DE3034661A1 - Laminatsverstaerkung fuer faserverstaerkte kunststoffe, insbesondere fuer schwimmkoerper von wasserfahrzeugen - Google Patents
Laminatsverstaerkung fuer faserverstaerkte kunststoffe, insbesondere fuer schwimmkoerper von wasserfahrzeugenInfo
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Description
Pott
Kichard Pott, Tannenbergstr. 33, 4937 Lage
Laminatsverstärkung für faserverstärkte
Kunststoffe, insbesondere für Schwimmkörper von Wasserfahrzeugen
Die Erfindung betrifft eine LaminatsverStärkung für
I ,l'.tuuur ii Ui i-1- I L' Kunststoffe, insbesondere für Schwimmkürper
ν/υ η Wasserfahrzeugen.
Laminatsverstärkungen für Faserverbundwerkstoffe sind
an sich bekannt. Sie bestehen aus Geweben in Bahnen- oder Bandform sowie aus Matten und Gelegen aus verschiedenen
Materialien wie z.B. Glas-, Kohle- oder Aramidfaser sowie
jus Kombinationen dieser Fasern. Sie werden zur Verstärkung
von mechanisch hoch beanspruchbaren Bauteilen in Verbindung mit kalt- oder heißhätenden Kunstharzsystemen auf Polyester-,
Epoxid- oder Polyimidbasis als Matrix eingesetzt.
LI[Ii die bei Schwimmkörpern im Sportbootbau erforderliche
I1 nli υ 7uqf er. L i uK i-j i t und besonders die notwendige Di eye- und
Hi-1H I. Li I υ i f iiikeit zu erzielen, muß man relativ große Pia te rialiii.
iiiilü laken und damit große Baute i I gewich te inkauf nehmen.
I iiii1 .Ui(JtMr !"log 1 i rhkej I , die H i eg es tei f i gke i tsanf order unqen
/u erfüllen, besteht in der ungenannten Sandwichbauweise. Es
müssen hierzu zwei Laminatswandungen autgebaut werden mit einer
Zwischenschicht aus Stützmaterial wie z.B. Hartschaum. Wird
nun im späteren Einsatz des Wasserfahrzeuges die äußere Laminat:
wandung beschädigt, so dringt in der Regel Wasser in den die
7 um seherisch i ent bildenden Stützsrhaum. Es qibt bisher keine
Müy1ichl·eit, eingedrungenes Wasser und verbliebene Restfeuchte
vor einer etwaigen Reparatur zu entfernen. Wird ein auf diese
Weise entstandenes Loch trotzdem repariert, so nimmt infolge urin Temfiuraturschwankungen und damit verbundener Bildung von
Pott.
3 ■ -
Eiskristallen im Winter die allmähliche Zerstörung der
Bauteilstruktur ihren Verlauf.
Eine ähnliche Problematik besteht auch, wenn man anstelle
des vorgenannten Hartschaums als Stützmaterial solches in Wabenform aus Aluminium beziü. Hartpapier verwendet. Die
Sandwichbauweise sollte, wenn überhaupt, nur bei Bauteilen
über dem Deck won Wasserfahrzeugen angewandt werden. Im
Bereich von Rümpfen hat diese Bauweise erhebliche Nachteile.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Laminatsverstärkung aus hochfesten und hochmodulen
Fasern für extrem belastbare und trotzdem leichte und beulsteife Schwimmkörper herzustellen.
Die Erfindung besteht darin, vorwiegend in der Hauptbeanspruchungsebene,
die bei Bootsrümpfen der Längsachse entspricht, nur soviel 'unidirektional ausgerichtetes Fasermaterial
einzusetzen, wie für die Aufnahme der statischen und dynamischen Kräfte erforderlich ist und zwar dadurch,
das Gewebebänder aus Kohlefaser, Aramidfaser oder einer
Kombination dieser Faserarten eingesetzt werden und das wiederum derart, daß die Kohle/Aramidfaserstränge eng aneinanderliegen
als Kettfaden, während der Schußfaden aus einem dieser beiden Materialien in größerem Abstand als die
Kettfaden und im rechten Winkel zu diesen angeordnet zur Aufnahme der Querkräfte dient. Im Gegensatz zu Geweben, in den
Webarten wie z.B. Köper-, Leinen- oder Satinbindung mit einem Kette/Schußverhältnis von ca. 1:1 vorkommen, haben Gewebebänder
bei nur unbedeutenden, die Laminatsfestigkeit nur weniq
beeinträchtigende Fadenverkreuzungen die größte Werstärkungswirkung
bei gleichzeitig geringstem Gewicht. Da Gewebebänder mit Ihren Kanten aneinander liegen und damit Stoßlücken bilden,
müssen sie mittels schmaler Gewebe auf den Stoßlücken abgedeckt
werden. Da diese schmaleren Gewebe im Aufbau den e igent ] i r:hmi
Gewebebändern gleich sind bei allerdings verringerter Breite, ergeben sie für die gesamte Laminatsstruktur eine zusätzliche
Festigkeit und ermöglichen so den bei Schwimmkörpern so
Pott
4 _
wichtigen Stringereffekt, der im Zusammenwirken mit den
gegenüber Glasfasern steiferen und festeren Fasern die erforderliche Beulsteifigkeit, Leichtigkeit und Robustheit
gewährleistet.
Die Erfindung besteht ferner darin, den Stringereffekt
dadurch zu erreichen, daß die durch die aneinanderliegenden Gewebebänder entstandene Stoßlücke durch ein flexibles
Kunststoffrohr abgedakt wird, das wiederum mit einem Gewebeband
in achsialer Richtung belegt wird, welches durch das einlaminierte Kunststoffrohr sich auswölbt und so als Hohlkörper
mit einer statisch zu vernachlässigenden Innenform eine große Steifigkeit erbringt.
Ein weiterer Teil der Erfindung besteht darin, die den Stringereffekt bewirkenden Stoßlücken in die Bereiche des
Bootsrumpfes, Surfbrettes o.a. so zu verlegen, daß genau
in den Hauptbelastungszonen Ihre Wirkung zum Tragen kommt. Bei Bootsrümpfen ist dieses der Gesamtbereich des Unterwasserschiffes
sowie der Übergangsbereich worn Rumpf in das Deck. Hierbei besteht die Möglichkeit, im Rumpfbodenbereich die
Gewebebänder im spitzen Winkel zur Kiellinie v/erlaufen zu lassen, weil dort die größten Torsionskräfte eingreifen, während
nach den Rumpfseiten hin die Faserrichtung allmählich parallel zur Wasserlinie bezw. Schwimmlinie verlaufen könnte. Auch
besteht die Möglichkeit, Laminatsverstärkungen durch kreuzweises Übereinanderlegen von Gewebebändern vorzunehmen, um
z.B. partielle Aufdickungen zur Krafteinleitung von Anschlußbauteilen
bezw. Beschlagen zu erzielen.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung
rJarges te 111. Es zeigen:
Fig. 1 eine Innenansicht eines Bootsrumpfes mit Darstellung der den Stringereffekt bewirkenden Stoßkanten.
Fig. 2 ein Surfbrett in der Seitenansicht als Einsatzbeispiel
M ij. J5 eine Innenansicht eines Bootsdecks mit Darstellung
der den Stringereffekt bewirkenden Stoßkanten
Fiq. 4 eine Rumpf innenschale mit Darstellung der den
Stringereffekt bewirkenden Stoßkanten.
Patt
Fig. 5 eine Rumpfinnenschale mit Darstellung der den
Stringereffekt bewirkenden Stoßkarihe und aufypleytem,
abgedeckten Rohr
Fig. 6 ein Gewebeband mit Fäden aus Kohlefaser und Aramidfaser eng aneinanderliegend und einem in
größeren Abständen als die Kettfaden uerlaufenden
Schußfaden
Fig. 7 ein Schnittbild der den Stringereffekt bildenden
Stoßkante mit Abdeckband
Fig. 8 ein Schnittbild der den Stringereffekt bildenden
Stoßkante mit Abdeckband und eingelegtem Rohr
Fig. 9 eine L aminatsuerstärkung durch mehrlagige Cewebcj-
bänder, weiche winkelig zueinander angeordnet sind.
Die Figur 1 zeigt einen als Bootsrumpf eines Knickspantbootes ausgebildeten Schwimmkörper 1 mit den den Strinyereffekt
bewirkenden Stoßkanten 2 für die Aufnahme uorzuqsweise
der Längsbiegekräfte, 3 als Kielstringer, 4 und 5 im Verband zur Aufnahme der Längs-, Quer- und Torsionsbelastungen
.
Die Figur 2 zeigt ein Surfbrett als Schwimmkörper 6 mit
der Klebev/erbindungsnah t zwischen Ohnr- und Unterha ] bsi Η,ΐ 1 e
dem Mast H und der Besegelung ü.
In Fig. 3, 4 und 5 sind unterschiedliche erfindungsgemäße
Ausgestaltungsv/arianten der den Stringeref fekt bewirkenden
Stoßkanten 2, 3, 4 und 5 sowie einer l/ariante mit Abderkhan-rl
und Innenrohr 10 dargestellt. Die Plazierung im Bereich des Kunststofflaminates erfolgt .je nach der zu erwartenden Rautei
!beanspruchung und bezieht sich auf die Winkel Zuordnung der den Stringereffekt bewirkenden Stoßkanten zur Hauptbelastungsachse,
vorwiegend der Längsachse sowie auf di-i?
Gewebebandbreiten 13 und damit die Abstände der Stoßk.anti'n Ii
Fiyur b zeiyt ein GewebebanU ■ ■ nuintin er;y an eiuj ] i uij
Kettfäden aus z.B. Kohlenstuf y. ern 11 sowie Aramidfasern
und dem in größerem Abstand von«inander als die Kettfaden
verlauf enden Schußfaden 13 aui Aramidfasern, wobei die
Kettfäden 11 und 12 die Läng.*----
BAD ORIGINAL
Pott
kräfte und der Schußfaden 13 die Querkräfte aufnehmen
und die beiden äußeren Kettfaden 14 die Webkante bilden.
In Figur 7 ist eine den Stringereffekt bildende Stoßkante
abgebildet. Es sind hier der Schußfaden 13 und die Kettfaden 11 und 12 erkennbar. Die Bandkanten werden durch die
Kettfaden 14 gebildet. Der Zwischenraum zweier eng aneinanderliegender
Geu/ebebänder 15 wird durch ein schmaleres
ansonsten gleiches Gewebeband 16 abgedeckt, sodaß im Bereich der Überdeckung eine Materialdopplung und damit ein
erheblicher laminatsversteifender und -verstärkender Effekt
entsteht. Unterhalb ist ein vorzuysujeise einsetzbares Glasfaservlies
17 dargestellt, welches zur Erzielung einer glatten Laminatsoberfläche vorteilhaft ist.
Figur 8 zeigt eine den Stringereffekt bildende Stoßkante,
wobei der Zwischenraum 15 durch ein eingelegtes Rohr überdeckt
ist (18). Dieses, als Hohlkörper den Stringereffekt
verstärkendes Gebilde, wird durch ein Geuebeband 16 abgedeckt.
Als L.amini erharze werden in allen Fällen kalt-
oder heißhärtende Mehrkomponenteηharze auf Polyester,
Epoxid-, Phenol- oder Polyimidbasis verwendet.
Die Figur 9 zeigt eine Laminatsverstärkung durch mehrschichtige
Anordung der vorgenannten Gewebebänder, wobei die & f. nßl ücl<
en durch wi nl« *j '. >
ge Zuordnung der Einzel lagen
1 1I aliiji'dyck I wurden, l'.x υ i r c' auf diese liJf?ise (-eine Lokale
I/er L-;f ärkuny des Laminate.., sondern eine Gesamtverstärkung
erreicht. Eine derartige, material- und kostenaufwendige
l/er'il ärkung empfiehlt sit;!1 K-3?. besonders stark auf Torsi un
beanspruchten Bauteilen.
BAD ORIGINAL
Claims (1)
- π I'· t? it I .ι ij :. j ι ι Γι ι: h t.·Laniinat.sueriitä rkung für faserverstärkte Kunststoffe, insbesondere für Schwimmkörper v/un Wasserfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die Laminatsvers tärkung' erre ich t u/.i rd durch im i rnliv.f ι.·ιι·. zwei parallel liegende Gewebebänder, die mit ihren Webkanten (14) eine Stoßlücke (15) bilden, die mittel1; u-im··. gleichen, jedoch schmaleren Abdenkhandes (16) i'Jtji:idi.M I· I wird und durch Verdopplung des Mb rs tärkungsf aseran te i I ι··· im Bereich der Stoßlücke und parallel zu derselben eint.'ii Stringereffekt bewirken, wobei die Kett- und SchuÜffidiMi des Geuifc.'l.)ul.iündes aus l/crs Larkunyu Y mm ι η mit einem ijrnHt.11 ι.·ΐι Elastizitätsmodul und einer höheren spezifischen /uy f t;·;*. i ukeit als Glasfasern bestehen und aus Kohlenstoff, /\r\ii:i:l, Borfasern o.dgl. sind, wobei die Kettfaden aus Knh I ι;π·,Ι.nf i ( 1 1 ) und Aramid (12) eng aneinander lieyen und der Scliui.il aili.Mi ( I .'<) aus Aramid in größerem Abstand als die Kettfaden ( 1 1 ) u. (\.') paralleluerläuft.Laminatsv/ers tärkung nach Anspruch 1, dadurch gekenn/c i ι. daß die durch die Webkanten (14) gebildete Stoßlücki·1 ί 1 h) mittels eines Rohres aus Kunststoff o.dgl. (18) abgiMJei ι- I wird, welches wiederum mit dem Abdeckband (ifi) üIjo πίιτί· ι wird, welcht-'s das Rohr und einen Teil der Rnluanl 1.ii|rl IViι In·, ijeliiideK dub den Rändej η dui tieidun Guwebebänder, atnluilt, sodaß durch den auf diese Weise entstandenen Hohlraum ΐίίη vergrößerter Stringereffekt erreicht wird.Laminatsuerstärkung nach Anspruch 1, dadurch gekenn/i1 i i-hm11 , daß die durch die Webkanten (14) yebildel-e StofJlüuki" (I1O mit einer oder mehrerer Lagen uori Gewebebändern (1Ii) ίiIη■ ι deckt wird, deren Lagen im Winkel (19) zueinander ί 1111 jι ■ — ordnet sind.BAD ORIGINAL
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DE19803034661 DE3034661A1 (de) | 1980-09-13 | 1980-09-13 | Laminatsverstaerkung fuer faserverstaerkte kunststoffe, insbesondere fuer schwimmkoerper von wasserfahrzeugen |
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