PL240799B1 - Laminat aluminium-szkło-węgiel i sposób jego wytwarzania - Google Patents
Laminat aluminium-szkło-węgiel i sposób jego wytwarzania Download PDFInfo
- Publication number
- PL240799B1 PL240799B1 PL437399A PL43739921A PL240799B1 PL 240799 B1 PL240799 B1 PL 240799B1 PL 437399 A PL437399 A PL 437399A PL 43739921 A PL43739921 A PL 43739921A PL 240799 B1 PL240799 B1 PL 240799B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- thickness
- layer
- polymer
- epoxy resin
- layers
- Prior art date
Links
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 14
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 49
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 36
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 34
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 34
- 239000002952 polymeric resin Substances 0.000 claims description 27
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 claims description 26
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 23
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 23
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 21
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 21
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 20
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 12
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 3
- 238000009863 impact test Methods 0.000 claims description 3
- 239000005340 laminated glass Substances 0.000 claims 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000007743 anodising Methods 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002430 Fibre-reinforced plastic Polymers 0.000 description 2
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 2
- KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L chromic acid Substances O[Cr](O)(=O)=O KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 2
- SWXVUIWOUIDPGS-UHFFFAOYSA-N diacetone alcohol Chemical compound CC(=O)CC(C)(C)O SWXVUIWOUIDPGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AWJWCTOOIBYHON-UHFFFAOYSA-N furo[3,4-b]pyrazine-5,7-dione Chemical compound C1=CN=C2C(=O)OC(=O)C2=N1 AWJWCTOOIBYHON-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 2
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 2
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 2
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- CTKINSOISVBQLD-UHFFFAOYSA-N Glycidol Chemical compound OCC1CO1 CTKINSOISVBQLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 1
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- RFAZFSACZIVZDV-UHFFFAOYSA-N butan-2-one Chemical compound CCC(C)=O.CCC(C)=O RFAZFSACZIVZDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004918 carbon fiber reinforced polymer Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N chromate(2-) Chemical compound [O-][Cr]([O-])(=O)=O ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- KHEMNHQQEMAABL-UHFFFAOYSA-J dihydroxy(dioxo)chromium Chemical compound O[Cr](O)(=O)=O.O[Cr](O)(=O)=O KHEMNHQQEMAABL-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- SLGWESQGEUXWJQ-UHFFFAOYSA-N formaldehyde;phenol Chemical compound O=C.OC1=CC=CC=C1 SLGWESQGEUXWJQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009396 hybridization Methods 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001059 synthetic polymer Polymers 0.000 description 1
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- BPSIOYPQMFLKFR-UHFFFAOYSA-N trimethoxy-[3-(oxiran-2-ylmethoxy)propyl]silane Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCCOCC1CO1 BPSIOYPQMFLKFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/20—Layered products comprising a layer of metal comprising aluminium or copper
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
- B32B15/08—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
- B32B15/09—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin comprising polyesters
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
- B32B15/08—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
- B32B15/092—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin comprising epoxy resins
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/14—Layered products comprising a layer of metal next to a fibrous or filamentary layer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B17/00—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres
- B32B17/02—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres in the form of fibres or filaments
- B32B17/04—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres in the form of fibres or filaments bonded with or embedded in a plastic substance
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B18/00—Layered products essentially comprising ceramics, e.g. refractory products
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
- B32B37/10—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the pressing technique, e.g. using action of vacuum or fluid pressure
- B32B37/1018—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the pressing technique, e.g. using action of vacuum or fluid pressure using only vacuum
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
- B32B7/04—Interconnection of layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2311/00—Metals, their alloys or their compounds
- B32B2311/24—Aluminium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2313/00—Elements other than metals
- B32B2313/04—Carbon
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2315/00—Other materials containing non-metallic inorganic compounds not provided for in groups B32B2311/00 - B32B2313/04
- B32B2315/02—Ceramics
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2315/00—Other materials containing non-metallic inorganic compounds not provided for in groups B32B2311/00 - B32B2313/04
- B32B2315/08—Glass
- B32B2315/085—Glass fiber cloth or fabric
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Description
PL 240 799 B1
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest laminat aluminium-szkło-węgiel i sposób wytwarzania laminatu alumini um-szkło-węgiel.
Z europejskiego zgłoszenia patentowego nr EP2763849 (A1) znany i stosowany jest laminat metalowo-włóknisty składający się z naprzemiennie ułożonych warstw metalu, np. stopów aluminium, stali, magnezu, bądź stopów tytanu, oraz warstw kompozytu polimerowego wzmacnianego włóknami węglowymi, szklanymi, aramidowymi, albo ich kombinacją. Laminaty poddaje się procesowi utwardzania pod działaniem temperatury i ciśnienia w celu uzyskania stałej struktury.
Z amerykańskiego zgłoszenia patentowego nr US5547735 (A) znany jest laminat odporny na uderzenia, który posiada dwie zewnętrzne warstw ze stopu aluminium o grubości od 0,1 mm do 0,8 mm i wewnętrzną warstwę kompozytu polimerowego wzmocnionego włóknami szklanymi o grubości od 0,1 mm do 1,5 mm. Laminaty poddaje się procesowi utwardzania w autoklawie pod działaniem temperatury i ciśnienia w określonym czasie.
Z międzynarodowego zgłoszenia patentowego nr WO2017080841 (A1) znany jest sposób wytwarzania laminatu składającego się z warstw ze stopu aluminium oraz warstw polimeru termoplastycznego wzmocnionego wytrzymałymi włóknami węglowymi, aramidowymi albo szklanymi. W laminacie naprzemiennie układa się warstwy stopu aluminium oraz warstwy kompozytowe, a następnie utwardza go poprzez wywieranie obciążenia w temperaturze od 150-400°C, a następnie chłodzenie.
W artykule pt. „Investigation of Tensile and Bending behaviour of Aluminium based hybrid fibre metal laminates” autorstwa G.R. Rajkumar, M. Krishan, H.N. Narasimhamurty, Y.V. Keshavamurthy i J.R. Nataraj opublikowanego w czasopiśmie „Procedia Materials Science” opisano laminaty składające się z warstw stopu aluminium 6061 o grubości 0,8 mm oraz warstw kompozytu polimerowego wzmacnianego włóknami węglowymi z naprzemiennie ułożonymi warstwami kompozytu polimerowego wzmacnianego włóknami szklanymi. Materiały poddano procesowi utwardzania w autoklawie pod działani em temperatury i ciśnienia w określonym czasie. Sumaryczna grubość laminatu wynosiła 3,5 mm.
W artykule pt. „On the effect of glass and carbon fiber hybridization in fiber metal laminates: Analytical, numerical and experimental investigation” autorstwa K. Dadej, J. Bieniaś, B. Surowska opublikowanego w czasopiśmie „Composite Structures” opisano laminaty składające się z zewnętrz z warstw stopu aluminium 2024-T3 o grubości 0,5 mm oraz warstw kompozytu epoksydowo-węglowego i kompozytu epoksydowo-szklanego. Laminaty utwardzono w worku próżniowym w autoklawie w temperaturze 135°C pod ciśnieniem 0,45 MPa.
Artykuł pt. „Blast resilience of composite sandwich panels with hybrid glass-fibre and carbon-fibre skins” autorstwa E. Rolfe, R. Quinn, A. Sancho, C. Kaboglu, A. Johnoson, H. Liu, P. A. Hooper, J. P. Dear i H. Aror opublikowany w czasopiśmie „Multi scale and Multidisciplinary Modeling, Experiments and Design” opisuje laminat składający się z zewnętrznej warstwy kompozytowej i wewnętrznej warstwy wykonanej z piany PVC o grubości 30 mm i gęstości równej 100 kg/m3. Na zewnętrzne warstwy kompozytowe składało się łącznie 8 warstw, z czego 4 warstwy wykonano z włókna szklanego, a kolejne 4 z włókna węglowego. Włókna szklane i węglowe poddano procesowi infuzji żywicą epoksydową.
Celem wynalazku jest wytworzenie laminatu aluminium-szkło-węgiel odpornego na uderzenia, który znajduje zastosowanie przy produkcji części samochodowych i lotniczych.
Istotą laminatu aluminium-szkło-węgiel posiadającego od zewnętrznej strony arkusz blachy ze stopu aluminium, który na obu powierzchniach posiada warstwę ceramiczną z nałożoną warstwą żywicy polimerowej, do której przylegają adhezyjnie dwie, jednakowe warstwy kompozytu polimerowego na bazie włókien szklanych połączonych żywicą epoksydową, do których przylegają adhezyjnie dwie, jednakowe warstwy kompozytu polimerowego na bazie włókien węglowych połączonych żywicą epoksydową, według wynalazku, jest to, że w części środkowej laminatu znajduje się warstwa włókniny poliestrowej o grubości od 3 mm do 9 mm i o gramaturze 339 g/m2. Do obu powierzchni warstwy włókniny poliestrowej przylegają adhezyjnie dwie, jednakowe warstwy kompozytu polimerowego na bazie włókien węglowych połączonych żywicą epoksydową o grubości 0,2 mm każda, do których przylegają adhezyjnie dwie, jednakowe warstwy kompozytu polimerowego na bazie włókien szklanych połączonych żywicą epoksydową o grubości 0,2 mm każda, które przylegają adhezyjnie do warstwy żywicy polimerowej o grubości 1 μm. Warstwa żywicy polimerowej nałożona jest na warstwę ceramiczną o grubości 5 od 8 μm do 12 μm znajdującą się na arkuszu blachy ze stopu aluminium o grubości od 0,2 mm do 1 mm. Arkusz blachy ze stopu aluminium na zewnętrznej powierzchni posiada warstwę ceramiczną o grubości od 8 μm do 12 μm z nałożoną warstwą żywicy polimerowej o grubości 1 μm.
PL 240 799 B1
Istotą sposobu wytwarzania laminatu aluminium-szkło-węgiel, według wynalazku, jest to, że na dwa arkusze blachy ze stopu aluminium o grubości od 0,2 mm do 1 mm posiadające na obu powierzchniach warstwę ceramiczną o grubości od 8 μm do 12 μm nakłada się obustronnie warstwę żywicy polimerowej o grubości 1 μm, po czym pozostawia się na czas 30 min w temperaturze 23°C, następnie suszy się w czasie 60 min w temperaturze 121°C w suszarce elektrycznej. Po wysuszeniu nakłada się na jeden z arkuszy blachy ze stopu aluminium o grubości od 0,2 mm do 1 mm posiadający na obu powierzchniach warstwę ceramiczną o grubości od 8 μm do 12 μm i warstwę żywicy polimerowej o grubości 1 μm kolejno dwie, jednakowe warstwy kompozytu polimerowego na bazie włókien szklanych połączonych żywicą epoksydową o grubości 0,2 mm każda, po czym nakłada się kolejno dwie, jednakowe warstwy kompozytu polimerowego na bazie włókien węglowych połączonych żywicą epoksydową o grubości 0,2 mm każda. Następnie nakłada się warstwę włókniny poliestrowej o grubości od 3 mm do 9 mm i o gramaturze 339 g/m2. Na warstwę włókniny poliestrowej nakłada się kolejno dwie, jednakowe warstwy kompozytu polimerowego na bazie włókien węglowych połączonych żywicą epoksydową o grubości 0,2 mm każda, na które nakłada się kolejno dwie, jednakowe warstwy kompozytu polimerowego na bazie włókien szklanych połączonych żywicą epoksydową o grubości 0,2 mm każda, po czym nakłada się drugi z arkuszy blachy ze stopu aluminium o grubości od 0,2 do 1 mm posiadający na obu powierzchniach warstwę ceramiczną o grubości od 8 μm do 12 μm i warstwę żywicy polimerowej o grubości 1 μm. Następnie wykonuje się pakiet próżniowy i odsysa się powietrze do podciśnienia -0,08 MPa, po czym poddaje się całość procesowi utwardzania.
Korzystnie jest, gdy nakłada się kolejno dwie, jednakowe warstwy kompozytu polimerowego na bazie włókien szklanych połączonych żywicą epoksydową w kierunku ułożenia 0°/0° albo 90°/90° albo +45°/-45°.
Korzystnie jest, gdy nakłada się kolejno dwie, jednakowe warstwy kompozytu polimerowego na bazie włókien węglowych połączonych żywicą epoksydową w kierunku ułożenia 0°/0° albo 90°/90° albo +45°/45°.
Korzystnym skutkiem wynalazku jest to, że otrzymuje się laminat aluminium-szkło-węgiel o dobrej odporności na uderzenia dynamiczne niskiej prędkości. W procesie utwardzania w autoklawie, włóknina poliestrowa jest przesączona żywicą epoksydową pochodzącą od kompozytu polimerowego. Dzięki przesączonej włókninie poliestrowej dochodzi do zmniejszenia ilości pęknięć w laminacie. Ponadto wytrzymałość na granicy rozdziału włókniny i kompozytu polimerowego jest zwiększona. Właściwości laminatu wytworzonego sposobem według wynalazku umożliwiają wykorzystanie go w przemyśle samochodowym i lotniczym.
Wynalazek został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia przekrój poprzeczny laminatu.
P r z y k ł a d 1
Sposób wytwarzania laminatu aluminium-szkło-węgiel polegał na tym, że dwa arkusze blachy 1 ze stopu AlCu4Mgl w stanie utwardzenia T3 według normy PN-EN 515:2017-05 o wymiarach 300 x 400 mm i grubości 0,3 mm poddano procesowi utleniania anodowego poprzez metodę elektrochemiczną w wodnym roztworze kwasu chromowego (VI), gdzie dla kwasu chromowego anodowanie przebiegało w sposób następujący: oczyszczanie papierem ściernym o gradacji 2000 i odtłuszczanie wstępne acetonem blach ze stopu aluminium, odtłuszczanie alkaliczne, płukanie i trawienie w kąpieli sulfochromowej, płukanie, anodowanie w kwasie chromowym - bezwodnik kwasu chromowego w temperaturze 38°-42°C przy napięciu « 20V oraz w czasie « 45 minut. Po procesie anodowania płukano w wodzie dwa arkusze blachy 1 przez 5 minut i pozostawiono do wysuszenia w temperaturze 23°C. Każdą warstwę ceramiczną 2 o grubości 8 μm wytworzoną na arkuszach blachy 1 powleczono warstwą środka uaktywniającego powierzchnię na bazie syntetycznej żywicy polimerowej o udziale masowym alkohol diacetonowy 35%, keton metylowo-etylowy - Butanon 25%, tetrahydrofuran 20%, 1-metoksypropan-2-ol 5%, żywica epoksydowa 5%, woda 5%, eter 3-(trimetoksysililo) propyloglicydylowy 1%, żywica fenolowo-formaldehydowa 1%, eter glicydowy polimeru fenolowo-formaldehydowego 1%, chromian strontu (VI) 1%, alkohol metylowy 1%, tworząc warstwę żywicy polimerowej 3 o grubości 1 μm. Następnie pozostawiono na czas 30 minut w temperaturze 23°C, po czym suszono w czasie 60 min w temperaturze 121°C w suszarce elektrycznej. Po wysuszeniu nałożono na jeden z arkuszy blachy 1 posiadający na obu powierzchniach warstwę ceramiczną 2 i warstwę żywicy polimerowej 3 kolejno dwie, jednakowe warstwy kompozytu polimerowego na bazie włókien szklanych połączonych żywicą epoksydową 4 o grubości 0,2 mm każda, w kierunku ułożenia 0°/0°, po czym nałożono kolejno dwie, jednakowe warstwy kompozytu po limero
PL 240 799 B1 wego na bazie włókien węglowych połączonych żywicą epoksydową 5 o grubości 0,2 mm każda, w kierunku ułożenia 0°/0°. Następnie nałożono warstwę włókniny poliestrowej 6 o grubości 3 mm i o gramaturze 339 g/m2. Na warstwę włókniny poliestrowej 6 nałożono kolejno dwie, jednakowe warstwy kompozytu polimerowego na bazie włókien węglowych połączonych żywicą epoksydową 5 o grubości 0,2 mm każda, w kierunku ułożenia 0°/0°, na które nałożono kolejno dwie, jednakowe warstwy kompozytu polimerowego na bazie włókien szklanych połączonych żywicą epoksydową 4 o grubości 0,2 mm każda, w kierunku ułożenia 0°/0°. Następnie nałożono drugi z arkuszy blachy 1 posiadający na obu powierzchniach warstwę ceramiczną 2 i warstwę żywicy polimerowej 3. Całość ułożono na formie aluminiowej i za pomocą pakietu próżniowego odessano powietrze do podciśnienia -0,08 MPa. Następnie całość utwardzano w komorze autoklawu w temperaturze +135°C oraz w ciśnieniu 0,4 MPa. Wewnątrz komory autoklawu nagrzewano i chłodzono pakiet próżniowy z prędkością 2°C/min. Cały proces utwardzania z nagrzewaniem i chłodzeniem przebiegał w czasie 4,5 godziny. Po wyjęciu pakiet próżniowy z autoklawu schłodzono do temperatury 23°C.
W wytworzonym laminacie aluminium-szkło-węgiel w części środkowej znajduje się warstwa włókniny poliestrowej 6 o grubości 3 mm i o gramaturze 339 g/m2. Do obu powierzchni warstwy włókniny poliestrowej 6 przylegają adhezyjnie dwie, jednakowe warstwy kompozytu polimerowego na bazie włókien węglowych połączonych żywicą epoksydową 5 o grubości 0,2 mm każda, do których przylegają adhezyjnie dwie, jednakowe warstwy kompozytu polimerowego na bazie włókien szklanych połączonych żywicą epoksydową 4 o grubości 0,2 mm każda, które przylegają adhezyjnie do warstwy żywicy polimerowej 3 o grubości 1 μm. Warstwa żywicy polimerowej 3 nałożona jest na warstwę ceramiczną 2 o grubości 8 μm znajdującą się na arkuszu blachy 1 ze stopu AlCu4Mg1 w stanie utwardzenia T3 o grubości 0,3 mm, który na zewnętrznej powierzchni posiada warstwę ceramiczną 2 o grubośc i 8 μm z nałożoną warstwą żywicy polimerowej 3 o grubości 1 μm.
Otrzymany laminat poddano badaniom na uderzenia o niskiej prędkości poniżej 5 m/s w zakresie energii 5 J i 20 J. Laminat charakteryzował się zmniejszonym zniszczeniem warstw kompozytowych oraz zwiększoną wartością absorpcji energii przez warstwę poliestrową. Siła maksymalna uzyskana w badaniach na uderzenia wynosiła dla 5 J - 2274 N, a dla 20 J - 4527 N.
P r z y k ł a d 2
Sposób wytwarzania laminatu aluminium-szkło-węgiel przebiegał jak w pierwszym przykładzie wykonania, z tym, że wykorzystano dwa arkusze blachy 1 o grubości 1 mm posiadające na obu powierzchniach warstwę ceramiczną 2 o grubości 12 μm i warstwę żywicy polimerowej 3 o grubości 1 μm, jednakowe warstwy kompozytu polimerowego na bazie włókien szklanych połączonych żywicą epoksydową 4 o grubości 0,2 mm każda, które ułożono w kierunku ułożenia 90°/90°, jednakowe warstwy kompozytu polimerowego na bazie włókien węglowych połączonych żywicą epoksydową 5 o grubości 0,2 mm każda, które ułożono w kierunku ułożenia 90°/90° i warstwę włókniny poliestrowej 6 o grubości 9 mm i o gramaturze 339 g/m2.
W wytworzonym laminacie aluminium-szkło-węgiel w części środkowej znajduje się warstwa włókniny poliestrowej 6 o grubości 9 mm i o gramaturze 339 g/m2. Do obu powierzchni warstwy włókniny poliestrowej 6 przylegają adhezyjnie dwie, jednakowe warstwy kompozytu polimerowego na bazie włókien węglowych połączonych żywicą epoksydową 5 o grubości 0,2 mm każda, do których przylegają adhezyjnie dwie, jednakowe warstwy kompozytu polimerowego na bazie włókien szklanych połączonych żywicą epoksydową 4 o grubości 0,2 mm każda, które przylegają adhezyjnie do warstwy żywicy polimerowej 3 o grubości 1 μm. Warstwa żywicy polimerowej 3 nałożona jest na warstwę ceramiczną 2 o grubości 12 μm znajdującą się na arkuszu blachy 1 ze stopu AlCu4Mg1 w stanie utwardzenia T3 o grubości 1 mm, który na zewnętrznej powierzchni posiada warstwę ceramiczną 2 o grubości 12 μm z nałożoną warstwą żywicy polimerowej 3 o grubości 1 μm.
Otrzymany laminat poddano badaniom na uderzenia o niskiej prędkości poniżej 5 m/s w zakresie energii 5 J i 20 J. Laminat charakteryzował się zmniejszonym zniszczeniem warstw kompozytowych oraz zwiększoną wartością absorpcji energii przez warstwę poliestrową. Siła maksymalna uzyskana w badaniach na uderzenia wynosiła dla 5 J - 1935 N, a dla 20 J - 4903 N.
P r z y k ł a d 3
Sposób wytwarzania laminatu aluminium-szkło-węgiel przebiegał jak w pierwszym przykładzie wykonania, z tym, że wykorzystano dwa arkusze blachy 1 o grubości 0,5 mm posiadające na 20 obu powierzchniach warstwę ceramiczną 2 o grubości 10 μm i warstwę żywicy polimerowej o grubości 1 μm, jednakowe warstwy kompozytu polimerowego na bazie włókien szklanych połączonych żywicą epoksydową 4 o grubości 0,2 mm każda, które ułożono w kierunku ułożenia +45°/-45°, jednakowe warstwy
Claims (2)
1. Laminat aluminium-szkło-węgiel posiadający od zewnętrznej strony arkusz blachy (1) ze stopu aluminium, który na obu powierzchniach posiada warstwę ceramiczną (2) z nałożoną warstwą żywicy polimerowej (3), do której przylegają adhezyjnie dwie, jednakowe warstwy kompozytu polimerowego na bazie włókien szklanych połączonych żywicą epoksydową (4), do których przylegają adhezyjnie dwie, jednakowe warstwy kompozytu polimerowego na bazie włókien węglowych połączonych żywicą epoksydową (5) znamienny tym, że w części środkowej laminatu znajduje się warstwa włókniny poliestrowej (6) o grubości od 3 mm do 9 mm i o gramaturze 339 g/m2, do której obu powierzchni przylegają adhezyjnie dwie, jednakowe warstwy kompozytu polimerowego na bazie włókien węglowych połączonych żywicą epoksydową (5) o grubości 0,2 mm każda, do których przylegają adhezyjnie dwie, jednakowe warstwy kompozytu polimerowego na bazie włókien szklanych połączonych żywicą epoksydową (4) o grubości 0,2 mm każda, które przylegają adhezyjnie do warstwy żywicy polimerowej (3) o grubości 1 μm, która nałożona jest na warstwę ceramiczną (2) o grubości od 8 μm do 12 μm znajdującą się na arkuszu blachy (1) ze stopu aluminium o grubości od 0,2 mm do 1 mm, który na zewnętrznej powierzchni posiada warstwę ceramiczną (2) o grubości od 8 μm do 12 μm z nałożoną warstwą żywicy polimerowej (3) o grubości 1 μm.
2. Sposób wytwarzania laminatu aluminium-szkło znamienny tym, że na dwa arkusze blachy (1) ze stopu aluminium o grubości od 0,2 mm do 1 mm posiadające na obu powierzchniach warstwę ceramiczną (2) o grubości od 8 μm do 12 μm nakłada się obustronnie warstwę żywicy polimerowej (3) o grubości 1 μm, po czym pozostawia się na czas 30 min w temperaturze 23°C, następnie suszy się w czasie 60 min w temperaturze 121°C w suszarce elektrycznej, po wysuszeniu nakłada się na jeden z arkuszy blachy (1) ze stopu aluminium o grubości od 0,2 mm do 1 mm posiadający na obu powierzchniach warstwę ceramiczną (2) o grubości od 8 μm do 12 μm i warstwę żywicy polimerowej (3) o grubości 1 μm kolejno dwie, jednakowe warstwy kompozytu polimerowego na bazie włókien szklanych połączonych żywicą epoksydową (4) o grubości 0,2 mm każda, po czym nakłada się kolejno dwie, jednakowe warstwy kompozytu polimerowego na bazie włókien węglowych połączonych żywicą epoksydową (5) o grubości 0,2 mm każda, następnie nakłada się warstwę włókniny poliestrowej (6) o grubości od 3 mm do 9 mm i o gramaturze 339 g/m2, na którą nakłada się kolejno dwie, jednakowe warstwy kompozytu polimerowego na bazie włókien węglowych połączonych żywicą epoksydową (5) o grubości 0,2 mm każda, na które nakłada się kolejno dwie, jednakowe warstwy kompozytu polimerowego na bazie włókien szklanych połączonych żywicą epoksydową (4) o grubości 0,2 mm każda, po czym nakłada się drugi z arkuszy blachy (1) ze stopu aluminium o grubości od 0,2 do 1 mm posiadający na obu powierzchniach warstwę ceramiczną (2) o grubości od 8 μm do 12 μm i warstwę żywicy polimerowej (3) o grubości 1 μm, następnie wykonuje
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL437399A PL240799B1 (pl) | 2021-03-25 | 2021-03-25 | Laminat aluminium-szkło-węgiel i sposób jego wytwarzania |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL437399A PL240799B1 (pl) | 2021-03-25 | 2021-03-25 | Laminat aluminium-szkło-węgiel i sposób jego wytwarzania |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL437399A1 PL437399A1 (pl) | 2021-09-06 |
| PL240799B1 true PL240799B1 (pl) | 2022-06-06 |
Family
ID=77662606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL437399A PL240799B1 (pl) | 2021-03-25 | 2021-03-25 | Laminat aluminium-szkło-węgiel i sposób jego wytwarzania |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL240799B1 (pl) |
-
2021
- 2021-03-25 PL PL437399A patent/PL240799B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL437399A1 (pl) | 2021-09-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Salve et al. | A review: fiber metal laminates (FML’s)-manufacturing, test methods and numerical modeling | |
| PL243792B1 (pl) | Laminat aluminium-szkło i sposób jego wytwarzania | |
| Khan et al. | Effect of various surface preparation techniques on the delamination properties of vacuum infused Carbon fiber reinforced aluminum laminates (CARALL): Experimentation and numerical simulation | |
| Lee et al. | Development of vacuum-assisted prepreg compression molding for production of automotive roof panels | |
| PL243177B1 (pl) | Laminat magnez-szkło i sposób jego wytwarzania | |
| CN103282195B (zh) | 具有改进的阻尼性质的多层和组成梯度结构 | |
| PL240796B1 (pl) | Laminat magnez-szkło i sposób jego wytwarzania | |
| CN105522788B (zh) | 一种纤维金属层合板及其制备方法 | |
| Patil et al. | Characterization of glass laminate aluminium reinforced epoxy-a review | |
| PL240800B1 (pl) | Laminat tytan-szkło-węgiel i sposób jego wytwarzania | |
| Xue et al. | Reduction of thermal residual stress in carbon fiber aluminum laminates using a thermal expansion clamp | |
| CN101417524A (zh) | 碳纤维金属复合层合板的制造方法 | |
| PL243791B1 (pl) | Laminat aluminium-szkło i sposób jego wytwarzania | |
| PL243790B1 (pl) | Laminat aluminium-szkło i sposób jego wytwarzania | |
| Hassan et al. | Investigation of the mechanical behavior of novel fiber metal laminates | |
| CN106183328A (zh) | 一种纤维金属层板构件的制造方法及其采用的装置 | |
| CN115655882B (zh) | 一种碳纤维金属层合板拉伸强度的计算方法 | |
| Merzuki et al. | Experimental investigation of free vibration analysis on fibre metal composite laminates | |
| Stoll et al. | The effect of an elastomer interlayer thickness variation on the mechanical properties of Fiber-Metal-Laminates | |
| Thomas et al. | Computational modelling and experimental techniques for fibre metal laminate structural analysis: a comprehensive review | |
| PL240798B1 (pl) | Laminat aluminium-węgiel i sposób jego wytwarzania | |
| PL240799B1 (pl) | Laminat aluminium-szkło-węgiel i sposób jego wytwarzania | |
| JP2005161852A (ja) | 金属／繊維強化プラスチック複合材料及びその製造方法 | |
| Wielage et al. | CAPAAL and CAPET–new materials of high-strength, high-stiff hybrid laminates | |
| PL240797B1 (pl) | Laminat aluminium-szkło i sposób jego wytwarzania |