DE7826718U1

DE7826718U1 - Biegsame verstaerkungseinlage

Info

Publication number: DE7826718U1
Application number: DE19787826718U
Authority: DE
Original assignee: Civile D'etudes Et De Recherches Pour L'obtention De Fibres Minerales (serofim) Paris Ste
Current assignee: Civile D'etudes Et De Recherches Pour L'obtention De Fibres Minerales (serofim) Paris Ste
Priority date: 1977-09-08
Filing date: 1978-09-08
Publication date: 1979-02-15
Also published as: IT7827474A0; IT1099464B; FR2402730A1; NL7808845A; US4228207A; GB2003946A; FR2402730B1; SE7809436L; GB2003946B

Description

ti· β 4 ν · *

/Biegsame Verstärkungseinlage

Die Erfindimg betrifft biegsame Verstärkungseinlagen, die aus einem Geflecht auf der Basis von Kohlenstoffasern

bestehen. |

Verstärkungs- ':

Die Erfindung betrifft insbesondere einlagen mit vorzugsweise *,

veränderlichem Querschnitt, die als Zwischenprodukt zur Herstellung von starren Strukturen dienen. ' 1?

Bekannt ist die Herstellung von biegsamen zylindrischen Gegenständen durch eine Wickeltechnik, die aber keine Herstellung von Gegenständen veränderlicher Form mit einer regelmäßigen Materialablage ermöglicht.

Verstärkungs-Ebenfalls bekannt ist die Herstellung von einlagen durch Ausschneiden von Gewebe nach einer Schablone. Ein solches Verfahren ist aber für Formteile schwierig und ermöglicht keine Herstellung von nicht abwicklungsfähigen Oberflächen ohne die Erzeugung von Ungleichmäßigkeiten.

Gegenstand der Erfindung sind biegsame Verstärkungseinlagen, die gebildet werden durch ein biegsames, nicht imprägniertes, kontinuierliches, zweidimensionales Geflecht mit vorzugsweise veränderlichem Querschnitt.

Das Geflecht kann durch Fäden oder Stränge gebildet werden, die sich über die ganze Länge des Gegenstands unter einem gleichbleibenden und beliebig gewählten oder unter einem veränderlichen Winkel kreuzen. Die zv/eite Lösung ermöglicht die Herstellung von Strukturen mit einer gleichbleibenden Oberflächenmasse mit vorzugsweise veränderlichem Querschnitt

und die Anpassung der Eigenschaften des fertigen Gegenstands an die Erfordernisse der Anwendung (zum Beispiel Elastizität, Dehnung).

Die !Formteile nach der Erfindung bestehen aus einer geflochtenen Oberfläche mit jeder gewünschten Form einschließlich insbesondere nicht abwicklungsfähiger Formen.

Die Dicke des Geflechts kann überdies gemäß dem gewünschten Ergebnis nach Wunsch variiert werden durch Beeinflussung des j Titers der einzelnen Fäden oder Stränge, der Verspannung des ] Geflechts, das heißt der Wahl des Winkels der sich kreuzenden j Fäden, wobei dieser Winkel wiederum sogar während des Arbeits- j Vorgangs variieren kann, und der Anzahl der übereinanderlie- j genden Lagen.

Schließlich können die verwendeten Fäden oder Stränge gemäß der Verwendung des fertigen Gegenstands unterschiedlicher Natur sein.

Für den Fall, daß eine Ablage mehrerer Lagen gewünscht ist, ist es im allgemeinen zu bevorzugen, jede untere Lage durch ein klebendes Prudukt, eine das Gleiten verhindernde Zwischenlage, einen Haftfilm oder dergleichen zu fixieren, wobei diese Lage von der Natur der verwendeten Fäden oder Stränge abhängt.

Die Erfindung findet insbesondere Anwendung "bei Fäden mit hohem Elastizitätsmodul, die überdies eine hohe Zähigkeit und/oder hohe Reißfestigkeit haben, das heißt wenigstens 50 g/tex , vorzugsweise wenigstens 100 g/tex . Die Fäden mit hohem Elastizitätsmodul werden hergestellt durch Verspinnen von Polymeren mineralischen Ursprungs, wie Bor, Glas, Kohlenstoff, Graphit oder Siliciumcarbid. Als Filamente organischen Ursprungs können diejenigen genannt werden, die aus Polymeren hergestellt werden, die im allgemeinen mit festgebundenen Radikalen substituierte aromatische Kerne enthalten. Als Bei-

spiel für diese Polymere sind zu nennen:die aromatischen Polyamide und insbesondere die sich in para-Steilung befindlichen der Art von Poly-p-phenylen-terephthalamid oder Poly-p-benzamid, die Polyamide oder arylaliphatischen Copolyamide der Art von Polyhexamethylen-terephthalamid oder Copolyamide, hergestellt aus g"sättigten, ungesättigten und/oder alicyclischen, aromatischen oder aliphatischen Dicarbonsäuren, die Copolyamide abgeleitet insbesondere von der Terephthalsäure, der Adipinsäure und den- Tetramethylen- oder p-Phenylen-diaminen, etwa den in der PR-PS 2 272 118 beschriebenen, die Polyoxadiazole, etwa das Polyarylen-l,3,4-oxadiazol, die Copolyoxadiazole, hergestellt aus einer Mischung von Isophthalsäure und Terephthal-i säure oder einer hiervon mit aliphatischen oder alicyclischen Dicarbonsäuren, und die Polymere auf der Basis von Polyvinylalkohol mit hoher Zähigkeit und hohem Elastizitätsmodul.

Die Erfindung findet ebenfalls Anwendung bei thermostabilen industriellen Fäden mit erhöhter Wärmefestigkeit (350 - 500 ⁰C ) auf der Basis von Polymeren, entweder der Art von Polyamid-imid, hergestellt durch Reaktion eines Diamins oder eines seiner Derivate mit einem Säureanhydrid oder einem seiner Derivate, oder der Art von aromatischen Polyamiden, hergestellt durch Reaktion einer aromatischen Dicarbonsäure oder eines ihrer Derivate mit einem Diamin oder einem seiner Derivate, wobei diese Polymere durch Einführung von Säuregruppen modifiziert werden können.

Für den Fall, daß ein besonders gutes Verhalten erzielt werden muß, werden Hochleistungsfäden mit einem Elastizitätsmodul auf

5 /2
Zug von wenigstens 2 · 10 kg/cm , vorzugsweise wenigstens 1,2 · 10 kg/cm , verwendet.

Unter " Fäden " werden verstanden: die endlosen und vereinigten Filamente, hergestellt bei der Zusammensetzung derartiger Fäden im selben Vorgang, die Fäden oder Korde, hergestellt durch Verdrillen, Zwirnen oder Verflechten einer gewissen An-

f| zahl dieser Filamente, die aus Stapelic^ern hergestellten

Garne und Kombinationen aus Stapelfasern mit Endlosfilamenten.

solcher Formteile

' Das Verfahren zur Herstellung / besteht in der Ausführung eines kreisförmigen FlechtVorgangs mit Veränderung des Flechtwinkeis im Verlauf des Vorgangs in Abhängigkeit von der gewünschten Form. Der Flechtwinkel ist der Winkel, der gebildet

wird durch die Achse des Fadens oder des Strangs mit der Achse

der Maschine, die mit derjenigen des Teils zusammenfällt.

\ Die Ablage von Fäden und Strängen erfolgt flach durch Verwen-

dung einer kreisförmig arbeitenden Flechtmaschine mit Spannstäben und sich drehenden Fadenführungen, wobei das Geflecht auf einer Form zum Halten des Gegenstands abgelegt wird.

Ein derartiges Verfahren hat außerdem den Vorteil, daß es die Verwendung von sehr zerbrechlichen Gegenständen, wie Kohlenstoff oder Graphit gestattet, was beim bisher bekannten Verfahren nicht möglich ist.

Es ist auch möglich, in das Geflecht zur Achse des Gegenstands parallele Verstärkungsfaden derselben oder unterschiedlicher Art einzuführen, die zum besseren Halten des Geflechts bestimmt sind.

Die auf diese Weise hergestellten biegsamen Gegenstände sind Zwischenprodiikte zur Herstellung von steifen und leichten Tei-. len mit den gewünschten Verhaltensweisen gemäß dem verwendeten Material. Diese Verhaltensweisen können durch Verwendung von unterschiedlichen Materialarten in ein und demselben Gegenstand modifiziert werden. Hierzu müssen die biegsamen Gegenstände mit irgendeinem geeigneten Harz getränkt werden, das ihnen eine ausreichende Steifheit erteilen kann.

Die fertigen Gegenstände sind von besonderem Interesse für die

Anwendungen, dies Widerstandsfähigkeit und geringes Gewicht erfordern, etwa für gev/isse Sportartikel (Rahmen von Tennisschlägern, Schiffsmasten, Bögen) oder industrielle Anwendungen, wie die Lagerung von korrosiven chemischen Produkten.

Beispiel 1 :

Es wird ein gegossenes kegelstiunpffö'rmiges Teil überzogen, das als Halterung dient und die folgenden Abmessungen aufweist:

Scheitelwinkel 20 °

Höhe 170 mm

Basisdurchmesser 100 mm

Durchmesser an der Spitze 40 mm

Es wird eine kreisförmig arbeitende Flechtmaschine mit 36 Spindeln mit Spannstäben und sich drehenden Fadenführungen verwendet, wobei die Spannung von einem Strang zum anderen genau gleich groß ist.

Jede Spindel enthält einen nicht gezwirnten und vorher mit einem Epoxidharz mit 3,6 g/m geschmälzten Graphitstrang mit einem Elastizitätsmodul auf Zug von 3,8 · 10 kg/cm und einer Zugfestigkeit von 2,1 · 10 kg/cm .

Das kegelstumpfförmige Teil ist auf einem Dorn befestigt, der koaxial zu demjenigen der Flechtmaschine und gegen Drehung und Verschiebung festgelegt ist.

Das Flechten wird auf einen Winkel von etwa 30° eingestellt, wobei mit dem Umflechten des geradesten Abschnitts des Teils begonnen wird. Das Flechten erfolgt mit veränderlichem Winkel in der Weise, daß sich der Flechtpunkt längs der Erzeugenden verschiebt, Der Winkel erreicht 60° am anderen Ende des Teils.

Es wird ein biegsames Geflecht mit gleichbleibender Dicke von 1,5 mm erzielt, das vom Dorn abgezogen werden kann.

Beispiel 2 ;

Es wird ein als Halter dienendes Teil überzogen, das aufeinanderfolgend enthält: einen zylindrischen Teil mit einem Durchmesser.von 30 mm , einen kegelstumpfförmigen Teil mit einem Scheitelwinkel von 22 ° und wieder einen zylindrischen Teil mit einem Durchmesser von 100 mm .

Die Flechtmaschine enthält 36 Spindeln, von denen 18 mit einem Kohlenstoffstrang versehen sind, der mit einem Epoxidharz mit 3,6 g/m geschmälzt ist, wobei die 18 weiteren Spindeln mit endlosen Glasfäden versehen sind, die mit einem siliziumhaltigen Produkt mit 3,6 g/m geschmälzt sind. Die Spindeln werden abwechselnd mit Kohlenstoffasern und Glasfasern gespeist.

Das Teil wird auf einem in Drehrichtung festgelegten Dorn befestigt, der unregelmäßig verschoben wird, was ein Flechten mit aneinandergrenzenden Windungen ermöglicht.

Die Ablage erfolgt beginnend mit dem Teil mit dem größten Durchmesser (regelmäßiger Vorschub in den zylindrischen Teilen und beschleunigter Vorschub in den konischen Teilen), dabei werden folgende Werte eingehalten:

- Flechtwinkel des zylindrischen Teils mit dem größten Durchmesser : 70 ° ,

- Flechtwinkel des kegelstumpfförmigen Teils : 28 - 70 ° ,

- Flechtwinkel des zweiten zylindrischen Teils mit dem kleinsten Durchmesser : 28 ° .

Es wird ein biegsamer Gegenstand erhalten mit aneinandergrenzenden Windungen und mit einer regelmäßigen Dicke von 1,5 mm , vgl. Fig. 1 .

Claims

ßsn, - Di, E, Anamanni ί . ', Dr.R.KoenIn3bo.'fl-2r«r>ln!.. Wive, njfcteögudr .·, Dipl.-Ing, F. Klir.gaeiaen ·■ Dr. F. 2,umstein jun.

Patentanwälte
München 2, Bräuhausstrafle 4

DT 3976

SOGIETE CIVILE D¹ETUDES ET DE EECHEEGHES

POUE L¹OBTEIiTION DE FIBEES MIIiERALES (S.E.E.0.P.I.M.)

21, rue Jean Goujon

75008 Paris, Prankreich

Schutzansprüche

1. Biegsame Verstärkungseinlage, gekennzeichnet durch ein biegsames, zweidimensionales, nicht imprägniertes Geflecht auf der Basis von Fäden oder Strängen mit vorzugsweise hohem Elastizitätsmodul und mit vorzugsweise veränderlichem Querschnitt.

Verstärkungs-2. einlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das

• I « · V t

• · ■ * ί · « ■ IB· 9 1

I » · · · 1 II* I t

* 1 I I I» III III

_ 2 —

Geflecht eine gleichbleibende Dicke hat.

Verstärkungs-

3. einlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der

Kreuzungswinkel der Stränge veränderlich ist.

Veratärkungs-

4. einlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das

Geflecht aus mehreren übereinanderliegenden Lagen besteht.

Verstärkungs-

5. einlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die

übereinanderliegenden Lagen durch eine das Gleiten verhindernde oder gegebenenfalls haftende Zwischenlage getrennt sind.

Verstärkungs-6· einlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die

verwendeten Materialarten von unterschiedlicher Natur sind.

Verstärkungs-

7· einlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Achse des Formteils Verstärkungsfäden eingelagert sind.