NL1031769C2 - Werkwijze voor het vervaardigen van een samengesteld sandwichpaneel met een vezelversterkte verdieping. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Werkwijze voor het vervaardigen van een samengesteld sandwichpaneel met een vezelversterkte verdieping 5 Deze uitvinding heeft in het algemeen betrekking op een werkwijze voor het verstevigen en vervormen van een samengesteld paneel, in het bijzonder een thermoplastisch sandwichpaneel, en op dergelijke voorwerpen.

Uit het Europees octrooischrift 431669 is een werkwijze voor 10 het vervaardigen van een voorwerp uit een thermoplastisch sandwichmateriaal bekend, waarbij de normalen van tenminste twee oppervlakken van dit voorwerp onderling een hoek vormen. Deze f, bekende werkwijze omvat tenminste de stappen van het verweken van een deel van één van de oppervlakken van het thermoplastische 15 sandwichmateriaal over een afstand die overeenkomt met tenminste de lengte van een denkbeeldige vouwlijn van de hoek tussen de twee oppervlakken met behulp van een stempel, waarbij de stempel tenminste gedeeltelijk in de bovenlaag van het thermoplastisch sandwichmateriaal wordt gedrukt, en het vouwen van de twee 20 oppervlakken van het thermoplastisch materiaal om de vouwlijn, zodanig dat het oppervlak dat week is gemaakt daardoor aan de binnenzijde van de hoek komt te liggen.

Met deze werkwijze wordt een voorwerp met twee onder een hoek staande oppervlakken verkregen, waarbij de overmaat materiaal van de 25 verweekte toplaag van het sandwichmateriaal aanwezig is aan de binnenzijde van de hoek, en in de schuimkern in gevouwen toestand wordt gesmolten. Aldus wordt voorkomen dat het overmaat materiaal naar buiten toe uitpuilt en zodoende geen goede vouw of hoek zou kunnen worden verkregen.

30 WO 01/56780 beschrijft een werkwijze en inrichting voor het sluiten en afwerken van een open uiteinde van een paneel, dat doorgaans een stel op onderlinge afstand van elkaar gelegen thermoplastische deklagen of huiden omvat, die met elkaar zijn verbonden door zich in lengterichting uitstrekkende ribben. Aldus 35 omvat een dergelijk paneel kamers, waardoor een gewenst materiaal kan stromen. Bij deze bekende werkwijze wordt een uitstekend deel 1 03 1 769 2 van één van de deklagen gevouwen naar de andere deklaag toe en daarmee verbonden, bijvoorbeeld door middel van heetlassen, etc..

In het vak bestaat in het algemeen behoefte aan vervormingswerkwijzen voor in de regel vlakke samengestelde panelen, 5 zoals sandwichpanelen, waarbij de vervormingposities zijn verstevigd. Meer in het bijzonder bestaat er behoefte aan dergelijke panelen, die onder een hoek staande oppervlakken bezitten, waarbij de hoek verder is verstevigd. Op soortgelijke wijze bestaat in het vak ook behoefte aan dergelijke panelen met randen, die verstevigd 10 zijn. Ook bestaat er een behoefte om de toepassing van inserts in dergelijke panelen vooral langs de randen te voorkomen.

De uitvinding heeft in algemene zin ten doel in deze behoeften te voorzien, dan wel een geschikt alternatief te verschaffen.

De werkwijze voor het bewerken van een samengesteld paneel 15 volgens de uitvinding omvat daartoe de stappen van: a) het verschaffen van een samengesteld paneel, dat een thermoplastische kernlaag met ten minste een vezelversterkte thermoplastische deklaag omvat; b) het voorzien van een insnijding in de vezelversterkte 20 thermoplastische deklaag van het paneel; c) het positioneren van een vezelversterkte verstevigingslaag over en/of nabij de insnijding; d) het vervormen van de randen van een insnijding en desgewenst van de thermoplastische verstevigingslaag onder gelijktijdige lokale 25 verdichting van de kernlaag, zodat een paneel met een tenminste gedeeltelijk door vezelversterkte thermoplastische wanden begrensde verdieping wordt verkregen.

Bij de werkwijze volgens de uitvinding wordt een samengesteld paneel als uitgangsmateriaal gebruikt, dat een thermoplastische 30 kernlaag met tenminste een vezelversterkte thermoplastische deklaag omvat. De kernlaag heeft een niet-massieve structuur, zoals een thermoplastisch schuim of een thermoplastische honingraatstructuur. Bij voorkeur is het samengesteld paneel een sandwichpaneel waarbij de kernlaag tussen twee deklagen is opgesteld, waarvan tenminste één 35 deklaag een vezelversterkte thermoplastische deklaag is. Nog meer bij voorkeur wordt een thermoplastisch sandwichpaneel, in het bijzonder een in situ vervaardigd sandwichpaneel toegepast. In een 3 volgende stap van de werkwijze volgens de uitvinding wordt een insnijding in één van de vezelversterkte thermoplastische deklagen aangebracht. Na het insnijden, dat ten doel heeft de vezelversterking van de deklaag lokaal te onderbreken, wordt over de 5 insnijding of daar nabij met andere woorden langs de rand van de insnijding een aanvullende vezelversterkte verstevigingslaag met een thermoplastische matrix aangebracht. In een daarop volgende stap worden de randen van de insnijding vervormd onder uitoefening van druk en bij een temperatuur in het gebied van de smelttemperatuur ± 10 20% door deze randen naar de andere deklaag te vouwen, bijvoorbeeld onder gebruikmaking van een heet vormstempel, zodat het onder deze randen liggende schuim wordt verdicht en tegelijkertijd een binding van de thermoplast in de vezelversterkte verstevigingslaag met dé thermoplast in de vezelversterkte deklaag en met de thermoplast van 15 de kernlaag wordt verkregen, en een verdieping wordt gevormd. Deze verdieping heeft een ten minste gedeeltelijk vezelversterkte bodem en/of wanden, verkregen uit de gebogen randen van de insnijding en/of verstevigingslaag. De vorm en de diepte van de verdieping kan naar wens worden gekozen. Met voordeel strekt de verdieping zich tot 20 aan de ander deklaag uit, zodat er slechts een zeer dunne laag verdicht (in dit geval in hoofdzaak massief) kernlaagmateriaal aanwezig is. De afmetingen van de toegepaste verstevigingslaag zijn op de te vormen verdieping aangepast. Het insnijden van de deklaag en vervormen van de randdelen aangrenzend aan de insnijding opent de 25 weg naar de vervaardiging van sandwichpanelen met een grote diversiteit aan vervormingen zoals hierna aan de hand van voorbeelden zal worden uiteengezet.

De term "insnijding" duidt hierbij een onderbreking van de vezel structuur van de vezelversterkte thermoplastische deklaag aan. 30 Een dergelijke onderbreking kan met een willekeurig gereedschap worden gemaakt, zoals b.v. een mes, laser, frees of zaag.

In de context van deze beschrijving betekent de term "samengesteld paneel" een voorwerp met een dikte die klein is in vergelijking met de lengte en breedte daarvan, en die is opgebouwd 35 uit een thermoplastische kernlaag en ten minste een vezelversterkte thermoplastische deklaag.

4

Verder wordt de uitdrukking "sandwichpaneel" in deze beschrijving gebruikt voor een bijzondere uitvoeringsvorm van een samengesteld paneel, namelijk een voorwerp met een dikte die klein is in vergelijking met de lengte en breedte van het voorwerp, 5 opgebouwd uit een kernlaag die tussen twee deklagen is opgesteld, waarvan er dus ten minste een vezelversterkte thermoplastische deklaag is. De andere deklaag kan bijvoorbeeld uit metaal of vezelversterkt metaallaminaat zoals Glare zijn vervaardigd.

Een "thermoplastisch sandwichpaneel" duidt een dergelijk 10 sandwichpaneel aan, dat opgebouwd is uit een thermoplastische kernlaag en twee vezelversterkte thermoplastische deklagen.

Een "in situ vervaardigd sandwichpaneel" duidt een dergelijk sandwichpaneel aan, dat door middel van de in situ opschuimtechni'ek is geproduceerd, met andere woorden een tussen twee vezelversterkte 15 thermoplastische deklagen opgestelde thermoplastische schuimlaag.

Deze techniek is onder meer uit EP-A-636463 van aanvraagster bekend, zoals hierna wordt beschreven. Dergelijke sandwichpanelen zijn vanwege hun gunstige sterkte- en gewichtseigenschappen in het bijzonder geschikt voor toepassing in de transportsector, zoals 20 lucht- en ruimtevaart.

De kernlaag is niet massief, bijvoorbeeld een thermoplastisch schuim of een thermoplastische honingraat. Deze honingraatstructuur omvat in hoofdzaak evenwijdige opgestelde open buisvormige elementen uit een thermoplastische kunststof die loodrecht op het 25 hoofdoppervlak van de vezelversterkte thermoplastische laag staan, bijvoorbeeld vervaardigd via een extrusieproces. Voor het verbinden van onderdelen kan een thermohardende of thermoplastische lijm worden toegepast. Indien mogelijk, fungeert de thermoplastische kunststof die in de kern, verstevigingslagen en deklagen aanwezig is 30 zelf als hechtmiddel. Lastechnieken kunnen daarvoor worden toegepast. Bij voorkeur is de kernlaag een schuimlaag, in het bijzonder een in situ schuimlaag.

Een werkwijze voor de vervaardiging van een sandwichpaneel met een schuimkern door middel van in situ schuimen is bijvoorbeeld uit 35 EP-A1-0636463 bekend, zoals al eerder is beschreven. Bovengenoemd sandwichpaneel bestaat uit een geschuimde kernlaag, die is bedekt met twee deklagen. Ten minste een deklaag omvat een of meer 5 (vezelversterkte) thermoplastische materialen. Het in situ opschuimproces bestaat uit verschillende stappen. De eerste stap is een assembleerstap, waarbij een kernbaan, die tenminste een film van een thermoplastisch materiaal omvat, welk materiaal een bepaalde 5 hoeveelheid van een geschikt fysisch blaasmiddel bevat, wordt gepositioneerd tussen bijvoorbeeld twee (vezelversterkte) deklagen, die gebruikelijk uit eenzelfde thermoplastisch kunststofmateriaal als de kernbaan bestaan. Vervolgens wordt het samenstel van kernbaan en deklagen tussen twee persplaten in een pers opgesteld. In deze 10 toestand wordt een schuimstap uitgevoerd, waarbij warmte en druk via de pers aan het samenstel worden toegevoegd, zodat de kernbaan begint te schuimen en gelijktijdig een verbinding daarvan met de deklaag of deklagen wordt bewerkstelligd. Tijdens deze opschuimstap wordt de pers, wanneer de temperatuur hoog genoeg geworden is, 15 langzaam geopend waardoor de afstand tussen de twee persplaten toeneemt. Dit laat toe dat het fysisch blaasmiddel (zwelmiddel, oplosmiddel) expandeert waardoor het materiaal van de kernbaan gaat schuimen. Deze expansie wordt gebruikelijk onder geregelde condities uitgevoerd. Op deze wijze wordt de kernbaan geschuimd, en de 20 verbinding tussen de kernbaan en de deklaag of -lagen wordt in één productiestap bewerkstelligd zonder de noodzaak een afzonderlijke of aanvullende lijm te gebruiken. Wanneer een vooraf bepaalde dikte van de geschuimde kernbaan is verkregen, laat men het samenstel afkoelen tijdens een koelstap. Het aldus verkregen product omvat de 25 opgeschuimde kernbaan die door twee deklagen is bedekt en daarmee verbonden. Aanvullend wordt gebruikelijk nog een droogstap uitgevoerd.

Voorbeelden van zwelmiddelen voor een thermoplastisch schuim omvattende kernlaag, omvatten aceton, methylethylketon, 30 methylacetaat, methylpropionaat, nitro-ethaan, cyclohexaan, ether, ethanol, methanol en pentaan, alsmede mengsels zoals ethanol/aceton en methanol/methylacetaat. Aceton is een de voorkeur hebbend zwelmiddel. Voorbeelden van geschikte thermoplastische kunststoffen voor de kernlaag en de matrix van de vezelversterkte deklaag 35 omvatten polyetherimide (PEI), polyethersulfon (PES), polysulfon, polyphenylsulfon (PPSU), polyketon zoals polyetheretherketon (PEEK), vloeibare kristalpolymeren, polycarbonaat (PC), propyleen (PP), 6 polyvinylchloride (PVC),polyethyleen(PE) enz., alsmede combinaties daarvan. Een de voorkeur hebbende thermoplast is polyetherimide. Dit is verkrijgbaar bij General Electric onder de handelsnaam Ultem in verschillende kwaliteiten. Als versterking hebben glasvezels de 5 voorkeur. Andere anorganische vezels zoals metaalvezels, koolstofvezels en organische vezels zoals aramidevezels kunnen op gelijke wijze worden toegepast, mits deze vervormbaar zijn om de versterkingsribben te vormen. Naast bovenstaande synthetische vezels kunnen eveneens natuurlijke vezels worden gebruikt. De vezels kunnen 10 in de vorm van matten, weefsels, gehakte vezels en dergelijke worden toegepast. Gerichte vezels, in het bijzonder unidirectionele vezels waarbij de vezelrichting aan de beoogde toepassing is aangepast, kunnen eveneens met voordeel worden gebruikt. Het materiaal van de kernlaag, bij voorkeur een schuimkern, kan desgewenst zijn versterkt 15 met vezels van de hierboven genoemde typen of met nanodeeltjes. Bij voorkeur is het thermoplastisch materiaal van de kernlaag hetzelfde als het thermoplastisch materiaal in de deklagen. Combinaties van verschillende thermoplastische kunststoffen kunnen echter eveneens worden toegepast. Geschikte voorbeelden daarvan omvatten onder 20 andere PEI-schuim, bedekt met uit PPSü, PS, PEEK of PC vervaardigde deklagen, PES- of PPSU-schuim bedekt met PSU- of PC-deklagen, en PP-schuim bedekt met polyamide zoals nylon deklagen.

De genoemde voorbeelden gelden op vergelijkbare wijze voor additionele verstevigingslagen. Deze kunnen als geconsolideerde laag 25 of als prepreg worden gebruikt, die op zich uit meerdere op elkaar gestapelde lagen (lamellen) kunnen bestaan.

Desgewenst kan de kernlaag eveneens uit meerdere lagen zijn opgebouwd, die door een tussenlaag, zoals bijv. een al dan niet vezelversterkte (thermoplastische) laag, keramische of metaallaag 30 zijn gescheiden.

Andere werkwijzen voor het vervaardigen van een samenstel van een thermoplastische kernlaag en ten minste een vezelversterkte thermoplastische deklaag omvatten onder meer het extruderen van een thermoplastich schuim of thermoplastisch honingraat op een 35 vezelversterkte thermoplastische deklaag, bij voorkeur tussen twee dergelijke deklagen en het verlijmen van een thermoplastisch schuim met een vezelversterkte thermoplastische deklaag. De toegepaste lijm 7 dient tegen de voor vervorming noodzakelijke temperaturen bestendig te zijn.

Kenmerkend voor de werkwijze volgens de uitvinding is dat een vezelversterkte thermoplastische deklaag wordt ingesneden en de 5 insnijding vervolgens wordt bedekt met een verstevigingslaag, waarna het geheel wordt vervormd tot een verdieping, die wordt begrensd door de versterkte verstevigingslaag en/of de oorspronkelijke deklaag.

De werkwijze volgens de uitvinding maakt het volgens een 10 aspect mogelijk sterke lichtgewicht vloerpanelen te vervaardigen voor vervoermiddelen, in het bijzonder voor de vliegtuig- en ruimtevaartindustrie. Hiertoe worden een aantal evenwijdige insnijdingen op afstand van elkaar - desgewenst in meerdere richtingen - in een vezelversterkte thermoplastische deklaag 15 gemaakt, een of meer verstevigingslagen daarover aangebracht, desgewenst vastgezet door middel van ultrasoon lassen, waarna in stap d) de randen van de insnijdingen worden vervormd, zodat een paneel met een groot aantal evenwijdige verdiepingen wordt verkregen. Door juiste dimensionering kan bij het maken van een 20 vloer de draagconstructie bijvoorbeeld dragende liggers daarvan in deze verdiepingen worden opgenomen. Ten opzichte van een gebruikelijke vloerconstructie, waarbij vlakke sandwichpanelen op de draagconstructie rusten, geeft dit een verlaging van de vloerhoogte met de dikte van het vloerpaneel. Dit geeft in het vliegtuig zelf 25 naast een gewichtsvermindering meer hoogte voor passagiers of vracht.

De werkwijze volgens de uitvinding is ook in het bijzonder geschikt voor het vervaardigen van een (bij voorkeur thermoplastisch) sandwichpaneel met een versterkte hoek of rand.

30 Daartoe wordt volgens een voorkeurswerkwijze van de uitvinding in stap a) een insnijding op een vooraf bepaalde afstand van een omtreksrand van het paneel voorzien en word in stap d) een tussenpaneel met een hoofdlichaam verkregen, dat is gescheiden van een randdeel door een zich in de dikterichting van het 35 sandwichpaneel uitstrekkende verdieping, welke verdieping wordt begrensd door uit te.n minste een vezelversterkte thermoplastische laag opgebouwde wanden; en de werkwijze verder een stap e) omvat van 8 het verbuigen van het randdeel ten opzichte van het hoofdlichaam.

Bij deze voorkeurswerkwijze wordt met voordeel een insnijding evenwijdig aan en op afstand van een omtreksrand voorzien. Voor het vervaardigen van een gehoekt paneel zal deze afstand in het algemeen 5 groter zijn dan voor het maken van een paneel met een verstevigde rand. Gemakshalve wordt echter in deze beschrijving voor beide uitvoeringen dezelfde term randdeel gebruikt, hoewel bij een gehoekt paneel het randdeel groter kan zijn dan het hoofdlichaam. Vervolgens worden de rand van de insnijding en de verstevigingslaag vervormd, 10 zoals hiervoor is beschreven, zodat een tussenpaneel wordt verkregen met een verdieping. De vorm van deze verdieping is niet beperkt.

Deze wordt mede bepaald door het type vouw dat vervolgens wordt uitgevoerd om de hoek of rand te verkrijgen.

In een vervolgstap kan vervolgens het randdeel worden gevouwen 15 ten opzichte van het hoofdlichaam. Bij een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding strekt de verdieping zich tot aan de andere deklaag uit en wordt deze andere deklaag verwarmd maar niet hoger dan de glasovergangstemperatuur en vervolgens gebogen tot een bocht met een relatief grote radius. De gebogen verdieping 20 bestaande uit niet ingesneden deklaag, verstevigingslaag en/of insnijdingsranden is voldoende sterk en impactbestendig om als verbindingsstij1 te fungeren, waar anders een aanvullend separate (metalen) verbindingsprofiel of een met vulmiddel (potting compound) gevulde sandwichpaneel zou moeten worden gebruikt om platen onder 25 een hoek aan elkaar te koppelen. Dit levert een aanzienlijke gewichtsbesparing op. Voor het maken van een gehoekt paneel, waarbij de hoek een bocht met een kleine radius maakt, kan de hierboven beschreven werkwijze worden gevolgd, waarbij het echter nodig is om de temperatuur van de niet-ingesneden deklaag tijdens de buigstap in 30 het algemeen in het gebied tussen de glasovergangstemperatuur en de smelttemperatuur te houden, ten einde de onderste deklaag plaatselijk te verwarmen boven de Tg.

Afhankelijk van het type paneel dat moet worden gemaakt, kan het randdeel, dat van het hoofdlichaam van het niet vervormde 35 sandwichpaneel is gescheiden door de eerder gevormde verdieping, worden gebogen. Het buigen kan in twee richtingen plaatsvinden. Bij een eerste variant daarvan wordt deze stap zodanig uitgevoerd dat de 9 wanden van de verdieping naar elkaar toe worden gevouwen. Deze variant leent zich voor zowel het verkrijgen van een gehoekt sandwichpaneel in het bijzonder waarbij de hoek als bocht met kleine radius is gevormd, als een paneel met een verstevigde rand. Bij een 5 tweede variant wordt het deel van de niet-ingesneden deklaag bij het randdeel teruggevouwen naar het hoofdlichaam. Deze tweede variant leent zich in het bijzonder voor het verkrijgen van een sandwichpaneel met een verstevigde rand. Vervolgens wordt dit randdeel met het hoofdlichaam verbonden, bijvoorbeeld met een 10 thermoplastische of thermohardende lijm. Indien mogelijk, kan van de thermoplastisch matrix in de vezelversterkte lagen gebruik worden gemaakt. De uiteindelijke vorm wordt met voordeel vastgelegd met behulp van een consolidatiestempel. De precieze vormgeving van de hoek of rand is medeafhankelijk van de vorm van de verdieping en dus 15 van de vorm van de schoen van het stempel.

De hoek waarover het randdeel wordt gebogen is niet beperkt en kan vanaf een stompe hoek tot een zeer scherpe hoek variëren afhankelijk van de gewenste hoek in het eindproduct. Aldus kan een sandwichpaneel uit een thermoplastische schuimkern bedekt door twee 20 thermoplastische vezelversterkte deklagen worden vervaardigd, waarvan twee oppervlakken een hoek met elkaar maken, waarbij de hoeksectie in het sandwichpaneel extra is versterkt. Dit kan in het bijzonder voor belaste toepassingen gunstig zijn, zoals bijvoorbeeld voor bagagebakken in een vliegtuig.

25 Deze techniek kan ook worden gebruikt voor het afwerken van randen van een sandwichpaneel. In feite, bepaalt de afstand tussen de insnijding en de omtreksrand (anders gezegd de breedte van het randdeel) en de hoek tussen hoofdlichaam en randdeel of er sprake is van het vormen van een hoek, dan wel een rand. Bij voorkeur omvat de 30 werkwijze volgens de uitvinding tevens een stap van het vouwen van de omtreksrand van het randdeel onder gelijktijdige lokale verdichting van de schuimlaag. De omgevouwen deklagen kunnen stuik tegen elkaar aanliggen, of elkaar overlappen. Aldus wordt een rand of zijkant van het randdeel verkregen, die met tenminste één 35 vezelversterkte thermoplastische deklaag is bedekt. Ook hier kan een aanvullende verstevigingslaag worden gebruikt om de rand verder te versterken. Bij een verdere voorkeursuitvoeringsvorm van de 10 werkwijze volgens de uitvinding wordt het randdeel in stap e over 90° gevouwen. Bij voorkeur is daarbij de breedteafmeting van de verdieping in hoofdzaak gelijk aan de dikte van het sandwichpaneel, zodat de ingesneden deklaag van het randdeel loodrecht op de 5 hoofdoppervlakken van het hoofdlichaam van het sandwichpaneel komt te staan.

Bij een nog verdere voorkeursuitvoeringsvorm wordt een randdeel twee keer gerold, m.a.w. in stap e over 180° teruggevouwen. De verdieping is dan bij voorkeur gelijk aan de dikte van het 10 sandwichpaneel vermeerderd met de breedte van het randdeel {afstand tussen verdieping en omtreksrand, die eventueel kan zijn afgewerkt zoals hierboven beschreven). Aldus kan een zeer sterke rand worden gemaakt, zonder dat de rand aan het bovenoppervlak zichtbaar is, i voor bijvoorbeeld randen van galleys en of bagagebakken. Hierbij 15 kunnen ook een of meer verstevigingslagen worden toegevoegd.

Teneinde de vorm goed vast te leggen omvat de werkwijze bij voorkeur na stap e) een consolidatiestap voor het consolideren van het omgevouwen randdeel.

Het vouwen van de randen wordt bij voorkeur uitgevoerd met een 20 vormstempel, waarbij de vormstempel een temperatuur in het gebied van de smelttemperatuur Tm ± 20% van de thermoplast heeft.

Bij voorkeur wordt ook de onderste deklaag lokaal gelijktijdig verwarmd tot een temperatuur in het algemeen hoger dan de glasovergangstemperatuur. Daartoe kan een steunstempel worden 25 gebruikt met een temperatuur van Tg of hoger, maar lager dan de smelttemperatuur.

De hierboven beschreven techniek kan tevens worden gebruikt voor het maken van een met een vezelversterkte thermoplastische laag versterkt gat of een lokale verdieping in de rand van een 30 samengesteld paneel, dat bijvoorbeeld kan worden gebruikt voor het plaatsen van een insert of dergelijke, of waardoor een insert en potting compound kan worden weggelaten. Daartoe wordt de deklaag lokaal ingesneden, voor het maken van een rond gat bij voorkeur insnijdingen met een straal overeenkomstig de maximale diameter van 35 het te maken gat in meerdere radiale richtingen. Een voorgevormde vezelversterkte verstevigingslaag wordt over deze gatpositie gelegd en vervolgens met een vormstempel in het sandwichpaneel gedrukt.

11

Desgewenst wordt de omtreksrand van de verstevigingslaag geheel of gedeeltelijk eerst op de bovenste deklaag vastgezet met behulp van bijvoorbeeld ultrasoon puntlassen.

Bij lokale verdiepingen langs de rand of op hoekpunten van 5 samengestelde panelen, wordt de vezelversterkte thermoplastische deklaag bij voorkeur in de richting van de rand ingesneden en dwars op de rand, ten einde de benodigde lokale vervorming van de gebruikte vezelstructuur toe te laten.

Een verstevigingslaag kan zich (gedeeltelijk) over de 10 bestaande deklaag uitstrekken en desgewenst daarin door lokale verhitting worden verzonken.

Wanneer bij de hierboven beschreven algemene techniek volgens de uitvinding de verdieping zich niet over de gehele dikte van hgt sandwichpaneel uitstrekt, kunnen platen met uitsparingen worden 15 gemaakt, waarin voorwerpen met een complementaire vorm of doorsnede kunnen worden opgenomen, zoals planken in zijwanden van kasten. De vervormingsstempels en consolidatiestempels die bij de werkwijzen volgens de uitvinding worden gebruikt kunnen op velerlei wijzen zijn uitgevoerd. Bijvoorbeeld kan het vervormingsstempel naast 20 verwarmingsmiddelen zijn voorzien van koelmiddelen, zodat het vervormingsstempel ook als consolidatiestempel kan worden toegepast. Een verdere mogelijkheid is een uit delen bestaand stempelsysteem, omvattende een vormschoen, die in warmteuitwisselende aanraking kan worden gekoppeld met hetzij een verwarmingsblok voor het vervormen, 25 hetzij een koelblok voor het consolideren. Aparte vervormings- en consolidatiestempels kunnen uiteraard ook worden toegepast.

De uitvinding wordt hierna toegelicht aan de hand van de bijgevoegde tekening, waarin:

Fig. 1-3 een eerste uitvoeringsvorm van de werkwijze voor het 30 vervaardigen van een gehoekt thermoplastisch sandwichpaneel illustreren;

Fig. 4-5 twee andere thermoplastische sandwichpanelen met verschillende randafwerking illustreren;

Fig. 6-8 een uitvoeringsvorm van een werkwijze volgens de 35 uitvinding voor het maken van een thermoplastisch sandwichpaneel met afgewerkte rand illustreren; 12

Fig. 9 nog een andere randafwerking van een sandwichpaneel volgens de uitvinding illustreert;

Fig. 10 nog een werkwijze voor het maken van een samengesteld paneel met kleine verdiepingen toont; 5 Fig. 11 toont een gehoekt thermoplastisch sandwichpaneel met grote radius;

Fig. 12 schematisch een werkwijze voor het vervaardigen van een vezelversterkt cilindervormig gat illustreert; en

Fig. 13 schematisch een werkwijze voor het vervaardigen van 10 een vezelversterkte lokale verdieping in de rand van een samengesteld paneel illustreert.

In fig. 1 is een thermoplastisch sandwichpaneel 10 weergegeven, dat een in situ geschuimde kernlaag 12 omvat. Aan de bovenkant van de schuimkernlaag 12 en aan de onderkant daarvan zijn 15 vezelversterkte thermoplastische deklagen 14, respectievelijk 16 voorzien. Bij een eerste stap wordt in dé deklaag 14 een insnijding 50 gemaakt, evenwijdig aan de omtreksrand 100, waarna een verstevigingslaag 70 van een vezelversterkt thermoplast (hetzij prepreg hetzij geconsolideerd laminaat) zodanig wordt gepositioneerd 20 dat de insnijding 50 daardoor wordt bedekt en de versteviging op de gewenste plaats in het eindproduct komt. Vervolgens wordt met een heet vormstempel 18 de bovenste deklaag 14 ter plaatse van de insnijding 50 vervormd en dus de randen die de insnijding 50 begrenzengevouwen, waarbij tevens de aanvullende verstevigingslaag 25 70 mee wordt vervormd en tot een gevormde verdieping 102 wordt gedrukt. Zie figuur 2. De verdieping 102 wordt begrensd door wanden 104 en bodem 106, die uit vezelversterkte thermoplast bestaan. De diepte en vorm van de verdieping 102 wordt bepaald door de vorm van de schoen van de stempel 18. Bij een klein vormstempel kan het 30 noodzakelijk zijn om de verstevigingslaag voor te verwarmen, met een meestal vlak voorverwarraingsstempel. Het sandwichpaneel 12 rust daarbij met de onderkant op een steunstempel 108, waarvan de temperatuur in de buurt van of hoger dan de glasovergangstemperatuur wordt gehouden om vervorming in volgende stappen te 35 vergemakkelijken, afhankelijk van de vorm die gemaakt moet worden, bijvoorbeeld voor een hoek met een kleine radius moet de onderste laag lokaal vervormbaar zijn en wordt de temperatuur in het gebied 13 tussen de glasovergangstemperatuur en de smelttemperatuur gehouden. Indien er een hoek met een grote radius gemaakt moet worden, dient de temperatuur lager dan de Tg te worden gehouden ten einde de stijfheid van de onderste deklaag te gebruiken voor de omvorming.

5 Aldus is een verdieping 102 gevormd die zich in de weergegeven uitvoeringsvorm van fig. 2 vanaf de bovenste deklaag 14 tot aan de onderste deklaag 16 in de dikterichting van het sandwichpaneel 10 uitstrekt. De gevormde wanden 104 van de verdieping 102, hetzij recht hetzij schuin of een combinatie van beide of een andere vorm 10 bestaan uit een vezelversterkte thermoplastische laag die afkomstig . is van de extra verstevigingslaag 70 of de gevouwen randen van de bovenste deklaag 14 aangrenzend aan de insnijding 50 of beiden. Deze verdieping 102 scheidt het hoofdlichaam 112 van het sandwichpaneel.

10 van het randdeel 110. In een daarop volgende vouwstap die in fig. 15 3 is weergegeven wordt het randdeel 110 verder gevouwen over een hoek van 90°, zodat de normalen van de oppervlakken van het hoofdlichaam 112 resp. het randdeel 110 van een hoek van 90° insluiten. De gevormde hoek is aldus met extra vezelversterkt thermoplastisch kunststofmateriaal versterkt. Bij de in fig. 2 20 weergegeven uitvoeringsvorm wordt een konische vervormingsstempel 18 toegepast. Wanneer een V-vormig stempel wordt toegepast, kan een verbinding worden verkregen waarbij de thermoplastische lagen zonder open ruimte direct met elkaar zijn verbonden wanneer deze omgevouwen zijn. Bij de in fig. 3 weergegeven uitvoeringsvorm kan de open 25 ruimte 114 indien gewenst met een geschikt vulmateriaal worden opgevuld, of meerdere verstevigingslagen voor vervorming lokaal worden toegevoegd.

Fig. 4 illustreert een andere randafwerking, waarbij het randdeel 110 zo is gevouwen dat delen van de onderste deklaag 16 met 30 elkaar zijn verbonden. Begrepen zal worden dat in het geval van figuur 5 desgewenst van de verstevigingslaag 70 kan worden afgezien. Gebruikelijk zal na het vouwen de structuur worden vastgelegd met behulp van een consolideermal die bijv. om de gemaakte hoek of rand wordt geschoven. De uitvoeringsvormen volgens fig. 4 en 5 zijn in 35 het bijzonder geschikt voor toepassingen waarbij de belasting (vnl. impact) aan de buitenkant van de rand zeer groot is, bijvoorbeeld 14 uitstekende en opstaande delen, die in aanraking kunnen komen met zware voorwerpen.

Fig. 6-9 illustreren een andere uitvoeringsvorm van een werkwijze voor het maken van een randafwerking. Uitgaande van de 5 situatie in fig. 1 wordt niet alleen een verdieping 102 tussen het hoofdlichaam 112 en het randdeel 110 aangebracht, maar kan ook de ook de omtreksrand 100 van het randdeel 110 afgewerkt worden. Met een heet stempel 18 wordt de bovenste deklaag 14 bij de insnijding 50 en met randvormstempel 18’ bij de omtreksrand 100 in de richting 10 de onderste deklaag 16 gevouwen, waarbij het onderliggende schuim 12 wordt verdicht. Het randdeel 110 wordt vervolgens over 90°gevouwen, zodat een eindproduct met de in fig. 8 weergegeven configuratie wordt verkregen. Wanneer het randdeel 110 over 180° wordt teruggevouwen (zie fig. 9) in plaats van over 90° wordt een zeer 15 vlakke rand bereikt, waarbij de geconsolideerde dubbele deklaag van de versterkte omtreksrand met behulp van warmte en druk aan de bovenste deklaag van het uitgangsmateriaal kan worden verbonden.

Wanneer het vervormen van een met vouwlijn 50 ingesneden deklaag 14 en het onderliggende schuim 12 tot een geringere diepte 20 wordt uitgevoerd, zoals weergegeven in fig. 10(b), kan een lokale "verdunning" in het samengesteld paneel 10 worden aangebracht. Met andere woorden plaatselijk kan een dikteverschil in het sandwichpaneel 10 worden gerealiseerd, terwijl de verdieping doorgaans geheel vezelversterkt is, door de toepasing van de 25 verstevigingslaag 70. Bij de in fig. 10(c) weergegeven uitvoeringsvorm omvat het sandwichpaneel 10 sleuven 80 met zekere diepte in het oppervlak 14, waarin andere sandwichpanelen 10 met een dikte overeenkomend met de breedte van een sleuf 80 eenvoudig kunnen worden geschoven, bijvoorbeeld voor toepassing in galleysystemen 30 voor vliegtuigen, dienbladen in trolleys, planken in kasten, etc.

Fig. 11 illustreert een sandwichpaneel 10, waarbij de hoek tussen hoofdlichaam 112 en randdeel 110 wordt gevormd door de bovenste vezelversterkte thermoplastische deklaag 14, verstevigingslaag 70, de tot massief of nagenoeg massief geperste 35 kernlaag en onderste vezelversterkte thermoplastische deklaag 16, die bij relatief lage T tot een bocht met grote radius zijn verbogen.

15

Fig. 12 illustreert het toepassen van de werkwijze volgens de uitvinding bij het maken van een vezelversterkt cilindrisch gat. In een sandwichpaneel 10 worden radiale snijlijnen 50 aangebracht, die elkaar in het centrum van het te vormen gat kruisen. Daarna wordt 5 een verstevigingslaag 70 met stervorm over de insnijdingen 50 gepositioneerd. Vervolgens wordt met een vormstempel 18 met cirkelvormige doorsnede een cilindervormige verdieping 102 gevormd, waarvan de wanden zijn versterkt met de randen van de insnijdingen 50 en de verstevigingslaag 70. Deze verdieping 102 kan als 10 bevestigingsgat voor aan te brengen inserts e.d. dienen.

Fig. 13 illustreert het toepassen van de bovengenoemde werkwijze langs de rand of op de hoek van een samengesteld paneel, bij voorkeur een thermoplastisch sandwichpaneel 10, waarbij insnijdingen 50 zijn aangebracht in de thermoplastische 15 vezelversterkte deklaag 14 in de richting van de hoek zodat te hoge trekspanningen in de vezelstructuur worden vermeden. Over de insnijdingen 50 wordt een verstevigingslaag 70 gepositioneerd, waarna met een vervormingsstempel (niet weergegeven) met de gewenste vorm de verdieping 102 langs de rand wordt gemaakt en met een 20 consolidatiestempel (niet weergegeven) de gewenste vorm geconsolideerd.

1031769

Claims (14)

1. Werkwijze voor het bewerken van een samengesteld paneel (10), welke werkwijze de stappen omvat van: 5 a) het verschaffen van een samengesteld paneel (10), dat een thermoplastische kernlaag (12) met ten minste een vezelversterkte thermoplastische deklaag (14) omvat; b) het voorzien van een insnijding (50) in de vezelversterkte thermoplastische deklaag (14) van het paneel (10); 10 c) het positioneren van een vezelversterkte thermoplastische verstevigingslaag (70) over en/of nabij de insnijding (50); d) het vervormen van de randen van een insnijding (50) en desgewenst van de thermoplastische verstevigingslaag (70) onder gelijktijdige lokale verdichting van de kernlaag (12), zodat een met 15 een ten minste gedeeltelijk door vezelversterkte wanden begrensde verdieping wordt verkregen.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij in stap a) een of meer evenwijdige insnijdingen (50) op een vooraf bepaalde afstand van 20 elkaar worden voorzien.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij in stap a) een insnijding (50) op een vooraf bepaalde afstand van een omtreksrand (100) van een thermoplastisch sandwichpaneel wordt voorzien en in 25 stap d) een tussenpaneel met een hoofdlichaam (112) wordt verkregen, ' dat is gescheiden van een randdeel (110) door een zich in de dikterichting van het sandwichpaneel uitstrekkende verdieping (102), welke verdieping (102) wordt begrensd door uit ten minste een vezelversterkte thermoplastische laag opgebouwde wanden (104, 106); 30 en de werkwijze verder een stap e) omvat van het verbuigen van het randdeel (110) ten opzichte van het hoofdlichaam.

4. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de kernlaag tot een massieve structuur wordt verdicht in stap d). 35 1031769

5. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies 3-4, waarbij in stap e) het randdeel (110) over 90° ten opzichte van het hoofdlichaam (112) wordt gevouwen.

6. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies 3-4, waarbij in stap e) het randdeel (110) over 180° ten opzichte van het hoofdlichaam (112) wordt gevouwen.

7. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies 3-6, 10 waarbij na stap e) het randdeel (110) met het hoofdlichaam (112) wordt verbonden.

8. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de werkwijze verder een consolidatiestap voor het consolideren van de 15 vervorming omvat.

9. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij in stap d) het vervormen wordt uitgevoerd met een vormstempel (18) met een temperatuur in het gebied van 0,80*Tm-l,20*Tm, waarbij Tm de 20 smelttemperatuur voorstelt.

10. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij een steunstempel (108) voor het ondersteunen van de niet-ingesneden deklaag wordt gebruikt met een temperatuur hoger dan of gelijk aan 25 de glasovergangstemperatuur van de thermoplastische kunststof van de vezelversterkte thermoplastische deklaag (16).

11. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de werkwijze tevens een stap omvat van het afwerken van de omtreksrand 30 (100) van een sandwichpaneel onder gelijktijdige lokale verdichting van de schuimlaag (12).

12. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij in stap b) meerdere elkaar snijdende insnijdingen worden gevormd. 35

13. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij in stap b) meerdere insnijdingen worden gevormd.

14. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij in stap a) een in situ vervaardigd thermoplastisch sandwichpaneel wordt verschaft. 1031T69