DE29502546U1 - Fluorierte Flugzeugkabinenscheiben aus gerecktem Polymethylmethacrylat - Google Patents
Fluorierte Flugzeugkabinenscheiben aus gerecktem PolymethylmethacrylatInfo
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Description
BESCHREIBUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Flugzeugverglasungen,
insbesondere Flugzeugseitenscheiben aus gerecktem Polymethylmethacrylat (PMMA), deren Beständigkeit gegenüber
Umwelteinflüssen verbessert ist.
Für Flugzeugverglasungen, insbesondere Seitenfenster von Verkehrsmaschinen, sind Scheiben aus PMMA gebräuchlich.
Unter PMMA sind im folgenden Polymere aus einem Hauptanteil aus Methylmethacrylat und ggf. Anteilen von Comonomeren wie
z.B. Acrylaten zu verstehen. PMMA ist hinreichend hart, formstabil, thermisch verformbar und weist eine hohe
Transparenz auf, worauf seine Anwendung als ein ideales Material zur Herstellung von Flugzeugscheiben beruht;
Vieweg-Esser, Kunststoff-Handbuch, Bd. IX, S. 786-818, Carl
Hanser-Verlag, 1975. Unter Flugzeugscheiben aus PMMA sollen im folgenden Formteile aus PMMA, die zum Einbau in einen
Flugzeugfensterrahmen geeignet sind, verstanden werden.
Entsprechende Formteile werden heute üblicherweise aus
gegossenem PMMA hergestellt indem das Material zunächst unter Erhitzung biaxial gereckt, geschliffen und poliert,
anschließend in Form geschnitten und nochmals thermisch und unter Druck in die endgültige, gewölbte Flugzeugfensterform
gebracht wird. Zuletzt werden die Anbaukanten eingefräst. Übliche Abmessung für Flugzeugkabinenscheiben betragen ca.
400 mm &khgr; 3 00 mm &khgr; 10 mm (Höhe &khgr; Breite &khgr; Dicke), wobei die Scheibe entsprechend der Rundung des Flugzeugrumpfes gewölbt
ist. Die so erhaltenen Formteile sind hervorragend als Flugzeugkabinenscheiben geeignet. Es besteht jedoch seit
langem das Problem, daß die Scheiben bei den extremen Witterungsbedingungen in großen Flughöhen
Korrosionserscheinungen zeigen. Nach einiger Zeit tritt eine von den eingefrästen Anbaukanten ausgehende Rißbildung ein,
die einen Austausch der Scheibe notwendig macht. Diese von den Kanten ausgehende Rißbildung wird in der Fachsprache als
"Edge-Cracking" bezeichnet.
Es wurde daher als Aufgabe gesehen, verbesserte Flugzeugscheiben zu erzeugen, bei denen die von den Kanten
ausgehende Rißbildung vermieden wird.
Zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit von Kunststoffen sind verschiedene Methoden bekannt. Dazu zählen
auch Fluorierungsverfahren für Kunststoffe. Die
internationale Anmeldeschrift WO 83/03419 beschreibt ein Verfahren zur Oberflächenfluorierung von Kunststoffteilen,
wodurch deren Eigenschaften wie Verschmutzungstendenz, Waschbarkeit, Zugfestigkeit, Bedruckbarkeit etc. verbessert
werden. Als Beispiele für Kunststoffe werden u.a. Polyvinylchlorid (PVC) oder
Polycarbonat (PC) genannt. Diese können u.a. als synthetische Kleidungsfasern, Plastiktüten, wie Blutbeuteln,
oder PC-Sicherheitsglas verwendet werden. Zur Fluorierung werden die Kunststoffteile in einer gasdichten Kammer bei
Raumtemperatur und höchstens etwa 1 bar Druck für 1-30 Minuten mit verdünntem Fluorgas (nicht wesentlich mehr als
ungefähr 4 % F2 z.B. in Stickstoff) in Kontakt gebracht. Die
Verbesserung der Oberflächeneigenschaften beruht auf einem
irreversiblen Austausch von Wasserstoffatomen des Kunststoffs durch Fluor-Atome. Diese molekulare Veränderung
ist an den Oberflächen am intensivsten und nimmt zum Inneren des Kunststoffteils hin sukzessive ab. Die Fluorierung von
Flugzeugscheiben war bisher nicht bekannt.
Als wesentlich für das bekannte Verfahren wird hervorgehoben, daß die maximale Einwirkungszeit und die
Obergrenze für den Fluoranteil im Gasgemisch so gewählt wurden, daß im Kunststoff nur CF- und keine CF2~Gruppen
entstehen. Diese Forderung wird dadurch begründet, daß sich CF2~Gruppen negativ auf die Eigenschaften der Kunststoffe
auswirken, indem u.a. die Flexibilität bei niedrigen Temperaturen, die Zugfestigkeit oder die optischen
Eigenschaften verschlechtert werden.
Daß sich durch die abgewandelte Anwendung des an sich bekannten Verfahrens eine völlig andere Eigenschaft, nämlich
das "Edge Cracking" von Flugzeugkabinenscheiben, verbessern läßt, konnte allerdings nicht vorhergesehen werden.
Es wurde gefunden, daß das "Edge-Cracking"-Verhalten von
PMMA Flugzeugkabinenscheiben erheblich verbessert werden kann, wenn diese vor Einbau oberflächlich fluoriert werden.
Überraschenderweise werden besonders vorteilhafte Ergebnisse erzielt, wenn die Einwirkungszeit und die Fluorkonzentration
des F2/N2-Gasgemisches deutlich höher gewählt werden als
beim Verfahren der Offenlegungsschrift WO 83/03419, so daß
aufgrund dieses Standes der Technik eher negative Eigenschaften, wie verminderte Flexibilität zu erwarten
gewesen wären. Die erfindungsgemäßen Flugzeugkabinenscheiben ermöglichen es, die Austauschintervalle deutlich zu
verlängern, ohne die Scheibe wesentlich zu verteuern und sind somit von erheblichem kommerziellem Nutzen.
Die Erfindung kann ausgeführt werden, indem man eine oder vorzugsweise mehrere Flugzeugscheiben aus PMMA mit bereits
fertig gefrästen Einbaukanten zunächst in eine Vakuumkammer verbringt. Mittels einer Pumpe wird das Gefäß nun auf ca. 1
mbar evakuiert. Nun läßt man ein Gasgemisch aus elementarem Fluor und Stickstoff mit 5 bis 15 % F2~Anteil bis zu einem
Druck von ca. 700 mbar einströmen und beläßt dieses für 10 bis 100 Minuten, vorzugsweise für 30 bis 50 mm bei 20 - 60
Grad C in der Kammer. Danach wird die Kammer zur Entfernung des Gasgemisches mehrfach mit Luft gespült. Die fluorierten
Flugzeugscheiben werden entnommen und sind fertig zum Einbau.
a ·
In der Oberfläche der erfindungsgemäßen
Flugzeugkabinenscheiben kann das eingebaute Fluor, z.B. mittels ESCA-Analyse (Electron Spectroscopy for Chemical
Analysis) nachgewiesen werden. Gegenüber unbehandelten Flugzeugkabinenscheiben kann ein deutlich verbessertes Edge-Cracking-Verhalten
festgestellt werden, das z.B. im praktischen Flugeinsatz nach z.B. 2000 bis 3000 Flugstunden
durch visuelle Beurteilung nachgewiesen werden kann.
In einem Vorversuch wurden zunächst optimale Fluorierungsbedingungen für den Werkstoff PLEXIGLASRGS 249,
aus dem u.a. Flugzeugkabinenscheiben hergestellt werden können, ermittelt.
Für den Versuch wurden Stäbe aus gerecktem PlexiglasR249 mit
den Abmessungen 180 &khgr; 25 &khgr; 6 mm (Länge &khgr; Breite &khgr; Dicke) verwendet. Die Stäbe wurden in ein Vakuumgefäß gelegt, das
mittels einer Pumpe auf einen Druck von 1 mbar evakuiert wurde. Die Fluorierung wurde in verschiedenen Ansätzen, in
denen die Einwirkdauer eines Fluor/Stickstoffgeraisches und
dessen Fluoranteil variiert wurde, durchgeführt. Die Fluorierung wurde bei einem Druck von 500 mbar und
Raumtemperatur ausgeführt. Nach dem Ablauf der jeweiligen Einwirkzeiten wurde das Vakuumgefäß vor Entnahme der Stäbe
mehrfach mit Luft gespült.
Anschließend wurde die Spannungsrißbeständigkeit der Stäbe
im Test nach MIL-P-25690 4.6.10 bestimmt. Dazu wurden je 10 Stäbe zunächst trocken und feucht konditioniert.
Anschließend wurden die Stäbe unter Spannung mit mit Isopropanol oder Toluol/Isobutylacetat angefeuchteten
Läppchen bzw. Filterpapieren in Kontakt gebracht. Nach einer Einwirkzeit von 3 0 Minuten wurde die Grenzbiegespannung der
Stäbe gemäß den Testvorschriften bestimmt.
Bei Stäben, die mit 10 % F2 für 40 Minuten fluoriert worden
waren, wurden die besten Ergebnisse erhalten. Gegenüber unbehandelten Prüfstäben war die Grenzbiegespannung um
bis 40 % verbessert. Diese Bedingungen wurden daher für einen Versuch zur Fluorierung von Flugzeukabinenscheiben
übernommen.
Einbaufertige Flugzeugkabinenscheiben aus PlexiglasRGS
wurden für 40 Minuten bei 500 mbar in einer zuvor auf 1 mbar
evakuierten Kammer mit einem 10 % F2/90 % ^-Gasgemisch
fluoriert. Die Scheiben wurden anschließend einem Praxis-Flugtest für 2 600 Stunden unterzogen und anschließend
visuell auf Edge-Cracking untersucht. Während bei nicht fluorierten Kontroll-Scheiben Edge-Cracking festgestellt wurde, trat dieses bei den erfindunggemäßen fluorierten Scheiben nicht auf.
visuell auf Edge-Cracking untersucht. Während bei nicht fluorierten Kontroll-Scheiben Edge-Cracking festgestellt wurde, trat dieses bei den erfindunggemäßen fluorierten Scheiben nicht auf.
Claims (2)
1. Flugzeugkabinenscheibe aus gerecktem Polymethylmethacrylat
mit verbessertem Edge-Cracking-Verhalten, dadurch gekennzeichnet, daß sie oberflächlich fluoriert ist.
2. Flugzeugkabinenscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Fluorierung durch ein
Fluorbegasungsverfahren erfolgt.
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|---|---|---|---|
| DE29502546U DE29502546U1 (de) | 1995-02-16 | 1995-02-16 | Fluorierte Flugzeugkabinenscheiben aus gerecktem Polymethylmethacrylat |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| DE29502546U1 true DE29502546U1 (de) | 1995-04-06 |
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Country Status (1)
| Country | Link |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| FR2827295A1 (fr) * | 2001-07-13 | 2003-01-17 | Saint Gobain | Materiau transparent en plaque ,a base de polymere de methacrylate de methyle,modifie en surface,vitrages incorporant ce materiau,et procedes correspondants |
| DE102015222868A1 (de) * | 2015-11-19 | 2017-05-24 | Nanogate PD Systems GmbH | Transparente Substrate |
-
1995
- 1995-02-16 DE DE29502546U patent/DE29502546U1/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
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| FR2827295A1 (fr) * | 2001-07-13 | 2003-01-17 | Saint Gobain | Materiau transparent en plaque ,a base de polymere de methacrylate de methyle,modifie en surface,vitrages incorporant ce materiau,et procedes correspondants |
| WO2003006538A1 (fr) * | 2001-07-13 | 2003-01-23 | Saint-Gobain Glass France | Plaque transparente a base de polymere de methacrylate de methyle, modifiee en surface |
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