CN116209556A - 轮廓结构元件以及轮廓结构元件的生产 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用作弯曲夹层复合元件中的芯层的轮廓结构元件(100)，该轮廓结构元件(100)由热塑性泡沫形成，特别是PET，该轮廓结构元件(10)除连接层(12)之外被细分为多个主体元件(10)，并且主体元件(10)和连接层(12)对齐平行于轮廓结构元件(100)的处于平面状态的基部区域(26)。根据本发明，连接层(12)的至少一个表面层(16)和主体元件(10)的邻接表面层(18)至少部分地具有热致密层(14)；主体元件(10)、连接层(12)和热致密层(14)由相同的材料制成。

Description

轮廓结构元件以及轮廓结构元件的生产
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的轮廓结构元件以及用于生产这种类型的轮廓结构元件的方法。
背景技术
通用的轮廓结构元件被用作弯曲夹层复合元件的芯层，特别是用于生产风力涡轮机和/或海上应用的风向标，特别是用于生产用于铁路运输应用的船体和船甲板，用于公路大众运输应用和建筑行业的结构应用，具有单曲率或双曲率或其他复杂三维轮廓的部件。在弯曲状态下，轮廓结构元件以夹层状的方式粘结到一个或多个覆盖层上，优选地由纤维增强塑料制成，以形成弯曲夹层复合元件，其具有高弯曲刚度和低恒载。
申请人的DE102012102689A1描述了一种用作夹层复合元件中的芯层的板状部分焊接结构元件，该板状结构元件由挤出发泡热塑性塑料(特别是PET)制成的多个主体段形成，该主体段焊接在一起，并且该板状结构元件通过热元件切割方法由发泡塑料块制成。
用作夹层复合元件中的芯层的板状结构元件(例如由轻木或塑料泡沫制成)通常具有低恒载，但也具有低弹性和低断裂阻力。因此，板状结构元件仅在有限程度上适合作为弯曲夹层复合元件的芯层。
US3540967A1描述了一种适合于并打算用作弯曲夹层复合元件中的芯层的结构元件。该结构元件由具有矩形横截面的单个主体元件或块体组成，这些主体元件和块体以限定的距离与稀松布或稀松布材料单侧连接。稀松布材料(例如玻璃纤维网)在各个主体元件之间充当铰链，并允许结构元件弯曲。在生产中，多个原材料的板状元件通过锯切过程被分割成单个块体，并且随后被单侧地提供有稀松布材料，主体元件彼此隔开一定距离设置。如果结构元件要与稀松布材料的侧一起放置在凹模中，则特别需要主体元件之间的这种距离或空间。
DE102015203375A1描述了一种用于加工发泡工件的方法，旋转工具在纵向运动中被压在发泡工件的表面上以使表面致密化。发泡工件沿着具有轻微凹部且没有去除材料的表面被加工，以产生致密表面，特别是以这种方式抵抗流体或气体。因此，轻微凹部不能与能够以铰链的方式彼此弯曲的主体元件一起形成空间。
通用稀松布应用方法可以包括多个复杂的、特别是耗时的步骤。在该方法中，将浸有粘合剂树脂的稀松布材料施加到主体元件上，并将稀松布材料进行对齐。随后，粘合剂树脂被固化，同时必须确保主体元件的对齐不发生变化。
此外，从现有技术中已知一种替代的稀松布应用方法，其中具有用粘合剂(热熔)预先浸泡的纤维的稀松布材料通过热和压力而被施加到没有狭缝的刚性板上。随后，具有稀松布材料的板在纵向和横向方向上的一侧上被切开或锯切。
EP2483076B1还描述了由多个主体元件形成的轮廓结构元件。作为主体元件之间的铰链状连接，使用稀松布材料，其将分离的主体元件保持在一起，并对未完全分离的主体元件之间的连接层进行加强，例如，这些主体元件通过结构元件中的凹部/轮廓而部分地分离。
由发泡塑料制成的通用芯材局部按孔(pore-wise)保持在一起，孔壁被配置得尽可能薄，以减轻芯材的重量，用于轻型建筑应用。由于材料的局部孔横截面减小，在宏观检查下，发泡塑料具有脆性断裂行为。如果塑料在非发泡状态下具有韧性或韧性断裂行为，也是如此。因此，由发泡塑料制成的轮廓结构元件需要用到以铰链方式而作用的稀松布材料。
发明内容
基于上述现有技术状态，本发明的目的是提出一种适合用作弯曲夹层复合元件中的芯层的轮廓结构元件，其被实现为使得轮廓结构元件完全由发泡热塑性塑料制成，并且其中主体元件之间的连接层被增强，使得允许主体元件之间的铰链状弯曲，并且可以使用简单或非复杂的方法生产。
此外，本发明的目的是提出一种用于生产这种类型的轮廓结构元件和具有这种类型的轮廓结构元件作为芯层的弯曲夹层复合元件的方法。
对于轮廓结构元件，该目的通过独立权利要求1的特征实现；对于该方法，其通过权利要求13的特征实现；对于弯曲夹层复合元件，其通过权利要求15的特征实现。在从属权利要求中描述了有利的实施例。
根据本发明，提出了一种用作弯曲夹层复合元件中的芯层的轮廓结构元件，该轮廓结构元件由热塑性泡沫(特别是PET)形成，该轮廓结构元件除连接层之外被细分为多个主体元件，并且该主体元件和该连接层对齐平行于轮廓结构元件的处于平面状态的基部区域。连接层的至少一个表面层和主体元件的邻接表面层至少部分地具有热致密层，主体元件、连接层和热致密层由相同的材料制成。
令人惊奇地，在本发明中已经发现，由于根据轮廓结构元件的表面层的发明的增强，特别是在主体元件之间的连接层的区域中，使用另外的稀松布材料可以被取代，并且通过根据本发明的生产方法来绕过稀松布应用方法的复杂的、特别是耗时的步骤。因此，既有高机械稳定性又不需要另外的增强材料的结构元件可以以特别有利的方式来提供。特别令人惊奇地，还发现，在用于生产或形成热致密层的不同方法中，热致密层是以低尘水平或无尘的方式来形成的，例如通过热元件切割，使得热致密层和机械稳定性的粘合性或连接性特别好，例如将热致密层连接到(特别是胶合到)夹层复合元件的覆盖层。
此外，在本发明中已经发现，通过使发泡塑料的表面热致密化，可以封闭一部分孔，并且可以扩大局部横截面，从而可以设置类似于穿孔塑料膜的韧性断裂行为。因此，热致密层的功能类似于局部增强的稀松布材料，并且泡沫材料可以在没有明显重量增加的情况下被增强。
此外，在本发明中已经发现，热致密层不仅稳定了轮廓结构元件，而且同时，热致密层还部分地密封了轮廓结构元件的表面中的开孔，该表面先前通过切割过程被处理过，从而可以防止不必要的树脂吸收。
热致密层由相同的材料制成，或与邻接的主体元件和连接层(如果适用)相似。这意味着，根据本发明的结构元件只包括一种材料，该材料在不同的空间区域中形成主体元件，并在热致密状态下再次在其他空间区域中形成热致密层。总体而言，本发明产生了具有多个不同区域但仅由一种材料制成的芯层，该材料局部经历了转变过程，即在致密层中的致密化过程。
根据优选实施例，连接层的至少一个表面层和主体元件的邻接表面层形成轮廓结构元件的基部区域，热致密层在轮廓结构元件的基部区域上完全延伸。如果轮廓结构元件可以通过热丝切割方法来生产，并且如果热丝切割方法同时热致密轮廓结构元件的基部区域并且优选地部分密封轮廓结构元件的孔，则该实施例是特别有利的。
通过用于将板状结构元件从泡沫块中分离(即切割)或切割板状结构元件中的凹部的切割方法，另外优选地大部分闭孔泡沫的孔被打开，从而粘合剂或层压树脂(特别是聚酯树脂、乙烯基酯树脂、环氧树脂或酚醛树脂)可以进入轮廓结构元件的孔，粘合剂树脂在一定的渗透深度和渗透量以上不会对粘合效果产生积极影响，而是仅增加轮廓结构元件的重量，这对于其中使用这种轮廓结构元件形成的夹层部件的轻质结构应用是不利的。然而，必须记住，光滑、无孔的表面对于粘合剂树脂的粘合也是不利的，因为粘合剂树脂不能充分地锚定在轮廓结构元件中。
因此，根据本发明的用于与粘合剂树脂接触的热致密层优选地设计成使得部分热密封的表面具有比通过锯切形成表面的区域更少的用于粘合剂树脂渗透的孔，剩余的开孔允许树脂锚定。
在DE102012102689A1中描述了这种部分热密封层，在进一步的发展中，相应的公开内容被整体引用，并且部分密封层的公开特征作为本发明的一部分整体包含在本申请中。
特别地，如果轮廓结构元件打算以夹层状的方式与两个覆盖层连接，则优选地，主体元件的平行于基部区域并且在轮廓结构元件的平面状态下与连接层相对的表面具有热致密化、优选地是部分密封的表面层。这实现了：粘合到夹层复合元件的覆盖层的表面被部分密封，减少了树脂吸收，从而降低了夹层复合元件重量。
进一步优选地，热致密层在轮廓结构元件的平面状态下形成平面和/或等厚层，使得连接层均匀地被加强并且在轮廓结构元件的基部区域上被部分密封。这允许防止机械薄弱点和潜在的裂纹形成以及这些点处的裂纹的继续。此外，可以实现均匀的树脂吸收，并且因此可以实现与夹层复合元件的覆盖层的粘合剂结合的均匀强度。
特别优选地，至少用于与树脂材料接触的轮廓结构元件的表面被部分热密封。优选地，可以通过板中的切割过程形成的主体元件之间的表面例如也可以被部分热密封，从而树脂吸收也在那里减少。
优选地，在垂直于基部区域的轮廓结构元件的平面状态下，热致密层的厚度在0.01mm与1.00mm之间，优选地在0.10mm与0.70mm之间，甚至进一步优选地在0.15mm与0.60mm之间，特别优选地在0.25mm与0.35mm之间。机械稳定性随着厚度的增加而增加，相反，由于热塑性泡沫的孔被越来越多地密封，粘合剂树脂对热致密层的粘合随着厚度的增加而降低。根据本发明的热致密层的厚度优选地确保了足够的机械稳定性，并且同时确保了对夹层复合元件的覆盖层的足够的粘合。
特别优选地，热致密层完全形成连接层。在这种情况下，连接层不包括另外的脆性泡沫材料，其可以在弯曲状态下或在低应力下断裂。断裂的泡沫材料可引起灰尘形成或松散的泡沫元件，其可污染夹层复合元件并降低其机械性能。
对于热致密层，优选地是部分密封层，根据DIN67530–1982在60°处测量的热致密表面的光泽度值应在2至10个光泽度单元之间。100光泽度单元对应于玻璃参考体，例如平面抛光黑色玻璃板。如果通过热元件切割方法产生热致密层，则对于光泽度值的测量必须确保光束方向与热元件切割的切割方向平行。使用光泽度值作为用于描述热致密层的表面的参数是基于这样的想法：特别是具有不足量的孔的完全密封的表面(具有不足的树脂吸收)达到太高的光泽度值，这然后伴随着较差的粘合效果，并且另一方面，如通过锯切接收的太高度脆的表面具有太低的光泽度值，这伴随着良好的粘合但太高的树脂吸收。
在一个实施例中，轮廓结构元件优选地根据规则的棋盘状图案和/或六边形图案而被细分为多个主体元件。有利地，该细分可以在两步或多步锯切过程中实现。如果结构元件的弯曲状态不是预先确定的，并且轮廓结构元件将普遍用于单侧或双侧弯曲和不同的曲率半径，则这是特别有利的。
可选地，根据结构元件的弯曲来细分轮廓结构元件。例如，通过将轮廓结构元件细分为弯曲的第一部分中的多个主体元件和不如第一部分弯曲的第二部分中的第二多个主体元件，第二多个主体元件小于第一多个主体元件并且优选地包括比第一多个主体元件更大的横截面或更大的体积。这意味着：优选地，各个主体元件的尺寸和/或形状和/或体积可以适于结构元件所需的形状，特别是曲率。
优选地，主体元件具有矩形横截面或梯形横截面。矩形横截面可以特别容易地生产或形成。然而，如果在轮廓结构元件的弯曲状态下封闭主体元件之间的空间，则梯形横截面可能是有利的。
在另一个实施例中，在轮廓结构元件的弯曲状态下，主体元件优选地跨其整个表面而被热焊接在一起。这可以加强轮廓结构元件的弯曲状态。如果在轮廓结构元件的弯曲状态下主体元件之间的空间不是完全封闭的，则优选地，至少主体元件的与轮廓结构元件的基部区域相对的表面在朝向空间的边缘上至少线性地焊接在一起，使得与轮廓结构元件的基部区域相对的侧面形成封闭表面，以防止树脂材料渗透到主体元件之间的空间中。通过焊接主体元件，可以另外增加弯曲夹层复合元件的刚度。
特别有利的是，将主体段焊接在一起是通过熔化待连接的主体段的整个侧表面来进行的，例如通过热元件或加热叶片，并且随后将其组合，通过形成塑料的低多孔或无孔中间层形式的大量焊缝来固化熔化区，其优选地在没有诸如粘合剂树脂的另外添加剂的情况下进行，使得轮廓结构元件本身仅由塑料(即热塑性塑料，特别是PET)制成。
在本发明的一个特别有利的实施例中，设置热元件的温度，同时选择热元件和主体元件之间的相对速度，使得上述光泽度值在2与10的取值范围内。
此外，优选地，热致密层在0°与180°之间经受超过20次，优选地超过40次，甚至进一步优选地超过300次，特别优选地超过1000次弯曲循环，弯曲的形成使得主体元件之间的空间增加。在没有热致密层的轮廓结构元件的情况下，连接层早在超过20次弯曲周期时断裂。
优选地，轮廓结构元件的致密层(优选地是部分密封层)通过热丝切割来形成。有利地，通过热丝切割同时切割轮廓结构元件允许轮廓结构元件的切割表面的热致密化。
本发明还涉及一种用于生产如上所述并根据本发明的概念形成的轮廓结构元件的方法，提供了一种与优选挤出发泡热塑性块体(特别是PET)分离的板状结构元件。在此过程中，分离的表面被热致密化，优选地至少板状结构元件的基部区域被热致密化。
优选地，可以通过热元件切割来形成或生产热致密表面，优选地热致密基部区域。然而，通常也可以使用其他方法。例如，与加热表面的接触可用于生产热致密层。
根据本发明的教导，可以预期在形成主体元件之前形成热致密层，例如通过切割、锯切、热元件切割、铣削等。特别有利的是：热致密层与从较大的泡沫体或泡沫块切割板状结构元件同时形成，使得首先形成具有单侧或双侧热致密表面的板状结构元件。基于具有或不具有热致密层或表面层的这些表面中的一个，可以产生凹部/轮廓以形成板状结构元件的轮廓并且将其细分为具有连接层的多个主体元件。
然而，可选地，也可以预期首先形成轮廓结构元件，然后为其提供热致密层或表面层。
在DE102012102689A1中描述了用于生产具有部分热密封层的板状结构元件的热元件切割方法的以下描述，其全部内容涉及各自的公开内容。DE102012102689A1的公开内容也完全是本公开的一部分。
热元件的温度，特别是热丝，特别是与热元件相对于泡沫块的相对速度相结合，已被证明对热元件切割方法的过程是关键的。利用来自300℃至700℃之间，特别是400℃至700℃，优选500℃至700℃之间的值范围的热元件温度已经实现了关于预期表面质量的良好结果，并且该温度至少在切割或分离过程开始时提供。优选地，在切割或分离过程中，温度也保持为至少大概。
结合上述温度，通过移动热元件和/或泡沫块来分离热元件和泡沫块之间的相对速度在50mm/min至150mm/min之间的值范围内是必要的。
上述温度值和进料速率值特别适用于密度(包括气锁)在50kg/m3至250kg/m3之间，优选60kg/m3和150kg/m3之间的泡沫块材料。
已经发现，用于实现预期光泽度值的最佳进料速率取决于待加工泡沫块的密度。对于密度为60kg/m3的泡沫块，热元件的进料速率优选地选自100mm/min至140mm/min之间的值范围。对于密度为100kg/m3的泡沫块，进料速率优选地选自65mm/min至85mm/min之间的值范围。对于密度为130kg/m3的泡沫块，进料速率优选地选自50mm/min至70mm/min之间的值范围。
这又与这样的事实有关：通过热元件部分密封所需的每表面密封能量取决于泡沫块的密度。
已经发现，以下函数关系适用于能量的计算：
E＝1/2x(U x I)/(v x L)
E代表待部分密封的每表面要引入的能量。使用的电能由施加到热元件的电压U和流过热元件的电流的电流I的乘积来计算。该乘积除以来自热元件(特别是热丝)的进料速率v和垂直于进料方向测量的热元件的长度L的乘积。能量单位为Wh/m2，W代表瓦特，h代表小时，并且m2代表平方米。系数1/2是考虑到每个热元件同时形成两个部分密封表面。
优选地，平行于热元件的纵向尺寸而测量的泡沫块的宽度对应于热元件长度的至少60％，优选在70％至95％之间。
如果每表面通过热元件(特别是热丝)被部分密封，则获得对应表面侧的所得表面的理想光泽度值，其中引入能量是根据以下函数线性关系计算的：
E[Wh/m2]＝m[Whm/kg]x密度泡沫块[kg/m3]+b[Wh/m2]
优选地，m选自+0.12Whm/kg至+0.20Whm/kg之间的值范围，甚至进一步优选地选自+0.12Whm/kg至+0.18Whm/kg的值范围。同时，b优选地选自-0.5Wh/m2至+0.5Wh/m2之间的值范围，特别优选地在-0.5Wh/m2至0.0Wh/m2之间。
对于60kg/m3的密度，这导致优选引入的每表面能量/密封能量的以下优选限制：6.7Wh/m2至12.5Wh/m2，特别是6.7Wh/m2至10.8Wh/m2。对于100kg/m3的泡沫块的密度，这导致优选的能量范围在11.5Wh/m2至20.5Wh/m2之间，优选在11.5Wh/m3至18.0Wh/m2之间。对于密度为130kg/m3的泡沫材料，这导致引入能量的优选限制在15.1Wh/m2至26.5Wh/m2之间，优选在15.1Wh/m3至23.4Wh/m2之间。
已经证明，更优选地：优选圆柱形热丝的直径选自0.25mm与2.0mm之间、特别是在0.25mm与1.00mm之间、优选在0.40mm与0.80mm之间的直径值范围。
如上所述，通过锯切、激光雕刻、铣削或热切割方法，将泡沫块划分为板状结构元件可以有利地在至少一侧(特别是与板状结构元件的基部区域相对的一侧)中形成(特别是切割)凹部，使得板状结构元件除了连接层之外被细分成多个主体元件，并且形成根据本发明的轮廓结构元件。
特别地，激光雕刻或热切割方法可以同时使主体元件的切割表面热致密化并且另外增强连接层。然而，由于较高的加工速度，优选使用锯切过程。
本发明还涉及一种夹层复合元件，特别是用于生产风力涡轮机和/或海上应用的风向标，特别是用于生产用于铁路运输应用的船体、船甲板，特别是生产用于公路大众运输应用的火车前部、车顶、地板、铁路车厢的壁元件，特别是用于生产公共汽车屋顶、地板和前部，用于建筑行业的结构应用，例如屋顶等，除了根据本发明的轮廓结构元件之外，弯曲夹层复合元件还包括至少一个连接到轮廓结构元件的覆盖层，该弯曲夹层复合元件特别包括两个覆盖层，该覆盖层在它们之间容纳轮廓结构元件，至少一个覆盖层优选地由玻璃纤维增强塑料制成。
本发明优选地适用于在树脂注入工艺中生产弯曲夹层复合元件。纤维复合物、非卷曲织物或机织物(包括芯材)在干燥状态下组装。随后，其被真空密封箔覆盖并在边缘上被密封。施加在箔片上的真空最终通过组装将液体树脂从储存容器中抽出，从而浸泡复合材料。固化或树脂反应通常在室温下进行，但也可以在升高的温度下进行。
因此，本发明尤其还涉及已经在树脂注入工艺中生产的弯曲夹层复合元件，其基本是树脂，特别是层压树脂，其通过真空被浸泡在层组件中，特别优选的是，如果将覆盖层连接到轮廓结构元件的树脂也是覆盖层的树脂，则覆盖层的非卷曲织物或编织物通过这种方式被浸泡是特别优选的。
附图说明
本发明的其他优点和细节可以从以下对本发明优选实施例的描述以及通过附图得出。
图1：示出了由具有连接层和热致密基部区域的矩形主体元件组成的轮廓结构元件的立体图，
图2a：示出了根据图1的两个主体元件的侧视图，以及相应部件的照片，
图2b：示出了在弯曲状态下根据图2a的侧视图，
图3a：示出了根据图2a的两个主体元件的侧视图，该主体元件具有梯形横截面，
图3b：示出了在弯曲状态下根据图3a的侧视图，
图4a到图4c：示出了根据图2a的两个主体元件的侧视图，所示的轮廓结构元件处于0°与180°之间的三种弯曲状态，
图5a：示出了轮廓结构元件的侧视图，连接层设置在主体元件的基部区域和相对表面中，
图5b：示出了在双弯曲状态下根据图5a的轮廓结构元件的侧视图，
图6a：示出了热焊接在一起的两个轮廓结构元件的侧视图，以及
图6b：示出了在双弯曲状态下根据图6a的热焊接在一起的两个轮廓结构元件的侧视图。
具体实施方式
相同的元件或具有相同功能的元件在附图中具有相同的附图标记。
图1示出了用作由热塑性泡沫制成的弯曲夹层复合元件中的芯层的轮廓结构元件100，轮廓结构元件100被细分为多个主体元件10，除了相同材料的连接层12。轮廓结构元件100被示出为处于平面、非弯曲的状态，并且主体元件10和连接层12平行于轮廓结构元件10的基部区域26。根据本发明的定义，除了在图1中的连接区域A中标记并由垂直虚线限定的边缘部分之外，通过连接层12在邻接主体元件10之间形成过渡。
连接层12的表面层16和主体元件10的邻接表面层18具有热致密层14。热致密层14由与主体元件10和连接层12相同的材料制成。
轮廓结构元件100优选地被细分，使得连接层12的表面层16和主体元件10的表面层18形成轮廓结构元件10的基部区域26。在这种情况下，优选地，轮廓结构元件100的所有基部区域26具有完全热致密层14。有利的是，该完全热致密层14可以通过热丝切割方法生产，轮廓结构元件100的所有基部区域26都可以在短时间内致密化。
优选地，在轮廓结构元件100的平面状态下，平行于基部区域26和相对的连接层12对齐的主体元件10的表面24具有热致密的、优选部分密封的表面层14(见图5a)。特别是，如果轮廓结构元件100在两侧与树脂材料接触，则两侧施加的部分热密封是特别有利的。
应提及的是，轮廓结构元件100的热致密层14适用于轮廓结构元件100本身的热处理，而不适用于随后应用/粘合的相同或不同材料的热致密层。这意味着，在相同的相干材料或一体材料中存在从致密区域到非致密区域的过渡，但不存在不同材料层彼此连接的连接表面。因此，主体元件10、连接层12和热致密层14可以优选地由相同的材料生产，并且由一体的基部元件(例如板状结构元件)制成。
可选地，连接层12的表面层16和主体10的邻接表面层18可以部分地具有热致密层14、优选地在连接区域A中，使得特别是连接层12和主体元件10之间的边缘28的区域也通过热致密层14而实现稳定。当弯曲应力施加在轮廓结构元件100上时，特别是连接层12的边缘28的区域可能由于增加的缺口应力而断裂，使得主体元件10的表面层18至少在连接区域A中被加强。
在轮廓结构元件100的平面状态下，热致密层14优选地形成平面和/或均匀厚层，使得连接层12在轮廓结构元件100的基部区域26上均匀地加强。
更优选地，至少用于与树脂材料接触的轮廓结构元件100的表面被部分热密封。轮廓结构元件100的优选表面尤其包括轮廓结构元件100的基部区域26和与基部区域26相对的主体元件10的表面24。此外，根据图2a，面向空间32的主体元件10的表面20可以部分热密封。部分密封可以对连接性能和表面的树脂吸收具有有利的影响。这也可以实现降尘，也改善了上述性能。
优选地，在垂直于基部区域26的轮廓结构元件100的平面状态下，热致密层14的厚度d在0.01mm与1.00mm之间，优选地在0.10mm与0.70mm之间，甚至进一步优选地在0.15mm与0.60mm之间，特别优选地在0.25mm与0.35mm之间。优选地，该热致密层14的厚度d确保了连接层12的足够的机械稳定性和与夹层复合元件的覆盖层的足够的粘合。机械稳定性随着厚度d的增加而增加。相反，由于热塑性泡沫的孔被增加地密封，所以随着厚度d的增加，对覆盖层的粘合降低，使得树脂材料不能在随后的粘合过程或层压过程或真空注射过程中锚定在孔的扩大表面中。
连接层12可以实现为使得它由实际的热致密层14本身形成。例如，轮廓结构元件100可以被锯切穿过或直到刚好在热致密层14之前。因此，这可以防止主体元件10之间残留未膨胀且因此易碎的泡沫材料，其在某些情况下容易破裂，并且由于松散的元件而可能污染夹层复合元件或降低夹层复合元件的机械稳定性。
可选地，连接层12的热未固化层应优选地减小到最小，否则它将限制结构元件的弯曲和连接层12的铰链状效果。
对于热致密层(优选部分密封层)14，根据DIN67530–1982在60°处测量的热致密表面(例如热致密基部区域26)的光泽度值应在2至10个光泽度单位之间。
如图1所示，轮廓结构元件100优选地根据规则的棋盘状图案而被细分为主体元件10。有利地，该细分可以在两步锯切过程中实现，其中，使用一个锯或多个锯来形成优选地彼此成角度(特别是矩形)的锯切图案。
另外地或可选地，轮廓结构元件100还可以根据优选规则的六边形图案而被细分为主体元件10。
如图1和图2a中的详细视图所示，主体元件10优选具有矩形横截面。有利地，该横截面可以在两步锯切过程中实现。在根据图2b的轮廓结构元件100的弯曲状态下，主体元件可以围绕y轴弯曲。围绕x轴和y轴的双侧弯曲(未示出)也是可能的。主体元件10优选地朝向彼此弯曲，直到主体元件10的内表面20在接触表面30处至少部分地接触。具有矩形横截面的主体元件10易于生产，然而，轮廓结构元件100甚至在弯曲状态下也具有空间32。这些空间32可以在稍后的过程中填充有树脂材料，轮廓结构元件100的重量可以增加。
两个主体元件10之间的最大曲率角α优选地在2°至3°之间，使得轮廓结构元件100的弯曲表面26中的梯度阶梯足够小以偏离例如圆弧以用树脂材料抵消使得粘附到弯曲轮廓结构元件100的覆盖层中的梯度台阶不被转移。对于严重弯曲的夹层复合元件，必须相应地增加每个纵向单元的主体元件10的数量。
为了防止树脂材料在空间32中的容纳，主体元件10可选地具有根据图3a的梯形横截面，使得在轮廓结构元件100的弯曲状态下，主体元件10面向空间32的表面20至少部分接触，优选地在整个表面上接触。在图3b中，示出了这种弯曲状态，主体元件10之间的所有空间32都被封闭。优选地，梯形横截面的尺寸根据曲率角α设计，使得主体元件10优选地在轮廓结构元件100的弯曲状态下完全接触，例如通过根据结构元件100预期的曲率设计和打开梯形主体元件之间的空间32的角度γ。如果需要围绕x轴和围绕y轴的双侧曲率，并且相应的曲率可以具有不同的曲率角，则主体元件10的横截面可以具有复杂的几何形状。
优选地，选择主体元件10之间的空间32的宽度b和轮廓结构元件100的高度h或根据轮廓结构元件的曲率的空间32高度，使得在轮廓结构元件10的弯曲状态下，在空间32中彼此面对的主体元件10的表面20至少部分地优选地在整个表面20上接触。通过封闭空间32可以防止树脂吸收。在这种情况下，轮廓结构元件100的细分可以不同于规则的棋盘状图案。
此外，可以想到将主体元件10沿着接触表面30热焊接在一起，从而加强轮廓结构元件100的弯曲状态，并永久地防止树脂材料渗透到主体元件10的空间32中。优选地，如图3b所示，接触表面30完全焊接在一起。
当处理轮廓结构元件100或对于在不同方向上具有曲率的夹层复合元件时，可能出现轮廓结构元件10弯曲，使得与轮廓结构元件100的平面状态相比，空间32增加。在图4a至图4c中，在0°(平面轮廓结构元件100)和180°(最大弯曲的轮廓结构元件)之间的三种状态中，示出了围绕角度β的轮廓结构元件的曲率。图4b示出了大约50°的角度β，连接层12的未致密部分断裂，并且主体元件10仅通过热致密层14而保持在一起。主体元件10可以弯曲直到图4c所示的状态，而不会导致热致密层14撕裂。对于具有热致密层14的轮廓结构元件100，0°和180°之间的弯曲循环可以重复超过20次，优选超过40次，甚至进一步优选超过300次，特别优选超过1000次，而不会引起热致密层14发生故障。如果没有热致密层14，则主体元件10早在小于20个周期的低-中弯曲周期期间就断裂。
热致密层14的高疲劳限制允许更换稀松布材料，不仅确保了模具中的小曲率的稳定性，而且还确保了在处理轮廓结构元件100时的应力；例如如果轮廓结构元件100要在模具中进行切割或定向。
对于具有双侧热致密层14的轮廓结构元件100，根据图5a，连接层10可以沿着基部区域26或与基部区域24相对的主体元件24的表面而延伸。该细分允许生产用于具有变化曲率方向的模具的轮廓结构元件100。
可选地，根据图6a的两个轮廓结构元件100也可以通过其基部区域26而焊接在一起。如图6b所示，这种双轮廓结构元件也适用于改变曲率方向。
优选地，致密层(优选地部分密封层)14通过热丝切割而形成。使用热丝切割方法，可以从泡沫块切割轮廓结构元件100，同时，可以使结构元件100的基部区域26和与基部区域26相对的主体元件10的表面24致密化并部分密封。
图1所示的轮廓结构元件100由优选具有热致密表面地挤出发泡热塑性塑料制成的板状结构元件生产。随后，除了连接层12之外，板状结构元件被细分为多个主体元件10，特别是通过锯切、激光雕刻、铣削或热切割方法将凹部切割到板状结构元件的至少一侧中。
夹层复合元件可以通过将(特别是由纤维增强塑料制成的)覆盖层优选地通过树脂而固定在轮廓结构元件100的基部区域26和与基部区域26相对的主体元件10的表面24上而生产。
优选地，第一覆盖层和/或第二覆盖层在注入过程中被固定。
在不脱离本发明的概念的情况下，所描述的轮廓结构元件100可以以多种方式改变或修改。例如，可以想到使用热丝、激光或热元件销来热致密主体元件10的空间32。以这种方式，例如，图6a中所示的双轮廓结构元件可以通过从两侧切入板状结构元件中并且随后局部热致密连接层12或者通过在切割过程期间借助于激光雕刻过程或热元件(线、销或热叶片)热致密主体元件10之间的空间32的表面来生产。
附图标记
10 主体元件
12 连接层
14 热致密层
16 连接层表面
18 主体元件表面
20 空间中主体元件表面
24 相对于基部区域的表面
26 轮廓结构元件的基部区域
30 主体元件的接触表面
32 主体元件之间的空间
100 轮廓结构元件
x,y,z 笛卡尔坐标系的轴线
α 曲率角
β 主体元件之间的开角
γ 梯形主体元件之间的开角
h 轮廓结构元件的高度
b 空间宽度
d 热致密层的厚度

Claims (15)

1.一种用作弯曲夹层复合元件中的芯层的轮廓结构元件(100)，所述轮廓结构元件(100)由热塑性泡沫，特别是PET形成，所述轮廓结构元件(100)除连接层(12)外被细分为多个主体元件(10)，并且所述主体元件(10)和所述连接层(12)对齐平行于所述轮廓结构元件(100)的处于平面状态的基部区域(26)，
其特征在于，所述连接层(12)的至少一个表面层(16)和所述主体元件(10)的邻接表面层(18)至少部分地具有热致密层(14)；所述主体元件(10)、所述连接层(12)和所述热致密层(14)由相同材料制成。
2.根据权利要求1所述的轮廓结构元件，其特征在于，所述连接层(12)的所述至少一个表面层(16)和所述主体元件(10)的所述邻接表面层(18)形成所述轮廓结构元件(100)的所述基部区域(26)，并且所述热致密层(14)，优选地是部分密封的层，在所述轮廓结构元件(100)的所述基部区域(26)上完全延伸。
3.根据权利要求2所述的轮廓结构元件，其特征在于，在所述结构元件(100)的平面状态下，所述主体元件(24)的平行于所述基部区域(26)并与所述连接层(12)相对的表面也具有热致密层(14)，优选地是部分密封的表面层(14)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的轮廓结构元件，其特征在于，在所述结构元件(100)的平面状态下，所述热致密层(14)形成平面和/或同等厚度层。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的轮廓结构元件，其特征在于，至少所述结构元件(100)的用于与树脂材料接触的表面被部分热密封。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的轮廓结构元件，其特征在于，所述热致密层(14)在垂直于所述基部区域的所述结构元件(100)的平面状态下的厚度(d)在0.01mm与1.00mm之间，优选在0.10mm与0.70mm之间，甚至进一步优选在0.15mm与0.60mm之间，特别优选在0.25mm与0.35mm之间。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的轮廓结构元件，其特征在于，所述热致密层(14)形成所述连接层(12)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的轮廓结构元件，其特征在于，根据DIN67530–1982在60°处测量的所述热致密层(14)的表面的光泽度值在2至10个光泽度单位之间。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的轮廓结构元件，其特征在于，所述结构元件(100)根据规则的棋盘状图案和/或六边形图案而被细分为多个主体元件(10)，和/或所述主体元件(10)具有矩形横截面(20)或梯形横截面(22)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的轮廓结构元件，其特征在于，在所述结构元件(100)的弯曲状态下，多个主体元件(10)被热焊接在一起，优选地是平的。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的轮廓结构元件，其特征在于，所述热致密层(14)在0°与180°之间经受超过20次弯曲循环，优选超过40次弯曲循环，甚至进一步优选超过300次弯曲循环，特别优选超过1000次弯曲循环。
12.根据前述权利要求1至11中任一项所述的轮廓结构元件，其特征在于，通过热丝切割来形成所述致密层(14)，优选地是部分密封的层(14)。
13.一种用于生产根据前述权利要求1至12中任一项所述的轮廓结构元件的方法，包括以下步骤：
提供优选由挤出发泡热塑性塑料制成的板状结构元件，
通过锯切、激光雕刻、铣削或热切割方法，在所述板状结构元件的至少一侧、特别是与基部区域26相对的一侧上形成凹部，使得除了连接层(12)之外的所述板状结构元件被细分为多个主体元件(10)，
其特征在于，在所述连接层(12)的至少一个表面层(16)中以及至少部分地在所述主体元件(10)的相邻表面层(18)中，优选在所述基部区域(26)中形成热致密层(14)。
14.一种用于生产具有根据权利要求1至12中任一项所述的轮廓结构元件的单侧或多侧弯曲夹层复合元件的方法，包括以下步骤：
单侧或多侧地弯曲所述轮廓结构元件(100)，
优选地在浸泡过程中，将所述轮廓结构元件(100)的至少一侧连接到由粘合剂树脂所制成的、特别是纤维增强塑料所制成的覆盖层。
15.一种单侧或多侧弯曲的夹层复合元件，特别用于生产风力涡轮机和/或海上应用和/或铁路运输应用和/或者公路大众运输应用和/或用于建筑行业的结构应用的风向标，具有根据权利要求1至12中任一项所述的轮廓结构元件作为芯层和覆盖层，所述覆盖层特别是由纤维增强塑料形成或包括纤维增强塑料，并且通过粘合剂树脂而被固定在轮廓结构元件的至少一侧上。
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