Ячеистый материал и способы его производства

Настоящее изобретение относится к ячеистому материалу для производства ячеистых панелей, а также к способам для производства этого ячеистого материала. Ячеистый материал содержит металлические полосы, каждая из которых снабжена по меньшей мере на одной стороне слоем термопластичного материала, и имеют сплошную по существу трапецеидальную форму, а термопластичный материал является ответственным за связывание металлических полос друг с другом. Производство такого материала и панелей из него осуществляется относительно простым и недорогим способом. 9 н. и 18 з.п. ф-лы.

 

Настоящее изобретение относится к ячеистому материалу, а также к способам его производства.

Ячеистый материал имеет широкое применение для производства ячеистых панелей. Для этого слой ячеистого материала снабжается облицовочной пластиной на обеих сторонах. Ячеистая панель является очень легкой и очень прочной.

Ячеистые панели часто изготавливают из бумаги. В этом случае, листы бумаги склеивают вместе, обычно с использованием полос клея, полосы клея между следующими друг за другом листами расположены на расстоянии друг от друга. Пластины вырезают из ячеистого исходного материала, полученного таким образом. Затем пластину из ячеистого исходного материала растягивают, в результате того, что полосы бумаги отделяются друг от друга. Материал, который растянут, после этого имеет ширину, которая меньше, чем длина исходных полос. Затем облицовочные пластины приклеивают к растянутому ячеистому материалу.

Другой способ производства включает в себя, сначала, создание листов с трапецеидальной формой, а затем склеивание их друг с другом таким образом, что формируются ячейки в виде сот. Однако этот способ является более сложным, и, кроме того, является сложным аккуратное формирование трапецеидальных листов, что приводит к тому, что для склеивания листов вместе требуется дополнительное количество клея.

Ячеистые структуры изготавливают также из металла. Например, является известным использование алюминиевого ячеистого материала при конструировании самолетов. Этот ячеистый материал должен удовлетворять высоким требованиям, с точки зрения соблюдения размеров, и, по этой причине является очень дорогим. Металлические ячеистые панели также используются в других средствах транспорта как для прочности, так и для поглощения энергии столкновения. Металлические полосы, как правило, склеивают вместе, но известно также, что металлические полосы могут соединяться друг с другом, например, путем лазерной сварки.

Задачей настоящего изобретения является создание относительно недорогого металлического ячеистого материала и ячеистой панели, которые могут быть использованы в структурах, в которых требования, предъявляемые к ячеистому материалу, не являются самыми высокими.

Другой задачей является создание способа, который дает возможность для производства металлического ячеистого материала относительно простым и недорогим способом.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, первая задача настоящего изобретения достигается с помощью ячеистого материала для производства ячеистых панелей, этот ячеистый материал содержит металлические полосы, эти полосы снабжены каждая, по меньшей мере, на одной стороне, слоем термопластичного материала, и имеют сплошную, по существу трапецеидальную форму, термопластичный материал является ответственным за связывание металлических полос друг с другом.

Это создает ячеистый материал, который может производиться простым способом, поскольку он состоит из металлических полос, которые уже снабжены слоем термопластичного материала. По этой причине не является необходимым отдельное нанесение на полосы клея или другого связующего вещества. Кроме того, слой пластика также легко преобразовывать в связанное состояние. Слой термопластика обычно должен наноситься на всю поверхность одной или обеих сторон металлических полос, хотя для термопластичного материала является возможным также и только локальное присутствие. Очевидно, что металлические полосы предпочтительно являются настолько тонкими, насколько это возможно для предполагаемого применения. В данном контексте, термин сплошная, по существу трапецеидальная форма понимается, как обозначающий любую форму, которая напоминает соприкасающиеся трапеции, такие как истинные повторяющиеся трапеции, волновая форма, форма повторяющихся прямоугольников и тому подобное.

В принципе, для металлических полос может быть выбран любой конструкционный металл. Могут быть рассмотрены медь, латунь, сталь, алюминий или более специальные металлы, такие как вольфрам или титан, для очень специальных применений. В соответствии с предпочтительным воплощением, металлические полосы представляют собой алюминиевые полосы. Хотя алюминий является относительно дорогостоящим металлом, он является предпочтительным, например, если коррозия является неприемлемой. Кроме того, алюминий является относительно легким материалом.

Металлические полосы предпочтительно представляют собой стальные полосы. Стальные полосы, которые покрыты слоем термопластичного материала на одной или обеих сторонах, являются, с относительной точки зрения, очень недорогими, поскольку полосковая сталь, покрытая пластиком, является коммерчески доступной. В этом контексте, термин стальные полосы также должен пониматься, как охватывающий полосы из нержавеющей стали.

Металлические полосы предпочтительно имеют толщину 0,1-0,3 мм. При такой толщине, металлические полосы имеют достаточную прочность на изгиб, в то время как деформирование полос для придания им трапецеидальной формы также является легко осуществимым.

В соответствии с предпочтительным воплощением, слой термопластичного материала содержит материал полиэстра, Материал полиэстра имеет хорошие связывающие свойства по отношению к металлу.

Материал полиэстра предпочтительно представляет собой смесь кристаллизующихся сложных полиэфиров и некристаллизующихся сложных полиэфиров. Это приводит к улучшению связывания металла, по сравнению с использованием только кристаллизующихся сложных полиэфиров.

Материал полиэстра предпочтительно содержит полиэтилентерефталат (PET). Этот материал широко используется на тонких слоях алюминия или стали, этот металл с нанесенным покрытием используется для целей упаковки напитков и пищевых продуктов.

В соответствии с предпочтительным воплощением, связывание металлических полос получают в результате того, что слой или слои термопластичного материала между двумя металлическими полосами нагревают.

Второй аспект настоящего изобретения предусматривает способ для производства ячеистого исходного материала из металлических полос, которые снабжены, по меньшей мере, на одной стороне, слоем термопластичного материала, включающий в себя стадии, на которых:

a - размещают две металлические полосы друг напротив друга;

b - осуществляют локальный нагрев двух металлических полос, по существу через одинаковые интервалы, таким образом, что достигается температура, при которой две металлические полосы связываются друг с другом;

c - устанавливают по месту следующей металлической полосы;

d - осуществляют локальный нагрев металлической полосы, которая установлена по месту последней, и металлической полосы под ней по существу через одинаковые интервалы, таким образом, что достигается температура, при которой эти две полосы связываются друг с другом, положения связывания располагаются между положениями связывания, имеющимися ниже;

e - повторяют стадии -c- и -d- для желаемого количества металлических полос.

Этот способ может быть использован для производства ячеистого материала в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения. Поскольку исходной точкой являются металлические полосы, которые снабжены слоем термопластичного материала, не является необходимым нанесение клея, в качестве связующего материала, но, скорее, связывание между металлическими полосами может быть получено путем локального нагрева двух самых крайних металлических полос, с тем результатом, что пластик связывает металлические полосы вместе.

В соответствии с предпочтительным воплощением, металлические полосы сжимают вместе во время стадий -b- и -d-, что улучшает связывание металлических полос.

Локальный нагрев предпочтительно осуществляют путем индукционного нагрева полос. Количество подводимого тепла, таким образом, может точно контролироваться.

Альтернативно, локальный нагрев можно осуществлять путем радиационного нагрева полос. Это может быть тепловое излучение, но это может, например, также быть и лазерным излучением. В дополнение к этому, очевидно, является также возможным использование контактного нагрева в тех положениях, где должна нагреваться металлическая полоса.

После стадии -e- предпочтительно осуществляют следующие за ней стадии:

f - если это желательно, разделения ячеистого исходного материала на пластины, каждая пластина содержит металлические полосы с шириной, которая является меньшей, чем ширина исходных полос;

g - растяжения ячеистого исходного материала, так что получается материал с сотовой структурой.

Посредством этих стадий ячеистому исходному материалу, если это необходимо, придается желаемая толщина, а затем он растягивается с образованием ячеистой пластины.

Растянутый ячеистый материал предпочтительно снабжается двумя облицовочными пластинами для формирования ячеистой панели. Эти облицовочные пластины могут прикрепляться к растянутой ячеистой панели посредством термопластичного адгезива, во время этого процесса может подводиться тепло. В этом случае температура должна оставаться ниже, чем температура связывания термопластичного материала на ячеистом материале.

Третий аспект настоящего изобретения предусматривает способ для производства ячеистого материала из металлических полос, которые снабжены, по меньшей мере, на одной стороне, слоем термопластичного материала, включающий в себя следующие стадии, на которых:

a - создают металлические полосы, покрытые пластиком;

b - деформируют желаемое количество полос с формированием сплошной, по существу трапецеидальной формы;

c - размещают деформированные полосы вместе, в виде ячеистой структуры;

d - осуществляют нагрев деформированных полос до температуры, при которой слои пластика на металлических полосах связывают деформированные полосы вместе.

В соответствии с этим аспектом настоящего изобретения, полосы сначала деформируют в сплошную, по существу трапецеидальную форму, и только потом они связываются друг с другом в ячеистую структуру. Это представляет собой более сложный способ производства, но, тем не менее, он может быть преимущественным или необходимым для несколько более толстых металлических полос, потому, например, что связывание, обеспечиваемое термопластичным материалом, между полосами является недостаточным для удерживания полос вместе во время растяжения ячеистого исходного материала в соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения.

После стадий a-d предпочтительно следует стадия -e- обработки ячеистого материала для формирования ячеистой сердцевины для ячеистой панели, ячеистый материал снабжается желаемой формой поверхности на обеих сторонах. Поскольку полосы предварительно формируются перед связыванием друг с другом, является более трудным производство пластины из ячеистого материала, которая является совершенно плоской, так чтобы облицовочные пластины для ячеистой панели имели на ней достаточное количество точек связывания. По этой причине для ячеистой пластины является желательным, чтобы она обрабатывалась и снабжалась желаемой формой поверхности на обеих сторонах.

В соответствии с предпочтительным воплощением, ячеистый материал снабжается двумя облицовочными пластинами для формирования ячеистой панели. Это имеет место соответствующим образом, который объяснялся выше, в связи со вторым аспектом настоящего изобретения.

Четвертый аспект настоящего изобретения предусматривает способ для производства ячеистого материала из металлических полос, которые снабжены, по меньшей мере, на одной стороне, слоем термопластичного материала, включающий в себя стадии, на которых:

a - создают две покрытые пластиком полосы сплошной, по существу трапецеидальной формы;

b - размещают две полосы вместе, таким образом, что между ними формируются ячейки сотовой структуры;

c - осуществляют нагрев контактных поверхностей двух полос до температуры, при которой слой пластика между металлическими полосами связывает контактные поверхности вместе;

d - устанавливают по месту следующей полосы, которая является трапецеидальной по форме, таким образом, что формируются новые ячейки сотовой структуры;

e - осуществляют нагрев новых контактных поверхностей до температуры, при которой слой пластика между металлическими полосами связывает контактные поверхности вместе;

f - повторяют стадии -d- и -e- для желаемого количества металлических полос.

В соответствии с этим аспектом настоящего изобретения, полосы сначала деформируют, а затем связывают друг с другом по одной, таким образом, что ячеистый материал создается постадийно. Это также представляет собой сложный способ, но он может быть использован для относительно толстых полос, которые не могут нагреваться в виде полного набора, как в случае третьего аспекта настоящего изобретения.

Во время стадии -c- и -e- контактные поверхности предпочтительно сжимаются друг с другом вместе. Это улучшает связывание между металлическими полосами.

В соответствии с предпочтительным воплощением, за стадией -f- следует стадия: -g- обработки ячеистого материала для формирования ячеистой сердцевины для ячеистой панели, ячеистый материал снабжается желаемой формой поверхности на обеих сторонах. Это аналогично обработке в соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения.

В соответствии с одним из воплощений, ячеистый материал снабжается двумя облицовочными пластинами с формированием ячеистой панели. Это осуществляется способом, соответствующим тому, который описан в связи со вторым аспектом настоящего изобретения.

Настоящее изобретение также относится к ячеистому исходному материалу, полученному, как описано во втором аспекте настоящего изобретения, к ячеистому материалу, полученному, как описано во втором, третьем и четвертом аспектах настоящего изобретения, и к ячеистой панели, полученной, как описано во втором, третьем и четвертом аспектах настоящего изобретения.

Пример

Ниже приведено примерное воплощение производства ячеистого исходного материала в соответствии с настоящим изобретением.

Исходная точка представляет собой стальные полосы толщиной приблизительно 0,2 мм, которые снабжены на обеих сторонах слоем PET, имеющим толщину приблизительно 15-25 мкм соответственно. Полосы имеют ширину 15 мм и длину приблизительно 1000 мм. Концы полос используются для позиционирования полос друг по отношению к другу.

Две полосы размещают одну поверх другой и связывают друг с другом через интервалы приблизительно 60 мм путем индуктивного нагрева в магнитном поле. Те отрезки полосы, которые не должны связываться вместе, экранируются с помощью полос пластика. Устройство для генерирования магнитного поля удерживают на соответственном расстоянии от полос с помощью установочных блоков. Положения связывания имеют длину приблизительно 15 мм.

После первых двух полос, семь дополнительных полос последовательно присоединяются друг за другом к полосам, которые уже соединены друг с другом, положения связывания, для каждой следующей полосы, располагаются на некотором расстоянии от предшествующих положений связывания.

Ячеистый исходный материал, сформированный таким образом, затем растягивают обычным образом, с формированием пластины из ячеистого материала, с ячейками сот, со сторонами длиной приблизительно 15 мм, так что пластина ячеистого материала, в результате растяжения, приобретает ширину приблизительно 110 мм и длину приблизительно 550 мм. В этом случае, облицовочные пластины адгезивно связываются с обеими сторонами.

1. Ячеистый материал для производства ячеистых панелей, содержащий металлические полосы, каждая из которых снабжена по меньшей мере на одной стороне слоем термопластичного материала и имеет сплошную, по существу, трапецеидальную форму, при этом термопластичный материал является ответственным за связывание металлических полос друг с другом.

2. Ячеистый материал по п.1, в котором металлические полосы представляют собой алюминиевые полосы.

3. Ячеистый материал по п.1, в котором металлические полосы представляют собой стальные полосы.

4. Ячеистый материал по любому из пп.1-3, в котором металлические полосы имеют толщину 0,1-0,3 мм.

5. Ячеистый материал по п.1, в котором слой термопластичного материала содержит материал полиэстра.

6. Ячеистый материал по п.5, в котором материал полиэстра представляет собой смесь кристаллизующихся сложных полиэфиров и некристаллизующихся сложных полиэфиров.

7. Ячеистый материал по п.5 или 6, в котором материал полиэстра содержит полиэтилентерефталат (PET).

8. Ячеистый материал по п.1, в котором связывание между металлическими полосами получено путем нагрева слоя или слоев термопластичного материала между двумя металлическими полосами.

9. Способ производства ячеистого исходного материала из металлических полос, которые снабжены по меньшей мере на одной стороне слоем термопластичного материала, включающий в себя стадии, на которых

а - размещают две металлические полосы друг напротив друга;

b - осуществляют локальный нагрев двух металлических полос, по существу, через одинаковые интервалы таким образом, что достигается температура, при которой две металлические полосы связываются друг с другом;

с - устанавливают по месту следующую металлическую полосу;

d - осуществляют локальный нагрев металлической полосы, которая последней установлена по месту, и металлической полосы под ней, по существу, через одинаковые интервалы таким образом, что достигается температура, при которой эти две полосы связываются друг с другом, причем положения связывания располагаются между положениями связывания, находящимися под ними;

е - повторяют стадии с и d для желаемого количества металлических полос.

10. Способ по п.9, в котором металлические полосы сжимают вместе во время стадий b и d.

11. Способ по п.9 или 10, в котором локальный нагрев осуществляют путем индукционного нагрева полос.

12. Способ по п.9 или 10, в котором локальный нагрев осуществляют путем радиационного нагрева полос.

13. Способ по п.9 или 10, в котором после стадии е осуществляют следующие стадии:

f - если это желательно, разделяют ячеистый исходный материал на пластины, причем каждая пластина содержит металлические полосы шириной, меньшей, чем ширина исходных полос;

g - осуществляют растяжение ячеистого исходного материала для получения ячеистого материала.

14. Способ по п.13, в котором растянутый ячеистый материал снабжают двумя облицовочными пластинами для формирования ячеистой панели.

15. Ячеистый исходный материал, производимый способом по одному из п.9, 10, 11 или 12.

16. Ячеистый материал, производимый из ячеистого исходного материала, полученного способом по п.13.

17. Ячеистая панель, производимая из ячеистого исходного материала, полученного способом по п.14.

18. Способ производства ячеистого материала из металлических полос, которые снабжены по меньшей мере на одной стороне слоем термопластичного материала, включающий в себя стадии, на которых

а - получают металлические полосы, покрытые пластиком;

b - деформируют желаемое количество полос с формированием сплошной, по существу, трапецеидальной формы;

с - размещают деформированные полосы вместе в виде ячеистой структуры;

d - осуществляют нагрев набора деформированных полос до температуры, при которой слои пластика на металлических полосах связывают деформированные полосы друг с другом.

19. Способ по п.18, в котором после стадии d осуществляют следующую стадию:

е - обработки ячеистого материала с формированием ячеистой сердцевины для ячеистой панели, причем ячеистому материалу придают желаемую форму поверхности на обеих сторонах.

20. Способ по п.18 или 19, в котором ячеистый материал снабжают двумя облицовочными пластинами для формирования ячеистой панели.

21. Способ производства ячеистого материала из металлических полос, которые снабжены по меньшей мере на одной стороне слоем термопластичного материала, включающий в себя стадии, на которых

а - получают две покрытые пластиком полосы сплошной, по существу, трапецеидальной формы;

b - размещают две полосы вместе таким образом, что между ними формируются ячейки сотовой структуры;

с - осуществляют нагрев контактных поверхностей двух полос до температуры, при которой слой пластика между металлическими полосами связывает контактные поверхности вместе;

d - устанавливают по месту следующую полосу, которая является трапецеидальной по форме, таким образом, что формируются новые ячейки сотовой структуры;

е - осуществляют нагрев новых контактных поверхностей до температуры, при которой слой пластика между металлическими полосами связывает контактные поверхности вместе;

f - повторяют стадии d и е для желаемого количества металлических полос.

22. Способ по п.21, в котором контактные поверхности сжимают вместе во время стадий с и е.

23. Способ по п.21, в котором после стадии f осуществляют следующую стадию:

g - обработки ячеистого материала для формирования ячеистой сердцевины для ячеистой панели, причем ячеистому материалу придают желаемую форму поверхности на обеих сторонах.

24. Способ по п.22, в котором после стадии f осуществляют следующую стадию:

g - обработки ячеистого материала для формирования ячеистой сердцевины для ячеистой панели, причем ячеистому материалу придают желаемую форму поверхности на обеих сторонах.

25. Способ по п.23, в котором ячеистый материал снабжают двумя облицовочными пластинами для формирования ячеистой панели.

26. Ячеистый материал, производимый способом по п.23.

27. Ячеистая панель, производимая из ячеистого материала, полученного способом по п.20 или 25.