PL234079B1

PL234079B1 - Laminat metalowo-polimerowy

Info

Publication number: PL234079B1
Application number: PL407200A
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: 2020-01-31
Also published as: PL407200A1

Abstract

Laminat metalowo - polimerowy typu tytan - kompozyt polimerowy charakteryzuje się tym, że składa się z warstw ze stopu (1) tytanu o strukturze alfa w ilości od 2 do 10 i grubości od 0,1 do 1 mm, oraz od 1 do 9 warstw kompozytu (2) polimerowego 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 metalowowłóknisty 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 szk lano-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 składający 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, według wynalazku, jest to, że składa się z warstw w ilości od 2 do 10 ze stopu tytanu o strukturze alfa o zawartości dodatków stopowych w postaci aluminium od 4 do 6% i cyny od 2 do 3% i grubości od 0,1 do 1 mm, oraz ułożonej pomiędzy warstwami ze stopu tytanu i połączonej adhezyjnie w sposób trwały warstwy kompozytu polimerowego ilości od 1 do 9 o grubości nie większej niż 0,5 mm, wzmacnianej włóknami węglowymi, której osnowę stanowi termoutwardzalna żywica epoksydowa o temperaturze sieciowania od 160 do 185°C oraz minimalnym odkształceniu przy zerwaniu w statycznej próbie rozciągania równym 4%. Włókna węglowe w warstwie kompozytowej ułożone są do siebie równolegle, prostopadle lub są splecione w tkaninę.

Korzystnym skutkiem wynalazku jest to, że laminat zachowuje parametry mechaniczne 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 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 laminatu ze względu na dopasowanie charakterystyk mechanicznych np. sztywności. 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 z ułożonymi w układzie prostopadłym z osnową polimerową, fig. 3 - przekrój poprzeczny warstwy kompozytowej z włóknami węglowymi 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 0,5 mm wzmocnionego włóknami węglowymi 3 ułożonymi do siebie prostopadle w osnowie termoutwardzalnej żywicy epoksydowej 4 o temperaturze sieciowania powyżej 160°C. Włókna są ułożone pod kątami 0°

PL 234 079 B1 i 90° w stosunku ilościowym około 50 do 50%. Warstwy 1 i 2 laminatu połączono w procesie autoklawowym przy zachowaniu temperatury 180°C, ciśnienia 0,7 MPa oraz podciśnienia w pakiecie podciśnieniowym 0,2 MPa, przy czym czas potrzebny do trwałego połączenia komponentów wynosił 4 godziny.

P r z y k ł a d 2. Laminat metalowo-polimerowy zawiera dwie 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 umieszczoną pomiędzy warstwami ze stopu tytanu warstwę 2 kompozytu polimerowego o wymiarach 0,3 x 0,3 m i grubości 0,5 mm składającą się z splecionych w tkaninę wysokowytrzymałych włókien węglowych 3 w osnowie termoutwardzalnej żywicy epoksydowej 4 o temperaturze sieciowania powyżej 160°C. Warstwy połączono w procesie autoklawowym przy zachowaniu temperatury 180°C, ciśnienia 0,7 MPa oraz podciśnienia w pakiecie podciśnieniowym 0,2 MPa, przy czym czas potrzebny do trwałego połączenia komponentów wynosił 4 godziny.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Laminat metalowo-polimerowy typu tytan-kompozyt polimerowy znamienny tym, że składa się z warstw (1) ze stopu tytanu o strukturze alfa o zawartości dodatków stopowych w postaci aluminium od 4 do 6% i cyny od 2 do 3% i grubości od 0,1 do 1 mm, oraz ułożonej między warstwami (1) i połączonej adhezyjnie w sposób trwały warstwy (2) kompozytu polimerowego o grubości nie większej niż 0,5 mm, wzmacnianego włóknami węglowymi.
2. Laminat według zastrz. 1, znamienny tym, że osnowę warstwy kompozytu polimerowego (2) stanowi termoutwardzalna żywica epoksydowa (4) o tempe raturze sieciowania od 160 do 180°C oraz minimalnym odkształceniu przy zerwaniu w statycznej próbie rozciągania równym 4%.
3. Laminat według zastrz. 1, znamienny tym, że wzmocnienie warstwy (2) kompozytu polimerowego stanowią włókna węglowe (3), które są ułożone do siebie równolegle, prostopadle lub są splecione w tkaninę (5).

PL 234 079 Β1

Rysunki

fig. 1

Fig. 2

Fig. 3