CH683605A5 - Method of producing metal and elastomer layered bodies - involves making blank of elastomer layer between metal sheets and placing in press, applying pressure and heat to vulcanise elastomer and thus bond layers - Google Patents

Method of producing metal and elastomer layered bodies - involves making blank of elastomer layer between metal sheets and placing in press, applying pressure and heat to vulcanise elastomer and thus bond layers Download PDF

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CH683605A5 CH1316/92A CH131692A CH683605A5 CH 683605 A5 CH683605 A5 CH 683605A5 CH 1316/92 A CH1316/92 A CH 1316/92A CH 131692 A CH131692 A CH 131692A CH 683605 A5 CH683605 A5 CH 683605A5
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Abstract

A flat blank is made by placing a vulcanisable elastomer layer (6) between two sheets (2,4) of metal or foil. The blank is placed in a mould in a press and supplied with heat which helps the elastomer to vulcanise which bonds the layers together. A pressure of 5 - 30 MPa is applied and the temperature is in the region of 125 - 195 deg. C. in the press. Additional reinforcements of webbing or wire may be inserted into the elastomer before the shaping procedure. USE/ADVANTAGE - The bodies can be used in many different technical areas. It is a simple, reliable, economic method of production.

Description

1 1

CH 683 605 A5 CH 683 605 A5

2 2nd

Beschreibung description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Metall-Elastomer-Schichtverbundkörpern gemäss Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1 sowie nach diesem Verfahren hergestellte Schichtverbundkörper. The invention relates to a process for the production of metal-elastomer composite structures according to the preamble of independent claim 1 and to composite structures produced by this process.

Schichtverbundplatten mit metallenen Deckschichten und einer Zwischenschicht aus Elastomer sind bekannt und werden in verschiedenen technischen Gebieten eingesetzt. Laminated composite panels with metal cover layers and an intermediate layer made of elastomer are known and are used in various technical fields.

Für viele Anwendungen wäre es erwünscht, die Vorteile eines Schichtverbunds Metall-Elastomer-Metall nicht nur in Form von plattenförmigen Verbundkörpern, sondern auch für strukturierte und geformte Teile ausnützen zu können. Bei der Formung von Schichtverbundplatten ergeben sich jedoch diverse Schwierigkeiten. Einem direkten Umformen fertiger Platten sind enge Grenzen gesetzt, weil zur Erreichung der gewünschten Stabilität der Schichtverbundplatte möglichst feste oder gar vulkanisierte Elastomere verwendet werden, deren geringe Elastizität nur eine beschränkte Verformung zulässt. Zudem wird die Verbindung zwischen Metall- und Elastomerschicht beim Umformen leicht beeinträchtigt. Der umgekehrte Weg, zuerst die Metallschichten zu formen und anschliessend das Elastomer zwischen die vorgeformten Metallschichten einzubringen, ist ebenfalls mit erheblichen Nachteilen verbunden und bedingt in jedem Fall eine sehr aufwendige Herstellungsweise, hauptsächlich weil es schwierig ist, das Elastomer gleichmässig überall in die geformten Bereiche einzubringen und mit dem Metall zu verbinden. For many applications it would be desirable to be able to take advantage of a layered composite metal-elastomer-metal not only in the form of plate-shaped composite bodies, but also for structured and shaped parts. However, there are various difficulties in the formation of composite layers. There are strict limits to the direct shaping of finished panels, because in order to achieve the desired stability of the laminated composite panel, the strongest possible or even vulcanized elastomers are used, the low elasticity of which only allows limited deformation. In addition, the connection between the metal and elastomer layers is slightly impaired during the forming process. The reverse way of first forming the metal layers and then inserting the elastomer between the preformed metal layers is also associated with considerable disadvantages and in any case requires a very complex production method, mainly because it is difficult to apply the elastomer uniformly everywhere in the shaped areas and connect to the metal.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einfaches, zuverlässiges und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung von geformten Me-tall-Elastomer-Schichtverbundkörpern vorzuschlagen. It is therefore an object of the present invention to propose a simple, reliable and inexpensive method for producing shaped metal-elastomer layered composite bodies.

Diese Aufgabe wird durch das im unabhängigen Patentanspruch 1 definierte Verfahren gelöst. This object is achieved by the method defined in independent claim 1.

Gemäss diesem Verfahren wird zuerst ein plat-tenförmiger Rohling aus zwei Metallschichten und einer dazwischenliegenden Schicht aus einem vulkanisierfähigen, aber noch unvulkanisierten Elastomer erstellt, und anschliessend der Rohling in einer Presse unter Zufuhr von Wärme geformt und gleichzeitig vulkanisiert. According to this process, a plate-shaped blank is first created from two metal layers and an intermediate layer from a vulcanizable but still uncured elastomer, and then the blank is shaped in a press with the supply of heat and vulcanized at the same time.

Da das Elastomer auf diese Weise anfänglich in unvulkanisiertem Zustand vorliegt, ist es leicht verformbar. Überdies wird es durch die Zufuhr von Wärme zuerst vollplastisch und fiiesst damit gut in die Ausformungen ein, bevor es anschliessend durch Vulkanisation verfestigt wird. Und auch die heikle Verformung einer Metall-Elastomer-Verbindung wird so umgangen, da diese ja erst im umgeformten Körper durch die Vulkanisation gebildet wird. Since the elastomer is initially unvulcanized in this way, it is easily deformable. In addition, when heat is added, it first becomes fully plastic and thus flows well into the formations before it is subsequently solidified by vulcanization. This also avoids the delicate deformation of a metal-elastomer connection, since it is only formed in the deformed body by vulcanization.

Die Erfindung ermöglicht sogar für Schichtverbundkörper mit relativ komplexen Formen ein einfaches Herstellungsverfahren. Es können Schichtverbundkörper in vielfältiger Strukturierung und Form und für die unterschiedlichsten Anwendungen hergestellt werden. Die Schichtverbundkörper weisen trotz vergleichsweise geringem Gewicht hohe statische und thermische Festigkeit auf, sind gut wärmeisolierend und besitzen ausgezeichnete schwin-gungsdämpfende Eigenschaften. Als Anwendungsbeispiele seien etwa Fassadenverkleidung, Fahrzeugkarosserieteile, Sitzschalen, Behälter und Behälterteile, Paletten, Sportgeräte wie Snowboards, Skateboards usw., strukturierte Schalbretter sowie Platten zur Wärme-, Schall- und Vibrationsdämmung genannt. The invention enables a simple production process even for composite layers with relatively complex shapes. Layered composites can be produced in a variety of structures and shapes and for a wide variety of applications. Despite their comparatively low weight, the layered composite bodies have high static and thermal strength, are good heat insulators and have excellent vibration-damping properties. Examples of applications include facade cladding, vehicle body parts, seat shells, containers and container parts, pallets, sports equipment such as snowboards, skateboards etc., structured formwork boards and panels for heat, sound and vibration insulation.

Bei einer besonderen Ausführungsform des Verfahrens werden gleichzeitig mit der Verformung des plattenförmigen Rohlings in Bereichen der Aussen-seiten zusätzliche Elastomerelemente angeformt. Auf diese Weise ist es direkt während der Herstellung des eigentlichen Schichtverbundkörpers möglich, beispielsweise Griffelemente, Kantenschutz-, Verbindungs- oder Stützteile usw. anzubringen. In a special embodiment of the method, additional elastomer elements are molded in at the same time as the plate-shaped blank is deformed. In this way, it is possible to attach handle elements, edge protection, connecting or supporting parts etc. directly during the production of the actual laminated body.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von beispielhaften Angaben und mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary information and with reference to the accompanying drawings.

Die Fig. 1-7 zeigen in perspektivischem Schnitt verschiedene Beispiele für mit dem erfindungsge-mässen Verfahren herstellbare Verbundkörper. 1-7 show a perspective section of various examples of composite bodies which can be produced using the method according to the invention.

In allen Figuren bezeichnen die Bezugszeichen 2 und 4 Metallbleche oder -folien und 6 eine Elastomerschicht. In all figures, reference numerals 2 and 4 denote metal sheets or foils and 6 an elastomer layer.

Bei den Verbundkörpern von Fig. 1 und 2 ist eine Seite strukturiert ausgebildet, im ersten Fall mit längslaufenden Rippen 8, im zweiten mit pyra-midenstumpfförmigen Erhebungen 10. 1 and 2, one side is structured, in the first case with longitudinal ribs 8, in the second with pyramid-shaped elevations 10.

Der Verbundkörper von Fig. 3 weist quer zum Schichtverlauf versetzte Verformungen 12 auf. The composite body of FIG. 3 has deformations 12 offset transversely to the course of the layer.

In Fig. 4 ist ein Verbundkörper mit einer Strukturierung ähnlich derjenigen in Fig. 1 dargestellt, dessen Seitenbereiche 14 zusätzlich nach unten gebogen sind. FIG. 4 shows a composite body with a structuring similar to that in FIG. 1, the side regions 14 of which are additionally bent downwards.

Fig. 5 zeigt einen Verbundkörper mit auf zwei Seiten kreuzweise verlaufenden Rippen 16. 5 shows a composite body with ribs 16 running crosswise on two sides.

Beim Verbundkörper von Fig. 6 sind an einer Schmalseite zusätzliche Elastomerelemente 18 angeformt. Die Elastomerelemente 18 sind mit der Elastomerschicht 6 einstückig ausgebildet. Sie weisen ein Loch 20 auf und können beispielsweise als Verbindungselemente dienen. 6, additional elastomer elements 18 are formed on a narrow side. The elastomer elements 18 are formed in one piece with the elastomer layer 6. They have a hole 20 and can serve as connecting elements, for example.

Ähnlich wie in Fig. 6 sind auch beim Verbundkörper von Fig. 7 an der Schmalseite zusätzliche Elastomerelemente 22 vorgesehen. Diese stehen jedoch quer zum Schichtverlauf und sind teilweise an die Aussenseite der Metallschichten angeformt. Zur Verstärkung der Elastomerelemente 22 weisen die Metallschichten nach oben gebogene Randzonen 24 auf, welche schon vor Erstellung des Rohlings geformt worden sind. Similar to FIG. 6, additional elastomer elements 22 are also provided on the narrow side of the composite body of FIG. 7. However, these are transverse to the course of the layer and are partially molded onto the outside of the metal layers. To reinforce the elastomer elements 22, the metal layers have edge zones 24 which are bent upwards and which have already been formed before the blank is produced.

Nach einem Ausführungsbeispiel des erfindungs-gemässen Verfahrens wird die - vorzugsweise ka-landrierte - Elastomerschicht zuerst zwischen zwei Metallbleche oder -folien eingelegt. Anschliessend wird der so vorbereitete Rohling in das beheizte Gesenk einer Formpresse gebracht, geformt und zur Vulkanisierung über eine gewisse Zeitdauer, beispielsweise etwa 20 Minuten, in der Form belassen. According to an embodiment of the method according to the invention, the - preferably calendered - elastomer layer is first inserted between two metal sheets or foils. The blank thus prepared is then placed in the heated die of a molding press, shaped and left in the mold for a certain period of time, for example about 20 minutes, for vulcanization.

Selbstverständlich ist es auch möglich, den Rohling direkt in der Form zu erstellen, indem die Schichten eine nach der anderen in die Form eingelegt werden. Of course, it is also possible to create the blank directly in the mold by inserting the layers one after the other into the mold.

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

CH 683 605 A5 CH 683 605 A5

4 4th

Sollen zusätzliche Elastomerelemente angeformt werden, beispielsweise in der in Fig. 6 gezeigten Art, so ist dies vorteilhaft ebenfalls im selben Arbeitsgang möglich. Dazu muss einfach die Pressform entsprechend ausgebildet sein und die Elastomermenge so gewählt werden, dass auch die nicht zwischen den Metallschichten liegenden Bereiche der Form ausgefüllt werden. If additional elastomer elements are to be molded on, for example in the manner shown in FIG. 6, this is advantageously also possible in the same operation. To do this, the mold must simply be designed accordingly and the amount of elastomer selected so that the areas of the mold that are not between the metal layers are also filled.

Grundsätzlich kommen alle Arten von Metallen und Legierungen und ebenso alle Arten von vulkanisierfähigen Elastomeren in Frage. Für spezielle Zwecke können unter anderem hochlegierte Bleche, wie Chrom-, Vanadium- oder Titanlegierungen, und als Elastomer etwa ein Silikonkautschuk verwendet werden. Basically, all types of metals and alloys and also all types of vulcanizable elastomers come into question. For special purposes, among other things, high-alloy sheets such as chrome, vanadium or titanium alloys and, for example, a silicone rubber can be used as the elastomer.

Zur weiteren Erhöhung der Festigkeit ist es möglich, in die Elastomerschicht zusätzliche Festigkeitsträger, wie sie etwa aus dem Fahrzeugreifenbau in Form von Textil- oder Stahlcord oder Kreuzgewebe bekannt sind, einzubetten. To further increase the strength, it is possible to embed additional strength supports, such as are known from vehicle tire construction in the form of textile or steel cord or cross-woven fabric, into the elastomer layer.

Beim Umformen und Vulkanisieren lassen sich je nach Ausbildung des herzustellenden Verbundkörpers, nach Art des Elastomers sowie je nach Eigenschaften und Dicke der Metallbleche oder -folien Druck und Temperatur optimieren. Der Druck kann dabei beispielsweise im Bereich von 5 bis 30 MPa (50 bis 300 bar) liegen, die Temperatur im Bereich von 125° bis 195° Celsius. During forming and vulcanization, pressure and temperature can be optimized depending on the design of the composite body to be produced, the type of elastomer and the properties and thickness of the metal sheets or foils. The pressure can be, for example, in the range from 5 to 30 MPa (50 to 300 bar), the temperature in the range from 125 ° to 195 ° Celsius.

Um die Haftung zwischen Elastomer und Metall zu verbessern, wird in den meisten Fällen und in bekannter Weise auf der Oberfläche von Metall-und/oder Elastomerschicht eine die Haftung fördernde Zwischenschicht aufgebracht. In order to improve the adhesion between elastomer and metal, in most cases and in a known manner, an intermediate layer promoting adhesion is applied to the surface of the metal and / or elastomer layer.

Claims (8)

PatentansprücheClaims 1. Verfahren zur Herstellung von Metall-Elastomer-Schichtverbundkörpern, die eine Strukturierung bzw. Profilierung und/oder eine von einer flachen Platte abweichende Form aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass durch Einbringen einer vulkanisierfähigen Elastomerschicht zwischen zwei Schichten Metailbleche oder -folien ein plattenförmi-ger Rohling erstellt wird und dieser Rohling in einer Form in einer Presse unter Zufuhr von Wärme geformt sowie im selben Arbeitsgang seine Elastomerschicht vulkanisiert und dadurch verfestigt und mit den Metallblechen oder -folien fest haftend verbunden wird.1. A process for the production of metal-elastomer layer composite bodies which have a structuring or profiling and / or a shape deviating from a flat plate, characterized in that a plate-shaped plate or foil is introduced by inserting a vulcanizable elastomer layer between two layers of metal sheets or foils Blank is created and this blank is formed in a mold in a press with the supply of heat and its elastomer layer is vulcanized in the same operation and thereby solidified and firmly bonded to the metal sheets or foils. 2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Presse mit einem Druck im Bereich von 5 bis 30 MPa gearbeitet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the pressure in the press is in the range from 5 to 30 MPa. 3. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Zufuhr von Wärme die Temperatur in der Presse auf einem Wert im Bereich von 125° bis 195° Celsius gehalten wird.3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the temperature in the press is kept at a value in the range of 125 ° to 195 ° Celsius by the supply of heat. 4. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig mit der Formung des Rohlings zumindest an gewissen Abschnitten von Schmalseiten des Verbundkörpers zusätzliche, mit der Elastomerschicht einstückig verbundene Elastomerelemente (18, 22) angeformt werden.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that at the same time as the blank is formed, at least on certain sections of narrow sides of the composite body, additional elastomer elements (18, 22) integrally connected to the elastomer layer are formed. 5. Verfahren nach einem der Patentansprüche 15. The method according to any one of the claims 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Formung zusätzliche Festigkeitsträger in die Elastomerschicht eingelegt werden.to 4, characterized in that additional strength members are inserted into the elastomer layer before forming. 6. Verfahren nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Festigkeitsträger Textil- oder Stahlcord oder ein Kreuzgewebe verwendet wird.6. The method according to claim 5, characterized in that textile or steel cord or a cross fabric is used as the reinforcement. 7. Metall-Elastomer-Schichtverbundkörper, hergestellt nach dem Verfahren gemäss einem der Patentansprüche 1 bis 6.7. Metal-elastomer layer composite body, produced by the method according to one of the claims 1 to 6. 8. Metall-Elastomer-Schichtverbundkörper nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in gewissen Bereichen der Aussenseite einer oder beider der Schichten Metallbleche oder -folien (2, 4) zusätzliche Elastomerelemente (22) angeformt sind.8. Metal-elastomer layer composite body according to claim 7, characterized in that in certain areas of the outside of one or both of the layers of metal sheets or foils (2, 4) additional elastomer elements (22) are formed. 55 1010th 1515 2020th 2525th 3030th 3535 4040 4545 5050 5555 6060 6565 33rd
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