DE4107618A1 - Faserverbundwerkstoff - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Faserverbundwerkstoff mit in eine Matrix eingebetteten Fasern.

Bei der Herstellung von faserverstärkten Bauteilen werden im allgemeinen die Fasern in eine Kunstharzmatrix eingebettet. Dabei wird ein Werkstoff erzeugt, welcher aufgrund seiner Zusammensetzung anisotrope Eigenschaf­ ten aufweist. So haben Bauteile aus Faserverbundwerkstoffen (FVW) quer zur Faserrichtung eine wesentlich geringere Festigkeit als in Faserrich­ tung. Deswegen wird weitgehend vermieden, die FVW-Bauteile auf Biegung zu beanspruchen. Da sich jedoch eine Biegebeanspruchung nicht immer ver­ meiden läßt, treten häufig Risse quer zur Faserrichtung auf, die, wenn sie nicht erkannt und umgehend saniert werden, sich zu Brüchen und zur Zerstörung des Bauteils auswirken können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Faserverbundwerkstoff zu schaffen, der imstande ist, auftretende Querrisse selbst zu heilen. Die­ se Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale ge­ löst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen gekennzeichnet.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der gesamte Fa­ serverbund im wesentlichen nur mit Hohlfasern hergestellt ist, und daß bei einer Beschädigung des Faserverbundes das in einer gebrochenen Hohlfaser eingeschlossene Gas das flüssige Harz bzw. das Harz und den Härter heraustreibt, wodurch die Rißstelle ausgefüllt wird und dabei aushärtet. Hierdurch erfolgt die Selbstheilung des Faserverbundes. Es wird eine weitere Ausbreitung des Bruches sowie eine Delamination weiterer Fasern verhindert. Außerdem wird vorteilhaft vorgebeugt, daß in die Rißstelle Feuchtigkeit oder Schmutz eintritt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestell­ ten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine einzelne Hohlfaser, im Schnitt in stark vergrößerter Dar­ stellung;

Fig. 2 einen hellen Faserverbund mit Hohlfasern und

Fig. 3 einen Faserverbund wie Fig. 2 mit selbstgeheilter Rißstelle.

In der Fig. 1 ist eine Hohlfaser 1 dargestellt, die aus einem Faserman­ tel 2, der an den Enden 3, 4 abgedichtet ist, und in den Fasermantel ein­ gefülltem an der Luft aushärtendem Harz 5 und Treibgas 6, insbesondere Luft, besteht. Das Harz 5 und das Treibgas 6 sind hier in regelmäßigen Abständen innerhalb des Fasermantels 2 verteilt dargestellt, die Vertei­ lung von Harz 5 und Treibgas 6 kann aber auch, durch die Fertigung be­ dingt, schwanken.

Fig. 2 zeigt in vergrößerter Darstellung einen vollständigen Faserver­ bund 10 mit einer großen Anzahl von Hohlfasern 1 und einer, diese Hohl­ fasern verbindenden Matrix 11. Fig. 3 zeigt denselben Faserverbund 10 mit einer Rißstelle 12. Das in den Hohlfasern 1 gespeicherte Treibgas 6 hat dabei eingeschlossenes Harz 5 in die Rißstelle 12 getrieben und die­ se ausgefüllt.

Anstelle des mit an der Luft aushärtendem Harzes 5 kann auch in die Hohlfasern 1 ein Harz eingefüllt werden, welches nur mit einem Härter aushärtet. Dabei ist es dann erforderlich, daß der Härter entweder ab­ wechselnd mit dem Harz und mit dem Treibgas in die gleiche Hohlfaser eingefüllt wird, oder daß jeweils gesonderte Hohlfasern neben dem Treib­ gas mit Harz und mit Härter gefüllt werden.

Claims (5)

1. Faserverbundwerkstoff mit in eine Matrix eingebetteten Fasern, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern aus an den Enden (3, 4) gasdicht abgeschlossenen Hohlfasern (1) bestehen, die außer mit unter Druck ste­ hendem Treibgas (6) entweder nur mit an der Luft aushärtendem Harz (5) oder teilweise mit einem nur mit einem Härter aushärtenden Harz und zu­ gehörigem Härter gefüllt sind.

2. Faserverbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von nur mit einem Härter aushärtendem Harz jeweils gesonderte Hohlfasern (1) mit dem Harz und dem Härter versehen sind.

3. Faserverbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von nur mit einem Härter aushärtendem Harz Hohlfasern (1) vorhanden sind, die sowohl mit dem Harz als auch mit dem Härter ver­ sehen sind.

4. Faserverbundwerkstoff nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß beim Auftreten einer Riß- oder Bruchstelle (12) das Treibgas (6) das Harz (5) bzw. den Härter in die Riß- oder Bruchstelle treibt und diese abdichtet.

5. Faserverbundwerkstoff nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz und/oder der Härter in der Hohlfaser mit einer Signalfarbe eingefärbt ist, durch die eine Bruchstelle angezeigt wird.