DE2527867C2 - Dreidimensionales Gefüge zur Verstärkung und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Dreidimensionales Gefüge zur Verstärkung und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number
DE2527867C2
DE2527867C2 DE19752527867 DE2527867A DE2527867C2 DE 2527867 C2 DE2527867 C2 DE 2527867C2 DE 19752527867 DE19752527867 DE 19752527867 DE 2527867 A DE2527867 A DE 2527867A DE 2527867 C2 DE2527867 C2 DE 2527867C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
bundle
reinforcement
elements
parallel
groups
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE19752527867
Other languages
English (en)
Other versions
DE2527867A1 (de
Inventor
Michel Antoine Jules Bordeaux-Cauderan Gironde Maistre
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EUROPEENNE DE PROPULSION PUTEAUX HAUTS-DE-SEINE FR Ste
Original Assignee
EUROPEENNE DE PROPULSION PUTEAUX HAUTS-DE-SEINE FR Ste
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by EUROPEENNE DE PROPULSION PUTEAUX HAUTS-DE-SEINE FR Ste filed Critical EUROPEENNE DE PROPULSION PUTEAUX HAUTS-DE-SEINE FR Ste
Publication of DE2527867A1 publication Critical patent/DE2527867A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2527867C2 publication Critical patent/DE2527867C2/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D04BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04HMAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H3/00Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/002Inorganic yarns or filaments
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B29C70/16Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length
    • B29C70/24Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in at least three directions forming a three dimensional structure
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/71Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/78Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
    • C04B35/80Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
    • C04B35/83Carbon fibres in a carbon matrix
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F11/00Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture
    • D01F11/10Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture of carbon
    • D01F11/12Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture of carbon with inorganic substances ; Intercalation
    • D01F11/125Carbon
    • DTEXTILES; PAPER
    • D04BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04HMAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H3/00Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/02Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of yarns or filaments
    • D04H3/07Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of yarns or filaments otherwise than in a plane, e.g. in a tubular way
    • DTEXTILES; PAPER
    • D04BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04HMAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H3/00Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/08Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating
    • D04H3/12Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating with filaments or yarns secured together by chemical or thermo-activatable bonding agents, e.g. adhesives, applied or incorporated in liquid or solid form
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02KJET-PROPULSION PLANTS
    • F02K9/00Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
    • F02K9/97Rocket nozzles
    • F02K9/974Nozzle- linings; Ablative coatings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00Geometry
    • F05D2250/20Three-dimensional

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Wire Processing (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein dreidimensionales Gefügc gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 und auf ein Verfahren xu dessen Herstellung.
Die thermisch am höchsten beanspruchten Zonen von Brennkraftmaschinen, /.. B. die Auspuffrohre im Anschlußpunkl und der vordere Teil der Rückführungslei-Ηιημ, machen es erforderlich, zu hit/.ebeständigen Materialien /iiflucht zu nehmen bzw. auf solche Materialien zurückzugreifen, welche durch thermische Belastung hoch beiinvpriichbar sind.
Es iiegt in der Natur der Sache, daß für diesen besonderen Zweck als Ausgangsmaterial Kohlenstoff verwendet wird, der durch eine sehr hohe Subümaiionstemperatur und geringe Dichte gekennzeichnet ist. Gleichwohl sind die mechanischen und auch physikalischen Eigenschaften, insbesondere der Ausdehnungskoeffizient und die Wärmeleitung sehr stark veränderlich, und zwar entsprechend der Form, unter welcher sich der Kohlenstoff darstellt. Dies hat die Benutzer derart hoch beanspruchter Teile dazu geführt, ein Gefüge oder Gebilde zu entwickeln, dessen Verstärkungsschicht oder Verstärkungseinlage Kohlenstoffäden besitzt, deren mechanische Festigkeit außerordentlich hoch ist. Dabei war man bestrebt, eine Verstärkung oder ein Verstärkungsmaterial zu verwirklichen, welches keinerlei Zonen geringeren Widerstandes besitzt, um die Gefahr von Rissen in diesen Zonen mit Sicherheil auszuschließen.
Gefüge, welche durch Schichtenbildung von in besonderer Richtung ausgerichteten ebenen Gebilden oder aber Geweben erzeugt werden, haben den Nachteil, daß die einzelnen Schichten nicht zusammenhalten, sondern vielmehr bestrebt sind, aufzuspleißen, sich also voneinander zu lösen. Zur Beseitigung dieses Mangels hat man daher bereits ein Gefüge mit einer Verstärkung vorgeschlagen, welche aus dem Schnitt oder der Durchdringung von drei Bündeln bestehen, welch letztere aus geradlinigen Fäden aufgebaut sind (G B 13 51 813).
Gleichwohl besitzt diese an sich bekannte Ausführungsform zahlreiche Nachteile. Die Poren oder die in der Verstärkung durch den Schnittpunkt der drei Bündel begrenzten Zellen besitzen die Form von quaderförmigen Gebilden, deren Ausdehnung gleich ist der Dicke der verwendeten Fäden, die voneinander praktisch getrennt sind und Drosselstellen oder Einschnürungen bilden. Dem von diesen Poren oder Zellen eingeschlossenen Volumen, welches entsprechend den verwendeten Fäden zwischen 25 bis 40% des Gesamtvolumens der Verstärkung entspricht, steht eine Verstärkung gegenüber, die nicht sehr kompakt ist.
Diese Nachteile treten namentlich dann in besonders augenfälliger Weise in Erscheinung, wenn man die Verstärkung umkleidet oder umhüllt, welche durch Imprägnierung von flüssigem Harz erfolgt, an welche sich eine Polymerisation oder aber eine Pyrolyse b/.w. eine fortschreitende Infiltration, z. B. durch innere Ablagerung von pyrolythischem Kohlenstoff anschließt. Dies k;inn durch Zerfall einer gasförmigen Kohlenwasscrstoffverbindung erfolgen. Im Falle der Imprägnierung wird die Pyrolyse im allgemeinen von einer Volumenverminderung, also einem Schwund, von mehr als 50% des Harzes begleitet, was bei einer fornislabilen Versiärk-mg zu Rißbildung in der Umkleidung oder Umhüllung und/ oder zu einem mangelnden Zusammenhalt zwischen dieser Umhüllung oder Umkleidung und den Fäden führt. So weist die vorstehend erwähnte, herkömmliche Verstärkung wegen des von den Poren einerseits und der Trennung derselben voneinander andererseits eingenommenen Volumen eine Reihe von Nachteilen auf.
Die durch die gasförmige Infiltration verwirklichte Umhüllung oder Verkleidung erlaubt es nicht, ein in der Qualität einigermaßen befriedigendes Gelügc oder Gebilde zu erhalten, da diese gasförmige Infiltration oder Versickerung ein vorzeitiges Schließen der großen Poren nach sich zieht, so daß Eingänge lediglich geringen Querschnittes geschaffen werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein dreidimensionales Gefüge als Verstärkungseinlage zu schärfen, welches besonders kompakt ist und bei dem die Poren in hohem Maße miteinander in Verbindung stehen, was eine außerordentlich einfache Verkleidung oder Umhüllung durch herkömmliche Verfahren ermöglicht
■; Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen dreidimensionalen Gefüge durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Ein vorteilhaftes Herstellungsverfahren ist im Anspruch 12 gekennzeichnet.
Das erfindungsgemäße Gefüge, dessen Elemente drei Viertel des verfügbaren Volumens einnehmen, ist außerordentlich geschlossen und kompakt, von hoher mechanischer Festigkeit und auf den verschiedensten Gebieten cinsetzbar. Die Kompaktheit wird praktisch nicht
η durch die Art und Weise der Elemente verändert, welche auch einen polygonalen oder kreisförmigen Querschnitt aufweisen können.
Nach einem bevorzugten Merkmal der Erfindung sind die Verslärkungselemente der vier Bündel parallel zu den vier Höhen eines regelmäßigen Tetraeders orientiert, wobei die Elemente einen sechseckigen Querschnitt aufweisen können, um eine vollkommene isotrope und kompakte Verstärkung zu erhalten. Hierdurch hat man die Möglichkeit, in diese Verstärkung Stücke oder Aussparungen komplexer Form hineinzuschneiden, welche einheitliche Poren besitzen.
Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gefügcs und dessen Herstellung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
jo Nachfolgend wird in der Beschreibung sowie der Zeichnung die Erfindung im einzelnen erläutert. Die Zeichnung zeigt
F i g. 1 eine perspektivische Teildarstellung des als Verstärkung dienenden dreidimensionalen Gefüges gemaß der Erfindung,
F i g. 2 einen geradlinigen Schnitt durch das Verstärkungsbündel des dreidimensionalen Gefüges gemäß der Erfindung,
F i g. 3a und 3b einen geraden Schnitt durch das Verslärkungsbündel gemäß der Erfindung,
F i g. 4 eine Ausführungsform der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Verstärkung.
Das crfindungsgemäße Gefüge besitzt die in den l'i g. 1 bis 3 dargestellte Gestalt, wobei diese aus dem
41") Schnitt von vier Vcrstärkungselcmentbündeln 1 bis 4 besteht, welche in verschiedenen Gruppen 5 bis 8 angeordnet sind (Fig. I). Die Gruppe 5 liegt beispielsweise in einer waagerechten Ebene, während die Gruppe 6, welche unmittelbar an die Gruppe 5 angrenzt, ebenfalls
r)0 in einer waagerechten Ebene liegt, welche jedoch relaliv zu der vorerwähnten Ebene versetzt liegt. Das heißt mit anderen Worten, daß die beiden waagerechten Gnippen miteinander einen bestimmten Winkel α einschließen, der in Abhängigkeit von der eigentlichen Ver-
5<i Wendung des Gefüges veränderbar ist.
In den von den Elementen 1 und 2 begrenzten Maschen sind zwei weitere Bündel vorgesehen, welche durch die Gruppen 7 und 8 gebildet werden. Letztere begrenzen eine Ebene, welche gegenüber den waage-
t>o rechten Ebenen und gegenüber der Grenze einer Ebene geneigt verlaufen kann, wobei zu bemerken ist, daß die Gruppen 7 und 8 miteinander einen bestimmten Winkel einschließen und mit dem ersten Bündel den gleichen Winkel und auch den gleichen Winkel mit dem zweiten
br> Bündel einschließen.
Bei der in F i g. 1 der Zeichnung dargestellten Ausführungsform sind die Richtungen der vier Bündel die gleichen wie die vier Höhen eines regelmäßigen Tetraeders,
was zur Folge hat, daß die Gruppen 5 und 6 miteinander einen bestimmten Winkel λ einschließen, wobei cos ä' = V3 ist, der Winkel also 7O°5' beträgt. In gleicher Weise schließen die Gruppen 7 und 8 miteinander einen Winkel α ein, wobei cos λ ■=■ 'Λ ist. Dies ist der Grund, weshalb bei dem gewählten Beispiel eines regelmäßigen Tetraeders eine jede Gruppe 5 bis 8 mit der Symmetrieebene xxeinen Winkel/?von 54"75' einschließt.
Eine jede Gruppe 5 bis 8 besteht dabei aus festen, identischen Elementen, deren Querschnitte polygonal oder zylindrisch sind, wobei die Achsen voneinander entfernt liegen, wenn man die gleiche Gruppe dabei betrachtet. Der Abstand (/entspricht dabei dem Wert
4 d1
VT
sofern c/'der Durchmesser desjenigen Kreises ist, welcher von dem Querschnitt der vorerwähnten Elemente eingeschlossen wird. Bei der Ausführungsform nach den F i g. 1 bis 3, insbesondere aber bei der Verwirklichungsform nach F i g. 2, erkennt man, daß die Elemente einen sechseckigen Querschnitt besitzen und zu drei parallel zueinander liegenden Gruppen 5 bis 5b des gleichen horizontalen Bündels zählen und voneinander um einen Abstand getrennt sind, welcher gleich ist dem Durchmesser des Kreises, der von den Querschnitten der Elemente umgeben wird, in diesen also gelagert ist. Darüber hinaus sind die Elemente der beiden nachfolgenden Gruppen 5 und 5a, welche zu dem gleichen Bündel gehören, in Fünfeckform angeordnet, wie dies für die Elemente im einzelnen dargestellt ist.
Es ist darauf hinzuweisen, daß die F i g. 2 den von den drei anderen Vcrstärkungsbündeln eingenommenen Raum zeigt, da es zwischen den Gruppen 5,5a, 5i> und in Richtung Db ein Bündel geben wird, welches von den parallelen Gruppen 6 gebildet wird, welches feste und kräftige Elemente 2 besitzt, während es in den Richtungen Dj und Df1 Bündel geben wird, welche von den parallelen Gruppen 7 und den parallelen Gruppen 8 gebildet werden.
Die F i g. 3a und 3b zeigen zwei nachfolgende Gruppen entsprechend senkrecht zu der Symmetrieachse XX' der Verstärkung gemäß der Erfindung liegenden Ebenen. Dabei zeigen die gestrichelten Teile die Poren 9 zwischen den einzelnen Elementen. Wie aus F i g. 3a der Zeichnung ersichtlich, liegen die Elemente 3 und 4 der Gruppen 7 und 8 zu beiden Seiten der F.lcmente 1 und 2 der Gruppen 5 und 6, während unmittelbar unterhalb die Elemente 3 und 4 vorgesehen sind, weiche /.wischen den Elementen I und 2 liegen, bevor sie sich zwischen den Elementen 3 und 4 auf dem unmittelbar darunterliegenden Niveau wiederfinden.
Die F i g. 3b. welche einen senkrechten Schnitt zu den beiden Enden darstellt, von welchen die eine durch die Gruppen 6 und 5 und die andere durch die Gruppen 7 und 8 gebildet wird, zeigt die Anordnung der Elemente 1 bis 4 dazwischen sowie die Anordnung der Poren 9 mit Bezug auf diese Elemente.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Gefügcs besteht darin, daß einzelne abwechselnde und in unmittelbarer Nähe zu den Elementen 1 und 2 liegende Gruppen gestapelt werden, welche miteinander einen bestimmten Winkel einschließen. Die parallelen Gruppen, welche zu ein und demselben Bündel gehören, weisen in Fünfeckform angeordnete Elemente auf.
In den Maschen, welche durch das Aufstapeln der Gruppen 1 und 2 begrenzt sind, werden nun die Elemente der beiden anderen Elemcntenbündel eingefügt, welche denjenigen der Elemente 7 und 8 entsprechen derart, daß die Verstärkung nach Maßgabe der F i g. 1 bis 3
r) abgeschlossen wird.
Nach einem weiteren Verfahren zur Herstellung dieses Gebildes oder Gcfüges (F i g. 4) werden zuerst zwei Gitter IO und ti hergestellt, von welchen ein jedes Gitter oder Geflecht von zwei ebenen Netzen gebildet
κι wird, welche übereinandcrgclcgt sind und miteinander einen Winkel von 70" 5' einschließen. Diese beiden Netze können beispielsweise diejenigen sein, welche von den Elementen I und 2 nach V i g. 1 gebildet weiden. Die Git'.er !0 und !1 oder Geflechte stehen auf der waage-
ir> rechten F.benc 12 senkrecht, wobei ein Abstand Z vorgesehen ist, der um ein Vielfaches größer ist als der Durchmesser des Kreises, der von dem Querschnitt der Elemente begrenzt, also eingeschlossen wird. Quer zu den beiden Gittern 10, 11 oder Geflechten wird ein drittes Netz von Elementen eingefügt, und zwar in einer senkrecht zu diesen stehenden Ebene, wobei die beispielsweise den Elementen 3 dieses dritten Netzes entsprechenden Elemente mit den Elementen 1 und 2 dieser Netze einen Winkel von 70°5' einschließen. Der Abstand zwischen den Achsen derjenigen Elemente, welche zu dem gleichen Netz oder Geflecht gehören, ist dabei
4 d'
VT '
sofern d'der Durchmesser desjenigen Kreises ist, welcher zwischen den Querschnitten dieser Elemente liegt, von diesen also eingeschlossen wird. Quer zu den beiden Netzen oder Geflechten wird anschließend daran ein
)5 viertes Elemcntennctz eingefügt, welches den Elementen 4 entspricht. Das Einfügen geschieht dabei nach Maßgabe der vorerwähnten Vorschriften. Dabei grenzt das vierte Netz oder Geflecht an das dritte Netz oder Geflecht unmittelbar an, derart, daß seine Elemente mit denjenigen des dritten Netzes oder Geflechtes einen Winkel von 70°5' einschließen.
Wenn alle dem dritten und vierten Netz entsprechenden Netze an Ort und Stelle gesetzt wurden, d. h. wenn diese Netze komplett sind, fügt man in deren Zwischcnräume die Bündel 1 und 2 parallel zu denjenigen Bündeln ein. welche diese Netze bilden.
Wenn die Gesamtheit dieser Zwischenräume auf diese Weise aufgefüllt wurde, ist die Verstärkung fertig und kann in der nachstehenden Weise umhüllt oder verklei-
5« lici wci den.
Die die Bündel bildenden F.lcmente können steif oder aber elastisch sein und können einen polygonalen Querschnitt besitzen, z. B. sechseckig oder kreisförmig sein. Man kann auch die steifen und festen Elemente mit elastischen Elementen kombinieren, wobei die Wahl des Werkstoffes dieser Elemente und deren Anzahl von der endgültigen, also späteren Verwendung des Gcfüges oder Gebildes abhängt. In gleicher Weise kann man vor der Umhüllung oder Verkleidung dieser Verstärkung
wi ein jedes Element mit einem geeigneten Harz oder Kohlenstoff beschichten oder verschen, wobei diese Stoffe mit der endgültigen Umhüllung oder Verkleidung vereinbar sein müssen, welch letztere das Gefüge oder Gebilde fertigstellen und ihm die funktioneilen Eigenschaf-
b5 ten und Kennwerte verleiht.
Die Endverkleidung oder Endumhüllung kann auf verschiedene Weise verwirklicht werden, und zwar wegen der Verbindung zwischen den in der Verstärkung
auftretenden Poren 9 in zufriedenstellender Weise.
Die Umhüllung oder Verkleidung kann auf flüssigem Wege erhalten werden, d. h. durch Imprägnieren mit einer Flüssigkeit, wobei die in den Poren befindlichen Gase entfernt werden. Anschließend danin wird in die ί Hohlräume unter Druck stehendes Harz eingeführt, welches sich in einer ersten Phase der Polymerisation und dann in einer zweiten Phase der Pyrolyse befindet. Da die Pyrolyse von einem Schwund des Volumens des Harzes in der Größenordnung von etwa 50% begleitet κι wird, nimmt man die Imprägnierung wieder auf, bis alle Poren aufgefüllt sind.
Es kann auch eine andere, an sich bekannte Verfahrensweise zuET! Umhüllen oder Verkleiden angewandt werden. Dieses Verfahren besteht in einer progressiven Infiltration, beispielsweise durch Ablagerung von pyrolythischem Kohlenstoff, welcher durch Zerfall eines gasförmigen Kohlenwasserstoffes erhalten wird. Hierdurch erhält man eine schnelle und kräftige Verdichtung des Kohlenstoffes, sofern das Material zur Umhüllung oder nt Verkleidung auf Kohlenstoffbasis beruht. Die Ablagerung des Kohlenstoffes vollzieht sich dabei progressiv durch gleichmäßige Beschichtung oder Abdeckung aller zugänglichen Teile.
Nach einer weiteren Verfahrensweise zum Umhüllen oder Umkleiden werden die Poren der Verstärkung progressiv aufgefüllt, und zwar durch nachfolgende Ablagerungen von dünnen Koksschichten. Diese Schichten werden in drei, nacheinanderfolgenden Verfahrensschritten erhalten: zunächst werden diese Gegenstände «) in ein Harz geringer Viskosität, z. B. Phenolharz oder noch besser Furanharz getaucht oder mit diesen Harzen imprägniert; anschließend daran wird ein Trockenvorgang vorgesehen, so daß auf den Wänden der Poren lediglich ein dünner Harzfilm stehenbleibt und ein vor- js zeitiges Auffüllen vermieden wird. Schließlich erfolgt ein Trocknen, eine Polymerisation und eine Pyrolyse, wobei der Zyklus der Ablagerung der dünnen Schichten nach der Pyrolyse solange wiederholt wird, bis die Poren vollständig aufgefüllt sind. Geht man einmal davon aus, daß die Dicke der bei einem jeden Zyklus abgelagerten Harzschicht nur gering ist, können die thermischen Behandlungsvorgänge schnell durchgeführt werden.
Man kann beispielsweise die Verstärkung einer Be- v> handlung unterwerfen, wie sie im Zusammenhang mit den vorstehend erwähnten drei Verfahren zur Umhüllung oder Verkleidung geschildert werden. Wenn beispielsweise die Umhüllung oder Verkleidung der Verstärkung rnii Hilfe eines wärrnehärtbarers Harzes erhal· so ten wird, welches bewußt in einem Zustand der Vorpolymerisation aufrechterhalten wird, so erlaubt eine Erhitzung oder Erwärmung in der Größenordnung der Temperatur des Erweichens des Harzes ein Verkleben der einzelnen Elemente untereinander, und zwar an allen Berührungspunkten, wodurch der Zusammenhalt des GefOges oder Gebildes noch verstärkt wird. Diese Erweichung kann dazu ausgenutzt werden, um eine Vorformung, z. B. ein Biegen oder Wölben der Platten oder aber eine Verdichtung derselben durchzuführen, bO wodurch gleichzeitig eine Erhöhung der Dichte und eine bessere Verflechtung oder Fügung der Elemente ineinander erreicht werden kann. Wenn die ursprünglich geradlinige Ausbildung dieser Elemente gewellt ist, werden sie besser an Ort und Stelle gehalten. μ
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentansprüche:
    1. Dreidimensionales Gefügc als Verstärkungseinlage, bestehend aus mehreren Bündeln von gcradli- ri nigen, faden- oder stabartigen Vcrstärkungsclementen, wobei die Vcrstärkungsclemente eines jeden Bündels parallel zueinander und geneigt gegen die Verstärkungselemenie eines jeden anderen Bündels sind und die Verslärkungselemenle eines jeden ßün- κι dels in mehreren Scharen angeordnet sind, in welchen die Verstärkungsclcmcntc mit gleichen Abständen zueinander liegen und die Scharen eines jeden Bündels in parallel zueinandcrliegenden Ebenen angeordnet sind derart, daß die .Verstärkungsele- r· mente von verschiedenen Bündeln sich gegenteilig kreuzen und auf diese Weise ein regelmäßiges Gefüge bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungseinlage aus vier verschiedenen Bündeln (I bis 4) von Versiarkungselemcnien gebil- _»< > det ist, daß die Scharen (5, b) des ersten und des zweiten Bündels (I1 2) in parallel zueinanderliegenden Ebenen alternierend angeordnet sind und daß die Scharen (7,8) des drillen und vierten Bündels (3.
    4) ebenfalls alternierend in zueinander parallel lic jr, genden Ebenen, jedoch geneigt zu den Ebenen der Scharen des zweiten Bündels angeordnet sind.
    2. Gefüge nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente der jeweils folgenden Scharen (5, 5a. 5b) ein und desselben Bündels zueinander schachbrettartig versetzt sind (F i g. 2).
    3. Gefügc nach einem der Ansprüche I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verst;irkungsclemcnte der vier Bündel (1 bis 4) so orientiert sind, daß sie einen gleichen Winkel mit einer Symmetrieachse des r. Gefügcs einschließen.
    4. Gefüge nach einem der Ansprüche I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vcrstärkungsclemente der vier Bündel (I bis 4) parallel zu den vier Höhen eines regelmäßigen Tetraeders orientier! sind.
    5. Gefüge nach einem der Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungselcmcnte ein und desselben Bündels um eine regelmäßige Teilung zueinander versetzt sind, welche dem doppelten Durchmesser (2d'/\ß) des sie umgebenden Kreises entspricht.
    6. Gefüge nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Scharen ein und desselben Bündels um eine Teilung zueinander versetzt sind, welche einem ganzen Vielfachen des Durchmessers (d') desjenigen Kreises entspricht, der die Verstärkungselemente umgibt.
    7. Gefüge nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungselemente sechseckigen Querschnitt aufweisen. π
    8. Gefüge nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsclcmcnte starr sind.
    9. Gefüge nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Teil der Verstär- wi kungselemente starr ist, während der andere Teil aus weichen Fäden besteht.
    10. Gefüge nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vcrstiirkungselemcn-
    te mit Kunstharz, ummantelt sind. hr>
    11. Gefügc nach einem der Ansprüche 1 bis H), dadurch gekennzeichnet, daß die VerMärkungsclemente Fäden aus Kohlenstoff sind.
    12. Verfahren zur I lerstellung eines dreidimensionalen (iefügcs nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten ebenen, aus parallel zu einer ersten Richtung liegenden Vcrstärkungsclementen gebildeten Bündel und die zweiten ebenen, aus parallel zu einer zweiten, die erste Richtung kreuzenden Richtung liegenden Verslärkungscleiwenten gebildeten Bündel derart gestapelt werden, daß ein erstes und ein zweites Bündel durch die (lesamlheit der ersten und zweiten Scharen gebildet werden, daß die Elemente der nachfolgenden Scharen ein und desselben Bündels zueinander schachbrettartig versetzt sind, daß in die durch diesen SlapclVorgang gebildeten Maschen ein drittes Bündel von parallel /\\ einer dritten Richtung liegenden Verstiirktingsclenienl'.'n und ein viertes Bündel von Versiarkiingsclcmcnien eingesetzt werden, welch letzteres parallel zu einer vierten Richtung liegt, daß die drille und vierte Richtung voneinander unterschiedlich und gegenüber den Scharen des Stapels geneigt sind und dall schließlich das aus den vier Elcmenlenbiiiuleln gebildete ί refuge mit einer Schutzhülle umgeben wird.
    I J. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gckcnnzcichnel. daß die Verslärkungsclcmcnte in Richtungen orientiert sind, die paarweise gleiche Winkel von 70" J<)' miteinander einschließen.
    14. Verfahren nach Anspruch 12. dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung durch Ablagerung von Kohlenstoff bewirki wird.
    15. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnel, daß die Umhüllung durch flüssige Imprägnierung bewirkt wird, wobei nach der Entfernung der gasförmigen Einschlüsse in die Poren ein Harz eingeführt wird, welches polymerisiert und anschließend daran pyrolysiert wird.
    Ib. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung oder Verkleidung durch Infiltration auf gasförmigem Wege erfolgt.
    17. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkleidung oder Umhüllung durch Infiltration auf flüssigem Wege erfolgt, wobei die einzelnen Poren der Verstärkung durch Ablagerung von dünnen Materialschichtcn allmählich aufgefüllt werden, und daß dieses Material aus der Pyrolyse eines flüssigen Harzes gewonnen wird.
    18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablagerung der dünnen Schichten auf den Wänden der Poren durch Eintauchen der Verstärkung in ein flüssiges Harz oder in eine Harzlösung geringer Viskosität und durch Trocknung erfolgt, derart, daß durch Polymerisation und anschließende Pyrolyse des abgelagerten Filmes auf den Wanden der Poren eine l.ackschicht erzeugt wird.
DE19752527867 1974-07-05 1975-06-23 Dreidimensionales Gefüge zur Verstärkung und Verfahren zu dessen Herstellung Expired DE2527867C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR7424243A FR2276916A1 (fr) 1974-07-05 1974-07-05 Nouvelle structure tridimensionnelle utilisable notamment comme renfort

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2527867A1 DE2527867A1 (de) 1976-02-05
DE2527867C2 true DE2527867C2 (de) 1984-11-15

Family

ID=9141184

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19752527867 Expired DE2527867C2 (de) 1974-07-05 1975-06-23 Dreidimensionales Gefüge zur Verstärkung und Verfahren zu dessen Herstellung

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JPS6028654B2 (de)
DE (1) DE2527867C2 (de)
FR (1) FR2276916A1 (de)
GB (1) GB1509208A (de)
IT (1) IT1036449B (de)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53119102U (de) * 1977-02-28 1978-09-21
FR2421056A1 (fr) * 1978-03-29 1979-10-26 Europ Propulsion Texture tridimensionnelle annulaire utilisable notamment comme renfort
FR2424888A1 (fr) * 1978-05-05 1979-11-30 Europ Propulsion Nouvelle texture multidirectionnelle tridimensionnelle
FR2427198A1 (fr) 1978-06-02 1979-12-28 Europ Propulsion Texture tridimensionnelle presentant une direction privilegiee
FR2433003A1 (fr) * 1978-08-08 1980-03-07 Commissariat Energie Atomique Procede de fabrication d'un materiau renforce par une structure textile tridimensionnelle
FR2446175A1 (fr) * 1979-01-09 1980-08-08 Europ Propulsion Texture stratifiee renforcee
FR2494832A1 (fr) * 1979-04-10 1982-05-28 Europ Propulsion Blindage a structure multidirectionnelle
FR2473037A1 (fr) * 1980-01-02 1981-07-10 Europ Propulsion Procede de fabrication d'une structure en carbure de silicium et texture multidirectionnelle en carbure de silicium
JPS57139504U (de) * 1981-02-27 1982-09-01
US4519290A (en) * 1983-11-16 1985-05-28 Thiokol Corporation Braided preform for refractory articles and method of making
FR2596431B1 (fr) * 1986-03-28 1988-07-08 Europ Propulsion Procede de fabrication d'une structure tubulaire stratifiee pour le renfort d'une piece en materiau composite, et piece ainsi obtenue
FR2892644B1 (fr) 2005-10-28 2008-02-08 Snecma Propulsion Solide Sa Structure de garnissage pour colonne d'echange de fluides
BR112013017815B1 (pt) 2011-01-12 2020-05-12 Compagnie Chomarat Estruturas de compósito laminado e métodos para fabricar e usar as mesmas

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2819994A (en) * 1955-07-22 1958-01-14 Thurlow G Gregory Porous and foamy spongelike materials
US3645833A (en) * 1970-05-20 1972-02-29 Us Army Article and method of quasi-isotropic core filaments

Also Published As

Publication number Publication date
GB1509208A (en) 1978-05-04
DE2527867A1 (de) 1976-02-05
JPS6028654B2 (ja) 1985-07-05
FR2276916B1 (de) 1977-03-18
IT1036449B (it) 1979-10-30
FR2276916A1 (fr) 1976-01-30
JPS5139771A (en) 1976-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2527867C2 (de) Dreidimensionales Gefüge zur Verstärkung und Verfahren zu dessen Herstellung
DE2932201C2 (de)
DE4008741C2 (de) Zusammengesetzte keramische Panzerung und Verfahren zur Herstellung derselben
DE2535517C2 (de) Aus mehreren Röhrchen bestehende, die positive aktive Masse elektrischer Bleiakkumulatoren einschließende doppelwandige imprägnierte Röhrchenhülle
DE69126285T2 (de) Verbundwerkstoffvorformlingen, Modulen und Strukturen
DE3000436A1 (de) Schichtstoff
DE2917362C2 (de)
DE3886849T2 (de) Treibladung für Geschütze und Verfahren zum Herstellen einer solchen Ladung.
DE602006000876T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Gewährleistung der Konsistenz eines Vorforms
DE2901857A1 (de) Kohlenstoff-bremsscheibe mit bandumwicklung und verfahren zu ihrer herstellung
DE2348011C3 (de) Verfahren zum Herstellen eines rohrförmigen Körpers aus übereinanderliegenden Schichten aus mit warmhärtendem Kunststoff imprägnierten Kohlenstoff-Fasern
DE1930090A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines optischen Faserbuendels
DE2209928C3 (de) Gefüge, bestehend aus nebeneinanderliegenden Wendeln
DE1421511A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Roehrchen fuer Roehrchenelektroden
DE102013111702A1 (de) Faserverbundbauteil und Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundbauteils
DE2831062A1 (de) Verfahren zur gewinnung eines fasertraegers zur herstellung von verbundwerkstoffen
DE2703670C2 (de) Drahtseil mit einem in geschäumten Kunststoff eingehüllten Seilkern
DE4005772A1 (de) Stabfoermiger koerper und verfahren zu dessen herstellung
DE1525129A1 (de) Druckspannungserzeuger
DE69412022T2 (de) Vorrichtung und Verfahren zur seriellen Herstellung von faserverstärkten Harzteilen
DE2705807B2 (de) Wärmetauscherwand und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE69225231T2 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung von mit dreidimensional strukturierten kontinuierlichen fasern verstärkten verbundwerkstoffen
DE2229831A1 (de) Verfahren zum herstellen eines kohlenstoff-verbundteils
DE3247090C2 (de) Optisches Kabel mit mehreren in einer gemeinsamen Umhüllung angeordneten Adern
DE2853208C2 (de) Fadenförmiges und flexibles Textilmaterial

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
D2 Grant after examination
8328 Change in the person/name/address of the agent

Free format text: BEETZ SEN., R., DIPL.-ING. BEETZ JUN., R., DIPL.-ING. DR.-ING. TIMPE, W., DR.-ING. SIEGFRIED, J., DIPL.-ING. SCHMITT-FUMIAN, W., PRIVATDOZENT, DIPL.-CHEM. DR.RER.NAT., PAT.-ANW., 8000 MUENCHEN

8364 No opposition during term of opposition