[发明专利]由第一材料的第一层和由用连续纤维增强的聚合物的第二层制成的层合品

说明书

本发明涉及一种层合物，其由第一材料的第一层和用连续纤维增强的聚合物的第二层构成，其中第一层和第二层在其表面区域上彼此连接，其中第二层中的连续纤维在至少三个纤维方向上取向，其中所述三个纤维方向位于与第一层平行对齐的平面内，并且纤维分数设置为以使得第二层的热膨胀系数基本上对应于第一层的热膨胀系数。

本发明基于层合物，其由第一层和第二层构成，所述第一层由第一材料制成，所述第二层由用连续长丝纤维增强的聚合物制成，其中第一层和第二层在实质性大的表面区域上彼此结合，优选连贯地结合。

具有由第一材料(特别是金属)制成的第一层和由用连续长丝纤维增强的聚合物制成的第二层的层合物——这些层已经在实质性大的表面区域上彼此结合——被用作例如金属组件的替代品，以便可实现对于相同的强度和/或刚度具有较小质量的组件。

仅通过使用更薄的金属板部件实现的重量减轻具有所产生的稳定性降低的缺点：因为薄金属板具有低壁厚，所以在抵抗屈曲所需的刚性方面是临界的。例如，当使用全钢表皮时，防止屈曲所需的最小厚度为0.5至0.8mm，当使用全铝表皮时，所述最小厚度为0.8至1.2mm。因此为了在存在屈曲风险的区域中实现金属板厚度的进一步减轻，建议使用局部增强系统，这例如可通过将金属板结合到纤维增强的聚合物材料上来实现。

当用纤维增强的聚合物材料来增强金属板部件时，热膨胀差异是不利的。对于纤维增强的聚合物材料而言，另一个因素是，它们具有由纤维取向引起的各向异性特性，并且当发生热膨胀时，这导致材料沿纤维方向的膨胀不同于垂直于纤维方向的膨胀。在包含沿多个方向取向的纤维的已知纤维增强的塑料中，当产生温差时，沿纤维方向和与其垂直的方向的不同热膨胀系数可引起变形现象，这不同于只有一个纤维方向暴露在热应力下的单层的自由变形。在复合材料中，材料之间的结合通常不允许所述单层的热膨胀的自由发展，并且会产生内部热应力。此处，每当复合材料的使用温度与生产温度(通常是无应力的)不同时，就可以存在内部热应力。特别地，内部热应力可能是不可接受的大变形的原因，这取决于复合材料的结构和外部储存条件。

不同材料的不同热膨胀在机动车辆的车身组件中尤其成问题，这是因为甚至是在喷漆工艺完成之前它们都暴露于高达200℃的高温，并且在正常操作期间，也可能出现高达120K的温差。热膨胀的差异引起内部应力，这可能导致层合物失效和/或变形，从而造成不可接受的变形现象或在表面上产生可见的影响。

DE-A 10 2006 058 601公开了一种车身和底盘部件，其具有金属基底和由纤维-塑料复合材料制成的加强部件。粘合剂将纤维-塑料复合材料固定在金属基底上。通过使用具有低弹性模量的粘合剂来提供不同热膨胀的补偿，该粘合剂可以相对高的层厚度施用，因此比仅具有非常低的层厚度的粘合剂反应更灵活。

DE-A 10 2010 014 541涉及一种用于机动车辆外壳的外部包层部件，其中所述外部包层部件是大表面积的金属板部件，其具有至少在某种程度上与其内侧连接的由纤维增强塑料制成的下部结构。此处，在下部结构和金属板部件之间仅存在部分结合。塑料下部结构中存在中断，以便允许吸收金属板部件的变形。

DE-A 38 18 478公开了一种由金属层和纤维增强的聚丙烯层制成的复合材料，其中聚丙烯的交联度和纤维增强的聚丙烯层中纤维的含量调节为使得热膨胀对应于金属的热膨胀。由于聚丙烯已经交联，因此聚合物材料具有缺乏可回收性的缺点。此外，聚丙烯特别不适用于机动车车身，这是因为聚丙烯在涂漆工艺出现的温度下尺寸不稳定。另一个缺点是，在DE-A 38 18 478中公开的具有无规纤维垫的纤维增强的聚丙烯层具有相对低的硬度。

本发明的一个目的是提供一种不具有现有技术中已知的缺点的层合物，其由第一层和第二层制成，所述第一层由第一材料制成，所述第二层由用连续长丝纤维增强的聚合物制成。