DE2142015A1 - Verfahren zum Verdichten von aus Fäden oder Band gewickelten rohrförmigen Gegenständen - Google Patents

Verfahren zum Verdichten von aus Fäden oder Band gewickelten rohrförmigen Gegenständen

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DE2142015A1
DE2142015A1 DE19712142015 DE2142015A DE2142015A1 DE 2142015 A1 DE2142015 A1 DE 2142015A1 DE 19712142015 DE19712142015 DE 19712142015 DE 2142015 A DE2142015 A DE 2142015A DE 2142015 A1 DE2142015 A1 DE 2142015A1
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Robert Yeovil Somerset Harvie (Großbritannien). M
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Westland Group PLC
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Westland Aircraft Ltd
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    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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    • B29C53/00—Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
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Description

WESTLAND AIRCRAFT LIMITED, Yeovil/Sommerset, England
Verfahren zum Verdichten von aus PMden oder Band gewickelten rohrförmigen Gegenständen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verdichten der Wicklungen von degenständen, die aus Verbundmateriallen hergestellt werden und ist insbesondere anwendbar auf solche Materialien wie Kohlenstof£a*ern, Borfasern und Glasfaserfäden oder -bänder·
Das einfachste Verfahren 2ur Herstellung von Rohren oder hohlen, hülsenförmigen Gegenständen, die nach der bekannten Faden- oder Bandwickeltechnik hergestellt werden, besteht darin, Fesern unter Spannung über einen entsprechenden Kern zu wickeln und im Anschluß daran das Bindeharz auszuhärten. Nach diesem Verfahren wird: die Verdichtimg der Rohrwandung oder Hülse ausschließlich durch die während des Aufwickeins aufgebrachte Spannung festgelegt, und es ergibt sich im all—, gemeinen ein geringer Fasergehalt rmd/oder ein hoher Leerraum— im endqiiltioen Verbundstoff·
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BAD ORJGäiNAL
" ' 2U2015
W/p 7190 -2« 18.August 1971
W/H
Um den Faservolumenanteil in dem fertigen Verbundstoff zu verbessern, kann in zufriedenstellender Weise ein Verfahren innerhalb der Streckgrenzen der Farern verwendet werden, nach welchem die mit Harz getränkten Pasern über «inen aufblasbaren Kern gewiekelt werden, der im Anschluß daran «ntsr Druck gesetzt wird, um die Hölsenwcind gegen eine Matrize zn verdichten.
Verdichtet man eine vollständige Anordnung, die nicht W jeder oder aufeinanderfolgenden Windungen verdichtet worden ist, durch Aufgeben irgend einer Form von Suflerem Druck, ergibt sich einfach ein Krümmen der spiralförmig gewickelte" Fasern. Ea ist deshalb ein Verfahren zum Verdichten der Hill— senwandung entwickelt worden, um ein hohes Faservolumen und einen niedrigen Leerstellenanteil in dem fertigen Prodtikt ^-' erhalten, bei dem verhindert wird, daß die Fasern sich kr^nwien, und bei dem gleichzeitig der Grad der Verdichtung nicht auf die Bruchfestigkeit der Fasern begrenzt ist.
GemMß vorliegender Erfindung wird bei einem Verfahren zum Verdichten der Windungen von Gegenständen, die aus mit Harz imprMgnicrten Fasermaterlalien hergestellt werden, vorgeschlagen, daß
a) eine erste Wnfangswindung aus dem genannten Material auf : einem Formkörper hergestellt wird,
b) weitere aufeinanderfolgende Windungen aus dem vorgenannten Material Ober einer vor atisgehenden Wicklung ausgebildet werden, wobei Jede aufeinanderfolgende Wicklung mit einem geeigneten Band unter Spannung verdichtet wird und das Band vor Erstellung der nächsten Windung aus dem genannten Ma-* terial entfernt wird,
c) eine endgültige Umfangrwindung aus dem genannten Material zusanrren mit einen* beheizten und gespannten Band hergestellt wird, und
SAO ORlGi1NAL
209816/1322
2H2015
W/p 7190 -3~ 18.August 1971
W/H
d) die Anordnung ausgehärtet und der Formkörper sowie das Band von dem gehorteten Gegenstand entfernt werben.
Ft! r die Verfahrens schritte bis Punkt b) ist das verwendete Band ein flexibles Band, das vorzugsweise aus undurchlässigem Kunststoff material besteht, obgleich auch andere-.Arten-von flexiblem Band verwendet werden können. Für den Verfahrensschritt c) ist das verwendete Band ein flexible··, undurchlässiges und vorzugsweise aus metallischem Material geformte? Band, obgleich auch andere Formen eines wärmebeständigen Bandes verwendet werden können·
Ferner wird gemäß der Erfindung ein Herstellverfahren vorgeschlagen, nach welchem " maßgeschneiderte " :. . Sahnen aus mit Harz verbundenen faserförmigen Materialien auf den Formkörper gewickelt werden, indem die Verfahreneschritte b) und c) zur Verdichtung der * maßgeschneiderten · Bahnen angewendet werden· - - -
Nachstehend werden beispielsweise zwei verschiedene Möglichkeiten zur Durchführung des erfindungsgemlften Verfahrens beschrieben und dargestellt· Die Figuren zeigen ι .
Figur 1 Verfahren zum Wickeln eines zwlschenilegenden Verdichtungsband·*, und
Figur 2 das Verfahren zum Wickeln des Endverdiehttingsbandes oder des zwischenliegenden Verdichtungsbandes für faserförmige Wicklungen mit einem Steigungswinkel von mehr als 75° .
Nach einem ersten Verfahren gemäß vorliegender Erfindung und in Verbln'dung mit Figtir 1, nach der ein rohrfBrmiger oder Mil— senformlger gewickelter Gegenstand mit 1, ein Kern— oder Formkörper, auf dem der Gegenstand aufgewickelt ist, mit 2, die
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W/p 7190 -4- 18,August 1971
W/H
Drehrichtung des Kernes mit 3, ein Verdichtungsband mit 4, eine Führungsrolle mit 5 und eine unter Spannung stehend*? "olle eines Verdichtungsbandes mit 6 bezeichnet ist, wird der Verdichtungsvorgang der Fasern, die entweder parallel zur Rohrachse oder in einem Steigungswinkel zur Rohrachse von 0 bis etwa 80 ° Steigung gerichtet sind, dadurch erzielt, daß ein geeignetes Band in Umfangsrichtung über jede Schicht oder eine Vielzahl von Schichten gewickelt wird, wobei die Fasern mehr aneinander—gedruckt werden und infolgedessen eir— ψ geschlossene Luft ausgetrieben wird, wobei die Breite des Bandes so gewählt wird, daß bei einem Wickeln auf Stoß der Steigungswinkel so·groß wie möglich ist. Eine weitere Verdichtung der Fasern kann dadurch erhalten werden, daß das Matrixmaterial erwärmt wird, um ein Ausfließen zu erreichen, wobei das Ver— dichtungsband aus einem beliebigen Material bestehen kann, das in Verbindung mit der Spannung, die erforderlich ist, um den gewünschten Faservolumenanteil zu erzielen, durch die Tem— peraturwiderstandsbedingungen bestimmt ist·
In Figur 2 ist ein zweites Aussführungsbei spiel der Erfindung dargestelltj mit 7 ist ein rohrförmiger oder hülsenförmiger h Gegenstand bezeichnet, mit B ein Kern— oder Formkörper, , auf " dem der Gegenstand aufgewickelt wird, mit 9 die Drehrichturg des Kernes, mit 10 die. Faser, die gewickelt wird und aus der der rohrförmige oder hülsenförmige Gegenstand gebildet wird, nit 11 ein £Verdichtungsband, mit 12 Heißluftgebläse zum Erwärmen de? Matrixmateriales, damit ein Abfluß erzielt wird, srowie zum Erwärmen des Endverdichtungsbandes und der Fasern auf die Au^härtetemperatur der Harter, mit 13 ^ührungsrollen 2ur Führung der Faserr und zum Verdichten des Bapd^s ?uf dem Kerr, und nit 14 geeignete'- Weis*1 gespornte RoIJ en, die die Fasern und dar Dichtungsband aufnehmen. Dar Verdichter Fasern,' die annähernd in Umfangsrichtung ( größer eis 75° ) gewickelt ?^n^, v.'ird durch ein Wickeln eines Verdichtungsbandes erreicht, dns in der Lage i°t,
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BAD OBiGlNAL
- 2U2015
W/p 7190 -5- - 18.AuOUSt 1971
W/H
eine Wicklungsspannung atiszuhalten, die über der Faserzug— festigkeife liegt, 30 daß die Wicklung während des -tatsächlichen Wickelvorganges verdichtet wird; wie bei dem erstgenannten Verfahren kann der Verdichtungsgrad weiter dadurch erhöht werden,"daß die Matrix in dem zu wickelnden Material vergrößert wird. Das erste Verfahren kann zum Verdichten urnfangsnaher Windungen verwendet werden, vorausgesetzt, daß das Verdichtungsband in der entgegengesetzten Richtung auf die Pasern aufgegeben wird·
Als Beispiel wurden in einer Probe beide Verfahren für eine Vielzahl von Windungen verwendet, um einen Vergleich der verschiedenen Beanspruchungen zu erhalten, die in dem fertigen Gegenstand gefordert werden. Das Verdichtungsband, das für erst· Wicklungen und zwischenliegende Wicklungen verwendet wurde, war ein Band aus. Melanex, das bei umgebungstemperatur gewickelt wurde, und das Endverdlchtungsband war ein Stahlband, das mit den Endfaserwindungen gewickelt wird®· Ma Spannung an dem verwendeten Kohlenstoffaserband betrug ©tws 4© kg und an dem Stahlband, das bei der AushMrtetemperatur ums Harsi@s gewickelt wurde, etwa 120 kg. ·
Nach dem Härten wurden der [email protected], auf dem das Rohr -ge-» wickelt wurde, und das Stahlband entfernt«
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschrankt. So kann beispielsweise ein Absorptionsmittel, zum Beispiel Nylonband, zwischen das Verdiehtungsmediura und die Fasern gelegt werden, ura überschüssige Lüftend überschüssiges Harz zu absorbieren. Der Kern kann auch hohl ausgeführt sein, damit Heizvorrichtungen sum Aushärten d@s Harzes darin- aufgenommen *?®rden können, und es können verschieden® Materialien bei geeigneter Temperatur und geeigneter Spannung als das Ver-_ dichtungsme&lum verwendet werden, um die gewünschte Verdichtung der Fasern su erzielen.
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Claims (1)

  1. 2U2015
    W/p 7190 -6- 18.August 1971
    W/H
    Patentansprüche
    Verfahren zum Verdichten der Windungen von Gegenständen, die aus mit Harz imprägnierten Fasermaterialien hergestellt werden, dadurch gekennzeichnet.
    a) daß euerst eine Umfangewindung aus diesem Material auf einem Formkörper hergestellt wird,
    b) daß weitere aufeinanderfolgende Windungen aus dem ge—
    ^ nannten Material über einer vorausgehenden Windung ausgebildet werden, wobei jede aufeinanderfolgende Windung mit einem geeigneten Band unter Spannung verdichtet wird und das Band vor Erstellung der nächsten Windung aus dem genannten Material entfernt wird,
    c) daß eine endgültige Umfangswindung aus dem genannten Ma-· terial zusammen mit einem beheizten und unter Spannung stehen/Band hergestellt wird, und
    d) daß die Anordnung ausgehärtet und der Formkörper und das Band von.dem ausgehärteten Gegenstand entfernt wird·
    Il Verfahren nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ) Material aus Kohlenstoffesern, Borfasern oder Glasfasern, FIden oder BSndern besteht.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die " maßgeschneiderten " Bahnen aus dem genannten Material auf den Formkörper anstelle von Wirkdüngen von Fäden oder Bindern aufgewickelt werden.
    4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Band undurchlässig ist.
    5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Band aus einem Material besteht, das erwärmt und \in-
    209816/1322
    W/p " -7- 1.9. August 1971
    W/H
    ter Spannung gesetzt vier den kann, damit ein H?rzabfluß erzielt wird.
    6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dai* das beheizte* und unter Spannung gesetzte Band sms Metall besteht.
    7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, das das beheizte und unter Spannung gesetzte Band undurchlässig ist.
    8. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Band und das beheizte und unter Spannung gesetzte Band stumpf aneinandergewickelt sind.
    9· Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Band nnd das beheizte und unter Spannung gesetzte Band eine solche Breite besitzen, daß ein großer Steigungswinkel beibehalten wird.
    10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das das Material tränkende Harz erwärmt wird, um ein Abfließen zu erzielen·
    11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Absorptionsmittel, ss.B. ein Nylonband, zwischen das Material und das Band gewickelt wird, damit aberschüssige Luft und überschüssiges Harz absorbiert werden.
    12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein absorbierendes Mittel, z.B. ein Nylonband, zwischen das Material und das beheizte und unter Spannung gesetzte Band gewickelt wird, um überschüssige Luft und überschüssiges Harz zu absorbieren.
    209816/1322
    2U2015
    W/p -a- 1«.August 1971
    WH
    13. Verfahren nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, der Formkörper ein hohler Kern ist.
    14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der hohle Kern Heizvorrichtungen aufweist, die das Aushärten des Harzes unterstützen.
    15. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Material trocken aufgebracht und nach jedem Auf—
    P bringen mit Harz imprägniert v/ird.
    209816/ 1322
    Leerseite
DE19712142015 1970-09-10 1971-08-21 Verfahren zum Verdichten von aus Fäden oder Band gewickelten rohrförmigen Gegenständen Pending DE2142015A1 (de)

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