都包括泡沫(开放孔或者闭孔)，蜂窝体芯，波纹纸板或者波纹板，和来源于其的锯齿几何形状(例如折叠蜂窝体)以及直接获自天然的材料例如软木。
在一种优选的实施方案中，根据本发明的芯体是蜂窝体。在本发明的意义上“蜂窝体”被理解为这样的体，其具有泡孔状结构，其泡孔几何形状类似于蜂巢。这个名称因此语义上来源于它。但是在本发明意义上蜂窝体的泡孔几何形状不仅限于六边形泡孔结构。
在一种特别优选的实施方案中，如此配置根据本发明的芯体，特别是蜂窝体形式的芯体，以使得它是具有开放孔载体的合成材料-复合材料。在本发明意义上，术语“开放孔载体”理解为这种体是透气性的，或者可以是任何气态或者液体介质可透过的。
在一种特别优选的实施方案中，该载体可以具有根据DIN EN ISO9237(1995)测量方法的透气性，其测量了在200Pa的分压穿过20cm2面积流过载体的空气流(L/min)。根据本发明的透气性处于或者高于10L/dm2/min，和特别优选远高于716L/dm2/s，其目前代表了本文所述测量方法的测量限度。
在一种特别优选的实施方案中，如此配置根据本发明的芯体，以使得该芯体是石英玻璃纤维/合成材料复合材料。
关于合成材料复合材料中合成材料含量，根据本发明的芯体原则上没有任何限制。但是已经证实特别有利的是，如此配置根据本发明的芯体以使得该芯体由合成材料生产，该合成材料仅由热固性或者热塑性基质组成，优选选自氰酸酯或者聚酰亚胺族，任选地还有酚，环氧化物，苯并噁嗪，BMI，聚醚酰亚胺(PEI)，聚醚酮(PEK，PEEK，PAEK，PEKK)，聚硫醚(PPS)，聚醚(PP，PPO)，或者选自常用的热塑性塑料例如PE，PP，PET，PA，PC，PMMA等。
当如此配置根据本发明的芯体以使得该芯体是由纤维和/或另一载体材料或者填充材料和合成材料组成的复合材料时，实现了特别好的结果，该合成材料包含热固性或者热塑性基质，优选选自氰酸酯或者聚酰亚胺族，任选地还有酚，环氧化物，苯并噁嗪，BMI，聚醚酰亚胺(PEI)，聚醚酮(PEK，PEEK，PAEK，PEKK)，聚硫醚(PPS)，聚醚(PP，PPO)，或者选自常用的热塑性塑料例如PE，PP，PET，PA，PC，PMMA等。在一种特别优选的实施方案中，该芯体是由纤维和/或其他载体材料或者填充材料和合成材料(其是氰酸酯)组成的复合材料。
当如此配置根据本发明的芯体以使得该芯体是石英玻璃纤维/氰酸酯复合材料时，实现了特别好的结果。
在一种特别优选的实施方案中，根据本发明的芯体由织造织物和/或“非织造物”状结构生产。在生产根据本发明的芯体的情况下，进行了用合成材料涂覆或者浸渍该织造织物。当如此配置根据本发明的芯体以使得该织造织物没有完全浸渍和/或涂覆，和通过泡孔间的开放孔壁确保透气性时，实现了特别好的结果。当所述材料用于航空和航天领域时，这是特别有利的。背景是开放孔性泡孔桥的透气性导致与周围环境的压力平衡是可能的。这种压力平衡允许无问题地在其中主要减压的环境中使用材料，这是航空航天领域的常见情形。迄今在该领域所使用的芯体通常必须将泡孔桥穿孔来实现这样的压力平衡。
图1显示了根据本发明的透气性多孔蜂窝体的一种优选的实施方案。
该芯体的温度稳定性对于许多结构应用来说起到了重要作用。在一种优选的实施方案中，如此配置根据本发明的芯体，以使得该芯体具有高于350℃的温度稳定性。
所述材料的介电性能对于许多应用来说也是重要的。优选根据本发明的芯体的特征在于该芯体具有优异的介电性能，其中介电常数≤1.1，特别是≤1.0，和损耗因子(损耗角正切)<0.003，特别是<0.002。这样的介电性能特别是在如下领域是有利的，其中，材料与电磁辐射(特别是雷达领域)相关的性能是重要的。
对于许多应用来说另一重要参数是抗压强度：容积密度之比。优选如此实施根据本发明的芯体，以使得该芯体的抗压强度：容积密度之比≥大约
本发明还涉及一种由开放孔载体生产芯体的方法。
迄今为止，这样的芯体的生产根据所谓的“皱化”方法来进行。在这种现有技术已知的皱化方法中，将织造织物用树脂预浸渍。将这种预浸渍的材料(也称作“预浸料”)然后成形成这样的型材，其对应于期望的泡孔几何形状的一半，即在六边形蜂窝体的情况中处于半六边形的形式。在接下来的步骤中，进行因此成形的预浸料的固化。该成形的部分然后层状彼此粘合在一起，由此来生产芯体。
这种现有技术已知的皱化方法示意性绘制在图2中。
根据这种现有技术已知的皱化方法所生产的芯体具有缺点，即，低容积密度仅在某些限度内能够与有利的抗压模数：容积密度之比或者小泡孔尺寸结合。
本发明潜在的目的通过一种由开放孔载体材料生产芯体的方法来实现，其中
i)借助施加装置将粘合剂条以规则图案提供到由载体材料制成的材料幅；
ii)形成该材料幅部分的堆叠，其相对于条图案彼此偏移来叠置，以使得
iia)下面部分的条在每种情况中排列在每种情况中位于其之上的部分条之间；或者
iib)下面部分的条是偏移地，但非居中地排列在每种情况中位于其上的部分的条之间；
iii)在每种情况中在所述条的区域中彼此叠置的部分彼此结合在一起；
iv)将该堆叠膨胀，其中形成多边形结构的蜂窝体型材，特别是六边形、直角或者圆形泡孔几何形状的蜂窝体型材，来生产六边形、过度膨胀的、直角和3D蜂窝体芯；
v)将该蜂窝体型材用合成树脂浸渍和/或涂覆；
vi)将该用合成树脂涂覆的蜂窝体型材进行固化步骤来固化该合成树脂；
vii)将因此形成的蜂窝体型材切割，形成蜂窝体。
根据本发明的方法示意性描述在图3中。
根据本发明的方法与现有技术迄今已知的皱化方法相比一个非常大的差异在于只有在该蜂窝体型材已经成形之后，才进行用合成树脂浸渍该载体材料。迄今为止在本领域中仍存在偏见，其可能会阻止本领域技术人员考虑这样的没有借助浸渍来事先封实和封闭的膨胀，因为借助膨胀方法用高透过性载体在工业规模上生产蜂窝体迄今为止被认为是不可行的。
另一原因是当要经由更经济的膨胀方法来生产时，预浸渍的载体材料(预浸料)现在几乎不适于生产蜂窝体。预浸料在组成上是过大反应性的，以至于当生产压缩块时铺设的预浸料片将完全粘合，和/或太硬和太脆，以至于在膨胀方法过程中单个层难以分离，因为所述材料变得过硬，局部还粘合和缠结，不存在交点胶合线，并且膨胀应力因此变得过高，以至于所述块通过膨胀而裂开。
根据本发明的方法与迄今现有技术已知的皱化方法相比，另一非常重要的区别是还可以使用极高的开放孔载体，其因此可以容易地预浸渍，
·其中刚好如此设定树脂的量，使得载体的孔隙率因此处于对于压缩和膨胀方法可加工的范围；
·其中通过例如添加添加剂(弹性体等)来调配树脂的化学配制，以使得该树脂甚至在固化完全时仍是挠性的，并且不允许它变硬或者脆化和变脆；
·其中在织造织物的预浸渍方法(预浸料方法)中，将所述树脂预反应到如下程度，使得在单个层的压缩操作来生产压缩块期间，紧接在膨胀步骤之前，既不轻微缠结，也不粘合。
在一种优选的实施方案中，根据本发明的方法是一种生产蜂窝体的方法。
关于开放孔载体的选择，根据本发明的方法原则上不受任何限制。但是孔隙率程度，例如织造织物中的网孔宽度，在寻找优选可能的加工设定中起到了很大作用。因此，无树脂的载体或者稍微浸渍、但是仍多孔的载体可以用作原材料来通过膨胀方法生产蜂窝体。
但是实现了特别有利的结果的是，如此配置根据本发明的方法，以使得开放孔载体是织造织物，其优选但非排他地由玻璃(E-玻璃、S2-玻璃、石英玻璃)纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维，或者这些前述纤维的杂合织造织物组成。
特别有利地，根据本发明的方法可以如此进行，以使得在该蜂窝体中，所述织造织物没有完全被浸渍，并且通过泡孔之间的开放孔壁确保透气性。
关于在粘合材料幅时所使用的粘合剂，根据本发明的方法原则上也不受任何限制。但是当热固性材料、热塑性材料或者弹性体，优选但非排他地酚粘合剂，环氧粘合剂，聚酰亚胺粘合剂，氰酸酯粘合剂用作粘合剂时，实现了特别良好的结果。
令人惊讶地证实，根据本发明的方法可以在步骤v)中用合成树脂涂覆方法步骤iv)中形成的蜂窝体型材，而无需事先的稳定。但是在该蜂窝体型材通过热处理的稳定是在膨胀步骤iv)之后进行时，可以进一步改进所实现的结果。该蜂窝体型材通过热处理这样的稳定优选在热塑性材料的软化点或者在热固性材料的玻璃化转变温度(TG)处(或者任选地还稍低于玻璃化转变温度)进行。在无TG的热固性材料的情况中，在处于或者高于固化温度的热处理也会暂时导致树脂软化和因此导致热变型。
该热处理的持续期在与基底直接接触的情况中可以是几秒钟到几分钟，例如在冲压或者压印方法过程中的情况。在热空气流过其中或者其曝露于热空气来回火的大体积体或者具有大质量和/或热容的体的情况中，该热处理可以持续几分钟到几小时。
最后，热处理的温度和时间取决于化学组成，几何形状以及取决于热成型稳定方法。
关于所使用的合成树脂，根据本发明的方法原则上不受任何限制。但是已经证实实现了特别良好的结果的是，使用热固性或者热塑性基质系统作为合成树脂，优选选自氰酸酯或者聚酰亚胺族，任选地还有酚，环氧化物，苯并噁嗪，BMI，聚醚酰亚胺(PEI)，聚醚酮(PEK，PEEK，PAEK，PEKK)，聚硫醚(PPS)，聚醚(PP，PPO)，或者选自常用热塑性材料例如PE，PP，PET，PA，PC，PMMA等。在一种特别优选的实施方案中，使用氰酸酯作为合成树脂。
根据本发明的方法优选如下进行，以使得步骤v)和vi)重复一次或多次，来施涂合成树脂的一层或更多另外的层。这样重复步骤v)和vi)使得可以一方面提高蜂窝体的稳定性，但是另一方面还提高了容积密度。本领域技术人员因此将取决于根据本发明的方法所生产的蜂窝体的期望性能，来选择步骤v)和vi)是重复一次还是数次。
本发明还涉及一种根据上述方法所生产的芯体，特别是以蜂窝体的形式。
优选，根据本发明的方法所生产的芯体的特征在于开放孔载体没有完全被浸渍和/或涂覆，并且通过泡孔间的开放孔壁来确保透气性。
优选如此设计根据本发明的方法所生产的芯体，以使得该芯体的抗压模数与容积密度之比≥大约和特别优选≥大约
对于许多应用来说另一重要参数是抗压强度与容积密度之比。优选如此实施根据本发明的芯体，以使得该芯体的抗压强度：容积密度之比≥大约
在一种特别优选的实施方案中，根据本发明的方法所生产的芯体特征在于该芯体除了所述的机械性能之外，还具有优异的介电性能，其中介电常数≤1.1，特别是≤1.0，和损耗因子(损耗角正切)<0.003，特别是<0.002。
以下将更详细地解释本发明：
根据这里本发明优选的实施方案，可以生产由石英玻璃织造织物和氰酸酯树脂组成的蜂窝体，其在泡孔尺寸6.4mm和密度32kg/m3情况下，实现抗压模数是大约275MPa和抗压强度是大约1.2MPa。
图4-12清楚地显示了现有技术很少实现相当的抗压模数，或者仅在高密度时才能够实现相当的抗压强度。
在图4-12中，蜂窝体名称
ECG-CEQ P-6.4-32
代表了用石英玻璃和氰酸酯树脂制造的玻璃纤维蜂窝体，其泡孔尺寸是6.4mm和容积密度(RG，密度)是32kg/m3。P表示该蜂窝体的泡孔桥是多孔/透气的。通常这种孔隙率是通过穿孔来机械引入泡孔桥中的。但是在此处优选的本发明这种实施方案中，这种孔隙率是借助合适地选择载体和树脂来天然产生的，其中在涂覆后，所述树脂没有完全封实所述载体。
图4所示的表显示了这样的蜂窝体的性能。
图5和6显示了抗压模数和抗压强度的测量结果的示意图。
参考这些机械值，与现有技术相比，抗压模数：密度(或者容积密度-RG)之比处于优选的明显较高的值，其最终产生了所述芯中的高刚度，其迄今为止对于低容积密度26-48kg/m3是独特的。
在此处优选的本发明的变体中，在密度32kg/m3的情况下，抗压模数：容积密度之比是和在密度48kg/m3的情况下，可以甚至是大约的值。与现有技术相比，在RG是48kg/m3的情况下这个值仅仅最大是这显示在图7中。
同样，参考这些机械值，与现有技术相比，同样抗压强度：密度(或者容积密度-RG)之比在的值的情况下，甚至稍高于现有技术，并且这是在与48kg/m3相比较低的密度32kg/m3的情况下。因此进一步认识到在等价密度(容积密度)48kg/m3的情况下，抗压强度：密度比具有大约的明显更高的值，相比现有技术的最大为大约这显示在图8中。
此外，在此优选的根据本发明实施方案的蜂窝体除了机械性能之外还具有优异的介电值，其据推测归因于此处所使用的原材料例如氰酸酯和石英玻璃。这显示在图9和10中。该氰酸酯树脂是多官能化树脂体系，其官能团是相应设定的，以实现本文所述的机械模量/机械强度值和介电值。
就玻璃纤维类型而言，石英玻璃纤维代表了用于实现最低可能的介电值的优选条件。
该氰酸酯树脂可以与其他树脂体系一起使用，例如聚酰亚胺和甚至还有热塑性塑料PE，PP，PEEK(和衍生物)，含氟材料(例如ETFA，PTFE等)，其同样处于膜或者层合体形式，并且也具有极低的介电值。
就在此优选的本发明的实施方案而言，氰酸酯树脂的基本组分由2官能化氰酸酯组成，其在温度作用下环三聚化成环形结构和形成三嗪环。该反应在至少165℃的温度引发。取决于所添加的催化剂，该温度也可以明显降低。
对于树脂的良好交联来说起决定作用的是寻找固化周期，其在该蜂窝体的每个浸渍操作之后进行。
最后，必须确保所述树脂完全固化，没有发生残留反应性，并且实现了在大约400℃的温度稳定性。
现在就反应性而言，在加工非催化的或者仅稍微催化的氰酸酯体系中存在仅很少的经验。在此有问题的是，评价反应速度和必须作用于树脂上来实现完全固化所需的温度。
通过选择如下的合适的固化周期实现了特别良好的结果：
·在单个涂覆步骤之间运行较低的固化温度，来部分地固化所施涂的层，其使得树脂的每个新涂层可以优选地结合到在其下的部分地固化的层。固化温度处于所述树脂最低可能的固化温度。用于实现该反应温度的温度周期可以(但不必须)多级设计，以使得在一个加热操作中温度没有实现最佳条件。
·在最后的涂覆步骤之后，完全固化周期是逐步进行高到和高于该期望的温度，在该温度处要求最终的耐温度性，在这种情况中是400℃。
为了实现这种耐温度性，最后的温度阶段应当起到重要作用，但是具有不同的固化周期和中间阶段的整个生产方法单独就确保了涂层的优选交联。
此外，当然固含量和溶剂(通常是含酮溶剂例如丙酮，MEK，-丁酮，环己酮，二异丙基酮等)以及每次涂覆的施涂量以及实际的树脂配方也对于获得这种高的温度稳定性起到了同样重要的作用。
此处所使用溶液的固含量是20-70％，进一步优选40-60％。
同样可以混合另外的化学品例如但非排他地是含环氧的组分，来进一步官能化和改变树脂的性能分布。
另外的测量例如热重分析已经显示了考虑前述的合适的树脂配方以及涂覆和固化方法，实现了温度稳定性的明显增加。
根据此处优选的本发明的变体，所述树脂在400℃的温度才发生明显的变化，相比现有技术中这种变化在300℃已经发生。
图11显示了TGA(热重)测量，用于测量温度稳定性。
另一方面，测试体在极端温度和真空条件(根据测试标准ECSS-Q-ST-70-02C规定)影响下没有产生排气产品。后者在宇宙飞行领域的关键应用中是特别重要的，因为这种排气可能干扰传输数据等。
图12所示的表汇总了此处所实现的结果。
本发明的另一重要组成部分在于在通过优化设计树脂与载体之比来配置开放孔蜂窝体。
但是后者还取决于孔隙率结构(例如在织造织物的情况是网样式)和基质系统在施涂过程中以及固化过程中的流动特性和粘度行为，以使得树脂含量保持5-60wt％，优选5-80wt％。在此处优选的本发明的实施方案中，该树脂含量是10-20wt％，优选9-21wt％。
借助100-1000mPas(cps)的稀薄低粘度基质系统，甚至在施涂高比例的基质时也可以实现透气性和孔隙率。后者实际上独立于织造织物的网孔宽度，而仅取决于树脂的粘度和流动行为和每个涂覆操作的涂覆量。在此处优选的本发明的实施方案中，使用了孔隙率是2-40％和网孔宽度是100-800微米的织造织物结构。不更大地限制后者，一种优选的变体涉及孔隙率是20-30％和网孔宽度是200-500微米。
图13显示了不同孔隙率和网孔宽度的织造织物的显微图像。
在较高粘度的基质系统的情况下，涂覆后该孔隙率和透气性还可以用粘度高到3000cps的基质系统来确保。后者因此也进一步取决于载体材料的开放孔属性(在织造织物的情况中是网孔宽度)，其尤其时可以通过透气性等来定义。
具有40％的高孔隙率和或具有300-800微米的大网孔宽度(具有大孔)的织造织物可以用基质系统(其处于较高的粘度范围，即大约3000cps)涂覆，而在涂覆和固化后没有完全封闭的孔。
特别是在高孔隙率的情况中，本发明另一优选的实施方案在于在蜂窝体生产之前，部分地浸渍该开放孔载体，任选的织造织物，来降低开放孔属性和简化此处所述的膨胀法的生产方法之后的进一步加工。
通过预浸渍，通常所述载体或者织造织物优选在高孔隙率用树脂混合物部分地封实，与纯载体重量的重量比是10-75wt％。优选该重量比是40-60wt％。这种树脂混合物可以是这样的树脂，其基于热固性和/或可选择的热塑性基质体系，优选选自氰酸酯或者聚酰亚胺族，任选地还有酚，环氧化物，苯并噁嗪，BMI，聚醚酰亚胺(PEI)，聚醚酮(PEK，PEEK，PAEK，PEKK)，聚硫醚(PPS)，聚醚(PP，PPO)，或者选自常用的热塑性材料例如PE，PP，PET，PA，PC，PMMA等。在一种特别优选的实施方案中，将氰酸酯用作合成树脂。
这些树脂混合物可以包含上面给出的几种基质体系，并且目标是获得弹性树脂结合，其使得所述织造织物甚至在预涂覆/浸渍和任选的随后固化之后也是弹性和挠性的。
此外，这些树脂混合物还可以混以溶剂和添加剂，其中添加剂可以是弹性体，来使得所述树脂挠性化，或者是交联剂，硬化剂和/或催化剂，来完全交联所述树脂，然后还使之是温度稳定的。后者在生产粘合的堆叠体(也称作“压缩块”)中是特别重要的，以在高温例如150℃高到250℃和在压力5bar高到100bar避免在实际的粘合方法过程中仅仅在线性节点胶合处产生层间结合，并且在单个层之间不发生完全的表面粘合或者缠结。后者会导致膨胀方法是不可实现的。
所述载体或者任选的织造织物的挠性确保了所述块的膨胀，而没有载体开裂或者必须施加过高的膨胀力来将单个层彼此分开。在过高的膨胀力时，单个层彼此完全分开，因为节点胶合不能经受这些力和因此与载体材料的粘结或者粘着分开，其直接导致了该蜂窝体块的完全破裂。
图14再次显示了一个图像，其显示了一种多孔的，非完全封实的涂覆的蜂窝体。
但是本发明通常不仅限于蜂窝体和芯体(其包含透气性和/或孔隙率)，而是还涉及完全涂覆的芯体。该多孔变体仅代表了本发明的一个分别的形式，其中最终从机械观点来说不完全涂覆的和多孔改性代表了更弱的变体，使用其因此仍然实现了这样的机械特性值(这里特别是抗压强度和抗压模数)，其高于现有技术的那些。
本发明的另一优选的特征包含更精确定义了包含用树脂浸渍或者涂覆的载体的蜂窝体，术语“树脂”被以更宽的含义解释，并且基本上涉及热固性和热塑性合成材料体系。
在本发明范围内的术语“包含”也可以表示“由......组成”。
该用树脂浸渍的载体优选形成芯体或者蜂窝体的泡孔桥，本发明的一个基本目标是构建具有薄壁和轻量泡孔的蜂窝体：该桥可以通过形成芯体或者在此是蜂窝体的泡孔桥的涂覆载体的单位面积重量来精确确定。
在六边形泡孔几何形状(其是本发明的优选形式之一)的情况中，该蜂窝体的RG(容积密度)可以通过载体和树脂的FG(单位面积重量)和泡孔尺寸如下来计算：
RG(蜂窝体)＝4/3*2/泡孔尺寸*FG(载体+树脂)
蜂窝体的其他泡孔结构，圆柱形，过度膨胀的以及3D结构是以类似方式计算的。对进一步的计算不做详细描述，可以使用此处给出的这个算术式来计算蜂窝体的容积密度和浸渍或涂覆的载体的单位面积重量，甚至在具有大约20-25％精度的改变的泡孔几何形状的情况中也是如此。
本发明的基本目标是包含生产芯体例如蜂窝体形式，其RG范围(RG＝容积密度)是26-48kg/m3，并且其泡孔宽度是1.6-9.6mm。
本发明的一个基本目标是这些芯体具有与容积密度相关的高的机械性能。基本的是抗压模数：容积密度优选特别优选其可以甚至非常特别优选达到此外，同样抗压强度：容积密度还可以是优选其可以甚至还特别优选达到
图15证明了在低密度26kg/m3的情况下，原则上也可以实现这些高机械性能。
这里变得显而易见的是，在5％的测量公差内(其是实验上允许的)，低容积密度26kg/m3的蜂窝体也可以实现抗压模数是150N。在图15中，这个范围是通过圆状所标记的外推值的范围来确定的。因此，仍然可以实现抗压模数：容积密度之比因此是优选 甚至使用这种低RG 26kg/m3时也是如此。
本发明另一优选的特征包含优选但不强制地通过膨胀方法来生产这种蜂窝体。
下面给出了蜂窝体和泡孔尺寸的优选的实施方案，其中关于蜂窝体的泡孔尺寸和RG的公差通常是±10％。在此所计算的蜂窝体的浸渍载体的单位面积重量因此处于大约±10-25％，优选±20％的公差范围内。
对于这种40kg/m3的泡孔宽度来说，形成该蜂窝体桥的浸渍载体的单位面积重量上限是由具有最大泡孔宽度和最大容积密度的蜂窝体来计算的。
·对于泡孔宽度9.6mm和RG是40kg/m3的蜂窝体，形成该蜂窝体桥的浸渍载体的单位面积重量是144g/m2。
形成该蜂窝体桥的浸渍的载体的单位面积重量范围下限是由具有最小泡孔尺寸和最低容积密度(在此是26kg/m3)的蜂窝体来计算的。
·对于泡孔宽度1.6mm和RG是26kg/m3的蜂窝体，形成该蜂窝体桥的浸渍载体的单位面积重量是15.6g/m2。
下面的实施例是本发明另外的实施方案，其取决于优选考虑的泡孔尺寸和蜂窝体容积密度。
对于泡孔尺寸是9.6mm和RG是26-40kg/m3的蜂窝体，该浸渍的载体优选的单位面积重量是144-94g/m2。
对于泡孔尺寸是9.6mm和RG是40kg/m3的蜂窝体，该浸渍的载体优选的单位面积重量是144g/m2。
对于泡孔尺寸是9.6mm和RG是32kg/m3的蜂窝体，该浸渍的载体优选的单位面积重量是115g/m2。
对于泡孔尺寸是9.6mm和RG是26kg/m3的蜂窝体，该浸渍的载体优选的单位面积重量是94g/m2。
对于泡孔尺寸是6.4mm和RG是26-48kg/m3的蜂窝体，该浸渍的载体优选的单位面积重量是115-62g/m2。
对于泡孔尺寸是6.4mm和RG是48kg/m3的蜂窝体，该浸渍的载体优选的单位面积重量是115g/m2。
对于泡孔尺寸是6.4mm和RG是40kg/m3的蜂窝体，该浸渍的载体优选的单位面积重量是96g/m2。
对于泡孔尺寸是6.4mm和RG是32kg/m3的蜂窝体，该浸渍的载体优选的单位面积重量是77g/m2。
对于泡孔尺寸是6.4mm和RG是26kg/m3的蜂窝体，该浸渍的载体优选的单位面积重量是62g/m2。
对于泡孔尺寸是4.8mm和RG是26-48kg/m3的蜂窝体，该浸渍的载体优选的单位面积重量是86-47g/m2。
对于泡孔尺寸是4.8mm和RG是48kg/m3的蜂窝体，该浸渍的载体优选的单位面积重量是86g/m2。
对于泡孔尺寸是4.8mm和RG是40kg/m3的蜂窝体，该浸渍的载体优选的单位面积重量是72g/m2。
对于泡孔尺寸是4.8mm和RG是32kg/m3的蜂窝体，该浸渍的载体优选的单位面积重量是57g/m2。
对于泡孔尺寸是4.8mm和RG是26kg/m3的蜂窝体，该浸渍的载体优选的单位面积重量是47g/m2。
对于泡孔尺寸是3.2mm和RG是26-48kg/m3的蜂窝体，该浸渍的载体优选的单位面积重量是57-31g/m2。
对于泡孔尺寸是3.2mm和RG是48kg/m3的蜂窝体，该浸渍的载体优选的单位面积重量是57g/m2。
对于泡孔尺寸是3.2mm和RG是40kg/m3的蜂窝体，该浸渍的载体优选的单位面积重量是48g/m2。
对于泡孔尺寸是3.2mm和RG是32kg/m3的蜂窝体，该浸渍的载体优选的单位面积重量是38g/m2。
对于泡孔尺寸是3.2mm和RG是26kg/m3的蜂窝体，该浸渍的载体优选的单位面积重量是31g/m2。
对于泡孔尺寸是1.6mm和RG是26-48kg/m3的蜂窝体，该浸渍的载体优选的单位面积重量是29-15g/m2。
对于泡孔尺寸是1.6mm和RG是48kg/m3的蜂窝体，该浸渍的载体优选的单位面积重量是29g/m2。
对于泡孔尺寸是1.6mm和RG是40kg/m3的蜂窝体，该浸渍的载体优选的单位面积重量是24g/m2。
对于泡孔尺寸是1.6mm和RG是32kg/m3的蜂窝体，该浸渍的载体优选的单位面积重量是19g/m2。
对于泡孔尺寸是1.6mm和RG是26kg/m3的蜂窝体，该浸渍的载体优选的单位面积重量是15.6g/m2。
图16展示了前面给出的这些实施方案的图表形式的图示，其中该蜂窝体的涂覆的载体的单位面积重量是相对于蜂窝体类型来给出的，并且表示了泡孔尺寸和容积密度。
非浸渍的载体(其形成了蜂窝体桥，并且其根据本发明用作起始材料)的单位面积重量(载体的毛重)取决于载体上的涂层的重量含量。
该涂层重量含量(经常也称作树脂含量)优选是5-60wt％，特别优选5-80wt％。
不限制本发明的范围，在本发明的一种优选的实施方案中，对于泡孔尺寸是6.4mm和容积密度是32kg/m3的蜂窝体来说，载体的毛重是60-70g/m2。
树脂含量-载体上的树脂的重量含量可以如下来计算：
未涂覆的/未加工的载体块的总容积密度根据上面给出的式计算：4/3*2/6.4*60到4/3*2/6.4*70＝25-29kg/m3。
用涂覆的载体浸渍后的块的容积密度是32kg/m3。从该数据，如下来计算块中的树脂重量(没有载体)：32-25到32-29＝3-7kg/m3，
并且相对于涂覆载体的重量，所述块中的树脂含量是3/32-7/32＝9-21wt％。
根据此处给出的浸渍载体的单位面积重量为16-144g/m2和树脂含量为5wt％-80wt％，作为起始材料的未加工的未涂覆的载体可以处于下面的重量范围：在所述块中3g/m2-137g/m2，同样处于±20％的公差范围。
缩写和专业术语的解释：
·泡孔大小，泡孔宽度和泡孔尺寸具有相同含义；
·抗压强度和压缩强度具有相同含义
·抗压模数和压缩模量具有相同含义
·在载体层沉积方法之后所生产的堆叠体或者堆叠的蜂窝体块在胶合操作后也称作“压缩的块”
·FG表示单位面积重量
·RG表示容积密度

Claims (23)

1.一种芯体，其中满足下面的条件a)：
a)其容积密度≤大约48，特别是≤大约40，更优选≤大约32kg/m3，和非常特别优选≤26kg/m3；
并且还满足两个条件b1)和b2)中的至少一个：
b1)其
b2)其泡孔尺寸≤大约9.6mm，特别是≤6.4mm和优选≤4.8mm，和特别优选≤3.2mm，和非常特别优选≤1.6mm。
2.根据权利要求1的芯体，特征在于，该芯体是蜂窝体，其中该蜂窝体具有多边形，优选六边形，直角或者圆形泡孔几何形状。
3.根据前述至少一项权利要求的芯体，特征在于，该芯体由玻璃(E-玻璃、S2-玻璃)纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维，优选石英玻璃纤维，或者这些所述纤维的杂合结构来生产。
4.根据前述至少一项权利要求的芯体，特征在于，该芯体是石英玻璃纤维-合成材料-复合材料。
5.根据前述至少一项权利要求的芯体，特征在于，该芯体由合成材料生产，该合成材料包括热固性或者热塑性基质，优选选自氰酸酯或者聚酰亚胺族，任选地还有酚、环氧化物、苯并噁嗪、BMI、聚醚酰亚胺(PEI)、聚醚酮(PEK、PEEK、PAEK、PEKK)、聚硫醚(PPS)、聚醚(PP、PPO)。
6.根据前述至少一项权利要求的芯体，特征在于，该芯体是复合材料，其由纤维和/或另一载体材料或者填充材料和合成材料组成，所述合成材料包括热固性或者热塑性基质，优选选自氰酸酯或者聚酰亚胺族，任选地还有酚、环氧化物、苯并噁嗪、BMI、聚醚酰亚胺(PEI)、聚醚酮(PEK、PEEK、PAEK、PEKK)、聚硫醚(PPS)、聚醚(PP、PPO)。
7.根据前述至少一项权利要求的芯体，特征在于，该芯体由织造织物和/或非织造物状结构来生产。
8.根据权利要求7的芯体，特征在于，不完全地浸渍和/或涂覆该织造织物，并且通过泡孔间的开放孔壁来确保透气性。
9.根据前述至少一项权利要求的芯体，特征在于，该芯体具有高于350℃的高温度稳定性。
10.根据前述至少一项权利要求的芯体，特征在于，该芯体具有优异的介电性能，其中介电常数≤1.1，特别是≤1.0，和损耗因子(损耗角正切)<0.003，特别是<0.002。
11.根据前述至少一项权利要求的芯体，特征在于，该
12.一种由开放孔载体材料生产芯体的方法，其中
viii)借助施加装置将粘合剂条以规则图案提供到由载体材料制成的材料幅；
ix)形成该材料幅部分的堆叠，其相对于条图案彼此偏移来叠置，以使得
iia)下面部分的条在每种情况中排列在每种情况中位于其之上的部分条之间；或者
iib)下面部分的条是偏移地，但非居中地排列在每种情况中位于其上的部分的条之间；
x)在每种情况中在所述条的区域中彼此叠置的部分彼此粘合在一起；
xi)将该堆叠膨胀，其中形成任意多边形结构的蜂窝体型材，特别是六边形、直角或者圆形泡孔几何形状的蜂窝体型材，来生产六边形、过度膨胀的、直角和3D蜂窝体芯；
xii)将该蜂窝体型材用合成树脂浸渍和/或涂覆；
xiii)将用合成树脂涂覆的蜂窝体型材进行固化步骤来固化该合成树脂；
xiv)将因此形成的蜂窝体型材切割，形成蜂窝体。
13.根据权利要求12的方法，特征在于该开放孔载体是织造织物和/或非织造物状结构，优选但非排他地包含玻璃(E-玻璃、S2-玻璃、石英玻璃)纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维或者这些所述纤维杂合织造织物。
14.根据权利要求13的方法，特征在于将该载体部分地用树脂预浸渍或者涂覆，来在膨胀方法之前降低孔隙率，其中在涂覆后孔隙率小于40％，并且涂层相对于载体重量的重量比是10-75％，该涂覆的载体在涂覆和任选的固化后在160-250℃是温度稳定的，并且制成挠性的，来在膨胀方法过程中用低的膨胀力来进行这些预浸渍的层的成形。
15.根据权利要求13的方法，特征在于，用树脂不完全地浸渍和/或涂覆蜂窝体形式的载体，并且通过泡孔间的开放孔壁确保透气性。
16.根据权利要求12-14之一的方法，特征在于，使用热固性材料、热塑性材料或者弹性体，优选但非排他地酚粘合剂、环氧粘合剂、聚酰亚胺粘合剂、氰酸酯粘合剂作为粘合剂。
17.根据权利要求12-16至少一项的方法，特征在于在膨胀步骤iv)之后通过进行热处理来稳定蜂窝体型材。
18.根据权利要求12-17至少一项的方法，特征在于将热固性或者热塑性基质系统用作树脂，优选选自氰酸酯或者聚酰亚胺族，任选的还有酚、环氧化物、苯并噁嗪、BMI、聚醚酰亚胺(PEI)、聚醚酮(PEK、PEEK、PAEK、PEKK)、聚硫醚(PPS)、聚醚(PP、PPO)。
19.根据权利要求12-18至少一项的方法，特征在于将步骤v)和vi)重复一次或多次，来施涂合成树脂的一个或多个另外的层。
20.一种芯体，其根据权利要求12-19至少一项的方法生产。
21.根据权利要求20的芯体，特征在于，不完全地浸渍和/或涂覆开放孔载体，并且通过泡孔间的开放孔壁来确保透气性。
22.根据权利要求20和21的芯体，特征在于，该芯体具有优异的介电性能，其中介电常数≤1.1，特别是≤1.0，和损耗因子(损耗角正切)<0.003，特别是<0.002。
23.根据权利要求20-22的芯体，特征在于，该
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