DE1504368C - Wabenformige Struktur aus gewebever starktem Kunststoff und Verfahren zu de ren Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine wabenförmige Struktur aus gewebeverstärktem Kunststoff, bei der die Kettfäden und Schußfäden des Verstärkungsgewebes senkrecht zueinander liegen.

Bei bekannten wabenförmigen Strukturen verlaufen die Achsen der Zellen senkrecht oder fast senkrecht zur Mittelebene der Struktur. Bei einer bekannten Struktur (USA.-Patentschrift 3 114 666) verlaufen im Falle der Verwendung von gewebeverstärktem Bandmaterial die Kettfäden praktisch paral-IeI zu den Achsen der Zellen und die Schußfäden praktisch senkrecht dazu. Derartige Strukturen zeichnen sich bei reiner Druckbeanspruchung durch eine hohe Festigkeit aus. Es wurde aber festgestellt, daß derartige Strukturen bei Biegebeanspruchung keine zufriedenstellende Steifigkeit besitzen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine gewebeverstärkte wabenförmige Struktur aus Kunststoff zu schaffen, die sowohl eine ausreichende Festigkeit bei reiner Druckbeanspruchung als auch eine ausreichende Steifigkeit bei Biegebeanspruchung besitzt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Kettfäden und die Schußfäden des Verstärkungsgewebes in einem Winkel von etwa 45° zu den Längsachsen der Waben verlaufen. Der Schermodul eines Körpers mit einer solchen wabenförmigen Struktur kann dadurch verbessert werden, daß er senkrecht zu den Längsachsen der Waben liegende Schnittflächen aufweist.

Die erfindungsgemäße Struktur eignet sich insbesondere für eine Belastung, die eine Kraftkomponenie besitzt, die in einem spitzen Winkel von 45° zu den Längsachsen der Waben verläuft. Eine solche Last tritt beispielsweise bei einem an den Enden auf Druck beanspruchten Zylinder auf, dessen Wandung aus der wabenförmigen Struktur besteht. Wenn ein solcher auf die Enden wirkender Druck die Struktur in den sogenannten unstabilen Zustand bringt, haben die Druckkräfte Scherkräfte zur Folge, die längs den inneren und äußeren Flächen der Zylinderwand wirken. Das wieder hat zur Folge, daß Innenkräfte entstehen, die in einem Winkel von 45° zu den Längsachsen der wabenförmigen Zellen wirken. Solchen Kräften widersteht am besten ein gewebeverstärkter Kunststoff, bei dem Kette und Schuß unter 45° zu den Längsachsen der wabenförmigen Zellen verlaufen.

Untersuchungen der erfindungsgemäßen Struktur haben ergeben, daß der Elastizitätsmodul gegen Abscherung überraschend stark vergrößert wird, und zwar über 100 °/o gegenüber den üblichen Strukturen. Die Widerstandsfähigkeit gegen reine Druckbelastung nahm dagegen nur um 20 ⁰Zc ab.

Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Körpers mit wabenförmiger Struktur aus einer gewebeverstärkten Kunststoffbahn mit parallel zu deren Seitenkanten verlaufenden Kettfäden, bei dem auf die Kunststoffbahn zu den Seitenkanten schräg verlaufende und zueinander parallele Klebestreifen derart aufgetragen und bei dem die Kunststoffbahn derart durch parallele Schnitte in gleich große Bandstücke zerteilt werden, daß beim nachfolgenden Aufeinanderstapeln der Bandstücke, wobei die Kanten der Bandstücke genau übereinandergelegt werden, die Klebestreifen benachbarter Bandstücke jeweils auf Lücke liegen, und bei dem nach Verkleben der aufeinandergestapelten Bandstücke diese zu einem Block mit wabenfö'rmi«en Zellen aufeinandergespreizt werden, der dann durch parallel zu den Schnittkanten der Bahnstücke geführten Schnitte in einzelne Körper mit wabenförmiger Struktur aufgeteilt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die die Bahnstücke bildenden Schnitte etwa unter 45° zu den Seitenkanten der Bahnstücke gelegt werden und die Klebestreifen etwa senkrecht zu den Schnittkanten der Bahnstücke aufgetragen werden.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren sind die Schnitte und die Klebestreifen so gelegt, daß bei dem fertigen Körper mit wabenförmiger Struktur die Kettfäden und Schußfäden etwa unter einem Winkel von 45° zu den Längsachsen der Zellen und den Schnittflächen des Körpers verlaufen.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

F i g. 1 eine Rolle mit gewebeverstärkter Kunststoffbahn, von der ein Bahnstück abgetrennt ist,

F i g. 2 eine Vorrichtung zum Auftragen der Klebestreifen und zum Stapeln der Bahnstücke in Aufsicht,

F i g. 3 einen Teil der Vorrichtung nach F i g. 2 in Seitenansicht aus der Sicht der Pfeile ITI-TIT,

F i g. 4 die Vorrichtung nach F1 g. 2 aus der Sicht der Pfeile IV-IV,

F i g. 5 einen Stapel von Bahnstücken,

F i g. 6 den Stapel nach F i g. 5 nach dem Auseinanderspreizen zu einem Block mit wabenförmigen Zellen,

F i g. 7 einen Teil der wabenförmigen Struktur, der von dem auseinandergespreizten Block nach F i g. 6 abgeschnitten ist,

Fig. 8 eine andere Vorrichtung zur Herstellung einer wabenförmigen Struktur.

F i g. 1 zeigt eine Rolle 12 mit einer gewebeverstärkten Kunststoffbahn 16, bei der die Kettfäden 13 parallel zu den Seitenkanten der Kunststoffbahn 16 verlaufen, während die Schußfäden 14 senkrecht zu den Seitenkanten verlaufen. Die Kunststoffbahn 16 wird diagonal entlang den Linien 17, 18 zerschnitten, so daß ein erstes Bahnstück 19 a entsteht. Das Bahnstück 19« hat zwei parallele Seitenkanten A, A' und zwei parallele Schnittkanten B, B'. Die Seitenkanten A, A' und die Schnittkanten B, B' des Bahnstückes 19 α bilden ein Rhomboid. Unter Rhomboid soll im Sinne der Erfindung auch ein Rhombus und alle anderen nicht rechteckigen Parallelogramme verstanden werden, deren spitze Winkel zwischen 20° und 60° betragen. Im Beispiel der F i g. 1 ist der Fall eines Rhomboids mit einem spitzen Winkel von 45° gezeigt.

Die Rolle 12 wird diagonal derart zerschnitten, daß mehrere rhomboidische Bahnstücke 19 a, 19 b, 19 c usw. entstehen, die alle gleiche Form und Größe haben.

In F i g. 2 besitzt die Vorrichtung einen rechteckigen Rahmen 22 mit einer niederdrückbaren Platte 21, auf der das zuerst abgeschnittene Bahnstück 19 α gelegt wird. Die Lagerung der Platte 21 wird weiter unten an Hand der Beschreibung der F i g. 4 erläutert. Eine Klebstoffwalze 23 (vgl. auch F i g. 3) wird von einer Achse getragen, die auf Zahnstangen 32 laufende Zahnräder 24 hat. Eine hinter der Walze 23 liegende Zwischenwalze 26 b bringt den Klebstoff von einer Sammelwalze 26 a, die in einer Wanne 27 mit dem Klebstoff 28 eintaucht, zur Klebstoffwalze 23. Die Walzen und die Vorrichtung zum Aufbringen

3 4

des Klebstoffes sind in F i g. 2 vor Beginn der Be- aufgelegt. Der Wagen 43 und die Platte 21 werden

wegung gezeigt, die in Richtung des Pfeiles 31 d er- wieder auf der Anlagestellung an den Anschlägen

folgt. Wenn sich die Walze 23 und die Zahnräder 24 30 £> in die gegenüberliegende Anlagestellung an den

in Richtung des Pfeiles 31c drehen, bewegt sich das Anschlägen 30 α gebracht. Dann wird die Platte 21

ganze in F i g. 3 gezeigte Aggregat entlang dem Rah- 5 wieder abgesenkt. Die ganze Auftragungsvorrichtung

men 22 in Richtung des Pfeiles 31 d, und zwar von wird dann quer über die Platte 21 in Richtung des

rechts nach links. Dabei gelangt von der Walze 26 b Pfeiles 31c bewegt, so daß das dritte Bahnstück 19 c

der Klebstoff zu den Auftragsrippen 29 der Walze parallel versetzt zu den Klebestreifen 33 b mit Klebe-

23. Diese Rippen 29 berühren die Walze 26 b tangen- streifen versehen wird.

tial. Wenn sich die Walzen 23, 26a und 26 b sowie io Diese Schritte werden wiederholt, bis die Bahn-

die Wanne 27 und der Klebstoff 28 auf dem Rahmen stücke 19 c, 19 b usw. die gewünschte Dicke des Sta-

22 über die Platte 21 bewegen, werden parallele, in pels 34 (F i g. 5) haben.

gleichem Abstand zueinander liegende Klebstoffstrei- Die Klebestreifen bilden nach Trocknung, PoIy-

fen33a oben auf das Bahnstück 19 a aufgetragen. merisation od. dgl., je nach Art des verwendeten

Hat die Vorrichtung zur Auftragung des Klebstoffes 15 Klebstoffes, Dauer verbindungen zwischen den be-

die Lage ganz links auf dem Rahmen 22 erreicht, nachbarten Bahnstücken 19 α, 19 b usw. Der Stapel

dann wird ein zweites Bahnstück 19 & derart aufge- wird nach endgültiger Verbindung der benachbarten

legt, daß die parallelen Seitenkanten A, A' und die Bahnstücke 19α, 19b usw. auseinandergespreizt, so

parallelen Schnittkanten B, B' der beiden Bahn- daß daraus ein Block 35 mit einer Vielzahl von

stücke 19 α, 19 b genau übereinanderliegen. 20 wabenförmigen Zellen entsteht. Nach völligem Aus-

Die niederdrückbare Platte 21 wird in der F i g. 4 einanderspreizen des Stapels kann der Block 35 aus-

von Rohren 41 getragen (F i g. 4 und 2), die in Zylin- gehärtet, in ein erhärtbares Mittel, z. B. Kunststoff,

dem 42 gleiten, die ihrerseits fest am Wagen 43 auf- eingetaucht und wieder ausgehärtet werden, bis die

gehängt sind. In den Zylindern 42 befinden sich gewünschte Festigkeit erreicht ist. In F i g. 6 ist die-

Schneckenstangen 44 α, die mit ihren Enden an einer 25 ser auseinandergezogene Block 35 gezeigt. Die im

Drehvorrichtung 47 angeschlossen sind. Die Schnek- Querschnitt sechseckigen Zellen liegen über einem

kenstangen 44 α liegen in den Rohren 41 und greifen Teil der oberen Fläche des Blockes 35. Die stumpfen

dort in Schneckengetriebe 44 b ein. Auf diese Weise sechseckigen Zellenteile, die sich aus den abgeschnit-

wird die Platte21 über die Rohre41 getragen. tenen Kantend, A' der Bahnstücke 19a bis 19c

Wenn die Bahnstücke 19a, 19£>, 19c auf die nie- 3° bilden, sind in Fig. 6 nur an einem Teil des ausein-

derdrückbare Platte 21 gelegt werden, dann wird andergezogenen Blockes 35 zu sehen. F i g. 6 zeigt

diese Platte 21 durch Drehung der Schneckenstangen auch, wie die Kettfäden 13 und die Schußfäden 14 in

44 a nach unten in Richtung des Pfeiles 46 bewegt, einem spitzen Winkel zu den Längsachsen der ein-

und zwar entsprechend der Dicke des abgeschnitte- zelnen wabenförmigen Zellen liegen und ebenso in

nen Bahnstückes. Die Drehung der Schneckenstan- 35 einem spitzen Winkel zur mittleren Ebene der Struk-

gen44a kann mittels einer Vorrichtung 47 erfolgen, tür. Wie ersichtlich, beträgt der Winkel zwischen den

die ein Getriebe, einen Elektromotor und einen Kanten B und A oder A' und B' 45°. Ebenso ist der

Mikroschalter besitzt, der bei der Bewegung der Winkel der Kettfäden 13 und der Schußfäden 14 zu

Walze 23 über die Platte 21 so eingeschaltet wird, den Längsachsen der Zellen und zu der mittleren

daß sich die Platte 21 nach unten bewegt, und zwar 4° Ebene der Struktur 45°.

entsprechend dem Maß, mit dem der Stapel unter Wenn der ganze Block 35 mit einer Dicke Γ ge-

der Trommel 23 durch die aufeinandergelegten Bahn- maß F i g. 6 auseinandergezogen ist, ausgehärtet und

stücke 19 a, 19 b, 19 c usw. aufgebaut wird. Das Maß gegebenenfalls in ein erhärtbares Mittel, z. B. Kunst-

der Absenkung läßt sich durch entsprechende Wahl stoff, eingetaucht und wieder ausgehärtet ist, kann

des Getriebes und der Schneckenstangen so einstel- 45 der Block35 auf eine andere Dickeil, t2, t3 durch

len, daß die Klebestreifen auf die Bahnstücke 19 α, Schnitte entlang der Linien 35 a, 35 b, 35 c zuge-

19 b, 19 c mit gleicher Kraft aufgetragen werden. schnitten werden. Die stumpfen Zellenteile, hervor-

In horizontaler Richtung wird der Wagen 43 und gerufen durch den spitzen Winkel zwischen den Kandamit auch die mittels der Rohre 41 am Wagen 43 ten A', B' und A, B ergeben typische stumpfe Endbefestigte Platte 21 aus der Lage, in der sie an den 50 teile 36. Diese Endteile werden entlang den Linien Anschlägen 30 α anliegt, nach Auftragen der Klebe- 6-6 als Ausschuß abgekantet. Die sich endgültig erstreifen 33 α in eine Lage bewegt, in der die gegen- gebende wabenförmige Struktur ist in der Fig. 7 überliegende Seite des Wagens 43 an den Anschlägen dargestellt. Hier liegen alle Achsen C-C der Zellen 30 b anliegt. Die Strecke, um die der Wagen 43 ver- 37 in einem Winkel von 45° zu den Kettfäden 13 und schoben werden kann, ist in F i g. 2 mit α bezeich- 55 den Schußfäden 14 der Gewebeverstärkung,
net. Die Strecke entspricht der gewünschten Verset- Während bisher beschrieben ist, wie die gewebezung der Klebestreifen gegenüber den Klebestreifen verstärkte wabenförmige Struktur vor dem Zuschneides benachbarten Bahnstückes. Nachdem die Schnek- den in kleinere Scheiben auseinandergezogen wird, kenstangen 44 α die Platte 21 um die Dicke eines ist es auch möglich, zunächst den nicht auseinander-Bahnstückes 19 a nach unten bewegt haben, wird die 60 gezogenen Stapel 34 in kleinere Streifen zu zerschneiganze Auftragungsvorrichtung quer zur Platte 21 ent- den und dann auseinanderzuziehen,
gegen der Richtung des Pfeiles 31 d zurückbewegt. Ein etwas abgeändertes Verfahren soll an Hand Dann wird eine zweite Reihe von Klebestreifen 33 b von F i g. 8 im folgenden erläutert werden. Eine auf das Bahnstück 19 b aufgetragen. Diese Klebe- Rolle gewebeverstärkten Materials 112, bei dem die streifen 33 b sind parallel versetzt zu den Klebestrei- 65 Kettfäden 113 und die Schußfäden 114 parallel bzw. fen 33 a. Die Walze 23 liegt dann wieder in der ur- senkrecht zu den Seitenkanten der Kunststoffbahn sprünglichen Lage nach F i g. 2. In dieser Lage wird 115 liegen, dreht sich um die Rollenachse 117 in ein drittes Bahnstück 19 c auf das Bahnstück 19 b Richtung des Pfeiles 116 a. Die Bahn 115 bewegt sich

in Richtung des Pfeiles 116 b auf einem Förderband mit Leerlauf- und Antriebsrollen. Die Bahn 115 läuft unter einer Aufdruckwalze 123. Diese Aufdruckwalze 123 liegt so, daß schraubenförmig auf der Walze 123 angeordnete Klebstoffauftragseinschnitte 129 Klebestreifen auf der Bahn 115 unter einem Winkel von 45° zu den Bahnkanten auftragen. Die Walze 123 liegt im Abstand von der Klebstoffwalze 126, so daß die letztere die schraubenförmigen Klebstoffauftragseinschnitte 129 tangential berührt. Die Klebstoffwalze 126 dreht sich in der Wanne 127, die den Klebstoff 128 enthält. Bei Drehung der Walze 123 in Richtung des Pfeiles 131a dreht sich die Klebstoffwalze 126 in Richtung des Pfeiles 131 b. Übermäßiger Klebstoff wird durch ein Blatt 125 abgestreift und wieder zu der Walze 126 zurückgeleitet. Dadurch erreicht man, daß sich der aufzutragende Klebstoff nur in den Einschnitten 129 befindet und der Klebstoff in parallelen und diagonalen Klebstofflinien 133, die gleichen Abstand haben, in einem Winkel von 45° zu den Seitenkanten der Bahn 115 aufgetragen wird. Die Bahn 115 bewegt sich in Berührung mit der Walze 123 gemäß F i g. 8 nach rechts.

Nach Auftragen der Klebstoffstreifen 133 wird die Bahn 115 kontinuierlich nach rechts bewegt und in Querrichtung in Bahnstücke gleicher Länge zerschnitten. Die Schnitte 118 α bis 118 c werden so geführt, daß die Klebstoffstreifen benachbarter Bahnstücke jeweils um die Hälfte der Entfernung 122 seitlich versetzt sind. Die diagonalen Schnittlinien 118 a bis 118 c liegen parallel zueinander und in einem Winkel von 45° zu den Seitenkanten der Bahn. Der Winkel von 45° ist in Fig. 8 mit dem Bezugszeichen

130 bezeichnet. Die Klebestreifen 133 schließen mit mit Schnittkanten 118 α bis 118 g einen Winkel von 90° ein. Jedes Bahnstück 119 α bis 119 e hat die Form eines Rhomboids mit spitzen Winkeln von 45° und zwei parallele Kanten IA, IA' und zwei parallele Kanten Iß, Iß'.

Die Bahnstücke 119 α bis 119 e werden übereinandergestapelt, wie es in F i g. 8 unten rechts dargestellt ist. Das Übereinanderstapeln der Bahnstücke erfolgt in der Reihenfolge, wie sie von der Bahn 115 abgeschnitten werden. Auf diese Weise erreicht man, daß die Klebestreifen benachbarter Bahnstücke jeweils um die Hälfte der Entfernung 122 gegeneinander versetzt liegen. Der Einfachheit halber werden nachfolgend die Klebestreifen 133 mit 133 a bis 133 c bezeichnet, wobei 133 a bis 133 c andeutet, daß damit die Klebestreifen auf den Bahnstücken 119 a, 119 ft usw. gemeint sind. In diesem Zusammenhand wird auf den rechten unteren Teil der F i g. 8 verwiesen, wo die aufeinanderliegenden Bahnstücke 119 a bis 119 c usw. die Klebestreifen 133 a bis 133 c usw. zeigen. Die Klebestreifen 133 α liegen auf ihrer ganzen Länge zwischen den Klebestreifen 133 b. Alle Klebestreifen liegen in einem Winkel 124 von 45° zu den Seitenkanten IA und IA' und unter einem Winkel

131 von 90° zu den Schnittkanten Iß, Iß'. Die Kettfäden 113 und die Schußfäden 114 liegen in bezug zu den Klebestreifen unter einem Winkel von 45°, wie dies bei dem Bahnstück 119 e dargestellt ist.

Die Bahnstücke 119 α bis 119 c usw. werden übereinandergelegt und bilden einen Stapel 34, wie in F i g. 5 dargestellt ist. Die nassen Klebestreifen 133 a bis 133 c usw. werden getrocknet oder polymerisiert, je nach dem verwendeten Klebestoff und bilden dann eine permanente Verbindung zwischen den einzelnen Bahnstücken des Stapels. Dann kann der Stapel in bekannter Weise auseinandergespreizt werden. Ein so fertiggestellter auseinandergespreizter Block 35 ist in F i g. 6 dargestellt. Dann kann der Block 35 auf Dicken ti, ti und t2> zugeschnitten werden, wie in F i g. 6 dargestellt ist. Die stumpfen Endteile werden dann abgekantet und es entsteht eine wabenförmige Struktur, wie in F i g. 7 gezeigt ist. Die Längsachsen der Zellen 37 liegen in einem Winkel von 45° zu den Kettfäden und den Schußfäden der Gewebeverstärkung.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Wabenförmige Struktur aus gewebeverstärktem Kunststoff, bei der die Kettfäden und die Schußfäden des Verstärkungsgewebes senkrecht zueinander liegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kettfäden und Schußfäden in einem Winkel von 45° zu den Längsachsen der Waben verlaufen.

2. Körper mit wabenformiger Struktur aus gewebeverstärktem Kunststoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er senkrecht zu den Längsachsen der Waben liegende Schnittflächen aufweist.

3. Verfahren zur Herstellung eines Körpers mit wabenförmiger Struktur nach Anspruch 2 aus einer gewebeverstärkten Kunststoffbahn mit parallel zu deren Seitenkanten verlaufenden Kettfäden, bei dem auf die Kunststoffbahn zu den Seitenkanten schräg verlaufende und zueinander parallele Klebestreifen derart aufgetragen und bei dem die Kunststoffbahn derart durch parallele Schnitte in gleiche große Bahnstücke zerteilt werden, daß beim nachfolgenden Aufeinanderstapeln der Bahnstücke, wobei die Kanten der Bahnstücke genau übereinandergelegt werden, die Klebestreifen benachbarter Bahnstücke jeweils auf Lücke liegen, und bei dem nach Verkleben der aufeinandergestapelten Bahnstücke diese zu einem Block mit wabenförmigen Zellen auseinandergespreizt werden, der dann durch einen parallel zu den Schnittkanten der Bahnstücke geführten Schnitt in einzelne Körper mit wabenförmiger Struktur aufgeteilt wird, dadurch gekennzeichnet. daß die die Bahnstücke bildenden Schnitte etwa unter 45° zu den Seitenkanten (A, A') der Bahnstücke gelegt werden und die Klebestreifen etwa senkrecht zu den Schnittkanten (ß, ß') der Bahnstücke aufgetragen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen