NL1033895C2 - Werkwijze voor het vervaardigen van een voorwerp uit een sandwichstructuur met een verstevigde hoek en een dergelijk voorwerp. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Werkwijze voor het vervaardigen van een voorwerp uit een sandwichstructuur met een verstevigde hoek en een dergelijk voorwerp

De uitvinding heeft volgens een eerste aspect betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen en verstevigen van een hoek in een voorwerp uit een sandwichstructuur, omvattende een kernlaag, die tussen twee deklagen is gelegen, waarvan er minstens één een 5 thermoplastische vezelversterkte deklaag is.

Een werkwijze voor het vervaardigen van een voorwerp uit een thermoplastische sandwichstructuur met onder een hoek staande voorwerpdelen is bekend in het vak. Bijvoorbeeld is uit het Europese octrooischrift 431 669 een werkwijze voor het vervaardigen van een 10 voorwerp uit een thermoplastisch sandwichmateriaal bekend, waarbij de normalen van ten minste twee oppervlakken of voorwerpdelen onderling een hoek vormen. Deze bekende werkwijze omvat ten minste de stappen van het verweken van een deel van één van de oppervlakken van het thermoplastische sandwichmateriaal over een afstand die overeenkomt 15 met ten minste de lengte van een denkbeeldige vouwlijn van de hoek tussen de twee oppervlakken met behulp van een stempel, waarbij de stempel ten minste gedeeltelijk in de bovenlaag van het thermoplastische sandwichmateriaal wordt gedrukt, en het vouwen van de twee oppervlakken van het thermoplastische materiaal om de 20 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 verweekte toplaag van het sandwichmateriaal aanwezig is aan de 25 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.

Een nadeel van dergelijke in het vak bekende voorwerpen is de 30 geringe sterkte daarvan op de positie van de hoek als gevolg van de gevouwen vezelversterkte toplaag. In het bijzonder laten de slagsterkte (impact strength) aan de buitenzijde van de hoek en de stijfheid en/of sterkte te wensen over.

1 03 3 8 95 4 - 2 -

Bij sandwichstructuren op basis van een thermohardende kernlaag met thermohardende deklagen, zoals honingraatpanelen wordt in het algemeen de deklaag en desgewenst de honingraat ter plaatse van de te vormen hoek verwijderd, de honingraat gevuld met 5 vulmiddel("potting compound") en na het buigen de resterende vulmiddel verwijderd, waarna het geheel wordt uitgehard. Een dergelijke opvulling laat niet alleen significant het gewicht toenemen (terwijl dergelijke sandwichstructuren juist voor lichtgewichttoepassingen zijn bedoeld), maar levert ook een geringe 10 bijdrage aan de (lokale) verhoging van stijfheid en sterkte.

De onderhavige uitvinding heeft ten doel bovengenoemde nadelen te reduceren, dan wel een alternatieve werkwijze te verschaffen.

De werkwijze voor het vervaardigen en verstevigen van een hoek omvat volgens de uitvinding daartoe de stappen van 15 het maken van een voorwerp met een hoek tussen twee voorwerpdelen; het in de hoek positioneren van een thermoplastische kerndeel met een bij de hoek passende vorm, en van een aanvullende vezelversterkte thermoplastische laag zodanig dat de aanvullende vezelversterkte thermoplastische laag in hoofdzaak het blootliggende oppervlak van 20 het kerndeel bedekt; en het verbinden van een deklaag van de sandwichstructuur met de aanvullende vezelversterkte thermoplastische deklaag.

Bij de werkwijze volgens de uitvinding wordt uit een sandwichstructuur eerst een voorwerp gevormd met een hoek tussen twee 25 voorwerpdelen daarvan. De sandwichstructuur omvat een kernlaag met aan beide hoofdoppervlakken een deklaag. Bij voorkeur is de kernlaag uit een thermoplastisch materiaal vervaardigd. Ten minste een van deze deklagen is een vezelversterkte thermoplastische deklaag. De voorwerpdelen kunnen twee afzonderlijke onderdelen zijn, die tegen 30 elkaar aanliggen, en een hoek insluiten. De voorwerpdelen kunnen nog met elkaar verbonden zijn, zoals het geval is bij het gehoekte paneel volgens het Europese octrooischrift 431669. Volgens de uitvinding wordt de hoek versterkt door daarin een thermoplastische kerndeel te positioneren met een in de hoek passende vorm. Aan de blootliggende 35 zijde van het kerndeel (het niet met de voorwerpdelen in aanraking verkerende oppervlak of nog anders gezegd het van de deklaag van de voorwerpdelen afgekeerde oppervlak) is een aanvullende vezelversterkte thermoplastische laag voorzien. De aanvullende vezelversterkte thermoplastische laag kan afzonderlijk worden 40 aangebracht. Bij voorkeur is deze laag met het kerndeel verbonden.

- 3 -

Een kerndeel met een daarmee als deklaag verbonden vezelversterkte thermoplastische laag wordt hierna ook wel verstevigingelement genoemd. De aanvullende vezelversterkte thermoplastische laag wordt vervolgens met de deklaag van de voorwerpdelen verbonden. De 5 aanvullende vezelversterkte thermoplastische laag overlapt met voordeel de deklaag over een zekere afstand. De aanwezigheid van de aanvullende vezelversterkte thermoplastische laag en de verbinding daarvan met een deklaag van de voorwerpdelen, die een hoek insluiten, verstevigt de hoek. In het bijzonder worden de slagsterkte en 10 stijfheid daarvan vergroot. Het verbinden van de thermoplastische laag kan gemakkelijk onder invloed van warmte en druk, bijvoorbeeld persen of lassen worden bewerkstelligd, of onder gebruikmaking van lijm. Door toevoeging van materiaal, in het bijzonder de aanvullende vezelversterkte thermoplastische laag, en de onderlinge verbinding 15 wordt een versteviging van de hoek bereikt, terwijl de gunstige gewichtseigenschappen van de sandwichstructuren behouden blijven.

Met voordeel begrenst de vezelversterkte thermoplastische deklaag van de voorwerpdelen de binnenzijde van de hoek en wordt de aanvullende vezelversterkte thermoplastische laag verbonden met de 20 vezelversterkte thermoplastische deklaag. Een dergelijke verbinding is dan door eenvoudige versmelting van de thermoplasten te realiseren.

Bij de uitvinding wordt een sandwichstructuur als uitgangsmateriaal gebruikt, die met voordeel een niet-massieve 25 thermoplastische kernlaag omvat, die tussen twee, bij voorkeur thermoplastische deklagen is gelegen, waarvan er ten minste één een vezelversterkte thermoplastische deklaag is. Bij voorkeur is de kernlaag een thermoplastische schuimkern met het oog op gewicht, sterkte en vervormbaarheid. Dit geldt ook voor genoemd kerndeel. Met 30 voordeel is de kernlaag tussen twee vezelversterkte thermoplastische deklagen gelegen. De sandwichstructuur kan met voordeel een plaatvorm bezitten. M.a.w. de oppervlaktedimensies (lengte en breedte) zijn relatief groot ten opzichte van de dikte. De sandwichstructuur kan ook een strookvorm bezitten, waaruit een verstevigd hoekprofiel als 35 balkvormig constructie-element wordt vervaardigd met behulp van de uitvinding.

Bij voorkeur zijn de bij de uitvinding toegepaste sandwichstructuren en verstevigingelementen door middel van in situ schuimen vervaardigd, zoals bijvoorbeeld bekend is uit EP-A1-0 636 40 463. Een dergelijke sandwichstructuur als paneel bestaat uit een - 4 - geschuimde kernlaag, die is bedekt met twee deklagen. Ten minste een deklaag omvat een of meer (vezelversterkte) thermoplastische materialen. Het in situ opschuimproces bestaat uit verschillende stappen. De eerste stap is een assembleerstap, waarbij een kernbaan, 5 die tenminste een film van een thermoplastisch materiaal omvat, welk materiaal een bepaalde hoeveelheid van een geschikt blaasmiddel bevat, wordt gepositioneerd tussen bijvoorbeeld twee (vezelversterkte) deklagen, die gebruikelijk uit eenzelfde thermoplastisch kunststofmateriaal als de kernbaan bestaan.

10 Vervolgens wordt het samenstel van kernbaan en deklagen tussen twee persplaten in een pers opgesteld. In deze 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 15 bewerkstelligd. Tijdens deze opschuimstap wordt de pers, wanneer de temperatuur hoog genoeg geworden is, langzaam geopend waardoor de afstand tussen de twee persplaten toeneemt. Dit laat toe dat het blaasmiddel (zwelmiddel, oplosmiddel, inert gas of combinaties daarvan) expandeert waardoor het materiaal van de kernbaan gaat 20 schuimen. Deze expansie wordt gebruikelijk onder geregelde condities uitgevoerd. Op deze wijze wordt de kernbaan geschuimd, en de 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 25 de geschuimde kernbaan is verkregen, laat men het samenstel afkoelen tijdens een koelstap. Het aldus verkregen product omvat de opgeschuimde kernbaan die door twee deklagen is bedekt en daarmee verbonden. Aanvullend wordt gebruikelijk nog een droogstap uitgevoerd.

30 Voorbeelden van zwelmiddelen voor een thermoplastisch schuim omvattende kernlaag, omvatten aceton, methylethylketon, methylacetaat, methylpropionaat, nitro-ethaan, cyclohexaan, ether, ethanol, methanol en pentaan, alsmede mengsels zoals ethanol/aceton en methanol/methylacetaat. Aceton is een de voorkeur hebbend 35 zwelmiddel. Voorbeelden van geschikte thermoplastische kunststoffen voor de kernlaag en de matrix van de vezelversterkte deklaag omvatten polyetherimide (PEI), polyethersulfon (PES), polysulfon (PSÜ), polyphenylsulfon (PPSü), polyketon zoals polyetheretherketon (PEEK), vloeibare kristalpolymeren, polycarbonaat (PC), propyleen (PP), 40 polyvinylchloride (PVC), polyethyleen(PE) enz., alsmede combinaties - 5 - 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 voorkeur. Andere anorganische vezels zoals metaalvezels, 5 koolstofvezels en organische vezels zoals aramidevezels en polypropyleenvezels kunnen op gelijke wijze worden toegepast, mits deze in voldoende mate vervormbaar zijn en bestand zijn tegen de voor vervorming noodzakelijke temperatuur. Naast bovenstaande synthetische vezels kunnen eveneens natuurlijke vezels worden gebruikt. De vezels 10 kunnen 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 en het kerndeel, bij voorkeur een 15 schuimkern, kan desgewenst zijn versterkt met vezels van de hierboven genoemde typen of met nanodeeltjes. Bij voorkeur is het thermoplastisch materiaal van de kernlaag en/of het kerndeel hetzelfde als het thermoplastisch materiaal in de deklagen. Combinaties van verschillende thermoplastische kunststoffen kunnen 20 echter eveneens worden toegepast. Geschikte voorbeelden daarvan omvatten onder andere PEI-schuim, bedekt met uit PPSU, PS, PEEK of PC vervaardigde deklagen, PES- of PPSU-schuim bedekt met PSU-(polysulfon) of PC-deklagen, en PP-schuim bedekt met polyamide zoals nylon deklagen.

25 De genoemde voorbeelden gelden op vergelijkbare wijze voor eventueel aanwezige additionele verstevigingslagen. Deze kunnen als geconsolideerde laag 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 30 opgebouwd, die door een tussenlaag, zoals bijv. een al dan niet vezelversterkte (thermoplastische) laag, keramische of metaallaag zijn gescheiden.

Andere werkwijzen voor het vervaardigen van een samenstel van een kernlaag en ten minste een vezelversterkte thermoplastische 35 deklaag omvatten onder meer het extruderen van een thermoplastich schuim op een vezelversterkte thermoplastische deklaag, bij voorkeur tussen twee dergelijke deklagen en het verlijmen van een (thermoplastisch) schuim met een vezelversterkte thermoplastische deklaag. De toegepaste lijm dient tegen de voor vervorming 40 noodzakelijke temperaturen bestendig te zijn.

- 6 -

Volgens een bijzondere voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding omvat de werkwijze de stappen van a) het maken van een hoek tussen twee delen van een sandwichstructuur omvattende een kernlaag, bij voorkeur een 5 thermoplastische kernlaag, die tussen twee deklagen is gelegen, waarvan er ten minste één een thermoplastische vezelversterkte deklaag is, zodanig dat ter plaatse van de hoek een verdieping met een voorafbepaalde vorm in de sandwichstructuur wordt gevormd; b) het opvullen van de verdieping met een verstevigingelement 10 omvattende een thermoplastisch kerndeel met een zijde die een aan de voorafbepaalde vorm van de verdieping complementaire vorm heeft, en ten minste één vezelversterkte thermoplastische deklaag,; en c) het verbinden van de vezelversterkte thermoplastische deklaag van het verstevigingelement met een deklaag, bij voorkeur de 15 vezelversterkte thermoplastische deklaag van de sandwichstructuur.

Bij deze voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt een hoek in een sandwichpaneel gevormd, waarbij gelijktijdig een verdieping wordt gemaakt op de hoekpositie. Daarvoor kan in het geval van een thermoplastische kernlaag bijvoorbeeld een 20 heet stempel worden gebruikt, die de betreffende deklaag vervormd en het materiaal van de kernlaag plaatselijk verdicht tot een compactere laag. Indien nodig, kan de betreffende deklaag vooraf worden onderbroken, bijvoorbeeld door middel van doorsnijden, frezen of zagen. Met voordeel strekt deze verdieping zich tot aan de 25- vezelversterkte thermoplastische deklaag uit. Vervolgens wordt de aldus gevormde verdieping opgevuld met een verstevigingelement. Een zijde van het verstevigingelement past in de verdieping. Voor verdere versterking van de hoek kan tussen deze zijde en de bodem en de wanden (eventueel met uitzondering van de kopse kanten) van de 30 sandwichstructuur die de verdieping begrenzen, een verdere aanvullende vezelversterkte thermoplastische laag zijn voorzien. Vervolgens wordt deze verdere aanvullende vezelversterkte thermoplastische laag met de vezelversterkte thermoplastische deklaag van de sandwichstructuur verbonden onder gebruikmaking van een of 35 meer van de eerder beschreven verbindingsmethodieken, zoals persen, (inductie)lassen of lijmen. Ook de aanvullende vezelversterkte thermoplastische laag van het verstevigingselement wordt met de de verdieping begrenzende deklagen verbonden. De verdieping kan zowel aan de buitenzijde van de te vormen hoek worden voorzien, als aan de 40 binnenzijde. Met voordeel strekt de aanvullende vezelversterkte - 7 - thermoplastische deklaag zich in het gerede product uit vanaf de vezelversterkte thermoplastische deklaag aan een oppervlak van de sandwichstructuur tot aan de andere deklaag uit bij het tegenoverliggende oppervlak. Dit bevordert de (buig)stijfheid. Bij 5 een verstevigingelement is de aanvullende vezelversterkte thermoplastische laag vooraf op de betreffende zijde van het kerndeel daarvan aangebracht. Begrepen zal worden dat ook een separaat kerndeel en separaat aanvullende vezelversterkte thermoplastische laag kunnen worden gebruikt.

10 Een voorkeursuitvoeringsvorm van het verstevigingselement heeft een langwerpige vorm, waarvan de langszijden een vezelversterkte thermoplastische deklaag omvatten. Bij een dergelijke uitvoeringsvorm zijn zowel de aanvullende als de verdere aanvullende vezelversterkte thermoplastische deklaag met het bij voorkeur 15 thermoplastische kerndeel verbonden.

Een voorkeurswerkwijze, in het bijzonder stap a) omvat de deelsstappen van: 1) het verschaffen van een sandwichstructuur omvattende een thermoplastische kernlaag, die tussen twee thermoplastische 20 deklagen is gelegen, waarvan er ten minste één een thermoplastische vezelversterkte deklaag is; 2) het op de positie van de te maken hoek aanbrengen van een onderbreking in een deklaag van de sandwichstructuur; 3) het vouwen van de randen van de deklagen aangrenzend aan de 25 onderbreking in de thermoplastische deklaag, zodat een verdieping in de sandwichstructuur ontstaat; 4) het buigen van de aan de gevormde verdieping grenzende secties van de sandwichstructuur, teneinde een sandwichstructuur met genoemde verdieping in een hoekpositie te vormen, welke verdieping een 30 voorafbepaalde vorm heeft

Bij deze voorkeursuitvoeringsvorm wordt met voordeel op of nabij de positie van de te vormen hoek een onderbreking zoals een insnijding met een lengte overeenkomstig een (denkbeeldige) vouwlijn aangebracht in de (al dan niet vezelversterkte) thermoplastische 35 deklaag, die tegenover de ten minste ene vezelversterkte thermoplastische deklaag van de sandwichstructuur ligt. Vervolgens worden de randen van de insnijding vervormd onder uitoefening van druk en warmte, bijvoorbeeld met een heet stempel. Daarbij worden de randen van de deklaag, die de onderbreking begrenzen, naar de andere 40 vezelversterkte thermoplastische deklaag gebogen en de kernlaag wordt - 8 - gelijktijdig verdicht. Desgewenst kan een aanvullende vezelversterkte thermoplastische verstevigingslaag over de insnijding worden gelegd, voorafgaande aan de vervormingsstap, en worden meevervormd. Aldus wordt een verdieping gevormd, waarvan de wanden ten minste 5 gedeeltelijk worden begrensd door de vervormde randen van de deklaag. Bij voorkeur strekt de verdieping zich uit tot aan de vezelversterkte thermoplastische deklaag, die aldus de bodem van de verdieping is. Vervolgens of gelijktijdig worden de delen van het voorwerp aan de zijkanten van de verdieping, gebogen om de (denkbeeldige) vouwlijn 10 tot een gewenste hoek. Deze buiging kan zodanig worden uitgevoerd dat de wanden van de verdieping naar elkaar toe worden verplaatst, maar ook zodanig dat de wanden van de verdieping van elkaar weg gaan. In het eerste geval verkrijgt men een gehoekt sandwichpaneel, waarbij de verdieping aan de binnenzijde van de hoek is gelegen. In het tweede 15 geval is de verdieping aan de buitenzijde van de hoek aanwezig. In de verdieping ter plekke van de hoek wordt vervolgens een thermoplastisch kerndeel en ten minste een vezelversterkte thermoplastische laag hetzij als separate delen hetzij als geïntegreerd verstevigingselement gepositioneerd. De laatste 20 uitvoeringsvorm heeft de voorkeur. Het verstevigingelement past aldus in deze verdieping. Het verstevigingelement wordt met de sandwichstructuur verbonden, bijvoorbeeld door middel van lassen of lijmen. Aldus wordt de stijfheid/sterkte van de hoek en de slagsterkte door de toevoeging van materiaal, in het bijzonder de 25 vezelversterkte thermoplastische deklaag, vergroot. Een aldus vervaardigd gehoekt sandwichpaneel heeft een hoge slagsterkte, en een goede krachtdoorleiding bij een zeer geringe gewichtstoename. Dit is in het bijzonder voor vliegtuigtrolleys, -galleys en -bagagebakken van belang.

30 Wanneer twee separate voorwerpdelen met ieder aan een rand een lokale verdieping of uitsparing (bijvoorbeeld verkregen met behulp van een hete vervormingsstempel) onder een hoek ten opzichte elkaar en met uitgelijnde verdiepingen of uitsparingen worden gepositioneerd kan een gelijktijdige koppeling en hoekversteviging worden verkregen 35 met behulp van een dergelijk verstevigingselement, dat in de uitgelijnde verdiepingen of uitsparingen wordt geplaatst en met de voorwerpdelen wordt verbonden.

Desgewenst kan aan de buitenzijde van een hoek, in het bijzonder bij twee losse voorwerpdelen, een verstevigingsprofiel - 9 - worden geplaatst. Een dergelijk profiel kan ook een integraal onderdeel van de vervormde rand van een voorwerpdeel zijn.

Het kerndeel heeft bij voorkeur een dikte (gemeten loodrecht op het oppervlak van de daarop aan te brengen of reeds aanwezige 5 vezelversterkte thermoplastische laag daarvan) die groter is dan de dikte van het dunste voorwerpdeel, meer bij voorkeur groter dan de dikte van beide voorwerpdelen.

Bij een voorkeursuitvoeringsvorm heeft het verstevigingelement bevestigingsranden, die na positionering in de verdieping aanliggen 10 tegen de deklagen van voorwerpdelen aangrenzend aan de verdieping.

Met voordeel zijn deze bevestigingsranden een integraal onderdeel van genoemde, vezelversterkte thermoplastische deklaag. Deze randen kunnen eveneens aan de betreffende deklaag worden geperst, gelast of gelijmd. Met voordeel is een dergelijke bevestigingsrand gevormd door 15 persen en versmelten van een bovenste en onderste vezelversterkte thermoplastische laag tijdens het vormen van het verstevigingselement uit een strook materiaal met een sandwichstructuur, omvattende twee vezelversterkte thermoplastische lagen met daartussen een thermoplastisch kerndeel.

20 Het lassen kan bijvoorbeeld worden uitgevoerd door een vezelversterkte, bijvoorbeeld met metaaldraden of koolstofvezel versterkte thermoplastisch deklaag op de zijde van het verstevigingelement te persen, welke zijde komt aan te liggen tegen de wanden van de verdieping. Door bij voorbeeld inductielassen kan 25 een verbinding worden gemaakt tussen deze vezelversterkte thermoplastische deklaag van het verstevigingselement enerzijds en anderzijds de verdieping begrenzende wanden uit (vezelversterkt) deklaagmateriaal.

Volgens een verdere gunstige uitvoeringsvorm omvat de 30 werkwijze verder het vervaardigen van een verstevigingelement volgens de stappen van c) het verschaffen van een sandwichstructuur omvattende een thermoplastisch kerndeel, die tussen twee deklagen is gelegen, waarvan er ten minste één een vezelversterkte thermoplastische 35 deklaag is; d) het vervormen van de zijde van de sandwichstructuur tegenover de vezelversterkte thermoplastische deklaag tot een verstevigingelement dat ten minste een omtreksgedeelte heeft met een aan de voorafbepaalde vorm van de verdieping complementaire - 10 - vorm van een bij voorkeur ook vezelversterkte, thermoplastische deklaag is voorzien.

De eerder beschreven uitvoeringsvormen en details van het verstevigingselement zijn hierop ook van toepassing.

5 De uitvinding heeft ook betrekking op een voorwerp uit een sandwichstructuur met een verstevigde hoek, omvattende twee onder een hoek staande delen uit een sandwichstructuur omvattende een kernlaag, die tussen twee deklagen is gelegen, waarvan er ten minste een vezelversterkte thermoplastische deklaag is, waarbij het voorwerp op 10 de hoekpositie een verdieping met een voorafbepaalde vorm in de sandwichstructuur omvat, in welke verdieping zich, een thermoplastisch kerndeel, dat ten minste aan het omtreksgedeelte daarvan een aan de voorafbepaalde vorm van de verdieping complementaire vorm heeft en waarvan het blootliggende oppervlak is 15 voorzien van een vezelversterkte thermoplastische laag, en waarbij de vezelversterkte thermoplastische laag van het verstevigingelement met een deklaag van de sandwichstructuur is verbonden. Het voorwerp kan bijvoorbeeld een (deel van een) trolley, galley of bagagebak voor een vliegtuig of ander (lucht)transportmiddel zijn. De eerder beschreven 20 uitvoeringsvormen en details zijn ook op dit aspect van de uitvinding van toepassing.

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

Fig. 1 een eerste uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de 25 uitvinding illustreert;

Fig. 2 een tweede uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding toont;

Fig. 3 een derde uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding toont; 30 Fig. 4 een vierde uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding toont;

Fig. 5 een uitvoeringsvorm van een deelstap van de werkwijze volgens de uitvinding is; en

Fig. 6 een tweede uitvoeringsvorm van een deelstap van de 35 werkwijze volgens de uitvinding is.

Fig. 1 toont een eerste uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding. Twee sandwichpanelen 10 en 12 worden met elkaar verbonden. Elk paneel 10, 12 heeft een sandwichstructuur 14, die in dit geval twee vezelversterkte thermoplastische deklagen 16 40 omvat, waartussen zich een thermoplastische schuimlaag 18 bevindt.

- 11 -

Een dergelijk paneel is met voordeel via de in situ opschuimwerkwijze vervaardigd, zoals in de voorgaande beschrijving is uiteengezet. Een kopse kant 20 van paneel 10 is op deklaag 16 van paneel 12 geplaatst, zodat de panelen 10 en 12 telkens hoeken van 90° insluiten. In dit 5 geval is in de beide hoeken een verstevigingelement 22 voorzien. Bij deze uitvoeringsvorm omvat een verstevigingelement 22 een thermoplastisch kerndeel 24, met voordeel uit schuim, dat alzijdig is voorzien van een vezelversterkte thermoplastische deklaag 26. Het verstevigingelement 22 heeft in dwarsdoorsnede de vorm van een 10 rechthoekige driehoek. De zijden 28 grenzend aan de rechte hoek daarvan, liggen evenwijdig aan de betreffende oppervlakken (deklagen 16) van de panelen 10 en 12 respectievelijk. Door middel van bijvoorbeeld lassen of lijmen zijn de vezelversterkte thermoplastische deklagen van het verstevigingelement 22 verbonden 15 met de vezelversterkte thermoplastische deklagen 16 van de panelen 10 en 12. In deze fig. zijn de scherpe hoeken van het rechter verstevigingelement 22 voorzien van bevestigingsranden 29, die zich evenwijdig aan de oppervlakken (deklagen 16) van de panelen 10 en 12 uitstrekken en daaraan zijn bevestigd door middel van bij voorbeeld 20 (heet)lassen of lijmen.

In de hierna te bespreken fig. zijn aan fig. 1 gelijke onderdelen met dezelfde verwijzingscijfers aangeduid.

Fig. 2 toont een sandwichstructuur 14 met een hoek, bijvoorbeeld verkregen volgens de in EP-A-431 669 beschreven wijze, 25 waarbij een deel van de vezelversterkte thermoplastische deklaag 16 na verweking is opgevouwen in de hoek. Volgens de uitvinding is deze hoek verstevigd met een verstevigingelement 22. In wezen heeft dit verstevigingelement 22 de in fig. 1 reeds beschreven opbouw.

Fig. 3 toont een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze 30 volgens de uitvinding. Een sandwichpaneel 14 omvat twee vezelversterkte thermoplastische deklagen 16 en een thermoplastische schuimkern 18. In een deklaag 16 daarvan is een insnijding aangebracht over een lengte van de te vormen hoek (vouwlijn). Met een heet stempel (niet weergegeven) zijn de randen 40 van deze deklaag 16 35 aan weerszijden van de insnijding vervormd en naar de andere vezelversterkte thermoplastische deklaag 16 gedrukt. In de weergegeven situatie strekken de vervormde randdelen 40 zich tot aan de andere deklaag 16 uit. Aldus wordt een verdieping 42 gevormd, waarvan in doorsnede de bodem 44 wordt gevormd door de 40 vezelversterkte thermoplastische deklaag 16 die gedeeltelijk wordt - 12 - overlapt door de randdelen 40. De schuine wanden 46 (breed uitlopend gezien vanaf de bodem 44 van de verdieping 42) worden gevormd door de vervormde randdelen 40. In de verdieping 42 wordt een verstevigingelement 22 geplaatst met een omtreksdeel 50 (in doorsnede 5 gezien) gelijk aan de binnenomtrek van de verdieping 42. Het verstevigingselement 22 omvat een kerndeel 24 uit thermoplastisch schuim aan de vlakke onderzijde bedekt met een vezelversterkte deklaag 26. In dit geval is ook genoemd omtreksdeel 50 bedekt met een vezelversterkte deklaag 26. Het verstevigingelement 22 is in de 10 verdieping 42 gelijmd of gelast, zodat er ten minste een verbinding tussen de vezelversterkte deklaag 16 aan de binnenzijde van de hoek en de vezelversterkte laag 26 van het verstevigingelement 22 tot stand is gebracht. Het verstevigingelement 22 is voorzien van bevestigingranden 29, bij voorkeur een "verlenging" van de 15 vezelversterkte thermoplastische deklagen 26. Deze randen 29 zorgen voor een vergroting van het bevestigingsoppervlak, dat bovendien eenvoudiger toegankelijk is voor een verbindingsbewerking zoals persen en lassen.

Fig. 4 toont een andere uitvoeringsvorm, waarbij de verdieping 20 42 aan de buitenkant van de hoek is gemaakt, die met een verstevigingelement 22 is versterkt.

Fig. 5 en 6 tonen een werkwijze voor het vervaardigen van een verstevigingelement 22. Een strook sandwichmateriaal 60 omvattende een thermoplastisch schuim 24 (met grotere dikte dan het 25 sandwichmateriaal van het voorwerp zelf) dat aan twee zijden met een vezelversterkte thermoplastische deklaag 26 is bedekt, wordt eerst met een heet stempel (niet weergegeven) bij een rand 62 van een eerste deklaag 26 vervormd, zodat deze rand 62 de vrije zijkant van het schuim 24 bedekt. Vervolgens wordt dezelfde bewerking uitgevoerd 30 op de tweede deklaag 26, zodat de oorspronkelijk vrije zijkant door twee deklaagranden 62 wordt bedekt. Op vergelijkbare wijze wordt met een heet stempel met een geschikte vorm (bijvoorbeeld driehoekige kop in doorsnede) de tweede deklaag 26 aan de andere kant van de strook 60 vervormd, waarna de uitstekende rand 62 van de eerste deklaag 26 35 wordt omgevouwen over de vervormde tweede deklaag 26. Deze uitstekende rand 62 kan, wanneer deze niet wordt omgevouwen, ook als bevestigingsrand 29 dienen, waarbij met voordeel een deel van de deklaag 26 als onderdeel daarvan is meegeperst. Desgewenst kunnen een of meer extra vezelversterkte thermoplastische lagen op de deklaag - 13 - voorafgaande aan de vervormingsstappen worden aangebracht of schuim worden verwijderd.

Fig. 6 toont een werkwijze voor het vervaardigen van een andere uitvoeringsvorm van een verstevigingelement 22 onder 5 gebruikmaking van een heet stempel 70 voor toepassing bij de in fig.

3 geschetste werkwijze. Met voordeel kan hierbij een extra vezelversterkte thermoplastische deklaag 80 met grotere afmetingen op de bovenste deklaag 26 worden gelegd, die gelijktijdig wordt meevervormd en hecht aan de vervormde deklaag 26., Indien deranden 10 van de extra laag zich voorbij het met deklaag 26 bedekte lichaam van het element uitstrekken kunnen deze als bevestigingsranden of -lippen dienen.

Bovengenoemd verstevigingselement kan ook vervaardigd worden uit een strook thermoplastisch schuim materiaal of gerede 15 sandwichstructuur met aan een of twee zijden een of meerdere verdere thermoplastisch vezelversterkte lagen, waarna het geheel tot een verstevingselement wordt geperst, waarbij met voordeel de randen van de verdere laag zich voorbij de met bedekte lichaam van het element uitstrekken en als bevestigingsranden of -lippen kunnen dienen.

20 Door toevoeging van een kerndeel en een aanvullende vezelversterkte thermoplastische laag kunnen sandwichstructuren ook lokaal sterker en stijver worden gemaakt, hetgeen een verbetering van de mogelijkheden voor krachtinleiding geeft.

Een ander aspect van de uitvinding betreft een werkwijze voor 25 het vervaardigen van een lokale versteviging in een sandwichstructuur, omvattende een kernlaag, die tussen twee deklagen is gelegen, waarvan minstens één een vezelversterkte thermoplastische deklaag is, welke werkwijze de stappen omvat van het positioneren van een thermoplastisch kerndeel op de ten minste 30 ene vezelversterkte thermoplastische deklaag, het positioneren van een aanvullende vezelversterkte thermoplastische laag over het kerndeel, en het verbinden door versmelting van de aanvullende vezelversterkte thermoplastische laag met de vezelversterkte thermoplastische deklaag. Het kerndeel kan desgewenst voorafgaande 35 aan de verbindingsstap worden vastgezet op de sandwichstructuur, bijvoorbeeld met lijm of door middel van versmelten. Bij voorkeur vindt deze vastzetting of verbinding tijdens de verbindingsstap zelf plaats, met voordeel met een heet stempel. Afhankelijk van de vorm van een dergelijk stempel kan de aanvullende vezelversterkte 40 thermoplastische laag en het kerndeel tijdens de verbindingsstap - 14 - worden vervormd, waarbij verdichting van het kerndeel kan optreden. Desgewenst kan de vezelversterkte thermoplastische deklaag van de sandwichstructuur lokaal worden onderbroken en/of verwijderd, bijvoorbeeld door middel van snijden, zagen of frezen, en eventueel 5 kan ook hierbij het kerndeel worden vastgezet. In plaats van afzonderlijke componenten kunnen het kerndeel en de aanvullende vezelversterkte thermoplastische laag tot een verstevigingselement zijn verbonden, zoals hierboven is uitgelegd. Een dergelijk verstevigingselement kan elke vorm bezitten, inclusief een of meer 10 uitstekende bevestigingsranden.

De hierboven gegeven toelichting op materiaalkeuze en opbouw van de sandwichstructuur, kerndeel en aanvullende vezelversterkte thermoplastische laag is ook op dit aspect van de uitvinding van toepassing.

15 Dit aspect wordt verder toegelicht aan de hand van fig. 7.

Deze fig. 7 toont een sandwichpaneel 10, dat in dit geval twee vezelversterkte thermoplastische deklagen 16 omvat, waartussen zich een thermoplastische schuimkernlaag 18 bevindt. Op de bovenste deklaag 16 wordt een kerndeel 24 uit thermoplastisch schuim 20 gepositioneerd en daarover heen een aanvullende vezelversterkte thermoplastische laag 26, waarbij deze laag 26 voorbij de randen van het kerndeel 24 uitsteekt. Met behulp van een heet stempel 70 met een voorafbepaalde vormholte 100 wordt de laag 26 vervormd, evenals het kerndeel 24 en versmelten de uitstekende randen van laag 26 met de 25 bovenste deklaag 16.

1 0338 95

Claims (13)

1. Werkwijze voor het vervaardigen en verstevigen van een hoek in een voorwerp uit een sandwichstructuur, omvattende een kernlaag, die tussen twee deklagen is gelegen, waarvan er minstens één een vezelversterkte thermoplastische deklaag is, welke werkwijze de 5 stappen omvat van het maken van een voorwerp met een hoek tussen twee voorwerpdelen; het in de hoek positioneren van een thermoplastische kerndeel met een bij de hoek passende vorm, en van een aanvullende vezelversterkte thermoplastische laag zodanig dat de aanvullende vezelversterkte 10 thermoplastische laag in hoofdzaak het blootliggende oppervlak van het kerndeel bedekt; en het verbinden van een deklaag van de sandwichstructuur met de aanvullende vezelversterkte thermoplastische laag.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de vezelversterkte thermoplastische deklaag de binnenzijde van de hoek begrenst en de aanvullende vezelversterkte thermoplastische laag wordt verbonden met de vezelversterkte thermoplastische deklaag.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, welke werkwijze de stappen omvat van a) het maken van een hoek tussen twee delen van een sandwichstructuur omvattende een kernlaag, die tussen twee deklagen is gelegen, waarvan er ten minste één een thermoplastische 25 vezelversterkte deklaag is, zodanig dat ter plaatse van de hoek een verdieping met een voorafbepaalde vorm in de sandwichstructuur wordt gevormd; b) het opvullen van de verdieping met een verstevigingelement omvattende een thermoplastisch kerndeel met een zijde die een aan de 30 voorafbepaalde vorm van de verdieping complementaire vorm heeft, en ten minste één vezelversterkte thermoplastische deklaag; en c) het verbinden van de vezelversterkte thermoplastische deklaag van het verstevigingelement met een deklaag van de sandwichstructuur.

4. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de kernlaag van de sandwichstructuur een thermoplastisch materiaal omvat. 1 03 3 8 951 - 16 -

5. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de kernlaag van de sandwichstructuur en/of het thermoplastische kerndeel een thermoplastische schuimlaag omvat. 5

6. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de sandwichstructuur twee vezelversterkte thermoplastische deklagen omvat.

7. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies 3-6, waarbij het verstevigingelement een langwerpige vorm heeft, waarvan de langszijden een vezelversterkte thermoplastische deklaag omvatten.

8. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies 3-7, 15 waarbij het verstevigingelement is voorzien van een of meer bevestigingsranden die zich evenwijdig aan een van deklagen van de sandwichstructuur uitstrekken.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, waarbij de bevestigingsranden 20 een geheel vormen met de vezelversterkte thermoplastische deklaag van het verstevigingelement.

10. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de werkwijze, in het bijzonder stap a) van conclusie 3, de deelsstappen 25 omvat van: 5. het verschaffen van een sandwichstructuur omvattende een thermoplastische kernlaag, die tussen twee deklagen is gelegen, waarvan er ten minste één een thermoplastische vezelversterkte deklaag is; 30 6) het op de positie van de te maken hoek aanbrengen van een onderbreking in een deklaag van de sandwichstructuur; 7. het vouwen van de randen van de deklagen aangrenzend aan de onderbreking in de thermoplastische deklaag, zodat een verdieping in de sandwichstructuur ontstaat; 35 8) het buigen van de aan de gevormde verdieping grenzende secties van de sandwichstructuur, teneinde een sandwichstructuur met genoemde verdieping in een hoekpositie te vormen, welke verdieping een voorafbepaalde vorm heeft. - 17 -

11. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de werkwijze verder het vervaardigen van een verstevigingelement omvat, omvattende de stappen van a) het verschaffen van een sandwichstructuur omvattende een 5 thermoplastisch kerndeel, dat tussen twee thermoplastische deklagen is gelegen, waarvan er ten minste één een vezelversterkte thermoplastische deklaag is; b) het vervormen van de zijde van de sandwichstructuur tegenover de vezelversterkte deklaag tot een verstevigingelement dat ten minste 10 een omtreksgedeelte heeft met een aan de voorafbepaalde vorm van de verdieping complementaire vorm van een deklaag.

12. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het thermoplastisch kerndeel een dikte heeft die groter is dan de 15 dikte van de kernlaag van de sandwichstructuur.

13. Voorwerp uit een sandwichstructuur met een verstevigde hoek, omvattende twee onder een hoek staande delen uit een sandwichstructuur omvattende een kernlaag, die tussen twee deklagen 20 is gelegen, waarvan er tenminste een vezelversterkte thermoplastische deklaag is, waarbij het voorwerp op de hoekpositie een verdieping met een voorafbepaalde vorm in de sandwichstructuur omvat, in welke verdieping zich een verstevigingelement bevindt, omvattende een thermoplastische kerndeel, dat ten minste aan het omtreksgedeelte 25 daarvan een aan de voorafbepaalde vorm van de verdieping complementaire vorm heeft en waarvan het blootliggende oppervlak van een vezelversterkte thermoplastische is voorzien, en waarbij de vezelversterkte thermoplastische laag van het verstevigingelement met een deklaag van de sandwichstructuur is verbonden. 30 1 03 3 8 95 ü