DE3127505A1 - Verfahren zum zumindest teilweisen metallisieren einer oberflaeche einer schichtstruktur - Google Patents
Verfahren zum zumindest teilweisen metallisieren einer oberflaeche einer schichtstrukturInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum zumindest teilweisen Metallisieren
der außenliegenden und/oder innenliegenden Oberfläche einer Schichtstruktur gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1·
Durch Formen, insbesondere Preßformen hergestellte Schichtstruktu- ,-
ι ren, welche in ein polymerisiertes Harz eingebettete Gewebeschich- \
ten aufweisen, werden sehr häufig im Luftfahrzeugbau verwendet, z.B. bei der Herstellung von Gehäusen, bei Verkleidungen für Luftfahrzeuge
u.dgl. Viele dieser SchichtStrukturbauteile müssen eine
Metallisierung aufweisen, welche zumindest einen Teil ihrer Oberfläche bedeckt. Diese Metallisierung dient dazu sicherzustellen,
daß - je nach Verwendung - ein Schutz gegen elektrostatische Aufladungen, gegen elektromagnetische Interferenzen, gegen Blitzeinschlag,
gegen Errosion usw. erhalten wird.
Es ist bekannt, ein derartiges Schichtstrukturbauteil mit einer elektrisch leitenden Metallschicht zu versehen, indem man zwischen
zwei Gewebeschichten ein Metallgeflecht einlegt, bevor das Schichtstrukturbauteil
geformt wird. Ein so hergestelltes Schichtstrukturbauteil hat jedoch eine nur geringe mechanische Belastbarkeit, da γ
das metallische Geflecht nur einen schlechten Verbund mit den Gewebeschichten
eingeht. Darüber hinaus bietet ein metallisches Geflecht nur einen begrenzten Schutz gegen elektromagnetische Interferenzen
und darüber hinaus nur einen schlechten Schutz gegen elektrostatische Aufladungen.
Man kann das Metallisieren einer Oberfläche eines Schichtstruktbauteiles
auch so durchführen, daß man nach dem Formen des Bauteiles
nach bekannten Verfahren eine metallische Schicht aufbringt, z.B. durch elektrolytisches Abscheiden von Metall, durch Aufspritzen
geschmolzener Metallpartikel auf die Oberfläche des Bauteiles oder
durch Aufbringen einer Metallisier-Farbe, also einer Farbe, die einen hohen Anteil an Metallpulver enthält. Bringt man eine Metallisierung
nach dem Formen auf Schichtstrukturbauteile auf, so muß man eine Mehrzahl von Nachteilen in Kauf nehmen: die Werkstücke müssen
von der Formwerkstatt in eine Metallisierwerkstatt gebracht werden?
vor dem Metallisieren muß die Oberfläche eines jeden Werkstückes sehr genau und damit kostspielig behandelt werden; die gesamte Herstellungszeit
für ein jedes Schichtstrukturbauteil wird erheblich erhöht, ebenfalls sein Gestehungspreis; schließlich haftet der metallische
Film bzw. die Schicht der metallisierenden Farbe nur schwach und oft in ungenügender Stärke am Bauteil, so daß die Metallisierung
sehr empfindlich gegen Stoßbelastungen, Kratzer u.dgl. ist. Eine derartige Metallisierung muß daher im Laufe der Lebensdauer
des Bauteils oft wieder erneuert werden.
Durch die vorliegende Erfindung soll ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 so weitergebildet werden, daß ohne aufwendige Bearbeitung der zu metallisierenden Oberflächenabschnitte und
ohne Beeinträchtigung der mechanischen Festigkeit der Schichtstruktur eine homogene Metallisierung zumindest eines Teiles einer der
Oberflächen einer Schichtstruktur erhalten wird.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren gemäß
Anspruch 1.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren sind somit die oben geschilder-
ten Nachteile ausgeräumt: Man braucht die Schichtstrukturbauteile nach dem Formen nicht in eine gesonderte Metallisierwerkstatt zu
bringen; es ist auch nicht notwendig, ihre Oberfläche vor dem Metallisieren
sorgfältig unter hohen Kosten zu behandeln. Es kann somit die Gesamtherstellungszeit für ein jedes Schichtstrukturbauteil·
inklusive der Metallisierungsschicht erheblich vermindert werden, ebenso die Herstellungskosten. Schließlich dringt das polymerisierbare
Harz, welches zum Tränken der zuvor metallisierten Gewebeschicht verwendet wird, im Herstellungsschritt des Formens bzw.
Preßformens zwischen die Gewebefasern ein, und zwar so gut, daß im fertigen Schichtstrukturbauteil· die die Metallisierung bildenden
Partikel untereinander und mit den Fasern der Gewebeschicht durch das gehärtete Tränkharz zu Agglomeraten verbunden sind, und zwar
wohigemerkt ohne Beeinträchtigung der eiektrischen Kontinuität der
Metallisierung. Ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes
Schichtstrukturbauteil mit Metal^sierung hat somit eine sehr
hohe Widerstandsfähigkeit gegen Stoßbeiastungen, gegen Kratzer und
andere mechanische Einwirkungen. Außerdem hat die Metallisierungsschicht eine Lebensdauer, die gleich derjenigen des Schichtstrukturbauteiies
selbst ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen
angegeben.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispieien
unter Bezugnahme auf die beiiiegende Zeichnung näher eriäutert.
In dieser zeigen:
Fig. 1 einen Herstellungsschritt des Preßformherstellungs
verfahrens für ein Schichtstrukturbauteil, bei dem
nur der konvexe Abschnitt der Oberfläche metallisiert ist; und
Fig. 2 denselben Herstellungsschritt bei einem Preßform-
herstcllungsvorfahren für ein SchichtsLrukturbauteil,
bei welchem sowohl der konkave als auch der konvexe Abschnitt der Oberfläche metallisiert
sind.
Zunächst soll die Herstellung eines Schichtstrukturbauteiles in Trog- bzw. Rinnenform beschrieben werden, bei dem nur die außenliegende
Oberfläche, also der konvexe Teil der Gesamtoberfläche metallisiert werden soll.
Das Schichtstrukturbauteil wird aus einem Stapel aus mehreren Gewebeschichten
hergestellt, welche frei von metallischen Fasern sind. Die Gewebeschichten können z.B. aus natürlichen Fasern hergestellt
sein, bestehen jedoch vorzugsweise aus synthetischen Fasern, insbesondere Glasfasern, Kohlenfasern oder Kevlar-Fasern
(Kevlar ist ein registriertes Warenzeichen).
Bevor diejenige Gewebeschicht ausgeschnitten wird, welche die zu metallisierende Oberfläche des Schichtstrukturbauteils bzw. den zu
metallisierenden Oberflächenabschnitt des Schichtstrukturbauteils ,
bilden soll, wird das noch aufgerollte Gewebe metallisiert. Dies kann z.B. dadurch erfolgen, daß man auf eine der Oberflächen dieses
Gewebes geschmolzene metallische Partikel aufspritzt, insbesondere unter Verwendung eines starken Druckluftstrahles ο Hierzu kann man
eine Spritzpistole verwenden, wie sie als "Metallisierpistole" in verschiedenen Ausführungsformen im Handel erhältlich ist»
Infolge ihrer hohen kinetischen Energie dringen die Metallpartikel
zwischen die Fasern des Gewebes ein und scheiden sich auf diesen ab. Da die metallischen Partikel in flüssigem Zustand aufgespritzt
werden, bilden sie auf der entsprechenden Oberfläche des Gewebes eine gleichförmige und elektrisch-leitende Metallschicht, welche
ausgezeichnet an den an der Oberfläche liegenden Fasern des Gewebes haftet. Verwendet man eine Metallisierpistole, so kann man die
Dicke der abgeschiedenen metallischen Schicht sehr genau einstellen. Die Schichtdicke kann z.B. einige Zehntel Millimeter oder sogar
nur einige Hunderstel Millimeter betragen.
Nach dem Metallisieren schneidet man aus der Rolle metallisierten Gewebes ein Gewebestück aus, dessen Form und Abmessungen denjenigen
des herzustellenden Schichtstrukturbauteiles entsprechen. Danach schneidet man in gleicher Weise aus Rollen nicht metallisierten
Gewebes Gewebestücke aus, die die erforderliche Form und die
erforderlichen Abmessungen haben, wobei man die Anzahl der verwendeten Gewebestücke in Abhängigkeit vom Verhältnis zwischen der
Dicke des Gewebes und der Dicke der Wand des fertigen Schichtstrukturbauteiles wählt.
Anschließend werden das metallisierte Gewebestück und die nicht metallisierten
Gewebestücke mit einem polymerisierbaren Harz getränkt.
Letzteres kann ein Polyesterharz, ein Epoxyharz, ein Formaldehyd-Phenolharz,
ein Polyimidharz u.dgl. sein. Die so getränkten Gewebestücke werden dann in einem Formwerkzeug übereinandergestapelt.
In Fig. 1 ist die metallisierte Gewebeschicht mit 1 bezeichnet. Sie
wird mit ihrer metallisierten Oberfläche direkt auf eine ünterform
5b des Formwerkzeuges gelegt. Hernach werden auf die Gewebeschicht
1 die anderen, nicht metallisierten Gewebeschichten 2,3 und 4 gelegt. Hernach erfolgt das Preßformen des Gewebeschichtstapels, indem
man eine Oberform 5a und die ünterform 5b des Formwerkzeuges
aufeinander zu bewegt. Dies kann z.B. unter Verwendung einer Presse erfolgen.
Soll sich die Metallisierung auf der konkaven Oberfläche des herzustellenden
Schichtstrukturbauteiles befinden, so muß die metallisierte Gewebeschicht als oberste in den Stapel gelegt werden, d.h.,
sie nimmt den Platz der Gewebeschicht 4 von Fig. 1 ein, während eine andere nicht metallisierte Gewebeschicht direkt die ünterform
5b berührt.
Fig. 2 zeigt den gleichen Herstellungsschritt bei der Herstellung
eines Schichtstrukturbauteiles, bei dem sowohl die konvexe Oberfläche als auch die konkave Oberfläche metallisiert sein sollen.
In diesem Falle wird zunächst eine metallisierte Gewebeschicht 1a in direkter Berührung auf die Unterform 5b gelegt. Auf sie werden
nicht metallisierte Gewebeschichten 2 und 3 aufgelegt, und schließlich wird oben auf den Gewebeschichtstapel eine weitere metallisierte
Gewebeschicht 1b aufgelegt.
Nach dem Polymerisieren des Harzes, mit dem man die verschiedenen Gewebeschichten getränkt hat, wird das Schichtstrukturbauteil ausgeformt.
Das Polymerisieren des Tränkharzes kann man durch Wärmezufuhr beschleunigen. Nach dem Ausformen kann man das Schichtstrukturbauteil
ggf. auf seine endgültigen Kanten schneiden.
-V-i
Dadurch, daß man in der oben beschriebenen Art und Weise die metallisierte
Gewebeschicht bzw. diejenigen metallisierten Gewebeschichten so anordnet, daß sie zumindest einen Teil der Gesamtoberfläche
des Schichtstrukturbauteiles bilden, vermeidet man, daß eine metallische Schicht zwischen zwei getränkte Gewebeschichten
zu liegen kommt. Letzteres wäre im Hinblick auf den Zusammenhalt der verschiedenen Schichten des Schichtstrukturbauteiles von Nachteil.
Es versteht sich, daß das oben beschriebene Verfahren nicht nur dazu
verwendet werden kann, auf einer Oberfläche eines Schichtstrukturbauteiles eine durchgehende Metallisierung herzustellen, sondern
auch dazu, auf einem Schichtstrukturbauteil ein Netz metallischer Bänder oder eine metallische Schicht beliebiger Form zu erzeugen.
Hierzu braucht man nur beim Metallisieren der Gewebeschicht bzw. der Gewebeschichten diejenigen Abschnitte dieser Gewebeschicht bzw.
Gewebeschichten, die nicht metallisiert werden sollen, mit Schablonen abzudecken.
Zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens kann eine große
Anzahl von Metallen verwendet werden,z.B. Aluminium und Aluminiumlegierungen,
Zink, Silber usw. Es versteht sich, daß die metallisierte Gewebeschicht bzw. die metallisierten Gewebeschichten auch
auf andere Art und Weise metallisiert werden können, z.B. durch elektrolytisches Abscheiden von Metall oder durch Aufspritzen eines
metallisierenden Lackes.
Claims (4)
1. .-Verfahren zum zumindest teilweisen Metallisieren der außenliegenden
und/oder innenliegenden Oberfläche einer Schichtstruktur, welche durch Formen eines Stapels von von metallischen Fasern
freien, insbesondere aus synthetischen Fasern hergestellten Gewebeschichten,
die mit einem polymerisierbaren Harz getränkt sind, hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß man die Gewebeschicht
bzw. die Gewebeschichten, welche die außenliegende und/oder innenliegende Oberfläche der Schichtstruktur bilden,
vor dem Formen der Schichtstruktur und vorzugsweise vor dem Tränken der Gewebeschichten zumindest teilweise metallisiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewebeschicht
bzw. die Gewebeschichten, welche später die außenliegende und/oder die innenliegende Oberfläche der Schichtstruktur
bilden, nur auf derjenigen ihrer Oberflächen metallisiert werden, welche später die innenliegende bzw. außenliegende
Oberfläche der Schichtstruktur bildet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das Metallisieren der Gewebeschicht bzw. der Gewebeschichten durch Aufspritzen geschmolzener metallischer Partikel erfolgt,
z.B. unter Verwendung eines Druckluftstrahles, der in einer speziellen Spritzpistole erzeugt wird»
4. Schxchtstrukturen, deren außenliegende und/oder innenliegende Oberfläche zumindest teilweise nach dem Verfahren nach einem
der Ansprüche 1 bis 3 metallisiert ist.
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