夹层芯材制造技术

本发明专利技术涉及夹层芯材(1)，特别是用于夹层层压材料(10)的夹层芯材(1)，其中所述夹层芯材(1)包含一定数量的具有纵向结构的柔性芯材元件(3)。本发明专利技术还涉及用于夹层芯材(1)的柔性芯材(3)、包括这类夹层芯材(1)的夹层层压材料(10)和风轮机叶片。另外，本发明专利技术涉及制造这类夹层芯材(1)的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及夹层芯材，特别是用于在纤维增强塑料复合材料中使用的夹层层压制品的夹层芯材，并涉及用于这样的夹层芯材的芯材元件。本专利技术还涉及包含这样的夹层芯材的夹层层压制品和风轮机叶片，以及制造这样的夹层芯材的方法。
技术介绍
为了制造轻质和刚性的构造，通常应用夹层构造。夹层构造材料通常包括中心轻质芯材，所述夹层芯材，和应用在该夹层芯材的每一侧上的一个或多个复合层压结构的表层，其通常由纤维增强树脂材料制成。常用的夹层芯材为端纹的轻质木材板、铝制的蜂窝状结构、卡板或纸张、热塑性泡沫材料板如PVC、PET泡沫或任何其他这样的材料。所述夹层芯材通常作为整套工具供给，其中所有板经过精确加工以彼此匹配。目前为止，将这些板放置在模具中都是由手工摆放完成的，因此耗时而且劳动强度大。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供改进的夹层芯材、柔性芯材元件、夹层层压制品和风轮机叶片，以及制造这样的夹层芯材的改进方法，尤其是更有成本效益和更省时的工艺。本专利技术的目的通过权利要求1的夹层芯材、权利要求8的柔性芯材元件、权利要求9的夹层层压制品、权利要求10的风轮机叶片、和权利要求11的制造夹层芯材的方法来实现。特别地，调整根据本专利技术的夹层芯材以用于制造夹层层压制品。这样的夹层层压制品特别优选作为纤维增强塑料复合材料，该复合材料可用于各种技术产品中，如轿车、飞机、风轮机叶片、储罐等。根据本专利技术的夹层芯材包括一定数量的，即至少一个优选多个(例如两个、三个或更多个)，具有纵向结构的柔性芯材元件。夹层芯材可以由任何材料制成，只要其能够提供为基本纵向结构即可。具有纵向结构的元件是指在一个方向上的尺寸比在任何其他方向上的尺寸大几十或上百倍的数量级。长度为约40-50米的常规风轮机叶片的宽度通常为约3米。所述叶片的厚度通常为约2米，其与根部的直径近似。还可以是基本上无端的(endless)芯材元件，其在制造夹层芯材所需的相应长度处切割。“无端的”是指所述元件的长度比制造一个芯材部件所需的长度更长。另外，所述柔性芯材元件是柔性元件，其适合于缠绕在线筒和/或卷筒上，并因此不同于常用的基本刚性的板状芯材。因此，所述芯材可易于输送或储存。另外，所述芯材在其使用过程中例如在制造夹层层压制品中可易于处理。因此，根据本专利技术的夹层层压制品包括这样的夹层芯材和在所述夹层芯材的第一和/或第二表面上的至少一个夹层表层。优选地，将一个或多个夹层表层设置在所述夹层芯材的每一表面上。所述夹层表层材料通常由纤维增强塑料材料制成以增强所述夹层层压产品的刚性。根据本专利技术，所述夹层层压制品主要在两个维度上延伸，如轿车、飞机、风轮机叶片等的板件或构造部件。因此，根据本专利技术的风轮机叶片包含如上文所述的夹层芯材或夹层层压制品。风轮机叶片通常主要在一个方向上延伸，而其他两个维度上远小于第一个。因此，由具有纵向结构的芯材元件制成的根据本专利技术的夹层芯材能够节约成本，因为在制造过程中不需要磨制或切割所述芯材的板。另外，芯材的废料显著减少，因为可以将所述芯材元件适当地布置为与最终产品的纵向延伸一致。这样又降低了处理废料芯材的成本。在本专利技术的其他方面，制造这样的夹层芯材的方法包括将一定数量的具有纵向结构的芯材元件布置，即安置、部署、挤出等，到模具中的步骤。模具可以是任何适合于将所述夹层芯材制成所期望形状的模具。模具可以具有两半，其中通过彼此相对地按压这两半来压制和完成该制成品。本专利技术的方法的优点是通过按期望布置所述柔性夹层芯元件来将所述夹层芯材适当地布置、安置或放置在模具中期望的位置。挨着第一元件，可以将第二、第三或多个元件放置在模具中。当然，可以将所述夹层芯元件放置在一层中，其中各元件仅具有一个或两个相邻元件；或布置在包括多个层如两层、三层、四层、五层或更多层的层叠体中。因此，可以采用同样的夹层芯元件制造改进的各种形状的最终夹层芯材产品。这使得能够有改进的设计变化性。本专利技术的特别有利的实施方案和特征通过从属权利要求给出，如下文描述所示。其他的实施方案可以通过结合下文中所描述的各实施方案的特征导出，并且可以将各个权利要求类别的特征以任何合适的方式相结合。本专利技术的夹层芯材优选包含一定数量的具有特定纵向，特别是基本上无端的，结构的柔性夹层芯材元件。这样的柔性芯材元件的优选实例为包括丝束(tow)或线(thread)的那些，该丝束或线包含基本上柔性的材料。可以将这样的丝束或线在线筒或卷筒上供给或储存以减少储存和/或输送成本。所述芯材元件如所述丝束或线优选包含一定数量的纤维和/或管材和/或软管或由其制成。因此，每一丝束或线可以由纤维、管材、软管或它们的混合物中的一种或多种组成。优选预先制造这些纤维、管材或软管并将它们结合在一起，尤其是如果多个纤维结合在一根丝束或线中时。这可以通过例如将纤维表面材料粘合或熔合在一起来完成以制造丝束。在一起结合成丝束的纤维的数目取决于期望的丝束厚度并可以增加，只要纤维固定得足够结实以避免在夹层芯材制造过程中的任何纤维损耗即可。可选择地，通常中空的软管可以填充有纤维或提供足够稳定性的任何其他材料。可以通过粘合或熔合结合将这些软管结合，或者可以通过外部连接件如缠绕在所述软管上的任选的弹性环绕线来将它们固定以制造丝束。当然，纤维或管材也可以采用这种固定方法。为了减小所述芯的重量，所述芯材优选为轻质材料。因此，所述纤维或管材或软管可以为中空的或填充有轻质材料。用于填充例如软管的优选材料可以为微气球(中空微球，micro balloon)、中空纤维或任何其他轻质材料。所述微气球或纤维材料例如可以为玻璃或塑料。所述软管材料优选包含玻璃纤维、纸、芳族聚酰胺纤维或任何其他的纤维材料。为了在完成的产品中或在其制造过程中强化所述夹层芯层，所述软管材料可以为液体树脂可渗透的。在这种情况下，用于将所述夹层芯元件彼此结合的液体树脂在该树脂的固化过程中可以部分地或全部地渗入所述软管材料中以将其强化。在其他实施方案中，所述芯材元件包括一定数量的，即至少一个或多个(例如，两个、三个、或甚至更多个)，编织纤维软管，其任选地通过同时将纤维粗纱编织在芯周围来制造，该芯特别是泡沫芯，例如包含聚氨酯泡沫的泡沫芯。所述泡沫芯可以通过挤出方法使用泡沫供应管和在一定数量的线筒上供给的一定数量的纤维粗纱形式的芯材元件来制造。通过泡沫内部件的共挤出以及将纤维粗纱缠绕在所述泡沫芯周围，可以制造编织软管。这些丝束具有改进的可靠性并可以易于处理。更具体地，可以按需要完成所编织软管的生产和泡沫形成。例如，甚至可以临近模具进行，其中在制造夹层层压制品过程中将所述夹层芯材布置在该模具中。可以将由此制得的丝束缠绕在线筒或卷筒上供用作夹层芯材。由于泡沫芯，和纤维粗纱如玻璃或碳纤维粗纱，所述丝束是轻质的，但具有足够的刚性用于例如给夹层层压制品提供改善的剪切强度。可选择地，根据另一种实施方案的夹层芯材包含泡沫，例如无端的泡沫材料片，SP泡沫条带，优选具有圆形或矩形截面。如果将两个或更多个芯材元件在模具中布置为彼此相邻，那么矩形截面可以是优选的。在这种情况下，能够易于将由单一泡沫材料条带制成的片置于所述模具中。 这样的泡沫条带可以通过挤出技术或可以在卷绕于线筒或卷筒上之前从更宽的板条或板上切割下来。根据优选实施方案的夹层芯材由配有加强纤维的芯本文档来自技高网...

【技术保护点】
夹层芯材(1)，特别是用于夹层层压制品(10)的夹层芯材(1)，其中所述夹层芯材(1)包含一定数量的具有纵向结构的柔性芯材元件(3)。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：E格罗夫尼尔森，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：