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      輕質(zhì)結(jié)構(gòu)的加強元件及用于制造該加強元件的材料復(fù)合物的制作方法

      文檔序號:10136658閱讀:356來源:國知局
      輕質(zhì)結(jié)構(gòu)的加強元件及用于制造該加強元件的材料復(fù)合物的制作方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]本實用新型涉及一種加強元件,其用于輕質(zhì)結(jié)構(gòu),特別用于車輛結(jié)構(gòu),其適用于機械加固和/或減緩二維組件的振動趨勢。
      【背景技術(shù)】
      [0002]例如,美國印第安納州埃文斯維爾的耀世公司(Uniseal, Inc.)已經(jīng)研發(fā)了一種用于減緩二維組件的振動的方法,例如,用于汽車工程中機動車輛的頂板。這種方法是基于直接設(shè)置在待減振的車身組件上的彈性厚層的申請。為了這一目的,蒸餾液體彈性物質(zhì)被應(yīng)用在待減振的組件上,例如,通過注入或擠出來施用。隨后,所施用的層被固化/交聯(lián)。
      [0003]進(jìn)一步地,眾所周知的是,如果將編織玻璃纖維墊粘合在汽車工程中的二維組件的表面上,可以減小該組件的振動趨勢。例如,陶氏汽車(Dow Automotive)公司(美國)以BETABRACE?的名義,銷售一種相應(yīng)的自粘結(jié)玻璃纖維墊,就是特別針對此用途設(shè)計的。所制造的復(fù)合組件由二維組件、粘結(jié)層和玻璃纖維墊構(gòu)成,不論就可能的諧振頻率而言,還是就固有的振動衰減而言,該復(fù)合組件都具有顯著改善的振動特性。此外,當(dāng)使用薄玻璃纖維墊時,這樣的加強元件并非對于所應(yīng)用的各種情況都足夠有效。雖然使用較厚的玻璃纖維墊能夠改善加強元件的有效性,但是這樣會引起加強元件的總重量不利的增加。
      [0004]本實用新型的申請人尋求一種與以“CC-Brace”的名義銷售的加強元件相類似的方式,其基于相層壓的金屬箔與可壓力活化的粘結(jié)層。這些加強元件與上面提到的陶氏汽車制造的加強元件BetaBrace?類似使用。然而,“CC_Brace”型的加強元件同樣受到上述限制。
      【實用新型內(nèi)容】
      [0005]因此,本實用新型的目的在于提供一種新型的加強元件,其能夠避免上述缺陷。進(jìn)一步地,本實用新型的目的在于提供一種材料復(fù)合物,其適用于制造這樣的加強元件。
      [0006]根據(jù)本實用新型提供一種材料復(fù)合物,其用于通過熱壓成型的方式制造輕質(zhì)結(jié)構(gòu)的加強元件。該材料復(fù)合物包括纖維素基芯材和牛皮紙板。纖維素基芯材由波紋紙帶構(gòu)成或具有蜂巢結(jié)構(gòu)。牛皮紙板機械地連接至波紋紙帶或蜂巢結(jié)構(gòu),并且牛皮紙板包括平面紙帶。一般地,牛皮紙板的平面紙帶的單位面積的重量為100g/m2,優(yōu)選為大于150g/m2,特別優(yōu)選為大于200g/m2。根據(jù)本實用新型,可熱活化的熱固性粘結(jié)層設(shè)置在牛皮紙板的平面紙帶與芯材之間,在活化狀態(tài)下,粘結(jié)層用于將牛皮紙板的平面紙帶機械地連接至芯材,特別是連接至芯材的波紋紙帶。
      [0007]根據(jù)本實用新型的材料復(fù)合物特別有利于熱壓成型。即使在熱的狀態(tài)下,可熱活化的熱固性粘結(jié)層也具有良好的機械承載能力。使得采用材料復(fù)合物熱壓成型的組件可以從用于熱壓成型的模具中被移除,即使在熱的或者僅經(jīng)過稍微冷卻的狀態(tài)下,也不會失去經(jīng)過熱壓成型制造的三維輪廓。因此,無需冷卻步驟,即無需在打開的模具中等待所制造的組件足夠冷卻,這樣便減少了循環(huán)周期時間。此外,所制造的組件非常輕,并且可以具有高水平的機械穩(wěn)定性。此外,采用這種方式制造的二維組件在垂直于其表面的方向具有非常高的抗振性。這特別適用于芯材包括波紋紙帶,并且波紋結(jié)構(gòu)在平行于牛皮紙板的平面紙帶的平面方向上延伸的情況。有鑒于此,波紋結(jié)構(gòu)的“波峰”或“波谷”可以通過粘結(jié)層的方式直接地連接在牛皮紙板的平面紙帶上。然而,即使波紋紙帶朝向不同的方向,或者所使用的芯材具有蜂巢結(jié)構(gòu),仍然可以得到延伸平面的橫截面方向的較高的抗振性。
      [0008]根據(jù)本實用新型的用于輕質(zhì)結(jié)構(gòu)的加強元件,其可以通過熱壓成型工序來制造,例如采用根據(jù)本實用新型的材料復(fù)合物。該材料復(fù)合物包括纖維素基芯材和牛皮紙板。纖維素基芯材由波紋紙帶構(gòu)成或具有蜂巢結(jié)構(gòu),牛皮紙板機械地連接至波紋紙帶或蜂巢結(jié)構(gòu),并且牛皮紙板包括平面紙帶。根據(jù)本實用新型,例如,牛皮紙板的平面紙帶可以通過經(jīng)熱固化的熱固性粘結(jié)層的方式機械地連接至芯材。
      [0009]在這種情況中,加強元件具體實現(xiàn)了上文提及的關(guān)于其可通過熱壓成型來生產(chǎn),以及輕質(zhì)和抗振性的有利之處。因此,該加強元件特別適用于為更大的二維延伸的組件減震,該二維延伸的組件通常對于橫向振動具有增強的趨勢。因此,其特別適于用于車輛本體的制造中,例如用于加強機動車輛的頂板。
      [0010]根據(jù)本實用新型的加強元件不僅能夠具有不變的三維輪廓,還能夠具有這樣的區(qū)域,即在該區(qū)域中材料復(fù)合物的材料厚度被特別地局部減小(例如,以密封外圍邊緣的形式),由于其增強的機械強度,仍然很好地適用于例如將組件附加在機動車輛的車輛本體上,例如附加在頂板上。此外,具有減小的材料厚度的局部區(qū)域可以在具有三維輪廓的加強元件的表面上特別形成,這些地方需要增強的機械承載能力。例如,在安裝點、用于通過各種類型的線的穿孔,或者用于沖壓加強肋,例如,用于減小組件本身的振動趨勢。
      [0011]在優(yōu)選的實施方式中,根據(jù)本實用新型的材料復(fù)合物的芯材或加強元件包括至少兩個波紋紙帶和至少一個平面紙帶,它們粘合在一起以形成瓦楞紙板。其中,平面紙帶被設(shè)置在波紋紙帶之間。然而,使用更多數(shù)量的波紋紙帶,例如,三個、四個或者更多波紋紙帶,并分別在其之間設(shè)置一個平面紙帶也是可行的。在這種情況中,不管波紋紙帶的數(shù)量有多少,如果瓦楞紙板的紙帶是通過熱穩(wěn)定的粘結(jié)層的方式連接的,優(yōu)選是通過固化的熱固性粘結(jié)層的方式連接的,那么其在熱壓成型方法中的可加工性都是特別有利的。
      [0012]在根據(jù)本實用新型的材料復(fù)合物或加強元件的另一個優(yōu)選實施方式中,至少牛皮紙板的平面紙帶是經(jīng)過額外的纖維加固的。例如,采用玻璃纖維、碳纖維、芳酰胺纖維和/或自然纖維,諸如棉花、亞麻、大麻、黃麻、洋麻、劍麻或紙漿纖維來加固。這樣能夠使得采用該材料復(fù)合物所制造的組件或加強元件在其延伸平面上具有很高的張力。然而,使用經(jīng)纖維加固的芯材也被證明是有利的。
      [0013]在另一個優(yōu)選實施方式中,其特征在于具有更好的抗振性。根據(jù)本實用新型的材料復(fù)合物或加強元件中的牛皮紙板的平面紙帶可以包括填料,填料能夠增加平面紙帶的面密度。在這樣的情況中,使用諸如BaS04已經(jīng)被證明是特別合適的。
      [0014]此外,已經(jīng)被證明有利的是,例如,為了裝飾的目的,根據(jù)本實用新型的材料復(fù)合物或加強元件的牛皮紙板包括熱塑性覆蓋層。例如,由聚丙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯,也可以是聚乙烯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、熱塑性聚氨酯、聚縮醛、聚苯硫醚、環(huán)烯烴共聚物、熱致變聚酯及其混合物構(gòu)成。在這種情況中,材料復(fù)合物中的熱塑性覆蓋層也可以作為單獨的層而形成,其與牛皮紙板在熱壓成型過程中機械地連接。在這種情況中,熱塑性覆蓋層設(shè)置在材料復(fù)合物或加強元件的外側(cè),因此形成裝飾表面,其可以被畫上引人注目的顏色和/或圖案。通過在熱壓成型過程中將熱塑性材料進(jìn)行表面熔化,在該工序中的熱壓下,熱塑性覆蓋層與牛皮紙板之間形成了直接連接。
      [0015]如果熱塑性覆蓋層進(jìn)一步與諸如無紡布的外部織物層相結(jié)合,那么熱塑性層還可以提供作為可熱活化的粘結(jié)層,用于連接形成于熱壓成型過程中的組件與織物層。在這樣的情況中,特別地,例如,熱塑性層可以由熱塑性薄膜制成,或者也可以由噴灑有熱熔膠粉的層制成。
      [0016]在另一個優(yōu)選實施方式中,根據(jù)本實用新型的材料復(fù)合物或根據(jù)本實用新型的加強元件包括兩個牛皮紙板,其機械地連接至芯材。每個牛皮紙板包括平面紙帶,其中芯材設(shè)置在牛皮紙板的平面紙帶之間,并且通過熱固化的熱固性粘結(jié)層的方式相連接。應(yīng)指出的是,在材料復(fù)合物的情況中,通過固化的粘結(jié)層的機械連接只可能通過熱壓成型的方式形成在材料復(fù)合物制造的組件中,并且現(xiàn)在還沒有出現(xiàn)在材料復(fù)合物本身上。
      [0017]關(guān)于根據(jù)本實用新型的加強元件的實際操作屬性,特別有利的是,加強元件進(jìn)一步具有可壓力活化的粘結(jié)
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