PL232870B1 - Laminat metalowo-polimerowy - Google Patents

Abstract

Laminat metalowo - polimerowy typu tytan - kompozyt polimerowy charakteryzuje się tym, że składa się z 2 do 10 warstw ze stopu (1) tytanu o strukturze alfa i grubości od 0,1 do 1 mm, oraz od 1 do 9 warstw kompozytu (2) polimerowego wzmacnianego włóknami aramidowymi ułożonego pomiędzy warstwami ze stopu tytanu o grubości nie większej niż 0,5 mm i w ilości wynikającej ze sposobu ułożenia.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest laminat metalowo-polimerowy do pracy w obniżonych temperaturach.

Ze zgłoszenia patentowego nr US 4500589 znany jest laminat metalowo-włóknisty złożony z blach aluminiowych oraz warstw włókien aramidowych połączonych ze sobą za pomocą środka adhezyjnego.

Znany jest również z europejskiego zgłoszenia patentowego nr EP 0312151 laminat m etalowo-włóknisty złożony z naprzemiennie ułożonych i połączonych adhezyjnie cienkich blach metalowych oraz warstw kompozytu wzmacnianego włóknami szklanymi w osnowie polimerowej.

Opis patentowy nr EP 0783960 przedstawia panel poszycia samolotu naddźwiękowego wykonany z laminatu hybrydowego. Laminat ten składa się z okładzin ze stopu tytanu połączonych z warstwami kompozytu polimerowego wzmacnianego włóknami lub warstwą rdzenia o strukturze plastra miodu.

Z polskiego zgłoszenia patentowego nr P.405707 znany jest laminat metalowo-włóknisty typu tytan-kompozyt epoksydowo-węglowy zawierający blachy z czystego technicznie tytanu powleczonego powłoką tlenku krzemu SiO2 oraz warstwy kompozytu epoksydowo-węglowego przeznaczony do zastosowań w przemyśle lotniczym i motoryzacyjnym.

Polskie zgłoszenie patentowe nr P.405708 przedstawia laminat metalowo-włóknisty typu tytankompozyt epoksydowo-szklany charakteryzujący się zastosowaniem czystego technicznie tytanu w połączeniu z kompozytem szklano-epoksydowym do wykorzystania w przemyśle lotniczym i motoryzacyjnym.

Znane jest również polskie zgłoszenie patentowego nr P.405709 opisujące sposób wytwarzania oraz laminat metalowo-włóknisty typu tytan-kompozyt epoksydowo-aramidowy składającego się z dwóch warstw czystego technicznie tytanu połączonego z warstwą kompozytu epoksydowo-aramidowego przeznaczonego do wykorzystania w przemyśle lotniczym i motoryzacyjnym.

Istotą laminatu metalowo-polimerowego, zwłaszcza do pracy w obniżonych temperaturach jest to, że składa się z warstw ze stopu tytanu o zawartości dodatków stopowych w postaci aluminium od 4 do 6% i cyny od 2 do 3% o strukturze alfa i grubości od 0,1 do 1 mm, oraz ułożonej pomiędzy warstwami ze stopu tytanu i połączonej adhezyjnie w sposób trwały warstwy kompozytu polimerowego wzmacnianej włóknem aramidowym o grubości nie większej niż 0,5 mm, której osnowę stanowi termoutwardzalna żywica epoksydowa o temperaturze sieciowania powyżej 100°C oraz minimalnym odkształceniu przy zerwaniu w statycznej próbie rozciągania równym 4,5%. Warstwa kompozytowa wzmacniana jest włóknami aramidowymi, zaś włókna aramidowe w warstwie kompozytowej ułożone są do siebie równolegle, prostopadle lub są splecione w tkaninę.

Korzystnym skutkiem wynalazku jest to, że laminat zachowuje odporność na przebicie w środowisku niskich temperatur oraz posiada zwiększoną odporność na obniżone temperatury w stosunku do znanych laminatów hybrydowych. Laminat metalowo-polimerowy według wynalazku ma zastosowanie w przemyśle lotniczym oraz chemicznym na elementy przeciwbalistyczne, poszyciowe oraz inne elementy konstrukcyjne pracujące w środowisku niskich temperatur.

Dobór komponentów laminatu gwarantuje efektywne wykorzystanie właściwości komponentów i możliwie korzystną współpracę elementów składowych laminatów ze względu na dopasowanie charakterystyk mechanicznych np. wytrzymałości na rozciąganie. Naprzemienne ułożenie warstw o przedstawionej grubości gwarantuje wysoką wytrzymałość statyczną oraz niski wskaźnik propagacji pęknięć zmęczeniowych.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój poprzeczny laminatu metalowo-polimerowego w układzie 2/1 - dwie warstwy tytanu z warstwą kompozytu polimerowego między nimi, fig. 2 - przekrój poprzeczny warstwy kompozytowej z włóknami ułożonymi w układzie prostopadłym oraz osnowa polimerowa, fig. 3 - przekrój poprzeczny warstwy kompozytowej z włóknami aramidowymi splecionymi w tkaninę.

P r z y k ł a d 1

Laminat metalowo-polimerowy zawiera dwie warstwy 1 ze stopu tytanu o strukturze alfa o zawartości dodatków stopowych: aluminium 5% i cyny 2,5% oraz wymiarach 0,3 x 0,3 m i grubości 0,1 mm oraz warstwę 2 kompozytu polimerowego o wymiarach 0,3 x 0,3 m i grubości 0,4 mm składającą się z włókien aramidowych 3 ułożonych do siebie prostopadle w osnowie termoutwardzalnej żywicy 4 epoksydowej o temperaturze sieciowania od 100°C. Włókna są ułożone pod kątami 0° i 90° w stosunku ilościowym około 50 do 50%. Warstwy 1 i 2 laminatu połączono w procesie autoklawowym przy zachowaniu temperatury 120°C, ciśnienia 0,7 MPa oraz podciśnienia w pakiecie podciśnieniowym 0,1 MPa, przy czym czas potrzebny do trwałego połączenia komponentów wynosił 4 godziny.

PL 232 870 Β1

Przykład 2

Laminat metalowo-polimerowy zawiera trzy warstwy 1 ze stopu tytanu o strukturze alfa o zawartości dodatków stopowych: aluminium 5% i cyny 2,5% i wymiarach 0,3 x 0,3 m i grubości 1 mm oraz dwie warstwy 5 kompozytu polimerowego o wymiarach 0,3 x 0,3 m i grubości 0,5 mm składające się z splecionych w tkaninę włókien aramidowych w osnowie termoutwardzalnej żywicy epoksydowej o temperaturze sieciowania od 100°C. Warstwy 1 i 5 laminatu ułożono naprzemiennie połączono w procesie autoklawowym przy zachowaniu temperatury 100°C, ciśnienia 0,7 MPa oraz podciśnienia w pakiecie podciśnieniowym 0,8 MPa, przy czym czas potrzebny do trwałego połączenia komponentów wynosił 6 godzin.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Laminat metalowo-polimerowy typu tytan-kompozyt polimerowy, znamienny tym, że składa się z warstw (1) ze stopu tytanu o zawartości dodatków stopowych w postaci aluminium od 4 do 6% i cyny od 2 do 3% o strukturze alfa i grubości od 0,1 do 1 mm, oraz ułożonej pomiędzy warstwami (1) i połączonej adhezyjnie w sposób trwały warstwy (2) kompozytu polimerowego wzmacnianego włóknami aramidowymi grubości nie większej niż 0,5 mm,
2. 2. Laminat według zastrz. 1, znamienny tym, że osnowę warstwy kompozytu polimerowego (2) stanowi termoutwardzalna żywica epoksydowa (4) o temperaturze sieciowania od 100 do 130°C oraz minimalnym odkształceniu przy zerwaniu w statycznej próbie rozciągania równym 4%.
3. 3. Laminat według zastrz. 1, znamienny tym, że wzmocnienie warstwy (2) kompozytu polimerowego stanowią włókna aramidowe (3), które są ułożone do siebie równolegle, prostopadle lub są splecione w tkaninę (5).