DE69109686T2

DE69109686T2 - Bauplatte und verfahren zu ihrer herstellung.

Info

Publication number: DE69109686T2
Application number: DE69109686T
Authority: DE
Inventors: Christine Marie Los Angeles California 90049 Kaufmann; Dale Lester Woodstown Nj 08098 Murschell; Dennis Arthur Newark De 19711 Nollen; Anthony Ronald Wilmington De 19808 Saracino; Joseph Daniel Wilmington De 19810 Trentacosta
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1990-10-09
Filing date: 1991-10-02
Publication date: 1995-10-12
Anticipated expiration: 2011-10-03
Also published as: US5484500A; ES2073175T3; AU656741B2; JPH06510489A; CA2092433A1; DE69109686D1; WO1992005950A1; CA2092433C; EP0552231A1; BR9107260A; KR0176728B1; US5407516A; EP0552231B1; AU8745591A; JP3046839B2; US5328744A; KR930702149A

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum schnellen Formen von Bauplatten mit einem mit Deckschichten aus thermoplastischem Harz verkleideten Kern und die Platten selbst.
Bei der Herstellung von Verbundplatten mit auf Kernstrukturen geklebten Harzdeckschichtmaterial bestand die Praxis darin, Deckschichtmaterialien aus warmaushärtenden Harzen zu verwenden, die gehärtet werden, wenn die Platte in einem Autoklav, einem Ofen oder einer Presse verfestigt wird, was ein kostspieliger und zeitraubender Vorgang ist. Versuche zur Verwendung von Bahnmaterial aus thermoplatischem Hochleistungsharz als Deckschichten für diese Platten erfordern höhere Verarbeitungstemperaturen als warmaushärtende Harze. Dies führt zu einer Zersetzung des Kernmaterials und zu Platten mit geringer Haftung zwischen den Deckschichten und dem Kernmaterial, wenn die Deckschichten mit Fasern verstärkt sind.
EP-A-0 262 092 bezieht sich auf laminierte Bauelemente und ein Verfahren zu deren Herstellung. Bei diesem Verfahren werden der Kern und die Deckschichten zuerst unter Druck erhitzt. Es gibt jedoch keinen Hinweis auf die Anwendung von speziellen Erhitzungsbedingungen zur Verbesserung der Haftung zwischen den Lagen.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß dem Verfahren der Erfindung wird eine Verbundstruktur hergestellt aus einem Kern und einem Bahnmaterial aus thermoplastischem Harz durch Kleben des Bahnmaterials aus thermoplastischem Harz auf wenigstens eine Seite des Kerns durch Bewegen des Kerns und des Bahnmaterials aus thermoplastischem Harz in inniger Oberflächenberührung durch eine Bandpresse bei einer Verweildauer von weniger als 2,3 min unter Überdruck während einer Erhitzung des Kerns und des thermoplastischen Bahnmaterials auf eine Temperatur von 249 ºC (480 ºF) bis 377 ºC (710 ºF) in einer Bandpresse und während einer Abkühlung des Kerns und des Bahnmaterials in der Bandpresse bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung des Überdrucks. Die Verweildauer und die Verfahrenstemperatur werden auf eine optimale Harzimprägnierung eingestellt, während eine Verschlechterung des Kerns und der aus organischen Fasern bestehenden Deckschichtverstärkung minimiert wird.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist eine durch das obige Verfahren hergestellte Platte mit einem Kernelement und einem Bahnmaterial aus faserverstärktem thermoplastischem Harz,das auf wenigstens eine Seite des Kernelements zur Bildung einer Deckschicht hierfür geklebt ist. Das thermoplastische Harz beträgt 30 bis 65 Gew.% der Deckschicht. Die Abschälfestigkeit oder Adhäsion zwischen der Deckschicht und dem Kern ist größer als 4,54 kg/7,6 cm (10 Pfund/3") Probe.

Die Kerne sind Wabenstrukturen aus Aramidpapier.

Geeignete thermoplastische Harze umfassen Polyester, Polyamide, Copolyamide, Polyolefine und Polyetherketonketon (PEKK) sowohl amorph als auch halbkristallin. Das Polyaryletherketonharz besteht aus sich wiederholenden Einheiten (wie im US-Patent 4 937 135 offenbart) von 1,4 Phenylengruppen (T, Terephthalylgruppen) und 1,3 Phenylengruppen (I, Isophthalylgruppen), wobei das Verhältnis T:I 50:50 bis 80:20, vorzugsweise 60:40 bis 70:30, beträgt. Polyetheretherketon (PEEK) Stabar von ICI, Polyetherimid (PEI) Ultem von GE und Polyethersulfon (PES) RadelM X von Amoco. Das Verhältnis von Harz zur Verstärkung kann variieren. Eigenschaften, wie die Abschälfestigkeit, wachsen linear mit der Zunahme des Harzgehalts. Jedoch fügt zusätzliches Harz der fertigen Platte Gewicht zu, was bei Anwendungen in der Raumfahrt unerwünscht ist. Die bevorzugten Harzgehalte sind ähnlich den entsprechenden Warmaushärtewerten für selbstklebende Prepregs, d. h. ungefähr 50 Gew.% für die Verstärkung mit Geweben aus Kevlar -Aramidfasern, ungefähr 45 Gew.% für gewebte Kohlenstoffaserdeckschichten und ungefähr 40 Gew.% für Glasfaserdeckschichten. Für Platten mit maximaler Biegesteifheit können bei dem oben beschriebenen Verfahren das thermoplastische Harz und die Faserverstärkung vor dem Kleben auf den Kern in einem gesonderten Schritt unter hohem Druck verfestigt werden.
Die Fasern zur Verstärkung der Deckschichten aus thermoplastischem Harz bestehen aus Kohlenstoff, Aramid und Glasfasern.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Seitenansicht einer Bandpresse zur Durchführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung;
Fig.1A ist eine schematische Seitenansicht eines Chargenbetriebs;
Fig. 2 ist eine schematische Seitenansicht eines kontinuierlichen Betriebs;
Fig. 3 ist eine schematische Seitenansicht eines Wabenkerns mit Deckschichten, die in den Spalt einer Bandpresse eindringen;
Fig. 4 ist ein Mikrophoto eines Teilschnitts einer Platte, die aus einem Wabenkern aus Aramidpapier gebildet ist.

Detailbeschreibung der bevorzugten Ausführungsform

In Fig. 1 ist eine Bandpresse insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet und enthält im wesentlichen identische, obere und untere Abschnitte 12 bzw. 14, die übereinander ausgefluchtet sind. Jeder Abschnitt enthält ein Paar von Bandrollen 11, 13 auf dem oberen und 15, 17 auf dem unteren Abschnitt. Ein aus einer Metallegierung bestehendes Band 18 bewegt sich um die Rollen 11, 13 und ein identisches Band 20 um die Rollen 15, 17. Beide Bänder arbeiten zusammen und bilden in einem Rahmen einen Spaltabschnitt von gleichbleibender Höhe, der im folgenden als Heiz- und Kühlzone 22 bezeichnet ist. Jedes Band wird in der Zone 22 auf seiner Rückseite von einem stationären reibungsarmen Lager 24 zwischen der stationären Zone und den sich bewegenden Bändern gestützt. Bandspannrollen 28, 30 sind drehbar und senkrecht beweglich montiert, wie durch Richtungspfeile angegeben. Die Rollen werden in Richtung der Pfeile durch eine nicht gezeigte herkömmliche Antriebseinrichtung angetrieben. Jede Zone 22 besteht aus Heizabschnitten 32, 34 und Kühlabschnitten 36, die durch Wärmeschranken 38 getrennt sind. Die Zonen sind am Rahmen mittels mechanischer Beilagen 26, 26a so befestigt, daß zur Aufrechterhaltung eines gleichbleibenden Abstands zwischen den Bändern eine senkrechte Positionierung möglich ist.
Es gibt zahlreiche Heiz- und Kühlkonzepte, die von den Lieferanten für kommerzielle Bandpressen praktiziert werden. Heizsysteme verwenden zur Erzeugung von Wärme eine elektrische Wärmequelle und leiten dann die Wärme mittels pneumatischer, hydraulischer und üblicher Leitungstechniken zum Band. Die Kühlquelle besteht für gewöhnlich aus einer Wasserzufuhr, wobei die Wärme durch pneumatische, hydraulische und leitende Systeme vom Band abgeleitet wird.
Damit die Bandpresse bei Temperaturen von über 540 ºF arbeiten kann, müssen die statischen reibungsarmen Lager 24 aus gewebtem Gitter ständig mit einer getrockneten Graphitpaste, einer getrockneten Molylube-N (Molybdän) Bänder-Paste oder einer Graphitauskleidung imprägniert sein, die alle Hochtemperatursubstrate mit geringer Verflüchtigung sind, die die Hohlräume im Gitter ausfüllen. Danach muß die Lagerfläche periodisch mit einem Hochtemperaturschmiermittel von niedriger Flüchtigkeit, wie C5A (Fel Pro, Inc., Skokie, Il), einem Schmiermittel auf Kupferbasis, Molylube-16 (Bel-Ray Co., Inc., Farmindale, NJ), einem Schmiermittel auf Molybdänbasis, oder Krytox -Paste (Dupont), einem fluorierten Schmiermittel beschichtet werden.
Bei dem in Fig. 1A gezeigten Chargenbetrieb wird ein Aufbau, bestehend aus einem Kernelement 50 und Deckschichten aus vorimprägnierten faserverstärkten Bahnen oder Bahnen aus thermoplastischem Kunststoff und Geweben aus Hochleistungsfasern (Glas, Aramide oder Kohlenstoff) 50, von der Plattform 49 aus in den Spalt zwischen den Bändern 18 und 20 eingeführt. Falls erforderlich, wird zur Abdeckung der Bänder 18 und 20 von einer Vorratsrolle 51 ein Trennfilm 52 abgewickelt. Die Deckschichten werden auf den Kern geklebt, wenn sich der Aufbau durch die Zone 22 von Fig. 1 unter einem Überdruck bewegt, der durch den Unterschied der Öffnung zwischen den Bändern und der Dicke des Kerns sowie dessen Deckschichten erzeugt wird.
Für gewöhnlich ist der Klebedruck durch die Druckfestigkeit des Kerns bei der Verarbeitungstemperatur begrenzt. Eine stationäre Plattenpresse bekannter Bauart könnte ebenfalls zum Erwärmen und Kleben der Deckschichten 50a auf den Kern 50 verwendet werden.
Während Fig. 1A ein für einen Chargenbetrieb aufgebautes System zeigt, kann selbstverständlich auch ein (mit einem einzigen Schritt arbeitender) kontinuierlicher Betrieb gemäß Fig. 2 erzielt werden, bei dem ein endloser Kern 50' von der Plattform 49 aus dem Spalt der Bandpresse 10 zugeführt wird. Obere und untere Deckschichten 60 bzw. 62 werden gebildet aus einem Verstärkungsgewebe 64, das (im Fall der oberen Deckschicht 60) zwischen den Bahnen 66, 68 aus thermoplastischem Harz angeordnet ist, und aus einem Verstärkungsgewebe 64a, das (im Fall der unteren Deckschicht 62) zwischen den Bahnen 65, 67 aus thermoplatischem Harz angeordnet ist. Zwischen den oberen und unteren Deckschichten sowie den Bändern der Bandpresse 10 wird ein Trennfilm 70, etwa Kapton , zugeführt. Mit Kapton , Aluminium oder Teflon beschichtetes Glasgewebe wird bei gewissen thermoplastischen Bahnen als Trennmittel benötigt, ist aber für andere nicht erforderlich. Die Platten werden in der Bandpresse im wesentlichen in gleicher Weise, wie oben beschrieben, mit dem Unterschied hergestellt, daß der Betrieb kontinuierlich ist.
Die gemäß dem obigen Vorgang hergestellten Platten werden dann mit Hilfe des Trommelschältests (ASTN D78l-76; wieder zugelassen 1986) auf Schadenstoleranz getestet. Platten mit wenigstens 4,54 kg je Abschälung je 7,6 cm (10 Pfund Abschälung je 3") Probe haben eine ausreichende Schadenstoleranz, um in Flugzeuginnenräumen verwendet zu werden. Falls höhere Abschälfestigkeiten mit Nomex -Waben gewünscht werden, können Platten mit zerdrücktem Kern hergestellt werden. Bei der obigen Technologie kann die Abschälfestigkeit gegenüber Platten mit nicht zerdrücktem Kern um das Drei- bis Vierfache erhöht werden. Der Grund hierfür liegt darin, daß der Klebeflächenbereich vergrößert wurde. Gemäß Fig. 3 wird insbesondere ein Wabenkernglied 50" zusammen mit einer faserverstärkten Harzdeckschicht 52', 51' in den Spalt zwischenden Bändern 18, 20 eingeführt. Wenn sie sich unter Überdruck durch den Spalt bewegen (vergleiche Fig. 4), werden die Zellwände der Wabenstruktur zu hakenähnlichen Formen gefaltet, die im allgemeinen in einer zur Bewegungsrichtung des Kerns entgegengesetzten Richtung weisen, wodurch der Oberflächenbereich der die Deckschichten 52' berührenden Wabenstruktur erhöht wird. Bei der neuen Technologie mit thermoplastischen Deckschichten wird der Kern über seinen Erweichungspunkt erhitzt, so daß die Zellen weitaus gleichmäßiger zerdrückt werden als bei herkömmlichen Platten mit warmausgehärtetem Kern, die nach der Plattenherstellung eine beträchtliche Zellbeschädigung aufweisen, die zu einer Abnahme gewisser physikalischer Eigenschaften, wie der Biegesteifheit, führen.
Es wurden Schaummaterialien zur Verwendung als Randverkleidung an Schichtplatten mit Wabenkern demonstriert. Das Randverkleidungsglied aus Schaum dient für die Wabenstruktur als Barriere gegenüber Feuchtigkeit, als Ort für die Anbringung von Befestigungselementen und auch als glattes Randfinish für ein Flugzeugteil. Geeignete Schaummaterialien sind Polymethacrylamide (Rohacell ), Polyetherimide (Airex ), Polyurethane und Polyisocyanurate (Last-A-Foam ). Zur Verarbeitung durch eine Vielzahl von Verfahren wird der Schaumrand um das Wabenkernglied an seinem Ort gehalten. Bei den bevorzugten Verfahren wird eine Schraube zum mechanischen Befestigen der Schaumstreifen aneinander an jeder Verbindungsstelle verwendet. Weitere vorgeführte Arten von Befestigungselementen an der Verbindungsstelle umfassen Kapto -Band oder schnell trocknende Klebstoffe. Das Ultraschallkleben der Verkleidungsbahnen auf den Kern oder ein Holzrahmen um die Ränder der Platten wurden als Techniken zum Halten des Schaums ohne Befestigungselemente an seinem Ort vorgeführt.

Beispiele

Beispiel 1

Die Komponenten des Laminats wurden wenigestens 2 Stunden bei 120 ºC getrocknet und dann in der folgenden Weise aufgelegt. Zur Bildung der oberen Deckschicht wurden drei Teile amorpher (60/40 T/I) PEKK-Film (3,81 x 10&supmin;&sup5; m = 1,5 Milli-Zoll dick, Schmelzindex 150, gemessen durch Verfahren gemäß ASTM 1238-79) auf der Kernklebeseite aus Kevlar 49-Aramidfaser (von Dupont)-Style-285-Gewebe (172,92 g/m² = 5,1 Unzen/Quadratyard, 22,86 x 10&supmin;&sup5; m = 9 Milli-Zoll dick) und ein Teil auf der Bandberührungsseite angeordnet. Die untere Deckschicht bestand aus zwei ausgeglichenen Filmteilen auf jeder Seite des Kevlar . Der Harzprozentsatz der Deckschichten betrug 54 Gew.-%. Die Deckschichten wurden auf jede Seite eines Wabenteils aus Nomex -Aramidpapier (von Dupont) (4,8 x 10 kg/m³ = 3 Pfund/Kubikfuß, 3,18 mm = 1/8"-Zelle, 12,7 mm = 1/2" dick) gelegt. Die Kettfadenrichtung des Gewebes fluchtete mit der Bandrichtung des Kerns. Die Kettfadenseite des Gewebes wurde auf den Kern gelegt. Die Lagen der Deckschicht wurden mit zwei 2,54 cm (1") breiten Kapton - Bandstreifen längs der vorauseilenden Kante der Probe verankert. Die Bandpresse (im wesentlichen wie in Fig. 2 gezeigt) wurde auf eine konstante Temperatur von 343 ºC (650 ºF) und eine Bandgeschwindigkeit von 38 cm (15") je min eingestellt (ungefähr 32 sec Verweildauer in der Heizzone). Der Spalt zwischen den oberen und unteren Bändern wurde so festgelegt, daß sich eine Plattendicke von 13,16 mm (0,518") ergab. Eine Kapton -Polyimidtrennbahn (von Dupont) wurde auf beide Seiten des gesamten Laminats gelegt. Die Vorderkante der Probe (senkrecht zur Kettfadenrichtung des Deckschichtgewebes und die Kapton -Bandanker enthaltend) wurde in die Bandpresse eingesetzt. Einmal verfestigt, wurden der Kapton - Trennfilm und die Bandanker von der Probe entfernt.
Die Platte wurde in drei Proben zu 7,62 x 30,48 cm (3" x 12") zerschnitten (Länge senkrecht zur Kettfadenrichtung). Das Abschälen der 3 Lagen PEKK/Kevlar /1 Lage PEKK Deckschicht vom Kern ergab eine durchschnittliche Abschälfestigkeit von 14,51 kg/7,6 cm (28,4 Pfund/3") Probe.

Beispiel 2

Die Komponenten des Laminats wurden wenigstens 2 Stunden bei 120 ºC getrocknet und dann in der folgenden Weise aufgelegt. Zwei Teile aus amorphem (60/40 T/I) PEKK-Film (3,81 x 10&supmin;&sup5; m = 1,5 Milli-Zoll dick, Schmelzindex 150, gemessen durch Verfahren gemäß ASTM 1238-79) wurden auf jeder Seite von Style-7781-Glas (22,85 x 10&supmin;&sup5; m = 9 Milli-Zoll dick) angeordnet. Die Verkleidungsbahn wurde bei Bandpreßbedingungen von 343 ºC (650 ºF) und einer Bandgeschwindigkeit von 38,1 cm (15")/min (ungefähr 32 sec in der Heizzone) verfestigt. Der Spalt zwischen den oberen und unteren Bändern wurde so eingestellt, daß sich eine Probendicke von 0,31 mm (0,012") ergab. Eine zweite Verkleidungbahn wurde in identischer Weise verfestigt. Der Harzprozentsatz der Deckschichten betrug 39 Gew.-%. Die beschriebenen Deckschichten wurden dann auf jeder Seite eines Wabenstücks aus Nomex (4,3 x 10 kg/m³ = 3 Pfund/ Kubikfuß, 3,18 mm = 1/8" Zelle, 12,7 mm = 1/2" dick) angeordnet. Die Deckschichten wurden am Kernmaterial mit zwei 25,4 mm (1") breiten Kapton -Bandstreifen längs des vorauseilenden Rands der Probe verankert. Die Bandpresse wurde auf eine konstante Temperatur von 329 ºC (625 ºF) und eine Bandgeschwindigkeit von 38,1 cm (15") je Minute eingestellt (Verweilzeit in der Heizzone ungefähr 32 sec). Der Spalt zwischen den oberen und unteren Bändern war festgelegt und ergab eine Probendicke von 13,11 mm (0,516"). Über beiden Seiten des gesamten Laminats wurde eine Kapton -Trennbahn gelegt. Die Vorderkante der Probe, die senkrecht zur Kettfadenrichtung des Deckschichtgewebes war und die Kapton -Bandanker enthielt, wurde in die Bandpresse eingesetzt. Danach wurden die Bandpressenbedingungen auf eine konstante Temperatur von 260 ºC (500 ºF) und Bandgeschwindigkeit von 8,9 cm (3,5")/min eingestellt (die Verweildauer in der Heizzone betrug ungefähr 2,3 min), und es wurde die Platte wie vorher eingesetzt. Einmal verfestigt, wurde der Kapton -Trennfilm und die Bandanker von der Probe entfernt.
Die Platte wurde in drei Proben zu 7,6 x 20,3 cm (3" x 8") zerschnitten (Länge parallel zur Kernbandrichtung). Die Probestücke ergaben einen durchschnittlichen Kurzstrahlscherwert von 89,5 kPa (100 psi).

Beispiel 3

Die Bestandteile des Laminats wurden wenigstens 2 Stunden bei 120 ºC getrocknet und dann in folgender Weise aufgelegt. Zwei Teile aus amorphem (60/40 T/I) PEKK-Film (3,81 x 10&supmin;&sup5; m = 1,5 Milli-Zoll dick, Schmelzindex 180) wurden zur Bildung der Deckschicht auf jede Seite eines Kevlar -Style-281-Gewebes mit 172,9 g/m² (5,1 Unzen/ Quadratyard) und 25,4 x 10&supmin;&sup5; m (10 Milli-Zoll) Dicke gelegt. Zur Erzielung einer Probengröße von 35,6 x 43,2 cm (14" x 17") wurden 15,6 cm (6,5")-Streifen des oben erwähnten amorphen PEKK-Films gleichzeitig über ein 35,6 x 43,2 cm (14" x 17")-Stück aus Kernmaterial gelegt, wobei dafür gesorgt wurde, daß die Filmränder nicht überlappt wurden. Identische Deckschichten wurden auf jede Seite eines Wabenstücks aus Nomex (4,8 x 10 kgcm³ = 3 Pfund/Kubikfuß, 3,18 mm (1/8")-Zelle, 12,7 mm (1/2") Dicke) gelegt. Die Kettfadenrichtung des Gewebes wurde mit der Bandrichtung des Kerns ausgefluchtet. Die Deckschichtlagen wurden am Kernmaterial durch zwei 5,1 cm (2") breite Kapton -Bandstreifen längs der vorauseilenden Kante der Probe verankert. Die Bandpresse wurde auf eine konstante Temperatur von 343 ºC (650 ºF) und eine Bandgeschwindigkeit von 30,5 cm (12") je Minute eingestellt (Verweildauer in der Heizzone ungefähr 48 sec). Der Spalt zwischen den oberen und unteren Bändern wurde so eingestellt, daß sich eine gesamte Probendicke von 9,14 mm (0,36") (70 % der theoretischen Dicke) ergab. Eine Kapton -Trennbahn wurde auf beide Seiten des gesamten Laminats entsprechend dem oben beschriebenen Vorgehen gelegt. Die Vorderkante der Probe, die zur Kettfadenrichtung des Deckschichtgewebes senkrecht war und die Kapton -Bandanker enthielt, wurde in die Bandpresse eingesetzt. Der Kapton -Trennfilm und die Bandanker wurden von der Probe entfernt. Die durch ein Mikrometer gemessene durchschnittliche Probendicke wurde zu 9,83 mm (0,387") gefunden. Drei 7,6 cm x 30,5 cm (3" x 12")-Proben (Längsrichtung senkrecht zur Kettfadenrichtung) wurden von der Probe abgeschnitten. Die durchschnittliche Abschälfestigkeit wurde als 25,4 kg/7,6 cm (56 Pfund/3") Probe festgestellt.

Beispiel 4

Die Bestandteile des Laminats wurden wenigstens 2 Stunden bei 120 ºC getrocknet und dann in der folgenden Weise aufgelegt. Zwei Teile von Polyetherimid-Ultem -Film wurden zur Bildung der Deckschicht auf jede Seite eines Kevlar -Style-281-Gewebes mit 172,9 g/m² (5,1 Unzen/Quadratyard) und 25,4 x m 10&supmin;&sup5; m (10 Milli-Zoll) Dicke gelegt. Identische Deckschichten wurden auf jede Seite eines Wabenstücks aus Nomex (4,8 x 10 kg/m³ - 3 Pfund/ Kubikfuß, 3,18 mm (1/8") Zelle, 12,70 mm (1/2") dick)). Die Kettfadenrichtung des Deckschichtgewebes wurde mit der Bandrichtung des Kerns ausgefluchtet. Die Deckschichtlagen wurden am Kernmaterial längs der vorauseilenden Kante der Probe mit zwei 2,54 cm (1") breiten Kapton -Bandstreifen verankert. Die Bandpresse wurde auf eine konstante Temperatur von 353 ºC (650 ºF) und eine Bandgeschwindigkeit von 38 cm/min (15"/min) eingestellt (Verweildauer in der Heizzone ungefähr 32 sec). Der Spalt zwischen den oberen und unteren Bändern wurde so eingestellt, daß eine gesamte Probendicke von 11,18 mm (0,44") (85 % des theoretischen Spalts) erzielt wurde. Eine Kapton -Trennbahn wurde auf beide Seiten des gesamten Laminats gemäß dem oben beschriebenen Vorgehen gelegt. Die Vorderkante der Probe, die zur Schußfadenrichtung des Deckschichtgewebes senkrecht war und die Kapton -Bandanker enthielt, wurde in die Bandpresse eingesetzt. Der Kapton -Trennfilm und die Bandanker wurden von der Probe entfernt. An drei Proben wurde ein Trommelschälversuch durchgeführt und hatte ein Ergebnis von 5,0 kg/7,6 cm (11,0 Pfund/3") Probe.

Beispiel 5

Die Bestandteile des Laminats wurden wenigstens 2 Stunden bei 120 ºC getrocknet und dann in folgender Weise aufgelegt. Zwei Teile von 70/30 T/I PEKK-Film wurden auf die Oberseite eines Kevlar -49-Style-281-Gewebes (172,9 g/m² = 5,1 Unzen/Quadratyard, 25,4 x 10&supmin;&sup5; m = 10 Milli- Zoll dick) gelegt und zwei Teile von 60/40 T/I PEKK-Film (Schmelzindex 180, gemessen nach ASTM 1238-79) auf die Unterseite zur Bildung der Deckschicht. Der Prozentsatz des Harzes betrug ungefähr 49 Gew.-%. Identische Deckschichten wurden auf jede Seite eines Wabenstücks aus Nomex (4,8 x 10 kg/m³ = Pfund/Kubikfuß 3,18 mm = 1/8" Zelle, 12,7 mm = 1/2" dick) gelegt. Der 60/40 T/I-Film wurde auf beiden Seiten angrenzend an den Wabenkern gelegt. Zur Erzielung einer Probengröße von 33 x 43,2 cm (13" x 17") wurden 16,5 cm (6,5")-Streifen der oben erwähnten amorphen PEKK-Filme gleichzeitig auf ein 35,6 x 43,2 cm (14" x 17")-Stück des Kernmaterials gelegt, wobei dafür gesorgt wurde, daß die Filmkanten nicht überlappt wurden. Die Kettfadenrichtung des Gewebes wurde mit der Bandrichtung des Kerns ausgefluchtet. Die Deckschichtlagen wurden am Kernmaterial längs der vorauseilenden Kante der Probe mit zwei 2,54 cm (1") breiten Kapton -Bandstreifen verankert. Die Bandpresse wurde auf eine konstante Temperatur von 343 ºC (650 ºF) und eine Bandgeschwindigkeit von 38,1 cm (15")/min eingestellt (Verweildauer in der Heizzone ungefähr 32 sec). Der Spalt zwischen den oberen und unteren Bändern wurde auf 9,14 mm (0,360") (70 % der theoretischen Dicke) festgelegt. Eine Kapton -Trennbahn wurde auf beide Seiten des gesamten Laminats gelegt. Die Vorderkante der Probe, die zur Kettfadenrichtung des Deckschichtgewebes senkrecht war und die Kapton -Bandanker enthielt, wurde in die Bandpresse eingesetzt. Einmal verfestigt, wurden der Kapton -Trennfilm und die Bandanker von der Probe entfernt. Die durch ein Mikrometer gemessene durchschnittliche Probendicke wurde zu 9,27 mm (0,365") gefunden.
Von der Probe wurden drei 7,6 x 30,5 cm (3" x 12")Proben (Länge senkrecht zur Schußfadenrichtung) abgeschnitten. Die Abschälfestigkeit wurde zu 12,25 kg/7,6 cm (27 Pfund/3") Probe festgestellt.

Beispiel 6

Die Bestandteile der Platte wurden wenigstens 2 Stunden bei 120 ºC getrocknet und dann in folgender Weise aufgelegt. Drei Teile aus amorphem Polyetheretherketon (PEEK)- Film (Stabar K200-782), 36,9 g/m² (1,06 Unzen/Quadratyard), Schmelzindex 19 bei 360 ºC, gemessen nach den Anweisungen von ASTM 1238-79, wurden auf ein Teil aus 12,7 mm (1/2") dickem Nomex -Wabenkern gelegt. Danach wurde ein Teil aus 7781 Glasgewebe oben auf die Filmlagen gelegt, wobei die Kettfadenrichtung des Gewebes parallel zur Kernbandrichtung war und die Kettfadenseite zum Kern gerichtet war. Danach wurden drei weitere Filmlagen auf das Gewebe gelegt. Dieser Aufbau sollte auf den Seitenbahnen einen Harzgehalt von ungefähr 41 % erzeugen. Der aus gestapeltem Film und Gewebe gebildete Aufbau wurde auf der Rückseite des Kerns wiederholt. Die Film - und Gewebelagen wurden durch Ultraschallschweißen längs der vorauseilenden Kante der Platte am Kern verankert. Die Bandpresse wurde auf eine konstante Temperatur von 360 ºC (680 ºF) und eine Bandgeschwindigkeit von 38 cm (15") je Minute festgelegt (ungefähr 32 sec Verweildauer in der Heizzone). Der Spalt zwischen den Bändern wurde so eingestellt, daß sich eine Produktdicke von 11,2 mm (0,44") oder 85 % der erwarteten theoretischen Dicke ergab. Eine Kapton -Trennbahn wurde auf beide Seiten des gesamten Laminats gelegt. Das Laminat wurde so in die Bandpresse eingeführt, daß die Bandrichtung des Kerns parallel zur Maschinenrichtung war, wobei die durch Ultraschallpunktschweißung geschweißte Kante zuerst in die Bandpresse eintrat. Nach der Verfestigung wurden die Trennbahnen von den Oberflächen des Laminats entfernt.
Von der Platte wurden drei 7,6 cm x 30,5 cm (3" x 12")- Proben abgeschnitten, wobei die Länge senkrecht zur Kernbandrichtung war. Die durchschnittliche Abschälfestigkeit der drei Proben wurde zu 5,9 kg/7,6 mm (15 Pfund/3") Probe festgestellt.

Beispiel 7

Die Komponenten des Laminats wurden wenigstens 2 Stunden bei 120 ºC getrocknet und dann in folgender Weise aufgelegt. Zwei Teile aus amorphem (60/40 T/I) PEKK-Film (Schmelzindex 130, gemessen durch Anweisungen gemäß ASTM 1238-79) wurden zur Bildung der Deckschicht auf jede Seite eines Kevlar -49-Style-281-Gewebes mit 172,9 g/m² (5,1 Unzen/Quadratyard) und 25,4 x 10&supmin;&sup5; m (10 Milli-Zoll) Dicke gelegt. Der Harzprozentsatz wurde zu 51 Gew.% berechnet. Identische Deckschichten wurden auf jede Seite eines Wabenteils aus Aluminium (4,8 x 10 kg/m³ = 3 Pfund/ Kubikfuß, 3,18 mm = 1/8" Zelle, 12,70 mm = 1/2" dick) gelegt. Zur Erzielung einer Probengröße von 33 x 43,2 cm (13" x 17") wurden 16,5 cm (6,5")-Streifen des oben erwähnten amorphen PEKK-Films gleichzeitig auf ein 35,6 x 43,2 cm (14" x 17")-Teil des Kernmaterials gelegt, wobei darauf geachtet wurde, daß die Filmkanten nicht überdeckt wurden. Die Kettfadenrichtung des Gewebes wurde mit der Bandrichtung des Kerns ausgefluchtet. Die Deckschichtlagen wurden mit zwei 2,54 cm (1") breiten Kapton -Bandstreifen längs der vorauseilenden Kante der Probe am Kernmaterial verankert. Die Bandpresse wurde auf eine konstante Temperatur von 343 ºC (650 ºF) und eine Bandgeschwindigkeit von 38 cm (15")/min eingestellt (Verweildauer in der Heizzone ungefähr 32 sec). Der Spalt zwischen den oberen und unteren Bändern wurde so festgelegt, daß sich eine Probendicke von 13,1 mm (0,516") ergab. Eine Kapton -Trennbahn wurde auf beide Seiten des gesamten Laminats gelegt. Die Vorderkante der Probe, die senkrecht zur Kettfadenrichtung des Deckschichtgewebes war und die Kapton -Bandanker enthielt, wurde in die Bandpresse eingesetzt. Einmal verfestigt, wurden der Kapton -Trennfilm und die Bandanker von der Probe entfernt. Die durch ein Mikrometer gemessene durchschnittliche Probendicke wurde zu 13,28 mm (0,523") festgestellt.
Von der Probe wurden drei 7,6 x 30,5 cm (3" x 12")-Proben (Länge senkrecht zur Kettfadenrichtung) abgeschnitten. Die Abschälfestigkeit wurde zu 5,39 kg/7,6 cm (11,9 Pfund/3") Probe festgestellt.

Beispiel 8

Die Bestandteile des Laminats wurden wenigstens 2 Stunden bei 120 ºC getrocknet und dann in folgender Weise aufgelegt. Zwei Teile aus amorphem (60/40 T/I)PEKK-Film (Schmelzindex 150) wurden zur Bildung der Plattendeckschichten auf beide Seiten eines Kevlar -Style-281-Gewebes mit 172,9 g/m² (5,1 Unzen/Quadratyard) und 25,4 x 10&supmin;&sup5; m (10 Milli-Zoll) Dicke gelegt. 1" breite Streifen aus 12,7 mm (1/2") dickem Schaum (Last-A-foam FR-10118 Polyisocyanurat von General Plastics Mfg. Co., Tacoma, WA) wurden aus einer Schaumbahn geschnitten und zu einem Rahmen mit Außenabmessungen von 30,5 x 40,6 cm (12" x 16") zusammengebaut. Die Schaumstreifen wurden unter Verwendung eines starren Holzrahmens mit den Innenabmessungen von 30,5 x 40,6 cm (12" x 16") zusammengehalten. Ein genau auf 25,4 x 35,6 cm (10" x 14") zugeschnittenes Teil aus Nomex -Wabenkern wurde in die Mitte des Rahmens eingepaßt. Danach wurden die oben beschriebenen identischen Deckschichten auf jede Seite des mit Schaum eingerahmten Nomex -Wabenkerns so gelegt, daß die Kettfadenrichtung des Gewebes in der Bandrichtung des Wabenkerns verlief. 1" breite Streifen aus Kapton -Band wurden zum Verankern der Deckschichten am Rahmen längs der vorauseilenden Kante der Probe verwendet. Die Bandpresse war auf eine konstante Temperatur von 343 ºC (650 ºF) bei einer Bandgeschwindigkeit von 38,1 cm (15")/min eingestellt (Verweildauer in der Heizzone ungefähr 32 sec). Der Spalt zwischen den oberen und unteren Bändern wurde so eingestellt, daß eine fertige Probendicke von 13,1 mm (0,516") oder 100 % der theoretischen Dicke erzielt wurde. Die Vorderkante der Probe mit den Kapton -Bandankern wurde in die Bandpresse eingesetzt. Diese Probe wurde mit Kapton -Film als Trennmittel bedeckt, um die Probe am Kleben an den Bändern zu hindern. Einmal verfestigt, wurden der Kapton -Trennfilm und die Bandanker von der Probe entfernt. Die fertigen Bandkanten wurden beschnitten, wobei 12,7 mm (1/2") Schaumbreite um die Platte übriggelassen wurden. Die durch ein Mikrometer gemessene durchschnittliche Dicke des vom Schaum beschnittenen Teils der Platte betrug 12,9 mm (0,507"), und die durchschnittliche Dicke des Wabenkernteils der Probe wurde zu 12,55 mm (0,494") gemessen.

Beispiel 9

Die Bestandteile des Laminats wurden wenigstens 2 Stunden bei 120 ºC getrocknet und dann in folgender Weise aufgelegt. Es wurden identische Plattendeckschichten, wie im Beispiel 8 beschrieben, aufgelegt. 38,1 mm (1,5")-Streifen mit 12,7 mm (1/2") dickem Schaum (Rohacell 200 WF Polymethacrylimid von Rohm Tech, Inc., Nalden KA) wurden aus einer Schaumbahn geschnitten und zu einem Rahmen mit den Außenabmessungen von 30,5 x 30,5 cm (12" x 12") zusammengebaut. Die Schaumstreifen wurden unter Verwendung eines Kapton -Bands aneinander verankert. Ein Teil aus Nomex -Wabenkern, das mit den Abmessungen von 22,9 x 22,9 cm (9" x 9") genau zugeschnitten war, wurde in die Mitte des Rahmens eingepaßt. Die identischen Deckschichten wurden auf beiden Seiten des mit Schaum eingerahmten Nomex -Wabenkerns gelegt, wobei die Kettfadenrichtung des Gewebes parallel zur Bandrichtung des Wabenkerns verlief. Das Kapton -Band wurde zum Verankern der Deckschichten an ihrem Ort längs der vorauseilenden Kante der Probe verwendet. Die Bandpresse wurde auf eine konstante Temperatur von 343 ºC (650 ºF) bei einer Bandgeschwindigkeit von 38 cm (15")/min eingestellt (Verweildauer in der Heizzone ungefähr 32 sec). Der Spalt zwischen der oberen und unteren Bändern war so eingestellt, daß eine fertige Probendicke von 13,1 mm (0,516") erzeugt wurden. Die Platte wurde dann in der Bandpresse unter Verwendung von Kapton -Trennfilm verfestigt. Nach der Verarbeitung wurden der Kapton -Film und das Band entfernt. Diese Probe wurde danach erneut verarbeitet, um ein dekoratives Laminat auf eine Seite der Platte aufzubringen. Die Bandpresse wurde auf eine konstante Temperatur von 121 ºC (250 ºF) und auf 15,2 cm (6")/min eingestellt (Verweildauer in der Heizzone ungefähr 80 sec). Die Platte wurde unter Verwendung von Kapton -Trennfilm verfestigt, der nach der Verarbeitung entfernt wurde. Die fertige durchschnittliche Dicke des Schaums wurde zu 13,23 mm (0,521") gemessen, und die Wabenkerndicke betrug 13,11 mm (0,516").

Beispiel 10

Die Bestandteile des Laminats wurden wenigstens 2 Stunden bei 120 ºC getrocknet und dann in folgender Weise aufgelegt. Ein Teil aus amorphem Nylonfilm (0,2032 mm = 0,008" dick) wurde zur Bildung der Deckschicht auf jede Seite eines flachen gewebten 5 x 5-Harnischatlasgewebes (508,6 g/m² = 15 Unzen/Quadratyard, Code T5674-34) gelegt, das aus mit E-Glas/amorphem Nylon imprägniertem Kabel hergestellt wurde (Binnersley and Krueger US-Patent 4 640 861). Identische Deckschichten wurden auf jede Seite eines Wabenteils aus Nomex (4,8 x 10 kg/m³ = 3 Pfund/Kubikfuß, 3,18 mm = 1/8"-Zelle, 12,7 mm = 1/2" dick) gelegt. Die Kettfadenrichtung des Deckschichtgewebes wurde mit der Bandrichtung des Kerns ausgefluchtet und die hauptsächlich kettfadenseitige Seite des Gewebes nächst dem Kern angeordnet. Die Deckschichtlagen wurden am Kern mit (3) 2,54 cm (1") breiten Kapton -Bandstreifen längs der vorauseilenden Kante der Probe verankert. Die Bandpresse wurde auf eine konstante Temperatur von 343 ºC (650 ºF) und eine Bandgeschwindigkeit von 38 cm (15")/min eingestellt (Verweildauer in der Heizzone ungefähr 32 sec). Der Spalt zwischen den oberen und unteren Bändern wurde so eingestellt, daß eine gesamte Probendicke von 12,85 mm (0,504") erzielt wurde. Eine Kapton -Trennbahn wurde auf beide Seiten des gesamten Laminats entsprechend dem oben beschriebenen Vorgehen gelegt. Die Vorderkante der Probe, die zur Kettfadenrichtung des Deckschichtgewebes senkrecht war und die Kapton -Bandanker enthielt, wurde in die Bandpresse eingesetzt. Die Kapton -Trennbahn und die Bandanker wurden von der Probe entfernt. Die durch ein Mikrometer gemessene durchschnittliche Probendicke wurde zu 12,9 mm (0,507") gefunden. An drei Proben wurde (in der Gewebekettfadenrichtung) ein Trommelschälversuch durchgeführt mit einem durchschnittlichen Ergebnis von 8,7 kg/7,6 cm (19,1 Pfund/3") Probe.

Beispiel 11

Die Bestandteile dieser Platte wurden wenigstens 2 Stunden bei 120 ºC getrocknet und dann in folgender Weise aufgelegt. Ein Teil aus amorphem PEKK (60/40)-Film (Schmelzindex 150) wurde auf ein Teil aus 12,7 mm (1/2") -Nomex -Wabenkern gelegt. Danach wurde ein Teil aus PEEK/AS4-Unitape (ICI Fiberite APC-2/AS-4/30,5 cm (12") Unitape, Charge Nr. N89-0038, Rollen-Nr. 11) auf den Kern gelegt, wobei die Fasern im Band senkrecht zur Bandrichtung des Kerns verliefen. Danach wurde ein Teil des gleichen Bands auf den Stapel gelegt, wobei aber die 20 AS-4-Fasern parallel zur Bandrichtung des Kern verliefen. Der Bandaufbau wurde für die gegenüberliegende Seite des Kerns in gleicher Weise wiederholt einschließlich der Lage aus PEKK-Film. Die Deckschichtlagen wurden mit Kapton -Band längs der vorauseilenden Kante der Probe am Kernmaterial befestigt zum Einsetzen in die Bandpresse (eine Kante war senkrecht zur Bandrichtung des Kerns). Die Bandpresse wurde auf eine konstante Temperatur von 360 ºC (680 ºF) und eine Bandgeschwindigkeit von 38,1 cm (15")/min eingestellt (Verweildauer in der Heizzone ungefähr 32 sec). Der Spalt zwischen den oberen und unteren Bändern wurde auf eine endgültige Probendicke von 13,11 mm (0,516") festgelegt. Eine Kapton -Trennbahn wurde auf beide Seiten des gesamten Laminats gelegt. Die vorauseilende Kante des Aufbaus wurde in die Bandpresse eingesetzt. Einmal verfestigt, wurden der Kapton -Trennfilm und das Kapton -Band von der Probe entfernt. Die durch Mikrometer gemessene durchschnittliche Probendicke wurde zu 13,0 mm (0,512") gefunden.
Die fertige Platte wurde dann in drei 7,6 x 61,0 cm (3" x 24")-Probestücke zerschnitten (Länge parallel zur Bandrichtung des Kerns) und gemäß dem Verfahren BMS-256 auf Biegefestigkeit und -modul getestet.
Testergebnisse:
Langstrahlbiegsamkeit
Modul - Durchschnitt 174
Festigkeit 19513,3 kPa (27754 psi)
Eine weitere Probe wurde in der obigen Weise mit dem Unterschied hergestellt, daß die Deckschichtlagenausrichtung des Unigraphitbands umgekehrt wurde, um eine maximale Abschälfestigkeit zu erzielen. Daher wurde die 0º- Achse der Fasern parallel zur Bandrichtung des Wabenkerns ausgerichtet und die äußere Lage senkrecht zur Kernbandrichtung angeordnet. Danach wurden Abschälfestigkeitsproben senkrecht zur Kernbandrichung abgeschnitten. Der gemessene Abschälwert wurde zu 6,17 kg/7,6 cm (13,6 Pfund/3") Probe bestimmt.

Beispiel 12

Die Bestandteile des Laminats wurden in der folgenden Weise aufgelegt. Zwei Schaumstreifen mit den Maßen 44,45 x 5,08 cm (17,5" x 2") und zwei Streifen mit den Maßen 20,3 x 5,08 cm (8" x 2") wurden von einer Bahn aus Rohacell -200WF-Schaum abgeschnitten. Diese Schaumstreifen wurden zu einem Rahmen von 44,45 cm (17.5") Länge und 30,48 cm (12") Breite zusammengebaut, der mit üblichen 6,35 cm (2,5")-Schrauben zusammengehalten wurde, die mit ungefähr 1,27 cm (1/2") von der Plattenkante in die Seite eingesetzt wurden. Ein Wabenteil wurde so ausgeschnitten, daß es eng in die Mitte des Rahmens paßte. Identische Plattendeckschichten, die aus zwei Teilen aus amorphem (60/40 T/I)-PEKK-Film (Schmelzindex 150) auf beiden Seiten eines Kevlar -Style 285-Gewebes zusammengesetzt waren, wurden zusammengebaut und auf beide Seiten der Wabenkern-Schaumrahmenanordnung gelegt. 1" breite Streifen aus Kapton -Band wurden zum Verankern der Plattendeckschichten an ihrem Ort längs der vorauseilenden Kante der Probe verwendet. Die Bandpresse war auf eine konstante Temperatur von 343 ºC (650 ºF) bei einer Bandgeschwindigkeit von 38,1 cm (15")/min eingestellt. Die Verweildauer in der Heizzone betrug ungefähr 32 sec. Der Spalt zwischen den oberen und unteren Bändern war so eingestellt, daß eine fertige Probendicke von 13,11 mm (0,516") oder 100 % der theoretischen Dicke erzeugt wurde. Die Probe wurde in den Bandprozeß mit Kapton -Film als Trennmittel eingesetzt. Nach der Verfestigung wurden der Trennfilm und die Bandanker entfernt. Eine Sichtkontrolle der Plattenoberfläche zeigte, daß zwischen der Schaum-Wabenkerngrenzschicht ein minimaler Zwischenraum existierte. Die durch ein Mikrometer gemessene fertige durchschnittliche Dicke des mit Schaum verkleideten Teils der Platte betrug 13,69 cm (0,539"), und die durchschnittliche Dicke des Wabenkernteils der Probe wurde zu 13,61 cm (0,536") gemessen.

Claims

1. Platte mit einem Kernelement und wenigstens einer Deckschicht aus Bahnmaterial aus verstärktem thermoplastischem Harz, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernelement die Form einer Wabenstruktur aus Aramidpapier hat und das Bahnmaterial aus thermoplastischem Harz mit Aramid-, Kohlenstoff- oder Glasfasern verstärkt und auf wenigstens eine Seite des Kernelements geklebt ist, wobei das thermoplastische Harz 30 bis 65 Gew.-% der Deckschicht bildet und die Abschälfestigkeit der Platte größer als 4,54 kg/7,6 cm (10 Pfund/3") Probe ist.

2. Platte nach Anspruch 1, wobei der Wabenaufbau aus einer Vielzahl von aneinandergrenzenden Zellen besteht, die aus durchgehenden aufrechten Wänden gebildet sind, wobei die Wände an jedem Ende in der gleichen Richtung hakenförmig gefaltet sind, um die Oberfläche der die Deckschicht berührenden Wabenstruktur zu vergrößern.

3. Platte nach Anspruch 1 oder 2, wobei das thermoplastische Harz Polyetherketonketon ist.

4. Platte nach Anspruch 1 ode 2, wobei das thermoplastische Harz Polyetherimid ist.

5. Platte nach Anspruch 1 oder 2, wobei das thermoplatische Harz Polyetheretherketon ist.

6. Platte nach Anspruch 1, wobei das plastische Harz eine Vielzahl von unterschiedlichen thermoplastischen Harzen enthält.

7. Platte nach Anspruch 1, wobei das Kernelement am Rand mit Schaum eingefaßt ist.

8. Verfahren zur Herstellung der Platte nach Anspruch 1 durch Kleben eines Kernelements auf wenigstens eine Deckschicht aus verstärktem thermoplastischem Harzbahnmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn aus thermoplastischem Harzmaterial auf wenigstens eine Seite des Kernelements geklebt wird durch Bewegen des Kernelements und des thermoplastischen Bahnmaterials in inniger Oberflächenberührung durch eine Bandpresse bei einer Verweildauer von weniger als 2,3 min, durch Erhitzen des Kerns und des thermoplastischen Bahnmaterials auf eine Temperatur von 249 ºC (480 ºF) bis 377 ºC (710 ºF) in der Bandpresse und durch Abkühlen des Kerns und des Bahnmaterials in der Bandpresse bei Aufrechterhaltung des Überdrucks.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Überdruck 27,6 kPa (4 psi) bis 2067 kPa (300 psi) beträgt.