DD262275A1

DD262275A1 - CASSESTIC CARRIER OF CARBON-STAINLESS PLAST

Info

Publication number: DD262275A1
Application number: DD30438487A
Authority: DD
Inventors: Sigfrid Kaufmann; Lothar Lauck
Original assignee: Verkehrswesen Hochschule
Priority date: 1987-07-01
Filing date: 1987-07-01
Publication date: 1988-11-23

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Massstabtraeger aus kohlenstoffaserverstaerktem Plast in Form eines Messbandes oder bandartigen Massstabes mit einem Laengen-Temperaturkoeffizienten a0, dessen KFP-Struktur mit PETP-Folie abgedeckt ist. Ziel der Erfindung ist die Verbesserung des Designs solcher Massstabtraeger durch eine attraktive, funktionell abgestimmte Oberflaechengestaltung, ohne Beeintraechtigung der vorteilhaften mechanischen und physikalischen Eigenschaften. Erfindungsgemaess ist die PETP-Folie einseitig mit einer extrem duennen Metallschicht versehen, die mittels bekannter Technologien der Vakuumbeschichtung aufgebracht wurde. Als Beschichtungsmaterial kommen Aluminium, Titannitrid, oder Chrom-Nickel-Legierungen zum Einsatz.The invention relates to a scale carrier made of carbon fiber reinforced plastic in the form of a measuring tape or tape-like scale with a length-temperature coefficient a0 whose KFP structure is covered with PETP film. The aim of the invention is to improve the design of such scale carriers by an attractive, functionally matched surface design, without neglecting the advantageous mechanical and physical properties. According to the invention, the PETP film is provided on one side with an extremely thin metal layer which has been applied by means of known vacuum coating techniques. The coating material used is aluminum, titanium nitride or chromium-nickel alloys.

Description

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Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft einen Maßstabträger aus kohlefaserverstärktem Plast bevorzugt in Form eines Meßbandes oder eines bandartigen Maßstabes, der sich durch einen Längen-Temperaturkoeffizienten α = 0 auszeichnet. Die Nutzung der Erfindung bietet sich dann an, wenn das Design solcher KFP-Strukturen durch eine attraktive funktionell abgestimmte Oberflächengestaltung zu verbessern ist.The invention relates to a scale carrier made of carbon fiber reinforced plastic preferably in the form of a measuring tape or a band-like scale, which is characterized by a length-temperature coefficient α = 0. The use of the invention lends itself when the design of such KFP structures is to be improved by an attractive functionally matched surface design.

Characteristic of the known state of the art

Neben den bewährten Meßbändern aus Stahl, den seit längerem bekannten Plastmeßbändern unter Verwendung von Glasfasern gibt es neuerdings verschiedenartigste Meßbänder aus kohlenstoffaserverstärktem Plast. Die in DD-WPG 01 B/ 2473707 und DE-OS 3616584 beschriebenen Lösungen schlagen Bänder vor, die gegenüber Meßbändern aus hochfestem Stahl bei drastisch reduzierter Maßße vergleichbare Festigkeitsparameter aufweisen und sich von allen Entwicklungen durch einen Längen-Temperaturkoeffizienten α = 0 abheben. Diesen Bändern ist unabhängig vom detailierten Aufbau der Plastmatrix und konstruktiver Details, eigen, daß alle Verstärkungsfasern des Meßstabträgers streng ausgerichtet und dicht gepackt angeordnet sind. Dazu werden die Fasern in Form von Rovings eingesetzt. Die empfindlichen Kohlenstoffasern sind durch prädestiniertes Verstärkungsmaterial gegen mechanische Einwirkung von außen geschützt. Sind die Kohlenstoffasern in einem Mischlaminat eingeordnet, erfolgt dieser Schutz bevorzugt durch die robusten Glas- oder Aramidfasern. Bei reinen Kohlenstoffaserlaminaten ist eine gesonderte Schutzschicht, die gegebenenfalls gleichzeitig der Querverstärkung dient, unumgänglich. Die Schutzschicht wird üblicherweise beidseitig der Kohlenstoffaser-Rovings aufgebracht und ist im Vergleich zu diesen von extrem geringer Dicke. Die zulässige Gesamtdicke der Schutzschichten beträgt maximal 30% der Laminatdicke. Als Schutzschicht soll bevorzugt Glasvlies, das nach dem Aufbringen auf minimale Dicke abgeschliffen wird, Verwendung finden. Als weitere geeignete Schichtmaterialien werden schußfaserverstärktes Glasgewebe bzw. Nähgewirke, Folien, Plastpulver und Lacke genannt. Für den praktischen Einsatz solcher Bänder hat sich jedoch erwiesen, daß Kohlenstofflaminate mit hochfesten Fasern den vielfältigen Anforderungen (u.a. hohe Zerreißkraft, kleine Aufwickeldurchmesser), Anforderungen am besten entsprechen. In diesem Fall (darf um den Längen-Temperaturkoeffizienten α = 0 tatsächlich zu erreichen) die Schutzschicht nur noch 5... 10% der Laminatdicke betragen, so daß von den o.g. Materialien für ein Meßband üblicher Dicke nur noch PETP-Folien infrage kommen. Die Verwendung solcher Folien ist auch bei der vorgeschlagenen längsgeteilten Ausführung von KFP-Meßbändern (DE-OS 3616584) notwendig. Neben der Wahrnehmung der Schutzfunktion für die Kohlenstoffasern dienen sie hier dazu, zwei oder mehrere KFP-Streifen zu einem Band zu fügen und durch die Ausbildung von Filmscharnieren einen eventuellen Längsbruch des Maßstabträgers vorwegzunehmen. Dazu bieten sich gereckte PETP-Folien aufgrund ihrer quasi unendlich großen Ermüdungsbeständigkeit geradezu an; hinzu kommt ihre ausgezeichnete Verschleißfestigkeit. Die Verwendung klarsichtiger PETP-Folie führt allerdings dazu, daß die Struktur des Laminats und dessen schwarze Eigenfarbe einschließlich technologisch nicht auszuschließender Fehlstellen, z. B. separierte Fasern, sichtbar sind. Für ein Meßmittel befriedigt diese optische Qualität nicht, zumal so das Aufbringen einer durchgängig kontrastierenden Maßverkörperung erschwert wird. Das zusätzliche Aufbringen üblicher Beschichtungsmaterialien, z. B. verschleißfester Lacke oder Plastpulver, entfällt, da damit infolge der verfahrensbedingten Mindestschichtdicken die zulässige Gesamtdicke der Schutzschicht überschritten und ggf. die angestrebte Scharnierwirkung aufgehoben wird.In addition to the proven measuring tapes made of steel, the plastic measuring tapes known for a long time using glass fibers, there are now most diverse measuring tapes made of carbon-fiber reinforced plastic. The solutions described in DD-WPG 01 B / 2473707 and DE-OS 3616584 suggest tapes which have comparable strength parameters to measuring tapes of high-strength steel with drastically reduced dimensions and stand out from all developments by a length-temperature coefficient α = 0. Regardless of the detailed structure of the plastic matrix and constructional details, these bands are peculiar in that all the reinforcing fibers of the measuring rod carrier are arranged strictly aligned and tightly packed. For this purpose, the fibers are used in the form of rovings. The sensitive carbon fibers are protected by predestined reinforcing material against external mechanical impact. If the carbon fibers are arranged in a mixed laminate, this protection is preferably achieved by the robust glass or aramid fibers. In the case of pure carbon fiber laminates, a separate protective layer, which optionally simultaneously serves for transverse reinforcement, is unavoidable. The protective layer is usually applied on both sides of the carbon fiber rovings and is compared to these of extremely small thickness. The permissible total thickness of the protective layers is a maximum of 30% of the laminate thickness. The preferred protective layer is glass fleece, which is ground to a minimum thickness after application. As further suitable layer materials weft fiber reinforced glass fabric or Nähgewirke, films, plastic powder and paints are called. However, for the practical use of such tapes it has been found that carbon laminates with high strength fibers best meet the various requirements (including high tensile strength, small take-up diameter), requirements. In this case (in order to actually reach the length-temperature coefficient α = 0), the protective layer should amount to only 5 to 10% of the laminate thickness, so that of the above-mentioned. Materials for a measuring tape of conventional thickness only PETP films come into question. The use of such films is also in the proposed longitudinally split version of KFP measuring tapes (DE-OS 3616584) necessary. In addition to the perception of the protective function for the carbon fibers, they serve here to add two or more KFP strips to a band and anticipate the eventual longitudinal breakage of the scale carrier by the formation of film hinges. In addition, stretched PETP films offer due to their almost infinite fatigue resistance downright; Added to this is their excellent wear resistance. However, the use of transparent PETP film leads to the fact that the structure of the laminate and its black inherent color including technologically not be excluded defects, eg. B. separated fibers are visible. For a measuring means this optical quality does not satisfy, especially since the application of a consistently contrasting material measure is difficult. The additional application of conventional coating materials, eg. B. wear-resistant paints or plastic powder, is omitted, since thus exceeded the permissible total thickness of the protective layer due to the process-related minimum layer thicknesses and possibly the desired hinge effect is repealed.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, die optische Qualität der Oberfläche von Maßstabträgern aus kohlefaserverstärktem Plast, bei denen die Fasern mit hohem Volumenanteil unidirektional angeordnet und durch PETP-Folien abgedeckt sind, bei Beibehaltung bisheriger vorteilhafter Gebrauchseigenschaften zu verbessern.The aim of the invention is to improve the optical quality of the surface of scale carriers made of carbon fiber reinforced plastic, in which the fibers are arranged with a high volume fraction unidirectional and covered by PETP films, while maintaining previous advantageous performance characteristics.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, das angestrebte Design ohne negative Beeinflussung der mechanischen und physikalischen Eigenschaften des Maßstabträgers, namentlich bezüglich Längen-Temperaturkoeffizient, Flexibilität sowie Quer- und Abriebfestigkeit, zu erreichen.The object of the invention is to achieve the desired design without adversely affecting the mechanical and physical properties of the scale carrier, namely with respect to length-temperature coefficient, flexibility and transverse and abrasion resistance.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die zum Schutz der Kohlenstoffaser verwendete gereckte PETP-Folie mit einer Metallschicht extrem geringer Dicke beschichtet wird. Hierfür kommen erfindungsgemäß Aluminium, Titannitrid oder Chrom-Nickel-Legierungen zum Einsatz, die mittels bekannter Technologie der Vakuumbeschichtung einseitig auf die Folie aufgebracht werden. Die sich aus beiden Folien ergebende Schichtdicke beträgt einschließlich der Dicke des Metalllauftrages bei hochfesten Kohlenstoffasern 5... 10% bzw. bei hochmoduligen Fasern 10...30% der KFP-Schicht. Bei der Verwendung von Aluminium ist die Folie bevorzugt so auf den Maßstabträger aufgebracht, daß die Aluminiumschicht innen, d.h. am KFP-Laminat, und damit vor Verschleiß geschützt, liegt. Es ist möglich, daß nur die Maßverkörperung tragende Seite des Maßstabträgers eine beschichtete Folie aufweist. Die Gegenseite ist folglich nur mit einer unbeschichteten, ggf. eingefärbten PETP-Folie abgedeckt. Die Folien sind in jedem Fall miteinander verschweißt. Die Dicke der verwendeten Folien ist bevorzugt kleiner 10 Mikrometer, wobei der Auftrag des Beschichtungsmaterials maximal 2 Mikrometer ausmacht. Der erfindungsgemäße Maßstabträger weist somit neben einer glatten Oberfläche und einer dem Verwendungszweck angepaßten Farbgebung die zu vordernde gute Verschleißfestigkeit auf. Zudem zeichnet sich die vorgeschlagene Gestaltung der Oberfläche des Maßstabträgers durch eine gute Korrospondenz mit der Herstellungstechnologie aus.According to the invention, this object is achieved in that the stretched PETP film used to protect the carbon fiber is coated with a metal layer of extremely small thickness. For this purpose, according to the invention aluminum, titanium nitride or chromium-nickel alloys are used, which are applied by means of known technology of vacuum coating on one side of the film. The layer thickness resulting from the two films, including the thickness of the metal support, is 5 to 10% for high-strength carbon fibers or 10 to 30% of the KFP layer for high-modulus fibers. When using aluminum, the film is preferably applied to the scale carrier such that the aluminum layer inside, i. on the KFP laminate, and thus protected from wear. It is possible that only the dimensional scale carrying side of the scale carrier has a coated film. The opposite side is therefore covered only with an uncoated, possibly colored PETP film. The films are welded together in any case. The thickness of the films used is preferably less than 10 micrometers, the application of the coating material making up a maximum of 2 micrometers. The scale carrier according to the invention thus has, in addition to a smooth surface and a color matched to the intended use, the good wear resistance to the front. In addition, the proposed design of the surface of the scale carrier is characterized by a good Korrospondenz with the manufacturing technology.

embodiments

Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert. Fig. 1 zeigt links den Querschnitteines erfindungsgemäßen Maßstabträgers bei Aluminiumbeschichtung; rechts ist dieser Schnitt bei Beschichtung mit Titannitrid dargestellt. Als Maßstabträger wird ein längsgeteiltes Meßband aus kohlenstoffaserverstärktem Plast angenommen. Der Grundkörper des Meßbandes setzt sich aus zwei 5 mm breiten Bandstreifen 1 zusammen, die zu 60Vol.-% aus hochfesten Kohlenstoffaser-Rovings 2 bestehen. Die KFP-Bandstreifen sind beidseitig mit PETP-Folien 3 und 4 so beschichtet, daß sich zwischen ihnen ein Filmscharnier 5 mit einer Breite von max. 1 mm ausbildet. Die Dicke des Meßbandes beträgt 0,2 mm. Im Beispiel links ist die 4 Mikrometer dicke Folie 3 so aufgebracht, daß die 100 Nanometer dicke Aluminiumschicht 6 zu den Bandstreifen 1 zeigt. Die Aluminiumschicht 6 wurde unter Vakuum bei einer Arbeitsgeschwindigkeit von 5...6 (max. 10) m/s auf die PETP-Folie 3 aufgebracht. Die der Maßverkörperung entgegenliegende Folie 4 ist schwarz eingefärbt. Mit diesem Schichtaufbau wird gewährleistet, daß einerseits die das Design bestimmende Aluminiumschicht bei rauhen Nutzungsbedingungen (z.B. Schleifen auf dem Boden, häufiges Aufwickeln) genügend geschützt wird und zusätzlich Fehlstellen optisch ohne Beeinträchtigung der Verschleißfestigkeit ausgeglichen werden. Aufgrund der ausgezeichneten Verschleißfestigkeit von Titannitrid ist es im Beispiel rechts zweckmäßig, sowohl die Folie 3 als auch die Folie 4 einseitig (jeweils außen) mit Titannitrid 7 zu belegen. Infolge der unterschiedlichen Beanspruchung werden diese Dicken mit 0,2...0,5 Mikrometer (Folie 3, mit Maßverkörperung) bzw. 2 Mikrometer (Folie 4) festgelegt. Das Aufbringen dieser Schichten erfolgt im reaktiven Verfahren bei einer Arbeitsgeschwindigkeit von 0,1 ...0,2 (max. 1,0) m/s.The invention will be explained in more detail with reference to two embodiments. Fig. 1 shows on the left the cross sections of a scale carrier according to the invention with aluminum coating; on the right this section is shown when coated with titanium nitride. As a scale carrier, a longitudinally split measuring tape made of carbon fiber reinforced plastic is assumed. The main body of the measuring tape is composed of two 5 mm wide tape strips 1, which consist of 60% by volume of high-strength carbon fiber rovings 2. The KFP tape strips are coated on both sides with PETP films 3 and 4 so that between them a film hinge 5 with a width of max. 1 mm forms. The thickness of the measuring tape is 0.2 mm. In the example on the left, the 4 micron thick film 3 is applied so that the 100 nanometer thick aluminum layer 6 to the tape strip 1 shows. The aluminum layer 6 was applied to the PETP film 3 under vacuum at a working speed of 5... 6 (max. The measuring standard opposite foil 4 is colored black. This layer construction ensures that, on the one hand, the design-determining aluminum layer is adequately protected under harsh conditions of use (e.g., ground sanding, frequent winding) and, in addition, defects are compensated optically without compromising wear resistance. Due to the excellent wear resistance of titanium nitride, it is expedient in the example on the right to cover both the film 3 and the film 4 on one side (in each case on the outside) with titanium nitride 7. Due to the different stresses, these thicknesses are set at 0.2 ... 0.5 microns (film 3, with material measure) or 2 microns (film 4). The application of these layers takes place in the reactive process at an operating speed of 0.1... 0.2 (max. 1.0) m / s.

Claims

1. scale carrier made of carbon fiber reinforced plastic in the form of a belt-like scale, in which the fibers are unidirectional and covered by polyester films, characterized in that the films are coated with metal.

2. scale carrier according to claim 1, characterized in that is used as coating material aluminum, titanium nitride or a chromium-nickel alloy, which is applied on one side.

3. scale carrier according to claim 1 and 2, characterized in that the resulting from two films Shcichtdicke including the thickness of the metal job in high-strength fibers 5 ... 10% or 10 .- 30% of high-modulus fibers of the KFP layer ,

4. scale carrier according to claim 1 to 3, characterized in that when using aluminum, the films are applied to the KFP body so that the aluminum layer faces the body.

5. scale carrier according to claim 1 to 4, characterized in that only the dimensional standard carrying side of the scale carrier has a coated film.

6. scale carrier according to claim 1 to 5, characterized in that the thickness of the metal layer on the side which carries the material measure, is less than on the opposite side.