DE69728541T2

DE69728541T2 - Verstärktes rinnenförmiges bauteil und verfahren zum verstärken eines teils

Info

Publication number: DE69728541T2
Application number: DE69728541T
Authority: DE
Inventors: S. Joseph WYCECH
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1996-07-03
Filing date: 1997-06-25
Publication date: 2004-08-05
Anticipated expiration: 2017-06-26
Also published as: WO1998002689A3; ES2134182T1; DE917506T1; ATE263671T1; DE69728541D1; BR9710998A; ZA975597B; TR199802778T2; EP0917506A4; JP2000514515A; KR20000022417A; PL330933A1; US5888600A; ES2134182T3; CA2259387A1; EP0917506A2; WO1998002689A2; EP0917506B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Verfahren zur Verstärkung von Teilen mit einer nichtplanen Geometrie und sie betrifft insbesondere verstärkte kanalförmige Elemente.
Bei einer Reihe von Anwendungen sind leichte, hochfeste Bauelemente erforderlich, beispielsweise bei Kraftfahrzeugen und Flugzeugen sowie bei verschiedenen Vorrichtungen, wie beispielsweise Haushaltsgeräten und dergleichen. In der Vergangenheit sind eine Reihe von Kompositmaterialien, wie beispielsweise exotische leichte Legierungen, als Bauelemente vorgeschlagen worden. Bei den meisten Anwendungen muss jedoch eine Verringerung der Masse gegen die Kosten des Produktes für den Konsumenten abgewägt werden. Daher besteht ein Bedarf für die Bereitstellung von Festigkeit, ohne die Material- und Arbeitskosten erheblich zu erhöhen. Zudem werden Verstärkungsverfahren benötigt, die an bestehende Geometrien von Bauteilen angepasst werden können, wodurch eine Erfordernis für grundlegende Veränderungen der Konstruktion vermieden wird.
Als Beispiele für Verstärkungsverfahren hat der betreffende Erfinder eine Anzahl von Metall-/Kunststoffkompositkonstruktionen zur Verwendung für die Verstärkung von Kraftfahrzeugkomponenten offenbart. Im U.S.-Patent Nr. 4,901,500 mit dem Titel "Lightweight Composite Beam" ist ein Verstärkungsträger für eine Fahrzeugtür offenbart, der ein offenes kanalförmiges Metallelement umfasst, das eine Längsvertiefung aufweist, die mit einem dummer- oder thermoplastbasierten Material gefüllt ist. Im U.S.-Patent Nr. 4,908,930 mit dem Titel "Method of Making a Torsion Bar" ist eine hohle Torsionsstange beschrieben, die durch eine Mischung aus einem Harz und einem Füllmittel verstärkt ist. Das Rohr wird abgelängt und mit einem harzbasierten Material befüllt.
In dem verwandtesten Dokument des Stands der Technik, dem U.S.-Patent Nr. 4,751,249 mit dem Titel "Reinforcement Insert for a Structural Member with Method of Making and Using the Same" ist eine vorgegossene Verstärkungseinlage für ein Bauelement, das einen offenen Kanal abgrenzt, bereitgestellt, der aus einer Vielzahl von Pellets besteht, die ein Dummer mit einem Treibmittel enthalten. Das vorgegossene Element wird ausgedehnt und am Platz in dem Bauelement gehärtet, wo es den gesamten Kanalabschnitt ausfüllt. Im U.S.-Patent Nr. 4,978,562 mit dem Titel "Composite Tubular Door Beam Reinforced with a Syntactic Foam Core Localized at the Mid Span of the Tube" wird ein Komposit-Türträger beschrieben, der einen Kern auf Harzbasis aufweist, der nicht mehr als ein Drittel der Bohrung einer Metallröhre einnimmt.
In WO-A-95 32 110 mit dem Titel "Composite Laminate Beam for Automotive Body Construction" wird ein hohler Laminatträger beschrieben, der durch ein hohes Steifigkeit-Masse-Verhältnis gekennzeichnet ist und einen äußeren Abschnitt aufweist, der von einer inneren Röhre durch eine dünne Schicht aus Strukturschaum getrennt ist, und es wird eine W-förmige Trägereinsatzverstärkung, die einen Schaumkörper trägt, zur Verwendung beim Verstärken eines hohlen Trägers beschrieben.
In WO-A-97 43 501 mit dem Titel "Internal Reinforcement for Hollow Structural Elements" offenbart der betreffende Erfinder ein I-Träger-Verstärkungselement, das eine äußere Schaumschicht umfasst. Wie es bei den meisten der vorangehenden Verstärkungen der Fall ist, umfasst der I-Träger eine vorgeformte Struktureinlage, die dann in ein hohles Strukturelement eingesetzt wird.
Ebenfalls ist bekannt, die Festigkeit einer Laminatstruktur zu erhöhen, indem flache Metallplatten unter Verwendung einer dazwischenliegenden Harzschicht miteinander verbunden werden. Zum Beispiel ist bekannt, ein Metalllaminatblech zur Verwendung als Bodenplattenelement zu bilden, das ein Paar flache Metallbleche mit einer dazwischenliegenden Schicht aus Asphalt oder einem elastischen Polymer umfasst.
Obwohl das Füllen eines ganzen Abschnitts mit Kunststoffschaum die Abschnittsteifigkeit bedeutend vergrößert (zumindest, wenn Schaum mit hoher Dichte verwendet wird), kann dieses Verfahren ebenfalls die Masse und damit das Teilegewicht bedeutend erhöhen, was, wie erwähnt, bei den meisten Anwendungen eine unerwünschte Eigenschaft ist. Zusätzlich kann das vollständige Füllen eines Abschnitts mit Schaum unakzeptabel kostspielig sein und es erzeugt einen großen Kühlkörper. Und obwohl das Vergrößern der Metalldicke eines Abschnitts oder das Hinzufügen örtlicher Metallverstärkungen die Steifigkeit erhöht, wenn die Metallstärke zunimmt, ist es aufgrund von Beschränkungen von Metallformmaschinen schwieriger, das Teil zu formen.
Dementsprechend ist es wünschenswert, ein kostengünstiges Verfahren zur Verstärkung eines Teils mit einer nichtplanen Geometrie, insbesondere eines kanalförmigen Bauelements, zu schaffen, ohne die Masse proportional zu vergrößern. Es wäre ebenfalls wünschenswert, ein Verfahren zur Verstärkung eines vorhandenen kanalförmigen Elements zu schaffen, das keine grundsätzlichen Veränderungen der Konstruktion des Elements erfordert. Die vorliegende Erfindung schafft kanalförmige Elemente, die eine erhöhte Festigkeit bei einer mäßigen Zunahme an Masse aufweisen, ohne große Volumen von teuren Harzen zu verwenden. Die vorliegende Erfindung schafft des Weiteren ein Verfahren zur Verstärkung von bestehenden Teilen, ohne die Geometrie des Teils neu zu konstruieren. Es hat sich herausgestellt, dass die vorliegende Erfindung die Abschnittssteifigkeit erhöht und in einer hocheffizienten und reproduzierbaren Weise eine Dämpfung von Vibrationen in kanalförmigen Abschnitten bereitstellt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Bei einem Gesichtspunkt schafft die vorliegende Erfindung ein verstärktes kanalförmiges Element nach Anspruch 1. Das kanalförmige Element ist vorzugsweise ein Pressteil oder dergleichen, das einen Kanal abgrenzt. Der Kanal weist im Allgemeinen eine Länge auf, die größer als seine Breite ist. Das kanalförmige Element ist typischerweise aus Metall oder Kunststoff gebildet. Eine Schicht aus einem ausgedehnten Strukturschaum ist in dem Kanal angeordnet. Die Form des Strukturschaums entspricht der des kanalförmigen Pressteils; das heißt der Schaum weist eine Oberfläche auf, die mit der Wand des kanalförmigen Elements, die den Kanal abgrenzt, verbunden ist und an diese angepasst ist, und er weist eine andere (gegenüberliegende) Oberfläche auf, die selbst kanalförmig ist. Eine Einlage ist an der Schicht aus Strukturschaum angeordnet und mit dieser verbunden. Die Einlagengeometrie entspricht der des Strukturschaums. Die Einlage ist eine Metallfolie oder ein Kunststoff und weist eine Dicke von 0,0508 mm bis 2,54 mm (0,002 bis 0,100 Zoll) auf.
Bei einem anderen Gesichtspunkt werden zwei verstärkte kanalförmige Elemente gebildet und dann zur Bildung einer verstärkten Röhre miteinander verbunden.
Bei einem anderen Gesichtspunkt schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Verstärkung eines Teils nach Anspruch 11.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Diese und andere Vorteile und Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen vollständiger beschrieben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht eines verstärkten Kanalelements, das gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist.
2 ist ein Querschnitt eines zweischichtigen Folien-/Harzlaminats, das in der vorliegenden Erfindung verwendet ist.
3 ist eine auseinandergezogene Ansicht des verstärkten Kanalelements aus 1 in einem Konstruktionszwischenstadium, wobei das Formwerkzeug in einer Position über dem Vorformling gezeigt ist.
4 ist ein Querschnitt entlang der Linien 4-4 aus 1.
5 ist ein Querschnitt zweier verstärkter kanalförmiger Konstruktionen, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt und an ihren Flanschen zusammengeschweißt sind, um eine verstärkte Röhre zu bilden.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Unter Bezugnahme auf 1 der Zeichnungen ist nun das verstärkte Bauelement 20 gezeigt, das allgemein ein Pressteil 21 mit Wänden 22 und einem Boden oder einer Unterseite 23 aufweist, die Kanäle 24 und 26 abgrenzen. Die Flansche 28 sind ebenfalls zu sehen und können eine Verschlussplatte 29 aufnehmen, die in 4 gestrichelt gezeigt ist. Das Pressteil 21 ist vorzugsweise ein Metallpressteil, könnte jedoch durch ein anderes Metallbildungsverfahren gebildet sein, wie beispielsweise Guss oder dergleichen, oder es könnte aus einem Material, wie beispielsweise Kunststoff, zum Beispiel Polycarbonat, gebildet sein. Die Maße des Pressteils 21 können abhängig von der Anwendung stark variieren. Bei der bevorzugtesten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Pressteil 21 ein Bauelement, beispielsweise mit einer Dicke oder einer Stärke von etwa 0,762 mm bis etwa 3,048 mm (etwa 0,030 bis etwa 0,120 Zoll).
Weiterhin unter Bezugnahme auf 1 der Zeichnungen ist die thermisch ausgedehnte Struktwschaumschicht 30 an den Wänden 22 und dem Boden oder der Unterseite 23 in den Kanälen 24 und 26 angeordnet gezeigt. Die thermisch ausgedehnte Strukturschaumschicht 30 ist ein Strukturschaum, der Steifigkeit, Festigkeit und Vibrationsdämpfungseigenschaften zu dem verstärkten Bauteil 20 hinzufügt. Die thermisch ausgedehnte Strukturschaumschicht 30 wird durch Verwendung von Wärme ausgedehnt, wie hierin im Folgenden vollständiger beschrieben wird, und weist im ausgedehnten Zustand, der in 1 dargestellt ist, eine Dicke von etwa 3,175 mm bis etwa 9,525 mm (etwa 1/8 Zoll bis etwa 3/8 Zoll) und insbesondere eine Dicke von etwa 4,7625 mm bis etwa 6,35 mm (etwa 3/16 Zoll bis etwa 1/4 Zoll) auf.
Die innere Verstärkung oder Folie 32 ist auf der thermisch ausgedehnten Strukturschaumschicht 30 gezeigt und umfasst bei der bevorzugtesten Ausführungsform eine Stahlfolie, eine Aluminiumfolie oder ein glasimprägniertes Harz (Glasfaser), obwohl es möglich sein kann, bei einigen Anwendungen andere Materialien zu verwenden. Die innere Verstärkung oder Folie 32 grenzt ihren eigenen Kanal ab, wie hierin vollständiger beschrieben wird.
Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die innere Verstärkung oder Folie 32 mit einer Vielzahl von Perforationen 33 (nur in 3 gezeigt) versehen, die Perforationskanäle 35 (in 3 und 4 gezeigt) abgrenzen. Die Perforationen 33 dienen der wichtigen Funktion, das Entweichen von Gas durch die innere Verstärkung oder Folie 32 zu ermöglichen, wenn sich die Schicht 30 bei Erwärmung thermisch ausdehnt. Bei Abwesenheit der Perforationen 33 wird die thermisch ausgedehnte Strukturschaumschicht 30 aufgrund von Gasblasenbildung möglicherweise nicht korrekt mit dem Pressteil 21 verbunden.
Die thermisch ausgedehnte Strukturschaumschicht 30 weist vorzugsweise eine Dicke von etwa 3,175 mm bis etwa 12,7 mm (etwa 1/8 Zoll bis etwa 1/2 Zoll) und bei Kraftfahrzeuganwendungen insbesondere eine Dicke von etwa 6,35 mm bis etwa 9,525 mm (etwa 1/4 Zoll bis etwa 3/8 Zoll) auf. Bei den meisten Anwendungen erstreckt sich die thermisch ausgedehnte Strukturschaumschicht 30 über den gesamten Bereich der Folie 32, das heißt sie trennt die Folie 32 vollständig von dem Pressteil 21.
Ein wichtiger Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist die Verringerung der Masse des verstärkten Bauteils 20. Harz ist zudem, wie im vorangehenden Hintergrund beschrieben, eine relativ teure Komponente, und daher ist die Verringerung von Harz ein erwünschtes Ziel. Durch Bereitstellen von entsprechenden oder eingepassten, am Ort gebildeten kanalförmigen Strukturen, wie in 1 gezeigt, wird das Harzvolumen gegenüber einer massiven Harzfüllung verringert und durch die Verwendung einer verstärkenden Folie anstatt einer dicken schweren Metalleinlage wird das Gewicht verringert.
Unter Bezugnahme auf 2 der Zeichnungen ist gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung nun ein Laminatvorformling 36 gezeigt, der eine thermisch ausdehnbare Strukturharzschicht 30' und eine innere Verstärkung oder Folie 32' in Form einer zweischichtigen Laminatkonstruktion aufweist. Das bevorzugte Verfahren zum Bilden des Laminatvorformlings 36 besteht im Extrudieren einer thermisch ausdehnbaren Strukturharzschicht 30' auf ein Schutzabziehpapier, wie beispielsweise ein Wachspapier. Der Harz-/Schutzabziehpapierbogen ist daraufhin zur Aufnahme der Folie 32' bereit, d. h. die Folie 32' wird auf der Harzseite des Harz/Schutzabziehpapierbogens angeordnet. Das resultierende "Trilaminat" wird daraufhin durch eine Klemmwalze oder dergleichen geführt, um das Harz fest mit der Folie zu verbinden. Das Verfahren zur Bildung des Trilaminats wird vorzugsweise unter Verwendung einer Förderanlage oder dergleichen ausgeführt. Der Harz/Schutzabziehschicht-/Folienbogen wird daraufhin in die korrekte Form gestanzt; die Schutzabziehfolie wird kurz vor Gebrauch entfernt. Bei diesem bevorzugten Verfahren weist die thermisch ausdehnbare Strukturharzschicht 30' eine Temperatur von etwa 37,78°C bis etwa 65,56°C (etwa 100°F bis etwa 150°F) auf, wenn sie auf der Folie angeordnet wird.
Insbesondere wird bevorzugt, dass die Folie 32' mit durchschnittlich etwa 6,45 bis etwa 12,9 Perforationen pro Quadratzentimeter (etwa 1 bis etwa 2 Perforationen pro Quadratzoll) perforiert ist, wobei jede Perforation einen Durchmesser von etwa 1,5875 mm bis etwa 4,7625 mm (etwa 1/16 Zoll bis etwa 3/16 Zoll) aufweist. Die Perforationen werden in der Folie 32' vor der Laminierung auf den Harzbogen durchgeführt. Unter Verwendung der bevorzugtesten Formel für die thermisch ausdehnbare Strukturharzschicht 30' kann der Laminatvorformling 36 bis zu 90 Tage nach Herstellung verwendet werden. Wie oben erwähnt, weist der Laminatvorformling 36 (nicht ausgedehnt) eine Dicke von etwa 3,175 mm bis etwa 6,35 mm (etwa 1/8 Zoll bis etwa 1/4 Zoll) auf.
Unter Bezugnahme auf 3 der Zeichnungen besteht das bevorzugte Verfahren zur Abstimmung des Laminatvorformlings 36 auf das Pressteil 21 in der Verwendung des Formwerkzeugs 38, das oberhalb des Laminatvorformlings 36 angeordnet gezeigt ist, der sich in Richtung des Pfeils A bewegt. Das heißt, das Formwerkzeug 38 berührt die Hauptfläche 40 des Vorformlings 36 und drückt den Laminatvorformling 36 in die Kanäle 24 und 26. Es ist damit ersichtlich, dass der Strukturschaumkanal 42 und der Folienkanal 44 im Wesentlichen so gebildet sind, wie am besten aus 4 ersichtlich ist. Ebenfalls am besten aus 4 ist ersichtlich, dass die thermisch ausgedehnte Strukturschaumschicht 30 und die innere Verstärkung oder Folie 32 so beschnitten sind, dass sie unterhalb der oberen Fläche des Pressteils 21 angeordnet sind.
In 5 der Zeichnungen sind zwei verstärkte Bauteile 20 gezeigt, die miteinander verbunden sind, um die verstärkte Röhre 46 mit geschweißten Flanschen 48 zu bilden. Dementsprechend kann die vorliegende Erfindung ebenfalls verwendet werden, wenn Röhrenanwendungen erforderlich sind.
Eine Anzahl von harzbasierten Zusammensetzungen kann bei der vorliegenden Erfindung zur Bildung der thermisch ausgedehnten Strukturschaumschicht 30 verwendet werden. Die bevorzugten Zusammensetzungen verleihen dem verstärkten Bauteil 20 hervorragende Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften, während sie das Gewicht nur geringfügig erhöhen. Unter besonderer Bezugnahme auf die Zusammensetzung der thermisch ausgedehnten Strukturschaumschicht 30 sollte die Dichte des Materials vorzugsweise etwa 240,28 kg pro Kubikmeter bis etwa 800,92 kg pro Kubikmeter (etwa 15 Pfund pro Kubikfuß bis etwa 50 Pfund pro Kubikfuß) betragen, um das Gewicht zu minimieren. Der Schmelzpunkt, die Wärmeverzerrungstemperatur und die Temperatur, bei der der chemische Zerfall stattfindet, müssen ebenfalls ausreichend hoch sein, so dass die thermisch ausgedehnte Strukturschaumschicht 30 ihre Struktur bei hohen Temperaturen beibehält, die typischerweise in Lacköfen und dergleichen auftreten. Daher sollte die thermisch ausgedehnte Strukturschaumschicht 30 in der Lage sein, für eine kurze Zeit Temperaturen über 60°C (140 Grad F) und vorzugsweise 176,67°C (350 Grad F) stand zu halten, ohne eine wesentliche wärmeinduzierte Verzerrung oder Zerfall aufzuweisen.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die thermisch ausgedehnte Strukturschaumschicht 30 im Einzelnen ein synthetisches Harz, Mikrosphären, ein Treibmittel und ein Füllmittel. Ein synthetisches Harz umfasst etwa 40 Gewichtsprozent bis etwa 90 Gewichtsprozent, vorzugsweise etwa 50 Gewichtsprozent bis etwa 80 Gewichtsprozent und insbesondere etwa 50 Gewichtsprozent bis etwa 70 Gewichtsprozent der thermisch ausgedehnten Strukturschaumschicht 30'. Bei der vorliegenden Erfindung weist die Schaumschicht 30 eine zelluläre Struktur auf, die ein Material mit geringer Dichte und hoher Festigkeit bereitstellt, das bei dem verstärkten Bauteil 20 eine starke, jedoch leichte Struktur bereitstellt. Mikrosphären, die mit der vorliegenden Erfindung kompatibel sind, umfassen verstärkende "hohle" Sphären oder Mikrobläschen, die entweder aus Glas oder Kunststoff gebildet sein können. Kunststoffmikrosphären können entweder Duromere oder Plastomere und entweder ausgedehnt oder nicht ausgedehnt sein. Bei einer Ausführungsform werden nicht ausgedehnte Mikrosphären verwendet, die daraufhin ausgedehnt werden, um die thermisch ausgedehnte Strukturschaumschicht 30 zu bilden. Die bevorzugten Mikrosphären weisen einen Durchmesser von etwa 10 bis etwa 400 Mikrometer und vorzugsweise von etwa 20 bis etwa 100 Mikrometer auf. Die Mikrosphären können ebenfalls ein größeres, leichtes Material, wie beispielsweise Makrosphären mit einem Durchmesser von mehr als 400 Mikrometer, umfassen. Glasmikrosphären werden besonders bevorzugt. Ebenfalls ist vorzugsweise ein Treibmittel enthalten, das entweder ein chemisches Treibmittel oder ein physikalisches Treibmittel sein kann. Der Mikrosphärenbestandteil macht etwa 5 Gewichtsprozent bis etwa 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise etwa 10 Gewichtsprozent bis etwa 40 Gewichtsprozent und insbesondere etwa 15 Gewichtsprozent bis etwa 40 Gewichtsprozent des Materials aus, das die thermisch ausdehnbare Strukturschaumschicht 30' bildet. Das Treibmittel macht etwa 1 Gewichtsprozent bis etwa 15 Gewichtsprozent, vorzugsweise etwa 1 Gewichtsprozent bis etwa 10 Gewichtsprozent und insbesondere etwa 1 Gewichtsprozent bis etwa 5 Gewichtsprozent der thermisch ausdehnbaren Strukturharzschicht 30' aus. Geeignete Füllmittel umfassen Glas- oder Kunststoffmikrosphären, Siliziumdioxiddampf, Kalziumkarbonat, gemahlene Glasfaser und gehäckselten Glasfaden. Glasmikrosphären werden besonders bevorzugt. Andere Materialien können geeignet sein. Ein Füllmittel umfasst etwa 1 Gewichtsprozent bis etwa 40 Gewichtsprozent, vorzugsweise etwa 1 Gewichtsprozent bis etwa 30 Gewichtsprozent und insbesondere etwa 1 Gewichtsprozent bis etwa 20 Gewichtsprozent der thermisch ausdehnbaren Strukturharzschicht 30'.
Bevorzugte synthetische Harze zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung umfassen Duromere, wie beispielsweise Epoxidharze, Vinylesterharze, Duromerpolyesterharze und Urethanharze. Der Bereich der vorliegenden Erfindung soll nicht durch die relative Molekülmasse des Harzes beschränkt sein. Wenn die Harzkomponente des flüssigen Füllmaterials ein Duromerharz ist, können ebenfalls verschiedene Beschleuniger, wie beispielsweise "EMI-24" (Imidazol-Beschleuniger) und "DMP-30" sowie Härtungsmittel, vorzugsweise organische Peroxide, wie beispielsweise "MEK"-Peroxid und "Percadox", enthalten sein, um die Härtungsgeschwindigkeit zu verbessern. Eine funktionelle Menge an Beschleuniger liegt typischerweise im Bereich von 0,1 Prozent bis etwa 4,0 Prozent des Harzgewichtes bei einer entsprechenden Reduzierung einer der anderen Komponenten. Wirksame Mengen von Verarbeitungshilfsstoffen, Stabilisatoren, Farbstoffen, UV-Absorbern und dergleichen können ebenfalls in der Schicht enthalten sein. Plastomere können ebenfalls geeignet sein.
Die folgenden Tabellen zeigen bevorzugte Formeln für die thermisch ausdehnbare Strukturschaumschicht 30'. Es hat sich herausgestellt, dass diese Formeln eine thermisch ausgedehnte Strukturschaumschicht bereitstellen, die sich vollständig ausdehnt und bei etwa 160°C (etwa 320°F) härtet und ein verstärktes Bauteil 20 mit hervorragenden strukturellen Eigenschaften bereitstellt. Sämtliche prozentualen Anteile in der vorliegenden Offenbarung sind Gewichtsprozent, wenn sie nicht ausdrücklich anders bezeichnet sind.
Formel I
Formel II
Formel III

Claims

Verstärktes Bauelement (20), das Folgendes umfasst: ein Bauelement (21), das eine offene Rinne (24; 26) abgrenzt; eine Schicht (30; 30') aus Strukturschaum, die in der Rinne (24; 26) angeordnet und mit dem Bauelement (21) verbunden ist, wobei die Strukturschaumschicht (30; 30') eine Geometrie aufweist, die mit der Form der Rinne (24; 26) übereinstimmt; und eine Einlage (32; 32'), die auf der Schaumschicht (30; 30') angeordnet ist, wobei die Einlage (32; 32') eine Geometrie aufweist, die mit der Form der Schaumschicht (30; 30') übereinstimmt.
Verstärktes Bauelement nach Anspruch 1, wobei das Bauelement (21) ein Träger ist.
Verstärktes Bauelement nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der Strukturschaum Glasmikrosphären umfasst.
Verstärktes Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Einlage (32; 32') eine Folie mit einer Dicke von etwa 0,0508 mm bis etwa 0,381 mm (etwa 0,002 bis etwa 0,015 Zoll) ist.
Verstärktes Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die ausgehärtete Strukturschaumschicht eine Dicke von etwa 3,175 mm bis etwa 12,7 mm (etwa 1/8 Zoll bis etwa 1/2 Zoll) aufweist.
Verstärktes Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Bauelement ein Metallpressteil ist.
Verstärktes Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei zwei der Bauelemente in Form einer Röhre miteinander verbunden sind.
Verstärktes Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Strukturschaum aus einem Kunstharz erhalten wird, das ein Treibmittel enthält.
Verstärktes Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine Verschlussplatte auf dem Bauelement angeordnet ist, die die Rinne schließt.
Verstärktes Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Einlage perforiert ist.
Verfahren zum Verstärken eines Teils, das folgende Schritte umfasst: Berühren einer planen Schicht (30; 30') aus einem thermisch ausdehnbaren Kunstharz mit einer planen Folie (32; 32') zur Bildung eines Laminats; Anordnen des Laminats auf einem Teil (21) mit einer nichtplanen Geometrie; Angleichen des Laminats an die Geometrie des nichtplanen Teils (21); und thermisches Ausdehnen des thermisch ausdehnbaren Kunstharzes zu einer Strukturschaumschicht.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Teil ein Bauelement ist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Bauelement ein Träger ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei das Teil ein rinnendefinierendes Teil ist und das Laminat auf dem Teil angeordnet wird, um die Rinne abzudecken.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Laminat angeglichen wird, so dass es das rinnendefinierende Teil berührt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei das thermisch ausdehnbare Kunstharz nach der thermischen Ausdehnung mit dem Teil verbunden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, das des Weiteren folgenden Schritt umfasst: Wegschneiden von überschüssigem Laminat vor dem Schritt der thermischen Ausdehnung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei das Laminat durch Extrudieren einer Schicht von thermisch ausdehnbarem Konstruktionskunstharz auf einer Schutzabziehfolie und daraufhin Anbringen der planen Folie auf der thermisch ausdehnbaren Konstruktionskunstharzschicht gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 18, das des Weiteren den Schritt des Stanzens des Laminats umfasst.
Verfahren nach Anspruch 18 oder Anspruch 19, das des Weiteren den Schritt des Entfernens der Schutzabziehfolie vor der thermischen Ausdehnung des thermisch ausdehnbaren Kunstharzes umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 20, wobei die Folie eine Dicke von etwa 0,0508 mm bis etwa 0,381 mm (etwa 0,002 bis etwa 0,015 Zoll) aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 21, wobei das nichtplane Teil ein Metallpressteil ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 22, wobei zwei der nichtplanen Teile gebildet und dann in Form einer Röhre miteinander verbunden werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 23, wobei das thermisch ausdehnbare Kunstharz Mikrosphären umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 24, wobei die Folie Metall oder Kunststoff ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 24, wobei die Folie Stahl, Aluminium oder ein glasfasergefülltes Kunstharz ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 26, das des Weiteren den Schritt des Perforierens der Folie umfasst.
Verfahren zum Verstärken eines Bauelements nach einem der Ansprüche 11 bis 27, wobei das thermisch ausdehnbare Kunstharz eine Dicke von etwa 3,175 mm bis etwa 6,35 mm (etwa 1/8 Zoll bis etwa 1/4 Zoll) vor dem Erwärmungsschritt und eine Dicke von etwa 3,175 mm bis etwa 12,7 mm (etwa 1/8 Zoll bis etwa 1/2 Zoll) nach dem Erwärmungsschritt aufweist.