DE3723245A1

DE3723245A1 - Faserverstaerkter kunststoff-reflektor

Info

Publication number: DE3723245A1
Application number: DE19873723245
Authority: DE
Inventors: Hisayo Shimodaira; Toshio Ono; Keizo Miyawaki; Tatsuya Hamaguchi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1986-07-18
Filing date: 1987-07-14
Publication date: 1988-01-21
Anticipated expiration: 2007-07-15
Also published as: DE3723245C2; US4875766A

Description

Die Erfindung betrifft einen Reflektor, der aus faserver stärktem Kunststoff besteht; insbesondere betrifft die Er findung einen Reflektor, der in der Lage ist, Lichtstrahlen zu reflektieren, die in einem Frequenzbereich von Infrarot bis Ultraviolett liegen.

Die Fig. 1 und 2 zeigen Querschnitte von zwei herkömm lichen Reflektoren, die aus faserverstärktem Kunststoff bestehen, der nachstehend auch als FRP bezeichnet ist. Je der der Reflektoren hat einen Kern 1, der aus einem waben förmigem Material oder einem Polymer-Schaum besteht. Eine faserverstärkte Kunststoffplatte oder FRP-Platte 2 ist mit einem Bindemittel 3 mit den beiden Seiten des Kernes 1 verbunden. Ein Beispiel eines Materials für die FRP-Platten 2 ist ein mit Kohlenstoff-Fasern verstärkter Kunststoff, nach stehend auch kurz als CFRP bezeichnet.

Eine reflektierende Folie 4, die Lichtstrahlen in einem Frequenzbereich reflektieren kann, der vom Infrarot- bis zum Ultraviolett-Bereich reicht, ist auf der Außenoberfläche von einer der FRP-Platten 2 ausgebildet, und zwar durch Dampfabscheidung oder mit einem anderen geeigneten Ver fahren. Der Reflektor wird starr von einer Basis oder einem Träger 5 über ein Stützteil 6 gehaltert, das sowohl an dem Träger 5 als auch einer der FRP-Platten 2 befestigt ist. Der Reflektor gemäß Fig. 2 weist ferner ein hartes und glattes Substrat 7 aus Glas, Metall oder dergleichen auf, welches auf einer der FRP-Platten 2 unterhalb der reflek tierenden Folie 4 ausgebildet ist.

Wenn der Kern 1 eines herkömmlichen Reflektors wie bei denen gemäß Fig. 1 und 2 ein wabenförmiger Kern ist, kann auf grund der Anisotropie des wabenförmigen Kernes bezüglich der mechanischen und thermischen Eigenschaften eine un gleichmäßige Verformung stattfinden, und zwar in Form von sattelförmigen Verformungen und thermischen Deformationen. Auch wenn der wabenförmige Kern in eine Vielzahl von Ele menten unterteilt ist, die so angeordnet sind, daß die Richtungsabhängigkeit der Eigenschaften des wabenförmigen Materials berücksichtigt wird, ist jedes der Elemente, welche den wabenförmigen Kern bilden, immer noch anisotrop, und ungleichmäßige Verformungen und thermische Deformatio nen können nicht vollständig eliminiert werden.

Weiterhin ist es so, daß dann, wenn der wabenförmige Kern in dieser Weise unterteilt wird, die reflektierende Ober fläche eine Verformung erleidet, und zwar aufgrund der mangelnden strukturellen Kontinuität. Wenn der Reflektor verwendet wird, um Lichtstrahlen zu reflektieren und ein Bild zu erzeugen, kann infolgedessen kein scharfes Bild erhalten werden. Wenn weiterhin der Reflektor verwendet wird, um Lichtstrahlen zu reflektieren, die von dem Brenn punkt des Reflektors emittiert werden, kann der Reflektor keine parallelen Lichtstrahlen erzeugen, die eine gleich mäßige Intensitätsverteilung haben.

Wenn andererseits der Kern 1 aus einem polymeren Schaum besteht, gibt es keine ungleichmäßigen Verformungen, da der Schaum ein gleichförmiges oder uniformes Material ist. Ein Polymer-Schaum hat jedoch einen relativ hohen linearen Ausdehnungskoeffizienten in der Größenordnung von 3-7×10^-5/°C, und die thermische Verformung des Re flektors ist groß im Vergleich mit einem Reflektor, der einen wabenförmigen Kern besitzt, der beispielsweise aus Aluminium besteht. Weiterhin ist ein Reflektor dieser Bauart mit einer Sandwich-Konstruktion mit einem Polymer schaum als Kern insofern nachteilig, als er ein geringeres Verhältnis von Steifigkeit zu Gewicht hat als ein Reflek tor, der einen wabenförmigen Kern verwendet.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen faserverstärkten Kunststoff-Reflektor oder FRP-Reflektor anzugeben, der frei von ungleichmäßigen Formgebungs-Verformungen und thermischen Deformationen ist und der zugleich ein hohes Verhältnis von Steifigkeit zu Gewicht hat und nur gering fügige thermische Deformationen zeigt.

Ein faserverstärkter Kunststoff-Reflektor oder FRP-Re flektor gemäß der Erfindung hat einen Sandwich-Aufbau und weist einen Kern und zwei FRP-Platten auf, die auf gegen überliegenden Seiten des Kernes befestigt sind. Ein reflek tierender Film oder eine reflektierende Folie ist auf der Außenoberfläche von einer der FRP-Platten ausgebildet. Der Kern des Reflektors wird aus einem isotropen Material gewählt, das eine geringe Dichte und einen niedrigeren linearen Ausdehnungskoeffizienten hat als ein Polymer schaum. Aufgrund der Isotropie des Kernes unterliegt er keinen ungleichmäßigen Deformationen. Wegen der geringen Dichte und des kleinen linearen Ausdehnungskoeffizienten hat der Reflektor außerdem ein hohes Verhältnis von Stei figkeit zu Gewicht, unterliegt geringfügigen thermischen Verformungen und besitzt ein geringes Gewicht.

Bei einer Ausführungsform gemäß der Erfindung weist der Kern eine Platte aus einem isotropen Material auf, das ausgewählt ist aus einem geschäumten Metall mit einer Dichte von 0,1 bis 1,0 g/cm³, gleichmäßigem porösen Glas mit einer Dichte von 0,05 bis 1,0 g/cm³ und gleichmäßiger poröser Keramik mit einer Dichte von 0,3 bis 1,0 g/cm³.

Bei einer anderen Ausführungsform gemäß der Erfindung hat der Kern einen kartonförmigen Aufbau und weist ein gewell tes Teil und ein flaches Teil auf, welches an mindestens einer Seite des gewellten Teiles befestigt ist. Das ge wellte Teil und das flache Teil bestehen aus einem Mate rial, das ausgewählt ist aus gleichmäßigem, mit Kevlar- Fasern verstärktem Kunststoff mit einer Dichte von 0,03 bis 1,0 g/cm³, einer gleichmäßigen Keramik mit einer Dich te von 0,03 bis 1,0 g/cm³ und einem gleichmäßigen, mit Kohlenstoff-Fasern verstärkten Kunststoff mit einer Dichte von 0,03 bis 1,0 g/cm³.

Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile, anhand der Beschreibung von Ausfüh rungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 einen Querschnitt eines herkömmlichen FRP- Reflektors;

Fig. 2 einen Querschnitt einer anderen Ausführungs form eines herkömmlichen FRP-Reflektors;

Fig. 3 einen Querschnitt einer ersten Ausführungs form eines erfindungsgemäßen FRP-Reflektors;

Fig. 4 einen Querschnitt einer zweiten Ausführungs form eines erfindungsgemäßen FRP-Reflektors;

Fig. 5 einen Querschnitt einer dritten Ausführungs form eines erfindungsgemäßen FRP-Reflektors;

Fig. 6 einen Querschnitt einer vierten Ausführungs form eines erfindungsgemäßen FRP-Reflektors; und in

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung des Kernes für die Ausführungsformen gemäß Fig. 5 und 6.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung werden durch gehend gleiche Bezugszeichen für gleiche oder entsprechen de Teile verwendet. Nachstehend wird zunächst auf Fig. 3 und 4 Bezug genommen, die eine erste und eine zweite Aus führungsform gemäß der Erfindung zeigen. Wie bei den her kömmlichen Reflektoren gemäß Fig. 1 und 2 hat jeder Re flektor einen Sandwich-Aufbau und weist einen Kern 10 mit zwei FRP-Platten 2 auf, die mit einem Bindemittel 3 mit den beiden gegenüberliegenden Seiten verbunden sind. Die FRP-Platten 2 können aus mit Kohlenstoff-Fasern ver stärktem Kunststoff oder einem anderen geeigneten faser verstärkten Kunststoff bestehen.

Ein reflektierender Film oder eine reflektierende Folie 4, die Lichtstrahlen reflektieren kann, die im Frequenzbe reich vom Infrarot- bis zum Ultraviolett-Bereich liegen, ist auf der Außenoberfläche von einer der FRP-Platten 2 ausgebildet, und zwar durch Dampfabscheidung oder mit ei nem anderen geeigneten Verfahren. Der Reflektor ist an einer Basis oder einem Träger 5 mit einem Stützteil 6 be festigt, das an einer der FRP-Platten 2 befestigt ist. Der Reflektor der Ausführungsform gemäß Fig. 4 weist fer ner ein hartes und glattes Substrat 7 aus Glas, Metall oder dergleichen auf, welches auf einer der FRP-Platten 2 unterhalb der reflektierenden Folie 4 ausgebildet ist.

Die Kerne 10 der Ausführungsformen gemäß Fig. 3 und 4 be stehen aus einem isotropen Material, das ausgewählt ist aus gleichmäßigem geschäumten Metall, wie z.B. geschäum tem Aluminium oder geschäumtem Magnesium mit einer Dichte von 0,1 bis 1,0 g/cm³, aus gleichmäßigem porösen Glas mit einer Dichte von 0,05 bis 1,0 g/cm³, und aus gleichmäßiger, poröser Keramik mit einer Dichte von 0,3 bis 1,0 g/cm³.

Da diese Materialien bezüglich der mechanischen und thermi schen Eigenschaften isotrop sind, unterliegt der Reflek tor keinen ungleichmäßigen Formgebungs-Verformungen oder thermischen Deformationen. Diese Materialien haben auch einen geringeren linearen Ausdehnungskoeffizienten als Polymerschaum von höchsten 1×10^-5/°C, so daß der resul tierende Reflektor keiner wesentlichen thermischen Verfor mung unterliegt. Außerdem hat ein Sandwich-Aufbau unter Verwendung dieser Materialien ein höheres Verhältnis von Steifigkeit zu Gewicht als ein Aufbau unter Verwendung eines Polymerschaumes, so daß ein Reflektor geringen Ge wichtes und hoher Präzision herstellbar ist.

Die Fig. 5 und 6 zeigen eine dritte und eine vierte Aus führungsform eines FRP-Reflektors gemäß der Erfindung. Diese Ausführungsformen unterscheiden sich von denen ge mäß Fig. 3 bzw. 4 nur in dem Aufbau ihres jeweiligen Ker nes 11, der perspektivisch in Fig. 7 dargestellt ist. Der Kern 11 hat eine kartonartige Struktur und weist ein gewelltes oder wellenförmiges Teil 11 a, beispielsweise in Form eines Bogens oder Bandes auf, an dem ein flaches Teil 11 b in entsprechender Ausführungsform an einer Seite befestigt ist. Sowohl das gewellte Teil 11 a als auch das flache Teil 11 b bestehen aus demselben isotropen Material, das ausgewählt ist aus einem gleichmäßigen, mit Kevlar- Fasern verstärkten Kunststoff, kurz mit KFRP bezeichnet, mit einer Dichte von 0,03 bis 1,0 g/cm³, aus einer gleich mäßigen Keramik mit einer Dichte von 0,03 bis 1,0 g/cm³, und einem gleichmäßigen, mit Kohlenstoff-Fasern verstärk ten Kunststoff mit einer Dichte von 0,03 bis 1,0 g/cm³. Bei Kevlar handelt es sich um ein handelsübliches Produkt von aromatischen Polyamidfasern.

Ein kartonförmiger Kern 11, beispielsweise mit einer Kon figuration wie Wellpappe, der aus einem dieser Materialien besteht, liefert die gleichen Vorteile wie der Kern 10 ge mäß Fig. 3 und 4. Er ist nämlich isotrop bezüglich der mechanischen und thermischen Eigenschaften, so daß er keinen ungleichmäßingen Formgebungs-Verformungen oder un gleichmäßigen thermischen Deformationen unterliegt. Diese Materialien haben auch einen geringeren linearen Ausdeh nungskoeffizienten als ein Polymerschaum von höchstens 1×10^-5/°C, so daß der resultierende Reflektor keinen beträchtlichen thermischen Deformationen unterliegt. Wei terhin hat ein Sandwich-Aufbau unter Verwendung dieser Materialien ein höheres Verhältnis von Steifigkeit zu Ge wicht als eine Konstruktion unter Verwendung eines Poly merschaumes. Somit läßt sich ein Reflektor mit geringem Gewicht und hoher Präzision herstellen.

Fig. 7 zeigt den Fall, wo ein gewelltes Teil 11 a nur an einer Seite an einem flachen Teil 11 b befestigt ist, aber es ist gemäß der Erfindung auch möglich, ein flaches Teil 11 b an beiden Seiten des gewellten Teiles 11 a anzubringen.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen hat die re flektierende Oberfläche des Reflektors eine konkave Ge stalt, ohne daß eine Einschränkung diesbezüglich vorhan den ist. Die reflektierende Oberfläche kann eine belie bige Form oder Krümmung haben, beispielsweise auch konvex oder flach ausgebildet sein. In jedem Falle lassen sich die unerwünschten Formgebungsspannungen und daraus resul tierende Verformungen zuverlässig vermeiden. Das gleiche gilt für thermische Verformungen.

Claims

1. Faserverstärkter Kunststoff-Reflektor gekennzeichnet durch

- einen Kern (10) aus einem Material, das ausgewählt ist aus einem gleichmäßigen oder homogenen, geschäumten Metall mit einer Dichte von 0,1 bis 1,0 g/cm³, gleichmäßigem oder homogenem porösen Glas mit einer Dichte von 0,05 bis 1,0 g/cm³, und einer gleichmäßigen oder homogenen porösen Keramik mit einer Dichte von 0,3 bis 1,0 g/cm³;
- zwei faserverstärkten Kunststoff-Platten (2), die an ge genüberliegenden Seiten des Kernes (10) befestigt sind; und
- eine reflektierende Folie (4), die auf der Außenoberfläche von einer der faserverstärkten Kunststoff-Platten (2) ausgebildet ist.

2. Reflektor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein glattes und hartes Substrat (7), das auf einer der faserverstärkten Kunststoff-Platten (2) unterhalb der reflektierenden Folie (4) angeordnet ist.

3. Reflektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (7) aus Glas oder Metall besteht.

4. Reflektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (10) ein geschäumtes Metall ist, das aus geschäumtem Aluminium und geschäumtem Magnesium ausge wählt ist.

5. Faserverstärkter Kunststoff-Reflektor, gekennzeichnet durch

- einen Kern (11) mit einem gewellten Teil (11 a) und ei nem flachen Teil (11 b), das an einer Seite des gewell ten Teiles (11 a) befestigt ist, wobei das gewellte Teil (11 a) und das flache Teil (11 b) aus einem Material bestehen, das ausgewählt ist aus einem gleichmäßigen oder homogenen, mit Kevlar-Fasern verstärkten Kunststoff mit einer Dichte von 0,03 bis 1,0 g/cm³, einer gleich mäßigen oder homogenen Keramik mit einer Dichte von 0,03 bis 1,0 g/cm³, und einem gleichmäßigen oder homo genen, mit Kohlenstoff-Fasern verstärkten Kunststoff mit einer Dichte von 0,03 bis 1,0 g/cm³;
- zwei faserverstärkte Kunststoff-Platten (2), die an ge genüberliegenden Seiten des Kernes (11) befestigt sind; und
- eine reflektierende Folie (4), die auf der Außenober fläche von einer der faserverstärkten Kunststoff-Platten (2) ausgebildet ist.

6. Reflektor nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein glattes und hartes Substrat (7), das auf einer der faserverstärkten Kunststoff-Platten (2) unterhalb der reflektierenden Folie (4) angeordnet ist.

7. Reflektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (7) aus Glas oder Metall besteht.

8. Reflektor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (10, 11) aus einem isotropen Material geringer Dichte und mit einem niedrigen linearen Ausdehnungs koeffizienten besteht.