DE69508525T2

DE69508525T2 - Verfahren zur Herstellung schichtartiger Verbundwerkstoffplatten und so hergestellte Platten

Info

Publication number: DE69508525T2
Application number: DE69508525T
Authority: DE
Inventors: Claude Boi
Original assignee: Eurocopter France SA; Eurocopter SA
Current assignee: Airbus Helicopters SAS
Priority date: 1994-11-09
Filing date: 1995-10-24
Publication date: 1999-09-02
Anticipated expiration: 2015-10-25
Also published as: FR2726500B1; US5635013A; DE69508525D1; EP0711652B1; EP0711652A1; FR2726500A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von schichtartigen Verbundwerkstoffplatten sowie die durch die Durchführung dieses Verfahrens hergestellten schichtartigen Verbundwerkstoffplatten.
Es ist bekannt, daß die schichtartigen Verbundwerkstoffplatten aus einem dicken zellenartigen Kern (beispielsweise bienenwabenartig) bestehen, der mit zwei Außenschichten fest verbunden ist, die aus mit polymerisiertem Harz imprägnierten Fasern bestehen und beiderseits des zellenartigen Kerns angeordnet sind. Es ist außerdem bekannt, daß solche Platten insbesondere wegen ihrer großen Steifheit und ihrer großen Trägheit immer häufiger verwendet werden, um Bauelemente herzustellen, die beispielsweise für Flugzeuge bestimmt sind.
Der zellenartige Kern dieser Platten kann aus Metall oder organisch mit Zellen in Form von Bienenwaben mit quadratischem oder sechseckigem Querschnitt sein. Ein solcher zellenartiger Kern weist einen großen Widerstand gegen Druck in einer zu seiner Ebene orthogonalen Richtung auf, aber widersteht einem Druck parallel zu seiner Ebene wenig. Was die Außenschichten betrifft, können sie jeweils ausgehend von Lagen gebildet sein, die mehrere Schichten aufweisen, die aufeinandergelegt sind und aus mit einem wärmehärtbaren Harz imprägnierten Fasern bestehen. Die Fasern, die diese Lagen bilden, können gewebt oder nicht gewebt sein, und sie sind gemäß Richtungen orientiert, die in Abhängigkeit von den mechanischen Eigenschaften ausgewählt sind, die für die Platten gewünscht werden. Solche Fasern können je nach beabsichtigter Anwendung aus Kohlenstoff, aus Glas, aus Kevlar (eingetragenes Warenzeichen) usw. ... sein.
Zur Herstellung solcher schichtartiger Verbundwerkstoffplatten werden der zellenartige Kern und die Lagen, die seine Seiten bedecken, im Inneren eines Autoklaven oder einer analogen Vorrichtung angeordnet, in welcher der Plattenrohling, der aus dem Kern und den Lagen besteht, einem Zyklus zur Polymerisation mit Wärme und unter Druck unterworfen. Der Druck wird beispielsweise erzielt, indem der Plattenrohling in eine dichte Hülle oder einen Unterdruckbeutel gegeben wird, in welchem ein Teilvakuum (einige Zehntel bar) erzeugt wird, und indem ein bestimmter Druck auf das Äußere dieser dichten Hülle (einige bar) angewendet wird.
An den Rändern der Platten verlängern sich die Lagen, die die beiden Seiten des Kerns und die Schmalseite des zellenartigen Kerns bedecken, über den Umfangsrand des Kerns hinaus, und sie werden bei der Polymerisation fest miteinander verbunden, so daß eine Umfangskante erzeugt wird. Eine solche Umfangskante gestattet, die Platte mit irgendeinem Befestigungsmittel, wie Bolzen, Nieten oder Klebstoff, an einem Tragrahmen oder an einer weiteren Platte zu befestigen.
Wenn der Plattenrohling während der Polymerisation unter Druck gesetzt wird, bildet der Umfang des zellenartigen Kerns eine kritische Zone, was die richtige Haftung der Außenschichten an diesem Kern betrifft. Tatsächlich umfaßt die Kraft aufgrund des auf den Rohling ausgeübten Drucks in dieser Zone eine seitliche Komponente, die parallel zu den Seiten der Platte nach Innen orientiert ist, der der zellenartige Kern unter Berücksichtigung seines geringen Widerstands gegen Druck in dieser Richtung keinen ausreichenden Gegendruck entgegensetzt. Folglich neigt der zellenartige Kern dazu, sich lokal an seinem Umfang zu verformen, so daß eine zufriedenstellende Verbindung zwischen den Außenschichten und diesem Kern nicht erzielt werden kann, wobei eine solche Verformung um so größer ist, je größer die Maschen der Zellen des Kerns sind.
Es wurde bereits versucht, diesem Nachteil abzuhelfen.
Beispielsweise wurde bereits daran gedacht, eine dünne Schicht von anschwellendem Klebstoff auf den Rand des zellenartigen Kerns aufzutragen. So erhöht bei der Wärmepolymerisation der anschwellende Klebstoff das Volumen und füllt die Zellen. Um zu vermeiden, daß eine Verformung eintritt, bevor dieses Produkt ausreichend starr geworden ist, ist ein System von Schienen seitlich über den gesamten Umfang der Platte angeordnet und dient dazu, bei der Polymerisation den Druck auf die Ränder der Platte zu übertragen. Ein solches bekanntes Verfahren zur Versteifung von Rändern führt zu einer beträchtlichen Erhöhung des Gewichts der Platten aus Verbundwerkstoff, da ja das Gewicht des anschwellenden Produktes etwa 80 g pro Meter beträgt. Außerdem führt die Notwendigkeit, ein Schienensystem zu verwenden, zur Anordnung einer komplizierten Einrichtung und einer relativ langen Herstellungsdauer und folglich zu übermäßigen Kosten, die durch die Schwierigkeiten, dieses Verfahren zu automatisieren, um es industriell zu machen, verstärkt werden.
Was das anbetrifft, beschreibt das Patent EP-A-0 311 931 ein Verfahren, das darin besteht, am Umfang des Kerns aus Waben einen Rahmen aus Waben anzuordnen, dessen Zellen gemäß einer bezüglich der Ebene der Platte geneigten Richtung angeordnet sind, und diesen Rahmen zu einer Abschrägung zu schneiden, um einen Umfangsrand zu bilden, der im wesentlichen zur geneigten Richtung senkrecht ist. Ein solches Verfahren kann eine Platte erzielt werden, deren Rand ohne jegliche Gewichtserhöhung verstärkt ist, aber die Herstellungsdauer bleibt relativ hoch, ebenso wie die Kosten der Platte, und eine automatisierte Herstellung ist schwierig auszuführen.
Außerdem beschreibt das Patent FR-A-2 658 116 ein Verfahren, das darin besteht, den Rand des zellenartigen Kerns zu einer Abschrägung zu schneiden, auf dem so geschnittenen Rand einen wärmeschmelzbaren Klebstoffilm anzuordnen, diesen Klebstoffilm zu erwärmen, um ihn zu verflüssigen und sein Eintragen durch Kapillarwirkung in die dem geschnittenen Rand angrenzenden Wände des Kerns zu bewirken, dann den wärmeschmelzbaren Klebstoff abzukühlen, um ihn zu verfestigen und den geschnittenen Rand des benachbarten Kerns zu versteifen.
Dieses letztere Verfahren gestattet, den Rand des Kerns ausreichend zu verstärken, damit dieser den bei der Polymerisation angewendeten Druck tragen kann, ohne das Gewicht zu schädlich zu erhöhen, und für eine Herstellungsdauer, die merklich kürzer als diejenige der anderen bekannten Verfahren ist, so daß sich daraus eine bedeutende Verringerung der Herstellungskosten und der Ausschußquoten ergibt, wobei dieses Verfahren außerdem im Rahmen einer industriellen Herstellung der Platten automatisiert werden kann. Ein solches Verfahren erfordert jedoch, daß der Rand des Kerns zu einer Abschrägung zugeschnitten ist, wobei der Winkel dieser Abschrägung vorzugsweise zwischen 25º und 40º liegt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Nachteilen der oben genannten bekannten Verfahren abzuhelfen, und sie betrifft ein Verfahren, das im Vergleich mit diesen bekannten Verfahren einige Vorteile aufweist, wie Gewinn an Masse und Herstellungsdauer, Erhöhung des mechanischen Widerstands, Verbesserung des Aussehens des fertigen Produkts, leichte Durchführung (daß der Rand des Kerns eine Abschrägung aufweist oder nicht und wie auch immer der Winkel der eventuellen Abschrägung sein mag) und Möglichkeit der Ausdehnung auf die Herstellung von an komplexe Formen angepaßten Platten.
Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß das Verfahren zur Herstellung einer schichtartigen Verbundwerkstoffplatte, die aus wenigstens einem zellenartigen Kern besteht, der auf seinen Seiten Außenschichten aus Faser/Harz-Verbundwerkstoff trägt, die mit ihm fest verbunden sind, nach welchem Verfahren:
- der Schmalseite am Umfang des zellenartigen Kerns ein gewünschtes Profil gegeben wird;
- ein Rohling einer schichtartigen Verbundwerkstoffplatte gebildet wird, indem die Seiten des zellenartigen Kerns mit flexiblen Lagen aus mit einem ersten wärmehärtbaren Harz imprägnierten Fasern bedeckt werden, wobei sich die flexiblen Lagen über die Schmalseite am Umfang des zellenartigen Kerns hinaus erstrecken und einander genähert werden, damit wenigstens eine von ihnen mit der Schmalseite am Umfang in Kontakt ist und damit sie jenseits der Schmalseite übereinanderliegen, wobei sie einen vorstehenden Umfangsflansch bilden;
- wonach der Rohling der schichtartigen Verbundwerkstoffplatte einem Zyklus zur Polymerisation des ersten wärmehärtbaren Harzes unterworfen wird, um die Lagen mit dem zellenartigen Kern fest zu verbinden und sie zu härten, damit sie die Außenschichten bilden, wobei der Polymerisationszyklus in einer Temperaturerhöhung mit einem Unterdrucksetzen besteht,
dadurch ausgezeichnet, daß:
- in einer flexiblen Folie aus einem Verbundwerkstoff, der aus mit einem zweiten wärmehärtbaren Harz imprägnierten Fasern besteht, wenigstens eine Schiene gebildet wird, deren Profil dem der Schmalseite am Umfang des Rohlings entspricht und die zwei durch einen Zwischenflügel verbundene äußere Flügel aufweist;
- vor der Anwendung des Polymerisationszyklus die Schiene am Rand des Rohlings so angeordnet wird, daß die äußeren Flügel gleichzeitig an eine Seite des Rohlings bzw. an den Flansch angelegt werden, während der Zwischenflügel an die Schmalseite des Rohlings angelegt wird;
- die ersten und zweiten wärmehärtbaren Harze so ausgewählt werden, daß sich bei einer Temperaturerhöhung die Härtung des zweiten Harzes vor der des ersten Harzes zeigt; und
- der Rohling, der mit wenigstens einer Schiene am Rand versehen ist, bis zur Härtung des zweiten Harzes nur eine Temperaturerhöhung ohne ein Unterdrucksetzen, dann nach der Härtung des zweiten Harzes und vor der Härtung des ersten Harzes die Fortsetzung der Temperaturerhöhung und dem Unterdrucksetzen unterzogen wird, wobei die Anwendung der Temperatur und des Drucks bis zur vollständigen Härtung des ersten Harzes fortgesetzt wird.
So versteift sich aufgrund der vorliegenden Erfindung die ursprünglich flexible Schiene vor dem Härten des Rohlings, so daß die Schiene als Form für den Umfangsrand des Rohlings dienen kann.
Damit die verschiedenen flexiblen Elemente vor dem Härten der Schiene und des Rohlings genau aneinander angelegt werden, wird dieser vorzugsweise während der Temperaturerhöhung ohne Unterdrucksetzen unter einen leichten Unterdruck gesetzt (z. B. -0,7 bar).
In bekannter Weise kann die Druckerhöhung eine zeitliche Phase aufweisen, während welcher die Temperatur bei einem bestimmten Wert konstant gehalten wird. In diesem Fall ist es vorteilhaft, daß die Härtung des zweiten Harzes, das die Schiene imprägniert, in der Nähe des Beginns und in der Nähe des Endes der Phase beginnt bzw. endet, während die Härtung des ersten Harzes, das die Lagen imprägniert, nur in der Nähe des Endes der Phase beginnt.
Es kann auch die Verwendung der gehärteten Schiene als angesetzter Rand, der mit dem Rohling fest verbunden ist, ins Auge gefaßt werden.
Um insbesondere einen Überschuß an Masse zu vermeiden, ist es jedoch bevorzugt, daß die Schiene entfernt wird, nachdem sie als Form für den Umfangsrand des Rohlings gedient hat. Um zu vermeiden, daß die gehärtete Schiene am Rohling haftet, wird in diesem Fall vor Anwendung der Wärmebehandlung wenigstens ein Film aus nicht haftendem bzw. Antihaftmaterial (nachfolgend "Antihaftmaterial" genannt) zwischen dem Rohling und der Schiene angeordnet. Solche Filme aus Antihaftmaterial erleichtern den Vorgang des Abhebens, wobei sie überdies eine Drainage für Luft und Lösungsmittel (durch Sog unter der Wirkung des Unterdrucks) sicherstellen, die von den Verbundwerkstoffen bei der Polymerisationsphase abgegeben werden.
Das Profil, das der Schmalseite am Umfang des zellenförmigen Kerns gegeben wird, kann jede gewünschte Form aufweisen. Diese Form kann zum Beispiel, wie es üblich ist, in einer einzigen Abschrägung bestehen. Bei einer Variante könnte die Schmalseite zum Beispiel so gestaltet sein, daß sie zwei entgegengesetzte geneigte Flächen aufweist, die jeweils mit den Flächen des zellenförmigen Kerns verbunden sind und sich entlang einer gemeinsamen Kante schneiden. Solche geneigten Flächen können symmetrisch sein, so daß sich die gemeinsame Kante in der Mittelebene des zellenartigen Kerns befindet, die durch die Mitte der Dicke jenes hindurchgeht. Dann werden zwei Schienen verwendet, die den oben beschriebenen ähnlich sind, wobei jede von ihnen zu einer der geneigten Flächen gehört.
Der äußere Flügel der Schiene, der sich an die eine Seite des Rohlings anlegen soll, kann kurz sein und sich einzig und allein an den Umfangsteil der Seite des Rohlings in der Nähe der Schmalseite anlegen.
Ein solcher äußerer Flügel kann jedoch ausreichend breit sein, um wenigstens den größten Teil der Seite zu bedecken, so daß die Schiene dann wenigstens annähernd die Form einer Kokille hat.
Die Kokille kann dann als Paßform für eine eventuell komplexe Form verwendet werden, deren Oberfläche durch den Rohling der schichtartigen Verbundwerkstoffplatte genau entspricht.
Selbstverständlich betrifft die vorliegende Erfindung außerdem eine durch Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens hergestellte schichtartige Verbundwerkstoffplatte.
Die Figuren der beigefügten Zeichnung machen besser verständlich, wie die Erfindung ausgeführt sein kann. In diesen Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen ähnliche Elemente.
Fig. 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer schichtartigen Verbundwerkstoffplatte gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2a, 2b, 2c und 2d sind Diagramme, die schematisch den Herstellungsvorgang der Platte der Fig. 1 darstellen:
- Fig. 2a stellt die Änderung der Temperatur T, die dem Rohling der schichtartigen Verbundwerkstoffplatte auferlegt wird, in Abhängigkeit von der Zeit t dar;
- Fig. 2b stellt die Änderung des Drucks P, die dem Rohling der schichtartigen Verbundwerkstoffplatte auferlegt wird, in Abhängigkeit von der Zeit t dar;
- Fig. 2c stellt die Änderung der Steifheit R2 des zweiten Harzes, das die Schiene imprägniert, die erfindungsgemäß ausgeführt wird, in Abhängigkeit von der Zeit t dar;
- Fig. 2d stellt die Änderung der Steifheit R1 des ersten Harzes, das die Außenschichten des Rohlings der schichtartigen Verbundwerkstoffplatte imprägniert, in Abhängigkeit von der Zeit t dar.
Fig. 3 und 4 stellen Ausführungsvarianten der schichtartigen Verbundwerkstoffplatte gemäß der vorliegenden Erfindung dar.
In Fig. 1, 3 und 4 wurden die verschiedenen übereinanderliegenden und normalerweise aneinander angelegten Elemente zu Verständlichkeitszwecken mit leichtem Abstand voneinander dargestellt.
Der Rohling E der erfindungsgemäßen schichtartigen Verbundwerkstoffplatte, der schematisch und teilweise in Fig. 1 dargestellt ist, weist einen zellenartigen Kern 1 auf, dessen Ober- und Unterseite 15 und 11 von flexiblen Lagen 2 bzw. 3 bedeckt sind, die aus Fasern bestehen, die mit einem ersten wärmehärtbaren Harz imprägniert sind, z. B. dem kommerziell unter der Referenz 145.7 bekannten Epoxyharz.
Bei dem dargestellten Beispiel ist der Umfangsrand des zellenartigen Kerns 1 zu einer Abschrägung zugeschnitten, so daß die Schmalseite 4 am Umfang des Kerns durch eine solche Abschrägung gebildet wird. Wie leicht aus dem folgenden abgeleitet werden kann, kann der von der Schmalseite 4 mit den Seiten 1S und 1I gebildete Winkel α irgendeiner sein.
Wie in Fig. 1 zu sehen ist, ist die Lage 2 auch an die Schmalseite 4 angelegt, und die beiden Lagen 2 und 3, die so einander genähert sind, verlängern sich nach außen hin über die Schmalseite 4 am Umfang hinaus, wobei sie übereinandergelegt sind, um einen vorstehenden Flansch 5 zu bilden.
So ist der Rohling E aus dem zellenartigen Kern und den Lagen 2 und 3 gebildet, und seine Schmalseite 6 ist durch den Teil der Lage 2 gebildet, der die Schmalseite 4 des zellenartigen Kerns 1 bedeckt. Das Anordnen der Lagen 2 und 3 auf dem Kern 1 erfolgt zum Beispiel durch Drapieren.
Wie in Fig. 1 dargestellt, werden auf dem Flansch 5, der Schmalseite 6 und der Lage 2 zwei übereinananderliegende Antihaftschichten 7 und 8 aus abziehbarem Material, wie einem Polyesterfilm oder einem perforierten Trennfilm, angeordnet.
Außerdem wird auf den Schichten 7 und 8 wenigstens in der Nähe der Schmalseite 6 des Rohlings E eine flexible Schiene 9 angeordnet, die aus einem Folien-Verbundwerkstoff ausgeführt ist, der aus Fasern besteht, die mit einem zweiten wärmehärtbaren Harz imprägniert sind, z. B. dem kommerziell unter der Referenz M10 bekannten Epoxyharz. Die flexible Schiene 9 weist ein Profil auf, das der Schmalseite 6 entspricht, und sie umfaßt:
- einen äußeren Flügel 9E1, der sich über die Schichten 7 und 8 an den Teil der Lage 2, der die Oberseite 15 des Rohlings 1 bedeckt, in der Nähe der Schmalseite 6 anlegen soll;
- einen Zwischenflügel 9I, der sich über die Schichten 7 und 8 an die Schmalseite 6 des Rohlings E anlegen soll; und
- einen weiteren äußeren Flügel 9E2, der sich über die Schichten 7 und 8 an den Flansch 5 anlegen soll.
Wenn der Rohling E vervollständigt ist und von den Schichten 7 und 8 und der Schiene 9 bedeckt ist, wird der Aufbau E, 7, 8 und 9 im Inneren eines Behälters 10 (schematisch durch einen Rahmen in strichpunktierten Linien dargestellt) angeordnet und dem Polymerisationszyklus unterzogen, der durch die Fig. 2a und 2b dargestellt ist.
Im Behälter 10 wird mit der Durchführung eines langsamen Temperaturanstiegs ml begonnen, z. B. mit 0,3ºC pro Minute, bis zum Zeitpunkt t1 eine Temperatur T1 erreicht ist. Dann wird die Temperatur T1 während einer Phase p1 konstant gehalten, die bis zum Zeitpunkt t2 dauert. Vom Zeitpunkt t2 an, fährt man mit einem weiteren Temperaturanstieg m2 fort, bis zum Zeitpunkt t3 eine Temperatur T2 erreicht ist. Die Temperatur T2 wird während einer weiteren Phase p2 konstant gehalten, die bis zum Zeitpunkt t4 dauert. Vom Zeitpunkt t4 an wird die Temperatur gemäß dem Abstieg d nach unten gesteuert.
Was den Druck P betrifft, wird er in einer negativen Phase auf dem Wert -P1 gehalten, bis zu einem Zeitpunkt t'1 nahe t2, wo er so gesteuert wird (z. B. ein Gradient von 0,1 bar/min), daß er bis zu einem positiven Wert +P2 zunimmt, den er zu einem Zeitpunkt t'2 nahe t2 erreicht und den er bis nach dem Zeitpunkt t4 beibehält.
Die allgemeinen Profile der Temperatur- und Druckänderungen, wie sie durch die Diagramme der Fig. 2a und 2b dargestellt sind, sind bekannt und beispielsweise in der oben genannten Druckschrift FR-A-2 658 116 erläutert.
Wenn die Diagramme der Fig. 2c und 2d untersucht werden, ist zu sehen, daß während des Temperaturanstiegs ml die ersten und zweiten wärmehärtbaren Harze, die die Lagen 2 und 3 einerseits bzw. die Schiene 9 andererseits imprägnieren, flexibel und sogar eventuell flüssig werden. Außerdem zeigen diese Diagramme, daß das zweite wärmehärtbare Harz, das die Schiene 9 imprägniert, in der Nähe des Zeitpunkts t1, an dem die Phase p1 anfängt, zu härten beginnt und in der Nähe der Zeitpunkte t2 und t'2 seine maximale Härte erreicht hat, während das erste wärmehärtbare Harz, das die Lagen 2 und 3 imprägniert, nach den Zeitpunkten t2 und t'2 zu härten beginnt.
Über das vorhergehende kann bemerkt werden, daß:
- sich die Unterdruckphase -P1 stattfindet, wenn die ersten und zweiten Harze weich sind, so daß diese Unterdruckphase bewirkt, daß ein ausgezeichneter Kontakt zwischen den vorhandenen Elementen 1, 2, 3, 7, 8 und 9 sichergestellt ist und insbesondere die Schiene 9, sich der genauen Form der Schmalseite 6 des Rohlings E anpaßt;
- das zweite Harz, das die Schiene 9 imprägniert, zu einem Zeitpunkt t1, bei dem die Phase p1 anfängt, bei der Temperatur T1 zu gelieren beginnt und dieser seine maximale Steifheit am Ende der Phase p1 erreicht. Dies bildet gewissermaßen eine Phase der Ausbildung der Schiene 9, die der Schmalseite 6 angepaßt ist. Am Ende der Phase p1 ist die Schiene 9 steif und sie kann dem Druck P2 unterworfen werden, ohne sich zu verformen;
- sich das erste Harz, das die Lagen 2 und 3 imprägniert, am Ende der Phase p1 im Gelierungszustand befindet, wenn die Schiene 9 bereits gehärtet ist. Infolgedessen kann während des Temperaturanstiegs m2 die Anwendung des Drucks auf die gehärtete Schiene ausgeübt werden, ohne Schwierigkeiten für die Stabilität der Formen aufzuwerfen. Während des Temperaturanstiegs m2 versteift sich der Rohling E und paßt sich in der Zone seiner Schmalseite 6 ohne Verformung der Schmalseite und somit ohne Haftungsfehler zwischen den Außenschichten 2 und 3 und dem zellenartigen Kern 1 perfekt an die Schiene 9 an.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist die Schmalseite 4 des zellenartigen Kerns 1 und somit auch die Schmalseite 6 des Rohlings E an eine einzige Abschrägung angepaßt, die die Seiten 1S und 1I verbindet, so daß sich der Flansch 5 in der Verlängerung der Lage 3 befindet.
Das Profil der Schmalseiten 4 und 6 könnte jede gewünschte Form aufweisen. Als Beispiel wurde in Fig. 3 eine Schmalseite dargestellt, die zwei Abschrägungen oder konvergente und symmetrische Seiten 4' und 4" aufweist. Selbstverständlich werden in diesem Fall Filme 7', 7", 8', 8" aus Antihaftmaterial und Schienen 9', 9", die zu den Filmen 7 und 8 bzw. der Schiene 9 analog sind, verwendet, um die Härtung der Schmalseiten 6' und 6" vorzunehmen. Der Vorteil der in der Fig. 3 dargestellten Ausführungsform besteht darin, daß sich der Flansch 5 parallel zu den Seiten 1S und 1I in der Mittelebene des Rohlings E befindet. Eventuell könnten die beiden Schienen 9' und 9" durch ihre Flügel 9E2 fest miteinander verbunden sein, um ein einziges Profilteil zu bilden.
In Fig. 1 und 3 ist der äußere Flügel 9E1 der Schienen 9, 9', 9" kurz und gerade ausreichend, um sich auf den Umfangsteil der Lage 2 nahe der Schmalseite 6, 6', 6" zu stützen.
Selbstverständlich könnte der Flügel 9E1, wie es in Fig. 1 in punktierten Linien dargestellt ist, eine Verlängerung 11 aufweisen, die sich reichlich an die Lage 2 anlegt. In diesem Fall kann die Schiene 9 eine Art Kokille werden, die den Rohling E einschließt. In Fig. 4 wurde eine solche Kokille 12 dargestellt, die als Paßform für eine komplexe Form 14 dient, auf der der Rohling E angeordnet ist.
Dann ist es möglich, schichtartige Verbundwerkstoffplatten zu erhalten, die, anstatt eben zu sein, komplexe gekrümmte Formen aufweisen.
So ist es dank der vorliegenden Erfindung nicht mehr nötig, zwischen dem zellenartigen Kern und den Außenschichten Klebstoffilme zur Stabilisierung zu verwenden, wie es bei einem Teil der oben aufgeführten früheren Technik vorgesehen ist. Daraus ergeben sich bedeutende Vorteile:
- Verbindung des zellenartigen Kerns und der Außenschichten durch das erste Harz, beispielsweise ein wärmehärtbares Epoxy, die der Platte im Vergleich mit der Verwendung eines Klebstoffs bessere mechanische Eigenschaften verschafft: als Hinweis: die ebene Biegespannung bis zum Bruch liegt für ein Epoxyharz in der Größenordnung von 25 MPa und für einen Bauklebstoff bei nur 10 MPa;
- Massegewinn: z. B. für eine übliche Platte 30 g/ Meter;
- Zeitgewinn für die Ausführung der Materialien und die Polymerisation in einem einzigen Vorgang, der zur Verbesserung des fertigen Produkts beiträgt.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer schichtartigen Verbundwerkstoffplatte, die aus wenigstens einem zellenartigen Kern (1) besteht, der auf seinen Seiten (1S, 1I) Außenschichten (2, 3) aus Faser/Harz- Verbundwerkstoff trägt, die mit ihm fest verbunden sind, nach welchem Verfahren:

- der Schmalseite (4) am Umfang des zellenartigen Kerns (1) ein gewünschtes Profil gegeben wird;

- ein Rohling (E) der schichtartigen Verbundwerkstoffplatte gebildet wird, indem die Seiten (1S, 1I) des zellenartigen Kerns (1) mit flexiblen Lagen aus mit einem ersten wärmehärtbaren Harz imprägnierten Fasern bedeckt werden, wobei sich die flexiblen Lagen über die Schmalseite (4) am Umfang des zellenartigen Kerns (1) hinaus verlängern und einander genähert werden, damit wenigstens eine von ihnen mit der Schmalseite (4) am Umfang in Kontakt ist und damit sie jenseits der Schmalseite übereinanderliegen, wobei sie einen vorstehenden Umfangsflansch (5) bilden;

- wonach der Rohling (E) der schichtartigen Verbundwerkstoffplatte einem Zyklus zur Polymerisation des ersten wärmehärtbaren Harzes unterworfen wird, um die Lagen (2, 3) mit dem zellenartigen Kern fest zu verbinden und sie zu härten, damit sie die Außenschichten bilden, wobei der Polymerisationszyklus in einer Temperaturerhöhung mit einem Unterdrucksetzen besteht,

dadurch gekennzeichnet, daß:

- in einer flexiblen Folie aus einem Verbundwerkstoff, der aus mit einem zweiten wärmehärtbaren Harz imprägnierten Fasern besteht, wenigstens eine Schiene (9) gebildet wird, deren Profil dem der Schmalseite am Umfang des Rohlings entspricht und die zwei durch einen Zwischenflügel (9I) verbundene äußere Flügel (9E1, 9E2) aufweist;

- vor der Anwendung des Polymerisationszyklus die Schiene (9) am Rand des Rohlings (E) so angeordnet wird, daß die äußeren Flügel (9E1, 9E2) gleichzeitig an eine Seite des Rohlings bzw. an den Flansch (5) angelegt werden, während der Zwischenflügel (9I) an die Schmalseite (6) des Rohlings (E) angelegt wird;

- die ersten und zweiten wärmehärtbaren Harze so ausgewählt werden, daß sich bei einer Temperaturerhöhung die Härtung des zweiten Harzes vor der des ersten Harzes zeigt; und

- der Rohling (E), der mit wenigstens einer solchen Schiene (9) am Rand versehen ist, bis zur Härtung des zweiten Harzes nur eine Temperaturerhöhung ohne Unterdrucksetzen, dann nach der Härtung des zweiten Harzes und vor der Härtung des ersten Harzes einer Fortsetzung der Temperaturerhöhung und einem Unterdrucksetzen unterzogen wird, wobei die Anwendung der Temperatur und des Drucks bis zur vollständigen Härtung des ersten Harzes fortgesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling (E) während der Temperaturerhöhung ohne Unterdrucksetzen unter einen Unterdruck gesetzt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, nach welchem in die Temperaturerhöhung eine zeitliche Phase (p1) eingeschoben ist, während welcher die Temperatur bei einem bestimmten Wert (T1) konstant gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß

- die Härtung des zweiten Harzes, das die Schiene (9) imprägniert, in der Nähe des Beginns und in der Nähe des Endes der Phase (p1) beginnt bzw. endet; und

- die Härtung des ersten Harzes, das die Lagen (2, 3) imprägniert nur in der Nähe des Endes der Phase (p1) beginnt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Rohling (E) und der Schiene (9) wenigstens ein Film aus einem Antihaftmaterial angeordnet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmalseite (4) am Umfang des zellenartigen Kerns (1) zu einer Abschrägung zugeschnitten wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmalseite (4) am Umfang des zellenartigen Kerns (1) zwei entgegengesetzte, geneigte Seiten aufweist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Flügel (9E1) der Schiene (9), der an einer Seite des Rohlings (E) anliegt, wenigstens den größten Teil der Seite bedeckt, so daß die Schiene wenigstens annähernd die Form einer Kokille aufweist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokille eine Paßform für eine Form bildet, auf der die Verbundwerkstoffplatte gebildet wird.