DE1479022B2 - Verfahren tum Herstellen eines Schalenkorpers mit einem Wabenkern und Wabenkern zur Verwendung bei diesem Verfahren - Google Patents

Verfahren tum Herstellen eines Schalenkorpers mit einem Wabenkern und Wabenkern zur Verwendung bei diesem Verfahren

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Description

Theologischen Eigenschaften für die Härtung nicht aufweisen müssen.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf den Wabenkern, der als Zwischenprodukt des erfindungsgemäßen Verfahrens entsteht und auf dessen Stirnflächen Kleb- S stoff aufgebracht ist. Erfindungsgemäß bildet der Klebstoff einen nicht klebrigen Überzug.. Nach dem Trocknen des Klebstoffs kann man den Wabenkern transportieren oder längere Zeit, die lediglich durch die Lebensdauer des Klebstoffs begrenzt ist, auf Lager legen.
Der Wabenkern mit den Deckschichten besteht vorzugsweise aus einer Metallfolie, z. B. einer Aluminiumfolie. Als Klebstoff können ein Gemisch von Polyvinylformal oder Polyvinylbutyral mit einem Phenolformaldehyd, ein Epoxyharz, ein Gemisch eines Epoxyharzes oder Phenolformaldehydharzes mit einem löslichen synthetischen linearen Polyamid oder ein Gemisch eines Nitrilkautschuks mit einem Phenolformaldehydharz verwandt werden.
Folgende Beispiele · erläutern die Erfindung. Die Teile sind jeweils Gewichtsteile.
Beispiel 1
Ein Klebstoff wurde hergestellt durch Lösen von 13 Teilen eines Polyvinylformaldehydharzes in 70 Teilen Äthylendichlorid und Zusatz von 10 Teilen Phenolformaldehydharz, welches man durch Eindampfen auf 90 % Feststoffgehalt eines Harzes erhalten hat.
Ein Stück (152,5 · 127,5 mm) eines 19 mm dicken Wabenkerns, hergestellt aus 75 μΐη dicken Aluminiumfolie mit einer Wabengröße von 6,35 mm, wurde 1,6 mm tief in den Klebstoff getaucht, dann herausgenommen und der daran haftende Klebstoff an der Luft getrocknet. Die andere Seite des Wabenkerns wurde in ähnlicher Weise mit Klebstoff behandelt und getrocknet. Aluminiumbleche, 0,35 mm dick, beiderseits mit Reinaluminium beschichtet, wurden entsprechend den Vorschriften des British Ministry of Aviation (Aircraft Process Specification DTD-915 B) abgebeizt, mit Wasser gewaschen, getrocknet und dann mit dem vorbereiteten Wabenkern 30 Minuten lang durch Erwärmen auf 145 bis 15O0C unter Druck von 1,4 kp/cma verbunden.
Der verbundene Schalenkörper wurde in Streifen von 38 mm Breite gesägt und diese auf einer Spannvorrichtung eingespannt. Die Deckschicht hob sich ab beim Biegen um einen Dorn von 10 cm Durchmesser. Die Schälfestigkeit wurde errechnet durch Abzug der Kraft, die zum Biegen der abgehobenen Deckschicht und zum Heben des Gegengewichts erforderlich war. Die Ergebnisse sind in folgender Tabelle zusammengestellt.
55
60
Probe Nr. Maximum Schälbelastung
Minimum | Mittel		 7,6 kp
6,9 kp
7,3 kp
1
2
3		 10,0 kp
8,9 kp
10,0 kp		 5,3 kp
5,0 kp
4,5 kp		 7,3 kp
Durchschnitt 9,6 kp 4,9 kp
Beispiel 2
Ein Schalenkörper, hergestellt nach Beispiel 1, wurde mit einem 0,92 mm dicken Aluminiumblech unter einem Bindedruck von 2,7 kp/cm2 hergestellt.
Um die Festigkeit des Schalenkörpers zu bestimmen, wurde die Deckschicht an jeder Seite eines 5 · 5-cm-Streifens mit einem etwa 35 mm dicken Metallblock verbunden. Die Metallblöcke waren mit Bohrlöchern im rechten Winkel versehen, so daß sich die Probe bei anschließendem Befestigen in einer Prüfvorrichtung in beiden Richtungen selbst ausrichten konnte. Die Spannung, die zum Trennen von Deckschicht und Wabenkern aufgebracht werden mußte, wurde bestimmt, indem senkrecht zu der Bindungsebene eine immer größer werdende Zugspannung angelegt wurde. Die Festigkeit von vier Parallelproben ergab sich mit 28,8, 29,1, 27,8 und 24,2 kp/cm*.
Zum Vergleich wurde eine Seite einer Polyäthylenfolie mit dem oben beschriebenen Phenolformaldehydharz versehen, und sofort danach, jedoch bevor der aufgebrachte Film spontan zu Tropfen zusammenlief, wurde pulverförmiges Polyvinylformal aufgestreut. Die aufgebrachte Harz- und Pulvermenge war so groß, daß auf der Platte ein Uberzugsgewicht von etwa 1,7 bis 1,9 g/dm2 vorlag.
In ähnlicher Weise wurde mit einer zweiten Polyäthylenplatte vorgegangen. Ein Glasfasergewebe (O. S. 7/E Leinwandbindung, British Ministry of Aviation, Specification DTD-5158) wurde zwischen zwei überzogenen Polyäthylenplatten angeordnet und das Ganze durch Heißkalandern verbunden. Danach wurden die beiden Kunststoffplatten abgehoben und die Klebstoffolie mit eingebettetem Glasfasergewebe auf die Aluminiumbleche aufgebracht, diese über jede Seite eines Wabenkerns gelegt und das Ganze durch Erwärmen auf 145 bis 150° C während 30 Minuten und unter einem Druck von 3,5 kp/cm2 verbunden.
Es ergab sich eine Festigkeit von 17,3,15,2,16,8 und 16,8 kp/cm2, entsprechend einem Durchschnittswert von 16,5 kp/cm2.
B ei spi el 3
Es wurde ein Phenolformaldehydharz hergestellt, indem 560 Teile 80%iges Phenol, 560 Teile einer wäßrigen, 37 %igen Formaldehydlösung und 2121 Teile Natriumhydroxyd etwa 80 Minuten unter Rückfluß gekocht wurden. Das Wasser wurde dann aus dem Produkt abdestilliert und dieses mit verdünntem, denaturiertem Alkohol auf einen Feststoffgehalt von 43 % gebracht. 200 Teile dieses verdünnten Harzes wurden mit 368 Teilen vergälltem Alkohol und 172 Teilen eines Polyvinylbutyrals gemischt.
Es wurde eine Probe eines Wabenkerns aus 0,05 mm dicker Aluminiumfolie mit einer Wabengröße von 6,35 mm in den Klebstoff 1,58 mm tief eingetaucht, dann herausgenommen und der daran haftende Klebstoff an der Luft getrocknet. Das Tauchen und Trocknen wurde einige Male wiederholt und die entgegengesetzte Seite auf die gleiche Weise behandelt. Auf den so vorbereiteten Wabenkern wurden durch Erhitzen auf 150°C während 30 Minuten unter einem Druck von 2,8 kp/cm2 die Aluminiumbleche gebunden, und zwar aus einer Legierung L. 72 mit einer Bleckdicke von 0,46 mm, jedoch vor dem Abbeizen zur Entfettung mit Trichloräthylendampf behandelt.
Der Schalenkörper wurde in 76,2 mm breite Streifen gesägt und die Schälfestigkeit in einer Prüfvorrichtung entsprechend ASTM D 1781-60T bestimmt. Man erhielt folgende Resultate:
Klebstoffgewicht Schälfestigkeit
Nr. des Tauchens je Fläche (Mittel
in g/dm2 aus 3 Proben)
in kp/cm
2 0,108 3,68
3 0,140 11,4
4 0,182 18,2
5 0,22 23,2
6 0,273 23,9
Beispiel 4
In ähnlicher Weise wurden drei Proben des Wabenkerns aus Beispiel 3 in eine alkoholische Lösung von Phenolformaldehydharz des Beispiels 3 getaucht.
Die Probe A wurde sofort in Polyvinylformal-Pulver des Beispiels 1 getaucht und dann an der Luft getrocknet.
Probe B wurde zuerst wie Probe A behandelt und anschließend in der alkoholischen Lösung von Phenolformaldehydharz entsprechend Beispiel 3 getaucht und an der Luft getrocknet.
Probe C wurde behandelt entsprechend Probe B und anschließend in das Polyvinylformalpulver nochmals getaucht und an der Luft getrocknet.
Die Verbindung der Wabenkerne mit den Aluminiumblechen geschah entsprechend Beispiel 3. Man erhielt bei der Prüfung der Schälfestigkeit an Streifen mit einer Breite von 76,2 mm folgende Ergebnisse:
B ei spi el 6
Ein Klebstoff wurde hergestellt, indem 100 Teile eines Epoxyharzes, erhalten durch Umsetzung von 2,2-bis-(p-Hydroxyphenyl)-propan und Epichlorhydrin, im alkalischen Medium mit einem Epoxywert von 2,2 bis 2,6 Äquivalent und einem Schmelzpunkt von etwa 60° C mit 33 Teilen Hexahydrophthalsäureanhydrid und 2 Teilen Benzyldimethylammoniumphenolat als Beschleuniger zusammengeschmolzen wurden.
Proben des Wabenkernes entsprechend Beispiel 3 wurden in den geschmolzenen Klebstoff — wie oben beschrieben — getaucht und mit den Aluminiumfolien durch Erhitzen auf 150° C während 30 Minuten unter einem Druck von 2,8 kp/cm2 verbunden. Bei der Prüfung auf die Schälfestigkeit an 76,2 mm Streifen erhielt man folgende Werte:
20
Nr. des Tauchens		 Klebstoffgewicht
je Fläche
in g/dm2 		Schälfestigkeit
(Mittel
aus 3 Proben)
in kp/cm
25 1
2		 1,3
2,9		 11,7
22,3
Probe Klebstoffgewicht
je Fläche
in g/dm2 		Schälfestigkeit
(Mittel
aus 3 Proben)
in kp/cm
A
B
C		 1,04
1,38
1,62		 6,1
4,8
13,7
Beispiel 5
100 Teile eines löslichen Polyamids mit N-Hydroxymethyl-Gruppen, 35 Teile Resorcindiglycidyläther und 4Teile Dicyandiamid wurden in genügend 3:1 Mischung von Methanol und Trichloräthylen gelöst, so daß man eine Lösung mit einem Feststoffgehalt von 30% erhielt.
Wabenkernproben aus Beispiel 3 wurden in diese Lösung getaucht und in entsprechender Weise Aluminiumfolien aufgebracht und das Ganze 60 Minuten lang bei 180° C unter einem Druck von 2,8 kp/cm2 gehalten. Man erhielt an Streifen von 76,2 mm Breite folgende Werte für die Schälfestigkeit:
Klebstoffgewicht Schälfestigkeit
Nr. des Tauchens je Fläche (Mittel
in g/dm2 aus 3 Proben)
in kp/cm
1 0,54 28,8
2 1,08 61,0
3 1,5 78,2
4 1,94 93,3
Beispiel 7
Zu 75 Teilen wasserfreiem Phenolformaldehydharz aus Beispiel 3 wurden 5 Teile Hexamethylentetramin, 0,5 Teile Natriumhydroxyd und 25 Teile denaturierter Alkohol zugesetzt. 44,8 Teile dieser Lösung wurden versetzt mit 200 Teilen eines löslichen linearen Polyamids, gelöst in genügend Mischung Methanol—Toluol 3:1, um eine Lösung mit einem Feststoffgehalt von 28 % zu liefern.
Proben der Wabenkerne entsprechend Beispiel 3 wurden zweimal in den warmen Klebstoff getaucht und die Aluminiumbleche in der Wärme, d. h. durch Erhitzen auf 150° C während 30 Minuten, unter einem Druck von 2,8 kp/cm2 und dann 60 Minuten bei einer Temperatur von 180°C darauf gebunden. Die Klebstoffmenge, welche an dem Wabenkern haftete, betrug pro Fläche 2 g/dm2. Es wurde eine Schälfestigkeit im Mittel aus 3 Proben von 62,1 kp/cm bei einer Streifenbreite von 76,2 mm gemessen.
Man erhielt eine geringfügig höhere Schälfestigkeit, und zwar von 66,7 kp/cm bei einer Streifenbreite von 76,2 mm, wenn man die Aluminiumbleche vor dem Verbinden mit dem Wabenkern ebenfalls in den Klebstoff taucht. Die an den Aluminiumblechen haftende Klebstoffmenge betrug pro Fläche 0,28 g/dm2.
B e i s ρ i e 1 8
Proben der Wabenkerne entsprechend Beispiel 3 wurden sechsmal in eine Lösung eines Gemisches von Nitrilkautschuk und Phenolharz in Methyläthylketon getaucht. Das Gewicht des haftenden, an der Luft getrockneten Klebstoffs betrug 18,4 g/dm2. Dieselbe Lösung wurde auch auf die Aluminiumbleche gestrichen, so daß luftgetrockneter Klebstoff in einer Menge von 0,21 g/dm2 darauf haftete. Die Bindung wurde erreicht durch Erwärmen auf 177° C während 60 Minuten und bei einem Druck von 2,8 kp/cm2, wodurch die Proben eine Schälfestigkeit von 5,8 kp/cm bei einer Bandbreite von 76,2 mm zeigten.

Claims (4)

1 2 und aus diesem Grunde muß die Verbindung so fest Patentansprüche: wie irgendmöglich sein. Die Bindungsfestigkeit kann erhöht werden, wenn
1. Verfahren zum Herstellen eines Schalen- eine Randverstärkung oder -verdickung mit Klebstoff körpers mit einem zwischen Deckschichten aus S an jeder Berührungsstelle von Deckschicht und Folien oder Platten angeordneten Wabenkern, Wabenkern vorgesehen ist, da die Bindungsfläche bei welchem auf die Stirnflächen des Wabenkerns sich dann über die Ränder der Kernwaben bis auf die ein flüssiger Klebstoff und danach unter Anwen- Wabenwände und teilweise über die innere Fläche dung von Druck und Wärme die Deckschichten der Deckschicht erstreckt. Eine derartige Randaufgebracht werden, dadurch gekenn- io verstärkung kann man erhalten, indem eine härtbare zeichnet, daß der Klebstoff auf den Stirn- Klebefolie oder eine Klebefolie, welche nicht härtbar flächen des Wabenkerns vor dem Aufbringen der ist, zusammen mit einem flüssigen, auf den Wabenkern Deckschichten zu einem nicht klebrigen Überzug aufgebrachten Grundlack angewandt wird,
verfestigt wird. Ein Nachteil dieser beiden Methoden liegt darin,
2. Wabenkern zur Verwendung beim Verfahren 15 daß das Klebstoff gewicht relativ hoch wird. So entnach Anspruch 1, mit einem auf dessen Stirn- hält z. B. ein Schalenkörper mit einem 1,25 cm dicken flächen aufgebrachten Klebstoff, dadurch gekenn- Wabenkern aus 0,625 cm Waben, aufgebaut aus einer zeichnet, daß der Klebstoff einen nicht klebrigen 25 μΐη dicken Aluminiumfolie, mit einer Deckschicht Überzug bildet. aus Aluminiumlegierung einer Dicke von 0,3 mm,
3. Wabenkern nach Anspruch 2, dadurch ge- 20 verbunden mit üblicher Klebefolie, normalerweise kennzeichnet, daß er aus einer Metallfolie besteht. etwa 33 Gewichtsprozent Klebstoff, und sein Ver-
4. Wabenkern nach Anspruch 2, dadurch ge- hältnis Festigkeit: Gewicht ist daher sehr wesentlich kennzeichnet, daß der Klebstoff ein Gemisch von herabgesetzt. Eine weitere Schwierigkeit mit härtbaren Polyvinylformal oder Polyvinylbutyral mit einem Klebefolien liegt darin, daß der Klebstoff unter einem Phenolformaldehydharz, ein Epoxyharz, ein Ge- 25 geringen Druck bei der Härtetemperatur, die erformisch eines Epoxyharzes oder eines Phenolform- derlich sind, um die gehärteten Eigenschaften zur aldehydharzes mit einem löslichen synthetischen Wirkung zu bringen, leicht verfließt. Diese rheologilinearen Polyamid oder ein Gemisch eines Nitril- sehen Forderungen führen zu einer schweren Einkautschuks mit einem Phenolformaldehydharz ist. schränkung hinsichtlich der Rezeptur des Klebstoffes,
30 seiner Anwendbarkeit für eine Metall-Metall-Bindung, seiner Dauerbewetterungseigenschaften und anderen
" Merkmalen sowie der chemischen Zusammensetzung.
Aus der schweizer. Patentschrift 300 600 ist ein Verfahren bekannt, durch das zwei Kunststoffolien mit 35 einem Klebstoff verbunden werden, der nur auf die
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen Oberfläche einer einzigen Kunststoffolie aufgebracht eines Schalenkörpers mit einem zwischen Deck- wird, danach werden die beiden Kunststoffolien zuschichten aus Folien oder Platten angeordneten sammengebracht, und der Klebstoff wird aktiviert.
Wabenkern, bei welchem auf die Stirnflächen des Auch bei diesem Verfahren wird ein kontinuierlicher
Wabenkerns ein flüssiger Klebstoff und danach unter 40 Film des Klebstoffes aufgebracht, so daß bei der VerAnwendung von Druck und Wärme die Deckschichten Wendung dieses Verfahrens zum Herstellen eines aufgebracht werden. Schalenkörpers ein großer Teil des Klebstoffes un-
Konstruktionselemente mit einem leichten Kern, genützt bleibt und lediglich das Gewicht des fertigen verbunden mit einer Deckschicht hoher Festigkeit, Produktes erhöht, so daß kein optimales Verhältnis sind in der Luftfahrtechnik und anderen Industrie- 45 des Klebstoff gewichtes zur Festigkeit der Verbinzweigen von Bedeutung. Eine der üblichsten Formen dungsstelle erzielt wird.
des Kernes bei derartigen Schalenkörpern ist ein Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe be-
Wabenkern, beispielsweise aus Aluminium, Papier steht daher darin, ein Verfahren zum Herstellen eines oder harzgetränkten Glasgeweben. Es ist wesentlich, Schalenkörpers mit einem zwischen Deckschichten daß eine sehr starke Klebeverbindung geringen Ge- 50 aus Folien oder Platten angeordneten Wabenkern zu wichtes zwischen Wabenkern und Deckschicht be- entwickeln, bei dem eine möglichst geringe Klebstoffsteht. Dies wurde bisher erreicht, indem man eine menge benötigt wird, ohne daß die Festigkeit der Klebefolie zwischen Wabenkern und Deckschicht Klebverbindung beeinträchtigt wird,
legte und die Haftung durch Erwärmen des Ganzen Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin,
unter Druck erreichte. Die Klebefolie kann gegebenen- 55 daß der Klebstoff auf den Stirnflächen des Wabenkerns falls zusammen mit einem flüssigen Grundlack auf vor dem Aufbringen der Deckschichten zu einem dem Wabenkern und/oder der Deckschicht ange- nicht klebrigen Überzug verfestigt wird,
wandt werden. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß der Klebstoff
Um ein optimales Verhältnis Festigkeit: Gewicht gezielt an bestimmten Stellen aufgebracht werden in dem fertigen Schalenkörper zu erhalten, ist es 60 kann, ohne daß er verfließen muß, so daß das Aufüblich, daß die Zellenachse des Walzenkerns im treten von überflüssigem Klebstoff im nach dem wesentlichen senkrecht zu der Deckschicht liegt. erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schalen-
Auf diese Weise ist die offene Seite der Wabe auf die körper vermieden wird. Auf diese Weise wird ein Deckschicht gerichtet, und es erfolgt die Verbindung optimales Verhältnis des Klebstoffgewichts zur Festigzwischen Deckschicht und den Kanten oder Rändern 65 keit der Verbindungsstelle erzielt,
der dünnwandigen Kernwaben. Die Berührungsfläche Darüber hinaus ist in der Praxis die Auswahl an
von Deckschicht und Wabenkern ist somit im Ver- geeigneten Klebstoffen wesentlich größer als es bei hältnis zu der Fläche der Deckschicht sehr gering, den härtbaren Klebstoffen der Fall ist, da sie die
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