DE3809578C1

DE3809578C1 - Production process for a laminate and a laminate produced by this process

Info

Publication number: DE3809578C1
Application number: DE19883809578
Authority: DE
Inventors: Albert 8204 Brannenburg De Gietl; Ottmar 8025 Unterhaching De Haider; Reinhard 8011 Aying De Krautwald
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus DS GmbH
Priority date: 1988-03-22
Filing date: 1988-03-22
Publication date: 1989-03-16

Abstract

In the case of a process for producing a laminate having a supporting core (1) with a honeycomb or similar cell structure between outer layers (2) which consist of a fibrous substance in a binder and by the adhesive effect of the latter are bonded to the supporting core (1) as the result of a joining pressure applied beforehand under heat, the individual outer layer (2) with the structure permeable to the heat-meltable binder is arranged on the assigned adhering surface (1.1) of the supporting core (1) with interpositon of the binder (adhesive composition 3) as an initionally relatively unadhesive layer and, thereafter, is covered by a tear-resistant fibrous sheet-like structure (woven fabric 4) which can be impregnated with melted binder. After curing of the binder (adhesive composition 3), melted under the joining pressure, the said sheet-like structure is torn off the outer layer (2). As a result, the proportion by weight of the laminate made up by the binder is reduced to a minimum. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und einen hiernach hergestellten Schichtkörper.The invention relates to a manufacturing method according to the preamble of claim 1 and a laminate produced according to it.

Solche Schichtkörper in sogenanter Sandwichbauweise vereinen bekannt lich in sich die Vorteile hoher Festigkeit und Steifigkeit bei relativ geringem Gewicht und finden daher bevorzugt Verwendung in der Luft- und Raumfahrt, letzterenfalls z. B. bei Trägerstrukturen für Solargenerato ren. Unter anderem in diesem Anwendungsfall besteht permanent der Zwang zu Gewichtseinsparungen. Allerdings ist im Bestreben nach einer weiteren Verminderung auch des Gewichts der Sandwichstruktur derzeit eine Grenze erreicht. Denn bei einer besonders leichten Sandwichstruktur beispiels weise mit einer Dicke der Zellenwandung von 0,02 mm und entsprechend geringer Dicke der einzelnen Deckschicht (bzw. -haut) von 0,05 mm ist eine einwandfreie Verbindung derselben durch Kleben ausschließlich durch ein Bindemittel der Deckschicht mangels ausreichender Klebefläche (Haft fläche an der Zellenstirnfläche) des Stützkerns nicht mehr möglich. Deshalb wird ein zusätzliches Bindemittel, vorzugsweise in Folienform, verwendet, welches zu einer Erweiterung der Klebefläche über die Fläche der Zellenränder (Zellenstirnfläche) hinaus auf den angrenzenden Bereich der Zellenwandungsfläche ausreicht. Die hierfür verfügbaren Folienkleber aus thermoplastischem oder duromerem Kunststoff mit einer Foliendicke von ca. 0,1 mm führen jedoch bei der vorbeschriebenen leichten Sandwich struktur zwangsläufig etwa zu einer Verdoppelung des Gewichts der einzelnen Deckschicht. Insoweit läßt sich zwar gemäß der EP-A 01 36 096 mit einem reißfesten Fasergewebe im Folienkleber nach dessen Aushärten durch Herausreißen des Fasergewebes die Klebemasse und damit deren Gewichtsanteil reduzieren. Jedoch ist diese Methode auf die Gestaltung von die Klebefläche des Stützkernes vergrößernde Auskehlung an den Zellenrändern beschränkt und setzt folglich eine Trennung des Stützkerns von der Deckschicht voraus, so daß diese bzw. deren Faserstoff für die Verbindung mit dem Stützkern (und dessen Auskehlungen) grundsätzlich mit einem eigenen Bindemittel versehen sein muß.Such sandwich bodies in a so-called sandwich construction unite in itself the advantages of high strength and rigidity with relative light weight and are therefore preferably used in the air and Space travel, the latter z. B. in support structures for solar generators Ren. In this application, among other things, there is a permanent constraint to weight savings. However, is striving for another Reducing the weight of the sandwich structure is currently a limit reached. Because with a particularly light sandwich structure, for example wise with a thickness of the cell wall of 0.02 mm and accordingly the thickness of the individual cover layer (or skin) is 0.05 mm a perfect connection of the same by gluing only through a binder of the top layer due to a lack of sufficient adhesive surface (adhesion area on the end face of the cell) is no longer possible. Therefore, an additional binder, preferably in foil form, used, which leads to an expansion of the adhesive surface over the surface of the cell edges (cell end face) on the adjacent area the cell wall area is sufficient. The film adhesive available for this made of thermoplastic or thermoset plastic with a film thickness of about 0.1 mm, however, result in the light sandwich described above structure inevitably leads to a doubling of the weight of the single top layer. To that extent it can be according to EP-A 01 36 096 with a tear-resistant fiber fabric in the film adhesive after it has hardened by tearing out the fiber tissue, the adhesive and thus its Reduce weight percentage. However, this method is based on the design from the groove enlarging the adhesive surface of the support core to the Cell boundaries are limited and consequently separate the support core ahead of the cover layer, so that this or its fibrous material for the Connection with the support core (and its grooves) with must be provided with its own binder.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, mittels eines Verfahrens der eingangs genannten Art den Gewichtsanteil des die Haftung der Deck schichten auf dem Stützkern sicherstellenden Bindemittels weitestgehend zu reduzieren. Außerdem soll ein für eine derartige Gewichtsreduzierung besonders geeigneter Schichtkörper aufgezeigt werden.The invention is therefore based on the object by means of a method of the type mentioned the weight fraction of the liability of the deck layers on the support core ensuring binder as far as possible to reduce. In addition, one for such a weight reduction particularly suitable laminates are shown.

Diese Aufgabe ist mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentan spruchs 1 bzw. 4 gelöst. Demnach erfolgt durch die Erfindung eine Binde mittel-Gewichtsreduzierung zwar mit Hilfe eines Faserflächengebildes um hieran haftendes Bindemittel. Jedoch hat hierbei das Faserflächengebilde vor dem Abreißen zunächst die Funktion, beim Entstehen der Klebeverbin dung zwischen der zugeordneten Deckschicht und dem Stützkern überschüs siges Bindemittel zu binden, ohne daß eine Ausbildung von Auskehlungen aus Bindemittel an den Zellenrändern verhindert wird. Dabei stellt sich mit der im Unteranspruch 2 gekennzeichneten Maßnahme die für den Schichtkörper gemäß Patentanspruch 4 bevorzugte Deckschichtstruktur mit dem Abreißen des Faserflächengebildes zwangsläufig ein, es verbleibt also Bindemittel am Stützkern und an den Deckschichten nur in dem für eine sichere Verbindung umbedingt erforderlichen Umfang. Hierfür hat sich die im Unteranspruch 3 gekennzeichnete Maßnahme als besonders vorteilhaft erwiesen.This task is with the characterizing features of the patent say 1 or 4 solved. Accordingly, the invention provides a bandage medium weight reduction with the help of a fiber fabric binder adhering to it. However, the fiber sheet has here the function before tearing off, when the adhesive bond is created Excess between the assigned cover layer and the support core bind binding agent without the formation of grooves is prevented from binding at the cell edges. It turns out with the measure characterized in sub-claim 2 for the Laminate according to claim 4 preferred top layer structure with tearing off the fiber sheet inevitably, it remains So binders on the support core and on the cover layers only in the for a secure connection is absolutely necessary. For this has the measure characterized in sub-claim 3 as special proven advantageous.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierzu zeigt die Zeichnung inThe invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment explained. The drawing shows in

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht von einem Ausschnitt eines Schicht körpers in Sandwichbauweise, Fig. 1 is a perspective view of a section of a laminate in a sandwich structure,

Fig. 2 die zur Herstellung einer Deckschicht des Schichtkörpers gemäß Fig. 1 erforderlichen Einzelteile in Explosionsdarstellung, Fig. 2 required for the preparation of a top layer of the laminated body of FIG. 1 parts in exploded view,

Fig. 3 in einem vergrößerten Querschnitt die Einzelteile gemäß Fig. 2 im Verbund ohne Stoffschluß, Fig. 3 in an enlarged cross section of the items shown in FIG. 2 in the composite without material connection,

Fig. 4 die Anordnung gemäß Fig. 3 mit Stoffschluß der Einzelteile beim Abtrennen eines Faserflächengebildes. Fig. 4 shows the arrangement of FIG. 3 with the material connection of the individual parts when severing a fiber sheet.

Bei dem Schichtkörper gemäß Fig. 1 ist ein Stützkern 1 mit Wabenzellen struktur (z. B. aus einer Aluminiumfolie) mit zwei aufgeklebten Deck schichten 2 mit Gitterstruktur versehen, welche aus einem Faserverbund werkstoff, beispielsweise Kohlenstoffasern in einem Kunstharz, bestehen und auch mittels eines solchen Bindemittels mit dem Stützkern 1 verklebt sind. Damit dieses Bindemittel "Kunstharz" am Gesamtgewicht des Schicht körpers einen möglichst geringen Anteil hat, wird dieser nach folgendem Verfahren hergestellt, wofür eine Gitterstruktur der einzelnen Deck schicht 2, vorzugsweise ein mit Faserwickeltechnik gefertigtes und relativ formbeständiges Netz, eine Voraussetzung ist:In the laminated body shown in FIG. 1 (z. B. of an aluminum foil), a support core 1 with a honeycomb cell structure with two glued-on cover layers 2 provided with a lattice structure, which material from a fiber composite, such as carbon fibers in a resin made and also by means of a such a binder are glued to the support core 1 . In order for this "synthetic resin" binder to have the smallest possible proportion of the total weight of the layer body, this is produced according to the following procedure, for which a lattice structure of the individual cover layer 2 , preferably a relatively dimensionally stable network made with fiber winding technology, is a prerequisite:

Bevor die Deckschicht 2 auf der zugeordneten Haftfläche 1.1 des Stütz kerns 1 angeordnet wird, ist gemäß Fig. 2 dazwischen eine ungehärtete Klebemasse 3 vorzugsweise in Folienform einzufügen, beispielsweise ein duromerer Folienkleber. Nach der Positionierung dieser Klebemasse 3 und der Deckschicht 2 wird diese noch mit einem reißfesten Fasergewebe 4 aus einem Faserstoff belegt, welcher aufgeschmolzenen Klebstoff der Kleb masse 3 zu binden vermag, wie Polyamid-, Polyester o. dgl. Fasern. Durch anschließendes Aufbringen von Fügedruck mittels eines nicht dargestell ten Formstempels o. dgl. werden gemäß Fig. 3 die Zellenränder des Stütz kerns 1 in die Klebemasse 3 gedrückt, so daß diese auch in Kontakt mit der Zelleninnenfläche kommt; ebenso wird dabei die Deckschicht 2 teil weise in die Klebemasse 3 gedrückt. Schließlich erfolgt der Verklebepro zeß (beispielsweise in einem Autoklaven) unter Wärme und Druck, wobei die Klebemasse 3 aufschmilzt und folglich nicht nur, wie ein Vergleich der Fig. 3 mit Fig. 4 zeigt, durch fließenden Klebstoff an der Zellenin nenfläche die Kontaktfläche mit dem Stützkern 1 in Form von Auskehlungen 1.1.1 vergrößert, sondern auch durch solchen Klebstoff die Deckschicht 2 benetzt sowie das zuvor bindemittelfreie, reißfeste Fasergewebe 4 durch tränkt wird. Nach dem Aushärten der Klebemasse 3 wird gemäß Fig. 4 bloß noch das nun Klebstoff bindende Fasergewebe 4 von dem vorbeschriebenen Verbund abgerissen, um den dann fertigen Schichtkörper von allem über schüssigen Klebstoff, d. h. von an der Klebverbindung zwischen der Deckel schicht 2 und dem Stützkern 1 unbeteiligtem Klebstoff weitgehend zu befreien. Damit ist der Gewichtsanteil der Klebmasse 3 am Gesamtgewicht des fertigen Schichtkörpers auf ein Minimum reduziert.Before the cover layer 2 is arranged on the associated adhesive surface 1.1 of the support core 1 , an uncured adhesive 3 is to be inserted in between, preferably in film form, as shown in FIG. 2, for example a duromeric film adhesive. After positioning this adhesive 3 and the cover layer 2 , this is still covered with a tear-resistant fiber fabric 4 made of a fibrous material, which is able to bind melted adhesive of the adhesive 3 , such as polyamide, polyester or the like fibers. Subsequent application of joining pressure by means of a punch (not shown) or the like. According to FIG. 3, the cell edges of the support core 1 are pressed into the adhesive 3 , so that this also comes into contact with the inner surface of the cell; the cover layer 2 is also partially pressed into the adhesive 3 . Finally, the adhesive process takes place (for example in an autoclave) under heat and pressure, the adhesive 3 melting and consequently not only, as a comparison of FIG. 3 with FIG. 4 shows, by flowing adhesive on the internal surface of the cell the contact surface with the Support core 1 enlarged in the form of fillets 1.1.1 , but also wets the cover layer 2 with such adhesive and the previously binder-free, tear-resistant fiber fabric 4 is impregnated with. After curing of the adhesive composition 3 Fig mutandis. 4 merely torn nor the now adhesive bonding fiber fabric 4 of the above-described composite, at the then finished layer body from all over schüssigen adhesive, ie at the adhesive bond between the top layer 2 and the support core 1 to largely remove uninvolved adhesive. The proportion by weight of adhesive 3 in the total weight of the finished laminate is thus reduced to a minimum.

Die Menge des mit dem reißfesten Fasergewebe 4 entfernten Klebstoffs kann durch entsprechende Wahl des Faserstoffs und der Faserdicke bestimmt werden. Ein weiterer Vorteil des vorbeschriebenen Verfahrens ist im Falle von leitfähigem Faserstoff der Deckschicht 2 darin zu sehen, daß beim Verklebeprozeß die Netz- bzw. Gitterstränge der einzel nen Deckschicht 2 von Klebstoff der Klebmasse 3 überzogen und damit elektrisch isoliert werden. Hierdurch wird bei der bevorzugten Anwendung des Schichtkörpers für Solargeneratorstrukturen die Sicherheit gegen elektrische Überschläge beträchtlich erhöht.The amount of adhesive removed with the tear-resistant fiber fabric 4 can be determined by appropriate choice of the fiber material and the fiber thickness. Another advantage of the above-described method in the case of conductive fibrous material of the top layer 2 can be seen in the fact that during the gluing process the mesh or lattice strands of the individual top layer 2 are coated with adhesive from the adhesive 3 and are thus electrically insulated. In the preferred application of the laminated body for solar generator structures, this considerably increases the security against electrical flashovers.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist selbstverständlich auf Schichtkör per mit einem Stützkern mit Wabenzellenstruktur nicht beschränkt, bei spielsweise kommt auch die Zellstruktur von Schaumstoffen in Betracht.The method according to the invention is of course on laminate per with a support core with honeycomb structure not limited, at for example, the cellular structure of foams can also be considered.

Claims

1. A method for producing a laminated body with a support core with honeycomb or the like cell structure between cover layers, which consist of a fibrous material in a binder and are connected by its adhesive effect with the support core as a result of a previously applied heat pressure, characterized in that the single cover layer ( 2 ) with the heat-melting binder (adhesive 3 ) permeable structure on the associated adhesive surface ( 1.1 ) of the support core ( 1 ) with the interposition of the binder (adhesive 3 ) arranged as an initially relatively non-adhesive layer and then with one Tear-resistant, with impregnated binder medium impregnable fiber sheet (fiber fabric 4 ) is covered, which is torn from the cover layer ( 2 ) after the binder (adhesive 3 ) melted under the joining pressure has hardened.

2. The method according to claim 1, characterized by the use of a net-like cover layer ( 2 ).

3. The method according to claim 1, characterized by the use of an adhesive ( 3 ) in film form as a binder layer.

4. Laminated body according to one or more of claims 1 to 3, characterized by a lattice structure of the cover layers ( 2 ).