DE2424068B2 - Verfahren zur herstellung einer verbundschicht - Google Patents
Verfahren zur herstellung einer verbundschichtInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundschicht, bei dem aus einem Fasergewebe
Zuschnitte der gewünschten Form ausgeschnitten, diese übereinandergelegt und jeweils in
kalthärtendes Epoxydharz eingebettet werden.
Ein solches Verfahren ist aus der Zeitschrift »Kunststoff-Rundschau«, Februar 1971, Seiten
93-100, bekannt. Es ist jedoch nicht gelungen, hierfür
die mechanisch vorteilhaften Borfasern zu verwenden.
Borfasern besitzen in der Regel eine aus Wolfram bestehende Seele, welche jedoch auch aus Glas, Kohlenstoff
oder einem anderen Material hergestellt sein kann. Diese Seele ist durch ein physikalisch-chemisches
Verfahren mit Bor überzogen.
Diese Fasern, deren Durchmesser einige hundertstcl Millimeter beträgt, haben eine extrem hohe Zugfestigkeit
und zugleich einen ebenfalls sehr hohen Elastizitätsmodul, welcher größer ist als der von Stahl.
Die vorliegende Erfindung will diese Eigenschaft für die Herstellung leichter, belastbarer und anpaßbarer
Verbundschichten nutzbar machen, welche sich für Teile von Flugzeugen eignen, z. B. für Flügelverwindungsklappen
oder Hyperauftriebsklappen, Leitwerksteile usw., oder für die Reparatur dieser Teile.
Nun ist es aus »Modem Plastics Encyclopedia«, 1971-1972, Seiten 228, 230 bereits bekannt, Verbundschichten
dadurch herzustellen, daß Borfasern in Kunstharzbändern eingebettet werden, die dann aufeinander-
und nebeneinandergelegt werden. Das Einbetten der Borfasern in die Kunstharzbänder wurde
wegen ihrer hohen Sprödigkeit für erforderlich gehalten. Der Aufbau eines großflächigen Reparaturpflasters
auf diese Weise ist aber recht mühsam. Ein weiterer Nachteil dieser Verfahrensweise besteht darin,
daß die Borfasern im Pflaster nicht exakt parallel verlaufen, was dessen mechanische Stabilität beeinträchtigt.
Zudem müssen die vorimprägnierten Kunstharzbänder bis zur endgültigen Verarbeitung im Kühlschrank
aufbewahrt werden und schließlich ist zur Aushärtung des hier verwendeten Kunstharzes eine
höhere Temperatur erforderlich.
In der deutschen Auslegeschrift 1629833 schließlich ist eine Gewebeform beschrieben, bei der parallele,
aneinander anliegende Glasfasern von in größerem Abstand senkrecht hierzu verlaufenden Bindefäden
zusammengehalten werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es aufzuzeigen,
wie die Borfasern auch ohne vorherige Ein-
Jl)
4(1 bettung in Kunstharzbände: zur Herstellung von Verbiindschichten
benutzt werden können.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß em Gewebe
aus Borfasern und Bindefasern verwendet wird, in dem die Borfasern fest aneinanderliegend parallel
zueinander und die Bindefasern in größerem Abstand voneinander in hierzu senkrechter Richtung verlaufend
angeordnet sind.
Auf diese Weise wird nicht nur die Herstellung der Verbundschicht selbst erleichtert. Aufgrund der parallelen
Führung der Borfasern im gesamten Bereich erhält die Schicht auch bessere mechanische Eigenschaften.
Die Vorratshaltung an entsprechenden Borfasergeweben ist gegenüber der Aufbewahrung der
bekannten kunstharzgetränkten Bänder problemlos. Reparaturpflaster können ohne Erwärmung hergestellt
werden, was bei Flugzeugen von besonderem Vorteil ist. Die Polymerisation des Epoxydharzes erfolgt
dabei unter Druck, indem man über der Schicht eine verformbare und dichte Hülle anordnet, welche
einen Anschluß aufweist, der mit einer Vakuumpumpe verbunden wird, so daß der Druck in diesem
Falle durch das Einwirken des Luftdruckes auf die äußere Oberfläche der Hülle erhalten wird.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die
Zeichnung erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Abschnitt eines Gewebes aus Bordrähten, welche durch Verweben in einer ausgerichteten
Lage gehalten werden,
Fig. la einen Ausschnitt aus Fig. 1 in größerem
Maßstab,
Fig. 2 die Herstellung einer Art Pflaster auf einem Flugzeugteil, welches im Bereich eines Risses wieder
eine durchlaufende Verbindung herstellt,
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie IH-III von Fig. 2, wobei eine zur Polymerisation unter Vakuum
verwendete Vorrichtung gezeig* ist.
Die Fig. 1 und 1 a zeigen einen Abschnitt eines Gewebes aus Bordrähten 1, welche parallel zueinander
angeordnet sind und in dieser Lage ohne jede Umhüllung und ohne jedes Verkleben unter Verwendung
von aus synthetischem Material, z. B. Polyester oder Glas, bestehenden, transversalen Drähten 2 gehalten
werden. Diese Drähte 2 sind in gewissem Abstand von größenordnungsmäßig einigen Millimetern angebracht,
während die Bordrähte sich fast berühren. An beiden Enden des Gewebes setzen sich die Drähte 2
auf einige Millimeter über dieses hinaus fort, wobei die Fortsetzungen mit Drähten 3 verwoben sind, welche
aus synthetischem Material oder aus Glas, z. B. aus Polyester bestehen und parallel zu den Bordrähten
verlaufen, so daß auf beiden Seiten derselben Sicherheitsränder gebildet werden, welche die Bordrähte
halten und verhindern, daß sie sich trennen; die Ränder können aber auch vor Verwendung des Gewebes
abgeschnitten werden.
Solche trocken hergestellten Gewebe sind vollständig stabil und können ohne besondere Vorkehrungen
gelagert und verwendet werden.
In Fig. 2, welche eine besonders wichtige Anwendung der Erfindung erläutert, sind zwei Teile 4 und
5 der Beplankung eines Flugzeuges, z. B. eines Teiles des Rumpfes gezeigt, welche unter Verwendung einer
unterhalb derselben angebrachten Gegenplatte 6 und einer Mehrzahl von Senkkopfnieten 7 aneinanderstoßend
zusammengefügt sind.
Ermüdungserscheinungen haben in der Beplan-
kungzwischen zwei Nieten einen Riß 8 herbeigeführt.
Bei der gegenwärtigen Reparaturpn.\is müßten komplizierte
Arbeitsvorgänge ausgeführt werden, bis zur Entfernung des Teiles 4 und seinem Ersetzen durch
ein neues Teil mit all den verbundenen Folgearbeiten.
Das Behebendes Risses 8 durch autogenes Schweißen
ist am Hugzeug selbst schwierig auszuführen, ganz abgesehen davon, daß das Schweißen leichter Metalle
besondere Schwierigkeiten bereitet.
Über dem RiS 8 wird eine Art Pflaster auf der Grundlage von Bordrähten und in kaltem Zustande
polymerisicrbaren, synthetischen Kunstharzes angebracht, wobei man vorzugsweise wie folgt vorgeht:
Zuerst wird das Metall der Beplankung in dem Bereich, in dem das Pflaster hergestellt werden kann,
mit einem Reagenz gereinigt, welches durch eine Mischung von Schwefelsäure und Chromsäure gebildet
wird. Nach diesem Anätzen wird mit einem Wasserstrahl gewässert, und nach dem Trocknen wird dann
derselbe Bereich mit einer vorbereitenden Schicht aus verdünntem, seinen Kalthärter enthaltendem Epoxydkunstharz
bedeckt. Man läßt so lange antrocknen, bis das Kunstharz seine Viskosität verloren hat, was
ungefähr drei Stunden erfordert. Dann bringt man eine Schicht desselben Epoxydharzes, welches seinen
Kalthärter enthält, auf, jedoch in der normalen, im Hände! erhältlichen Konzentration. Auf diese Kunstharzschicht
legt man sofort ein Gewebe aus Bordrähten, wie es in Zusammenhang mit der Fig. 1 beschrieben
worden ist, wobei dieses Gewebe so ausgerichtet wird, daß die Drähte ungefähr senkrecht zu dem Riß
verlaufen, damit sie die Belastungen zu beiden Seiten des Risses abnehmen können. Dieses Gewebe wird
z. B. mit einem Pinsel mit einer Schicht von Epoxydkunstharz mit Härter getränkt, welche der vorhergehenden
Schicht gleicht, und dann legt man sofort auf das Kunstharz ein weiteres Gewebe aus Bordrähten
usw. Die Zahl der Gewebe aus Bordrähten hängt von der erwünschten Festigkeit ab.
Für die Zeichnung sind sechs übereinandergelegte Gewebe angenommen.
Ist das letzte Gewebe aufgelegt worden, so wird es wie die vorhergehenden mit Epoxydkunstharz getränkt.
Über der so hergestellten Schicht und um sie herum legt man dann eine aus weichem plastischem Material
bestehende Hülle 10 an (s. Fig. 3), die eine solche Form hat, daß sie über dem Pflaster und um dieses
herum einen Deckel bildet.
Ober einen an der Hülle 10 angebrachten Anschluß 12 wird diese ausgepumpt, so daß der Luftdruck die
Hülle 10 fest auf das Pflaster aufdrückt, welches so "' zusammengedrückt wird. Der Unterdruck wird so
lange aufrechterhalten, bis das Epoxydkunstharz voll-■ ständig ausgehärtet ist. Danach kann die Hülle 10 abgenommen
werden, welche möglicherweise auf ihrer inneren Oberfläche mit einer ein Festkleben verhindernden
Substanz, z. B. Polyvinylalkohol, einem Silikonaerosol oder einem Wachs versehen worden
war.
Auf diese Weise wird ein Pflaster erhalten, welches an den metallischen Oberflächen der Teile 4 und 5
i"1 ausgzeichnet haftet, welches eine sehr große Widerstandsfähigkeitgegenüber
mechanischen Belastungen aufweist und wegen des sehr hohen Elastizitätsmoduls
der Bordrähte praktisch unverformbar ist. Das Pflaster springt über die Oberflächen der Teile 4 und S
-'<> wegen des sehr geringen Durchmessers der Bordrähte
und wegen des Aushärtens des Kunstharzes unte: Druck darüber hinaus nur ganz geringfügig hervoi.
Die Gewebe aus Bordrähten können, wie die Zeichnung zeigt, eine abnehmende Breite aufweisen,
-1I so daß jegliches unvermitteltes Vortreten über die
Oberflächen der Teile 4 und 5 vermieden wird.
Ein ähnliches Verfahren läßt sich anwenden:
Ein ähnliches Verfahren läßt sich anwenden:
a) zum Verstärken von beschädigten Teilen oder von z. B. beim Gebrauch durch übermäßiges
in Abtragen von Materie lokal geschwächten Teilen;
b) zum Verstärken von Bauteilen, damit sie höheren Nutzlasten standhalten können als den ursprünglich
bei der Herstellung der Teile vorgese-
!■"> heilen;
c) zum Herstellen von Flugzeugteilen und nicht nur von Pflastern auf zusammenzubauenden, zu reparierenden
oder verstärkenden Teilen. In diesem Fall werden die Schichten aus Bordrähten
■in und Kunstharz auf einem Boden einer Form
übereinandergelegt, welcher mit einer ein Haften
verhindernden Substanz beschichtet worden ist, bis die gewünschte Dicke erhalten wird, wobei
das Aushärten des Kunstharzes unter Druck ei-
π folgt, vorzugsweise unter Einwirkung von Unterdruck, wie beschrieben worden ist. Die Form
kann gemäß der gewünschten Gestalt des Ti-iles
ausgebaucht sein.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Verwendung eines Gewebes aus Borfasern und Bindefasern, in dem die Borfasern fest aneinan- ' derüegend parallel zueinander und die Bindefasern in größerem Abstand voneinander in hierzu senkrechter Richtung verlaufend angeordnet sind, bei einem Verfahren zur Herstellung einer Verbundschicht, bei dem aus einem Fasergewebe Zuschnitte der gewünschten Form ausgeschnitten, diese übereinandergelegt und jeweils in kalthärtendes Epoxydharz eingebettet werden.
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Family Applications (1)
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