DE102016013431A1 - Impact-indicating coating for fiber composites - Google Patents

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Abstract

Bei der Verwendung von Faserverbundwerkstoffen, beispielsweise im Bereich der Luftfahrt, besteht das grundsätzliche Problem der visuellen Detektierbarkeit schlaginduzierter Schädigungen im Faserverbundwerkstoff. Zudem lässt sich mit bekannten visuellen Methoden nicht feststellen, ob eine Impaktbeanspruchung den Faserverbundwerkstoff geschädigt hat oder ob der Faserverbundwerkstoff unbeschädigt geblieben ist.Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass eine impaktindizierende Beschichtung auf dem Faserverbundwerkstoff aufgebracht ist, welche aus in einer Kunststoff-Matrix eingebetteten Hohlkörpern besteht und diese Beschichtung, nach Einwirkung moderater Impakt-Energien keinen sichtbaren Abdruck aufweist, bei Einwirkung höherer Impakt-Energien einen visuell sichtbaren, konkav ausgebildeten Abdruck aufweist und bei Einwirkung hoher Impakt-Energien und einer Schädigung des unter der Beschichtung liegenden Faserverbundwerkstoffs, im Bereich des konkav ausgebildeten Abdrucks des Impaktors, einen visuell sichtbaren konvex ausgebildeten Innenhof aufweist.Derartige Beschichtungen können in allen Anwendungsbereichen für Faserverbundwerkstoffe Einsatz finden, so beispielsweise an Rotoren für Windrädern oder Anwendungen in der Luftfahrt.When using fiber composite materials, for example in the field of aviation, there is the fundamental problem of the visual detectability of impact-induced damage in the fiber composite material. In addition, it can not be determined by known visual methods whether an impact stress has damaged the fiber composite material or whether the fiber composite material has remained undamaged. The object is achieved in that an impact-indicating coating is applied to the fiber composite, which consists of embedded in a plastic matrix hollow bodies exists and this coating, after exposure to moderate impact energies has no visible impression, has a visually apparent, concave impression when exposed to higher impact energies and exposure to high impact energies and damage to the lying under the coating fiber composite material, in the concave imprint of the impactor, having a visually visible convex inner courtyard. Such coatings can be found in all applications for fiber composites use, such as rotors for wind turbines or applications in aviation.

Description

Faserverstärkte Kunststoffe ermöglichen aufgrund ihrer hohen dichtespezifischen Festigkeit und Steifigkeit eine effiziente Leichtbauweise. Gepaart mit einer hohen Ermüdungsfestigkeit, bietet der Einsatz von faserverstärkten Kunststoffstrukturen ein erhebliches Einsparpotential der Betriebskosten.Fiber-reinforced plastics enable efficient lightweight construction due to their high density-specific strength and rigidity. Coupled with a high fatigue strength, the use of fiber-reinforced plastic structures offers a significant savings potential of operating costs.

An Faserverbundwerkstoffe werden je nach Anwendung besonders hohe Ansprüche an die Festigkeit der verwendeten Materialien bei gleichzeitig geringem Gewicht sowie an die Korrosionsbeständigkeit gestellt. Zudem müssen Faserverbundwerkstoffe extrem widerstandsfähig gegen mechanische und umgebungsbedingte Beanspruchungen sein. Die Strukturen müssen zudem für die Aufnahme von Missbrauchslasten und schlaginduzierter Materialschädigungen ausgelegt sein.Depending on the application, particularly high demands are placed on fiber composites on the strength of the materials used, while at the same time being of low weight and on corrosion resistance. In addition, fiber composite materials must be extremely resistant to mechanical and environmental stresses. The structures must also be designed to absorb abuse loads and impact-induced material damage.

Bei der Verwendung von Faserverbundwerkstoffen, beispielsweise im Bereich der Luftfahrt, besteht das grundsätzliche Problem der visuellen Detektierbarkeit schlaginduzierter Schädigungen im Faserverbundwerkstoff. Zudem lässt sich mit bekannten visuellen Methoden nicht feststellen, ob eine Impaktbeanspruchung den Faserverbundwerkstoff geschädigt hat oder ob der Faserverbundwerkstoff unbeschädigt geblieben ist.When using fiber composite materials, for example in the field of aviation, there is the fundamental problem of the visual detectability of impact-induced damage in the fiber composite material. In addition, it can not be determined with known visual methods whether an impact stress has damaged the fiber composite material or whether the fiber composite material has remained undamaged.

Die Detektierbarkeit schlaginduzierter Materialschädigungen an Faserverbundwerkstoffen stellt eine besondere Herausforderung dar. Dies liegt darin begründet, dass schlaginduzierte Materialschädigungen an Faserverbundwerkstoffen an der Werkstoffoberfläche erst ab sehr hohen Schlagenergien visuell sichtbar sind. Während sich beispielsweise eine metallische Oberfläche in dem Bereich der Schlaginduzierung plastisch verformt und damit visuell sichtbar ist, verändert sich die Oberfläche des Faserverbundwerkstoffs im Bereich der Schlaginduzierung kaum.The detectability of impact-induced material damage to fiber composites presents a particular challenge. This is due to the fact that impact-induced material damage to fiber composite materials on the material surface is visually visible only from very high impact energies. For example, while a metallic surface is plastically deformed in the area of impact induction and thus visually visible, the surface of the fiber composite material hardly changes in the area of impact induction.

Die zumeist unter der Oberfläche - liegenden signifikanten Materialschädigungen sind damit visuell nicht erkennbar.The significant damage to the material, which is usually below the surface, is therefore not visually discernible.

Die Erfindung betrifft die frühzeitige Erkennung des sogenannten „kaum sichtbaren Schlagschadens“, englisch Barely Visible Impact Damage (BVID), an Faserverbundwerkstoffen. Der sogenannte „kaum sichtbare Schlagschaden“ wird im Folgenden auch als „BVID“ abgekürzt. Schlagbeanspruchungen werden im Folgenden auch als Impaktbeanspruchungen bezeichnet. Eine Impaktbeanspruchung (Impakt: Einschlag, Aufprall, von lat. impactus = eingeschlagen) entsteht durch das Auftreffen eines Körpers (Impaktors) auf der Oberfläche eines meist sehr viel größeren Körpers.The invention relates to the early detection of the so-called "barely visible impact damage", English Barely Visible Impact Damage (BVID), on fiber composites. The so-called "barely visible impact damage" is also abbreviated below as "BVID". Impact stresses are also referred to below as impact stresses. Impact stress (Impact: impact, impact, from lat. Impactus = hit) is caused by the impact of a body (impactor) on the surface of a much larger body.

BVID sind unter anderem in einer von der Federal Aviation Administration (FAA) und der European Aviation Safety Agency (EASA) erarbeiteten Schadensklassifizierung kategorisiert. Bauteile müssen in der Lage sein, ihre jeweiligen Auslegungslasten trotz einer Vorschädigung zu ertragen. Das Maß für die Bauteilvorschädigung ist dabei zumeist die visuelle Sichtbarkeit und damit die Größe des Schlagschadens, nicht aber die Impakt-Energie. Die Auslegungsphilosophien der Hersteller orientieren sich an dieser Klassifizierung, bei der die mögliche Schädigung durch Impaktbeanspruchung bei gründlichen visuellen Inspektionen erkennbar wird.BVID's are categorized in a federal government's Federal Aviation Administration (FAA) and European Aviation Safety Agency (EASA) rating. Components must be able to withstand their respective design loads despite pre-damage. The measure of component damage is usually the visual visibility and thus the size of the impact damage, not the impact energy. Manufacturers' design philosophies are based on this classification, which identifies potential impact damage during thorough visual inspection.

Einschläge in Strukturelementen aus Faserverbundwerkstoffen durch Impaktbeanspruchung können verschiedene Ursachen haben.Impacts in structural elements of fiber composite materials due to impact stress can have different causes.

Die Impaktbeanspruchung ist einer der häufigsten Schäden an Strukturen aus Faserverbundwerkstoffen, welcher sowohl während der Montage oder Wartung als auch im Betrieb entstehen kann. Obwohl eine Impaktbeanspruchung meist keine sichtbaren Oberflächenschäden hinterlässt, kann diese Zwischenfaserbrüche und Delaminationen von Einzelschichten im Inneren der Faserverbundstruktur verursachen.Impact stress is one of the most common damage to fiber composite structures, which can occur during assembly or maintenance as well as during operation. Although impact stress usually leaves no visible surface damage, it can cause inter-fiber breaks and delaminations of single layers inside the fiber composite structure.

Impaktbeanspruchungen können während des Transports oder während der Montage, z. Bsp. durch herunterfallende Werkzeuge oder durch das Herunterfallen der Struktur selbst, erfolgen. Impaktbeanspruchungen können auch nach dem Einbau erfolgen, so zum Beispiel durch Objekte auf der Start/Landebahn, Vogelschlag, Hagel oder Kollision mit Fahrzeugen.Impact stresses can during transport or during assembly, for. Eg by falling tools or by the fall of the structure itself, done. Impact stresses can also occur after installation, such as objects on the runway, bird strike, hail or collision with vehicles.

Bei Faserverbundwerkstoffen findet man, im Gegensatz zu vielen herkömmlichen Konstruktionswerkstoffen wie z. B. Metallen, insbesondere aufgrund der Anisotropie des Faserverbundwerkstoffes deutlich unterschiedliche Versagensarten und -formen.In fiber composites can be found, in contrast to many conventional construction materials such. As metals, especially due to the anisotropy of the fiber composite material significantly different types of failure and forms.

Dies ist insbesondere durch die orthotropen Werkstoffeigenschaften, hervorgerufen durch den schichtweisen Aufbau und das naturgemäße Vorhandensein zweier oder mehrerer Materialien in einem Verbundwerkstoff, begründet. Bei einer Impaktbeanspruchung findet eine lokale, starke Belastung der Struktur an der Impaktbeanspruchungsstelle statt.This is due in particular to the orthotropic material properties, caused by the layered structure and the natural presence of two or more materials in a composite material. In the case of an impact load, a local, heavy load of the structure takes place at the impact stress point.

Der Schadenstyp BVID lässt sich, bei gründlicher Sichtinspektion, mit bloßem Auge an der Oberfläche der inspizierten Struktur entdecken. Die Identifikation eines solches Schadens unterliegt dabei meist den subjektiven Eindrücken des jeweiligen Prüfers.The type of damage BVID can be detected with the naked eye on the surface of the inspected structure during a thorough visual inspection. The identification of such damage is usually subject to the subjective impressions of the respective examiner.

Eine Konstruktion, bei der ein Impaktbeanspruchung frühzeitig erkennbar wird, ermöglicht die Herstellung leichter Strukturen, da wenig Zusatzmaterial zur Kompensation der Schädigung durch bis BVID, erforderlich ist. A design that detects impact stress early makes it possible to produce light structures, as little additional material is needed to compensate for damage due to BVID.

In der Fachliteratur finden sich Erläuterungen zu Schadensmechanismen und Abhilfemaßnahmen für BVID, wie beispielsweise in „H. Wagner, H. Bansemir, K. Drechsler: Verhalten unterschiedlicher FVW-Bauweisen und Fertigungstechniken unter Schlagbelastung, DGLR-Jahrestagung, Darmstadt 2008“.Explanations of damage mechanisms and remedies for BVID can be found in the literature, as in "H. Wagner, H. Bansemir, K. Drechsler: Behavior of different FVW construction methods and production techniques under impact load, DGLR Annual Meeting, Darmstadt 2008 ".

Die Offenlegungsschrift DE10 2008 057 893 A1 beschreibt auf Seite 3/10 unter [0012] Schichten zum Schutz vor thermischen oder mechanischen Einwirkungen auf Faserverbundwerkstoffe wobei diese Schichten elektrisch leitende Schichten aus Kupfer oder Kupferbasiswerkstoff und als mechanische Schutzschicht aus Glasfaserwerkstoff oder Glasfaserverbundwerkstoff ausgebildet sind.The publication DE10 2008 057 893 A1 describes on page 3/10 under layers for protection against thermal or mechanical effects on fiber composites wherein these layers are formed electrically conductive layers of copper or copper base material and as a mechanical protective layer of glass fiber material or glass fiber composite material.

Die Patentschrift DE 10 2012 012 930A1 beschreibt eine Monitoring-Schicht aus Faserverbundwerkstoffen, die dazu dient, das Anschneiden von tragenden Faserlagen während der Fertigung zu vermeiden.The patent DE 10 2012 012 930A1 describes a monitoring layer made of fiber composite materials, which serves to avoid the cutting of load-bearing fiber layers during production.

Bekannte Beschichtungen zum Schlagschutz werden häufig weich ausgeführt, um die Impaktbeanspruchung zu dämpfen oder hart und kompakt ausgeführt, so zum Beispiel aus Glasfaserverbundwerkstoff, um eine Beschädigung darunter liegender Werkstoffe zu vermeiden. Allerdings führt eine weiche, dämpfende Beschichtung nicht zu den erfindungsgemäßen vorteilhaften Effekten der frühzeitigen optischen Anzeige von BVID sowie dem vorteilhaften Effekten der Anzeige innerer Laminatschädigungen. Auch eine harte und kompakte Beschichtung führt aufgrund der geringen Deformation nicht zu den erfindungsgemäßen vorteilhaften Effekten, der Anzeige innerer Laminatschädigungen von BVID an Faserverbundwerkstoffen.Known coatings for impact protection are often made soft to dampen the impact load or made hard and compact, such as fiberglass composite, to avoid damage to underlying materials. However, a soft, cushioning coating does not result in the advantageous effects of the early visual display of BVID according to the present invention and the beneficial effects of indicating internal laminate damage. Even a hard and compact coating does not lead to the advantageous effects according to the invention, the indication of inner laminate damage of BVID on fiber composite materials due to the low deformation.

Als impaktindizierende Beschichtungen sind auch drucksensitive Folien bekannt. Diese basieren auf dem Prinzip der Mikrofarbkapseln. Bei Überschreiten eines bestimmten Schwelldruckes platzen bestimmte Kapseln und ein Farbmuster entsteht. Die Höhe des Impakts lässt sich quantitativ anhand des Farbmusters erkennen. Je stärker die Färbung, desto höher der Impakt.Pressure-sensitive films are also known as impact-indicating coatings. These are based on the principle of micro-color capsules. When a certain threshold pressure is exceeded, certain capsules burst and a color pattern is created. The height of the impact can be quantitatively identified by the color pattern. The stronger the color, the higher the impact.

Eine Beschichtung von Faserverbundbauteilen mit Mikrofarbkapseln ist bekannt. Anhand der Färbung lässt sich allerdings nicht erkennen, ob der Faserverbundwerkstoff beschädigt oder unbeschädigt ist. Zudem sind die mikrokapselbasierten, impaktindizierenden Beschichtungen sehr teuer, erfüllen teilweise Kundenanforderungen nicht und sind sehr aufwändig in der Applikation. Darüber hinaus weisen sie eine extrem hohe Sensitivität bei lokal begrenzten Lasten auf.A coating of fiber composite components with micro-color capsules is known. However, the coloration does not reveal whether the fiber composite material is damaged or undamaged. In addition, the microcapsule-based, impaktindizierenden coatings are very expensive, sometimes meet customer requirements and are very expensive in the application. In addition, they have an extremely high sensitivity with localized loads.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, impaktindizierende Beschichtungen für Anwendungen an Faserverbundwerkstoffen derart weiter zu entwickeln, dass die dem heutigen Stand der Technik entsprechenden Nachteile vermieden werden.The invention is therefore based on the object of further developing impact-indicating coatings for applications on fiber composite materials in such a way that the disadvantages corresponding to the current state of the art are avoided.

BVID sollen dabei möglichst frühzeitig, nach Einwirken moderat hoher Impakt - Energien ab einem gewissen und durch Anpassung der Beschichtungszusammensetzung einstellbaren Energieniveau, visuell angezeigt werden. Nach Einwirken sehr geringer Impakt - Energien, d.h. bei Impakt - Energien unter einem gewissen Energieniveau, soll keine visuelle Anzeige erfolgen. Denn geringe Impakt - Energien können bereits durch normale Handhabung und Lasten während des Transports, der Montage oder des Betriebs auftreten.BVID should be visually displayed as early as possible after exposure to moderately high impact energies above a certain energy level that can be set by adjusting the coating composition. After exposure to very low impact energies, i. At impact energies below a certain energy level, no visual indication should be given. Low impact energies can already occur through normal handling and loads during transport, assembly or operation.

Zudem soll die Anzeige erfindungsgemäß so erfolgen, dass visuell zwischen einem beschädigten und einem unbeschädigten Faserverbundwerkstoff unterschieden werden kann. Die Erfindung soll weiterhin sehr leicht und robust sein und kostengünstig auf Faserverbundwerkstoffen zu applizieren sein.In addition, the display according to the invention should be such that it is possible to differentiate visually between a damaged and an undamaged fiber composite material. The invention should continue to be very light and robust and inexpensive to apply to fiber composites.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Oberfläche des Faserverbundwerkstoffs mit einer Beschichtung, bestehend aus Hohlkörpern, welche in einer Kunststoff-Matrix eingebettet sind, versehen wird. Die Aufbringung der Beschichtung kann hierbei unter anderen durch Tauchverfahren, Harzinjektionsverfahren, Lackierverfahren, Sprühverfahren und Handlaminierverfahren erfolgen. Die impaktindizierende Beschichtung auf dem Faserverbundwerkstoff, welche aus in einer Kunststoff-Matrix eingebetteten Hohlkörpern besteht, weist nach Einwirkung moderater Impakt-Energien keinen sichtbaren Abdruck auf, weist bei Einwirkung höherer Impakt-Energien einen visuell sichtbaren, konkav ausgebildeten Abdruck auf und weist bei Einwirkung hoher Impakt-Energien und einer Schädigung des unter der Beschichtung liegenden Faserverbundwerkstoffs, im Bereich des konkav ausgebildeten Abdrucks des Impaktors, einen visuell sichtbaren konvex ausgebildeten Innenhof auf.The object is achieved in that the surface of the fiber composite material with a coating consisting of hollow bodies, which are embedded in a plastic matrix, is provided. The application of the coating can in this case be carried out, inter alia, by dipping method, resin injection method, painting method, spraying method and hand lamination method. The impact-indicating coating on the fiber composite, which consists of hollow bodies embedded in a plastic matrix, has no visible impression after exposure to moderate impact energies, has a visually visible, concave impression when exposed to higher impact energies and has a higher impact Impact energies and damage to the fiber composite material lying under the coating, in the region of the concave imprint of the impactor, a visually visible convex inner courtyard.

Derartige Beschichtungen können in allen Anwendungsbereichen für Faserverbundwerkstoffe Einsatz finden, so beispielsweise an Rotoren für Windrädern oder Anwendungen in der Luftfahrt.Such coatings can find application in all applications for fiber composites, such as rotors for wind turbines or applications in aviation.

Das Mischungsverhältnis von Kunststoff-Matrix zu Hohlkörper liegt bezogen auf das Gesamtvolumen der Beschichtung in einem Bereich zwischen 30% Kunststoff-Matrix zu 70% Hohlkörper und 90% Kunststoff-Matrix zu 10% Hohlkörper. Die Hohlkörper, beispielsweise Glashohlkugeln, weisen typischerweise Abmessungen zwischen 2 µm und 300 µm auf. Versuche mit der erfindungsgemäßen Beschichtung haben die im Folgenden beschriebenen Ergebnisse gezeigt.The mixing ratio of plastic matrix to hollow body is based on the total volume of the coating in a range between 30% plastic matrix to 70% hollow body and 90% plastic matrix to 10% hollow body. The hollow bodies, for example hollow glass spheres, typically have dimensions of between 2 μm and 300 μm. Experiments with the coating according to the invention have shown the results described below.

Bei einer Schlagbeanspruchung mit sehr geringen Impakt - Energien ist keine visuelle Anzeige an der erfindungsgemäßen Beschichtung zu erkennen.In the case of impact stress with very low impact energies, no visual indication of the coating according to the invention can be seen.

Bei einer Schlagbeanspruchung mit höheren Impakt - Energien ist eine visuelle Anzeige an der erfindungsgemäßen Beschichtung zu erkennen wobei anhand der Anzeige, für den Fachmann unerwartet, visuell erkennbar ist, ob der darunter liegende Faserverbundwerkstoff geschädigt ist oder nicht. Sobald eine Schädigung des unter der Beschichtung liegenden Faserverbundwerkstoffs vorliegt, bildet sich an der erfindungsgemäßen Beschichtung im Bereich des Abdrucks des Impaktors ein Innenhof in Form einer Erhebung aus. Liegt keine Schädigung des unter der Beschichtung liegenden Faserverbundwerkstoffs vor, bildet sich an der erfindungsgemäßen Beschichtung im Bereich des Abdrucks des Impaktors kein Innenhof aus.In the case of impact stress with higher impact energies, a visual indication of the coating according to the invention is to be recognized, whereby, visually recognizable to those skilled in the art, the display visually recognizes whether the underlying fiber composite material is damaged or not. As soon as there is damage to the fiber composite material lying beneath the coating, an inner courtyard in the form of a protrusion is formed on the coating according to the invention in the region of the imprint of the impactor. If there is no damage to the fiber composite material lying beneath the coating, no inner court is formed on the coating according to the invention in the region of the imprint of the impactor.

Zur Feineinstellung der visuellen Anzeige kann die Beschichtung erfindungsgemäß weitere Füllstoffe, wie beispielsweise aber nicht ausschließlich Nanopartikel enthalten.For fine adjustment of the visual display, the coating according to the invention may contain further fillers, such as, but not limited to, nanoparticles.

Durch Impakt - Energien oberhalb eines ersten Grenzwertes kollabiert die Beschichtung, insbesondere der Hohlkörper.Impact energies above a first limit value collapse the coating, in particular the hollow body.

Durch deren Einbettung in die Kunststoff-Matrix, stellt sich kein poröser Materialabtrag ein. Vielmehr ist eine bleibende, quasi-plastische Verformung der Beschichtung zu beobachten. Es stellt sich nahezu ein Abdruck der Negativform des Impaktors ein.By embedding them in the plastic matrix, no porous material removal occurs. Rather, a permanent, quasi-plastic deformation of the coating is observed. It turns almost an impression of the negative form of the impactor.

Für den Fachmann unerwartet ist festzustellen, dass sich in der erfindungsgemäßen Beschichtung bei einer Impakt - Energie oberhalb eines zweiten Grenzwertes, im Abdruck der Negativform des Impaktors ein Innenhof ausbildet.For the person skilled in the art, it is unexpected to note that in the coating according to the invention an inner court develops at an impact energy above a second limit value, in the impression of the negative form of the impactor.

Dies lässt sich dadurch erklären, dass die Beschichtung die kinetische Energie des Impaktors in diesem Fall nicht vollständig absorbiert. Die Energie wird in das Laminat weitergeleitet, welches dadurch elastisch einfedert.This can be explained by the fact that the coating does not completely absorb the kinetic energy of the impactor in this case. The energy is transferred into the laminate, which thereby elastically springs.

Infolge der lokalen Biege- und Querkraftbelastung bilden sich dabei Zwischenfaserbrüche und Delaminationen aus. Da weiterhin die Fasern elastisch vorgespannt sind, reagiert der Faserverbundwerkstoff mit einem elastischen Rückfedern, welches sich ebenfalls auf die Beschichtung überträgt. Folglich ist deren bleibende Verformung zu beobachten. Die durch das Rückfedern entstandene Erhebung in Form eines konvex ausgebildeten Innenhofs innerhalb des konkav ausgebildeten Eindruckbereichs des Impaktors stellt einen zuverlässigen, visuell sichtbaren Indikator für den Energieeintrag in das Laminat und die dadurch hervorgerufenen inneren Laminatschädigungen dar.As a result of the local bending and shear force load, intermediate fiber fractures and delaminations are formed. Further, since the fibers are elastically biased, the fiber composite material reacts with an elastic springback, which also transfers to the coating. Consequently, their permanent deformation is observed. The elevation formed by the springback in the form of a convex inner courtyard within the concave imprint area of the impactor provides a reliable, visually visible indicator of the energy input into the laminate and the resulting internal laminate damage.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung und den folgenden Bezeichnungen näher beschrieben.

  1. (1) Impaktindizierende Beschichtung
  2. (2) Faserverbundwerkstoff
  3. (3) Kunststoff-Matrix
  4. (4) Hohlkörper
  5. (5) Impaktor
  6. (6) Sichtbarer Abdruck
  7. (7) Sichtbarer Innenhof
  8. (8) Geschädigter Faserverbundwerkstoff
The invention will be described in more detail below with reference to embodiments with reference to the accompanying drawings and the following terms.
  1. (1) Impact-indicating coating
  2. (2) fiber composite material
  3. (3) plastic matrix
  4. (4) hollow body
  5. (5) Impactor
  6. (6) Visible impression
  7. (7) Visible courtyard
  8. (8) Damaged fiber composite material

Es zeigt:

  • 1 einen schematischen Schnitt der erfindungsgemäßen impaktindizierenden Beschichtung (1) auf Faserverbundwerkstoff (2), die Zusammensetzung der Beschichtung (1) aus Kunststoff-Matrix (3) und Hohlkörpern (4).
  • In 1 ist zudem ein Impaktor (5) dargestellt. 1 zeigt den Zustand der impaktindizierenden Beschichtung (1) auf Faserverbundwerkstoff (2) nach Einwirkung moderater Impakt-Energien, wobei die impaktindizierende Beschichtung (1) keine sichtbaren Abdrücke aufweist.
  • 2 einen schematischen Schnitt der erfindungsgemäßen impaktindizierenden Beschichtung (1) auf Faserverbundwerkstoff (2), die Zusammensetzung der Beschichtung (1) aus Kunststoff-Matrix (3) und Hohlkörpern (4).
  • In 2 ist zudem ein Impaktor (5) dargestellt. 2 zeigt den Zustand der impaktindizierenden Beschichtung (1) auf Faserverbundwerkstoff (2) während der Einwirkung höherer Impakt-Energien.
  • 3 einen schematischen Schnitt der erfindungsgemäßen impaktindizierenden Beschichtung (1) auf Faserverbundwerkstoff (2), die Zusammensetzung der Beschichtung (1) aus Kunststoff-Matrix (3) und Hohlkörpern (4).
  • 3 zeigt den Zustand der impaktindizierenden Beschichtung (1) auf Faserverbundwerkstoff (2) nach der Einwirkung höherer Impakt-Energien wobei die impaktindizierende Beschichtung (1) einen sichtbaren Abdruck (6) aufweist. Der Faserverbundwerkstoff (2) ist unbeschädigt.
  • 4 einen schematischen Schnitt der erfindungsgemäßen impaktindizierenden Beschichtung (1) auf Faserverbundwerkstoff (2), die Zusammensetzung der Beschichtung (1) aus Kunststoff-Matrix (3) und Hohlkörpern (4).
  • In 4 ist zudem ein Impaktor (5) dargestellt. 4 zeigt schematisch den Zustand der impaktindizierenden Beschichtung (1) auf Faserverbundwerkstoff (2) während der Einwirkung eines Impaktors (5) welcher mit hoher Impakt-Energie in die Beschichtung eingedrungen ist.
  • 5 einen schematischen Schnitt der erfindungsgemäßen impaktindizierenden Beschichtung (1) auf Faserverbundwerkstoff (2), die Zusammensetzung der Beschichtung (1) aus Kunststoff-Matrix (3) und Hohlkörpern (4).
  • 5 zeigt den Zustand der impaktindizierenden Beschichtung (1) auf Faserverbundwerkstoff (2) nach der Einwirkung hoher Impakt-Energien wobei die impaktindizierende Beschichtung (1) einen sichtbaren Abdruck (6) aufweist und im Bereich des Abdrucks des Impaktors zudem ein sichtbarer Innenhof (7) ausgebildet ist. Im Faserverbundwerkstoff (2) ist der Bereich des geschädigten Faserverbundwerkstoffs (8) schematisch dargestellt.
It shows:
  • 1 a schematic section of the inventive impact-indicating coating (1) on fiber composite material (2), the composition of the coating (1) of plastic matrix (3) and hollow bodies (4).
  • In 1 In addition, an impactor (5) is shown. 1 shows the state of the impact-indicating coating (1) on fiber composite material (2) after exposure to moderate impact energies, wherein the impact-indicating coating (1) has no visible impressions.
  • 2 a schematic section of the inventive impact-indicating coating (1) on fiber composite material (2), the composition of the coating (1) of plastic matrix (3) and hollow bodies (4).
  • In 2 In addition, an impactor (5) is shown. 2 shows the state of the impact-indicating coating (1) on fiber composite material (2) during the action of higher impact energies.
  • 3 a schematic section of the inventive impact-indicating coating (1) on fiber composite material (2), the composition of the coating (1) of plastic matrix (3) and hollow bodies (4).
  • 3 shows the state of the impact-indicating coating (1) on fiber composite material (2) after the action of higher impact Energies wherein the impact-indicating coating (1) has a visible impression (6). The fiber composite material (2) is undamaged.
  • 4 a schematic section of the inventive impact-indicating coating (1) on fiber composite material (2), the composition of the coating (1) of plastic matrix (3) and hollow bodies (4).
  • In 4 In addition, an impactor (5) is shown. 4 shows schematically the state of the impact-indicating coating (1) on fiber composite material (2) during the action of an impactor (5) which has penetrated with high impact energy into the coating.
  • 5 a schematic section of the inventive impact-indicating coating (1) on fiber composite material (2), the composition of the coating (1) of plastic matrix (3) and hollow bodies (4).
  • 5 shows the state of the impact-indicating coating (1) on fiber composite material (2) after exposure to high impact energies wherein the impact-indicating coating (1) has a visible impression (6) and in the area of the imprint of the impactor also a visible inner courtyard (7) is. In the fiber composite material (2) the area of the damaged fiber composite material (8) is shown schematically.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102008057893 A1 [0016]DE 102008057893 A1 [0016]
  • DE 102012012930 A1 [0017]DE 102012012930 A1 [0017]

Claims (5)

Impaktindizierende Beschichtung für Faserverbundwerkstoffe dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus Hohlkörpern, welche in einer Kunststoff-Matrix eingebettet sind, besteht, eine Schichtdicke von 0,01mm bis 4mm aufweist und diese Beschichtung, nach Einwirkung moderater Impakt-Energien keine sichtbaren Abdrücke aufweist, bei Einwirkung höherer Impakt-Energien visuell sichtbare Abdrücke des Impaktors aufweist und bei Schädigung des unter der Beschichtung liegenden Faserverbundwerkstoffs durch den Impaktor, im Bereich des Abdrucks des Impaktors, einen visuell sichtbaren Innenhof aufweist.Impaktindizierende coating for fiber composites characterized in that the coating consists of hollow bodies, which are embedded in a plastic matrix, has a layer thickness of 0.01mm to 4mm and this coating, after exposure to moderate impact energies has no visible imprints on exposure having higher impact energies visually visible impressions of the impactor and having a visually visible inner court in the area of the imprint of the impactor in damage to the fiber composite material lying under the coating by the impactor. Impaktindizierende Beschichtung auf Faserverbundwerkstoffen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörper Abmessungen zwischen 2 µm und 300 µm aufweisen.Impact-indicating coating on fiber composites Claim 1 , characterized in that the hollow bodies have dimensions between 2 microns and 300 microns. Impaktindizierende Beschichtung auf Faserverbundwerkstoffen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörper Hohlglaskugeln sind.Impact-indicating coating on fiber composites Claim 1 and 2 , characterized in that the hollow bodies are hollow glass spheres. Impaktindizierende Beschichtung auf Faserverbundwerkstoffen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischungsverhältnis von Kunststoff-Matrix zu Hohlkörper bezogen auf das Gesamtvolumen der Beschichtung in einem Bereich zwischen 30% Kunststoff-Matrix zu 70% Hohlkörper und 90% Kunststoff-Matrix zu 10% Hohlkörper liegt.Impact-indicating coating on fiber composites Claim 1 , characterized in that the mixing ratio of plastic matrix to hollow body based on the total volume of the coating in a range between 30% plastic matrix to 70% hollow body and 90% plastic matrix to 10% hollow body. Impaktindizierende Beschichtung auf Faserverbundwerkstoffen nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass neben Kunststoff-Matrix und Hohlkörpern weitere Füllstoffe enthalten sind.Impact-indicating coating on fiber composites Claim 1 to 4 , characterized in that in addition to plastic matrix and hollow bodies further fillers are included.
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