本发明专利技术涉及一种双层部件(1)，所述双层部件具有第一层(2)和第二层(3)，其中所述第一层和所述第二层(2、3)彼此连接，其中所述第一层和所述第二层(2、3)具有不同的热膨胀系数，其中所述第一层(2)包括第一塑料，并且所述第二层(3)包括第二塑料或碳纤维，其中所述双层部件(1)在热量的影响下能够可逆地变形。所述双层部件(1)的改进在于，所述双层部件(1)可以插入热机(4)中，其中所述双层部件(1)的厚度至少为0.1mm，其中所述双层部件(1)的厚度为5cm或小于5cm。
Double-layer components, methods for manufacturing double-layer components and heat engines with multiple double-layer components
The invention relates to a double-layer component (1), which has a first layer (2) and a second layer (3), wherein the first layer and the second layer (2, 3) are connected to each other. The first layer and the second layer (2, 3) have different thermal expansion coefficients. The first layer (2) includes the first plastic and the second layer (3) includes the second plastic or carbon fiber. The double-layer component (1) can be reversibly deformed under the influence of heat. The improvement of the double-layer component (1) is that the double-layer component (1) can be inserted into the heat engine (4), in which the thickness of the double-layer component (1) is at least 0.1 mm, and the thickness of the double-layer component (1) is 5 cm or less.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】双层部件、用于制造双层部件的方法和具有多个双层部件的热机本专利技术涉及具有独立权利要求前序部分的特征的双层部件、制造双层部件的方法，以及热机。双层部件具有第一层和第二层，这两层结合在一起。这两层具有不同的热膨胀系数。热膨胀系数表示物质的长度在特定温度变化时如何变化。两层均由塑料材料制成。其特征在于，所述两个层具有不同的热膨胀系数，双层部件在热量的影响下的变形是可逆的，如例如从双金属条(长条)中已知的。双层部件显示出双金属效应。已知各种双层部件，其用于遮蔽。从通用EP0369080A1中，已知一种由自卷材料制成的塑料片形式的双层部件。所述塑料片由具有不同膨胀特性的两个层组成。片在基态下处于卷绕状态。双层材料由层压到铝箔的一片聚乙烯组成，所述铝箔已沉积在拉伸的聚乙烯薄膜上。将第一层塑料材料加热和拉伸，并且施加到未拉伸的层。所描述的通用型双层部件和所述制造方法的缺点在于，这种双层部件的范围基本上限于遮蔽。这种薄膜的厚度特别是在微米范围内。所述双层部件在热变化时仅产生很小的力，虽然足以卷曲，但不能进一步使用这种双金属效应。例如从DE19629237C2中已知更多用于遮蔽的双层部件。这里，已知用于部件的温度依赖性遮蔽的双层装置，特别是太阳能收集器、窗户等。这里，使用单轴拉伸的塑料薄膜、未拉伸的薄膜和绝缘层。单轴拉伸的塑料薄膜在拉伸的方向上具有的热膨胀系数，与另一薄膜在拉伸方向上的线性膨胀系数大不相同。特别地，单轴拉伸的聚合物薄膜与铝箔组合用作内薄膜。从US3,430,441和FR854030中已知一种轮形式的热机。所述轮具有若干辐条，这些辐条由双金属条形式的双层部件形成。从DE2617577中已知一种覆盖物，所述覆盖物的形式为透明幅材以及在所述幅材一侧上布置的多个板条。可以改变表面与幅材与薄片平面之间的角度。鳍片是柔性的并且由热塑性材料构成，其中板条由若干层组成。这些层具有不同的热膨胀系数。在太阳辐射而成高温下，板条改变形状。板条由聚氯乙烯(PVC)制成。从DE2709207A1中已知一种由闭孔软泡沫塑料板制成的热敏百叶帘，其中通过切口将所述板分成薄片。由此形成的薄片在一些表面上层压有柔性材料的片，所述材料具有尽可能低的热膨胀系数。软泡沫片可以是泡沫聚乙烯。层压片由钢制成。本专利技术的目的是改进通用型双层部件。所述目的通过具有权利要求1的特征的双层装置解决。双层部件可用于热机，其中双层部件的厚度为至少0.1mm，优选0.5mm。厚度优选不小于0.5mm且不大于5cm，特别是不大于1cm，优选不大于5mm。条越薄，弯曲越大，但力越小。利用双层部件，可以以具有非常高的成本效益的方式构建热机，双层部件可以在发动机中产生足够大的力。双层装置的宽度对弯曲的幅度没有影响，而是对由双层部件产生的力具有影响。双层部件越宽，力越大。优选地，双层部件的宽度在1cm至50cm之间，特别是在1cm至30cm之间。如果需要构造更大的热机，则可能需要更大的宽度。在特别优选的实施方式中，设定热机的尺寸使得双层部件具有1cm-2cm的宽度。双层部件的长度也影响弯曲。双层部件越长，弯曲越大，并且可以从双层部件施加的力越大。双层部件的长度优选在5cm至100cm之间。在特别优选的实施方式中，长度在10cm至20cm之间。在特别优选的实施方式中，双层部件为条形。条的横截面特别是矩形。明显地，条的长度比宽度大。宽度优选大于厚度。长度与宽度与厚度的确切比率是解释使用情况的问题。使用具有两层塑料的双层部件具有以下优点：所述双层部件可以工作的温度范围是非常有用的。可使用的温度范围可以特别是在-20℃至+40℃之间。连续使用的最高温度低于相应塑料的熔化温度，即低于维卡软化温度约15度。双层部件优选形成为二聚物条，其工作与双金属条类似。可以制造所述层的材料的示例是例如聚乙烯，特别是HDPE。聚乙烯是世界上最广泛制造的塑料之一，因此成本低。一吨HDPE的成本约为1600.00欧元。因此，制造条的成本非常低。尺寸为一平方米的太阳能电池成本约为200.00欧元。因此，太阳能电池的效率大于百分之10。尽管具有双层部件的合适的热机的效率比太阳能电池低，但其成本仅为太阳能电池的成本的一小部分。所述成本显著低于太阳能电池的成本。HDPE的熔化温度为130度，而维卡软化温度为105度。一层可以由拉伸和退火的HDPE制成，而另一层由定向HDPE制成。HDPE的热导率为0.4瓦每开尔文米。例如，厚度为1mm且宽度为1cm、长度为10cm的二聚物条，从而面积为10cm2，那么，热导率为0.4瓦每开尔文。因此，假设工作温度差约为20开尔文，每条的热传导为8瓦或8焦耳每秒。HDPE的热容量为1.9焦耳每克开尔文。所使用的聚乙烯具有大于0.955g/cm3的高密度和/或小于每1000个碳原子1.3个支链的低支化度。这具有的优点是，可以在层中实现特别剧烈的热膨胀系数变化。HDPE的密度更优选为0.963克每cm3或更高。优选地，聚乙烯具有每1000个碳原子1个支链。至于HDPE，例如，可以优选地使用来自英力士(Ineos)的RigidexHD5502S。所述HDPE的密度为0.955克每cm3，其中支化度为每1000个碳原子1.3个支链。可替代地，可以使用英力士生产的RigidexHD6007S，其密度为0.962g/cm3，并且支化度小于每1000个碳原子0.5个支链。所期望的是，双层部件具有高热导率，使得热机具有高转数，因为条的冷却和加热与转数直接相关。在详细描述热机之前，首先更详细地讨论双层部件的制造。在优选的实施方式中，这些层由两条高密度聚乙烯(HDPE)制成，所述两条高密度聚乙烯具有非常不同的膨胀系数。然后将两个条结合在一起以形成对应的双层部件。HDPE的特殊性质特别有用。HDPE可以具有正和负的热膨胀系数，因此特别合适。为了获得所期望的性质，必须拉伸HDPE。为此，首先制备各向同性样品。这可以通过在远高于熔化温度下进行挤出或通过在模具中熔化粒料来完成。HDPE的熔点约为130度。为了拉伸，聚乙烯可以以肩棒的形式挤出或按压，然后被拉伸。拉伸可以以八倍拉伸系数来完成。这意味着拉伸后，肩杆或挤出的股线的长度要长8倍。在拉伸时，注意内含物和颈部非常重要。在拉伸过程中直径减小到约1/3。密度也迅速降低至诸如0.8克每cm3的值。为了增加密度，可以在高压釜中以5600巴处理样品10分钟。然而，然后获得的线性膨胀系数与压力处理无关，但弹性模量也会增大。通过拉伸和压力处理，弹性模量都会增大。对于双金属替代材料，因为机械应力可以相对较高，而高弹性模量可以对其进行补偿，期望使用较高的弹性模量。因此获得的条应具有约-24×10-6每开尔文的线性膨胀系数，所以具有负的线性膨胀系数，因此当它们加热时一起拉。在-20度至+40度的温度范围内，该过程是可逆的。拉伸的样品的线性膨胀系数为负，并且随温度升高负的更多。为了获得具有特别高的线性膨胀系数的条，必须将条退火至恰好低于熔化温度。这可以获得+160×10-6每开尔文的线性膨胀系数。当拉伸的HDPE层在恰好低于熔化温度退火时，这导致最大热膨胀系数。因此，取决于加工工艺，聚乙烯可以具有不同的热膨胀系数，尽管其在化学上仍然是同一物质。接下来，将这两条组合本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种双层部件(1)，所述双层部件具有第一层(2)和第二层(3)，所述第一层和所述第二层(2、3)彼此连接，其中所述第一层和所述第二层(2、3)具有不同的热膨胀系数，其中所述第一层(2)由第一聚合物构成，而所述第二层(3)由第二聚合物或碳纤维构成，其中所述双层部件(1)在热量的影响下能够可逆地变形，其特征在于，所述双层部件(1)能插入热机(4)，其中所述双层部件(1)的厚度至少为0.1mm，其中所述双层部件(1)的厚度为5cm或小于5cm。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.20 DE 102016012554.31.一种双层部件(1)，所述双层部件具有第一层(2)和第二层(3)，所述第一层和所述第二层(2、3)彼此连接，其中所述第一层和所述第二层(2、3)具有不同的热膨胀系数，其中所述第一层(2)由第一聚合物构成，而所述第二层(3)由第二聚合物或碳纤维构成，其中所述双层部件(1)在热量的影响下能够可逆地变形，其特征在于，所述双层部件(1)能插入热机(4)，其中所述双层部件(1)的厚度至少为0.1mm，其中所述双层部件(1)的厚度为5cm或小于5cm。2.根据权利要求1所述的双层部件，其特征在于，所述双层部件(1)的厚度至少为0.5mm。3.根据前述权利要求中任一项所述的双层部件，其特征在于，所述双层部件(1)的宽度在1cm至50cm之间的范围内。4.根据前述权利要求中任一项所述的双层部件，其特征在于，所述双层部件(1)的长度在5cm至100cm之间。5.根据前述权利要求所述的双层部件，其特征在于，所述长度在10cm至20cm之间。6.根据前述权利要求中任一项所述的双层部件，其特征在于，所述双层部件(1)的形状为条，其中所述条的长度大于所述宽度和所述厚度。7.根据前述权利要求中任一项所述的双层部件，其特征在于，所述层(2、3)中的至少一个由聚乙烯构成，其中所述聚乙烯的密度大于0.955g/cm3，和/或支化度小于每1000个C原子1.3个支链。8.根据前述权利要求中任一项所述的双层部件，其特征在于，层(2)由拉伸和退火的高密度...
【专利技术属性】
技术研发人员：马丁·胡贝尔，
申请(专利权)人：马丁·胡贝尔，
类型：发明
国别省市：德国,DE
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