DE3919769A1 - Lamelle fuer lichtabschirmende blende - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Blatt- oder Lamellenmaterial zur Verwendung als lichtabschirmende Blende oder Lamelle, von der gefordert wird, daß sie sich mit hoher Geschwindigkeit zu bewegen vermag, was speziell bei Verschlußlamellen eines Brenn­ ebenen-Verschlusses oder einer Objektivblende einer Kamera wich­ tig ist.

Von lichtabschirmenden Lamellen fordert man neben der Fähigkeit, sich mit hoher Geschwindigkeit zu bewegen, eine geringe Betäti­ gungskraft und ausreichende Biegesteifigkeit.

Um diesen Erfordernissen zu genügen, muß eine lichtabschirmen­ de Lamelle geringes Gewicht, hohe Festigkeit und hohe Elasti­ zität besitzen.

Die Erfinder haben eine mit durchgehenden, in eine Richtung orientierten Kohlefasern verstärkte Kunststoffolie untersucht (im folgenden auch als CFRP-Folie <carbon fiber reinforced plastic< bezeichnet) und herausgefunden, daß ein Lamellen­ material, das hergestellt wird durch Laminieren mehrerer der­ artiger Folien oder Lagen bei gegenseitig senkrechter oder im wesentlichen senkrechter Orientierung der Faserrichtun­ gen, geeignet ist als Material für sich mit hoher Geschwin­ digkeit bewegende Lamellen im Hinblick auf Gewicht, Festigkeit und einfache Herstellung (siehe japanische Patent-Offenlegung 59-61 827).

Das Lamellenmaterial wird hergestellt durch Laminieren mehre­ rer Prepreg-Lagen, die Vorläufer der CFRP-Folien sind, derart, daß die Faserrichtungen sich gegenseitig senkrecht kreuzen, wo­ bei das gesamte Laminat durch Erwärmung im gepreßten Zustand gehärtet wird.

Die Prepreg-Lage erhält man durch Ausrichten von durchgehenden Kohlefasern in eine Richtung in Form einer dünnen Platte, durch Imprägnieren der Kohlefasern mit einer unter Wärme aushärten­ den Kunstharzflüssigkeit, die ein Vorläufermaterial eines Grundharzes (matrix resin) ist (dabei handelt es sich zum Beispiel um eine ungehärtete Flüssigkeit aus Epoxyharz oder ungesättigtem Polyester), und Umwandeln der Kunstharzflüssig­ keit in den sogenannte B-Zustand, in welchem das Harz bereits verfestigt und nicht mehr dünnflüssig ist, jedoch abschließend durch Wärme gehärtet werden kann. Das Material hat einen ge­ ringen Harzanteil und das äußere Erscheinungsbild ist das eines Bündels haarähnlicher Kohlefasern, die jeweils dünn mit einer klebstoffähnlichen Harzflüssigkeit überzogen sind.

Allerdings ist solches Lamellenmaterial nahezu nicht in der Lage, Licht vollständig nur mit Hilfe der Kohlefasern abzu­ halten, da das Material nur sehr dünn ist, und es gibt immer durchscheinende, verstreute Abschnitte, die wie Nadellöcher sind. Dieser Umstand führt zu hohem Ausschuß beim Schneiden im Zuge der Fertigung von Verschlußlamellen und dergleichen, so daß die Blätter insgesamt sehr teuer sind.

Ein attraktiver Vorschlag ist es deshalb, schwarzes Pigment (Ruß) in das Grundharz der CFRP-Folie zu mischen, zusätzlich zu den Kohlefasern, um so die Lücken der Kohlefasern mit dem Pigment auszufüllen und damit die lichtabschirmende Wirkung zu verbessern.

Allerdings hat das Lamellenmaterial, das durch Laminieren der Lagen mit in dem Grundharz dispergiertem schwarzem Pigment erhalten wird, eine unzureichende Flachheit.

Außerdem hat derartiges Lamellenmaterial häufig Mikrorisse und Hohlräume, was zu lokalen Einbußen der Festigkeit führt. Defekte gibt es häufig beim Verbinden eines Teils der Antriebseinrich­ tung für die Lamelle. Das äußere Aussehen ist gekennzeichnet durch Rißbildungen und streifenförmige Muster.

Das Material mit einem derartigen Aussehen ist kaum empfänglich für einen schwarzen Schmiermittelüberzug (auch als DL-Überzug bezeichnet), der in einem späteren Stadium der Fertigung auf­ gebracht wird, um die Abriebfestigkeit, die Kratzfestigkeit und die Schmierfähigkeit ebenso wie die lichtabschirmende Wirkung und das äußere Erscheinungsbild zu verbessern.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Lamellenmaterial für licht­ abschirmende Blenden, Verschlüsse und dergleichen anzugeben, bei denen die Nachteile des herkömmlichen laminierten CFRP- Lamellenmaterials weitestgehend vermieden sind, und das eine zufriedenstellende lichtabschirmende Wirkung, eine verbesser­ te Flachheit und eine verbesserte Aufnahmefähigkeit für einen schwarzen Schmiermittelüberzug aufweist. Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung gelöst. Vor­ teilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angege­ ben.

Dadurch, daß in die Lagen der Oberflächenschichten kein oder fast kein Ruß eingemischt wird und Ruß in die Zwischenschicht oder in die Zwischenschichten zwischen der vorderen und hin­ teren Oberflächenschicht eingebracht wird, lassen sich die erfindungsgemäßen Vorteile erreichen.

Um das erfindungsgemäße Lamellenmaterial herzustellen, sind mindestens zwei Prepreg-Folien für die Oberflächenschichten sowie eine Prepreg-Folie für die Zwischenschicht erforderlich.

Bei der Herstellung der Prepreg-Lage für die Zwischenschicht wird Ruß hinzugegeben und in der Harzflüssigkeit dispergiert, die das Vorläufermaterial für das Grundharz ist. Der Ruß hat vorzugsweise eine Teilchengröße von nicht mehr als 0,07 µm und wird vorzugsweise in einer Menge von 5 bis 15 Gew.-% zuge­ geben, bezogen auf den Festanteil der Harzflüssigkeit.

Den Prepreg-Lagen, die für die Oberflächenschichten verwendet werden, wird vorzugsweise kein Ruß beigegeben.

Die oben erläuterten zwei Arten von Lagen werden derart über­ einandergelegt, daß die Richtungen der Kohlefasern senkrecht oder etwa senkrecht zwischen Oberflächenschicht und Zwischen­ schicht verlaufen, wobei außerdem die Lagen symmetrisch be­ züglich der Mittelebene liegen. Die aufeinandergelegten La­ gen werden dann preßgeformt, um das Lamellenmaterial zu erhal­ ten.

Die Dicke des Lamellenmaterials liegt im Bereich von 60 bis 120 µm, abhängig von dem Verwendungszweck, so daß die Dicke einer Prepreg-Lage in der Größenordnung von 10 bis 60 µm liegt. Die Menge der Kohlefasern beträgt 10 bis 60 g/m².

Es brauchen nicht sämtliche Prepreg-Lagen die gleiche Dicke haben, man kann auch Lagen unterschiedlicher Dicke kombinie­ ren, solange der Aufbau symmetrisch bezüglich der Mittelebene ist.

Die verbesserte Flachheit des derart hergestellten Lamellen­ materials ist vermutlich zurückzuführen auf die Tatsache, daß die Anordnung der Fasern in den Oberflächenschichten nicht gestört ist, da die Abwesenheit von Pigment die Viskosität der Harzflüssigkeit nicht erhöht. Wenn umgekehrt eine pigment­ freie Prepreg-Lage als Zwischenschicht verwendet wird, während pigmenthaltige Prepreg-Folien für die Oberflächenschichten ge­ nommen werden, wird die Flachheit aufgrund einer unerwünschten Verteilung der internen Spannung in den äußeren Schichten fern von der Mittelebene beeinträchtigt. Damit würde die Ausbeute bei der Herstellung drastisch verringert, selbst wenn die lichtabschirmende Wirkung beibehalten würde. Da erfindungs­ gemäß die Abwesenheit von Pigment in den Oberflächenschich­ ten die Viskosität der Harzflüssigkeit in geeigneter Weise reduziert, zeigt das Lamellenmaterial keinerlei Hohlraum­ oder Mikroriß-Bildungen, so daß das Material den Überzug in zufriedenstellender Weise annimmt. Wenn als Oberflächenschich­ ten rußhaltige Prepreg-Lagen verwendet werden, so ist das Harzmaterial häufig nicht in der Lage, die Oberflächen voll­ ständig zu bedecken (Ausbildung von Mikrorissen). Damit hat der DL-Überzug die Neigung, bei ungleichmäßigem Aussehen in­ homogen zu werden, so daß die Abriebfestigkeit, die Schmier­ fähigkeit und das ästhetische Erscheinungsbild nicht mehr zufrieden stellen. Das Pigment kann in dem Harzstrom Maserun­ gen aufweisen, die aus ästhetischen Gründen unerwünscht sind. Das Grundharz in den Oberflächenschichten ist vorzugsweise völlig pigmentfrei, jedoch kann das Lamellenmaterial nach der Erfindung Pigment bis zu 5 Gew.-% enthalten, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Harzes.

Andererseits kann das Pigment in der Zwischenschicht keine ausreichende lichtabschirmende Wirkung aufweisen, wenn seine Menge weniger als 5 Gew.-% beträgt. Das Pigment beeinflußt die Faseranordnung auch in der Zwischenschicht und beeinträch­ tigt so die Flachheit, wenn seine Menge mehr als 15 Gew.-% beträgt. Außerdem reduziert das Pigment die Fließfähigkeit der Harzflüssigkeit und führt dadurch zur Ausbildung von in­ ternen Hohlräumen oder zu einem Abschälen der Zwischenschicht, so daß vorzugsweise 5 bis 15 Gew.-% Pigment beigegeben werden, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Harzes.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 Perspektivische Ansichten einer ersten beziehungsweise einer zweiten Ausfüh­ rungsform einer erfindungsgemäßen Lamel­ le, und

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Ver­ schlusses mit erfindungsgemäßen Lamellen.

1. Ausführungsform

Für eine Zwischenschicht 11 wurde eine Prepreg-Lage verwen­ det, die Kohlefasern 1 in einer Menge von 15 bis 60 g/m² in einer Richtung orientiert und außerdem Ruß mit einer mittle­ ren Partikelgröße von 0,01 µm in der Grundharzflüssigkeit in einer Menge von 10 Gew.-%, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Harzes, enthielt. Als Oberflächenschichten 12 und 13 wurden zwei Prepreg-Lagen mit einem Kohlefaseranteil von 10-40 g/m² ohne Ruß verwendet. Diese Lagen 11, 12 und 13 wurden symmetrisch derart laminiert, daß die Faserrichtungen zueinander senkrecht verliefen, dann wurde das Laminat 1 bis 2 Stunden lang bei einer Temperatur von 120 bis 150°C und einem Druck von 5- 15 kg/m² gehärtet. Schließlich wurde das Material abgekühlt, um ein Lamellenmaterial mit einer Dicke von 60 bis 120 µm zu erhalten (Fig. 1).

Dieses Lamellenmaterial besaß eine zufriedenstellende Flach­ heit, ein zufriedenstellendes Aussehen und gute lichtabschir­ mende Eigenschaft.

In einem Haltbarkeitstest wurde ein mit durch Stanzen des La­ mellenmaterials erhaltenen Lamellenblättern hergestellter Verschluß untersucht, und er zeigte eine im Vergleich zu be­ kannten Verschlüssen verbesserte Haltbarkeit. Dies ist zu­ rückzuführen auf die erhöhte Festigkeit der zur Antriebskraft- Übertragung vorhandenen Verbindungsteile, da das Material frei von internen Hohlräumen war und eine verbesserte mechanische Festigkeit besaß.

2. Ausführungsform

Wie beim ersten Beispiel wurden drei Prepreg-Lagen 211, 212 und 213 als Zwischenschicht 21 verwendet, wobei Kohlefasern in einer Menge von 10-30 g/m² mit Ruß von einer mittleren Teilchengröße von 0,015 µm in einer Menge von 5 Gew.-% sym­ metrisch derart laminiert wurde, daß die Richtungen der Koh­ lefasern senkrecht aufeinander standen. Dann wurden Prepreg- Lagen, die Kohlefasern in einer Menge von 10 bis 40 g/m² ent­ hielten, jedoch keinen Ruß enthielten, als Oberflächenschich­ ten 22 und 23 laminiert, ebenfalls in senkrechter Anordnung derart, daß die Richtungen der Kohlefasern in den Oberflächen­ schichten die gleichen waren wie in der mittleren Schicht 211 der Zwischenschicht. Dann erfolgte das Aushärten wie beim ersten Ausführungsbeispiel, um ein Lamellenmaterial mit einer Dicke von 80 bis 120 µm zu erhalten (Fig. 2).

Dieses Lamellenmaterial zeigte ausreichende lichtabschirmende Wirkung, besaß gute Flachheit, ein exzellentes Aussehen und zufriedenstellende Aufnahmefähigkeit für den DL-Überzug bei verbesserter Festigkeit.

Fig. 3 zeigt eine Anordnung eines vertikal laufenden Brenn­ ebenen-Verschlusses, der mit Hilfe des oben erläuterten La­ mellenmaterials für eine erste Lamelle 31, eine zweite Lamel­ le 39, eine dritte Lamelle 40, eine vierte Lamelle 41 und eine fünfte Lamelle 42 verwendet wurde.

An Stiften 32 und 33, die an der ersten Lamelle 31 befestigt sind, sind verschwenkbar Arme 34 beziehungsweise 35 angebracht, die um an einem Verschlußsubstrat 36 befestigte Wellen 37 be­ ziehungsweise 38 frei schwenkbar sind. Da die Stifte 32 und 33 und die Wellen 37 und 38 derart angeordnet sind, daß sie ein Parallelogramm bilden, erfährt die erste Lamelle 31 eine vertikale Versetzung in vertikaler Richtung einer Öffnung 46, wenn sich die Arme 32 und 33 drehen. Die zweite, dritte, vierte und fünfte Lamelle 39, 40, 41 und 42 bewegen sich je­ doch anders als die erste Lamelle. An der ersten Lamelle 31 ist ein Stift 43 fixiert, der drehbar mit der zweiten Lamelle 39 gekoppelt ist, die ihrerseits an einem Ausgangsabschnitt mit einer Führungsnut 39 a versehen ist, die mit einem an einem auf der Welle 37 drehbar gelagerten Arm 44 fixierten Stift 45 in Eingriff steht. Demzufolge wird die Bewegung der zweiten Lamelle 39 bestimmt durch den Stift 43, durch die Bewegung des Stifts 45 und die Form der Führungsnut 39 a. Die dritte Lamelle 40 wird drehbar von der Welle 38 gehalten und besitzt an ihrem Ausgangsabschnitt eine Führungsnut 40 a, die mit dem Stift 45 in Eingriff steht. In ähnlicher Weise sind die vierte und die fünfte Lamelle 41 beziehungsweise 42 drehbar von der Welle 38 gelagert und besitzen Führungsnuten 41 a beziehungs­ weise 42 a, die mit dem Stift 45 in Eingriff stehen. Der Stift 45 ist ferner drehbar verbunden mit dem von der Welle 37 dreh­ bar gehalterten Arm 34, und dreht sich, wenn sich der Arm 44 um die Welle 37 dreht. Die Führungsnuten 39 a, 40 a, 41 a und 42 a der Lamellen sind derart geformt, daß die Lamellen sich ausstrecken, um die Öffnung abzudecken, wenn die erste Lamelle 41 sich in dem oberen Abschnitt der Öffnung 46 befindet. Hin­ gegen überlappen sich die Lamellen, wenn die erste Lamelle 31 unter die Öffnung zurückgezogen ist. In diesem Fall drehen sich drei Lamellen von der dritten zur fünften Lamelle (40- 42) um die Welle 38 wie ein aufgespannter Fächer. Ein derar­ tiger Brennebenen-Verschluß ist üblicherweise mit einem weite­ ren Satz aus ähnlichen Lamellen ausgestattet, so daß der eine Lamellen-Satz als Verschluß-Öffnungselement fungiert, während der andere Satz als Verschluß-Schließelement dient, und beide Sätze mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung bewegt werden. Bei einem derartigen Brennebenen-Verschluß hatte früher das herkömmliche Lamellenmaterial zu Defekten bei den verbinden­ den Teilen des Antriebssystems geführt, da das Lamellenma­ terial eine unzureichende Flachheit besaß und zu Rißbildun­ gen und Hohlraumbildungen neigte, was zu lokalen Festigkeits­ verringerungen führte. Außerdem hatte jenes Lamellenmaterial ein unzureichendes Erscheinungsbild und eine schlechte Auf­ nahmefähigkeit für den DL-Überzug.

Demgegenüber ist die lichtabschirmende Lamelle, die aus erfin­ dungsgemäßem Lamellenmaterial durch Stanzen hergestellt wird, frei von internen Hohlräumen, so daß das Material eine ver­ besserte Festigkeit gegenüber den Verbindungsteilen und mit­ hin eine höhere Lebensdauer aufweist. Ferner hat die licht­ abschirmende Blende oder Lamelle hervorragende Flachheit, gutes Aussehen und gute Aufnahmefähigkeit für den DL-Über­ zug bei guter lichtabschirmender Wirkung.

Die spürbar verbesserte Produktionsausbeute reduziert die Kosten und hat erheblichen Anteil an der Realisierung von ultraschnellen Verschlußlamellen für Verschlüsse, die Be­ lichtungszeiten von 1/8000 Sekunden gestatten. Die pigmen­ tierten Prepreg-Lagen sind teuer und erfordern zur Herstel­ lung ein kompliziertes Verfahren, jedoch trägt der halbierte Einsatz derartiger Prepreg-Lagen zu einer Kostenverringerung bei.

Claims (16)

1. Lamellenmaterial, bestehend aus einem kohlefaserver­ stärkten Kunststofflaminat aus mindestens drei verstärkten Kunst­ harzlagen, dadurch gekennzeichnet, daß
jede der verstärkten Kunstharzlagen sich zusammensetzt aus in eine Richtung orientierten, durchgehenden Kohlefasern und einem die durchgehenden Fasern einhüllenden Grundharz, wobei die äuße­ ren Lagen 0 bis 5 Gew.-% schwarzes Pigment enthalten, während die Zwischenlage 5 bis 15 Gew.-% schwarzes Pigment enthält, und
daß das Lamellenmaterial eine Dicke von 60 bis 120 µm besitzt.

2. Lamellenmaterial nach Anspruch 1, hergestellt durch La­ minieren mehrerer Prepregs, die aus den verstärkten Kunstharz­ lagen bestehen, und durch Aushärten unter Wärme im gepreßten Zustand.

3. Lichtabschirmende Blende, hergestellt aus einem kohle­ faserverstärkten Kunststofflaminat mit mindestens drei ver­ stärkten Kunstharzlagen, dadurch gekennzeichnet, daß jede der verstärkten Kunstharzlagen sich zusammensetzt aus in eine Richtung orientierten, durchgehenden Kohlefasern und einem die durchgehenden Fasern umhüllenden Grundharz, wobei die äußeren Lagen 0 bis 5 Gew.-% schwarzes Pigment und die Zwischenlage 5 bis 15 Gew.-% schwarzes Pigment enthält.

4. Blende nach Anspruch 3, bei der die verstärkten Kunst­ harzlagen derart laminiert sind, daß die durchgehenden Fasern in jeder Lage bezüglich den Fasern in der benachbarten Lage senkrecht liegen.

5. Blende nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die verstärkten Kunstharzlagen symmetrisch zu einer Ebene la­ miniert sind.

6. Blende nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunstharzlage eine Dicke von 10 bis 60 µm aufweist und Kohlenstoffasern in einer Menge von 10 bis 60 g/m² enthält.

7. Blende nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das schwarze Pigment Ruß mit einer mittleren Teilchengröße von nicht mehr als 0,07 µm ist.

8. Blende nach einem der Ansprüche 3 bis 7, deren Dicke 60 bis 120 µm beträgt.

9. Verschlußlamelle, bestehend aus einem kohlefaserverstärk­ ten Kunststofflaminat mit mindestens drei verstärkten Kunst­ harzlagen, dadurch gekennzeichnet, daß jede der verstärkten Kunstharzlagen sich zusammensetzt aus in eine Richtung orientierten, durchgehenden Kohlefasern und einem die durchgehenden Fasern umhüllenden Grundharz, wobei die äußeren Lagen 0 bis 5 Gew.-% schwarzes Pigment enthal­ ten, während die Zwischenlage 5 bis 15 Gew.-% schwarzes Pig­ ment enthält.

10. Verschlußlamelle nach Anspruch 9, bei der die äußeren Lagen kein schwarzes Pigment enthalten.

11. Verschlußlamelle nach Anspruch 9, bei der die verstärk­ ten Kunstharzlagen derart laminiert sind, daß die in jeder Lage enthaltenen durchgehenden Fasern bezüglich der Fasern in der benachbarten Lage senkrecht liegen.

12. Verschlußlamelle nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die verstärkten Kunstharzlagen symmetrisch zu einer Ebene la­ miniert sind.

13. Verschlußlamelle nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die verstärkte Kunstharzlage eine Dicke von 10 bis 60 µm auf­ weist und Kohlefasern in einer Menge von 10 bis 60 g/m² enthält.

14. Verschlußlamelle nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das schwarze Pigment Ruß mit einer mittleren Teilchengröße von nicht mehr als 0,07 µm ist.

15. Verschlußlamelle nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere der inneren laminierten, verstärkten Kunst­ harzlagen schwarzes Pigment in einer Menge von 5 bis 15 Gew.-% enthalten.

16. Verschlußlamelle nach einem der Ansprüche 9 bis 15 mit einer Dicke von 60 bis 120 µm.