PL248599B1 - Metal-carbon laminate and method of producing it - Google Patents
Metal-carbon laminate and method of producing itInfo
- Publication number
- PL248599B1 PL248599B1 PL447527A PL44752724A PL248599B1 PL 248599 B1 PL248599 B1 PL 248599B1 PL 447527 A PL447527 A PL 447527A PL 44752724 A PL44752724 A PL 44752724A PL 248599 B1 PL248599 B1 PL 248599B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- thickness
- layer
- self
- healing
- weight
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
- B32B15/08—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/14—Layered products comprising a layer of metal next to a fibrous or filamentary layer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B17/00—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres
- B32B17/02—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres in the form of fibres or filaments
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B18/00—Layered products essentially comprising ceramics, e.g. refractory products
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
- B32B37/10—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the pressing technique, e.g. using action of vacuum or fluid pressure
- B32B37/1018—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the pressing technique, e.g. using action of vacuum or fluid pressure using only vacuum
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
- B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C3/00—Wings
- B64C3/20—Integral or sandwich constructions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K9/00—Use of pretreated ingredients
- C08K9/10—Encapsulated ingredients
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2250/00—Layers arrangement
- B32B2250/05—5 or more layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2260/00—Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
- B32B2260/02—Composition of the impregnated, bonded or embedded layer
- B32B2260/021—Fibrous or filamentary layer
- B32B2260/023—Two or more layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2260/00—Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
- B32B2260/04—Impregnation, embedding, or binder material
- B32B2260/046—Synthetic resin
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Przedmiotem zgłoszenia jest laminat metal-węgiel, który charakteryzuje się tym, że w części środkowej laminatu znajduje się warstwa włókniny poliestrowej (1) o gramaturze 339 g/m<sup>2</sup> i o grubości od 4 mm do 8 mm, do której obu powierzchni przylegają adhezyjnie dwie warstwy kompozytu termoplastycznego na bazie włókien węglowych (2) o grubości 0,04 mm każda, które przylegają adhezyjnie do warstwy samonaprawiającej się pierwszej (3) o grubości od mm do 2 mm, składającej się z włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu i połączonych żywicą termoplastyczną. Warstwa samonaprawiająca się pierwsza (3) przylega adhezyjnie do warstwy samonaprawiającej się drugiej (4) o grubości od 0,2 mm do 0,4 mm, składającej się z mikrokapsułek o wielkości od 25 µm do 100 µm, z których każda składa się z powłoki poliuretanowej z poliizocyjanuranu diizocyjanianu toluenu w octanie etylu w ilości 48,8% wagowo i wypełnienia z izocjanatu diizocyjanianu izoforonu w ilości 51,2% wagowo i nanorurek węglowych o wielkości od 20 nm do 100 nm połączonych z żywicą termoplastyczną. Zgłoszenie obejmuje także sposób wytwarzania laminatu metal-węgiel, który polega na tym, że na dwa arkusze blachy (6) ze stopu niklu z tytanem o grubości 1 mm posiadające na obu powierzchniach warstwę ceramiczną (5) o grubości od 5 µm do 12 µm nanosi się obustronnie mikrokapsułki o wielkości od 25 µm do 100 µm, z których każda składa się z powłoki poliuretanowej z poliizocyjanuranu diizocyjanianu toluenu w octanie etylu w ilości 48,8% wagowo i wypełnienia z izocjanatu diizocyjanianu izoforonu w ilości 51,2% wagowo i nanorurki węglowe o wielkości od 20 nm do 100 nm, przy czym mikrokapsułki i nanorurki węglowe powleka się ręcznie żywicą termoplastyczną i otrzymuje się warstwę samonaprawiającą się drugą (4) o grubości od 0,2 mm do 0,4 mm. Następnie na jeden z arkuszy blachy (6) ze stopu niklu z tytanem o grubości 1 mm posiadający na obu powierzchniach warstwę ceramiczną (5) o grubości od 5 µm do 12 µm i warstwę samonaprawiającą się drugą (4) o grubości od 0,2 mm do 0,4 mm nakłada się dwie warstwy kompozytu termoplastycznego na bazie włókien węglowych (2) o grubości 0,04 mm każda.The subject of the application is a metal-carbon laminate, which is characterized in that in the central part of the laminate there is a layer of polyester non-woven fabric (1) with a basis weight of 339 g/m<sup>2</sup> and a thickness of 4 mm to 8 mm, to both surfaces of which two layers of thermoplastic composite based on carbon fibers (2) with a thickness of 0.04 mm each are adhesively adhered, which adhere adhesively to a first self-healing layer (3) with a thickness of 1 mm to 2 mm, consisting of glass fibers filled with isophorone diisocyanate and bonded with a thermoplastic resin. The first self-healing layer (3) is adhesively adhered to a second self-healing layer (4) having a thickness of 0.2 mm to 0.4 mm, consisting of microcapsules having a size of 25 µm to 100 µm, each consisting of a polyurethane coating of toluene diisocyanate polyisocyanurate in ethyl acetate in an amount of 48.8% by weight and a filler of isophorone diisocyanate isocyanate in an amount of 51.2% by weight and carbon nanotubes having a size of 20 nm to 100 nm combined with a thermoplastic resin. The application also covers a method of producing a metal-carbon laminate, which consists in applying on both sides of two sheets (6) of a 1 mm thick nickel-titanium alloy having on both surfaces a ceramic layer (5) of a thickness of 5 µm to 12 µm microcapsules of a size of 25 µm to 100 µm, each of which consists of a polyurethane coating of toluene diisocyanate polyisocyanurate in ethyl acetate in an amount of 48.8% by weight and a filler of isophorone diisocyanate isocyanate in an amount of 51.2% by weight and carbon nanotubes of a size of 20 nm to 100 nm, wherein the microcapsules and carbon nanotubes are manually coated with a thermoplastic resin, and a second self-healing layer (4) of a thickness of 0.2 mm to 0.4 mm is obtained. Then, two layers of a thermoplastic composite based on carbon fibers (2), each 0.04 mm thick, are applied to one of the sheets (6) made of a 1 mm thick nickel-titanium alloy, having on both surfaces a ceramic layer (5) with a thickness of 5 µm to 12 µm and a second self-healing layer (4) with a thickness of 0.2 mm to 0.4 mm.
Description
Przedmiotem wynalazku jest laminat metal-węgiel i sposób wytwarzania laminatu metal-węgiel.The subject of the invention is a metal-carbon laminate and a method of producing a metal-carbon laminate.
Najbardziej powszechnie znanymi laminatami metalowo-włóknistymi są laminaty na bazie aluminium z warstwami epoksydowymi z włóknami szklanymi, aramidowymi i węglowymi. Obecnie stosowane są w lotnictwie laminaty pod nazwą Glare® na bazie stopu aluminium z warstwą polimerową z włóknami szklanymi, jednak poszukiwane są nowe rozwiązania technologiczne i materiałowe związane z dążeniem do obniżenia kosztów eksploatacji, szczególnie w przemyśle lotniczym i kosmicznym, gdzie paliwo generuje duże koszty. Ponadto dąży się do tego, aby nowe materiały były lżejsze od poprzednich, przy zachowaniu takich samych, a nawet lepszych właściwości wytrzymałościowych i korozyjnych.The most commonly known metal-fiber laminates are aluminum-based laminates with epoxy layers infused with glass, aramid, and carbon fibers. Currently, laminates called Glare®, based on an aluminum alloy with a polymer layer infused with glass fibers, are used in aviation. However, new technological and material solutions are being sought to reduce operating costs, particularly in the aviation and space industries, where fuel is expensive. Furthermore, the goal is for new materials to be lighter than previous ones while maintaining the same or even better strength and corrosion properties.
Znany jest z europejskiego opisu patentowego nr EP2576212 B1 materiał warstwowy zawierający warstwę włóknistą, włókienkową, cząsteczkową lub piankową przy czym włókna lub włókna ciągłe są względem siebie ułożone równoległe lub prostopadłe.European patent description No. EP2576212 B1 describes a layered material comprising a fibrous, filamentary, particle or foam layer, wherein the fibers or continuous fibers are arranged parallel or perpendicular to each other.
Znany i stosowany jest z amerykańskiego zgłoszenia patentowego nr US20130209764 A1 laminat kompozytowy z warstwą samonaprawiającą się, gdzie struktura kompozytowa zawiera wiele warstw materiału kompozytowego i co najmniej jedną warstwę materiału samonaprawiającego się.A composite laminate with a self-healing layer is known and used from the US patent application No. US20130209764 A1, wherein the composite structure comprises a plurality of layers of composite material and at least one layer of self-healing material.
Ponadto znany jest z amerykańskiego zgłoszenia patentowego nr US20090191402 A1 laminat, który zawiera pierwszą warstwę składającą się z żywicy elastomerowej i połączoną z nią warstwę samonaprawiającą się na bazie kapsułek. Laminat wykazuje samonaprawę kiedy zastosuje się działanie siły o niskiej energii działające na warstwy samonaprawiające się.Additionally, U.S. Patent Application No. US20090191402 A1 discloses a laminate comprising a first layer composed of an elastomeric resin and a self-healing capsule-based layer bonded thereto. The laminate exhibits self-healing properties when a low-energy force is applied to the self-healing layers.
Znane są z amerykańskiego opisu patentowego nr US9127915 B1 lekkie materiały kompozytowe, które są odporne na działania energii balistycznej oraz są odporne na działanie ognia. Zawierają one w swojej strukturze półkrystaliczny termoplast i nanocząsteczki, które potrafią stworzyć samonaprawiającą się warstwę.US Patent No. US9127915 B1 describes lightweight composite materials that are resistant to ballistic energy and fire. Their structure incorporates a semi-crystalline thermoplastic and nanoparticles that can create a self-healing layer.
W artykule pt. „Recovery of Mode I self-healing interlaminar fracture toughness of fiber metal laminate by modified double cantilever beam test”, L. Shanmugam, M. Naebe, J.K. Russell, J. Varley I J. Yang w Composites Comunnications Volume 16, December 2019, Pages 25-29 przedstawiony został laminat metalowo-włóknisty składający się z cienkich blach metalowych oraz warstwy polimerowej samonaprawiającej się i warstwy polimerowej zawierającej włókna węglowe.In the article entitled “Recovery of Mode I self-healing interlaminar fracture toughness of fiber metal laminate by modified double cantilever beam test”, L. Shanmugam, M. Naebe, J.K. Russell, J. Varley and J. Yang in Composites Communications Volume 16, December 2019, Pages 25-29, a metal-fiber laminate consisting of thin metal sheets and a self-healing polymer layer and a polymer layer containing carbon fibers was presented.
Artykuł pt. „The interlaminar resistance of carbon fiber-A1 laminate reinforced with hollow and core-shell microcapsules” M.D. Shokrian, K. Shelesh-Nezhad, R. Najjar I E. Bigdeli Theoretical and Applied Fracture Mechanics Volume 110, December 2020, 102778 przedstawia laminaty metalowowłókniste na bazie aluminium i kompozytu węglowego zawierającego włókna węglowe, gdzie zastosowana jest warstwa mikrokapsułek jako samonaprawiającą się.The article entitled “The interlaminar resistance of carbon fiber-A1 laminate reinforced with hollow and core-shell microcapsules” by M.D. Shokrian, K. Shelesh-Nezhad, R. Najjar and E. Bigdeli Theoretical and Applied Fracture Mechanics Volume 110, December 2020, 102778 presents metal-fiber laminates based on aluminum and carbon composite containing carbon fibers, where a layer of microcapsules is used as a self-healing layer.
W artykule pt. „Low Velocity Impact Behaviour of Sandwich Composite Structures with E- Glass/Epoxy Facesheets and PVC Foam” A. C. Balaban, K. F. Tee i M. E. Toygar opisano struktury warstwowe składające się z dwóch zewnętrznych warstw tkaniny kompozytowej polimerowo-szklanej oraz środkowej warstwy piany PVC.In the article entitled "Low Velocity Impact Behavior of Sandwich Composite Structures with E-Glass/Epoxy Facesheets and PVC Foam" by A. C. Balaban, K. F. Tee and M. E. Toygar describes sandwich structures consisting of two outer layers of polymer-glass composite fabric and a middle layer of PVC foam.
Z artykułu J. Zhou, M. Z. Hassan, Z. Guan, W. J. Cantwell pt. „The low velocity impact response of foam-based sandwich panels” znane są laminaty składające się z wewnętrznej warstwy piany PVC o grubości 20 mm oraz dwóch zewnętrznych warstw tkaniny kompozytowej z włókien szklanych typu E i termoutwardzalnej żywicy.The article by J. Zhou, M. Z. Hassan, Z. Guan, W. J. Cantwell entitled "The low velocity impact response of foam-based sandwich panels" describes laminates consisting of an inner layer of 20 mm thick PVC foam and two outer layers of composite fabric made of E-glass fibers and thermosetting resin.
Natomiast z artykułu P. Jakubczak, M. Droździel, P. Podolak, J. Pernas-Sanche pt. „Experimental Investigation on the Low Velocity Impact Response of Fibre Foam Metal Laminates” opisuje laminaty metalowo-włókniste zawierające w strukturze piankę lub włókninę z zastosowaniem żywicy epoksydowej.The article by P. Jakubczak, M. Droździel, P. Podolak, J. Pernas-Sanche entitled "Experimental Investigation on the Low Velocity Impact Response of Fiber Foam Metal Laminates" describes metal-fiber laminates containing foam or nonwoven fabric in the structure using epoxy resin.
Celem wynalazku jest wytworzenie laminatu metal-węgiel odpornego na uderzenia i korozję wykorzystywanego w przemyśle samochodowym i kosmicznym.The aim of the invention is to produce a metal-carbon laminate resistant to impact and corrosion for use in the automotive and space industries.
Istotą laminatu metal-węgiel posiadającego warstwę włókniny poliestrowej o gramaturze 339 g/m2, jest to, że w części środkowej laminatu znajduje się warstwa włókniny poliestrowej o gramaturze 339 g/m2 i o grubości od 4 mm do 8 mm, do której obu powierzchni przylegają adhezyjnie dwie warstwy kompozytu termoplastycznego na bazie włókien węglowych o grubości 0,04 mm każda, które przylegają adhezyjnie do warstwy samonaprawiającej się pierwszej o grubości od 1 mm do 2 mm, składającej się z włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu i połączonych żywicą termo plastyczną. Warstwa samonaprawiająca się pierwsza przylega adhezyjnie do warstwy samonaprawiającej się drugiej o grubości od 0,2 mm do 0,4 mm, składającej się z mikrokapsułek o wielkości od 25 μτ do 100 μm, z których każda składa się z powłoki poliuretanowej z poliizocyjanuranu diizocyjanianu toluenu w octanie etylu w ilości 48,8% wagowo i wypełnienia z izocjanatu diizocyjanianu izoforonu w ilości 51,2% wagowo i nanorurek węglowych o wielkości od 20 nm do 100 nm połączonych z żywicą termoplastyczną. Warstwa samonaprawiająca się druga przylega adhezyjnie do dwóch warstw kompozytu termoplastycznego na bazie włókien węglowych o grubości 0,04 mm każda, które przylegają adhezyjnie do warstwy samonaprawiającej się drugiej o grubości od 0,2 mm do 0,4 mm. Warstwa samonaprawiająca się druga nałożona jest na warstwę ceramiczną o grubości od 5 μτ do 12 μm znajdującą się na arkuszu blachy ze stopu niklu z tytanem o grubości 1 mm, który na zewnętrznej powierzchni posiada warstwę ceramiczną o grubości od 5 μτ do 12 μm z nałożoną warstwą samonaprawiającą się drugą o grubości od 0,2 mm do 0,4 mm.The essence of the metal-carbon laminate having a layer of polyester non-woven fabric with a basis weight of 339 g/ m2 is that in the central part of the laminate there is a layer of polyester non-woven fabric with a basis weight of 339 g/ m2 and a thickness of 4 mm to 8 mm, to both surfaces of which two layers of thermoplastic composite based on carbon fibers with a thickness of 0.04 mm each are adhered adhesively, which adhere adhesively to the first self-healing layer with a thickness of 1 mm to 2 mm, consisting of glass fibers filled with isophorone diisocyanate and bonded with a thermoplastic resin. The first self-healing layer adhesively adheres to a second self-healing layer having a thickness of 0.2 mm to 0.4 mm, consisting of microcapsules having a size of 25 μτ to 100 μm, each consisting of a polyurethane coating of toluene diisocyanate polyisocyanurate in ethyl acetate in an amount of 48.8% by weight and a filler of isophorone diisocyanate isocyanate in an amount of 51.2% by weight and carbon nanotubes having a size of 20 nm to 100 nm combined with a thermoplastic resin. The second self-healing layer adhesively adheres to two layers of a carbon fiber-based thermoplastic composite each having a thickness of 0.04 mm, which adhesively adhere to the second self-healing layer having a thickness of 0.2 mm to 0.4 mm. The second self-healing layer is deposited on a 5 μτ to 12 μm thick ceramic layer located on a 1 mm thick nickel-titanium alloy sheet having on its outer surface a 5 μτ to 12 μm thick ceramic layer with a 0.2 mm to 0.4 mm thick second self-healing layer deposited on it.
Istotą sposobu wytwarzania laminatu τetal-węgiel, według wynalazku, jest to, że na dwa arkusze blachy ze stopu niklu z tytanem o grubości 1 mm posiadające na obu powierzchniach warstwę ceramiczną o grubości od 5 μτ do 12 μm nanosi się obustronnie mikrokapsułki o wielkości od 25 μτ do 100 μm, z których każda składa się z powłoki poliuretanowej z poliizocyjanuranu diizocyjanianu toluenu w octanie etylu w ilości 48,8% wagowo i wypełnienia z izocjanatu diizocyjanianu izoforonu w ilości 51,2% wagowo i nanorurki węglowe o wielkości od 20 nm do 100 nm, przy czym mikrokapsułki i nanorurki węglowe powleka się ręcznie żywicą termoplastyczną i otrzymuje się warstwę samonaprawiającą się drugą o grubości od 0,2 mm do 0,4 mm. Następnie na jeden z arkuszy blachy ze stopu niklu z tytanem o grubości 1 mm posiadający na obu powierzchniach warstwę ceramiczną o grubości od 5 μτ do 12 μτ i warstwę samonaprawiającą się drugą o grubości od 0,2 mm do 0,4 mm nakłada się dwie warstwy kompozytu termoplastycznego na bazie włókien węglowych o grubości 0,04 mm każda, na które nanosi się mikrokapsułki o wielkości od 25 μτ do 100 μm, z których każda składa się z powłoki poliuretanowej z poliizocyjanuranu diizocyjanianu toluenu w octanie etylu w ilości 48,8% wagowo i wypełnienia z izocjanatu diizocyjanianu izoforonu w ilości 51,2% wagowo i nanorurki węglowe o wielkości od 20 nm do 100 nm, przy czym mikrokapsułki i nanorurki węglowe powleka się ręcznie żywicą termoplastyczną i otrzymuje się warstwę samonaprawiającą się drugą o grubości od 0,2 mm do 0,4 mm. Następnie na warstwę samonaprawiającą się drugą nakłada się warstwę włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu o grubości 0,5 mm do 1 mm, którą laminuje się ręcznie żywicą termoplastyczną i otrzymuje się warstwę samonaprawiającą się pierwszą o grubości od 1 mm do 2 mm, składającą się z włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu i połączonych żywicą termoplastyczną. Następnie na warstwę samonaprawiającą się pierwszą nakłada się dwie warstwy kompozytu termoplastycznego na bazie włókien węglowych o grubości 0,04 mm każda, na które nakłada się warstwę włókniny poliestrowej o graτaturze 339 g/τ2 i o grubości od 4 mm do 8 mm. Następnie na warstwę włókniny poliestrowej nakłada się dwie warstwy kompozytu termoplastycznego na bazie włókien węglowych o grubości 0,04 mm każda, po czym nakłada się warstwę włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu o grubości 0,5 mm do 1 mm, którą laminuje się ręcznie żywicą termoplastyczną i otrzymuje się warstwę samonaprawiającą się pierwszą o grubości od 1 mm do 2 mm, składającą się z włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu i połączonych żywicą termoplastyczną. Następnie na warstwę samonaprawiającą się pierwszą nanosi się mikrokapsułki o wielkości od 25 μτ do 100 μm, z których każda składa się z powłoki poliuretanowej z poliizocyjanuranu diizocyjanianu toluenu w octanie etylu w ilości 48,8% wagowo i wypełnienia z izocjanatu diizocyjanianu izoforonu w ilości 51,2% wagowo i nanorurki węglowe o wielkości od 20 nm do 100 nm, przy czym mikrokapsułki i nanorurki węglowe powleka się ręcznie żywicą termoplastyczną i otrzymuje się warstwę samonaprawiającą się drugą o grubości od 0,2 mm do 0,4 mm. Następnie nakłada się dwie warstwy kompozytu termoplastycznego na bazie włókien węglowych o grubości 0,04 mm każda, po czym nakłada się drugi z arkuszy blachy ze stopu niklu z tytanem o grubości 1 mm posiadający na obu powierzchniach warstwę ceramiczną o grubości od 5 μτ do 12 μm i warstwę samonaprawiającą się drugą o grubości od 0,2 mm do 0,4 ττ. Następnie wykonuje się pakiet próżniowy i odsysa się powietrze do podciśnienia -0,08 MPa, po czym poddaje się całość procesowi utwardzania w czasie 24 h w temperaturze 23°C.The essence of the method for producing a τetal-carbon laminate, according to the invention, is that on two sheets of a 1 mm thick nickel-titanium alloy sheet having on both surfaces a ceramic layer of a thickness of 5 μτ to 12 μm, microcapsules of a size of 25 μτ to 100 μm are applied on both sides, each of which consists of a polyurethane coating of toluene diisocyanate polyisocyanurate in ethyl acetate in the amount of 48.8% by weight and a filling of isophorone diisocyanate isocyanate in the amount of 51.2% by weight and carbon nanotubes of a size of 20 nm to 100 nm, wherein the microcapsules and carbon nanotubes are manually coated with a thermoplastic resin, and a second self-healing layer of a thickness of 0.2 mm to 0.4 mm is obtained. Then, on one of the sheets of a 1 mm thick nickel-titanium alloy sheet having on both surfaces a ceramic layer of a thickness of 5 μτ to 12 μτ and a second self-healing layer of a thickness of 0.2 mm to 0.4 mm, two layers of a thermoplastic composite based on carbon fibers of a thickness of 0.04 mm each are applied, onto which microcapsules of a size of 25 μτ to 100 μm are applied, each of which consists of a polyurethane coating of toluene diisocyanate polyisocyanurate in ethyl acetate in the amount of 48.8% by weight and a filler of isophorone diisocyanate isocyanate in the amount of 51.2% by weight and carbon nanotubes of a size of 20 nm to 100 nm, wherein the microcapsules and carbon nanotubes are manually coated with a thermoplastic resin and the resulting a second self-healing layer with a thickness of 0.2 mm to 0.4 mm. Then, a layer of glass fibers filled with isophorone diisocyanate with a thickness of 0.5 mm to 1 mm is applied to the second self-healing layer, which is hand laminated with a thermoplastic resin, to obtain a first self-healing layer with a thickness of 1 mm to 2 mm, consisting of glass fibers filled with isophorone diisocyanate and bonded with a thermoplastic resin. Then, two layers of a thermoplastic composite based on carbon fibers, each 0.04 mm thick, are applied to the first self-healing layer, on which a layer of polyester nonwoven with a basis weight of 339 g/τ 2 and a thickness of 4 mm to 8 mm is applied. Two layers of a thermoplastic composite based on carbon fibers, each 0.04 mm thick, are then applied to the polyester non-woven fabric layer, followed by a layer of glass fibers filled with isophorone diisocyanate, 0.5 mm to 1 mm thick, which is laminated manually with a thermoplastic resin to obtain a self-healing first layer, 1 mm to 2 mm thick, consisting of glass fibers filled with isophorone diisocyanate and bonded with a thermoplastic resin. Then, microcapsules of a size ranging from 25 μτ to 100 μm, each consisting of a polyurethane coating of toluene diisocyanate polyisocyanurate in ethyl acetate in an amount of 48.8% by weight and a filler of isophorone diisocyanate isocyanate in an amount of 51.2% by weight, and carbon nanotubes of a size ranging from 20 nm to 100 nm, are applied to the first self-healing layer, wherein the microcapsules and carbon nanotubes are manually coated with a thermoplastic resin, and a second self-healing layer of a thickness ranging from 0.2 mm to 0.4 mm is obtained. Next, two layers of a 0.04 mm thick carbon fiber-based thermoplastic composite are applied, followed by a second 1 mm thick nickel-titanium alloy sheet with a 5 μτ to 12 μm thick ceramic layer on both surfaces and a second self-healing layer 0.2 mm to 0.4 ττ thick. A vacuum pack is then created and the air is evacuated to a negative pressure of -0.08 MPa, after which the entire assembly is cured for 24 hours at 23°C.
Korzystnie jest, gdy nakłada się dwie warstwy kompozytu termoplastycznego na bazie włókien węglowych w kierunku ułożenia 0°/0° albo 0°/90° albo +45°/-45°.It is advantageous to apply two layers of a thermoplastic composite based on carbon fibers in an orientation of 0°/0° or 0°/90° or +45°/-45°.
Korzystnie jest, gdy nakłada się warstwę włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu w kierunku ułożenia 0° albo 90° albo +45°.It is advantageous to apply a layer of glass fibers filled with isophorone diisocyanate in an orientation of 0° or 90° or +45°.
Korzystnym skutkiem wynalazku jest to, że otrzymuje się laminat metal-węgiel o wysokich właściwościach odpornościowych i absorpcyjnych na uderzenia o niskiej prędkości oraz antykorozyjnych. Zastosowana warstwa zawierająca włókna szklane wypełnione środkiem samonaprawiającym oraz mikrokapsułki hamują rozwój pęknięć w laminacie, a po 24 h uzyskuje się efekt samonaprawy laminatu. Ponadto warstwa włókniny poliestrowej dodatkowo działa jako warstwa absorpcyjna przed uderzeniami. Natomiast dodanie nanorurek do mikrokapsułek działa jako wzmocnienie warstw samonaprawiających się.A beneficial effect of the invention is that a metal-carbon laminate with high resistance and absorption properties to low-velocity impacts and anti-corrosion properties is obtained. The applied layer containing glass fibers filled with a self-healing agent and microcapsules inhibits the development of cracks in the laminate, and after 24 hours, the laminate achieves self-healing. Furthermore, the polyester nonwoven layer additionally acts as an absorption layer against impacts. The addition of nanotubes to the microcapsules acts as a reinforcement for the self-healing layers.
Wynalazek został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia przekrój poprzeczny laminatu.The invention is presented in an embodiment in the drawing, which shows a cross-section of the laminate.
Przykład 1Example 1
Sposób wytwarzania laminatu metal-węgiel polegał na tym, że powierzchnie arkuszy blachy 6 ze stopu niklu z tytanem składającego się z niklu w ilości od 53% wagowych i tytanu w ilości 47% wagowych - Nitinolu o wymiarach 300 x 400 mm i o grubości 1 mm aktywowano w 10% roztworze kwasu fosforowego i płukano w wodzie w czasie 5 minut. Następnie anodowano arkusze blachy 6 ze stopu niklu z tytanem w przemysłowym roztworze alkalicznym składającym się z azotanu miedzi 300 g w 1000 ml kwasu fosforowego 5%. Czas procesu wynosił 3 minuty, a napięcie do 450 V ± 46 V i częstotliwość 30 Hz. Po procesie anodowania płukano w wodzie arkusze blachy 6 ze stopy niklu z tytanem przez 5 minut i pozostawiono do wysuszenia w temperaturze 23°C. Otrzymano na obu powierzchniach arkusza blachy 6 ze stopu niklu z tytanem warstwę ceramiczną 5 o grubości 5 μm. Na arkusze blachy 6 ze stopu niklu z tytanem posiadające na obu powierzchniach warstwę ceramiczną 5 o grubości 5 μm naniesiono obustronnie mikrokapsułki o wielkości 25 μm, z których każda składała się z powłoki poliuretanowej z poliizocyjanuranu diizocyjanianu toluenu w octanie etylu w ilości 48,8% wagowo i wypełnienia z izocjanatu diizocyjanianu izoforonu w ilości 51,2% wagowo i nanorurki węglowe o wielkości 20 nm, przy czym mikrokapsułki były wymieszane z nanorurkami w stosunku 1:25. Następnie mikrokapsułki i nanorurki węglowe powleczono ręcznie żywicą termoplastyczną i otrzymano warstwę samonaprawiającą się drugą 4 o grubości 0,2 mm. Następnie na jeden z arkuszy blachy 6 ze stopu niklu z tytanem o grubości 1 mm posiadający na obu powierzchniach warstwę ceramiczną 5 o grubości 5 μm i warstwę samonaprawiającą się drugą 4 o grubości 0,2 mm nałożono dwie warstwy kompozytu termoplastycznego na bazie włókien węglowych 2 w kierunku ułożenia 0°/0° o grubości 0,04 mm każda, na które naniesiono mikrokapsułki o wielkości 25 μm, z których każda składała się z powłoki poliuretanowej z poliizocyjanuranu diizocyjanianu toluenu w octanie etylu w ilości 48,8% wagowo i wypełnienia z izocjanatu diizocyjanianu izoforonu w ilości 51,2% wagowo i nanorurki węglowe o wielkości 20 nm, przy czym mikrokapsułki były wymieszane z nanorurkami w stosunku 1:25. Następnie mikrokapsułki i nanorurki węglowe powleczono ręcznie żywicą termoplastyczną i otrzymano warstwę samonaprawiającą się drugą 4 o grubości 0,2 mm. Następnie na warstwę samonaprawiającą się drugą 4 nałożono warstwę włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu w kierunku ułożenia 0° o grubości 0,5 mm, którą laminowano ręcznie żywicą termoplastyczną i otrzymano warstwę samonaprawiającą się pierwszą 3 o grubości 1 mm, składającą się z włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu i połączonych żywicą termoplastyczną. Następnie na warstwę samonaprawiającą się pierwszą 3 nałożono dwie warstwy kompozytu termoplastycznego na bazie włókien węglowych 2 w kierunku ułożenia 0°/0° o grubości 0,04 mm każda, na które nałożono warstwę włókniny poliestrowej 1 o gramaturze 339 g/m2 i o grubości 4 mm. Następnie na warstwę włókniny poliestrowej 1 nałożono dwie warstwy kompozytu termoplastycznego na bazie włókien węglowych 2 w kierunku ułożenia 0°/0° o grubości 0,04 mm każda, po czym nałożono warstwę włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu w kierunku ułożenia 0° o grubości 0,5 mm, którą laminowano ręcznie żywicą termoplastyczną i otrzymano warstwę samonaprawiającą się pierwszą 3 o grubości 1 mm, składającą się z włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu i połączonych żywicą termoplastyczną. Następnie na warstwę samonaprawiającą się pierwszą 3 naniesiono mikrokapsułki o wielkości 25 μm, z których każda składała się z powłoki poliuretanowej z poliizocyjanuranu diizocyjanianu toluenu w octanie etylu w ilości 48,8% wagowo i wypełnienia z izocjanatu diizocyjanianu izoforonu w ilości 51,2% wagowo i nanorurki węglowe o wielkości 20 nm, przy czym mikrokapsułki były wymieszane z nanorurkami w stosunku 1:25. Następnie mikrokapsułki i nanorurki węglowe powleczono ręcznie żywicą termoplastyczną i otrzymano warstwę samonaprawiającą się drugą 4 o grubości 0,2 mm. Następnie nałożono dwie warstwy kompozytu termoplastycznego na bazie włókien węglowych 2 w kierunku ułożenia 0°/0° o grubości 0,04 mm każda, po czym nałożono drugi z arkuszy blachy 6 ze stopu niklu z tytanem posiadający na obu powierzchniach warstwę ceramiczną 5 o grubości 5 μm i warstwę samonaprawiającą się drugą 4 o grubości 0,2 mm.The method for manufacturing a metal-carbon laminate consisted of 300 x 400 mm, 1 mm thick Nitinol sheets (6) made of a nickel-titanium alloy (53% by weight nickel and 47% by weight titanium) were activated on the surfaces of sheets (6) made of a nickel-titanium alloy (53% by weight nickel and 47% by weight titanium) in a 10% phosphoric acid solution and rinsed in water for 5 minutes. The nickel-titanium alloy sheets (6) were then anodized in an industrial alkaline solution consisting of 300 g of copper nitrate in 1000 ml of 5% phosphoric acid. The process time was 3 minutes, the voltage was 450 V ± 46 V, and the frequency was 30 Hz. After the anodizing process, the nickel-titanium alloy sheets (6) were rinsed in water for 5 minutes and left to dry at 23°C. A 5 μm thick ceramic layer 5 was obtained on both surfaces of a nickel-titanium alloy sheet 6. Microcapsules of 25 μm size were deposited on both sides of the nickel-titanium alloy sheets 6 having a 5 μm thick ceramic layer 5 on both surfaces, each consisting of a polyurethane coating of toluene diisocyanate polyisocyanurate in ethyl acetate in an amount of 48.8% by weight and a filler of isophorone diisocyanate isocyanate in an amount of 51.2% by weight and carbon nanotubes of 20 nm size, the microcapsules being mixed with the nanotubes in a ratio of 1:25. Then, the microcapsules and carbon nanotubes were manually coated with a thermoplastic resin, and a second self-healing layer 4 with a thickness of 0.2 mm was obtained. Then, on one of the sheets 6 of a nickel-titanium alloy with a thickness of 1 mm, having on both surfaces a ceramic layer 5 with a thickness of 5 μm and a second self-healing layer 4 with a thickness of 0.2 mm, two layers of a thermoplastic composite based on carbon fibers 2 in the 0°/0° orientation, each with a thickness of 0.04 mm, were applied, on which were deposited microcapsules with a size of 25 μm, each consisting of a polyurethane coating of toluene diisocyanate polyisocyanurate in ethyl acetate in an amount of 48.8% by weight and a filler of isophorone diisocyanate isocyanate in an amount of 51.2% by weight and carbon nanotubes with a size of 20 nm, wherein the microcapsules were mixed with the nanotubes in a ratio of 1:25. The microcapsules and carbon nanotubes were then manually coated with a thermoplastic resin to obtain a second self-healing layer 4 with a thickness of 0.2 mm. A layer of glass fibers filled with isophorone diisocyanate in the 0° orientation with a thickness of 0.5 mm was then applied to the second self-healing layer 4, which was then manually laminated with a thermoplastic resin to obtain a first self-healing layer 3 with a thickness of 1 mm, consisting of glass fibers filled with isophorone diisocyanate and bonded with a thermoplastic resin. Two layers of a carbon fiber-based thermoplastic composite 2 in the 0°/0° orientation with a thickness of 0.04 mm each were then applied to the first self-healing layer 3, on which a layer of polyester nonwoven fabric 1 with a basis weight of 339 g/m 2 and a thickness of 4 mm was applied. Then, two layers of a thermoplastic composite based on carbon fibers 2 in the 0°/0° orientation direction with a thickness of 0.04 mm each were applied to the polyester non-woven fabric layer 1, followed by a layer of glass fibers filled with isophorone diisocyanate with a thickness of 0.5 mm in the 0° orientation direction, which was laminated manually with a thermoplastic resin, to obtain a first self-healing layer 3 with a thickness of 1 mm, consisting of glass fibers filled with isophorone diisocyanate and bonded with a thermoplastic resin. Next, 25 μm microcapsules were deposited on the first self-healing layer 3, each consisting of a polyurethane coating of toluene diisocyanate polyisocyanurate in ethyl acetate in an amount of 48.8% by weight and a filler of isophorone diisocyanate isocyanate in an amount of 51.2% by weight, and 20 nm carbon nanotubes, wherein the microcapsules were mixed with the nanotubes in a ratio of 1:25. Then, the microcapsules and carbon nanotubes were manually coated with a thermoplastic resin, and a second self-healing layer 4 with a thickness of 0.2 mm was obtained. Then, two layers of a thermoplastic composite based on carbon fibers 2 were applied in the 0°/0° orientation, each with a thickness of 0.04 mm, followed by the application of a second sheet 6 made of a nickel-titanium alloy having on both surfaces a ceramic layer 5 with a thickness of 5 μm and a second self-healing layer 4 with a thickness of 0.2 mm.
Następnie całość ułożono na formie aluminiowej i za pomocą pakietu próżniowego odessano powietrze do podciśnienia -0,08 MPa, po czym poddano całość procesowi utwardzania w temperaturze 23°C w czasie 24 h. Jednocześnie w sposobie wytwarzania laminatu metal-węgiel wykorzystano żywicę termoplastyczną o nazwie handlowej Elium® 351 EOT marki Arkema.The whole was then placed on an aluminum mold and the air was sucked out using a vacuum pack to a negative pressure of -0.08 MPa, after which the whole was subjected to a curing process at a temperature of 23°C for 24 hours. At the same time, a thermoplastic resin with the trade name Elium® 351 EOT from Arkema was used in the production process of the metal-carbon laminate.
W wytworzonym laminacie metal-węgiel w części środkowej znajduje się warstwa włókniny poliestrowej 1 o gramaturze 339 g/m2 i o grubości 4 mm, do której obu powierzchni przylegają adhezyjnie dwie warstwy kompozytu termoplastycznego na bazie włókien węglowych 2 o grubości 0,04 mm każda, które przylegają adhezyjnie do warstwy samonaprawiającej się pierwszej 3 o grubości 1 mm, składającej się z włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu i połączonych żywicą termoplastyczną. Warstwa samonaprawiająca się pierwsza 3 przylega adhezyjnie do warstwy samonaprawiającej się drugiej 4 o grubości 0,2 mm, składającej się z mikrokapsułek o wielkości 25 μm, z których każda składa się z powłoki poliuretanowej z poliizocyjanuranu diizocyjanianu toluenu w octanie etylu w ilości 48,8% wagowo i wypełnienia z izocjanatu diizocyjanianu izoforonu w ilości 51,2% wagowo i nanorurek węglowych o wielkości 20 nm wymieszanych ze sobą w stosunku 1:25 i połączonych z żywicą termoplastyczną. Warstwa samonaprawiająca się druga 4 przylega adhezyjnie do dwóch warstw kompozytu termoplastycznego na bazie włókien węglowych 2 o grubości 0,04 mm każda, które przylegają adhezyjnie do warstwy samonaprawiającej się drugiej 4 o grubości 0,2 mm. Warstwa samonaprawiająca się druga 4 nałożona jest na warstwę ceramiczną 5 o grubości 5 μm znajdującą się na arkuszu blachy 6 ze stopu niklu z tytanem składającego się z niklu w ilości 53% wagowych i tytanu w ilości 47% wagowych - Nitinolu o grubości 1 mm, który na zewnętrznej powierzchni posiada warstwę ceramiczną 5 o grubości 5 μm z nałożoną warstwą samonaprawiającą się drugą 4 o grubości 0,2 mm.In the produced metal-carbon laminate, in the central part there is a layer of polyester non-woven fabric 1 with a basis weight of 339 g/m 2 and a thickness of 4 mm, to both surfaces of which two layers of thermoplastic composite based on carbon fibers 2 with a thickness of 0.04 mm each are adhesively adhered, which adhere adhesively to the first self-healing layer 3 with a thickness of 1 mm, consisting of glass fibers filled with isophorone diisocyanate and bonded with a thermoplastic resin. The first self-healing layer 3 adhesively adheres to a second self-healing layer 4 having a thickness of 0.2 mm and consisting of 25 μm microcapsules each consisting of a polyurethane coating of toluene diisocyanate polyisocyanurate in ethyl acetate in an amount of 48.8% by weight and a filler of isophorone diisocyanate isocyanate in an amount of 51.2% by weight and 20 nm carbon nanotubes mixed together in a ratio of 1:25 and combined with a thermoplastic resin. The second self-healing layer 4 adhesively adheres to two layers of a carbon fiber-based thermoplastic composite 2 each having a thickness of 0.04 mm, which adhesively adhere to the second self-healing layer 4 having a thickness of 0.2 mm. The second self-healing layer 4 is applied to a 5 μm thick ceramic layer 5 located on a sheet 6 made of a nickel-titanium alloy consisting of 53% nickel by weight and 47% titanium by weight - Nitinol with a thickness of 1 mm, which has a 5 μm thick ceramic layer 5 on the outer surface with a 0.2 mm thick second self-healing layer 4 applied thereto.
Otrzymany laminat poddano badaniom na uderzenia o niskiej prędkości, gdzie po upływie 24 h uzyskano właściwości samonaprawiające, polegające na przywróceniu integralności struktury. Laminat poddano badaniom na uderzenia o niskiej prędkości poniżej 5 m/s o energii 5 J. Laminat charakteryzował się tym, że warstwa z włóknami węglowymi po uderzeniu została zniszczona, natomiast warstwa włókniny zatrzymała rozwój pęknięć do spodniej części laminatu. Ponadto laminat wykazuje zwiększenie odporności na działania środowiska, szczególnie na korozję w roztworze NaCl.The resulting laminate was subjected to low-velocity impact testing, where self-healing properties were observed after 24 hours, restoring structural integrity. The laminate was subjected to low-velocity impact testing at speeds below 5 m/s and energy of 5 J. The laminate was characterized by the destruction of the carbon fiber layer upon impact, while the nonwoven layer stopped the crack growth to the underlying layer. Furthermore, the laminate demonstrated increased resistance to environmental factors, particularly corrosion in NaCl solution.
Przykład 2Example 2
Sposób wytwarzania laminatu metal-węgiel polegał na tym, że powierzchnie arkuszy blachy 6 ze stopu niklu z tytanem składającego się z niklu w ilości 57% wagowych i tytanu w ilości 43% wagowych - Nitinolu o wymiarach 300 x 400 mm i o grubości 1 mm aktywowano w 10% roztworze kwasu fosforowego i płukano w wodzie w czasie 5 minut. Następnie anodowano arkusze blachy 6 ze stopu niklu z tytanem w przemysłowym roztworze alkalicznym składającym się z azotanu miedzi 300 g w 1000 ml kwasu fosforowego 5%. Czas procesu wynosił 3 minuty, a napięcie do 450 V ± 46 V i częstotliwość 30 Hz. Po procesie anodowania płukano w wodzie arkusze blachy 6 ze stopy niklu z tytanem przez 5 minut i pozostawiono do wysuszenia w temperaturze 23°C. Otrzymano na obu powierzchniach arkusza blachy 6 ze stopu niklu z tytanem warstwę ceramiczną 5 o grubości 12 μm. Na arkusze blachy 6 ze stopu niklu z tytanem posiadające na obu powierzchniach warstwę ceramiczną 5 o grubości 12 μm naniesiono obustronnie mikrokapsułki o wielkości 100 μm, z których każda składała się z powłoki poliuretanowej z poliizocyjanuranu diizocyjanianu toluenu w octanie etylu w ilości 48,8% wagowo i wypełnienia z izocjanatu diizocyjanianu izoforonu w ilości 51,2% wagowo i nanorurki węglowe o wielkości 100 nm, przy czym mikrokapsułki były wymieszane z nanorurkami w stosunku 1:25. Następnie mikrokapsułki i nanorurki węglowe powleczono ręcznie żywicą termoplastyczną i otrzymano warstwę samonaprawiającą się drugą 4 o grubości 0,4 mm. Następnie na jeden z arkuszy blachy 6 ze stopu niklu z tytanem o grubości 1 mm posiadający na obu powierzchniach warstwę ceramiczną 5 o grubości 12 μm i warstwę samonaprawiającą się drugą 4 o grubości 0,4 mm nałożono dwie warstwy kompozytu termoplastycznego na bazie włókien węglowych 2 w kierunku ułożenia 0°/90° o grubości 0,04 mm każda, na które naniesiono mikrokapsułki o wielkości 100 μm, z których każda składała się z powłoki poliuretanowej z poliizocyjanuranu diizocyjanianu toluenu w octanie etylu w ilości 48,8% wagowo i wypełnienia z izocjanatu diizocyjanianu izoforonu w ilości 51,2% wagowo i nanorurki węglowe o wielkości 100 nm, przy czym mikrokapsułki były wymieszane z nanorurkami w stosunku 1:25. Następnie mikrokapsułki i nanorurki węglowe powleczono ręcznie żywicą termoplastyczną i otrzymano warstwę samonaprawiającą się drugą 4 o grubości 0,4 mm. Następnie na warstwę samonaprawiającą się drugą 4 nałożono warstwę włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu w kierunku ułożenia 90° o grubości 1 mm, którą laminowano ręcznie żywicą termoplastyczną i otrzymano warstwę samonaprawiającą się pierwszą 3 o grubości 2 mm, składającą się z włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu i połączonych żywicą termoplastyczną. Następnie na warstwę samonaprawiającą się pierwszą 3 nałożono dwie warstwy kompozytu termoplastycznego na bazie włókien węglowych 2 w kierunku ułożenia 0°/90° o grubości 0,04 mm każda, na które nałożono warstwę włókniny poliestrowej 1 o gramaturze 339 g/m2 i o grubości 8 mm. Następnie na warstwę włókniny poliestrowej 1 nałożono dwie warstwy kompozytu termoplastycznego na bazie włókien węglowych 2 w kierunku ułożenia 0°/90° o grubości 0,04 mm każda, po czym nałożono warstwę włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu w kierunku ułożenia 90° o grubości 1 mm, którą laminowano ręcznie żywicą termoplastyczną i otrzymano warstwę samonaprawiającą się pierwszą 3 o grubości 2 mm, składającą się z włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu i połączonych żywicą termoplastyczną. Następnie na warstwę samonaprawiającą się pierwszą 3 naniesiono mikrokapsułki o wielkości 100 μm, z których każda składała się z powłoki poliuretanowej z poliizocyjanuranu diizocyjanianu toluenu w octanie etylu w ilości 48,8% wagowo i wypełnienia z izocjanatu diizocyjanianu izoforonu w ilości 51,2% wagowo i nanorurki węglowe o wielkości 100 nm, przy czym mikrokapsułki były wymieszane z nanorurkami w stosunku 1:25. Następnie mikrokapsułki i nanorurki węglowe powleczono ręcznie żywicą termoplastyczną i otrzymano warstwę samonaprawiającą się drugą 4 o grubości 0,4 mm. Następnie nałożono dwie warstwy kompozytu termoplastycznego na bazie włókien węglowych 2 w kierunku ułożenia 0°/90° o grubości 0,04 mm każda, po czym nałożono drugi z arkuszy blachy 6 ze stopu niklu z tytanem posiadający na obu powierzchniach warstwę ceramiczną 5 o grubości 12 μm i warstwę samonaprawiającą się drugą 4 o grubości 0,4 mm. Następnie całość ułożono na formie aluminiowej i za pomocą pakietu próżniowego odessano powietrze do podciśnienia -0,08 MPa, po czym poddano całość procesowi utwardzania w temperaturze 23°C w czasie 24 h. Jednocześnie w sposobie wytwarzania laminatu metal-węgiel wykorzystano żywicę termoplastyczną o nazwie handlowej Elium® 351 EOT marki Arkema.The method for manufacturing a metal-carbon laminate consisted of 300 x 400 mm, 1 mm thick Nitinol sheets (6) made of a nickel-titanium alloy (57% by weight nickel and 43% by weight titanium) were activated on the surfaces of sheets (6) made of a nickel-titanium alloy (57% by weight nickel and 43% by weight titanium) in a 10% phosphoric acid solution and rinsed in water for 5 minutes. The nickel-titanium alloy sheets (6) were then anodized in an industrial alkaline solution consisting of 300 g of copper nitrate in 1000 ml of 5% phosphoric acid. The process time was 3 minutes, the voltage was 450 V ± 46 V, and the frequency was 30 Hz. After the anodizing process, the nickel-titanium alloy sheets (6) were rinsed in water for 5 minutes and allowed to dry at 23°C. A 12 μm thick ceramic layer 5 was obtained on both surfaces of a nickel-titanium alloy sheet 6. 100 μm microcapsules were deposited on both sides of the nickel-titanium alloy sheets 6 having a 12 μm thick ceramic layer 5 on both surfaces, each consisting of a polyurethane coating of toluene diisocyanate polyisocyanurate in ethyl acetate in an amount of 48.8% by weight and a filler of isophorone diisocyanate isocyanate in an amount of 51.2% by weight and carbon nanotubes of 100 nm in size, the microcapsules being mixed with the nanotubes in a ratio of 1:25. Then, the microcapsules and carbon nanotubes were manually coated with a thermoplastic resin, and a second self-healing layer 4 with a thickness of 0.4 mm was obtained. Then, on one of the sheets 6 of a 1 mm thick nickel-titanium alloy having on both surfaces a ceramic layer 5 of 12 μm thickness and a second self-healing layer 4 of 0.4 mm thickness, two layers of a thermoplastic composite based on carbon fibers 2 in the 0°/90° orientation direction, each 0.04 mm thick, were applied, onto which were deposited microcapsules of 100 μm size, each consisting of a polyurethane coating of toluene diisocyanate polyisocyanurate in ethyl acetate in an amount of 48.8% by weight and a filler of isophorone diisocyanate in an amount of 51.2% by weight and carbon nanotubes of 100 nm size, wherein the microcapsules were mixed with the nanotubes in a ratio of 1:25. The microcapsules and carbon nanotubes were then manually coated with a thermoplastic resin to obtain a second self-healing layer 4 with a thickness of 0.4 mm. A 1 mm thick layer of glass fibers filled with isophorone diisocyanate in a 90° orientation was then applied to the second self-healing layer 4, which was manually laminated with a thermoplastic resin to obtain a first self-healing layer 3 with a thickness of 2 mm, consisting of glass fibers filled with isophorone diisocyanate and bonded with a thermoplastic resin. Two layers of a carbon fiber-based thermoplastic composite 2 in a 0°/90° orientation with a thickness of 0.04 mm each were then applied to the first self-healing layer 3, on which a layer of polyester nonwoven fabric 1 with a basis weight of 339 g/m 2 and a thickness of 8 mm was applied. Then, two layers of a carbon fiber-based thermoplastic composite 2 with a thickness of 0.04 mm each were applied to the polyester non-woven fabric layer 1 in a 0°/90° orientation, followed by a 1 mm thick layer of glass fibers filled with isophorone diisocyanate in a 90° orientation, which was laminated manually with a thermoplastic resin, to obtain a 2 mm thick self-healing first layer 3 consisting of glass fibers filled with isophorone diisocyanate and bonded with a thermoplastic resin. Next, 100 μm microcapsules were deposited on the first self-healing layer 3, each consisting of a polyurethane coating of toluene diisocyanate polyisocyanurate in ethyl acetate in an amount of 48.8% by weight and a filler of isophorone diisocyanate isocyanate in an amount of 51.2% by weight, and 100 nm carbon nanotubes, wherein the microcapsules were mixed with the nanotubes in a ratio of 1:25. Then, the microcapsules and carbon nanotubes were manually coated with a thermoplastic resin, and a second self-healing layer 4 with a thickness of 0.4 mm was obtained. Next, two layers of carbon fiber-based thermoplastic composite 2 were applied in a 0°/90° orientation, each 0.04 mm thick. This was followed by the application of a second sheet 6 made of a nickel-titanium alloy, with a 12 μm-thick ceramic layer 5 on both surfaces and a second self-healing layer 4, 0.4 mm thick. The entire assembly was then placed on an aluminum mold and, using a vacuum pack, air was extracted to a negative pressure of -0.08 MPa. The entire assembly was then subjected to a curing process at 23°C for 24 hours. A thermoplastic resin with the trade name Elium® 351 EOT from Arkema was also used in the metal-carbon laminate production process.
W wytworzonym laminacie metal-węgiel w części środkowej znajduje się warstwa włókniny poliestrowej 1 o gramaturze 339 g/m2 i o grubości 8 mm, do której obu powierzchni przylegają adhezyjnie dwie warstwy kompozytu termoplastycznego na bazie włókien węglowych 2 o grubości 0,04 mm każda, które przylegają adhezyjnie do warstwy samonaprawiającej się pierwszej 3 o grubości 2 mm, składającej się z włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu i połączonych żywicą termoplastyczną. Warstwa samonaprawiająca się pierwsza 3 przylega adhezyjnie do warstwy samonaprawiającej się drugiej 4 o grubości 0,4 mm, składającej się z mikrokapsułek o wielkości 100 μm, z których każda składa się z powłoki poliuretanowej z poliizocyjanuranu diizocyjanianu toluenu w octanie etylu w ilości 48,8% wagowo i wypełnienia z izocjanatu diizocyjanianu izoforonu w ilości 51,2% wagowo i nanorurek węglowych o wielkości 100 nm wymieszanych ze sobą w stosunku 1:25 i połączonych z żywicą termoplastyczną. Warstwa samonaprawiająca się druga 4 przylega adhezyjnie do dwóch warstw kompozytu termoplastycznego na bazie włókien węglowych 2 o grubości 0,04 mm każda, które przylegają adhezyjnie do warstwy samonaprawiającej się drugiej 4 o grubości 0,4 mm. Warstwa samonaprawiająca się druga 4 nałożona jest na warstwę ceramiczną 5 o grubości 12 μm znajdującą się na arkuszu blachy 6 ze stopu niklu z tytanem składającego się z niklu w ilości 57% wagowych i tytanu w ilości 43% wagowych - Nitinolu o grubości 1 mm, który na zewnętrznej powierzchni posiada warstwę ceramiczną 5 o grubości 12 μm z nałożoną warstwą samonaprawiającą się drugą 4 o grubości 0,4 mm.In the produced metal-carbon laminate, in the central part there is a layer of polyester non-woven fabric 1 with a basis weight of 339 g/m 2 and a thickness of 8 mm, to both surfaces of which two layers of thermoplastic composite based on carbon fibers 2 with a thickness of 0.04 mm each are adhesively adhered, which adhere adhesively to the first self-healing layer 3 with a thickness of 2 mm, consisting of glass fibers filled with isophorone diisocyanate and bonded with a thermoplastic resin. The first self-healing layer 3 adhesively adheres to a second self-healing layer 4 having a thickness of 0.4 mm and consisting of 100 μm microcapsules each consisting of a polyurethane coating of toluene diisocyanate polyisocyanurate in ethyl acetate in an amount of 48.8% by weight and a filler of isophorone diisocyanate isocyanate in an amount of 51.2% by weight and 100 nm carbon nanotubes mixed together in a ratio of 1:25 and combined with a thermoplastic resin. The second self-healing layer 4 adhesively adheres to two layers of a carbon fiber-based thermoplastic composite 2 each having a thickness of 0.04 mm, which adhesively adhere to the second self-healing layer 4 having a thickness of 0.4 mm. The second self-healing layer 4 is applied to a 12 μm thick ceramic layer 5 located on a sheet 6 made of a nickel-titanium alloy consisting of 57% nickel by weight and 43% titanium by weight - Nitinol with a thickness of 1 mm, which on the outer surface has a 12 μm thick ceramic layer 5 with a 0.4 mm thick second self-healing layer 4 applied thereto.
Otrzymany laminat poddano badaniom na uderzenia o niskiej prędkości, gdzie po upływie 24 h uzyskano właściwości samonaprawiające, polegające na przywróceniu integralności struktury. Laminat poddano badaniom na uderzenia o niskiej prędkości poniżej 5 m/s o energii 10 J. Laminat charakteryzował się tym, że warstwa z włóknami węglowymi po uderzeniu została zniszczona, natomiast warstwa włókniny zatrzymała rozwój pęknięć do spodniej części laminatu. Ponadto laminat wykazuje zwiększenie odporności na działania środowiska, szczególnie na korozję w roztworze NaCl.The resulting laminate was subjected to low-velocity impact testing, where self-healing properties were observed after 24 hours, restoring structural integrity. The laminate was subjected to low-velocity impact testing at a speed below 5 m/s and an energy of 10 J. The laminate was characterized by the destruction of the carbon fiber layer upon impact, while the nonwoven layer stopped the crack growth to the underside of the laminate. Furthermore, the laminate demonstrated increased resistance to environmental factors, particularly corrosion in NaCl solution.
Przykład 3Example 3
Sposób wytwarzania laminatu metal-węgiel polegał na tym, że powierzchnie arkuszy blachy 6 ze stopu niklu z tytanem składającego się z niklu w ilości 55% wagowych i tytanu w ilości 45% wagowych - Nitinolu o wymiarach 300 x 400 mm i o grubości 1 mm aktywowano w 10% roztworze kwasu fosforowego i płukano w wodzie w czasie 5 minut. Następnie anodowano arkusze blachy 6 ze stopu niklu z tytanem w przemysłowym roztworze alkalicznym składającym się z azotanu miedzi 300 g w 1000 ml kwasu fosforowego 5%. Czas procesu wynosił 3 minuty, a napięcie do 450 V ± 46 V i częstotliwość 30 Hz. Po procesie anodowania płukano w wodzie arkusze blachy 6 ze stopy niklu z tytanem przez 5 minut i pozostawiono do wysuszenia w temperaturze 23°C. Otrzymano na obu powierzchniach arkusza blachy 6 ze stopu niklu z tytanem warstwę ceramiczną 5 o grubości 10 μm. Na arkusze blachy 6 ze stopu niklu z tytanem posiadające na obu powierzchniach warstwę ceramiczną 5 o grubości 10 μm naniesiono obustronnie mikrokapsułki o wielkości 50 μm, z których każda składała się z powłoki poliuretanowej z poliizocyjanuranu diizocyjanianu toluenu w octanie etylu w ilości 48,8% wagowo i wypełnienia z izocjanatu diizocyjanianu izoforonu w ilości 51,2% wagowo i nanorurki węglowe o wielkości 50 nm, przy czym mikrokapsułki były wymieszane z nanorurkami w stosunku 1:25. Następnie mikrokapsułki i nanorurki węglowe powleczono ręcznie żywicą termoplastyczną i otrzymano warstwę samonaprawiającą się drugą 4 o grubości 0,3 mm. Następnie na jeden z arkuszy blachy 6 ze stopu niklu z tytanem o grubości 1 mm posiadający na obu powierzchniach warstwę ceramiczną 5 o grubości 10 μm i warstwę samonaprawiającą się drugą 4 o grubości 0,3 mm nałożono dwie warstwy kompozytu termoplastycznego na bazie włókien węglowych 2 w kierunku ułożenia +45°/-45° o grubości 0,04 mm każda, na które naniesiono mikrokapsułki o wielkości 50 μm, z których każda składała się z powłoki poliuretanowej z poliizocyjanuranu diizocyjanianu toluenu w octanie etylu w ilości 48,8% wagowo i wypełnienia z izocjanatu diizocyjanianu izoforonu w ilości 51,2% wagowo i nanorurki węglowe o wielkości 50 nm, przy czym mikrokapsułki były wymieszane z nanorurkami w stosunku 1:25. Następnie mikrokapsułki i nanorurki węglowe powleczono ręcznie żywicą termoplastyczną i otrzymano warstwę samonaprawiającą się drugą 4 o grubości 0,3 mm. Następnie na warstwę samonaprawiającą się drugą 4 nałożono warstwę włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu w kierunku ułożenia +45° o grubości 0,75 mm, którą laminowano ręcznie żywicą termoplastyczną i otrzymano warstwę samonaprawiającą się pierwszą 3 o grubości 1,5 mm, składającą się z włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu i połączonych żywicą termoplastyczną. Następnie na warstwę samonaprawiającą się pierwszą 3 nałożono dwie warstwy kompozytu termoplastycznego na bazie włókien węglowych 2 w kierunku ułożenia +45°/-45° o grubości 0,04 mm każda, na które nałożono warstwę włókniny poliestrowej 1 o gramaturze 339 g/τ2 i o grubości 6 mm. Następnie na warstwę włókniny poliestrowej 1 nałożono dwie warstwy kompozytu termoplastycznego na bazie włókien węglowych 2 w kierunku ułożenia +45°/-45° o grubości 0,04 mm każda, po czym nałożono warstwę włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu w kierunku ułożenia +45° o grubości 0,75 mm, którą laminowano ręcznie żywicą termoplastyczną i otrzymano warstwę samonaprawiającą się pierwszą 3 o grubości 1,5 mm, składającą się z włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu i połączonych żywicą termoplastyczną. Następnie na warstwę samonaprawiającą się pierwszą 3 naniesiono mikrokapsułki o wielkości 50 μτ, z których każda składała się z powłoki poliuretanowej z poliizocyjanuranu diizocyjanianu toluenu w octanie etylu w ilości 48,8% wagowo i wypełnienia z izocjanatu diizocyjanianu izoforonu w ilości 51,2% wagowo i nanorurki węglowe o wielkości 50 nm, przy czym mikrokapsułki były wymieszane z nanorurkami w stosunku 1:25. Następnie mikrokapsułki i nanorurki węglowe powleczono ręcznie żywicą termoplastyczną i otrzymano warstwę samonaprawiającą się drugą 4 o grubości 0,3 mm. Następnie nałożono dwie warstwy kompozytu termoplastycznego na bazie włókien węglowych 2 w kierunku ułożenia +45°/- 45° o grubości 0,04 mm każda, po czym nałożono drugi z arkuszy blachy 6 ze stopu niklu z tytanem posiadający na obu powierzchniach warstwę ceramiczną 5 o grubości 10 μm i warstwę samonaprawiającą się drugą 4 o grubości 0,3 mm. Następnie całość ułożono na formie aluminiowej i za pomocą pakietu próżniowego odessano powietrze do podciśnienia -0,08 MPa, po czym poddano całość procesowi utwardzania w temperaturze 23°C w czasie 24 h. Jednocześnie w sposobie wytwarzania laminatu metal-węgiel wykorzystano żywicę termoplastyczną o nazwie handlowej Elium® 351 EOT marki Arkema.The method for manufacturing a metal-carbon laminate consisted of 300 x 400 mm, 1 mm thick Nitinol sheets (6) made of a nickel-titanium alloy consisting of 55% nickel by weight and 45% titanium by weight, were activated on the surfaces of sheets (6) made of a nickel-titanium alloy (55% nickel by weight and 45% titanium by weight) in a 10% phosphoric acid solution and rinsed in water for 5 minutes. The nickel-titanium alloy sheets (6) were then anodized in an industrial alkaline solution consisting of 300 g copper nitrate in 1000 ml of 5% phosphoric acid. The process time was 3 minutes, the voltage was 450 V ± 46 V, and the frequency was 30 Hz. After the anodizing process, the nickel-titanium alloy sheets (6) were rinsed in water for 5 minutes and left to dry at 23°C. A 10 μm thick ceramic layer 5 was obtained on both surfaces of a nickel-titanium alloy sheet 6. On both surfaces of the nickel-titanium alloy sheet 6 having a 10 μm thick ceramic layer 5, 50 μm microcapsules were deposited, each consisting of a polyurethane coating of toluene diisocyanate polyisocyanurate in ethyl acetate in an amount of 48.8% by weight and a filler of isophorone diisocyanate isocyanate in an amount of 51.2% by weight and carbon nanotubes of 50 nm in size, the microcapsules being mixed with the nanotubes in a ratio of 1:25. Then, the microcapsules and carbon nanotubes were manually coated with a thermoplastic resin, and a second self-healing layer 4 with a thickness of 0.3 mm was obtained. Then, on one of the sheets 6 of a nickel-titanium alloy with a thickness of 1 mm, having on both surfaces a ceramic layer 5 with a thickness of 10 μm and a second self-healing layer 4 with a thickness of 0.3 mm, two layers of a thermoplastic composite based on carbon fibers 2 were applied in the orientation direction +45°/-45° with a thickness of 0.04 mm each, onto which were applied microcapsules of size 50 μm, each of which consisted of a polyurethane coating of toluene diisocyanate polyisocyanurate in ethyl acetate in an amount of 48.8% by weight and a filler of isophorone diisocyanate in an amount of 51.2% by weight and carbon nanotubes of size 50 nm, wherein the microcapsules were mixed with the nanotubes in a ratio of 1:25. Then, the microcapsules and carbon nanotubes were manually coated with a thermoplastic resin, to obtain a second self-healing layer 4 with a thickness of 0.3 mm. Next, a layer of glass fibers filled with isophorone diisocyanate with a thickness of 0.75 mm was applied to the second self-healing layer 4 in the +45° orientation direction, which was manually laminated with a thermoplastic resin, to obtain a first self-healing layer 3 with a thickness of 1.5 mm, consisting of glass fibers filled with isophorone diisocyanate and bonded with a thermoplastic resin. Then, two layers of a thermoplastic composite based on carbon fibers 2 in the +45°/-45° orientation direction, each 0.04 mm thick, were applied to the first self-healing layer 3, on which a layer of polyester nonwoven fabric 1 with a basis weight of 339 g/τ 2 and a thickness of 6 mm was applied. Then, two layers of a thermoplastic composite based on carbon fibers 2 in the orientation direction +45°/-45° with a thickness of 0.04 mm each were applied to the polyester non-woven fabric layer 1, followed by a layer of glass fibers filled with isophorone diisocyanate in the orientation direction +45° with a thickness of 0.75 mm, which was laminated manually with a thermoplastic resin, to obtain a first self-healing layer 3 with a thickness of 1.5 mm, consisting of glass fibers filled with isophorone diisocyanate and bonded with a thermoplastic resin. Next, 50 μτ microcapsules were deposited on the first self-healing layer 3, each consisting of a polyurethane coating of toluene diisocyanate polyisocyanurate in ethyl acetate in an amount of 48.8% by weight and a filler of isophorone diisocyanate isocyanate in an amount of 51.2% by weight, and 50 nm carbon nanotubes, wherein the microcapsules were mixed with the nanotubes in a ratio of 1:25. Then, the microcapsules and carbon nanotubes were manually coated with a thermoplastic resin, and a second self-healing layer 4 with a thickness of 0.3 mm was obtained. Next, two layers of carbon fiber-based thermoplastic composite 2 were applied in a +45°/-45° orientation, each 0.04 mm thick. This was followed by the application of a second sheet 6 made of a nickel-titanium alloy with a 10 μm-thick ceramic layer 5 on both surfaces and a second self-healing layer 4 with a 0.3 mm thickness. The entire assembly was then placed on an aluminum mold and, using a vacuum pack, air was extracted to a negative pressure of -0.08 MPa. The entire assembly was then subjected to a curing process at 23°C for 24 hours. A thermoplastic resin with the trade name Elium® 351 EOT from Arkema was also used in the metal-carbon laminate production process.
W wytworzonym laminacie metal-węgiel w części środkowej znajduje się warstwa włókniny poliestrowej 1 o gramaturze 339 g/m2 i o grubości 6 mm, do której obu powierzchni przylegają adhezyjnie dwie warstwy kompozytu termoplastycznego na bazie włókien węglowych 2 o grubości 0,04 mm każda, które przylegają adhezyjnie do warstwy samonaprawiającej się pierwszej 3 o grubości 1,5 mm, składającej się z włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu i połączonych żywicą termoplastyczną. Warstwa samonaprawiająca się pierwsza 3 przylega adhezyjnie do warstwy samonaprawiającej się drugiej 4 o grubości 0,3 mm, składającej się z mikrokapsułek o wielkości 50 μm, z których każda składa się z powłoki poliuretanowej z poliizocyjanuranu diizocyjanianu toluenu w octanie etylu w ilości 48,8% wagowo i wypełnienia z izocjanatu diizocyjanianu izoforonu w ilości 51,2% wagowo i nanorurek węglowych o wielkości 50 nm wymieszanych ze sobą w stosunku 1:25 i połączonych z żywicą termoplastyczną. Warstwa samonaprawiająca się druga 4 przylega adhezyjnie do dwóch warstw kompozytu termoplastycznego na bazie włókien węglowych 2 o grubości 0,04 mm każda, które przylegają adhezyjnie do warstwy samonaprawiającej się drugiej 4 o grubości 0,3 mm. Warstwa samonaprawiająca się druga 4 nałożona jest na warstwę ceramiczną 5 o grubości 10 μm znajdującą się na arkuszu blachy 6 ze stopu niklu z tytanem składającego się z niklu w ilości 55% wagowych i tytanu w ilości 45% wagowych - Nitinolu o grubości 1 mm, który na zewnętrznej powierzchni posiada warstwę ceramiczną 5 o grubości 10 μm z nałożoną warstwą samonaprawiającą się drugą 4 o grubości 0,3 mm.In the produced metal-carbon laminate, in the central part there is a layer of polyester non-woven fabric 1 with a basis weight of 339 g/m 2 and a thickness of 6 mm, to both surfaces of which two layers of thermoplastic composite based on carbon fibers 2 with a thickness of 0.04 mm each are adhesively adhered, which adhere adhesively to the first self-healing layer 3 with a thickness of 1.5 mm, consisting of glass fibers filled with isophorone diisocyanate and bonded with a thermoplastic resin. The first self-healing layer 3 adhesively adheres to a second self-healing layer 4 having a thickness of 0.3 mm and consisting of 50 μm microcapsules each consisting of a polyurethane coating of toluene diisocyanate polyisocyanurate in ethyl acetate in an amount of 48.8% by weight and a filler of isophorone diisocyanate isocyanate in an amount of 51.2% by weight and 50 nm carbon nanotubes mixed together in a ratio of 1:25 and combined with a thermoplastic resin. The second self-healing layer 4 adhesively adheres to two layers of a carbon fiber-based thermoplastic composite 2 having a thickness of 0.04 mm each, which adhesively adhere to the second self-healing layer 4 having a thickness of 0.3 mm. The second self-healing layer 4 is applied to a 10 μm thick ceramic layer 5 located on a sheet 6 made of a nickel-titanium alloy consisting of 55% nickel by weight and 45% titanium by weight - Nitinol with a thickness of 1 mm, which on the outer surface has a 10 μm thick ceramic layer 5 with a 0.3 mm thick second self-healing layer 4 applied thereto.
Otrzymany laminat poddano badaniom na uderzenia o niskiej prędkości, gdzie po upływie 24 h uzyskano właściwości samonaprawiające, polegające na przywróceniu integralności struktury. Laminat poddano badaniom na uderzenia o niskiej prędkości poniżej 5 m/s o energii 2 J. Laminat charakteryzował się tym, że warstwa z włóknami węglowymi po uderzeniu została zniszczona, natomiast warstwa włókniny zatrzymała rozwój pęknięć do spodniej części laminatu. Ponadto laminat wykazuje zwiększenie odporności na działania środowiska, szczególnie na korozję w roztworze NaCl.The resulting laminate was subjected to low-velocity impact testing, where self-healing properties were observed after 24 hours, restoring structural integrity. The laminate was subjected to low-velocity impact testing at impact speeds below 5 m/s and energy of 2 J. The laminate was characterized by the destruction of the carbon fiber layer upon impact, while the nonwoven layer stopped the crack growth to the underlying layer. Furthermore, the laminate demonstrated increased resistance to environmental factors, particularly corrosion in NaCl solution.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL447527A PL248599B1 (en) | 2024-01-17 | 2024-01-17 | Metal-carbon laminate and method of producing it |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL447527A PL248599B1 (en) | 2024-01-17 | 2024-01-17 | Metal-carbon laminate and method of producing it |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL447527A1 PL447527A1 (en) | 2024-08-12 |
| PL248599B1 true PL248599B1 (en) | 2026-01-05 |
Family
ID=92264384
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL447527A PL248599B1 (en) | 2024-01-17 | 2024-01-17 | Metal-carbon laminate and method of producing it |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL248599B1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101215407A (en) * | 2008-01-18 | 2008-07-09 | 中山大学 | A high-temperature self-repairing fiber-reinforced epoxy composite material and its preparation method |
| EP2285563A1 (en) * | 2008-04-16 | 2011-02-23 | Airbus Operations Limited | Composite laminate with self-healing layer |
| PL240800B1 (en) * | 2021-03-25 | 2022-06-06 | Lubelska Polt | Titanium-glass-carbon laminate and its producing method |
| PL243177B1 (en) * | 2022-06-27 | 2023-07-10 | Lubelska Polt | Magnesium-glass laminate and method of its production |
-
2024
- 2024-01-17 PL PL447527A patent/PL248599B1/en unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101215407A (en) * | 2008-01-18 | 2008-07-09 | 中山大学 | A high-temperature self-repairing fiber-reinforced epoxy composite material and its preparation method |
| EP2285563A1 (en) * | 2008-04-16 | 2011-02-23 | Airbus Operations Limited | Composite laminate with self-healing layer |
| PL240800B1 (en) * | 2021-03-25 | 2022-06-06 | Lubelska Polt | Titanium-glass-carbon laminate and its producing method |
| PL243177B1 (en) * | 2022-06-27 | 2023-07-10 | Lubelska Polt | Magnesium-glass laminate and method of its production |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| TOMASZ SZMECHTYK, NATALIA SIENKIEWICZ: "ELIKSIR nr 11, 2015 rok, str.26-27", „ŻYWICE EPOKSYDOWE JAKO MATERIAŁY SAMONAPRAWIAJĄCE SIĘ"; * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL447527A1 (en) | 2024-08-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| PL245866B1 (en) | Metal-glass laminate and method of producing it | |
| PL248762B1 (en) | Metal-carbon laminate and method of producing it | |
| CN103338929B (en) | Comprise the multifunctional composite of Viscoelastic Sandwich | |
| JP2660563B2 (en) | Laminating composite materials reinforced with metal sheets and continuous glass filaments | |
| CA2556234C (en) | Aluminum-fiber laminate | |
| PL243792B1 (en) | Aluminum-glass laminate and method of its production | |
| PL243177B1 (en) | Magnesium-glass laminate and method of its production | |
| US20170001414A1 (en) | Polyurethane based rigid flooring laminate | |
| JP2007521995A5 (en) | ||
| WO2003053672A1 (en) | Lightweight ballistic resistant rigid structural panel | |
| EP0954394A1 (en) | Beta titanium-fiber reinforced composite laminates | |
| JPH04312237A (en) | Laminated damping material, fiber reinforced composite material having the material in inner layer and its manufacture | |
| JP2021103075A (en) | Bulletproof panel and manufacturing method thereof | |
| KR20010011802A (en) | Surface sheet, sandwich structure, article using | |
| KR20160149327A (en) | Surfacing film for composite structures | |
| PL248763B1 (en) | Metal-carbon-glass laminate and method of producing it | |
| PL248600B1 (en) | Metal-carbon laminate and method of producing it | |
| CN105172256A (en) | Preparation method for bulletproof plates different in lamination proportion of reinforcing materials | |
| PL248601B1 (en) | Metal-carbon laminate and method of producing it | |
| PL245867B1 (en) | Metal-glass-carbon laminate and method of producing the same | |
| PL245863B1 (en) | Metal-glass laminate and method of producing it | |
| PL245865B1 (en) | Metal-glass laminate and method of producing it | |
| PL245864B1 (en) | Metal-glass laminate and method of producing it | |
| PL249434B1 (en) | Self-healing laminate and method for its production | |
| PL249433B1 (en) | Self-healing laminate and method of producing it |