本发明专利技术涉及借助于加固装置加强夹层结构。夹层结构的覆盖层可以主要由纤维塑料复合材料（ＦＫＶ）制成，并且芯部材料由聚合物硬泡沫材料制成。加固过程通过一夹纱器实现，其从该结构的一侧刺入夹层结构内或仅仅刺入芯部材料内（见图１；步骤１）。夹纱器在对置侧上夹住一加固结构（例如缝纫线，拉挤的纤维塑料复合材料杆）（见图１；步骤２）并且在一个返回运动期间将所述加固结构引入夹层结构内。由此通过加强结构附加地扩宽了贯通孔，由此可以获得芯部材料的贯通孔中的非常高的纤维体积份量。与传统的缝纫技术相比，芯部材料中贯通孔的直径主要通过加固结构影响。在加固过程之后可以在一个液体－复合材料－模制方法中向夹层结构内注入热固性或热塑性的矩阵材料。由此被注入材料的缝纫线在芯部材料中表现为高刚度和高强度的单向的纤维塑料复合材料元件，其加强芯部材料和整个夹层结构。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于加强夹层结构 的、在夹层结构的厚度方向上贯穿的加固结构的构造和制造。本专利技术适合于加强夹层结构。夹层结构可以优选由纤维塑料复合材料制成，其包括由纺织物半成品构成的覆盖层(图l; 3和5，例如 织物、布、垫子等)、芯部材料(附图说明图1; 4和5，例如聚合物泡沫材料) 和聚合物的矩阵材料(热塑性或热固性塑料)。夹层结构是分层构成 的结构，其由相对薄的上覆盖层(图1; 3)和下覆盖层(图1; 5)以 及较低的堆积密度的相互较厚的芯部层(图1; 4)构成。借助于本专利技术，借助于在厚度方向上贯穿的加固结构显著提高芯 部材料的横向的(例如在z方向上的抗压强度或抗拉强度和抗压刚度 或抗拉刚度；在xz及yz平面内的抗剪刚度及抗剪强度；在覆盖层和 芯部之间的抗剥离性能；破损安全特性)和面内的机械特征(例如朝 板平面的方向的刚度和强度)。
技术介绍
所以至今已知用于在厚度方向上加固夹层结构的制造方法，例如 双骑马订缝纫技术、暗缝缝纫技术或双针缝纫技术以及簇绒法，共同 点在于加固元件(例如缝纫线、粗纱)与针共同地引入夹层结构内。 在传统的纺织物类型的缝纫件中，包含缝纫线的针的引入和紧接着的 拉出缝纫针并且将缝纫线留在缝纫孔内由于纺织物的弹性恢复效果通 常不产生问题。然而在具有聚合物硬泡沫材料作为芯部材料的夹层结 构中，包含缝纫线的针的引入导致蜂窝形的结构的破坏，并且由于塑 性和弹性变形导致聚合物的硬泡沫材料的变形至缝纫针直径的大小。在拉出缝纫针和将缝纫线留在缝纫孔内后，由于蜂窝壁的弹性的变形部分导致贯通孔的直径的减小，由此芯部孔直径再次小于缝纫针直径(见图2)。在芯部中所产生的贯通孔的直径和所使用的缝纫针 之间形成一个几乎线性的关系(图2),即缝纫线直径越大，则在芯 部中形成的贯通孔越大。此外，缝纫线用于附加地扩宽芯部孔直径。 所述附加的扩宽大致对应于缝纫线(图2)的横截面面积。在此也适 用的是，所使用的缝纫线的横截面面积越大，那么附加的扩宽也越大。在将液体的矩阵材料(matrix material)注入夹层结构并且紧接 着硬化后，可以借助于显微检查确定芯部孔直径以及芯部孔内的缝纫 线纤维体积含量(Faservolumengehalt )。对借助于双-骑马订 (Doppelsteppstich )缝纫技术和利用直径为1.2mm的、具有62g/km 线性质量的芳香族聚酰胺线的缝纫针缝合的夹层结构的试验表明，在 唯——次刺入时在芯部材料中所产生的树脂柱的直径(约1.7mm)大 于未注入的夹层结构所测定的芯部孔直径(约l.lmm;见图2和图3)。 原因在于，通过缝纫针的刺入在缝纫针直径范围相邻的蜂窝壁被损坏。 在接下来的渗透过程中可以将树脂渗入这些具有约0.7mm的平均直 径的敞开孔内(图4)。在应用双骑马订缝纫技术时每次刺入总是在夹层结构的z方向上 引入两个缝纫线(见图4和图5)。为了提高贯通孔内的缝纫线体积含量并且因此提高加固作用，可以将业已缝合的位置再次或多次缝合。 然而在此业已位于芯部孔内的缝纫线可能由于缝纫针的重新刺入被损坏。借助于显微观察可以确定，缝纫线体积含量不能按照期望地与刺 入的数量成比例地上升(图3、 4和5)。原因在于，随着刺入和引入 的缝纫线的数量的提高，芯部孔的直径不保持恒定，因为芯部孔直径 通过附加地引入缝纫线大约加大了纱线横截面面积(图3,虛线)。 然而同样仍然确定，在非常高的刺入数量时真实的曲线走向(图3， 实线)才遵循这个理论。而在非常小的刺入数量时芯部孔的直径不成 比例地强烈上升。原因在缝纫机的定位精确度。如果重新到达需要被 缝合的位置时，那么缝纫针不会精确定心地刺入业已存在的孔内，而 是在定位精确度的范围内较小地向旁边偏离，由此芯部孔不成比例地加大。在大致八次刺入相同的芯部孔内后，其业已被如此强烈地加宽， 使得缝纫针进入存在的孔内，对蜂窝壁不产生附加的损坏。在进一步刺入时，扩宽仍然仅通过附加引入的缝纫线实现。在图4和5中示出 随着缝纫线的数量的增多，芯部孔内缝纫线体积含量的可能的升高。 图4中的黑色曲线描述了在芯部孔直径恒定时缝纫线体积含量的成比 例的上升；根据上述的精确定位精度的理论和由于引入的缝纫线附加 扩宽芯部孔直径，黑色的点化线描述了随着缝纫线或刺入的数量的升 高，缝纫线体积含量的真实走向。在唯一的刺入时可以仅仅获得约3.2 %的纤维体积含量，其通过直至IO倍的刺入仅可以提高至约20% (图 4和图5)。而一个单个的缝纫线束的纤维体积含量大约为58% (见 图5)。借助于这个观察清楚的是，在应用传统的制造方法(例如双骑马 订缝纫技术)时在聚合物芯部材料中所产生的直径主要依赖于所使用 的缝纫针直径、缝纫针横截面面积以及所应用的聚合物硬泡沫材料的 气孔直径。因为在所有至今已知的加固方法中缝纫针和缝纫线同时刺 入夹层结构中，所以在此总是导致引入的加固元件的横截面面积与芯 部孔直径的大小之间不利的比例。因此芯部孔直径中的高的纤维体积 含量，与覆盖层的纤维体积含量(>50%)差不多大小，利用传统的加 固方法是不能实现的。因为然而机械特性主要通过所引入的高刚度的 且高强度的加固结构影响，因此目的必须是，追求在芯部孔直径内的 尽可能高的加固结构纤维体积含量。此外芯部孔直径中高的树脂含量 提高重量，这特别是在航空和宇宙飞行中不能忍受。任务本专利技术的任务在于，通过在夹层结构的厚度方向(z方向)上引 入加固结构来改善夹层结构的机械特性，其中存在这样的可能性，即 在芯部孔直径上获得高的加固结构纤维体积含量。此外将加固结构引 入夹层结构内应当不是非常不利地影响重量。这种新型的缝纫技术同 样可以用于预成型附加的结构元件(例如纵梁、框架等)以及将其固 定在夹层结构上。方案上述目的这样实现，即，在芯部材料内引入必要的贯通孔和引入 加固结构在彼此不同的时间上实现，由此可以通过所^使用的缝纫线的 横截面面积调节在芯部孔直径上的加固结构纤维体积含量。图l示出本专利技术的这样类型的加固的夹层结构的构造。 一个夹纱器系统2 (Greifersystem )从夹层结构的一侧刺入芯部材料4 (步骤1和2 )并 且选择性地穿过上面的纺织物层3和下面的纺织物层5(步骤2 )并且 借助于一个夹纱器1在对置侧接受一个加固结构6例如缝纫线、拉挤 的纤维塑料加强的杆(步骤2)，其经由一个装置7供给，并且夹纱 器系统在返回运动期间将加固结构6送入夹层结构内(步骤3)。在 接下来的处理步骤中夹纱器系统2向上移动并且将加固结构拉入芯部 或夹层结构内(步骤3)。可以使用一种聚合物硬泡沫塑料(例如PMI、 PVC、 PEI、 PU等) 作为芯部材料4。芯部材料4可以具有直至150mm的厚度、约1250mm 的宽度和2500mm的长度。上面的纺织物的覆盖层3和下面的纺织物 的覆盖层5可以相同地或不同地构成，并且由玻璃、碳、芳香族聚酰 胺或其它的加强材料制成。各单个的纺织物的覆盖层的厚度可以是相 同的或不同的并且在O.lmm至l.Omm之间。可以使用热塑性塑料或 热固性塑料作为聚合物矩阵材料。加固结构6不仅可以由纺织物的加强结构(缝纫线或粗纱)制成， 而且也可以由杆状的元件(例如由单向的纤维本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于夹层结构的加固方法，其特征在于，一夹纱器系统（１、２）从该结构的一侧刺入芯部材料（４）内或刺入加设有覆盖层的芯部材料（３、４）内，在对置侧上夹住一加固结构（６）并且通过一个返回运动将所述加固结构引入芯部材料（４）内或引入加设有覆盖层的芯部材料（３、４）内。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：MA罗特，
申请(专利权)人：赢创罗姆有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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