PL249433B1 - Self-healing laminate and method of producing it - Google Patents

Self-healing laminate and method of producing it

Info

Publication number
PL249433B1
PL249433B1 PL451051A PL45105125A PL249433B1 PL 249433 B1 PL249433 B1 PL 249433B1 PL 451051 A PL451051 A PL 451051A PL 45105125 A PL45105125 A PL 45105125A PL 249433 B1 PL249433 B1 PL 249433B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
thick
thickness
layers
layer
self
Prior art date
Application number
PL451051A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL451051A1 (en
Inventor
Monika Ostapiuk
Magda Droździel-Jurkiewicz
Jarosław Bieniaś
Patryk Jakubczak
Adam Janek
Original Assignee
Lubelska Polt
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lubelska Polt filed Critical Lubelska Polt
Priority to PL451051A priority Critical patent/PL249433B1/en
Publication of PL451051A1 publication Critical patent/PL451051A1/en
Publication of PL249433B1 publication Critical patent/PL249433B1/en

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
    • B32B15/20—Layered products comprising a layer of metal comprising aluminium or copper
    • 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
    • B32B15/092—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 comprising epoxy resins
    • 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
    • B32B15/095—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 comprising polyurethanes
    • 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
    • B32B17/04—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres in the form of fibres or filaments bonded with or embedded in a plastic substance
    • 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
    • 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
    • B32B5/02—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 structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/12—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 structural features of a fibrous or filamentary layer characterised by the relative arrangement of fibres or filaments of different layers, e.g. the fibres or filaments being parallel or perpendicular to each other
    • 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
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02—Fibres or whiskers
    • C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
    • 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
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02—Fibres or whiskers
    • C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
    • C08K7/14—Glass
    • 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
    • B32B2250/00—Layers arrangement
    • B32B2250/40—Symmetrical or sandwich layers, e.g. ABA, ABCBA, ABCCBA
    • 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
    • B32B2266/00—Composition of foam
    • B32B2266/02—Organic
    • B32B2266/0214—Materials belonging to B32B27/00
    • B32B2266/0278—Polyurethane
    • 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
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/70—Other properties
    • B32B2307/762—Self-repairing, self-healing

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest laminat samonaprawiający się, który charakteryzuje się tym, że w środkowej części laminatu znajduje się warstwa piany poliuretanowej (4) o grubości od 10 mm do 50 mm, do której obu powierzchni przylegają adhezyjnie dwie jednakowe warstwy samonaprawiające się (5) o grubości od 0,4 mm do 2,5 mm każda, składające się z włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu i połączonych żywicą epoksydową. Do zewnętrznych powierzchni skrajnych warstw samonaprawiających się (5) przylegają adhezyjnie dwie jednakowe warstwy kompozytu epoksydowo-węglowego (6) o grubości od 0,2 mm do 1 mm każda. Zgłoszenie obejmuje również sposób wytwarzania laminatu samonaprawiającego się, który polega na tym, że na dwa arkusze blachy (1) ze stopu aluminium o grubości od 0,3 mm do 1 mm posiadające na obu powierzchniach warstwę ceramiczną (2) o grubości od 6 µm do 12 µm nakłada się obustronnie warstwę zol-żelu (3) o grubości od 1 µm do 3 µm, po czym pozostawia się na czas 1 h w temperaturze 23°C. Następnie na jeden z arkuszy blachy (1) ze stopu aluminium o grubości od 0,3 mm do 1 mm posiadający na obu powierzchniach warstwę ceramiczną (2) o grubości od 6 µm do 12 µm i warstwę zol-żelu (3) o grubości od 1 µm do 3 µm nakłada się kolejno dwa arkusze prepregu węglowego w postaci tkaniny o grubości 0,2 mm do 1 mm i otrzymuje się dwie jednakowe warstwy kompozytu epoksydowo-węglowego (6) o grubości od 0,2 mm do 1 mm każda. Następnie nakłada się kolejno dwie jednakowe warstwy włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu o grubości od 0,25 mm do 2 mm każda, przy czym każdą warstwę włókien szklanych laminuje się ręcznie żywicą epoksydową i otrzymuje się dwie jednakowe warstwy samonaprawiające się (5) o grubości od 0,4 mm do 2,5 mm każda, składające się z włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu i połączonych żywicą epoksydową.The subject of the application is a self-healing laminate, which is characterized in that in the central part of the laminate there is a layer of polyurethane foam (4) with a thickness of 10 mm to 50 mm, to both surfaces of which two identical self-healing layers (5), each with a thickness of 0.4 mm to 2.5 mm, consisting of glass fibers filled with isophorone diisocyanate and bonded with epoxy resin, adhere. Two identical layers of epoxy-carbon composite (6), each with a thickness of 0.2 mm to 1 mm, adhere adhesively to the outer surfaces of the outer self-healing layers (5). The application also covers a method of producing a self-healing laminate, which consists in applying a sol-gel layer (3) of 1 µm to 3 µm thick to two sheets (1) of aluminium alloy with a thickness of 0.3 mm to 1 mm and having a ceramic layer (2) of 6 µm to 12 µm thick on both surfaces, and then leaving it for 1 hour at a temperature of 23°C. Then, on one of the sheets (1) made of an aluminum alloy with a thickness of 0.3 mm to 1 mm and having on both surfaces a ceramic layer (2) with a thickness of 6 µm to 12 µm and a sol-gel layer (3) with a thickness of 1 µm to 3 µm, two sheets of carbon prepreg in the form of a fabric with a thickness of 0.2 mm to 1 mm are successively applied, thus obtaining two identical layers of an epoxy-carbon composite (6) with a thickness of 0.2 mm to 1 mm each. Two identical layers of glass fibres filled with isophorone diisocyanate, each from 0.25 mm to 2 mm thick, are then applied successively, each layer of glass fibres being laminated manually with epoxy resin to obtain two identical self-healing layers (5) each from 0.4 mm to 2.5 mm thick, consisting of glass fibres filled with isophorone diisocyanate and bonded with epoxy resin.

Description

Przedmiotem wynalazku jest laminat samonaprawiający się i sposób wytwarzania laminatu samonaprawiającego się.The subject of the invention is a self-healing laminate and a method of manufacturing a self-healing laminate.

Laminaty metalowo-włókniste stosowane w Airbusie A380 stają się coraz bardziej popularne nie tylko w przemyśle lotniczym, ale również w kolejnictwie i przemyśle samochodowym. Najbardziej pożądanymi laminatami metalowo-włóknistymi pod kątem właściwości są laminaty na bazie aluminium z warstwami epoksydowymi z włóknami szklanymi zwanymi Glare®. Poszukiwane są wciąż nowe rozwiązania technologiczne i materiałowe związane z dążeniem do tego, aby materiały były lżejsze, przy zachowaniu podobnych lub korzystniejszych właściwości. W przemyśle lotniczym i kosmicznym, gdzie paliwo generuje duże koszty, ulepszane są wciąż nowe struktury w celu uz yskania większego zasięgu, przy jednoczesnej minimalizacji kosztów i zachowaniu określonych standardów środowiska.Metal-fiber laminates used in the Airbus A380 are becoming increasingly popular not only in the aerospace industry, but also in the railway and automotive industries. The most desirable metal-fiber laminates in terms of properties are aluminum-based laminates with epoxy layers and glass fibers, called Glare®. New technological and material solutions are constantly sought, aiming to make materials lighter while maintaining similar or better properties. In the aerospace industry, where fuel costs are high, new structures are constantly being developed to achieve greater range while minimizing costs and maintaining specific environmental standards.

Znany i stosowany jest z amerykańskiego zgłoszenia patentowego nr US20130209764 A1 laminat kompozytowy z warstwą samonaprawiającą się, w którym 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, in which the composite structure comprises a plurality of layers of composite material and at least one layer of self-healing material.

Z artykułu pt. „Microcapsules in Fiber Metal Laminates for Self-Healing at the Interface between Magnesium and Carbon Fiber-Reinforced Epoxy”, M. Ostapiuk znany jest laminat metalowo-włóknisty z warstwą magnezu i włókien węglowych oraz zawierający mikrokapsułki w aspekcie właściwości samonaprawiających się na granicy rozdziału faz.From the article entitled "Microcapsules in Fiber Metal Laminates for Self-Healing at the Interface between Magnesium and Carbon Fiber-Reinforced Epoxy", M. Ostapiuk knows about a metal-fiber laminate with a layer of magnesium and carbon fibers and containing microcapsules in the aspect of self-healing properties at the interface.

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.

Z artykułu pt. „The interlaminar resistance of carbon fiber-Al laminate reinforced with hollow and core-shell microcapsules” M.D. Shokrian, K. Shelesh-Nezhad, R. Najjar IE. Bigdeli Theoretical and Applied Fracture Mechanics Volume 110, December 2020, 102778 znane są laminaty metalowo-włókniste na bazie aluminium i kompozytu węglowego zawierającego włókna węglowe, gdzie zastosowana jest warstwa mikrokapsułek jako samonaprawiająca się.From the article entitled "The interlaminar resistance of carbon fiber-Al laminate reinforced with hollow and core-shell microcapsules" M.D. Shokrian, K. Shelesh-Nezhad, R. Najjar IE. Bigdeli Theoretical and Applied Fracture Mechanics Volume 110, December 2020, 102778 metal-fiber laminates based on aluminum and carbon composite containing carbon fibers are known, where a layer of microcapsules is used as a self-healing layer.

Celem wynalazku jest wytworzenie laminatu samonaprawiającego się odpornego na uderzenia i korozję wykorzystywanego w przemyśle samochodowym i lotniczym.The aim of the invention is to produce a self-healing laminate resistant to impact and corrosion for use in the automotive and aviation industries.

Istotą laminatu samonaprawiającego się posiadającego od zewnętrznej strony arkusz blachy ze stopu aluminium, który na obu powierzchniach posiada warstwę ceramiczną z nałożoną warstwą zol-żelu, według wynalazku, jest to, że w środkowej części laminatu znajduje się warst wa piany poliuretanowej o grubości od 10 mm do 50 mm. Do obu powierzchni warstwy piany poliuretanowej przylegają adhezyjnie dwie jednakowe warstwy samonaprawiające się o grubości od 0,4 mm do 2,5 mm każda, składające się z włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu i połączonych żywicą epoksydową. Do zewnętrznych powierzchni skrajnych warstw samonaprawiających się przylegają adhezyjnie dwie jednakowe warstwy kompozytu epoksydowo-węglowego o grubości od 0,2 mm do 1 mm każda. Natomiast do zewnętrznych powierzchni skrajnych warstw kompozytu epoksydowo-węglowego przylega adhezyjnie warstwa zol-żelu o grubości od 1 μm do 3 μm, która nałożona jest na warstwę ceramiczną o grubości od 6 μm do 12 μm znajdującą się na arkuszu blachy ze stopu aluminium o grubości od 0,3 mm do 1 mm. Arkusz blachy ze stopu aluminium na zewnętrznej powierzchni posiada warstwę ceramiczną o grubości od 6 μm do 12 μm z nałożoną warstwą zol-żelu o grubości od 1 μm do 3 μm.The essence of the self-healing laminate, which has an aluminum alloy sheet on the outer side, with a ceramic layer with a sol-gel layer applied to both surfaces, according to the invention, is that the central portion of the laminate contains a layer of polyurethane foam ranging from 10 mm to 50 mm thick. Two identical self-healing layers, each ranging from 0.4 mm to 2.5 mm thick, consisting of glass fibers filled with isophorone diisocyanate and bonded with epoxy resin, adhere to both surfaces of the polyurethane foam layer. Two identical layers of epoxy-carbon composite, each ranging from 0.2 mm to 1 mm thick, adhere to the outer surfaces of the outermost self-healing layers. In contrast, a 1 μm to 3 μm thick sol-gel layer adheres to the outer surfaces of the outermost layers of the epoxy-carbon composite, which is applied to a 6 μm to 12 μm thick ceramic layer on a 0.3 mm to 1 mm thick aluminum alloy sheet. The aluminum alloy sheet has a 6 μm to 12 μm thick ceramic layer on the outer surface, with a 1 μm to 3 μm thick sol-gel layer applied.

Istotą sposobu wytwarzania laminatu samonaprawiającego się, według wynalazku, jest to, że na dwa arkusze blachy ze stopu aluminium o grubości od 0,3 mm do 1 mm posiadające na obu powierzchniach warstwę ceramiczną o grubości od 6 μm do 12 μm nakłada się obustronnie warstwę zol-żelu o grubości od 1 μm do 3 μm, po czym pozostawia się na czas 1 h w temperaturze 23°C. Następnie na jeden z arkuszy blachy ze stopu aluminium o grubości od 0,3 mm do 1 mm posiadający na obu powierzchniach warstwę ceramiczną o grubości od 6 μm do 12 μm i warstwę zol-żelu o grubości od 1 μm do 3 μm nakłada się kolejno dwa arkusze prepregu węglowego w postaci tkaniny o grubości 0,2 mm do 1 mm i otrzymuje się dwie jednakowe warstwy kompozytu epoksydowo węglowego o grubości od 0,2 mm do 1 mm każda. Następnie nakłada się kolejno dwie jednakowe warstwy włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu o grubości od 0,25 mm do mm każda, przy czym każdą warstwę włókien szklanych laminuje się ręcznie żywicą epoksydową i otrzymuje się dwie jednakowe warstwy samonaprawiające się o grubości od 0,4 mm do 2,5 mm każda, składające się z włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu i połączonych żywicą epoksydową. Następnie nakłada się arkusz piany poliuretanowej o grubości od 10 mm do 50 mm i otrzymuje się warstwę piany poliuretanowej o grubości od 10 mm do 50 mm. Następnie nakłada się kolejno dwie jednakowe warstwy włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu o grubości od 0,25 mm do 2 mm każda, przy czym każdą warstwę włókien szklanych laminuje się ręcznie żywicą epoksydową i otrzymuje się dwie jednakowe warstwy samonaprawiające się o grubości od 0,4 mm do 2,5 mm każda, składające się z włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu i połączonych żywicą epoksydową. Następnie nakłada się kolejno dwa arkusze prepregu węglowego w postaci tkaniny o grubości 0,2 mm do 1 mm i otrzymuje się dwie jednakowe warstwy kompozytu epoksydowo-węglowego o grubości od 0,2 mm do 1 mm każda. Następnie nakłada się drugi z arkuszy blachy ze stopu aluminium o grubości od 0,3 mm do 1 mm posiadający na obu powierzchniach warstwę ceramiczną o grubości od 6 μm do 12 μm i warstwę zol-żelu o grubości od 1 μm do 3 μm, po czym wykonuje się pakiet próżniowy i odsysa się powietrze do podciśnienia -0,08 MPa. Następnie poddaje się całość procesowi utwardzania w czasie 4 h w temperaturze 135°C i ciśnieniu 4 barów.The essence of the method for manufacturing a self-healing laminate according to the invention is that a 1 μm to 3 μm thick sol-gel layer is applied on both sides to two 0.3 mm to 1 mm thick aluminum alloy sheets having a 6 μm to 12 μm thick ceramic layer on both surfaces, and then left for 1 hour at 23°C. Then, two 0.2 mm to 1 mm thick sheets of carbon prepreg in the form of a fabric are applied successively to one of the 0.3 mm to 1 mm thick aluminum alloy sheets having a 6 μm to 12 μm thick ceramic layer and a 1 μm to 3 μm thick sol-gel layer on both surfaces, to obtain two identical layers of 0.2 mm to 1 mm thick epoxy carbon composite. Next, two identical layers of isophorone diisocyanate-filled glass fibers, each 0.25 mm to 1 mm thick, are applied successively. Each layer of glass fibers is hand-laminated with epoxy resin, resulting in two identical, self-healing layers, each 0.4 mm to 2.5 mm thick, consisting of isophorone diisocyanate-filled glass fibers bonded with epoxy resin. A sheet of polyurethane foam, 10 mm to 50 mm thick, is then applied, resulting in a 10 mm to 50 mm thick layer of polyurethane foam. Next, two identical layers of isophorone diisocyanate-filled glass fibers, each 0.25 mm to 2 mm thick, are applied sequentially. Each layer of glass fibers is hand-laminated with epoxy resin, resulting in two identical self-healing layers, each 0.4 mm to 2.5 mm thick, consisting of isophorone diisocyanate-filled glass fibers bonded with epoxy resin. Two sheets of carbon prepreg fabric, 0.2 mm to 1 mm thick, are then applied sequentially, resulting in two identical layers of epoxy-carbon composite, each 0.2 mm to 1 mm thick. Next, a second sheet of 0.3 mm to 1 mm thick aluminum alloy sheet is applied, with a 6 μm to 12 μm ceramic layer and a 1 μm to 3 μm sol-gel layer on both surfaces. A vacuum pack is then applied and the air is evacuated to a negative pressure of -0.08 MPa. The entire assembly is then cured for 4 hours at 135°C and 4 bar.

Korzystnie jest, gdy nakłada się kolejno dwa arkusze prepregu węglowego w postaci tkaniny o splocie skośnym albo o splocie satynowym.It is advantageous to apply two sheets of carbon prepreg in the form of a twill or satin weave fabric in succession.

Korzystnie jest, gdy nakłada się kolejno dwie jednakowe warstwy włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu w kierunku ułożenia 0°/0° albo 0°/90° albo +45°/-45°.It is advantageous to apply two identical layers of glass fibres filled with isophorone diisocyanate in succession in the orientation 0°/0° or 0°/90° or +45°/-45°.

Korzystnym skutkiem wynalazku jest to, że otrzymuje się laminat samonaprawiający się o wysokich właściwościach odpornościowych i absorpcyjnych na uderzenia o niskiej prędkości. Otrzymany laminat posiada również właściwości antykorozyjne. Zastosowana warstwa zawierająca włókna szklane wypełnione środkiem samonaprawiającym hamuje rozwój pęknięć w laminacie, a po 24 h uzyskuje się efekt samonaprawy laminatu. Ponadto warstwa piany poliuretanowej dodatkowo działa jako warstwa absorpcyjna przed uderzeniami.A beneficial effect of the invention is that it creates a self-healing laminate with high resistance and absorption properties against low-velocity impacts. The resulting laminate also possesses anti-corrosion properties. A layer containing glass fibers filled with a self-healing agent inhibits the development of cracks in the laminate, and after 24 hours, the laminate is self-healed. Furthermore, the polyurethane foam layer additionally acts as an absorbent layer against impacts.

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 samonaprawiającego się polegał na tym, że powierzchnie arkuszy blachy 1 ze stopu AlCu4Mgl w stanie T3 o wymiarach 300 x 400 mm i grubości 0,3 mm oczyszczono i odtłuszczono w przemysłowym roztworze alkalicznym składającym się z krzemianu sodu w ilości wagowej 5% i wody w ilości wagowej 95% roztworu o pH 10, a następnie anodowano w alkalicznym roztworze. Cały proces trwał 10 minut, a gęstość prądu wynosiła 5 A/dm2 przy napięciu do 400 V, o prądzie impulsowym o wysokiej częstotliwości 1000 Hz i wypełnieniu 30% czasu impulsów. Roztworem do anodowania był 5 g/l NaOH i 10 g/l Na2SiO3. Następnie wykonano płukanie w wodzie wodociągowej i suszono sprężonym powietrzem. Otrzymano na obu powierzchniach arkusza blachy 1 ze stopu AlCu4Mgl warstwę ceramiczną 2 o grubości 6 μm. Na arkusze blachy 1 ze stopu AlCu4Mgl posiadające na obu powierzchniach warstwę ceramiczną 2 o grubości 6 μm nałożono poprzez laminowanie ręczne warstwę zol-żelu 3 o grubości 1 μm i pozostawiono na czas 1 h w temperaturze 23°C. Następnie na jeden z arkuszy blachy ze stopu AlCu4Mgl o grubości 0,3 posiadający na obu powierzchniach warstwę ceramiczną 2 o grubości 6 μm i warstwę zol-żelu 3 o grubości 1 μm nałożono kolejno dwa arkusze prepregu węglowego w postaci tkaniny o splocie skośnym o grubości 0,2 mm i otrzymano dwie jednakowe warstwy kompozytu epoksydowo-węglowego 6 o grubości 0,2 mm każda. Następnie nałożono kolejno dwie jednakowe warstwy włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu w kierunku ułożenia 0°/0° o grubości 0,25 mm każda, przy czym każdą warstwę włókien szklanych laminowano ręcznie żywicą epoksydową i otrzymano dwie jednakowe warstwy samonaprawiające się 5 o grubości 0,4 mm każda, składające się z włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu i połączonych żywicą epoksydową. Następnie nałożono arkusz piany poliuretanowej o grubości 10 mm i otrzymano warstwę piany poliuretanowej 4 o grubości 10 mm. Następnie nałożono kolejno dwie jednakowe warstwy włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu w kierunku ułożenia 0°/0° o grubości 0,25 mm każda, przy czym każdą warstwę włókien szklanych laminowano ręcznie żywicą epoksydową i otrzymano dwie jednakowe warstwy samonaprawiające się 5 o grubości 0,4 mm każda, składające się z włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu i połączonych żywicą epoksydową.The method for producing the self-healing laminate involved cleaning and degreasing the surfaces of 300 x 400 mm, 0.3 mm thick AlCu4Mgl alloy sheet 1 in the T3 temper in the following manner: 300 x 400 mm, 0.3 mm thick, 300 x 400 mm thick AlCu4Mgl alloy sheet 1 in the T3 temper in the following manner: ... A 6 μm thick ceramic layer 2 was obtained on both surfaces of sheet metal 1 made of AlCu4Mgl alloy. A 1 μm thick sol-gel layer 3 was applied by hand lamination to the sheets 1 made of AlCu4Mgl alloy with a 6 μm thick ceramic layer 2 on both surfaces and left for 1 h at 23°C. Then, two sheets of carbon prepreg in the form of a 0.2 mm thick twill weave fabric were successively applied to one of the 0.3 mm thick AlCu4Mgl alloy sheets with a 6 μm thick ceramic layer 2 and a 1 μm thick sol-gel layer 3, thus obtaining two identical layers of epoxy-carbon composite 6 with a thickness of 0.2 mm each. Two identical layers of glass fibers filled with isophorone diisocyanate, each 0.25 mm thick, were then applied successively in a 0°/0° orientation, with each layer of glass fibers being hand laminated with epoxy resin to obtain two identical self-healing layers 5, each 0.4 mm thick, consisting of glass fibers filled with isophorone diisocyanate and bonded with epoxy resin. A 10 mm thick sheet of polyurethane foam was then applied to obtain a 10 mm thick layer of polyurethane foam 4. Then, two identical layers of glass fibers filled with isophorone diisocyanate, each 0.25 mm thick, were successively applied in a 0°/0° orientation, each layer of glass fibers being manually laminated with epoxy resin to obtain two identical self-healing layers 5, each 0.4 mm thick, consisting of glass fibers filled with isophorone diisocyanate and bonded with epoxy resin.

Następnie nałożono kolejno dwa arkusze prepregu węglowego w postaci tkaniny o splocie skośnym o grubości 0,2 mm i otrzymano dwie jednakowe warstwy kompozytu epoksydowo-węglowego 6 o grubości 0,2 mm każda, po czym nałożono drugi z arkuszy blachy 1 ze stopu AlCu4Mgl o grubości 0,3 mm posiadający na obu powierzchniach warstwę ceramiczną 2 o grubości 6 μm i warstwę zolżelu 3 o grubości 1 μm. Następnie wykonano pakiet próżniowy i odessano powietrze do podciśnienia -0,08 MPa, po czym poddano całość procesowi utwardzania w czasie 4 h w temperaturze 135°C i ciśnieniu 4 barów. Jednocześnie w sposobie wytwarzania laminatu samonaprawiającego się wykorzystano zol-żel EC-2333 firmy 3M.Next, two sheets of 0.2 mm thick carbon prepreg fabric in a twill weave were successively applied, creating two identical layers of 0.2 mm thick epoxy-carbon composite 6. This was followed by the application of a second sheet of 0.3 mm thick AlCu4Mgl alloy 1 with a 6 μm thick ceramic layer 2 and a 1 μm thick sol-gel layer 3 on both surfaces. A vacuum pack was then created and the air was evacuated to a negative pressure of -0.08 MPa. The entire assembly was then cured for 4 hours at 135°C and 4 bar. 3M EC-2333 sol-gel was also used in the production of the self-healing laminate.

W wytworzonym laminacie samonaprawiającym się w środkowej części znajduje się warstwa piany poliuretanowej 4 o grubości 10 mm, do której obu powierzchni przylegają adhezyjnie dwie jednakowe warstwy samonaprawiające się 5 o grubości 0,4 mm każda, składające się z włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu i połączonych żywicą epoksydową. Do zewnętrznych powierzchni skrajnych warstw samonaprawiających się 5 przylegają adhezyjnie dwie jednakowe warstwy kompozytu epoksydowo-węglowego 6 o grubości 0,2 mm każda. Natomiast do zewnętrznych powierzchni skrajnych warstw kompozytu epoksydowo-węglowego 6 przylega adhezyjnie warstwa zol-żelu 3 o grubości 1 μm, która nałożona jest na warstwę ceramiczną 2 o grubości 6 μm znajdującą się na arkuszu blachy 1 ze stopu AlCu4Mgl w stanie T3 o grubości 0,3 mm, który na zewnętrznej powierzchni posiada warstwę ceramiczną 2 o grubości 6 μm z nałożoną warstwą zol-żelu 3 o grubości 1 μm.In the produced self-healing laminate, the central part contains a 10 mm thick layer of polyurethane foam 4, to both surfaces of which two identical self-healing layers 5, each 0.4 mm thick, consisting of glass fibers filled with isophorone diisocyanate and bonded with epoxy resin, adhere. Two identical layers of epoxy-carbon composite 6, each 0.2 mm thick, adhesively adhere to the outer surfaces of the outer self-healing layers 5. On the other hand, a 1 μm thick sol-gel layer 3 adheres adhesively to the outer surfaces of the extreme layers of the epoxy-carbon composite 6, which is applied to a 6 μm thick ceramic layer 2 located on a 0.3 mm thick sheet metal 1 made of an AlCu4Mgl alloy in the T3 state, which has a 6 μm thick ceramic layer 2 on its outer surface with a 1 μm thick sol-gel layer 3 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 2,5 J. La minat charakteryzował się tym, że warstwa z włóknami szklanymi po uderzeniu została zniszczona, natomiast warstwa piany poliuretanowej zatrzymała rozwój pęknięć do spodniej części laminatu. Ponadto laminaty wykazują 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 2.5 J. The laminate was characterized by the destruction of the glass fiber layer upon impact, while the polyurethane foam layer stopped the crack growth to the underside of the laminate. Furthermore, the laminates demonstrated increased resistance to environmental factors, particularly corrosion in NaCl solution.

Przykład 2Example 2

Sposób wytwarzania laminatu samonaprawiającego się polegał na tym, że powierzchnie arkuszy blachy 1 ze stopu AlCu4Mgl w stanie T3 o wymiarach 300 x 400 mm i grubości 0,5 mm oczyszczono i odtłuszczono w przemysłowym roztworze alkalicznym składającym się z krzemianu sodu w ilości wagowej 5% i wody w ilości wagowej 95% roztworu o pH 10, a następnie anodowano w alkalicznym roztworze. Cały proces trwał 10 minut, a gęstość prądu wynosiła 5 A/dm2 przy napięciu do 400 V, o prądzie impulsowym o wysokiej częstotliwości 1000 Hz i wypełnieniu 30% czasu impulsów. Roztworem do anodowania był 5 g/l NaOH i 10 g/l Na2SiO3. Następnie wykonano płukanie w wodzie wodociągowej i suszono sprężonym powietrzem. Otrzymano na obu powierzchniach arkusza blachy 1 ze stopu AlCu4Mgl warstwę ceramiczną 2 o grubości 8 μm. Na arkusze blachy 1 ze stopu AlCu4Mgl posiadające na obu powierzchniach warstwę ceramiczną 2 o grubości 8 μm nałożono poprzez laminowanie ręczne warstwę zol-żelu 3 o grubości 2 μm i pozostawiono na czas 1 h w temperaturze 23°C. Następnie na jeden z arkuszy blachy ze stopu AlCu4Mgl o grubości 0,5 mm posiadający na obu powierzchniach warstwę ceramiczną 2 o grubości 8 μm i warstwę zolżelu 3 o grubości 2 μm nałożono kolejno dwa arkusze prepregu węglowego w postaci tkaniny o splocie skośnym o grubości 0,5 mm i otrzymano dwie jednakowe warstwy kompozytu epoksydowo -węglowego 6 o grubości 0,5 mm każda. Następnie nałożono kolejno dwie jednakowe warstwy włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu w kierunku ułożenia 0/90° o grubości 1 mm każda, przy czym każdą warstwę włókien szklanych laminowano ręcznie żywicą epoksydową i otrzymano dwie jednakowe warstwy samonaprawiające się 5 o grubości 1,5 mm każda, składające się z włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu i połączonych żywicą epoksydową. Następnie nałożono arkusz piany poliuretanowej o grubości 25 mm i otrzymano warstwę piany poliuretanowej 4 o grubości 25 mm. Następnie nałożono kolejno dwie jednakowe warstwy włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu w kierunku ułożenia 0/90° o grubości 1 mm każda, przy czym każdą warstwę włókien szkla nych laminowano ręcznie żywicą epoksydową i otrzymano dwie jednakowe warstwy samonaprawiające się 5 o grubości 1,5 mm każda, składające się z włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu i połączonych żywicą epoksydową. Następnie nałożono kolejno dwa arkusze prepregu węglowego w postaci tkaniny o splocie skośnym o grubości 0,5 mm i otrzymano dwie jednakowe warstwy kompozytu epoksydowo-węglowego 6 o grubości 0,5 mm każda, po czym nałożono drugi z arkuszy blachy 1 ze stopu AlCu4Mgl o grubościThe self-healing laminate was manufactured by cleaning and degreasing the surfaces of 300 x 400 mm, 0.5 mm thick AlCu4Mgl alloy sheet 1 in the T3 temper using an alkaline solution of 5% sodium silicate by weight and 95% water at pH 10. The alkaline solution was then anodized for 10 minutes at a current density of 5 A/ dm2 at a voltage of up to 400 V, a high-frequency pulse current of 1000 Hz, and a 30% pulse duty cycle. The anodizing solution consisted of 5 g/l NaOH and 10 g/l Na2SiO3. The alkaline solution was then rinsed in tap water and dried with compressed air. An 8 μm thick ceramic layer 2 was obtained on both surfaces of sheet metal 1 made of AlCu4Mgl alloy. A 2 μm thick sol-gel layer 3 was applied by hand lamination to sheets 1 made of AlCu4Mgl alloy with an 8 μm thick ceramic layer 2 on both surfaces and left for 1 h at 23°C. Then, two sheets of carbon prepreg in the form of a 0.5 mm thick twill weave fabric were successively applied to one of the 0.5 mm thick AlCu4Mgl alloy sheets with an 8 μm thick ceramic layer 2 and a 2 μm thick sol-gel layer 3, thus obtaining two identical layers of epoxy-carbon composite 6, each 0.5 mm thick. Two identical layers of glass fibers filled with isophorone diisocyanate, each 1 mm thick, were then applied successively in a 0/90° orientation. Each layer of glass fibers was hand laminated with epoxy resin to obtain two identical self-healing layers 5, each 1.5 mm thick, consisting of glass fibers filled with isophorone diisocyanate and bonded with epoxy resin. A 25 mm thick sheet of polyurethane foam was then applied to obtain a 25 mm thick layer of polyurethane foam 4. Then, two identical layers of glass fibers filled with isophorone diisocyanate were successively applied in a 0/90° orientation, each 1 mm thick, wherein each layer of glass fibers was manually laminated with epoxy resin, to obtain two identical self-healing layers 5, each 1.5 mm thick, consisting of glass fibers filled with isophorone diisocyanate and bonded with epoxy resin. Then, two sheets of carbon prepreg in the form of a twill weave fabric, 0.5 mm thick, were successively applied, to obtain two identical layers of epoxy-carbon composite 6, each 0.5 mm thick, after which the second sheet of sheet 1 made of AlCu4Mgl alloy, with a thickness of

0,5 mm posiadający na obu powierzchniach warstwę ceramiczną 2 o grubości 8 um i warstwę zolżelu 3 o grubości 2 um. Następnie wykonano pakiet próżniowy i odessano powietrze do podciśnienia -0,08 MPa, po czym poddano całość procesowi utwardzania w czasie 4 h w temperaturze 135°C i ciśnieniu 4 barów. Jednocześnie w sposobie wytwarzania laminatu samonaprawiającego się wykorzystano zol-żel EC-2333 firmy 3M.0.5 mm thick, with an 8 µm-thick ceramic layer 2 and a 2 µm-thick sol-gel layer 3 on both surfaces. A vacuum package was then prepared and the air was evacuated to a negative pressure of -0.08 MPa. The entire assembly was then subjected to a 4-hour curing process at 135°C and 4 bar pressure. 3M EC-2333 sol-gel was also used in the production of the self-healing laminate.

W wytworzonym laminacie samonaprawiającym się w środkowej części znajduje się warstwa piany poliuretanowej 4 o grubości 25 mm, do której obu powierzchni przylegają adhezyjnie dwie jednakowe warstwy samonaprawiające się 5 o grubości 1,5 mm każda, składające się z włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu i połączonych żywicą epoksydową. Do zewnętrznych powierzchni skrajnych warstw samonaprawiających się 5 przylegają adhezyjnie dwie jednakowe warstwy kompozytu epoksydowo-węglowego 6 o grubości 0,5 mm każda. Natomiast do zewnętrznych powierzchni skrajnych warstw kompozytu epoksydowo-węglowego 6 przylega adhezyjnie warstwa zol-żelu 3 o grubości 2 um, która nałożona jest na warstwę ceramiczną 2 o grubości 8 um znajdującą się na arkuszu blachy 1 ze stopu AlCu4Mgl w stanie T3 o grubości 0,5 mm, który na zewnętrznej powierzchni posiada warstwę ceramiczną 2 o grubości 8 um z nałożoną warstwą zol-żelu 3 o grubości 2 um.The self-healing laminate produced comprises a 25 mm thick polyurethane foam layer 4 in the central part, to both surfaces of which two identical self-healing layers 5, each 1.5 mm thick, consisting of glass fibers filled with isophorone diisocyanate and bonded with epoxy resin, adhere. Two identical layers of epoxy-carbon composite 6, each 0.5 mm thick, adhere adhesively to the outer surfaces of the outer self-healing layers 5. On the other hand, to the outer surfaces of the extreme layers of the epoxy-carbon composite 6 there is an adhesive layer of sol-gel 3 of thickness 2, which is applied to an 8 um thick ceramic layer 2 located on a sheet of metal 1 made of AlCu4Mgl alloy in the T3 state of 0.5 mm thickness, which on the outer surface has an 8 um thick ceramic layer 2 with a 2 um thick sol-gel layer 3 applied thereto.

Otrzymany laminat poddano badaniom na uderzenia o niskiej prędkości, gdzie po upływie 24h 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 szklanymi po uderzeniu została zniszczona, natomiast warstwa piany poliuretanowej zatrzymała rozwój pęknięć do spodniej części laminatu. Ponadto laminaty wykazują 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 glass fiber layer upon impact, while the polyurethane foam layer stopped the crack growth to the underside of the laminate. Furthermore, the laminates demonstrated increased resistance to environmental factors, particularly corrosion in NaCl solution.

Przykład 3Example 3

Sposób wytwarzania laminatu samonaprawiającego się polegał na tym, że powierzchnie arkuszy blachy 1 ze stopu AlCu4Mgl w stanie T3 o wymiarach 300 x 400 mm i grubości 1 mm oczyszczono i odtłuszczono w przemysłowym roztworze alkalicznym składającym się z krzemianu sodu w ilości wagowej 5% i wody w ilości wagowej 95% roztworu o pH 10, a następnie anodowano w alkalicznym roztworze. Cały proces trwał 10 minut, a gęstość prądu wynosiła 5 A/dm2 przy napięciu do 400 V, o prądzie impulsowym o wysokiej częstotliwości 1000 Hz i wypełnieniu 30% czasu impulsów. Roztworem do anodowania był 5 g/l NaOH i 10 g/l Na2SiO3. Następnie wykonano płukanie w wodzie wodociągowej i suszono sprężonym powietrzem. Otrzymano na obu powierzchniach arkusza blachy 1 ze stopu AlCu4Mgl warstwę ceramiczną 2 o grubości 12 um. Na arkusze blachy 1 ze stopu AlCu4Mgl posiadające na obu powierzchniach warstwę ceramiczną 2 o grubości 12 um nałożono poprzez laminowanie ręczne warstwę zol-żelu 3 o grubości 3 um i pozostawiono na czas 1 h w temperaturze 23°C. Następnie na jeden z arkuszy blachy ze stopu AlCu4Mgl o grubośc i 1 mm posiadający na obu powierzchniach warstwę ceramiczną 2 o grubości 12 um i warstwę zol-żelu 3 o grubości 3 um nałożono kolejno dwa arkusze prepregu węglowego w postaci tkaniny o splocie satynowym o grubości 1 mm i otrzymano dwie jednakowe warstwy kompozytu epoksydowo-węglowego 6 o grubości 1 mm każda. Następnie nałożono kolejno dwie jednakowe warstwy włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu w kierunku ułożenia +45°/-45° o grubości 2 mm każda, przy czym każdą warstwę włókien szklanych laminowano ręcznie żywicą epoksydową i otrzymano dwie jednakowe warstwy samonaprawiające się 5 o grubości 2,5 mm każda, składające się z włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu i połączonych żywicą epoksydową. Następnie nałożono arkusz piany poliuretanowej o grubości 50 mm i otrzymano warstwę piany poliuretanowej 4 o grubości 50 mm. Następnie nałożono kolejno dwie jednakowe warstwy włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu w kierunku ułożenia +45°/-45° o grubości 2 mm każda, przy czym każdą warstwę włókien szklanych laminowano ręcznie żywicą epoksydową i otrzymano dwie jednakowe warstwy samonaprawiające się 5 o grubości 2,5 mm każda, składające się z włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu i połączonych żywicą epoksydową. Następnie nałożono kolejno dwa arkusze prepregu węglowego w postaci tkaniny o splocie satynowym o grubości 1 mm i otrzymano dwie jednakowe warstwy kompozytu epoksydowo-węglowego 6 o grubości 1 mm każda, po czym nałożono drugi z arkuszy blachy 1 ze stopu AlCu4Mgl o grubości 1 mm posiadający na obu powierzchniach warstwę ceramiczną 2 o grubości 12 um i warstwę zolżelu 3 o grubości 3 um. Następnie wykonano pakiet próżniowy i odessano powietrze do podciśnienia -0,08 MPa, po czym poddano całość procesowi utwardzania w czasie 4 h w temperaturze 135°C i ciśnieniu 4 barów. Jednocześnie w sposobie wytwarzania laminatu samonaprawiającego się wykorzystano zol-żel EC-2333 firmy 3M.The self-healing laminate was manufactured by cleaning and degreasing the surfaces of 300 x 400 mm, 1 mm thick AlCu4Mgl alloy sheets in the T3 temper in the form of sheet metal (1) in a 95% pH 10 solution with 5% sodium silicate by weight and 10% water by weight. The sheets were then anodized in an alkaline solution. The entire process took 10 minutes, and the current density was 5 A/ dm2 at a voltage of up to 400 V, with a high-frequency pulse current of 1000 Hz and a 30% pulse duty cycle. The anodizing solution consisted of 5 g/l NaOH and 10 g/l Na2SiO3. The samples were then rinsed in tap water and dried with compressed air. A 12 µm thick ceramic layer 2 was obtained on both surfaces of sheet metal 1 made of AlCu4Mgl alloy. A 3 µm thick sol-gel layer 3 was applied by hand lamination to the sheets 1 made of AlCu4Mgl alloy with a 12 µm thick ceramic layer 2 on both surfaces and left for 1 h at 23°C. Then, two sheets of carbon prepreg in the form of a 1 mm thick satin weave fabric were successively applied to one of the 1 mm thick sheets of sheet metal made of AlCu4Mgl alloy with a 12 µm thick ceramic layer 2 and a 3 µm thick sol-gel layer 3, thus obtaining two identical layers of epoxy-carbon composite 6 with a thickness of 1 mm each. Two identical layers of glass fibers filled with isophorone diisocyanate, each 2 mm thick, were then applied successively in a +45°/-45° orientation, each glass fiber layer being hand laminated with epoxy resin to obtain two identical self-healing layers 5, each 2.5 mm thick, consisting of glass fibers filled with isophorone diisocyanate and bonded with epoxy resin. A 50 mm thick sheet of polyurethane foam was then applied to obtain a 50 mm thick layer of polyurethane foam 4. Next, two identical layers of glass fibers filled with isophorone diisocyanate, each 2 mm thick, were successively applied in the +45°/-45° orientation, with each glass fiber layer being hand laminated with epoxy resin, to obtain two identical self-healing layers 5, each 2.5 mm thick, consisting of glass fibers filled with isophorone diisocyanate and bonded with epoxy resin. Next, two sheets of carbon prepreg in the form of a satin weave fabric, 1 mm thick, were successively applied, to obtain two identical layers of epoxy-carbon composite 6, each 1 mm thick. Afterwards, the second sheet 1 of AlCu4Mgl alloy, 1 mm thick, was applied, having on both surfaces a 12 µm thick ceramic layer 2 and a 3 µm thick solgel layer 3. Next, a vacuum package was created and the air was extracted to a negative pressure of -0.08 MPa. The entire assembly was then cured for 4 hours at 135°C and 4 bar pressure. Simultaneously, 3M EC-2333 sol-gel was used to produce the self-healing laminate.

W wytworzonym laminacie samonaprawiającym się w środkowej części znajduje się warstwa piany poliuretanowej 4 o grubości 50 mm, do której obu powierzchni przylegają adhezyjnie dwie jednakowe warstwy samonaprawiające się 5 o grubości 2,5 mm każda, składające się z włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu i połączonych żywicą epoksydową. Do zewnętrznych powierzchni skrajnych warstw samonaprawiających się 5 przylegają adhezyjnie dwie jednakowe warstwy kompozytu epoksydowo-węglowego 6 o grubości 1 mm każda. Natomiast do zewnętrznych powierzchni skrajnych warstw kompozytu epoksydowo-węglowego 6 przylega adhezyjnie warstwa zol-żelu 3 o grubości 3 μm, która nałożona jest na warstwę ceramiczną 2 o grubości 12 μm znajdującą się na arkuszu blachy 1 ze stopu AlCu4Mgl w stanie T3 o grubości 1 mm, który na zewnętrznej powierzchni posiada warstwę ceramiczną 2 o grubości 12 μm z nałożoną warstwą zol-żelu 3 o grubości 3 μm.The self-healing laminate produced comprises a 50 mm thick polyurethane foam layer 4 in the central part, to both surfaces of which two identical self-healing layers 5, each 2.5 mm thick, consisting of glass fibers filled with isophorone diisocyanate and bonded with epoxy resin, adhere. Two identical layers of epoxy-carbon composite 6, each 1 mm thick, adhere adhesively to the outer surfaces of the outer self-healing layers 5. On the other hand, a 3 μm thick sol-gel layer 3 adheres adhesively to the outer surfaces of the extreme layers of the epoxy-carbon composite 6, which is applied to a 12 μm thick ceramic layer 2 located on a 1 mm thick sheet metal 1 made of an AlCu4Mgl alloy in the T3 state, which has a 12 μm thick ceramic layer 2 on its outer surface with a 3 μm thick sol-gel layer 3 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 szklanymi po uderzeniu została zniszczona, natomiast warstwa piany poliuretanowej zatrzymała rozwój pęknięć do spodniej części laminatu. Ponadto laminaty wykazują 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 10 J. The laminate was characterized by the destruction of the glass fiber layer upon impact, while the polyurethane foam layer stopped the crack growth to the underside of the laminate. Furthermore, the laminates demonstrated increased resistance to environmental factors, particularly corrosion in NaCl solution.

Claims (7)

1. Laminat samonaprawiający się posiadający od zewnętrznej strony arkusz blachy (1) ze stopu aluminium, który na obu powierzchniach posiada warstwę ceramiczną (2) z nałożoną warstwą zol-żelu (3) znamienny tym, że w środkowej części laminatu znajduje się warstwa piany poliuretanowej (4) o grubości od 10 mm do 50 mm, do której obu powierzchni przylegają adhezyjnie dwie jednakowe warstwy samonaprawiające się (5) o grubości od 0,4 mm do 2,5 mm każda, składające się z włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu i połączonych żywicą epoksydową, przy czym do zewnętrznych powierzchni skrajnych warstw samonaprawiających się (5) przylegają adhezyjnie dwie jednakowe warstwy kompozytu epoksydowo-węglowego (6) o grubości od 0,2 mm do 1 mm każda, natomiast do zewnętrznych powierzchni skrajnych warstw kompozytu epoksydowo-węglowego (6) przylega adhezyjnie warstwa zol-żelu (3) o grubości od 1 μm do 3 μm, która nałożona jest na warstwę ceramiczną (2) o grubości od 6 μm do 12 μm znajdującą się na arkuszu blachy (1) ze stopu aluminium o grubości od 0,3 mm do 1 mm, który na zewnętrznej powierzchni posiada warstwę ceramiczną (2) o grubości od 6 μm do 12 μm z nałożoną warstwą zol-żelu (3) o grubości od 1 μm do 3 μm.1. A self-healing laminate having on its outer side a sheet metal (1) made of an aluminum alloy, which has on both surfaces a ceramic layer (2) with a sol-gel layer (3) applied thereto, characterized in that in the central part of the laminate there is a layer of polyurethane foam (4) with a thickness of 10 mm to 50 mm, to both surfaces of which two identical self-healing layers (5) with a thickness of 0.4 mm to 2.5 mm each, consisting of glass fibers filled with isophorone diisocyanate and bonded with epoxy resin, wherein to the outer surfaces of the outermost layers of the self-healing layers (5) adhere adhesively two identical layers of an epoxy-carbon composite (6) with a thickness of 0.2 mm to 1 mm each, while to the outer surfaces of the outermost layers of the epoxy-carbon composite (6) adhere adhesively a layer of a sol-gel layer (3) with a thickness of 0.4 mm to 2.5 mm each, 1 μm to 3 μm thick, which is applied to a ceramic layer (2) 6 μm to 12 μm thick located on a sheet metal (1) made of an aluminium alloy 0.3 mm to 1 mm thick, which on the outer surface has a ceramic layer (2) 6 μm to 12 μm thick with a sol-gel layer (3) 1 μm to 3 μm thick applied. 2. Sposób wytwarzania laminatu samonaprawiającego się znamienny tym, że na dwa arkusze blachy (1) ze stopu aluminium o grubości od 0,3 mm do 1 mm posiadające na obu powierzchniach warstwę ceramiczną (2) o grubości od 6 μm do 12 μm nakłada się obustronnie warstwę zol-żelu (3) o grubości od 1 μm do 3 μm, po czym pozostawia się na czas 1 h w temperaturze 23°C, następnie na jeden z arkuszy blachy (1) ze stopu aluminium o grubości od 0,3 mm do 1 mm posiadający na obu powierzchniach warstwę ceramiczną (2) o grubości od 6 μm do 12 μm i warstwę zol-żelu (3) o grubości od 1 μm do 3 μm nakłada się kolejno dwa arkusze prepregu węglowego w postaci tkaniny o grubości 0,2 mm do 1 mm i otrzymuje się dwie jednakowe warstwy kompozytu epoksydowo-węglowego (6) o grubości od 0,2 mm do 1 mm każda, po czym nakłada się kolejn o dwie jednakowe warstwy włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu o grubości od 0,25 mm do 2 mm każda, przy czym każdą warstwę włókien szklanych laminuje się ręcznie żywicą epoksydową i otrzymuje się dwie jednakowe warstwy samonaprawiające się (5) o grubości od 0,4 mm do 2,5 mm każda, składające się z włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu i połączonych żywicą epoksydową, następnie nakłada się arkusz piany poliuretanowej o grubości od 10 mm do 50 mm i otrzymuje się warstwę piany poliuretanowej (4) o grubości od 10 mm do 50 mm, po czym nakłada się kolejno dwie 2. A method for producing a self-healing laminate characterized in that a sol-gel layer (3) of 1 μm to 3 μm thick is applied on both sides of two sheets (1) of aluminum alloy with a thickness of 0.3 mm to 1 mm and a ceramic layer (2) of 6 μm to 12 μm thick on both surfaces, and then left for 1 hour at 23°C, then two sheets of carbon prepreg in the form of a fabric of 0.2 mm to 1 mm thick are applied successively on one of the sheets (1) of aluminum alloy with a thickness of 0.3 mm to 1 mm and a ceramic layer (2) of 6 μm to 12 μm thick on both surfaces and a sol-gel layer (3) of 1 μm to 3 μm thick on both surfaces, and two identical layers of an epoxy-carbon composite are obtained. (6) with a thickness of 0.2 mm to 1 mm each, followed by subsequent application of two identical layers of glass fibres filled with isophorone diisocyanate with a thickness of 0.25 mm to 2 mm each, wherein each layer of glass fibres is laminated by hand with epoxy resin to obtain two identical self-healing layers (5) with a thickness of 0.4 mm to 2.5 mm each, consisting of glass fibres filled with isophorone diisocyanate and bonded with epoxy resin, then a sheet of polyurethane foam with a thickness of 10 mm to 50 mm is applied to obtain a layer of polyurethane foam (4) with a thickness of 10 mm to 50 mm ... PL 249433 Β1 jednakowe warstwy włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu o grubości od 0,25 mm do 2 mm każda, przy czym każdą warstwę włókien szklanych laminuje się ręcznie żywicą epoksydową i otrzymuje się dwie jednakowe warstwy samonaprawiające się (5) o grubości od 0,4 mm do 2,5 mm każda, składające się z włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu i połączonych żywicą epoksydową, następnie nakłada się kolejno dwa arkusze prepregu węglowego w postaci tkaniny o grubości 0,2 mm do 1 mm i otrzymuje się dwie jednakowe warstwy kompozytu epoksydowo-węglowego (6) o grubości od 0,2 mm do 1 mm każda, po czym nakłada się drugi z arkuszy blachy (1) ze stopu aluminium o grubości od 0,3 mm do 1 mm posiadający na obu powierzchniach warstwę ceramiczną (2) o grubości od 6 μπι do 12 μπι i warstwę zol-żelu (3) o grubości od 1 μπι do 3 μπι, następnie wykonuje się pakiet próżniowy i odsysa się powietrze do podciśnienia -0,08 MPa, po czym poddaje się całość procesowi utwardzania w czasie 4 h w temperaturze 135°C i ciśnieniu 4 barów.PL 249433 Β1 identical layers of glass fibres filled with isophorone diisocyanate of a thickness of 0.25 mm to 2 mm each, wherein each layer of glass fibres is laminated manually with epoxy resin, and two identical self-healing layers (5) of a thickness of 0.4 mm to 2.5 mm each are obtained, consisting of glass fibres filled with isophorone diisocyanate and bonded with epoxy resin, then two sheets of carbon prepreg in the form of a fabric of a thickness of 0.2 mm to 1 mm are applied successively, and two identical layers of epoxy-carbon composite (6) of a thickness of 0.2 mm to 1 mm each are obtained, after which the second sheet (1) of aluminium alloy of a thickness of 0.3 mm to 1 mm is applied, having on both surfaces a ceramic layer (2) of a thickness of 6 μπι to 12 μπι and a sol-gel layer (3) with a thickness of 1 μπι to 3 μπι, then a vacuum package is made and the air is sucked out to a negative pressure of -0.08 MPa, after which the whole is subjected to a curing process for 4 hours at a temperature of 135°C and a pressure of 4 bar. 3. Sposób, według zastrz. 2, znamienny tym, że nakłada się kolejno dwa arkusze prepregu węglowego w postaci tkaniny o splocie skośnym.3. A method according to claim 2, characterized in that two sheets of carbon prepreg in the form of a twill weave fabric are applied successively. 4. Sposób, według zastrz. 2, znamienny tym, że nakłada się kolejno dwa arkusze prepregu węglowego w postaci tkaniny o splocie satynowym.4. A method according to claim 2, characterized in that two sheets of carbon prepreg in the form of a satin weave fabric are applied successively. 5. Sposób, według któregokolwiek z zastrz. od 2 do 4, znamienny tym, że nakłada się kolejno dwie jednakowe warstwy włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu w kierunku ułożenia 070°.5. A method according to any one of claims 2 to 4, characterized in that two identical layers of glass fibers filled with isophorone diisocyanate are applied successively in an orientation of 070°. 6. Sposób, według któregokolwiek z zastrz. od 2 do 4, znamienny tym, że nakłada się kolejno dwie jednakowe warstwy włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu w kierunku ułożenia 0790°.6. A method according to any one of claims 2 to 4, characterized in that two identical layers of glass fibers filled with isophorone diisocyanate are applied successively in an orientation of 0790°. 7. Sposób, według któregokolwiek z zastrz. od 2 do 4, znamienny tym, że nakłada się kolejno dwie jednakowe warstwy włókien szklanych wypełnionych diizocyjanianem izoforonu w kierunku ułożenia +457-45°.7. A method according to any one of claims 2 to 4, characterized in that two identical layers of glass fibers filled with isophorone diisocyanate are applied successively in the orientation direction +457-45°.
PL451051A 2025-01-27 2025-01-27 Self-healing laminate and method of producing it PL249433B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL451051A PL249433B1 (en) 2025-01-27 2025-01-27 Self-healing laminate and method of producing it

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL451051A PL249433B1 (en) 2025-01-27 2025-01-27 Self-healing laminate and method of producing it

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL451051A1 PL451051A1 (en) 2025-09-01
PL249433B1 true PL249433B1 (en) 2026-04-20

Family

ID=96877540

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL451051A PL249433B1 (en) 2025-01-27 2025-01-27 Self-healing laminate and method of producing it

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL249433B1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009127852A1 (en) * 2008-04-16 2009-10-22 Airbus Uk Limited Composite laminate with self-healing layer
PL243790B1 (en) * 2022-06-27 2023-10-09 Lubelska Polt Aluminum-glass laminate and method of its production
PL243791B1 (en) * 2022-06-27 2023-10-09 Lubelska Polt Aluminum-glass laminate and method of its production
PL243792B1 (en) * 2022-06-27 2023-10-09 Lubelska Polt Aluminum-glass laminate and method of its production

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009127852A1 (en) * 2008-04-16 2009-10-22 Airbus Uk Limited Composite laminate with self-healing layer
PL243790B1 (en) * 2022-06-27 2023-10-09 Lubelska Polt Aluminum-glass laminate and method of its production
PL243791B1 (en) * 2022-06-27 2023-10-09 Lubelska Polt Aluminum-glass laminate and method of its production
PL243792B1 (en) * 2022-06-27 2023-10-09 Lubelska Polt Aluminum-glass laminate and method of its production

Also Published As

Publication number Publication date
PL451051A1 (en) 2025-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1950200B (en) Aluminum-fiber laminate
PL243177B1 (en) Magnesium-glass laminate and method of its production
Park et al. Effects of surface pre-treatment and void content on GLARE laminate process characteristics
Patil et al. Characterization of glass laminate aluminium reinforced epoxy-a review
PL243792B1 (en) Aluminum-glass laminate and method of its production
PL245866B1 (en) Metal-glass laminate and method of producing it
EP2026962A1 (en) Laminate of metal sheets and polymer
JPH01136736A (en) Laminate of synthetic material reinforced by metallic sheet and continuous glass filament
WO2005031037A1 (en) Titanium or titanium alloy, resin composition for adhesion, prepreg and composite material
PL240796B1 (en) Magnesium-glass laminate and its producing method
PL243790B1 (en) Aluminum-glass laminate and method of its production
PL243791B1 (en) Aluminum-glass laminate and method of its production
PL248762B1 (en) Metal-carbon laminate and method of producing it
JP2021103075A (en) Bulletproof panel and manufacturing method thereof
Park et al. The guidelines of material design and process control on hybrid fiber metal laminate for aircraft structures
CN104015917A (en) Fiber aluminum lithium alloy laminated board used as airplane wall board and production method of laminated board
PL249434B1 (en) Self-healing laminate and method of producing it
PL249436B1 (en) Self-healing laminate and method of producing it
PL249435B1 (en) Self-healing laminate and method of producing it
PL249437B1 (en) Self-healing laminate and method of producing it
PL248763B1 (en) Metal-carbon-glass laminate and method of producing it
PL248600B1 (en) Metal-carbon laminate and method of producing it
PL248599B1 (en) Metal-carbon laminate and method of producing it
PL248601B1 (en) Metal-carbon laminate and method of producing it
RU2270098C1 (en) Laminated composite material and article made from this material