RU2804425C2

RU2804425C2 - Method for obtaining composite material in the form of sandwich structure

Info

Publication number: RU2804425C2
Application number: RU2021120808A
Authority: RU
Inventors: Гаетан МАО; Николас ДУМОНТ
Original assignee: Сайнт-Гобаин Перформанс Пластикс Франс
Priority date: 2018-12-18
Filing date: 2019-12-16
Publication date: 2023-09-29

Abstract

FIELD: materials.

SUBSTANCE: method for manufacturing an article from a composite material in the form of a "sandwich" structure includes creating preforms, combining the first preform, the insert and the second preform in an injection mould, achieving solidity of the said preforms to obtain the said outer layers by heating and increasing pressure. Then the insert is removed, the outer layers are separated and the inner layer of the "sandwich" structure is introduced. Moreover, a knitted preform is installed on each side of the inner layer. Then heat treatment is carried out for gluing said outer layers with said inner layer, wherein the knitted preform of the inner layer forms a connecting layer between the inner layer and the facing layer, and cooling the article. At the same time, preforms are obtained using fabrics pre-impregnated with polymer resin or by knitting a textile thread containing a reinforcing material and a polymer material.

EFFECT: high degree of adhesion between the layers of the product.

9 cl, 5 ex

Description

Данное изобретение относится к области изделий из композиционного материала или композиционных материалов. Изделия из композиционных материалов, означают такие изделия, которые могут содержать смоляную матрицу, состоящую из полимерного материала, в частности, термопластичного или термореактивного материала. Такая матрица может быть армирована материалом, который может характеризоваться температурой плавления, более высокой, чем температура плавления полимерного материала. Термин «ФАП», как правило, означает «фиброармированный пластик».This invention relates to the field of products made of composite material or composite materials. Composite materials products mean those products that may contain a resin matrix consisting of a polymeric material, in particular a thermoplastic or thermoset material. Such a matrix may be reinforced with a material that may have a melting point higher than the melting point of the polymer material. The term "FRP" generally means "fibre-reinforced plastic".

С учетом массы материала, композиционные материалы типа ФАП обладают высокой стойкостью к механическим воздействиям. Они также обладают очень высокой коррозионной стойкостью. Они обладают свойствами, превосходящими свойства взятых в отдельности компонентов. Они позволяют, в особенности в области автомобилестроения или авиации, снижать вес частей, традиционно выполняемых из стали. Они также обладают высокой стойкостью к усталости.Taking into account the mass of the material, FAP-type composite materials are highly resistant to mechanical stress. They also have very high corrosion resistance. They have properties superior to those of the individual components. They make it possible, especially in the automotive or aviation sectors, to reduce the weight of parts traditionally made of steel. They are also highly resistant to fatigue.

Армирующие наполнители композиционного материала могут быть получены различными способами: посредством добавления минеральных волокон, диспергированных в матрице, посредством применения несущей конструкции, изготовленной из стали или синтетического материала, посредством применения ткани из армирующего волокна, посредством применения нетканых армирующих полотен или матов, или других изделий, полученных с помощью способов текстильного производства.Reinforcing fillers of a composite material can be obtained in various ways: by adding mineral fibers dispersed in a matrix, by using a supporting structure made of steel or synthetic material, by using fabric made of reinforcing fibers, by using non-woven reinforcing fabrics or mats, or other products, obtained using textile production methods.

Армирующие наполнители из ткани могут характеризоваться плоской структурой и могут образовываться из текстильной нити утка и текстильной нити основы, пересекающихся и переплетающихся перпендикулярно друг другу. Их изготовление может потребовать применения отдельной бобины для основной нити.Fabric reinforcement fillers may have a flat structure and may be formed from a textile weft thread and a textile warp thread intersecting and interlacing perpendicular to each other. Their manufacture may require the use of a separate bobbin for the warp thread.

В последнее время применение нашли вязаные армирующие наполнители. Термин «вязаные армирующие наполнители» может означать изделие, как правило, получаемое из неразрывной текстильной нити, в котором указанная текстильная нить образует переплетенный сетчатый материал, составленный из последовательных петельных рядов. Производство традиционного вязаного полотна требует только наличия бобины с текстильной нитью для получения сетчатого материала.Recently, knitted reinforcing fillers have found application. The term "knitted reinforcing fillers" can mean a product typically formed from a continuous textile thread, in which said textile thread forms an interwoven mesh material composed of successive looped rows. The production of traditional knitted fabric only requires a bobbin of textile thread to produce the mesh material.

Указанная текстильная нить может быть монофиламентного или мультифиламентного типа. Мультифиламентная текстильная нить может представлять собой текстильную ровницу (то есть набор параллельных неразрывных элементарных нитей, собранных вместе без скрутки), спряденную нить (то есть набор коротких штапельных волокон, собранных вместе со скруткой). Текстильная нить может также представлять собой сборное изделие из нескольких текстильных нитей или элементарных нитей различных материалов. Такое сборное изделие может быть получено в результате кручения, сворачивания. В результате можно создавать текстильную нить, содержащую полимерный материал и армирующий материал. Например, нить армирующего наполнителя можно собирать из нитей арамида, углерода, стекловолокна и термопластичного материала (то есть полипропилена, поликарбоната, полиэфиримида (ПЭИ)). В результате такой тип текстильной нити может называться комбинированной нитью.Said textile thread may be of monofilament or multifilament type. The multifilament textile thread can be a textile roving (that is, a set of parallel, unbreakable filaments gathered together without twisting), a spun thread (that is, a set of short staple fibers collected together with a twist). The textile thread can also be a composite product of several textile threads or filaments of different materials. Such a prefabricated product can be obtained by torsion or folding. As a result, it is possible to create a textile thread containing a polymeric material and a reinforcing material. For example, the reinforcement filament can be assembled from aramid, carbon, fiberglass, and thermoplastic material filaments (ie, polypropylene, polycarbonate, polyetherimide (PEI)). As a result, this type of textile thread can be called a composite thread.

Вязание комбинированной нити такого типа позволяет получать преформу, содержащую как армирующий наполнитель, так и матрицу. Для такой преформы используют название «сухая», в отличие от предварительно пропитанного тягучей и клейкой смолой материала, известного под названием «препрег».Knitting a combined thread of this type makes it possible to obtain a preform containing both a reinforcing filler and a matrix. This preform is called "dry" in contrast to the material pre-impregnated with a viscous and sticky resin known as "prepreg".

Также можно создавать изделия в виде «сэндвич»-структуры, которая может содержать два внешних слоя, или облицовочные слои, из композиционного материала ФАП-типа, и центральную часть или внутренний слой из более легкого материала типа пенопласта или ячеистого материала с сотовой структурой. Благодаря конструкции, выполненной в виде «сэндвич»-структуры, при равных значениях массы в таких изделиях могут быть достигнуты значительно более высокие технические характеристики.It is also possible to create products in the form of a “sandwich” structure, which may contain two outer layers, or facing layers, of a FAP-type composite material, and a central part or inner layer of a lighter material such as foam or cellular material with a honeycomb structure. Thanks to the sandwich structure, significantly higher technical characteristics can be achieved in such products with equal mass values.

Пропитка облицовочных слоев и их связывание с внутренним слоем могут оказывать влияние на окончательные свойства композиционной «сэндвич»-структуры. Надлежащая пропитка облицовочных слоев обычно требует достижения монолитности в несколько этапов; что расходует время и ресурсы. Это особенно характерно для случая, когда готовое изделие имеет сложную 3-мерную форму.Impregnation of the facing layers and their bonding to the inner layer can influence the final properties of the composite sandwich structure. Proper impregnation of facing layers usually requires achieving solidity in several stages; which wastes time and resources. This is especially true when the finished product has a complex 3-dimensional shape.

Традиционные способы получения «сэндвич»-структуры могут, как правило, включать следующие этапы:Traditional methods for obtaining a sandwich structure may typically include the following steps:

создание внешних слоев с применением облицовочных слоев, предварительно пропитанных полимерным материалом; creation of outer layers using facing layers pre-impregnated with polymer material;

совмещение внешних слоев с каждой стороной внутреннего слоя, например, с сотовой или пенистой структурой;combining outer layers with each side of an inner layer, such as a honeycomb or foam structure;

достижение монолитности внешних слоев для поддержки плавления полимерного материала с одновременным соединением всех слоев с внутренним слоем.achieving solidity of the outer layers to support the melting of the polymer material with the simultaneous connection of all layers with the inner layer.

В зависимости от толщины облицовочных слоев может потребоваться укладка их друг на друга в несколько листов. Затем может потребоваться несколько циклов отверждения для достижения надлежащей монолитности листов ткани в каждом облицовочном слое и высокой степени адгезии между облицовочными слоями и внутренним слоем. В таком типе способа изготовления внутренний слой «сэндвич»-структуры может быть намеренно выбран для того, чтобы удерживать внешние слои от отверждения. В некоторых случаях было обнаружено, что оно замедляется при приложении температуры и давления. Например, было замечено, что внутренние слои на основе пенопласта могут прогибаться или усаживаться во время такой обработки.Depending on the thickness of the facing layers, it may be necessary to stack them on top of each other in several sheets. Several curing cycles may then be required to achieve proper integrity of the fabric sheets in each facing layer and a high degree of adhesion between the facing layers and the inner layer. In this type of manufacturing method, the inner layer of the sandwich structure may be deliberately chosen to keep the outer layers from curing. In some cases it has been found to slow down when temperature and pressure are applied. For example, it has been observed that foam-based inner layers may sag or shrink during such treatment.

Кроме того, также оказалось, что во время отверждения полимерный материал может затекать в ячейки сотовой структуры.In addition, it also turned out that during curing, the polymer material can flow into the cells of the honeycomb structure.

В документе EP 0 770 472 A1 приведен способ изготовления «сэндвич»-панели из композиционного материала с внутренним слоем, образованным из открытопористой структуры, и облицовочных слоев, образованных из волокон и смолы. Для избегания перехода расплавленной смолы в открытые поры внутреннего слоя в документе предлагается размещение водонепроницаемой мембраны и клеевой пленки между облицовочными слоями и внутренним слоем. После закрытия литьевой формы в одном термическом цикле возможно полимеризовать клей и затем под давлением впрыскивать в волокна смолу, и в результате осуществить полимеризацию смолы.The document EP 0 770 472 A1 describes a method for producing a sandwich panel from a composite material with an inner layer formed from an open-cell structure and facing layers formed from fibers and resin. To avoid transfer of the molten resin into the open pores of the inner layer, the document suggests placing a waterproof membrane and adhesive film between the facing layers and the inner layer. After closing the injection mold, in one thermal cycle it is possible to polymerize the adhesive and then inject resin into the fibers under pressure, and as a result polymerize the resin.

В то же время такой способ характеризуется недостатком, который заключается в необходимости применения нескольких слоев и, в особенности, водонепроницаемой мембраны. Это увеличивает стоимость готового изделия.At the same time, this method has the disadvantage that it requires the use of several layers and, in particular, a waterproof membrane. This increases the cost of the finished product.

В документе EP 1 086 801 A1 приводится способ изготовления «сэндвич»-панели с помощью впрыскивания смолы под давлением, литьевого прессования (ЛП). Для избегания заполнения сотовой структуры в данном способе требуется установка в литьевой форме пленки из вспучивающегося материала и тканевого барьера на каждой из сторон внутреннего слоя.The document EP 1 086 801 A1 describes a method for producing a sandwich panel using resin injection, injection molding (IP). To avoid filling the honeycomb structure, this method requires an intumescent film and a fabric barrier to be installed in the injection mold on each side of the inner layer.

В способе согласно данному изобретению для формирования указанных внешних слоев применяется вставка из термостойкого материала, заменяющая указанный внутренний слой, и происходит замещение указанной вставки указанным внутренним слоем после достижении монолитности указанных внешних слоев. Затем остается только выполнить термообработку для соединения указанных внешних слоев с указанным внутренним слоем.In the method according to this invention, an insert made of heat-resistant material is used to form said outer layers, replacing the specified inner layer, and the said insert is replaced with the said inner layer after the said outer layers have become solid. It then remains only to perform a heat treatment to bond said outer layers to said inner layer.

Согласно первому варианту реализации способ согласно данному изобретению может включать следующие этапы:According to a first embodiment, the method according to this invention may include the following steps:

Реализацию внешних слоев или предварительно пропитанных облицовочных слоев, например, из вязаных или тканых нитей, которые могут содержать полимерный материал и армирующий материал;The implementation of outer layers or pre-impregnated facing layers, for example, from knitted or woven threads, which may contain polymeric material and reinforcing material;

Совмещение в литьевой форме внешнего слоя, вставки из термостойкого материала и второго внешнего слоя;Combination of an outer layer, an insert made of heat-resistant material and a second outer layer in an injection mold;

Формование облицовочных слоев посредством отверждения при температуре и давлении, которые могут позволить осуществлять достижение монолитности и гомогенизации полимерного материала, не достигая при этом температуры плавления армирующего материала;Formation of facing layers by curing at a temperature and pressure that can allow achieving solidity and homogenization of the polymer material without reaching the melting point of the reinforcing material;

Удаление указанной вставки и внесение указанного внутреннего слоя «сэндвич»-структуры, например, из пенопласта или сотового материала, между 2-мя предварительно сформованными облицовочными слоями;Removing said insert and inserting said inner layer of a sandwich structure, such as foam or honeycomb material, between 2 preformed facing layers;

Отверждение сборного изделия при температуре, поддерживающей адгезию между указанными внешними слоями и указанным внутренним слоем «сэндвич»-структуры.Curing of an assembly at a temperature that maintains adhesion between said outer layers and said inner layer of a sandwich structure.

Согласно другому варианту реализации изобретения указанные облицовочные слои могут быть изготовлены из ткани армирующего материала, а указанный полимерный материал может быть получен литьем под давлением.According to another embodiment of the invention, said facing layers can be made from a fabric reinforcing material, and said polymeric material can be produced by injection molding.

Указанный способ в результате может включать следующие этапы:This method may ultimately include the following steps:

Совмещение в литьевой форме ткани армирующего наполнителя, вставки из термостойкого материала и затем второй ткани армирующего наполнителя;Combining reinforcing filler fabric, an insert made of heat-resistant material and then a second reinforcing filler fabric in the injection mold;

Впрыскивание смолы;Resin injection;

Удаление указанной вставки и внесение указанного внутреннего слоя «сэндвич»-структуры, например из пенопласта или сотового материала, между 2-мя предварительно сформованными облицовочными слоями;Removing said insert and inserting said inner layer of a sandwich structure, such as foam or honeycomb material, between 2 preformed facing layers;

Отверждение всего изделия при температуре, поддерживающей адгезию между указанными внешними слоями и указанным внутренним слоем «сэндвич»-структуры.Curing of the entire article at a temperature that maintains adhesion between said outer layers and said inner layer of a sandwich structure.

Указанная вставка может являться жесткой или нет. В частности, она может представлять собой силикон.Said insert may be rigid or not. In particular, it may be silicone.

В некоторых вариантах реализации изобретения она может увеличиваться с ростом температуры. Это может позволить увеличивать степень сжатия в процессе достижения монолитности.In some embodiments of the invention, it may increase with increasing temperature. This may allow the compression ratio to be increased while achieving monolithicity.

Указанная вставка может придавать готовому изделию определенную форму, такую как, например, скошенная форма.Said insert may give the finished product a specific shape, such as, for example, a beveled shape.

В некоторых вариантах реализации изобретения между внутренней частью «сэндвич»-структуры и указанными внешними слоями может быть вставлен клеевой слой. Такой клеевой слой может представлять собой жидкий клей, клейкую пленку или вязаную преформу, содержащую термопластичные волокна.In some embodiments, an adhesive layer may be inserted between the interior of the sandwich structure and said outer layers. Such adhesive layer may be a liquid adhesive, an adhesive film, or a knitted preform containing thermoplastic fibers.

Указанные внешние слои могут быть аналогичными или разными.Said outer layers may be similar or different.

Для получения надлежащего преимущества от применения «сэндвич»-структуры толщина указанного внутреннего слоя может в целом составлять по меньшей мере около 2 мм и не более чем около 50 мм, предпочтительно по меньшей мере около 3 мм и не более чем около 40 мм, и более предпочтительно по меньшей мере около 5 мм и не более чем около 25 мм, а толщина указанного облицовочного слоя может составлять по меньшей мере около 0,2 мм и не более чем около 5 мм, предпочтительно по меньшей мере около 0,4 мм и не более чем около 2 мм, и более предпочтительно по меньшей мере около 0,5 мм и не более чем около 1 мм.To obtain adequate benefit from the sandwich structure, the thickness of said inner layer may generally be at least about 2 mm and not more than about 50 mm, preferably at least about 3 mm and not more than about 40 mm, or more preferably at least about 5 mm and not more than about 25 mm, and the thickness of said facing layer may be at least about 0.2 mm and not more than about 5 mm, preferably at least about 0.4 mm and not more less than about 2 mm, and more preferably at least about 0.5 mm and no more than about 1 mm.

Целью данного изобретения может являться создание альтернативного способа изготовления «сэндвич»-структуры, в частности, создание альтернативного способа изготовления, в котором выбор материала внутренней части указанной «сэндвич»-структуры не был бы связан с выбором материала внешних слоев.The purpose of this invention may be to provide an alternative method of manufacturing a sandwich structure, in particular, to provide an alternative manufacturing method in which the choice of material for the interior of said sandwich structure is not related to the choice of material for the outer layers.

Полимерный материал может содержать термопластичные материалы, такие как, например, поликарбонат (ПК), полиэфиримид (ПЭИ), полипропилен (ПП), поли(этилентерефталат) (ПЭТФ), полиэфирэфиркетон (ПЭЭК) или термореактивные материалы, такие как, например, эпоксид, цианатный сложный эфир, фенольная смола, сложный полиэфир.The polymeric material may comprise thermoplastic materials such as, for example, polycarbonate (PC), polyetherimide (PEI), polypropylene (PP), poly(ethylene terephthalate) (PET), polyetheretherketone (PEEK) or thermoset materials such as, for example, epoxy, cyanate ester, phenolic resin, polyester.

Армирующий материал может содержать синтетические материалы, такие как пара-арамид, полипропилен, природные материалы, такие как лен, неорганические материалы, такие как стекло, кварц, углерод, базальт, металл.The reinforcing material may contain synthetic materials such as para-aramid, polypropylene, natural materials such as flax, inorganic materials such as glass, quartz, carbon, basalt, metal.

Способ согласно данному изобретению показал особое преимущество, заключающееся в том, что в результате может быть получена возможность не связывать выбор типа внутреннего слоя указанной «сэндвич»-структуры с выбором способа трансформирования. Способ согласно данному изобретению может создавать возможность выполнения надлежащей пропитки указанных внешних слоев.The method according to the present invention has shown a particular advantage that it can result in the possibility of not relating the choice of the type of inner layer of said sandwich structure to the choice of the transformation method. The method according to this invention can make it possible to carry out proper impregnation of said outer layers.

Возможны многие различные аспекты и варианты реализации изобретения. Некоторые из таких аспектов и вариантов реализации изобретения описаны в данном документе. После прочтения этого описания специалистам в данной области техники будет понятно, что такие аспекты и варианты реализации изобретения являются только иллюстративными и не ограничивают объем данного изобретения. Варианты реализации изобретения могут соответствовать любому одному или нескольким вариантам реализации изобретения, перечисленным ниже.Many different aspects and embodiments of the invention are possible. Some of such aspects and embodiments of the invention are described herein. Upon reading this description, those skilled in the art will appreciate that such aspects and embodiments of the invention are illustrative only and do not limit the scope of the invention. Embodiments of the invention may correspond to any one or more embodiments of the invention listed below.

Вариант 1 реализации изобретения. Способ изготовления изделия из композиционного материала в виде «сэндвич»-структуры, содержащего два внешних слоя и внутренний слой, при этом указанные внешние слои содержат матрицу из фиброармированного полимерного материала, причем указанный полимерный материал характеризуется температурой плавления ниже температуры плавления материала, из которого состоят волокна; при этом указанный способ отличается тем, что в нем используется вставка, состоящая из материала, характеризующегося температурой плавления, более высокой, чем температура плавления указанного полимерного материала, создающего монолитность указанных внешних слоев; причем указанную вставку впоследствии заменяют указанным внутренним слоем «сэндвич»-структуры, при этом сборное изделие подвергают последующей обработке с достижением монолитности для соединения указанных внешних слоев с указанным внутренним слоем.Option 1 for implementing the invention. A method for manufacturing a product from a composite material in the form of a “sandwich” structure containing two outer layers and an inner layer, wherein said outer layers contain a matrix of fiber-reinforced polymer material, wherein said polymer material is characterized by a melting point lower than the melting point of the material that makes up the fibers ; wherein said method differs in that it uses an insert consisting of a material characterized by a melting point higher than the melting point of said polymer material, creating the solidity of said outer layers; wherein said insert is subsequently replaced by said inner layer of a sandwich structure, wherein the assembly is subjected to subsequent monolithic processing to connect said outer layers to said inner layer.

Вариант 2 реализации изобретения. Способ согласно варианту 1 реализации изобретения, отличающийся тем, что включает следующие этапы: создание преформ, образованных из фиброармированного полимерного материала, предназначенного для формирования указанных внешних слоев «сэндвич»-структуры, совмещение в литьевой форме первой преформы, указанной вставки и второй преформы, достижение монолитности указанных преформ для получения указанных внешних слоев посредством нагрева и повышения давления с достижением температуры плавления указанного полимерного материала, не достигая при этом температуры плавления указанного армирующего материала или материала указанной вставки, удаление указанной вставки, отделение указанных внешних слоев и внесение указанного внутреннего слоя «сэндвич»-структуры, термообработку для склеивания указанных внешних слоев с указанным внутренним слоем, охлаждение полученного в результате изделия.Option 2 of the invention. The method according to option 1 of the invention, characterized in that it includes the following steps: creating preforms formed from fiber-reinforced polymer material intended to form the specified outer layers of the “sandwich” structure, combining the first preform, the specified insert and the second preform in the injection mold, achieving monolithicity of said preforms to produce said outer layers by heating and increasing pressure to achieve the melting point of said polymer material without reaching the melting point of said reinforcing material or the material of said insert, removing said insert, separating said outer layers and adding said inner sandwich layer -structure, heat treatment to bond said outer layers to said inner layer, cooling the resulting product.

Вариант 3 реализации изобретения. Способ согласно варианту 2 реализации изобретения, отличающийся тем, что указанные преформы получают с применением предварительно пропитанных полимерной смолой тканей.Option 3 of the invention. The method according to embodiment 2 of the invention, characterized in that said preforms are produced using fabrics pre-impregnated with a polymer resin.

Вариант 4 реализации изобретения. Способ согласно варианту 2 реализации изобретения, отличающийся тем, что указанные преформы получают посредством вязания текстильной нити, содержащей армирующий материал и полимерный материал.Option 4 for implementing the invention. The method according to embodiment 2 of the invention, characterized in that said preforms are obtained by knitting a textile thread containing a reinforcing material and a polymer material.

Вариант 5 реализации изобретения. Способ согласно варианту 2 реализации изобретения, отличающийся тем, что в местах, предназначенных для формирования области без внутреннего слоя, между указанными преформами добавляют разделительный слой.Option 5 of the invention. The method according to embodiment 2 of the invention, characterized in that in places intended to form an area without an inner layer, a separating layer is added between said preforms.

Вариант 6 реализации изобретения. Способ согласно варианту 1 реализации изобретения, отличающийся тем, что включает следующие этапы: совмещение в литьевой форме ткани или вязаного полотна из армирующего материала, указанной вставки и второй ткани или вязаного полотна из армирующего материала; впрыскивание смолы полимерного материала при воздействии давления и температуры; удаление указанной вставки и внесение указанного внутреннего слоя «сэндвич»-структуры; отверждение с достижением монолитности для склеивания указанных внешних слоев с указанным внутренним слоем «сэндвич»-структуры, охлаждение полученного в результате изделия.Option 6 for implementing the invention. The method according to option 1 of the invention, characterized in that it includes the following steps: combining in an injection mold a fabric or knitted fabric made of reinforcing material, said insert and a second fabric or knitted fabric made of reinforcing material; injection of resin polymer material under pressure and temperature; removing said insert and adding said inner layer of a sandwich structure; curing to achieve solidity for bonding said outer layers to said inner layer of a sandwich structure, cooling the resulting product.

Вариант 7 реализации изобретения. Способ согласно варианту 1 реализации изобретения, отличающийся тем, что указанная вставка выполнена из силикона.Option 7 of the invention. Method according to embodiment 1 of the invention, characterized in that said insert is made of silicone.

Вариант 8 реализации изобретения. Способ согласно варианту 1 реализации изобретения, отличающийся тем, что указанный армирующий материал выбран из стеклянных, углеродных и арамидных волокон.Option 8 of the invention. The method according to embodiment 1 of the invention, characterized in that said reinforcing material is selected from glass, carbon and aramid fibers.

Вариант 9 реализации изобретения. Способ согласно варианту 1 реализации изобретения, отличающийся тем, что указанный полимерный материал является термопластичным, в частности выбранным из поликарбоната (ПК), полиэфиримида (ПЭИ), полипропилена (ПП), поли(этилентерефталата) (ПЭТФ), полиэфирэфиркетона (ПЭЭК).Option 9 of the invention. The method according to embodiment 1 of the invention, characterized in that said polymeric material is thermoplastic, in particular selected from polycarbonate (PC), polyetherimide (PEI), polypropylene (PP), poly(ethylene terephthalate) (PET), polyetheretherketone (PEEK).

Вариант 10 реализации изобретения. Способ согласно варианту 1 реализации изобретения, отличающийся тем, что указанный полимерный материал является термореактивным, в частности выбранным из эпоксида, цианатного сложного эфира, фенольной смолы и сложного полиэфира.Option 10 for implementing the invention. The method according to embodiment 1 of the invention, characterized in that said polymeric material is thermosetting, in particular selected from epoxide, cyanate ester, phenolic resin and polyester.

Вариант 11 реализации изобретения. Способ согласно варианту 1 реализации изобретения, отличающийся тем, что указанный внутренний слой «сэндвич»-структуры состоит из ячеистого материала с сотовой структурой.Option 11 of the invention. The method according to embodiment 1 of the invention, characterized in that said inner layer of the “sandwich” structure consists of a cellular material with a honeycomb structure.

Вариант 12 реализации изобретения. Способ согласно варианту 1 реализации изобретения, отличающийся тем, что толщина указанного внутреннего слоя составляет по меньшей мере около 2 мм и не более чем около 50 мм.Option 12 of the invention. Method according to embodiment 1 of the invention, characterized in that the thickness of said inner layer is at least about 2 mm and not more than about 50 mm.

Вариант 13 реализации изобретения. Способ согласно варианту 1 реализации изобретения, отличающийся тем, что толщина каждого из указанных внешних слоев составляет по меньшей мере около 0,2 мм и не более чем около 5 мм.Option 13 of the invention. The method according to embodiment 1 of the invention, characterized in that the thickness of each of said outer layers is at least about 0.2 mm and not more than about 5 mm.

Данное изобретение неограничивающим образом иллюстрируют нижеследующие примеры.This invention is illustrated in a non-limiting manner by the following examples.

ПРИМЕРЫEXAMPLES

ПРИМЕР 1EXAMPLE 1

Несколько «препрегов» из пропитанной цианатным сложным эфиром ткани из углеродного волокна складывают в стальной литьевой форме для образования первого облицовочного слоя «сэндвич»-структуры.Several "prepregs" of cyanate ester impregnated carbon fiber fabric are folded in a steel injection mold to form the first facing layer of the "sandwich" structure.

На ткани устанавливают жесткую вставку (например, из бруска Teflon® в несколько миллиметров).A rigid insert is installed on the fabric (for example, from a Teflon® bar several millimeters thick).

Второй облицовочный слой «сэндвич»-структуры получают посредством складывания нескольких «препреговых» тканей на жесткой вставке.The second facing layer of the “sandwich” structure is obtained by folding several “prepreg” fabrics onto a rigid insert.

Покрытый тефлоном разделительный слой (из стекловолокна с ПТФЭ-покрытием) размещают в месте соединения между двумя облицовочными слоями. Место соединения представляет собой участок, на котором облицовочные слои соединяются, покрывая область внутреннего слоя.A Teflon-coated release layer (PTFE-coated fiberglass) is placed at the junction between the two facing layers. The joint is the area where the facing layers join to cover the inner layer area.

Литьевую форму закрывают подвижной полуформой.The injection mold is closed with a movable half-mold.

Монолитность облицовочных слоев достигают с помощью термообработки в вакууме при температурах около 180-220 °C в течение нескольких часов.The solidity of the facing layers is achieved by heat treatment in a vacuum at temperatures of about 180-220 °C for several hours.

Сборное изделие охлаждают в естественных условиях и вставку удаляют.The assembled product is cooled under natural conditions and the insert is removed.

На каждую из поверхностей, предназначенных для соприкосновения с внутренним слоем, наносят высокотермостойкий клей.High-heat-resistant adhesive is applied to each of the surfaces intended to come into contact with the inner layer.

На место вставки вносят внутренний слой из материала типа пенопласта на основе полиимида (приблизительная плотность составляет 50 кг/м³).An inner layer of polyimide-based foam type material (approximate density 50 kg/m ³ ) is added to the insertion site.

Затем для достижения монолитности всей «сэндвич»-структуры выполняют ее окончательную обработку в вакууме при температурах около 90-120 °С, что обеспечивает высокую степень адгезии между облицовочными слоями и внутренним слоем.Then, to achieve the solidity of the entire “sandwich” structure, its final processing is performed in a vacuum at temperatures of about 90-120 ° C, which ensures a high degree of adhesion between the facing layers and the inner layer.

ПРИМЕР 2EXAMPLE 2

Первый облицовочный слой формируют из нескольких непропитанных армирующих тканей из углеродных волокон, устанавливаемых друг на друга в стальной литейной форме.The first facing layer is formed from several unimpregnated carbon fiber reinforcing fabrics stacked on top of each other in a steel mold.

На ткани устанавливают мягкую вставку (силиконовую пластину толщиной несколько миллиметров).A soft insert (a silicone plate several millimeters thick) is installed on the fabric.

Второй облицовочный слой формируют из ткани того же типа, устанавливаемой на вставке.The second facing layer is formed from the same type of fabric installed on the insert.

Литьевую форму закрывают стальной полуформой.The injection mold is closed with a steel half-mold.

Цианатную сложноэфирную смолу впрыскивают с помощью известного способа ЛП-типа при температуре между 80 °C и 120 °C и давлении от 10 бар до 15 бар.The cyanate ester resin is injected using a known LP-type process at a temperature between 80 °C and 120 °C and a pressure between 10 bar and 15 bar.

Термообработку продолжают в течение 4 часов.The heat treatment is continued for 4 hours.

Литьевую форму охлаждают в естественных условиях, затем вставку удаляют, и облицовочные слои разделяют посредством удаления разделительного слоя.The injection mold is cooled naturally, then the insert is removed and the facing layers are separated by removing the separating layer.

Очень тонкий слой цианатной сложноэфирной смолы добавляют в облицовочные слои (на поверхности, предназначенные для соприкосновения с сотовой структурой).A very thin layer of cyanate ester resin is added to the facing layers (on the surfaces intended to be in contact with the honeycomb structure).

Между двумя облицовочными слоями вместо вставки вносят сотовый внутренний слой с образованием «сэндвич»-структуры.Instead of an insert, a honeycomb inner layer is inserted between the two facing layers to form a “sandwich” structure.

Для соединения облицовочных слоев с внутренним слоем выполняют термообробатку (180-200 °C) всей «сэндвич»-структуры в вакууме в течение 4 часов.To connect the facing layers with the inner layer, heat treatment (180-200 °C) of the entire “sandwich” structure is performed in a vacuum for 4 hours.

ПРИМЕР 3EXAMPLE 3

Вязаное полотно получают с применением комбинированной нити, содержащей стекловолокна и термопластичные волокна.Knitted fabric is produced using a combined yarn containing glass fibers and thermoplastic fibers.

Такое вязаное полотно устанавливают в стальной литьевой форме для формирования первого облицовочного слоя.This knitted fabric is installed in a steel injection mold to form the first facing layer.

Вставку из материала, расширяющегося под действием температуры, устанавливают на вязаном полотне.An insert made of a material that expands under the influence of temperature is installed on a knitted fabric.

Второе вязаное полотно аналогичного типа устанавливают на вставке для формирования второго облицовочного слоя.A second knitted fabric of a similar type is installed on the insert to form a second facing layer.

Покрытый тефлоном разделительный слой размещают в месте соединения между двумя облицовочными слоями.A Teflon-coated release layer is placed at the junction between the two facing layers.

Достижение монолитности облицовочных слоев осуществляют с помощью термообработки при температуре 200-250 °C и давлении от 3 бар до 10 бар в течение нескольких десятков минут.Achieving the solidity of the facing layers is carried out using heat treatment at a temperature of 200-250 °C and a pressure from 3 bar to 10 bar for several tens of minutes.

Вязаную преформу из термопластичной нити устанавливают на каждой стороне внутреннего слоя для формирования соединительного слоя между внутренним слоем и облицовочными слоями «сэндвич»-структуры.A knitted thermoplastic filament preform is installed on each side of the inner layer to form a connecting layer between the inner layer and the facing layers of the sandwich structure.

Между двумя облицовочными слоями вместо вставки вносят сотовый внутренний слой и вязаные преформы с образованием «сэндвич»-структуры.Between the two facing layers, instead of an insert, a honeycomb inner layer and knitted preforms are added to form a “sandwich” structure.

Для соединения облицовочных слоев с внутренним слоем выполняют термообробатку (200-250 °C) всей «сэндвич»-структуры в вакууме в течение нескольких часов.To connect the facing layers with the inner layer, heat treatment (200-250 °C) of the entire “sandwich” structure is performed in a vacuum for several hours.

ПРИМЕР 4EXAMPLE 4

Жесткую вставку из материала, расширяющегося под действием температуры, устанавливают на вязаном полотне.A rigid insert made of a material that expands under the influence of temperature is installed on a knitted fabric.

Между двумя облицовочными слоями вместо вставки в качестве внутреннего слоя впрыскивают расширяющийся пенопласт на основе эпоксида.Between the two facing layers, instead of an insert, an epoxy-based expanding foam is injected as the inner layer.

Для связывания облицовочных слоев с внутренним слоем выполняют термообробатку (65-120 °C) всей «сэндвич»-структуры в вакууме в течение нескольких часов.To bond the facing layers to the inner layer, heat treatment (65-120 °C) of the entire “sandwich” structure is performed in a vacuum for several hours.

ПРИМЕР 5EXAMPLE 5

Первое вязаное полотно складывают над силиконовым уплотнением, и сборное изделие устанавливают в первой стальной литьевой форме для получения монолитного внешнего облицовочного слоя. Литьевую форму закрывают и создают вакуум. Литьевую форму подвергают воздействию давления (от 3 бар до 10 бар) и быстро нагревают с помощью индукционного нагрева до температур от 200 °С до 250 °С. Температуру выдерживают в течение нескольких минут. После охлаждения уплотнение удаляют и в результате получают первый облицовочный слой. The first knitted fabric is folded over the silicone seal and the assembly is installed in the first steel injection mold to form a monolithic outer facing layer. The injection mold is closed and a vacuum is created. The injection mold is subjected to pressure (3 bar to 10 bar) and rapidly heated using induction heating to temperatures between 200 °C and 250 °C. The temperature is maintained for several minutes. After cooling, the seal is removed to form the first facing layer.

Второй облицовочный слой (внутренний облицовочный слой), как и первый, выполняют аналогичным образом во второй литьевой форме.The second facing layer (inner facing layer), like the first, is performed in a similar way in the second injection mold.

В инструментальной оснастке, применяемой для получения монолитного внешнего облицовочного слоя, последовательно устанавливают следующие элементы: уже монолитный наружный облицовочный слой, пленку на основе эпоксида или жидкого клея, сотовую структуру, уже монолитный внутренний облицовочный слой конечного композиционного изделия.In the tooling used to obtain a monolithic outer facing layer, the following elements are sequentially installed: an already monolithic outer facing layer, a film based on epoxy or liquid glue, a honeycomb structure, an already monolithic inner facing layer of the final composite product.

Силиконовое уплотнение, применяемое для получения монолитного внешнего облицовочного слоя, помещают на место и литьевую форму закрывают. Для соединения облицовочных слоев с внутренним слоем создают максимально возможный вакуум и сборное изделие нагревают до температур 65-120 °С в течение нескольких часов (нагреванием в печи).The silicone seal used to create a monolithic outer lining layer is placed in place and the injection mold is closed. To connect the facing layers with the inner layer, the maximum possible vacuum is created and the prefabricated product is heated to temperatures of 65-120 ° C for several hours (by heating in an oven).

Claims

1. A method for manufacturing a product made of a composite material in the form of a “sandwich” structure, in which the product made of a composite material in the form of a “sandwich” structure contains two outer layers and an inner layer, wherein said outer layers contain a matrix of fiber-reinforced polymer material, and said polymeric material is characterized by a melting point lower than the melting point of the material of which the fibers are composed;

wherein said method differs in that it uses an insert consisting of a material characterized by a melting point higher than the melting point of said polymer material, creating the solidity of said outer layers;

wherein said insert is made of silicone; And

wherein said insert is subsequently replaced by said inner layer of a sandwich structure, wherein the assembly is subjected to subsequent monolithic processing to connect said outer layers to said inner layer, wherein said method is characterized in that it includes the following steps:

creation of preforms formed from fiber-reinforced polymer material intended for the formation of the specified outer layers of the “sandwich” structure,

combining the first preform, the specified insert and the second preform in the injection mold,

achieving monolithicity of said preforms to produce said outer layers by heating and increasing pressure to reach the melting point of said polymeric material, without reaching the melting point of said reinforcing material or the material of said insert, with a knitted preform installed on each side of the inner layer,

removing said insert, separating said outer layers and introducing said inner layer of a sandwich structure,

heat treatment for bonding said outer layers to said inner layer, wherein the knitted preform of the inner layer forms a connecting layer between the inner layer and the facing layer,

cooling the resulting product, wherein

said preforms are produced by using fabrics pre-impregnated with a polymer resin, or said preforms are produced by knitting a textile thread containing a reinforcing material and a polymer material.

2. The method according to claim 1, characterized in that in places intended to form an area without an inner layer, a separating layer is added between said preforms.

3. The method according to claim 1, characterized in that it includes the following steps:

combining in an injection mold a fabric or knitted fabric made of reinforcing material, said insert and a second fabric or knitted fabric made of reinforcing material;

injection of resin polymer material under pressure and temperature;

removing said insert and adding said inner layer of a sandwich structure;

curing to achieve solidity for bonding said outer layers to said inner layer of a sandwich structure;

cooling the resulting product.

4. The method according to claim 1, characterized in that said reinforcing material is selected from glass, carbon and aramid fibers.

5. The method according to claim 1, characterized in that said polymeric material is thermoplastic, in particular selected from polycarbonate (PC), polyetherimide (PEI), polypropylene (PP), poly(ethylene terephthalate) (PET), polyetheretherketone (PEEK).

6. The method according to claim 1, characterized in that said polymeric material is thermosetting, in particular selected from epoxy, cyanate ester, phenolic resin and polyester.

7. The method according to claim 1, characterized in that said inner layer of the “sandwich” structure consists of a cellular material with a honeycomb structure.

8. The method according to claim 1, characterized in that the thickness of said inner layer is at least about 2 mm and not more than about 50 mm.

9. The method of claim 1, wherein the thickness of each of said outer layers is at least about 0.2 mm and not more than about 5 mm.