蜂窝结构元件 |
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| 申请号 | CN201080041173.8 | 申请日 | 2010-09-15 | 公开(公告)号 | CN102574355A | 公开(公告)日 | 2012-07-11 |
| 申请人 | 尼科·罗什; | 发明人 | 尼科·罗什; 弗里茨·甘泽; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种蜂窝结构元件，其具有至少封闭的蜂窝结构，所述蜂窝结构通过具有单侧敞开的蜂窝单元(104，204)的至少两个结构化的层(101，201)接合在一起而构成。此外，本发明涉及一种用于制造这种蜂窝结构元件的方法。 | ||||||
| 权利要求 | 1.蜂窝结构元件，包括至少两个层(101，201)，所述两个层相互连接以构成至少部分封闭的蜂窝结构，其中，所述两个层(101，201)中的一个是具有单侧敞开的蜂窝单元(104)的结构化的第一层(101)，并且所述两个层(101，201)中的另一个是具有单侧敞开的蜂窝单元(204)的结构化的第二层(201)， |
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| 说明书全文 | 蜂窝结构元件技术领域[0001] 本发明涉及一种具有至少部分封闭的蜂窝结构的蜂窝结构元件，该蜂窝结构通过将至少两个具有单侧敞开的蜂窝单元的结构化的层接合而构成。此外，本发明涉及一种用于制造这种蜂窝结构元件的方法。 背景技术[0002] 具有蜂窝结构的材料自很久以前已在技术中应用，例如以嵌板的形式，蜂窝结构另外赋予该嵌板稳定性。这种嵌板不仅可以用作为支承结构并且用于隔离目的。此外，已知用于隔离或者包装目的而使用的薄膜，例如气垫薄膜。因此例如EP-A-0464719描述了一种具有蜂窝结构的平面的物体和一种用于制造它的方法，其中蜂窝单元在单侧(或双侧)借助通过加热变软的板或薄膜覆盖，该板或薄膜然后通过抽吸或者按压又被冷却并且因此构成单侧(或双侧)封闭的蜂窝结构。 [0003] US-B-5270092描述了一种由多层聚合材料构成的隔热嵌板，其具有基本上封闭的结构空间，使得热传导由于该嵌板，尤其是由于对流而最小化。此外，该嵌板的至少一部分设有具有低的辐射程度的层，以用于最小化由于红外辐射导致的热传导。 [0004] EP-A-0153681描述了一种用于制造三维的透光的由塑料制成的蜂窝结构的方法，在该方法中肋形的结构通过塑料薄膜或者塑料板的热塑成形(热成形或者深冲)制成，所述肋形的结构然后通过粘接、焊接或者热封肋形的凹部通过薄膜或者相互间附加的机械强度实现。为了保护免受外界影响，如此制成的透明的蜂窝结构能够在一个或者两个外部面上借助透明板或者薄膜覆盖、粘接或者封上。通过用具有高分子量的气体填充肋形的凹部或者整个透光的蜂窝结构能够提升三维的蜂窝结构的隔热性。 [0005] DE-A-4114506描述了一种尤其用于包装的气囊薄膜，该气囊薄膜由可焊接的或者可封上的材料制成的两个薄膜幅面组成，所述薄膜幅面根据预先给定的样式利用形成封闭的空气填充或者气体填充的囊通过焊缝或者封缝连接。两个薄膜幅面的通过机械的深冲形成的结构化在矩形的基底上形成平截头棱锥类型的成形部，该基底分别终止于较小面积的内部正方形中。两个薄膜幅面借助两个分别背离深冲侧的侧接合成，使得薄膜幅面的成形部相互叠置并且封面分别是薄膜幅面的背离深冲侧的侧。 发明内容[0006] 因此本发明的目的在于，提出一种替代的或者改进的具有封闭的蜂窝单元的蜂窝结构，以及提出一种用于制造它的方法。 [0008] 本发明解决了由现有技术公知的蜂窝结构元件和其制造方法的一些问题。本发明的蜂窝结构元件尤其可以简单的并且节约成本的方法制成，在已没有附加的覆盖层的情况下具有至少部分封闭的蜂窝结构，是气密的并且在其大小方面是可度量的。本发明的蜂窝结构元件尤其具有大的支承面，该支承面使层的连接，尤其是粘接或者焊接变得容易并且改进了各个蜂窝单元的气密性。 [0009] 在本发明的利用附加的覆盖层的优选实施方式中，除了蜂窝结构元件的边缘基本上所有蜂窝单元是封闭。 [0010] 本发明涉及一种蜂窝结构元件，其包括至少两个层，这些层相互连接，以构成至少部分封闭的蜂窝结构。两个层优选是互补的层，也就是说一个层的结构(例如隆起部)接合到另一层的结构(例如凹部)中，使得在这些层接合在一起时构成叠置的(次级)结构。 [0011] 在此，两个相互连接的层中的一个是具有单侧敞开的蜂窝单元的结构化的第一层，并且另一层是具有单侧敞开的蜂窝单元的结构化的第二层，其中，第二层的结构化与第一层相同或者不同。这两个结构化的层优选以相同的方式结构化。这两个层的结构化在下面也称为初级结构。 [0012] 这两个层以接合在一起和连接的方式(也就是说作为次级结构)构成至少部分封闭的蜂窝结构。在此，这两个层优选接合在一起，使得结构化的第一层的蜂窝单元的开口背离结构化的第二层并且结构化的第二层的蜂窝单元的开口背离结构化的第一层。也就是说两个结构化的层的初级结构的开口朝向蜂窝结构元件的外侧定向。 [0013] 初级结构的结构化的层优选通过被深冲的薄膜构成。尤其优选的是，这两个结构化的层相同地构成并且由相同的被深冲的薄膜构成。 [0014] 初级结构的单侧敞开的蜂窝单元优选是具有基本上六角形的基面的凹部。“基本上六角形”意味着，包括如下形状，所述形状的几何特性在接合在一起和/或连接之前相当于六角形的基面，但所述基面由于在为了构成次级蜂窝单元而将层接合在一起和/或连接时的过程，不再完全视为六角形。构成单侧敞开的初级蜂窝单元的凹部优选具有六角形的基面，尤其优选等边六角形的基面。 [0015] 通过上述构造，除了蜂窝结构元件的边缘区域，在接合在一起后，蜂窝单元的优选至少三分之一是封闭(次级)的蜂窝单元。 [0016] 单侧敞开的蜂窝单元优选具有壁面，所述壁面是基本上四角形的。在此，“基本上四角形”包括梯形，菱形或者矩形。在此，“基本上四角形”意味着，包括如下形状，所述形状的几何特性在接合在一起和/或连接之前相当于四角形的基面，但所述基面由于在为了构成次级蜂窝单元而将层接合在一起和/或连接时的过程，不再完全视为四角形。构成单侧敞开的初级蜂窝单元的凹部优选具有矩形的或者梯形的壁面，尤其优选梯形的壁面。 [0017] 两个结构化的层中的至少一个层的，优选两个结构化的层的敞开的蜂窝单元在优选的蜂窝结构元件中分别由外部平坦的层封闭。该外部平坦的层优选由平坦的薄膜构成，尤其优选由也用于制造结构化的层的薄膜构成。在此，两个结构化的层可以借助相应不同的平坦的层封闭。这些平坦的层优选由相同的薄膜构成。 [0018] 通过上述构造，除了蜂窝结构元件的边缘，优选蜂窝结构元件的所有蜂窝单元在接合在一起之后被封闭。 [0019] 此外，除了结构化的第一层和第二层，也就是说除了第一对结构化的层或者第一双层，前述的蜂窝结构元件可包括其他与此连接的结构化的层，单个的或者成对的结构化的层(也就是说第二和其他双层)。此外，除了借助外部平坦的层封闭的结构化的第一层和第二层，也就是说除了借助覆盖层封闭的第一对结构化的层或者封闭的第一双层，前述的蜂窝结构元件也可包括其他与此连接的结构化的层，单个的或者成对的结构化的层，或者包括其他与此连接的借助外部平坦的层封闭的结构化的层(也就是说第二和其他被封闭的双层)。 [0020] 这种蜂窝结构元件优选包括两个或者更多的、具有或者不具有覆盖层的双层的结构化的层。这种蜂窝结构元件尤其优选包括两个或者更多的、分别具有相应覆盖层的相互连接的双层。 [0021] 在根据本发明的蜂窝结构元件中，通过将结构化的层接合在一起获得的封闭的蜂窝单元(次级结构)以及结构化的层本身的通过外部平坦的层(覆盖层)封闭的单侧敞开的蜂窝单元(初级结构)具有基本上相同的形状。也就是说封闭的蜂窝单元具有基本上六角形的基面和基本上四角形的壁面。在此，前面所述的适用于有关“基本上六角形”或者“基本上四角形”的说明。 [0022] 在本发明的改进形式中，蜂窝单元基于其基本形状，即简单的凹部，优选设有反向凹部，该反向凹部用于进一步划分蜂窝单元体积。 [0023] 此外，本发明涉及一种用于制造蜂窝结构元件的方法，在该蜂窝结构元件中，层的蜂窝单元借助真空优选通过工具深冲并且这些层在接合在一起之后相互连接。层的接合和/或连接优选在真空下，在空气中或者在气体气氛中进行。 [0024] 这些层优选相互粘接或者焊接。用于连接层，尤其是塑料，特别是薄膜的通常的方法对于技术人员是已知的。 [0026] 在此，焊接包括全部方法，在这些方法中，不借助另一材料在接合在一起的层之间形成连接，例如通过热封等。 [0027] 根据本发明的蜂窝结构元件优选由塑料、金属或者玻璃制成，尤其优选由塑料制成。此外，合适的塑料是例如聚丙烯(PP)或者聚乙烯(PE)的聚烯烃、例如尼龙-6或者尼龙-6.6的聚酰胺、聚氨酯(PU)，聚苯乙烯(PS)，聚氯乙烯(PVC)或者例如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)的聚酯。 [0028] 在用于制造根据本发明的蜂窝结构元件的方法的替代实施变型中，相应的层已利用真空设置和/或至少借助真空气密地连接，使得形成封闭的真空小室。在此，在替代的实施方式中蜂窝单元此外可以设有相应的支撑结构(例如通过涂层或者填冲蜂窝单元)。 [0029] 封闭的真空小室的内部气压必要时也可在气密地连接相应的层之后才通过在已封闭的真空小室中的化学反应，通过冷却或者通过化学连接而降低。 [0030] 在用于制造根据本发明的蜂窝结构元件的方法的另一替代实施变型中，相应的层在空气中或者利用气体气氛(例如氮气气氛或者惰性气体气氛)设置并且在包括空气或者相应的气体的情况下气密地连接，使得形成封闭的蜂窝单元。封闭的蜂窝单元的内部气压必要时可在气密地连接相应的层之后例如通过在已封闭的蜂窝单元中的化学反应或者通过化学连接而降低和/或升高。附图说明 [0031] 下面参考附图借助实施例详细地描述本发明。附图示出： [0032] 图1示出根据本发明的包括两个层的蜂窝结构元件的第一实施例，以及根据本发明的包括四个层的蜂窝结构元件的第二实施例； [0033] 图2示出图1中的第二实施例的接合在一起的蜂窝结构元件； [0034] 图3a示出本发明的另一实施例的六角形的蜂窝单元的俯视图； [0035] 图3b示出图3a的蜂窝单元沿着剖面线B的剖视图； [0036] 图3c示出图3a的蜂窝单元沿着剖面线C的剖视图； [0037] 图4a示出本发明的另一实施例的具有六角形的蜂窝单元的蜂窝结构元件的层的俯视图； [0038] 图4b示出图4a的蜂窝单元的层沿着剖面线A-A的剖视图； [0039] 图5示出本发明的另一实施例的包括用于构成封闭的蜂窝单元的两个接合的层的蜂窝结构元件的俯视图； [0040] 图6示出根据本发明另一实施例的蜂窝单元的构造的示意图； [0041] 图7示出根据本发明另一实施例的蜂窝单元的构造的示意图； [0042] 图8示出根据本发明另一实施例的蜂窝单元的构造的示意图； [0043] 图9示出单个的蜂窝单元的实施方式的示意图；和 [0044] 图10示出单个的蜂窝单元的另一实施方式的示意图。 具体实施方式[0045] 图1详细地示出包括两个层101和201的蜂窝结构元件的第一实施例。第一层101是具有呈单侧敞开的蜂窝单元104形式的凹部的层，在层平面105中的该蜂窝单元的边缘形状103如在凹部104的端部处即在其基面102处一样也是六角形的。凹部104的壁面 107是基本四角形的，优选梯形的，并且相对于层平面105基本上垂直，优选略微地倾斜。第二层201是具有呈单侧敞开的蜂窝单元204形式的凹部的层，在层平面206中的该蜂窝单元的边缘形状203如在凹部204的端部处即在其基面202处一样也是六角形的。凹部204的壁面207是基本四角形的，优选梯形的，并且相对于层平面206基本上垂直，优选略微地倾斜。此外，两个侧包括正侧的平面10和20，以及背侧的平面11和21。在其中例如进行深冲凹部的侧称为背侧，相反正侧是例如在深冲时保持不变地平坦的侧。 [0046] 此外，图1同样详细示出包括4个层的第二实施例。此外，除了两个已描述的层，该实施例包括两个平坦的层301和401。 [0047] 图2示出图1中的第二实施例的接合在一起的蜂窝结构元件，其中，两个结构化的层的101和201的凹部104和204相互接合，使得构成封闭的蜂窝单元，该封闭的蜂窝单元在图中由于所选择的表示方式是不可见的并且因此不设有附图标记，但可由后面的图中看出。在此，单侧敞开的蜂窝单元104和204的基面102和202接触相应对置的结构化的层的背侧的平面11和21。相反，两个平坦的层301和401接触相应结构化的层的正侧的平面10和20并且封闭单侧敞开的蜂窝单元104和204。由此除了在蜂窝结构元件的边缘上的蜂窝单元，在该实施例中所有蜂窝单元是封闭的。 [0048] 图3示出蜂窝结构元件的根据本发明的实施例的细节。在图3a中以俯视图示出单个的六角形的蜂窝单元，以及在图3b中沿着剖面线B以及在图3c中沿着图3a的剖面线C的两个剖视图。单侧敞开的蜂窝单元在其端部204上包括六角形的基面202以及相对于该基面基本上垂直、优选略微倾斜的壁面207，这些壁面是基本上四角形的，优选梯形的。 [0049] 图4示出本发明蜂窝结构元件的另一实施例的一部分。在图4a中以俯视图示出具有六角形蜂窝单元的蜂窝结构元件的结构化的层，以及在图4b中示出沿着图4a的剖面线A-A的剖视图。结构化的层的单侧敞开的蜂窝单元在其端部204上包括六角形的基面202以及相对于该基面基本上垂直、优选略微倾斜的壁面207。此外，这些结构化的层包括正侧的平面20，以及背侧的平面21。在其中例如进行深冲凹部的侧称为背侧，相反，正侧是例如在深冲时保持不变地平坦的侧。此外，在图4a中以虚线示出，当两个互补的结构化的层接合在一起时，具有六角形的基面的封闭的蜂窝单元500在何处形成为次级结构。 [0050] 图5示出本发明的另一实施例的包括两个接合在一起的层(101和201，类似在前面的附图中所示)的蜂窝结构元件的俯视图，这两个层的具有基面102和壁面107的蜂窝单元A以及具有基面202和壁面207的蜂窝单元B有助于构成具有基面502的封闭的蜂窝单元C，该封闭的蜂窝单元的壁面的每半个构成蜂窝单元A的壁面107和蜂窝面B的壁面207。基于蜂窝单元A和蜂窝单元B是单侧敞开的蜂窝单元，获得蜂窝结构元件，在该蜂窝结构元件中除了蜂窝结构元件的边缘区域，蜂窝单元(这里为蜂窝单元C)的三分之一是封闭的。通过相应的覆盖层，由此在扩展实施例中获得蜂窝结构元件，在该蜂窝结构元件中除了边缘区域，所有的蜂窝单元(A，B和C)是封闭的。 [0051] 图6，7和8分别示出根据本发明的其他实施例的蜂窝单元构造的示意图。在此，在图6中非等边六角形的蜂窝单元A和B设置成，使得这种非等边六角形的蜂窝单元C构成为在蜂窝单元A和B之间的封闭的蜂窝单元，类似在图5中详细示出的结构原理。 [0052] 在此，在图7中非等边六角形的蜂窝单元A和B以及等边六角形的蜂窝单元A*和* *B 设置成，使得正是这种等边六角形的蜂窝单元C 以及非等边六角形的蜂窝单元C构成为* * 在蜂窝单元A、A、B和B 之间的封闭的蜂窝单元，类似在图5中详细示出的结构原理。在* * 此，蜂窝单元A和A 构成在结构化的第一层中并且蜂窝单元B和B 相应地构成在结构化的第二层中。 [0053] 同样也适用于在图8中示出的蜂窝单元构造，其中，A*和B*是具有四角形的基面的蜂窝单元，这些具有四角形基面的蜂窝单元除了六角形的封闭的蜂窝单元C相应地构成*具有四角形的基面的蜂窝单元C。 [0054] 图9和10分别示出单个的蜂窝单元的不同实施方式的示意图，该蜂窝单元在其应用在根据本发明的其他实施例的蜂窝结构元件中时具有有利的特性。 [0055] 图9是具有等边六角形的基面102的单侧敞开的蜂窝单元104。在这里没有示出的层平面的高度上的基面同样是六角形的，其中，在这里示出的实施方式中在层平面上的棱长度103稍微大于在基面102上的棱长度。因此，壁面107的棱108不完全垂直于在这里没有示出的层平面，而是同样如壁面107自身一样略微地倾斜。由此壁面107获得四角梯形的面。该实施方式在以深冲方法制造结构化的层时尤其具有优点，因为蜂窝单元可更容易地从工具中抽取。 [0056] 图10示出图9的蜂窝单元的改进形式，该改进形式基于在其中描述的基本形状设有反向凹部614，该反向凹部用于进一步划分蜂窝单元体积。替代原始的基面(在图9中为基面102)，蜂窝单元新具有下部的棱面602，以及新的(内部的)基面612。后者位于基本形状的原始凹部的、在图中相应于棱面602的平面和这里没有示出的在图中相应于棱603的层平面之间。此外，由此获得具有等边六角形的基面的单侧敞开的蜂窝单元。但该蜂窝单元除了六角形的棱面602还包括同样六角形的新的(内部的)具有边缘棱609的基面612以及具有相应的边缘棱611的四角形的壁面610。如果该蜂窝单元插入到根据本发明的蜂窝结构元件中，那么在将两个结构化的层接合在一起时除了如上面所述的次级结构的封闭的蜂窝单元，此外反向凹部也通过对置的结构化的层的相应的平面封闭。由此一方面，封闭的单元空间的比例与在另一步骤中是否施加附加的覆盖层无关地增加。由此另一方面，封闭的单元空间总体上变小，这尤其在隔热应用中是有利的，因为因此热传导通过对流而减少。 [0057] 与制造工艺的相应的适配对于技术人员是容易解决的，因为例如在深冲工艺中，仅必须根据新的蜂窝单元几何结构与工具相匹配。这同样适用于在连接结构化的层时工艺的适配。 [0058] 优选的根据本发明的蜂窝结构元件的制造以两个步骤进行： [0059] 在第一步骤中，待制造的蜂窝结构的每隔两个蜂窝单元在薄膜的第一面105(和/或206)上被深冲，使得产生具有在薄膜上规则分布的单侧敞开的蜂窝单元104(和/或204)的第一薄膜。 [0060] 在第二步骤中，两个这样的薄膜(101，201)彼此相对地接合在一起并且连接(也就是说粘接或焊接)，使得以邻接初级结构的深冲的蜂窝单元104和204的壁面107和207的方式形成次级结构的封闭的蜂窝单元500。 [0061] 在其他步骤中，多个这样的双层可以相互叠置并且相互连接，由此一些(或者优选)所有单侧敞开的蜂窝单元104和/或204通过位于其上的层封闭。 [0062] 另一优选的根据本发明的蜂窝结构元件的制造以三个步骤进行； [0063] 在第一步骤中，待制造的蜂窝结构的每隔两个蜂窝单元在薄膜的第一面105(和/或206)上被深冲，使得产生具有在薄膜上规则分布的单侧敞开的蜂窝单元104(和/或204)的第一薄膜。 [0064] 在第二步骤中，两个这样的薄膜(101，201)彼此相对地接合在一起并且连接(也就是说粘接或焊接)，使得以邻接初级结构的深冲的蜂窝单元104和204的壁面107和207的方式形成次级结构的封闭的蜂窝单元500。 [0065] 然后在第三步骤中，由此产生的蜂窝结构在两侧上分别借助一个平坦的薄膜301和401覆盖并且连接(即粘接或者焊接)，使得封闭单侧敞开的蜂窝单元104和204并且产生具有仅封闭的蜂窝单元的蜂窝结构元件。 [0066] 在其他步骤中，多个这样的蜂窝结构元件可以相互叠置并且相互连接。这些多层的蜂窝结构元件，尤其这些由覆盖层封闭的蜂窝结构元件也称为嵌板。 [0067] 在本发明中，可以在所谓的实施例中使用用于结构化的层以及用于平坦的层的不同的材料和不同的材料厚度。因此，结构化的层例如可以由可透过热辐射的材料(例如透明的PET，玻璃等)制成并且平坦的层由不透热辐射的材料(例如铝，红外过滤片等)制成。 [0068] 尤其有利的是，用于结构化的层的支撑结构的材料具有低导热性。反之，尤其有利的是，用于平坦的层的材料在对于热辐射而言透明的支撑结构的情况下具有用于热辐射的尽可能低的辐射程度。具有用于热辐射的低的辐射程度的材料，例如铝，通常具有高的导热性。因此，用于支撑层和覆盖层的不同材料的组合尤其对于隔热应用是有利的。 [0069] 在本发明的另一有利的实施例中，两个结构化的层101和201由不同的材料制成。例如结构化的层101由厚的、可承载的材料制成，以便支撑结构，并且结构化的层201由薄的材料制成，以便封闭次级蜂窝单元。 [0070] 在另一有利的实施例中，根据本发明的蜂窝结构元件的蜂窝单元用空气或者不同的气体填充。此外，所述不同的气体包括适合降低导热性的气体，例如氮气，或者惰性气体，例如氩气或者氪气，或者适合隔音的气体，例如SF6。此外，这些材料适合作为结构材料和原材料。在此，尤其优选的是，蜂窝单元用空气填充。 [0071] 在另一有利的实施例中，根据本发明的蜂窝结构元件的蜂窝单元能够用不同的材料，例如储热的材料填充，尤其是作为潜热存储器已知的材料。这些材料例如在确定的温度下改变稠性并且温度能够由此长时间保持恒定。此外，这些材料适合用于包装必须在恒定的温度下运输的药品。 [0072] 在另一有利的实施例中，具有封闭的蜂窝单元的蜂窝结构元件包括大量封闭的真空小室。这些真空小室一起构成封闭的真空室。这些尤其具有嵌板的形式的蜂窝结构元件例如适合作为结构材料和原材料。在建筑结构的通常工作中，例如钻孔、锯切或者切割，尽管真空室被损坏，但仅针对大量封闭的真空小室中的少的数量。由此，由整个真空室构成的真空隔热仅略微受到影响。具有大量封闭的真空小室的蜂窝结构元件实现由此制成的嵌板以个体的形式制成和/或也就地以相应的形式安装到建筑结构中并且可以被加工，而在此没有显著地影响真空隔热。 [0073] 除了前面描述的蜂窝结构元件，可实现其他结构变型。尤其可考虑不同实施例的组合或者所应用的方法的组合，以便制造具有至少部分封闭的蜂窝结构的蜂窝结构元件。 |
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