PL232952B1

PL232952B1 - Laminat metalowo-polimerowy

Info

Publication number: PL232952B1
Application number: PL407201A
Authority: PL
Inventors: Barbara Surowska; Jarosław Bieniaś; Andrzej Trzciński; Patryk Jakubczak; Krzysztof Majerski
Original assignee: Lubelska Polt
Priority date: 2014-02-17
Filing date: 2014-02-17
Publication date: 2019-08-30
Also published as: PL407201A1

Abstract

Laminat metalowo - polimerowy typu tytan - kompozyt polimerowy charakteryzuje się tym, że składa się z 2 do 10 warstw 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 szklanymi 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 metalowo-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 Si02 oraz warstwy kompozytu epoksydowo-węglowego przeznaczony do zastosowań w przemyśle lotniczym i motoryzacyjnym.

Polskie zgłoszenie patentowe nr P.405708 przedstawia laminat metalowo-włóknisty typu tytan-kompozyt 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 wzmacnianego włóknami szklanymi o grubości nie większej niż 0,5 mm, której osnowę stanowi termoutwardzalna żywica epoksydowa o temperaturze sieciowania od 75 do 100°C oraz minimalnym odkształceniu przy zerwaniu w statycznej próbie rozciągania równym 4,5%. Warstwa kompozytowa wzmacniana jest włókami szklanymi typu E, zaś włókna szklane w warstwie kompozytowej ułożone są do siebie równolegle, prostopadle lub są splecione w tkaninę.

Korzystnym skutkiem wynalazku jest to, że laminat zachowuje charakterystykę sprężysto-plastyczną w środowisku niskich temperatur oraz posiada zwiększoną odporność na obniżone temperatury w stosunku do znanych laminatów hybrydowych. Ilość warstw laminatu może być dostosowana do potrzeb, przy czym warstwy metalowe i kompozytowe ułożone są naprzemiennie w taki sposób, że warstwy metalowe stanowią zawsze warstwy zewnętrzne. Laminat metalowo-polimerowy według wynalazku ma zastosowanie w przemyśle lotniczym oraz chemicznym na elementy usztywniające, 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 stopu tytanu z warstwą kompozytu polimerowego wzmacnianego włóknami jednokierunkowymi 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 szklanymi splecionymi w tkaninę.

PL 232 952 Β1

Przykład 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 szklanych 3 typu E ułożonych do siebie prostopadle w osnowie termoutwardzalnej żywicy 4 epoksydowej o temperaturze sieciowania powyżej 75°C. Włókna są ułożone pod kątami 0° i 90° w stosunku ilościowym około 50 do 50%. Warstwy 1 i 2 laminatu połączono procesie autoklawowym przy zachowaniu temperatury 75°C, ciśnienia 0,5 MPa oraz podciśnienia w pakiecie podciśnieniowym 0,1 MPa, przy czym czas potrzebny do trwałego połączenia komponentów wynosił 10 godzin.

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 ze splecionych w tkaninę włókien szklanych typu E w osnowie termoutwardzalnej żywicy epoksydowej o temperaturze sieciowania powyżej 75°C. Warstwy 1 i 5 laminatu ułożono naprzemiennie połączono procesie autoklawowym przy zachowaniu temperatury 100°C, ciśnienia 0,7 MPa oraz podciśnienia w pakiecie podciśnieniowym 0,1 MPa, przy czym czas potrzebny do trwałego połączenia komponentów wynosił 40 minut

Claims

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 szklanymi o grubości nie większej niż 0,5 mm.
2. Laminat według zastrz. 1 znamienny tym, że osnowę warstwy kompozytu polimerowego (2) stanowi termoutwardzalna żywica epoksydowa (4) o temperaturze sieciowania od 75 do 100°C oraz minimalnym odkształceniu przy zerwaniu w statycznej próbie rozciągania równym 4,5%.
3. Laminat według zastrz. 1, znamienny tym, że wzmocnienie warstwy (2) kompozytu polimerowego, stanowią włókna szklane (3), które są ułożone do siebie równolegle, prostopadle lub są splecione w tkaninę (5)