DE2264156B2 - Verfahren zur herstellung rechteckiger matten oder tafeln mit schraeg zur kante ausgerichteten hochtemperaturfesten fasern und verwendung fuer mehrschichtige produkte - Google Patents
Verfahren zur herstellung rechteckiger matten oder tafeln mit schraeg zur kante ausgerichteten hochtemperaturfesten fasern und verwendung fuer mehrschichtige produkteInfo
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Description
35
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung rechteckiger Matten oder Tafeln aus mit
einem Präpolymeren imprägnierten oder in einem metallischen Grundmaterial untergebrachten parallelen
hochtemperaturfesten Fasern mit hohem Modul, die mit den Seiten des Rechtecks einen Winkel λ oder (90-λ)
bilden, nach dem die Fasern zunächst schraubenförmig auf einen Dorn aufgewickelt werden, wobei jede
Windung praktisch in einer zur Dornachse senkrechten Ebene liegt, und der so gebildete Faserzylinder dann auf
dem Dorn längs einer Linie aufgeschnitten und flachgelegt wird. Außerdem richtet sich die Erfindung
auf die Verwendung solcher Matten oder Tafeln zur Herstellung von Mehrschichterzeugnissen.
Industriell eingesetzte Fasern mit »hohem Modul« wie Fasern aus Bor, Siliciumcarbid oder Kohlenstoff
werden im allgemeinen in drei unterschiedlichen Erscheinungsformen angeboten:
In Form von Spulen oder Wicklungen der bloßen Fasern;
in Form von Bändern oder Matten aus mit einem plastischen Harz vorimprägnierten Fasern; und
in Form von Tafeln aus Fasern innerhalb eines metallischen Grundmaterials wie Aluminium.
Die vorimprägnierten Bänder oder Matten sowie die relativ dünnen metallischen Tafeln (»Elementarschichten«) werden durch Übereinanderlegen bzw. Überlagerung der Elcmentarschichten zur Herstellung mehrschichtiger Wände verwendet.
Im Falle der vorimprägnierten Matten erfolgt dann eine Polymerisation in der Wärme und im Falle der metallischen Platten eine Druckverdichtung bei einer zur Vereinigung d<|r verschiedenen Schichten ausreichenden Temperatur.
Die vorimprägnierten Bänder oder Matten sowie die relativ dünnen metallischen Tafeln (»Elementarschichten«) werden durch Übereinanderlegen bzw. Überlagerung der Elcmentarschichten zur Herstellung mehrschichtiger Wände verwendet.
Im Falle der vorimprägnierten Matten erfolgt dann eine Polymerisation in der Wärme und im Falle der metallischen Platten eine Druckverdichtung bei einer zur Vereinigung d<|r verschiedenen Schichten ausreichenden Temperatur.
Bei der Herstellung solcher mehrschichtigen Körper werden nun häufig Produkte mit eine.· allseits
gleichwertigen Festigkeit oder mit verbesserter Festigkeit in bestimmten, in Abhängigkeit von den vom
Produkt aufzunehmenden Kräften innerhalb des Fertigungsteils,
das von ihm gebildet oder in das es einbezogen wird, gut definierten Richtungen angestrebt.
Zu diesen! Zweck werden Lagen mit unterschiedlicher FaiefätiSrichtung oder mit unterschiedlichen Faserausrichtungen
innerhalb einer Lage verwendet, bei denen die Fasern untereinander (einen) in Abhängigkeit von
der gewünschten rietaungsabhängigen Festigkeitsverteilung
ausgewählten) Winkel bilden.
Zur Herstellung solcher Matten mit unterschiedlichen Faserausrichtungen werden bisher zwei Verfahren
angewandt:
Nach dem ersten Verfahren, das aus der GB-PS 6 19 674 bekannt ist. werden im allgemeinen rechteckige
Matten durch Aufwickeln von mit einem Präpolymeren imprägnierten Fäden in aneinandergreiizenden Windungen
auf den Dorn einer Drehbank hergestellt, (ede dieser Windungen liegt dabei praktisch in einer zur
Dornachse senkrechten Ebene. Die durch Aufschneiden der Wicklung auf dem Dom längs einer Mantellinie
erhaltenen rechteckigen 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 erheblichen 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 λ wird dadurch erhalten, daß man den Schlitten der Drehbank mit einer
der Rotationsgeschwindigkeit des Doms angepaßten Geschwindigkeit verschiebt. Diese Funktionsweise hat
die folgenden Schwierigkeiten:
Der Winkel λ wird durch das Verhältnis zwischen dem Dorndurchmesser und dem Bewegungsvollausschlag
des Drehbankschlittens begrenzt;
es werden zwangläufig gleichzeitig Winkel + λ und — «gebildet;
es werden zwangläufig gleichzeitig Winkel + λ und — «gebildet;
diese gleichzeitige Erzeugung ist mit einem »Krummstehen« der Fäden an ihren Überschneidungen
verbunden;
der Wickelvorgang ist schwierig und langsam auszuführen;
die Investition an Material ist erhöht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte, aus der GB-PS 6 19 674 bekannte Verfahren so abzuändern, daß man in einfacherer Weise und mit höherem Materialausnutzungsgrad als bisher Matten oder Tafeln erhält, in denen die Fasern statt rechte Winkel auch beliebige von 90° verschiedene Winkel mit den Matten- bzw. Tafelseiten bilden können und damit beliebige Kombinationen unterschiedlicher Winkel von Lage zu Lage eines mehrschichtigen Matten- oder Tafellaminats ermöglicht werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte, aus der GB-PS 6 19 674 bekannte Verfahren so abzuändern, daß man in einfacherer Weise und mit höherem Materialausnutzungsgrad als bisher Matten oder Tafeln erhält, in denen die Fasern statt rechte Winkel auch beliebige von 90° verschiedene Winkel mit den Matten- bzw. Tafelseiten bilden können und damit beliebige Kombinationen unterschiedlicher Winkel von Lage zu Lage eines mehrschichtigen Matten- oder Tafellaminats ermöglicht werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Faserzylinder auf dem Dorn längs einer
Schraubenlinip, die beim Flachlegen des Zylinders eine
Gerade wird, die mit den angrenzenden Seiten des beim
Flachlegen gebildeten Parallelogramms einen Winkel von α oder (90-«) bildet, aufgeschnitten wird, daß das
erhaltene Parallelogramm längs einer den beiden durch das Aufschneiden geschaffenen Seiten gemeinsamen S
Senkrechten durchgeschnitten wird und daß die beiden so erzeugten Flächen unter Bildung eines Rechtecks, in
dem alle Fasern parallel sind, wieder vereinigt werden.
Durch das Aufschneiden des Faserzylinders längs einer den gewünschten Winkel der Fasern zu den
Rechteckseiten direkt bestimmenden Schraubenlinie, das Durchschneiden des dabei nach dem Flachlegen
erhaltenen Parallelogramms längs der genannten Senkrechten und das Vereinigen der beiden Teile wird
erreicht, daß man die Matten oder tafeln mit beliebiger Winkelnchtung der in der einzelnen Matte oder Tafel
untereinander parallelen Fasern in einfacher Weise und ohne Materialabfall herstellen und mehrlagige Erzeugnisse
aus Matten oder Tafeln verschiedener Faserrichtungen fertigen kann. Dabei lassen sich im Vergleich mit a>
dem bekannten Verfahren je nach der Faserwinkelrichtung in den einzelnen Lagen der Mehrschichterzeugnisse
Materialersparnisse von etwa 19 bis 63% erzielen.
Gegenstand der Erfindung ist daher auch die Verwendung der erfindungsgemäß hergestellten Matten
oder Tafeln, insbesondere mit untereinander verschiedenen, zwischen 0 und 90° veränderlichen
Faserwinkeln, zur Herstellung mehrschichtiger Wände oder Quader.
Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert;
darin zeigt
F i g. 1 einen längs einer Schraubenlinie aufgeschnittenen Faserzyhnder nach dem Flachlegen mit der
Durchschne'dlinie; und
Fig.2 das durch Vereinigen der beiden Teile gebildete Rechteck der fertigen Matte oder Tafel.
Zunächst wird zur Herstellung der Matte oder Tafel auf einem Dorn eine Faserwicklung erzeugt, die
praktisch mit derjenigen nach dem ersten bekannten Verfahren identisch ist, d. h. eine Wicklung von
praktisch aneinandergrenzenden schraubenförmigen Windungen, die in Ebenen senkrecht zur Dornachse
liegen.
Der so gebildete Faserzylinder wird dann auf dem
Dorn längs einer Schraubenlinie aufgeschnitten, die nach dem »Entfalten« bzw. Flachlegen des Zylinders in
einer Ebene eine mit der Mantellmie des Dorns bzw.
Zylinders einen Winkel bildende Gerade /4D(Fig. 1) bildet. Man erhält so ein Parallelogramm ABCD mit
stumpfen Winkeln (90 + a), in dem die Fasern in der
durch den Pfeil t angegebenen Richtung liegen.
Dieses Parallelogramm ABCD wird nun, wie in F i g. 1
ersichtlich, längs einer auf den beiden durch das Aufschneiden auf dem Dorn erzeugten Seiten AD und
BCsenkrecht stehenden Geraden HH'zerschnitten, und
die beiden so gebildeten rechtwinkligen Trapeze werden derart verschoben, daß die beiden Seiten AB
und CD des ursprünglichen Parallelogramms miteinander in Berührung kommen. Auf diese Weise wird
wiederum ein Rechteck (Fig.2) gebildet, bei dem jedoch die Fasern einen Wivkel « oder (90—α) — bzw.
(180 - a) oder (90 - α) — mit den Seiten bilden.
Die Punkte H und H' sind vorzugsweise von den Eckpunkten A und C 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 Rechtecke 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 +«und —α beträgt
Nach der Polymerisation im Falle von mit Präpolymeren vorimprägnierten Fasern oder nach Warmkompression
im Falle metallischer Grundmaterialien bilden die erhaltenen mehrschichtigen Tafeln oder Körper kompakte
rechteckige Blöcke, bei denen die längs HH' ausgeführten Schnitte zu keinen Punkten besonderer
Schwächung führen.
Es ist selbstverständlich möglich, Schichten abwechseln zu lassen, bei denen die Winkel α unterschiedliche
Werte haben, in allen Fällen sind jedoch die aufgeschichteten Lagen Rechtecke. Damit die Seitenlängen
dieser Rechtecke unabhängig vom Wert des Winkels <x 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
Dorndurchmesser derart gewählt, daß die Länge HH' (Fig. 1) ebenfalls konstant ist. In der Praxis wählt man
für den Winkel λ nur eine begrenzte Anzahl von unterschiedlichen Werten, wobei jedem von Ihnen ein
bestimmter Dorndurchmesser entspricht.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Verfahren zur Herstellung rechteckiger Matten oder Tafeln aus mit einem Präpolymeren imprägnierten
oder in einem metallischen Grundmaterial untergebrachten paraHelen hochtemperaturfesten
Fasern mit hohem Modul, die mit den Seiten des Rechtecks einen Winkel α oder (90-α) bilden, nach
dem die Fasern zunächst schraubenförmig auf einen Dorn aufgewickelt werden, wobei jede Windung
praktischin ,einer ζίίς D.OTnaehse senkrechten Ebene
liegt, undfdfer so gebildete ^Faserzylmder dann auf
dem Dorn längs einer Linie aufgeschnitten und flacbgelegtwird, dadurch gekennzeichnet,
daß der Faltzylinder.aut dem Dorn läng!, einer
Schraubenlinie, die beim Flachlegen des Zylinders eine Gerade wird, die mit den angrenzenden Seiten
des beim Flachlegen gebadeten Prallelogramms einen Winkel von α oder (90 - «) bildet, aufgeschnitten
wird, daß das erhaltene Parallelogramm längs einer den beiden durch das Aufschneiden geschaffenen
Seiten gemeinsamen Senkrechten durchgeschnitten wird und daß die beiden so erzeugten
Flächen unter Bildung eines Rechtecks, in dem alle Fasern parallel sind, wieder vereinigt werden.
2. Verwendung von nach Anspruch 1 hersgestellten Matten oder Tafeln zu t lerstellung mehrschichtiger
Wände oder Quader.
3. Verwendung von nach Anspruch 1 hergestellten Matten oder Tafeln mit untereinander verschiedenen,
zwischen 0 und 9(T' veränderlichen Faserwinkeln für die Herstellung mehrschichtiger Wände
oder Quader.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7201220 | 1972-01-14 | ||
| FR7201220A FR2167389B1 (de) | 1972-01-14 | 1972-01-14 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2264156A1 DE2264156A1 (de) | 1973-08-16 |
| DE2264156B2 true DE2264156B2 (de) | 1976-10-21 |
| DE2264156C3 DE2264156C3 (de) | 1977-05-26 |
Family
ID=
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB1367751A (en) | 1974-09-25 |
| FR2167389A1 (de) | 1973-08-24 |
| IT976286B (it) | 1974-08-20 |
| NL7300119A (de) | 1973-07-17 |
| FR2167389B1 (de) | 1974-12-13 |
| DE2264156A1 (de) | 1973-08-16 |
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Legal Events
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