DD248647A1

DD248647A1 - LENGTH-ASSEMBLED MEASURING TAPE

Info

Publication number: DD248647A1
Application number: DD27699585A
Authority: DD
Inventors: Sigfrid Kaufmann; Lothar Lauck
Original assignee: Verkehrswesen Hochschule
Priority date: 1985-06-04
Filing date: 1985-06-04
Publication date: 1987-08-12
Also published as: DE3616584A1; DD248647B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Messband, dessen Grundkoerper aus faserverstaerktem Plast besteht. Ihre Anwendung bietet sich besonders dann an, wenn neben der Forderung, die Messunsicherheit nachhaltig zu reduzieren, die Notwendigkeit besteht, eine hohe Robustheit von kohlenstoffaserverstaerkten Baendern zu garantieren. Ziel der Erfindung ist es, den Nachteil mangelnde Querfestigkeit von Plastmessbaendern mit unidirektional angeordneten Verstaerkungsfasern zu beseitigen. Aufgabe ist es, die Bruchsicherheit in Laengsrichtung solcher Baender zu erhoehen; dabei sollen kohlenstoffaserverstaerkte Messbaender dem Stahlmessband adaequate Zugfestigkeiten, ausreichende Flexibilitaet, Laengen-Temperaturkoeffizienten a0 und eine hohe Abriebfestigkeit ihrer Oberflaeche aufweisen. Der Grundkoerper des erfindungsgemaessen Bandes besteht aus zwei oder mehreren seperaten Bandstreifen (1) aus faserverstaerktem Plast (2), die ihrerseits durch Folien (3; 4), die der beidseitigen Beschichtung des Grundkoerpers dienen und bevorzugt die Massverkoerperung implizieren, so verbunden sind, dass sich zwischen ihnen ein bzw. mehrere, im Vergleich zur Dicke des Messbandes abgesenkte Filmscharniere (5) ausbilden. Fig. 2The invention relates to a measuring tape whose basic body consists of fiber-reinforced plastic. Their application is particularly useful when, in addition to the requirement to sustainably reduce the measurement uncertainty, there is a need to guarantee a high degree of robustness of carbon-fiber-reinforced tapes. The aim of the invention is to eliminate the disadvantage of lack of transverse strength of plastic measuring strips with unidirectionally arranged reinforcing fibers. The task is to increase the break resistance in the longitudinal direction of such bands; In this case, carbon-fiber-reinforced measuring belts should have adequate tensile strengths, sufficient flexibility, length-temperature coefficients a0 and a high abrasion resistance of their surface to the steel measuring tape. The basic body of the tape according to the invention consists of two or more separate tape strips (1) made of fiber-reinforced plastic (2), which in turn are connected by films (3; 4) which serve to coat the base body on both sides and which preferably imply the dimensioning of mass form between them one or more, compared to the thickness of the measuring tape lowered film hinges (5). Fig. 2

Description

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Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Meßband, dessen Grundkörper aus faserverstärktem Plast besteht. Als Verstärkungsfasern finden bevorzugt hochfeste und hochmodulige Kohlenstoffasern Anwendung, die in Spezialfaserlaminaten oder mit zusätzlichen Fasern, z. B. Aramid- und Glasfasern, in Mischlaminaten eingesetzt sein können. Die Nutzung der Erfindung bietet sich vor allem dann an, wenn neben der Forderung, die Meßunsicherheit im Vergleich zu konventionellen Meßbandmessungen durch eine drastisch verringerte Masse und einen Längen-Temperaturkoeffizienten α = 0 nachhaltig zu reduzieren, die Notwendigkeit besteht, eine hohe Robustheit von kohlenstoffaserverstärkten Bändern mit unidirektionaler Verstärkung zu garantieren. Es besteht aber auch die -Möglichkeit, die Erfindung bei Meßbändern mit konventionellen Fasern, z. B. Glasfasern, vorteilhaft anzuwenden.The invention relates to a measuring tape, whose base body consists of fiber-reinforced plastic. As reinforcing fibers are preferably high-strength and high modulus carbon fibers application in special fiber laminates or with additional fibers, eg. As aramid and glass fibers, may be used in mixed laminates. The use of the invention is particularly useful when, in addition to the requirement to sustainably reduce the measurement uncertainty compared to conventional Meßbandmessungen by a drastically reduced mass and a length-temperature coefficient α = 0, there is a need, a high robustness of carbon fiber reinforced tapes with unidirectional reinforcement. But there is also the possibility of the invention in measuring tapes with conventional fibers, eg. As glass fibers, advantageous to apply.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Durch das DD-WP G 01 B/247 379-7 ist ein Meßband aus hochleistungsfaserverstärktem Plast bekannt, bei dem die o. g. Eigenschaftsparameter bezüglich Masse und Längen-Temperaturkoeffizient dadurch erreicht werden, indem die Kohlenstoff- und/oder Aramidfasern, bezogen auf die Längsrichtung des Bandes, mit einem Orientierungswinkel von 0...90° angeordnet werden. Der Volumenanteil dieser Fasern am Plastverbund beträgt 10...75%; ihr Längen-Temperaturkoeffizient parallel zur Faserachse ist negativ. Bei den bevorzugten unidirektionalen Laminaten eines Spezialfaserverbundes beträgt, abhängig vom Typ der verwendeten Kohlenstoff- bzw. Aramidfasern, ihr Volumenanteil 20...60 ⁰A. Damit ist diesem Meßband, unabhängig vom detaillierten Aufbau seiner Plastmatrices und konstruktiver Details, eigen, daß alle Verstärkungsfasern des Grundkörpers ausgerichtet und dicht gepackt angeordnet sind. Die empfindlichen Kohlenstoffasern sind erfindungsgemäß durch eine spezielle, beidseitig angebrachte Deckschicht gegen mechanische Einwirkungen von außen geschützt. Hierfür werden schußfaserverstärkte Glasgewebe bzw. Nähgewirke, Glasvlies, Folien, Plastpulver und Lacke verwendet.The DD-WP G 01 B / 247 379-7 a measuring tape made of high-performance fiber-reinforced plastic is known in which the above property parameters with respect to mass and length-temperature coefficient can be achieved by the carbon and / or aramid fibers, based on the longitudinal direction of the Bandes, with an orientation angle of 0 ... 90 ° can be arranged. The volume fraction of these fibers in the plastic composite is 10 ... 75%; their length-temperature coefficient parallel to the fiber axis is negative. In the preferred unidirectional laminates of a special fiber composite, depending on the type of carbon or aramid fibers used, their volume fraction 20 ... 60 ⁰ A. Thus, this measuring tape, regardless of the detailed structure of its Plastmatrices and constructive details, inherently that all reinforcing fibers are aligned and densely packed arranged. The sensitive carbon fibers are protected according to the invention by a special, double-sided cover layer against mechanical effects from the outside. For this purpose, weft-fiber-reinforced glass fabrics or stitchbonded fabrics, glass fleece, films, plastic powders and paints are used.

Ein unidirektional verstärktes KFP-Band ist technologisch eine optimale Lösung, besitzt jedoch die Nachteile einer sehr geringen Querfestigkeit. Die vorzunehmenden Beschichtungen müssen daher gleichzeitig der notwendigen Querverstärkung des Meßbandes dienen. Da die Beschichtungen anderen-seits den Längen-Temperaturkoeffizienten, die Flexibilität und die mögliche Biegung des Bandes ungünstig beeinflussen, ist ihre Dicke je nach Ausführungsvariante praktisch mit etwa 5...30% der KFP-Schicht beschränkt. Folglich ist damit nur eine bedingt wirksame Querfestigkeit erreichbar, die zwar vielen Anwendungsfällen genügt, jedoch den Einsatz von KFP-Meßbändern unter rauheren Meßbedingungen infolge der Gefahr eines inneren Längsbruches in Frage stellt. Das Problem der Querverstärkung steht analog bei allen unidirektional faserverstärkten Bändern, namentlich bei denen mit orientierten Glasfasern (DD-AP 30 900); allerdings nicht in der Schärfe, die die eigenschaftsseitigen Besonderheiten der Kohlenstoffasern (s. Maschinenbautechnik, Berlin 34 [1985] 1, S. 26-30) zum einen und die angestrebten hohen meßtechnischen Gebrauchseigenschaften eines derartigen Bandes (DD-WP G 01 B/247 379-7) zum anderen hervorrufen.A unidirectionally reinforced KFP tape is technologically an optimal solution, but has the disadvantages of a very low transverse strength. The coatings to be made must therefore simultaneously serve the necessary transverse reinforcement of the measuring tape. On the other hand, since the coatings adversely affect the length-temperature coefficient, flexibility and possible bending of the tape, depending on the embodiment, its thickness is practically limited to about 5 to 30% of the KFP layer. Consequently, so that only a conditionally effective transverse strength can be achieved, which indeed satisfies many applications, however, the use of KFP measuring tapes under harsher measuring conditions due to the risk of internal longitudinal break in question. The problem of transverse reinforcement is analogous to all unidirectional fiber-reinforced tapes, especially those with oriented glass fibers (DD-AP 30 900); However, not in the sharpness that the property-specific features of the carbon fibers (see Maschinenbautechnik, Berlin 34 [1985] 1, pp. 26-30) on the one hand and the desired high meßtechnische useful properties of such a band (DD-WP G 01 B / 247 379-7) to the other.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, den Nachteil der mangelnden Querfestigkeit von Meßbändern mit unidirektional angeordneten Verstärkungsfasern ohne Beeinträchtigung der vorteilhaften Gebrauchseigenschaften zu beseitigen, wobei bei kohlenstoffaser- und aramidfaserverstärkten Meßbändern die bekannten Möglichkeiten zur Minimierung der Meßunsicherheit auszuschöpfen sind.The aim of the invention is to eliminate the disadvantage of lack of transverse strength of measuring tapes with unidirectionally arranged reinforcing fibers without affecting the advantageous performance properties, wherein in carbon fiber and aramid fiber-reinforced measuring tapes, the known possibilities for minimizing the measurement uncertainty are exhausted.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, die Bruchsicherheit unidirektional faserverstärkter Plastmeßbänder in Längsrichtung zu erhöhen. Dabei sollen kohlenstoffaserverstärkte Meßbänder dem Stahlmeßband adäquate Zugfestigkeiten, eine ausreichende Flexibilität, einen Längen-Temperaturkoeffizienten α = 0 und eine sehr hohe Abriebfestigkeit ihrer Oberfläche aufweisen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Grundkörper des Meßbandes, der die mechanischen und meßtechnisch interessanten physikalischen Eigenschaften bestimmt, zwei- oder mehrfach längsgeteilt, ausgeführt ist und diese Bandstreifen nur durch Folien, die der beidseitigen Beschichtung des Grundkörpers dienen, verbunden sind. Die Spaltbreite zwischen den schmalen, bevorzugt zwei, Bandstreifen beträgt maximal ein Millimeter; sie kann ggf. aber auch größer gewählt werden. Die Breite der Bandstreifen wird hauptsächlich durch die Art der Maßverkörperung beeinflußt, ist jedoch nicht größer als die Hälfte der Breite handelsüblicher Meßbänder. Die Bandstreifen bestehen aus Plastmatrices, in denen vorzugsweise Kohlenstoffasern unidirektional und in hoher Dichte eingelagert sind; ihr Volumenanteil am gesamten Plastverbund richtet sich nach der Art der Fasern (50...60% bei der Verwendung der bevorzugten hochfesten Fasern). Werden als Verstärkungsfasern Ararriidfasern oder die Kohlenstoffasern in Mischlaminaten eingesetzt, wird diesbezüglich gemäß DD-WP G 01 B/247 379-7 verfahren; der mögliche Einsatz konventioneller Fasern erfolgt in gleichfalls bekannter Weise. Als Beschichtungsfolien, die die Laminate flexibel verbinden, finden vorzugsweise gereckte Polyesterfolien Anwendung. In einer oder in beiden Folien kann die Maßverkörperung des Meßbandes impliziert sein. Die sich aus beiden Folien ergebende Schichtdicke beträgt beim Einsatz von Kohlenstoffasern 5...10% (bei hochfesten Fasern) bzw. 10...30% (bei hochmoduligen Fasern) der KFP-Schicht. Bei dem erfindungsgemäßen Meßband wird praktisch gezielt ein Längsbruch des Maßstabträgers vorweggenommen, und eine weitere Querbeanspruchung kann sich über das in der Mitte des Bandes ergebende Filmscharnier abbauen. Die schmalen, bei der üblichen Strichteilung vorzugsweise-5...6 mm breiten, Bandstreifen sind weit weniger querbeanspruchungsgefährdet als ein kompaktes, mindestens doppelt so breites Band. Das im Vergleich zur Gesamtbanddicke (Faserlaminat- plus zweimal Foliendicke) abgesenkte Filmscharnier kann als Führung, z. B. bei einer opto-elektronischen Abtastung der Maßverkörperung, oder als lichtdurchlässige Schicht bzw. durch Einlagerung von Lichtleitfasern für Anzeige- und/oder Informationszwecke ausgenutzt werden. Da derartige Scharniere bei sachgemäßer Auslegung eine quasi unendliche Lebensdauer aufweisen, sind Verschleißerscheinungen durch Biegung nicht zu erwarten.The object of the invention is to increase the resistance to breakage of unidirectional fiber-reinforced plastic measuring bands in the longitudinal direction. In this case, carbon fiber-reinforced measuring tapes should have the steel measuring tape adequate tensile strengths, sufficient flexibility, a length-temperature coefficient α = 0 and a very high abrasion resistance of their surface. According to the invention, this object is achieved in that the main body of the measuring tape, which determines the mechanical and metrologically interesting physical properties, two or more longitudinally split, is executed, and these tape strips are connected only by films that serve the two-sided coating of the body. The gap width between the narrow, preferably two, strip strips is a maximum of one millimeter; if necessary, it can also be larger. The width of the tape strip is mainly influenced by the type of material measure, but is not greater than half the width of commercially available measuring tapes. The tape strips are made of plastic matrices in which preferably carbon fibers are stored unidirectionally and in high density; Their volume fraction in the total plastic composite depends on the type of fibers (50 ... 60% when using the preferred high-strength fibers). Are used as reinforcing fibers Ararriidfasern or the carbon fibers in mixed laminates, in this regard according to DD-WP G 01 B / 247 379-7 method; the possible use of conventional fibers takes place in a likewise known manner. As coating films which flexibly connect the laminates, stretched polyester films are preferably used. In one or in both films, the material measure of the measuring tape may be implied. The layer thickness resulting from the two films is 5 to 10% (for high-strength fibers) or 10 to 30% (for high-modulus fibers) of the KFP layer when using carbon fibers. In the case of the measuring tape according to the invention, a longitudinal break of the scale carrier is practically anticipated in a targeted manner, and a further transverse load can be reduced by means of the film hinge resulting in the middle of the tape. The narrow strip strips, which are preferably 5 to 6 mm wide in the usual line graduation, are far less susceptible to cross strains than a compact strip which is at least twice as wide. The compared to the total tape thickness (fiber laminate plus twice film thickness) lowered film hinge can serve as a guide, for. B. in an opto-electronic scanning of the material measure, or be used as a translucent layer or by incorporation of optical fibers for display and / or information purposes. Since such hinges have a virtually infinite life when properly designed, wear and tear caused by bending are not expected.

embodiment

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Fig. 1 zeigt als Querschnitt den schematischen Aufbau des erfindungsgemäßen Meßbandes; in Fig. 2 ist der entsprechende Längsschnitt in mehreren Ebenen dargestellt.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. Fig. 1 shows a cross section of the schematic structure of the measuring tape according to the invention; in Fig. 2, the corresponding longitudinal section is shown in several planes.

Der Grundkörper des Meßbandes setzt sich aus zwei 5 mm breiten Bandstreifen 1 zusammen, die zu 60 Vol.-% aus den in einer Plastmatrix aus Epoxidharz gebetteten hochfesten Kohlenstoffaser-Roving 2 bestehen. Die Fasern sind dicht gepackt und unidirektional angeordnet. Die verwendete duroplastische Matrix zeichnet sich durch günstige Kleb- und geringe Schwundeigenschaften aus und gestattet eine höchstmögliche Faserauslastung. Die KFP-Bandstreifen sind beidseitig mit Polyesterfolien 3 und 4 so beschichtet, daß sich zwischen ihnen ein FilmsOharnier 5 mit einer Breite von s: 1 mm ausbildet. Die Folie 3 trägt eine Strichteilung, die farblich zum schwarzen Grundkörper des Meßbandes kontrastiert, die Folie 4 ist eingefärbt. Dabei ist die Strichteilung so aufgebracht, daß auf einem Bandstreifen die eigentliche Teilung und dem anderen die entsprechenden Ziffern und dgl. stehen. Die Schichtdicke beider Folien beträgt je nach Klebstoffauftrag maximal 5...10% der KFP-Schicht der Bandstreifen 1, wobei die Dicke des Gesamtbandes 0,2 mm nicht überschreitet.The main body of the measuring tape is composed of two 5 mm wide tape strips 1, which consist of 60 vol .-% of the embedded in a plastic matrix of epoxy resin high-strength carbon fiber roving 2. The fibers are densely packed and unidirectionally arranged. The thermoset matrix used is characterized by favorable adhesion and low shrinkage properties and allows the highest possible fiber utilization. The KFP tape strips are coated on both sides with polyester films 3 and 4 so that forms between them a FilmOharnier 5 with a width of s: 1 mm. The film 3 carries a Strichteilung, which contrasts in color to the black body of the measuring tape, the film 4 is colored. In this case, the Strichteilung is applied so that the actual division and the other the corresponding digits and the like. Stand on a tape strip. Depending on the application of adhesive, the layer thickness of both films amounts to a maximum of 5... 10% of the KFP layer of the strip strip 1, the thickness of the total strip not exceeding 0.2 mm.

Claims

1. longitudinally divided measuring tape, characterized in that the main body of the measuring tape consists of two or more separate tape strips (1) made of fiber-reinforced plastic with unidirectional fiber arrangement, which are connected by films that serve the two-sided coating of the body, so that between them one or more compared to the thickness of the measuring tape lowered film hinges (5) with a narrow width compared to the tape strip (1) form.

2. longitudinally divided measuring tape according to item 1, characterized in that the tape strips (1) consist of carbon fiber reinforced plastic, wherein the film thickness resulting from two films in high-strength fibers 5 ... 10% or 10 ... 30% at high modulus Fibers of the KFP layer is.

3. longitudinally divided measuring tape according to item 1 and 2, characterized in that one (3) or both (3; 4) slides imply the material measure of the measuring tape.

4. longitudinally divided measuring tape according to item 1 to 3, characterized in that the main body of the measuring tape consists of two tape strips (1), wherein the measuring graduation is applied as a graduation graduation so that on a tape strip the actual division and on the other the corresponding Dimensions are available.

5. Longitudinally divided measuring tape according to items 1 to 3, characterized in that one or more film hinges (5) serve to guide the measuring tape and / or display or information purposes.