DE2264156A1 - Verfahren zur herstellung rechteckiger matten oder tafeln mit schraeg zur kante ausgerichteten hochtemperaturfesten fasern und damit erhaeltliche mehrschichtige produkte - Google Patents

Verfahren zur herstellung rechteckiger matten oder tafeln mit schraeg zur kante ausgerichteten hochtemperaturfesten fasern und damit erhaeltliche mehrschichtige produkte

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Description

D!p'.-In -. ί . ' '" r
V -I9.9J/6P 29.I2.I972
SOCIETE NATIONALE DES PQUDRES ET BXPLOSIPS, Paris (Prankreich)
Verfahren zur Herstellung rechteckiger Matten oder Tafeln mit schräg zur Kante ausgerichteten hochtemperaturfesten Fasern und damit erhältliche mehrschichtige Produkte
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von rechteckigen Matten aus mit einem (noch nicht durchreagierten) Präpolymeren imprägnierten oder innerhalb eines metallischen Grundmaterials eingebetteten parallelen hochtemperaturfesten Pasern mit hohem Modul bzw. hoher festigkeit, innerhalb derer die Fasern mit den Seiten einen Winkel α bzw. (90 -ex) bilden. Die Erfindung umfaßt weiter mehrschichtige Produkte aus iibereinandergeschichteten J^asermatten, die nach diesem Verfahren erhalten werden.
Industriell benutzte Pasern mit "hohem Modul" wie Pasern aus .Bor, siliciumcarbid oder Kohlenstoff werden im allge-
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meinen in drei unterschiedlichen Erscheinungsformen angeboten:
- In Form von Spulen oder Wicklungen der bloßen Fasern;
- in Porm von Bändern oder Matten aus mit einem plastik sehen Harz vorimprägnierten Pasern und
- in Form von Tafeln aus Pasern innerhalb eines metallischen Grundmaterials wie Aluminium.
Die vorimprägnierten Bänder oder Matten sowie die relativ dünnen metallischen Tafeln ("ülementarschichten") werden durch Übereinanderlegen bzw. Überlagerung der JSlementarschichten zur Herstellung mehrschichtiger Wände verwendet.
Im Falle der vorimprägnierten Matten oder sog. "Prepregs" erfolgt dann eine Polymerisation in der Wärme und im Falle der metallischen Platten eine Druckverdichtung bei einer zur Vereinigung der verschiedenen Schichten ausreichenden Temperatur.
Bei der Herstellung solcher mehrschichtigen Körper werden nun häufig Produkte mit einer allseits gleichwertigen Festigkeit oder mit verbesserter Festigkeit in bestimmten, in Abhängigkeit von den vom Produkt aufzunehmenden Kräften innerhalb des Pertigungsteils, das von ihm gebildet oder in das es einbezogen wird, gut definierten Richtungen angestrebt. Zu diesem Zweck werden Lagen mit unterschiedlicher Faserausrichtung oder mit unterschiedlichen Faserausrichtungen innerhalb einer Lage verwendet, bei denen die Pasern untereinander (einen) in Abhängigkeit von der gewünschten richtungsabhängigen Pestigkeitsverteilung ausgewählte(n) Winkel bilden.
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Zur Herstellung solcher Matten mit unterschiedlichen Faserausrichtungen werden bisher zwei Verfahren angewandt«
Nach dem ersten Verfahren werden im allgemeinen rechteckige Matten durch Aufwickeln von mit einem Präpolymeren imprägnierten Mden in aneinandergrenzenden Windungen auf den Dorn einer Drehbank hergestellt. Jede dieser Windungen liegt dabei praktisch in einer zur Dornachse senkrechten jäbene. Die durch Aufschneiden der Wicklung auf dem Dorn längs einer Mantellinie erhaltenen recheckigen imprägnierten Matten werden dann derart aufeinandergestapelt, daß die Fäden von Matte zu Matte untereinander den oder die gewünschten Winkel bilden. Dieses Verfahren hat den Nachteil, mit erhebliehen Verlusten an Produkt verbunden zu sein, da allein der zentrale Teil der Matten, in dem sie sich überdecken, ausgenutzt werden kann.
Das zweite Verfahren besteht darin, mit Hilfe einer Drehbank eine schraubenförmige Wicklung sich kreuzender !fäden zu erzeugen, wobei jede Windung einen Winkel mit der zur Dornachse der Drehbank senkrechten Ebene bildet. Dieser Winkel c* wird dadurch erhalten, daß man den Schlitten der Drehbank mit einer der .Rotationsgeschwindigkeit des Dorns angepaßten Geschwindigkeit verschiebt. Diese Punktionsweise hat die folgenden Schwierigkeiten:
- Der Winkel o< wird durch das Verhältnis zwischen dem Dorndurchmesser und dem Bewegungsvollausschlag des Drehbankschlittens begrenzt;
es werden zwangsläufig gleichzeitig Winkel + c* und ~ck gebildet;
diese gleichzeitige Erzeugung ist mit einem "Krummstehen"der Fäden an ihren Überschneidungen verbunden;
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- der Wickelvorgang ist schwierig und langsam auszuführen;
- die Investition an Material ist erhöht.
Es wurde nun gefunden, daß die ^Schwierigkeiten der beiden vorgenannten Verfahren beseitigt werden können, wenn man gemäß der Erfindung in folgender «,eise verfährt:
Zunächst wird auf einem Dorn eine Wicklung erzeugt» die praktisch mit derjenigen nach dem ersten Verfahren identisch ist, d.h. eine Wicklung von praktisch aneinandergrenzenden schraubenförmigen Windungen, die in Ebenen senkrecht zur Bornachse liegen.
Der so gebildete Faserzylinder wird dann auf dem Born längs einer Schraubenlinie aufgeschnitten, die nach dem "Entfalten" bzw. Ausbreiten des Zylinders in einer Ebene eine mit der lüantellinie des Dorne bzw. Zylinders einen Winkel bildende Gerade AD (Fig.1) bildet. Man erhält so ein Parallelogramm mit stumpfen Winkeln (90 + c*)» in dem die Fasern in der durch den Pfeil 1 angegebenen Richtung liegen.
Dieses Parallelogramm ABCB wird nun, wie in Fig. 1 ersichtlich, längs einer auf den beiden durch das Aufschneiden auf dem Born erzeugten Seiten AD und BC senkrecht stehenden Geraden HH' zerschnitten und die beiden so gebildeten rechtwinkligen Trapeze derart verschoben, daß die beiden Seiten AB und CD des ursprünglichen Parallelogramms miteinander in Berührung kommen. Auf diese .teise wird wiederum ein Rechteck (Fig.2) gebildet, bei dem jedoch die Fasern einen Winkel« oder (90 -oO - bzw. (180 -oO oder (90 -CH) mit den Seiten bilden.
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Die Punkte H und H1 sind vorzugsweise von den Eckpunkten A und G verschieden, damit Schwierigkeiten, die beim Zerschneiden in einem Winkel bzw. einer Ecke, wo die Festigkeit bzw. Steifigkeit geringer ist, vermieden werden.
Die Aufstapelung der erhaltenen Hechtecke in unterschiedlichem Sinn bzw. mit unterschiedlicher Ausrichtung (der Fasern) ermöglicht die Erzeugung von Körpern mit Schichten, bei denen der Winkel der Fasern gegenüber den Seiten + o(. und -ot beträgt.
Nach der Polymerisation im Falle von mit Präpolymeren vorimprägnierten Fasern oder nach Warmkompression im Falle metallischer Grrundmaterialien bilden die erhaltenen mehrschichtigen Tafeln oder Körper kompakte rechteckige Blöcke, bei denen die längs HH1 ausgeführten Schnitte zu keinen Punkten besonderer Schwächung führen.»
Es ist selbstverständlich möglich, Schichten abwechseln zu lassen, bei denen die Winkel oc unterschiedliche Werte haben, in allen Fällen sind jedoch die aufgeschichteten- Lagen Rechtecke. Damit die Seitenlängen dieser Rechtecke unabhängig vom Wert des Winkels α stets gleich bleiben, wird die Höhe der Wicklung auf dem Dorn in der Weise verändert, daß die Länge des Schnitts auf dem Dorn konstant ist und der Dorndurehmesser derart gewählt, daß die Länge HH' (Fig. 1) ebenfalls konstant ist. In der Praxis wählt man für den Winkel crt nur eine begrenzte Anzahl von unterschiedlichen Werten, wobei jedem von ihnen ein bestimmter Dorndurchmesser entspricht.
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Claims (6)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung rechteckiger Matten oder Tafeln aus mit einem Präpolymeren imprägnierten oder in einem metallischen Grundmaterial eingebetteten bzw. untergebrachten parallelen hochtemperaturfeaten Fasern mit hohem Modul, innerhalb derer die Pasern mit den Seiten des Hechtecks einen Winkel o< oder (90 -oO bilden, dadurch gekennzeichnet, daß
- zunächst Pasern in an sich bekannter Weise schraubenförmig auf einen Dorn aufgewickelt werden, wobei die einzelnen Windungen praktisch in zur Dornachse senkrechten Ebenen liegen;
- der so gebildete Paserzylinder auf dem Dorn längs einer Schraubenlinie aufgeschnitten wird, die nach dem Entfalten bzw. Ausbreiten des Zylinders in einer Übene zu einer Geraden wird, die mit den angrenzenden Seiten einen Winkel (90 +ex) oder (90 -ex) bildet}
- das resultierende Parallelogramm längs einer den beiden durch Aufschneiden erzeugten Seiten gemeinsamen Senkrechten zerschnitten wird und
- die beiden so erzeugten Flächen in der ΐ/eise vereinigt werden, daß ein Rechteck entsteht, bei dem alle Pasern untereinander parallel sind.
2., Mehrschichtige Wände oder parallelepipedische Blöcke auf der Basis von Pasern mit hohem iaodul, die durch Aufstapeln von Elementarschichten erzeugt worden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Elementarschichten nach Anspruch 1 erhalten worden sind.
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5. Mehrschichtige Körper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die unterschiedliehen Schichten bildenden Fasern parallel sind.
4. Mehrschichtiger Körper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern der verschiedenen Schichten untereinander zwischen Q und 90 veränderliehe Winkel bilden.
5* Mehrschichtiger Körper nach einem der Ansprüche 2 bis 4, erhalten durch Polymerisation des Imprägnierungs-Präpolymeren.
6. Mehrschichtiger Körper nach einem der Ansprüche 2 bis 4, erhalten durch Bruckverdiehtung einer ausreichenden Aufstapelung von llemeitta-rsehiehten unter einem zur Gewährleistung einer Verbindung ausreichenden Brück.
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DE19722264156 1972-01-14 1972-12-29 Verfahren zur Herstellung rechteckiger Matten oder Tafeln mit schräg zur Kante ausgerichteten hochtemperaturfesten Fasern und Verwendung für mehrschichtige Produkte Expired DE2264156C3 (de)

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DE2264156B2 DE2264156B2 (de) 1976-10-21
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FR2167389A1 (de) 1973-08-24
IT976286B (it) 1974-08-20
NL7300119A (de) 1973-07-17
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