EP3914444A1 - Riblet-folie und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Riblet-folie und verfahren zu deren herstellung

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EP3914444A1
EP3914444A1 EP20703385.3A EP20703385A EP3914444A1 EP 3914444 A1 EP3914444 A1 EP 3914444A1 EP 20703385 A EP20703385 A EP 20703385A EP 3914444 A1 EP3914444 A1 EP 3914444A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
riblet
film
textile
embossing lacquer
embossing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20703385.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Kai-Christoph Pfingsten
Andreas Seul
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lufthansa Technik AG
Original Assignee
Lufthansa Technik AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Lufthansa Technik AG filed Critical Lufthansa Technik AG
Publication of EP3914444A1 publication Critical patent/EP3914444A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B64C21/00—Influencing air flow over aircraft surfaces by affecting boundary layer flow
    • B64C21/10—Influencing air flow over aircraft surfaces by affecting boundary layer flow using other surface properties, e.g. roughness

Definitions

  • the invention relates to a riblet film and a method for its production.
  • Riblet structures are known from the prior art. Corresponding riblet structures are microstructuring of surfaces in order to reduce the frictional resistance for fluids flowing along the surface - the so-called wall friction. Corresponding structures are fundamentally interesting for those applications in which the wall friction makes up a not insignificant part of the overall flow-related resistance. Riblet structures can be found, for example, on the outer surfaces of aircraft, but also on the rotor blades of wind turbines, on the outer skin of ships or on the outer surfaces of high-speed trains. Such structures are also used, for example, on inner surfaces of pipelines.
  • Corresponding riblet structures can therefore reduce the wall friction and thus also the overall air resistance of an aircraft in flight, which u. a. leads to lower fuel costs. The same applies to other applications of Riblet structures.
  • riblet structures can be applied to already existing structures, such as, for example, the painted outer skin of aircraft.
  • the riblet structure is applied as an additional layer of lacquer to an already existing aircraft lacquer layer, a so-called embossing lacquer being used as the lacquer, in which one is used before or during curing
  • CONFIRMATION COPY microstructured surface is embossed to form the desired riblets.
  • a disadvantage of this prior art is that the riblet layer - for example in the event of damage from impinging particles such as grains of sand, hail, etc. - cannot be removed from the aircraft lacquer layer on a regular basis in a non-destructive manner, so that a new riblet structure is fundamentally full constant repainting of the aircraft in this area is required.
  • embossing lacquer it is known to apply the embossing lacquer to an intermediate film and to structure and cure it there before the riblet film thus created is glued onto the outer skin of an aircraft, for example.
  • a riblet film In order to reduce the problem of the connection between the embossing lacquer and the intermediate foil, it is known to provide an additional layer between the embossing lacquer and the intermediate foil, for example an adhesive layer, which on the one hand binds firmly to the intermediate foil and to which the embossing lacquer adheres well.
  • an adhesive layer which on the one hand binds firmly to the intermediate foil and to which the embossing lacquer adheres well.
  • a riblet film also has a comparatively high weight.
  • the object of the invention is to create a riblet film and a method for its production, in which the disadvantages known from the prior art are avoided or at least reduced. This object is achieved by a riblet film according to the main claim, and a manufacturing method according to claim 7.
  • Advantageous further developments are the subject of the dependent claims.
  • the invention relates to a riblet film with a riblet structure on a first side of the film and a fastening surface on the second side of the film, the riblet film being formed from hardened embossing lacquer in which a sheet-like textile is embedded and in which the riblet structure is embossed.
  • the method according to the invention for producing a riblet film according to the invention comprises the steps: a) surrounding a flat textile with embossing lacquer; b) embossing the riblet structure into the embossing lacquer; and c) curing the embossing lacquer.
  • a “riblet structure” denotes a microstructured surface which is designed to reduce the wall friction in a flow along the surface compared to a corresponding surface without a riblet structure.
  • the riblet structure here comprises arranged on a base surface Surveys, the mutual distance and / or height each if less than 1 mm, often even less than 200 ym if is not even less than 60 ym.
  • the shape and arrangement of the elevations is adapted to the expected flow and, in particular, is designed for a main flow direction, the elevations generally being elongated in the direction of the main flow direction.
  • the main flow direction over the outer wall which varies locally over the entire outer wall of an aircraft, results, for example, from the flow around the aircraft during the flight.
  • embossing lacquer denotes a composition that can be applied to a surface by means of a suitable device and cured to form a microstructured surface, in particular a riblet-structured surface.
  • embossing lacquers are known in the prior art.
  • the embossing lacquer is preferably cured by means of UV radiation. However, all other curing mechanisms known to those skilled in the art can also be used. If necessary, thermal curing can also occur, in particular with so-called Dua1-Cure systems.
  • the desired microstructured surface on the embossing lacquer is generated before or during its curing by a suitable embossing element which has the negative shape of the desired surface structure.
  • the embossing element has an embossing surface to which the embossing lacquer does not adhere or only adheres to a negligible extent.
  • the invention is based on the finding that known embossing lacquers are in principle suitable for being processed into a film-like element which can then be compared to the riblet films known from the prior art with an intermediate film on a surface, such as in particular the painted outer skin of an aircraft, applied, in particular can be glued on.
  • the invention provides for a sheet-like textile to be embedded in the riblet film formed from embossing lacquer.
  • the internal sheet-like textile increases the strength and stiffness of the riblet film, which makes handling easier when applying the film compared to a theoretical riblet film without an internal sheet-like textile.
  • the riblet film can regularly, if necessary - for example because the riblet structure is damaged - also get back from the surface on which it is attached with adhesive, for example over a large area is, can be solved.
  • it would be difficult and difficult to remove a riblet film from embossing lacquer since the riblet film would almost inevitably tear into small parts when attempting to remove it due to the material properties of embossing lacquers.
  • a weight advantage can regularly be achieved compared to the known embodiments in which the embossing lacquer is applied to a continuous intermediate film, even if this is of course the case with the material and the design of the flat textile is dependent.
  • the person skilled in the art is fundamentally free to design the textile, but the material must be selected such that it combines well with the matrix consisting of the embossing lacquer.
  • an adhesive layer is applied to the fastening surface of the riblet film.
  • the riblet film can then be compared to any other adhesive film process and apply in particular on a surface.
  • the adhesive layer preferably allows a firmly bonded material connection for the loads to be expected on the riblet film, which, however, can also be achieved by pulling off the film with a force component perpendicular to the surface to which the riblet film is applied can be released again. The latter removal of the riblet film is actually possible through the embedded sheet-like textile provided according to the invention.
  • the sheet-like textile is a woven or knitted fabric formed from threads, the crossing threads preferably being approximately at right angles to one another and / or the distance between two adjacent, parallel threads running at least five times the thread diameter. Even if other thread arrangements are of course possible, the preferred right-angled arrangement of the crossing threads enables simple and inexpensive production of the textile. Regardless of the final arrangement of the individual threads to each other, a large distance between the individual threads running parallel to the thread diameter offers weight advantages. With a suitable choice of material for the textile, the desired strength of the riblet film can still be easily achieved.
  • the distance between the second side of the film and the embedded sheet-like textile is at least 5 ⁇ m and / or the distance between the base surface of the riblet structure on the first side of the film and the embedded sheet-like textile is at least 15 ⁇ m .
  • the total thickness of the riblet film is between 30 mih and 120 mih, preferably between 50 mih and dqmpi. It has been shown that correspondingly thin riblet films according to the invention can be easily produced, are easy to handle for attachment to surfaces and can also be easily removed from the surfaces.
  • the riblet film is cut to, preferably square, patches with a size between 0.3 x 0.3 m and 1.0 x 1.0 m. Corresponding patches can be handled well, for example, when equipping the outer surface of aircraft.
  • the sheet-like textile is introduced into the sen before the embossing lacquer hardens.
  • the subsequent complete hardening of the embossing lacquer which is also necessary in particular for fixing the riblet structure, then creates a composite of sheet-like textile and embossing lacquer.
  • a base layer made of embossing lacquer is produced, on which the flat textile is placed, before the textile is completely enclosed by the embossing lacquer with the help of further embossing lacquer to be applied thereon.
  • the embossing lacquer is first applied to a substrate to which the embossing lacquer does not adhere or only adheres little, at least in the cured state, so that the cured rib let film can be detached from the substrate without destruction.
  • the embossing lacquer is often flowable in the uncured state, which is why it cannot regularly be shaped into a self-supporting film in this state.
  • the riblet foil according to the invention can easily be produced.
  • the material that can be used for the substrate is basically the same material that is used for the tool for microstructuring the surface to create the riblet structure. Suitable materials for the different embossing lacquers are known to the person skilled in the art from the prior art.
  • the substrate in question is in the form of a film, so that the production of the riblet film according to the invention is in principle also possible on a roll-to-roll basis, in which an embossed lacquer layer on the film-like substrate, possibly with an already integrated one sheet-like textile is applied.
  • the sheet-like textile can, if not yet embedded, possibly be introduced into the not yet hardened embossing lacquer and then the surface structured and the embossing lacquer hardened in a known manner before this film-like Substrate with the hardened embossing lacquer which then forms the riblet film is wound onto a second roll.
  • the embossing of the riblet structure into the embossing lacquer and the hardening of the embossing lacquer take place at the same time.
  • the NIL-UV method in which a nanoimprint lithography (NIL) and an ultraviolet are known Radiation are combined.
  • Figure 2 the use of the manufactured according to Figure 1
  • 3a-d exemplary representations of possible configurations for the sheet-like textile used in the method according to FIG.
  • FIG. 1e A method according to the invention for producing a riblet film 1 according to the invention (see FIG. 1e) is shown in FIG.
  • the figures la-e each show sectional views.
  • a 5 ⁇ m thick base layer 2 made of an embossing lacquer 3 is formed on a substrate 20 (FIG. 1 a). Not at this stage of the process, at least but not yet fully hardened embossing lacquer 3 is highly viscous at least at room temperature and adheres to the substrate 20 in such a way that the substrate 20 can basically be rolled up together with the base layer 2.
  • a flat textile 4 is placed on the base layer 2.
  • the flat textile 4 is a mesh-like fabric made of threads 5 arranged approximately at right angles to one another, the spacing between two adjacent, parallel threads 5 being approximately five times the thread diameter.
  • the plan view of the flat textile 4 used in FIG. 1 is sketched by way of example in FIG. 3a.
  • embossing lacquer 3 is applied, so that the flat textile 4 previously lying on the base layer 2 is completely surrounded by the embossing lacquer 3 and thus embedded in it (FIG. 1).
  • the embossing lacquer 3 has not yet hardened even at this stage of the process.
  • the curing of the embossing lacquer 3 takes place together with the embossing of the riblet structure 6 on the side remote from the substrate 20 (FIG. 1d).
  • the methods known from the prior art can be used for embossing and curing. In particular, embossing and curing can take place simultaneously. Suitable methods for this are also known from the prior art.
  • the amount of the embossing lacquer 3 applied in the method step outlined in FIG. 1c is selected such that the total thickness of the layer of embossing lacquer 3 after embossing and curing is between 30 pm and 120 pm, preferably between 50 pm and 80 mi h .
  • the distance a between the base surface of the riblet structure 6 and the flat textile 4 is at least 15 pm, while the distance b between the flat textile 4 and the contact surface to the substrate 20 - which is set by the choice of the thickness of the base layer 2 can (cf. Fi gur la) - 5 pm or more.
  • the material of the substrate 20 is selected such that the riblet film 1 can be detached from it without destruction at least after the embossing lacquer 3 has completely hardened.
  • the then accessible side of the riblet film 1 serves as a fastening surface and is provided with an adhesive layer 7, with which the rib let film 1 becomes a self-adhesive film.
  • the riblet film 1 described according to FIGS. La-e can be cut into patches in the sizes 0.3 x 0.3 m and 1.0 x 1.0 m.
  • the riblet film 1 from FIG. 1 is glued to a painted outer wall 10 of an aircraft with the aid of the adhesive layer 7, the arrangement and orientation of the riblet film 1 being selected in accordance with the prior art in order to prevent air friction in the Reduce cruise.
  • FIGS. 3a-d Various possible configurations of the sheet-like textile 4 are outlined in FIGS. 3a-d.
  • the individual threads 5 of the textile 4 are arranged at right angles to each other.
  • the flat textile 4 according to FIG. 3b is knitted.
  • the distance between adjacent, parallel threads 5 is at least five times as large as the diameter of the threads 5.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Riblet-Folie (1) sowie ein Verfahren zu deren Herstellung. Die Riblet-Folie (1) mit einer Riblet-Struktur (6) auf einer ersten Seite der Folie (1) und einer Befestigungsfläche auf der zweiten Seite der Folie (1) ist aus ausgehärtetem Prägelack (3) gebildet, in den ein flächenförmiges Textil (4) eingebettet und in den die Riblet-Struktur (6) eingeprägt ist. Die Herstellung einer solchen Riblet-Folie (1) erfolgt mit den Schritten: a) Umgeben eines flächenförmigen Textils (4) mit Prägelack (3); b) Einprägen der Riblet-Struktur (6) in den Prägelack (3); und c) Aushärten des Prägelacks (3).

Description

Riblet-Folie und Verfahren zu deren Herstellung
Die Erfindung betrifft eine Riblet-Folie sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.
Riblet-Strukturen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bei entsprechenden Riblet-Strukturen handelt es sich um Mikro strukturierungen von Oberflächen, um den Reibungswiderstand für entlang der Oberfläche strömenden Fluids - die sog. Wand reibung - zu reduzieren. Entsprechende Strukturen sind grund sätzlich für solche Anwendungen interessant, bei denen die Wandreibung einen nicht unerheblichen Anteil an dem strömungs bedingten Gesamtwiderstand ausmacht. So finden sich Riblet- Strukturen bspw. auf Außenflächen von Flugzeugen, aber auch auf Rotorblättern von Windenergieanlagen, an der Außenhaut von Schiffen oder auf Außenflächen von Hochgeschwindigkeitszügen. Ebenfalls Verwendung finden solche Strukturen beispielsweise an Innenflächen von Pipelines.
Durch entsprechende Riblet-Strukturen lassen sich also die Wandreibung und damit auch der Gesamtluftwiderstand eines Flugzeuges im Flug reduzieren, was u. a. zu geringeren Treib- stoffkosten führt. Für andere Anwendungen von Riblet-Struktu ren gilt Vergleichbares.
Im Stand der Technik sind verschiedene Möglichkeiten bekannt, wie Riblet-Strukturen auf bereits bestehende Strukturen, wie bspw. die lackierte Außenhaut von Flugzeugen, aufgebracht wer- den können.
In einer ersten Variante wird die Riblet-Struktur als zusätz liche Lackschicht auf eine bereits vorhandene Flugzeuglack schicht aufgetragen, wobei als Lack ein sogenannter Prägelack zum Einsatz kommt, in den vor oder während des Aushärtens eine
BESTATIGUNGSKOPIE mikrostrukturierte Oberfläche zur Bildung der gewünschten Riblets eingeprägt wird.
Nachteilig an diesem Stand der Technik ist, dass die Riblet- Schicht - bspw. bei Beschädigung durch auftreffende Partikel, wie Sandkörner, Hagel, etc. - regelmäßig nicht zerstörungsfrei von der Flugzeuglackschicht entfernt werden kann, sodass eine Neuherstellung einer Riblet-Struktur grundsätzlich eine voll ständige Neulackierung des Flugzeugs in diesem Bereich erfor dert .
Alternativ ist bekannt, den Prägelack auf einer Zwischenfolie aufzubringen und dort zu strukturieren und auszuhärten, bevor die so geschaffene Riblet-Folie bspw. auf der Außenhaut eines Flugzeuges aufgeklebt wird.
Auch wenn sich diese Folie regelmäßig vom Flugzeuglack wieder ablösen lässt, ohne diesen zu beschädigen, ist eine so ge schaffene Riblet-Struktur aufgrund des vergleichsweise höheren Gewichts durch das Vorsehen der Zwischenfolie nachteilig. Auch ist die Verbindung zwischen Zwischenfolie und Prägelackschicht häufig problematisch, da der Prägelack einerseits zwar fest mit der Zwischenfolie verbunden sein soll, gleichzeitig aber an dem ebenfalls mit dem Prägelack zusammenwirkenden Präge werkzeug grundsätzlich nicht anhaften darf, um eine möglichst optimale Mikrostrukturierung gewährleisten zu können.
Um das Problem der Verbindung zwischen Prägelack und Zwischen folie zu reduzieren, ist bekannt, zwischen Prägelack und Zwi schenfolie eine Zusatzschicht - bspw. eine Klebeschicht - vor zusehen, die sich einerseits fest mit der Zwischenfolie ver bindet und an die andererseits der Prägelack gut anhaftet. Al lerdings weist auch eine solche Riblet-Folie ein vergleichs weise hohes Gewicht auf. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Riblet-Folie sowie ein Verfahren zu deren Herstellung zu schaffen, bei der die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile vermieden o- der zumindest reduziert werden. Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Riblet-Folie gemäß dem Hauptanspruch, sowie ein Herstellungsverfahren gemäß dem An spruch 7. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der ab hängigen Ansprüche .
Demnach betrifft die Erfindung eine Riblet-Folie mit einer Riblet-Struktur auf einer ersten Seite der Folie und einer Be festigungsfläche auf der zweiten Seite der Folie, wobei die Riblet-Folie aus ausgehärtetem Prägelack gebildet ist, in den ein flächenförmiges Textil eingebettet und in den die Riblet- Struktur eingeprägt ist. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer erfin dungsgemäßen Riblet-Folie umfasst die Schritte: a) Umgeben eines flächenförmigen Textils mit Prägelack; b) Einprägen der Riblet-Struktur in den Prägelack; und c) Aushärten des Prägelacks. Zunächst werden einige im Rahmen der Erfindung verwendete Be griffe erläutert.
Mit einer „Riblet-Struktur" wird eine mikrostrukturierte Ober fläche bezeichnet, die zur Reduzierung der Wandreibung bei ei ner Strömung entlang der Oberfläche gegenüber einer entspre- chenden Oberfläche ohne Riblet-Struktur ausgebildet ist. Die Riblet-Struktur umfasst dabei auf einer Basisfläche angeord nete Erhebungen, deren gegenseitiger Abstand und/oder Höhe je weils keiner als 1 mm, häufig sogar kleiner als 200 ym wenn nicht sogar kleiner als 60 ym ist. Die Form und Anordnung der Erhebungen ist dabei an die zu erwartende Strömung angepasst und insbesondere auf eine Hauptströmungsrichtung ausgelegt, wobei die Erhebungen in der Regel lang gestreckt in Richtung der Hauptströmungsrichtung ausgebildet sind. Bei einem Flug zeug ergibt sich die - lokal über die gesamte Außenwand eines Flugzeuges durchaus variierende - Hauptströmungsrichtung über die Außenwand bspw. aus der Umströmung des Flugzeugs im Reise flug.
Der Begriff „Prägelack" bezeichnet eine Zusammensetzung, die sich mittels einer geeigneten Vorrichtung flächig aufbringen und zu einer mikrostrukturierten Oberfläche, insbesondere zu einer Riblet-strukturierten Oberfläche, aushärten lässt. Ent sprechende Prägelacke sind im Stand der Technik bekannt.
Das Aushärten des Prägelackes erfolgt bevorzugt mittels UV- Strahlung. Es können jedoch zusätzlich auch alle übrigen dem Fachmann bekannten Aushärtungsmechanismen verwendet werden. Gegebenenfalls kann zusätzlich auch eine thermische Aushärtung hinzutreten, insbesondere bei sogenannten Dua1-Cure-Systemen .
Die gewünschte mikrostrukturierte Oberfläche auf dem Prägelack wird vor oder während dessen Aushärtung durch ein geeignetes Prägeelement erzeugt, welches die Negativform der gewünschten Oberflächenstruktur aufweist. Das Prägeelement weist eine Prä geoberfläche auf, an welche der Prägelack nicht oder nur im vernachlässigbaren Maße anhaftet.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich be kannte Prägelacke grundsätzlich dazu eignen, zu einem folien artigen Element verarbeitet zu werden, welches dann vergleich bar zu den aus dem Stand der Technik bekannten Riblet-Folien mit Zwischenfolie auf einer Oberfläche, wie insbesondere der lackierten Außenhaut eines Flugzeuges, aufgebracht, insbeson dere aufgeklebt werden können. Um dabei eine ausreichende Fes tigkeit der Riblet-Folie zu erreichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, in die aus Prägelack gebildete Riblet-Folie ein flächenförmiges Textil einzubetten. Durch das innen liegende flächenförmige Textil wird zum einen die Festigkeit und Stei figkeit der Riblet-Folie erhöht, was die Handhabung beim Auf- bringen der Folie im Vergleich zu einer theoretischen Riblet- Folie ohne innen liegendes flächenförmige Textil erleichtert. Gleichzeitig wird durch das innen liegende flächenförmige Tex til erreicht, dass sich die Riblet-Folie bei Bedarf - bspw. weil die Riblet-Struktur beschädigt ist - sich auch regelmäßig gut und insbesondere großflächig wieder von der Oberfläche, auf der sie bspw. mit Klebstoff befestigt ist, lösen lässt. Ohne entsprechendes innen liegendes flächenförmiges Textil ließe sich eine Riblet-Folie aus Prägelack nur schwer und müh selig entfernen, da die Riblet-Folie beim Versuch des Ablösens aufgrund der stofflichen Eigenschaften von Prägelacken nahezu zwangsläufig in kleine Teile zerreißen würde.
Durch die erfindungsgemäße Verwendung eines flächenförmigen Textils, welcher in die Riblet-Folie aus Prägelack integriert ist, kann gegenüber den bekannten Ausführungsformen, bei denen der Prägelack auf einer kontinuierlichen Zwischenfolie aufge bracht ist, regelmäßig ein Gewichtsvorteil erreicht werden, auch wenn dies selbstverständlich von dem Material und der Ausgestaltung des flächenförmigen Textils abhängig ist. Der Fachmann ist dabei grundsätzlich frei in der Ausgestaltung des Textils, wobei jedoch das Material so zu wählen ist, dass es sich gut mit der aus dem Prägelack bestehenden Matrix verbin det .
Es ist bevorzugt, wenn auf der Befestigungsfläche der Riblet- Folie eine Klebeschicht aufgebracht ist. Die Riblet-Folie lässt sich dann vergleichbar zu beliebigen anderen Klebefolien verarbeiten und insbesondere auf einer Oberfläche aufbringen. Die Klebeschicht erlaubt vorzugsweise einen für die grundsätz lich zu erwartenden Belastungen auf die Riblet-Folie zuverläs sig festen StoffSchluss , der sich bei Bedarf aber durch Abzie hen der Folie mit einer Kraftkomponente senkrecht zur Oberflä che, auf die die Riblet-Folie aufgebracht ist, auch wieder lö sen lässt. Letzteres Abziehen der Riblet-Folie ist durch das erfindungsgemäß vorgesehene eingebettete flächenförmige Textil tatsächlich möglich.
Vorzugsweise ist das flächenförmige Textil ein Gewebe oder ein Gewirk gebildet aus Fäden, wobei die sich kreuzenden Fäden vorzugsweise annähernd rechtwinklig zueinander verlaufend sind und/oder der Abstand zwischen zwei benachbarten, parallel ver laufenden Fäden wenigstens das fünf-fache des Fadendurchmes sers beträgt. Auch wenn selbstverständlich andere Fadenanord nungen möglich sind, ermöglicht die bevorzugte rechtwinklige Anordnung der sich kreuzenden Fäden eine einfache und kosten günstige Herstellung des Textils. Unabhängig von der letztend lichen Anordnung der einzelnen Fäden zueinander, bietet ein im Vergleich zum Fadendurchmesser großer Abstand zwischen den einzelnen parallel verlaufenden Fäden Gewichtsvorteile. Bei geeigneter Wahl des Materials für das Textil kann die ge wünschte Festigkeit der Riblet-Folie weiterhin problemlos er reicht werden.
Es ist bevorzugt, wenn der Abstand zwischen der zweiten Seite der Folie und dem eingebetteten flächenförmigen Textil wenigs tens 5 ym und/oder der Abstand zwischen der Basisfläche der Riblet-Struktur auf der ersten Seite der Folie und dem einge betteten flächenförmigen Textil wenigstens 15 ym beträgt.
Durch die entsprechenden Abstände wird einerseits sicherge stellt, dass das flächenförmige Textil vollständig in den Prä gelack eingebettet ist. Andererseits wird gewährleistet, dass das eingebettete flächenförmige Textil die Formgebung der Oberfläche der Riblet-Folie auf keiner der jeweiligen Seiten beeinträchtigt .
Es ist bevorzugt, wenn die Gesamtdicke der Riblet-Folie zwi schen 30 mih und 120 mih, vorzugsweise zwischen 50 mih und dqmpi beträgt. Es hat sich gezeigt, dass entsprechend dünne erfin dungsgemäße Riblet-Folien ohne Weiteres herstellbar sind, sich für die Anbringung an Oberflächen gut handhaben lassen und auch gut von den Oberflächen wieder ablösbar sind.
Die Riblet-Folie ist zu, vorzugsweise quadratischen, Patches mit einer Größe zwischen 0,3 x 0,3 m und 1,0 x 1,0 m zuge schnitten. Entsprechende Patches lassen sich bspw. bei der Ausstattung der Außenfläche von Flugzeugen gut handhaben.
Zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Riblet-Folie wird das flächenförmige Textil vor dem Aushärten des Prägelacks in die sen eingebracht. Durch das spätere vollständige Aushärten des Prägelacks, welches insbesondere auch für die Fixierung der Riblet-Struktur erforderlich ist, wird dann ein Verbund aus flächenförmige Textil und Prägelack geschaffen.
Um eine gewünschte Lage des flächenförmigen Textils in der Riblet-Folie sicherstellen zu können, ist bevorzugt, wenn vor dem letztendlichen Einbringen des flächenförmigen Textils in den Prägelack - also dem Schritt, in dem das Textil von dem Prägelack umschlossen wird - zunächst eine Basisschicht aus Prägelack hergestellt wird, auf die das flächenförmige Textil aufgelegt wird, bevor anschließend mithilfe von weiterem da rauf aufzubringendem Prägelack das Textil vollständig von dem Prägelack umschlossen wird. Durch das Vorsehen einer Basis schicht kann ein gewünschter Abstand des flächenförmigen Tex til von der durch die Basisschicht gebildeten Seite der letzt endlichen Riblet-Folie sichergestellt werden. Die Basisschicht kann vor dem Auflegen des flächenförmigen Textils darauf vor zugsweise wenigstens teilweise ausgehärtet werden. Allerdings ist dabei sicherzustellen, dass sich die Basisschicht auch in einem solchen Fall noch ausreichend gut mit dem anschließend aufgebrachten und auszuhärtenden Prägelack verbindet.
Es ist bevorzugt, wenn zur Herstellung der Riblet-Folie der Prägelack zunächst auf ein Substrat aufgebracht wird, an dem der Prägelack zumindest im ausgehärteten Zustand nicht oder nur ausreichend wenig anhaftet, sodass die ausgehärtete Rib let-Folie zerstörungsfrei vom Substrat gelöst werden kann. Der Prägelack ist im nicht ausgehärteten Zustand häufig fließfä hig, weshalb er sich in diesem Zustand regelmäßig nicht zu ei ner selbsttragenden Folie formen lässt. Durch die Verwendung eines Substrats bei der Herstellung, von dem sich die Riblet-
Folie nach Aushärten des Prägelacks beschädigungsfrei lösen lässt, ist eine Herstellung der erfindungsgemäßen Riblet-Folie ohne Weiteres möglich. Als Material für das Substrat kommt grundsätzlich dasselbe Material in Frage, welches für das Werkzeug zur Mikrostrukturierung der Oberfläche zur Schaffung der Riblet-Struktur genutzt wird. Dem Fachmann sind für die unterschiedlichen Prägelacke jeweils geeignete Materialien aus dem Stand der Technik bekannt .
Es ist auch möglich, dass das fragliche Substrat als Folie vorliegt, sodass die Herstellung der erfindungsgemäßen Riblet- Folie grundsätzlich auch nach dem Prinzip Rolle-zu-Rolle mög lich ist, bei dem auf dem folienartigen Substrat eine Präge lackschicht, ggf. mit bereits integrierten flächenförmigen Textil, aufgebracht ist. Wird das folienartige Substrat mit Prägelack von einer ersten Rolle abgewickelt, kann - sofern noch nicht eingebettet - ggf. das flächenförmige Textil in den noch nicht ausgehärteten Prägelack eingebracht und anschlie ßend auf bekannte Art und Weise die Oberfläche strukturiert und der Prägelack ausgehärtet werden, bevor das folienartige Substrat mit dem dann die Riblet-Folie bildenden ausgehärteten Prägelack auf eine zweite Rolle aufgewickelt wird.
Es ist möglich, dass das Einprägen der Riblet-Struktur in den Prägelack sowie das Aushärten des Prägelacks zeitgleich erfol gen. Für UV-aushärtende Prägelacke ist hierzu bspw. das NIL- UV-Verfahren bekannt, bei dem eine Nanoimprintlithografie (NIL) und eine Ultraviolett-Bestrahlung kombiniert sind.
Wie bereits oben erläutert, ist es bevorzugt, nach Fertigstel lung der Riblet-Folie auf der von der Riblet-Struktur abge wandten Seite eine Klebeschicht aufzutragen, womit sich eine Klebefolie ergibt.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen wei ter beschrieben. Es zeigen:
Figur la-e: ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Herstellungsverfahrens für eine erfindungsgemäße Riblet-Folie;
Figur 2 : die Verwendung der gemäß Figur 1 hergestellten
Riblet-Folie; und
Figur 3a-d: beispielhafte Darstellungen möglicher Ausgestal tungen für das im Verfahren gemäß Figur 1 verwen dete flächenförmige Textil.
In Figur la-e ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstel lung einer erfindungsgemäßen Riblet-Folie 1 (vgl. Figur le) gezeigt. Die Figuren la-e zeigen dabei jeweils Schnittansich ten .
Zu Beginn des Verfahrens ist auf einem Substrat 20 eine 5 ym dicke Basisschicht 2 aus einem Prägelack 3 ausgebildet (Figur la) . Der in diesem Verfahrensstadium noch nicht, zumindest aber noch nicht vollständig ausgehärtete Prägelack 3 ist zu mindest bei Raumtemperatur hochviskos und haftet derart an dem Substrat 20 an, dass das Substrat 20 zusammen mit der Basis- Schicht 2 grundsätzlich aufgerollt werden können.
Im in Figur lb dargestellten Schritt wird ein flächiges Textil 4 auf die Basisschicht 2 aufgelegt. Bei dem flächigen Textil 4 handelt es sich um ein netzartiges Gewebe aus annähernd recht winklig zueinander angeordneten Fäden 5, wobei die Abstände zwischen zwei benachbarten, parallel verlaufenden Fäden 5 ca. das fünf-fache des Fadendurchmessers beträgt. Die Draufsicht auf das in Figur 1 verwendete flächige Textil 4 ist beispiel haft in Figur 3a skizziert.
Anschließend wird zusätzlicher Prägelack 3 aufgebracht, sodass die zuvor auf der Basisschicht 2 aufliegende flächige Textil 4 vollständig von dem Prägelack 3 umgeben und somit in diesen eingebettet ist (Figur 1). Der Prägelack 3 ist auch in diesem Verfahrensstadium noch nicht ausgehärtet.
Die Aushärtung des Prägelacks 3 (gekennzeichnet durch die ver änderte Schraffur) erfolgt zusammen mit der Einprägung der Riblet-Struktur 6 auf der von dem Substrat 20 entfernten Seite (Figur ld) . Für das Prägen und Aushärten kann auf die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zurückgegriffen werden. Insbesondere können Prägen und Aushärten zeitgleich erfolgen. Auch hierfür sind geeignete Verfahren aus dem Stand der Tech nik bekannt. Durch das Aushärten des Prägelacks 3 wird die er findungsgemäße Riblet-Folie 1 geschaffen.
Die Menge des im in Figur lc skizzierten Verfahrensschritt aufgebrachten Prägelacks 3 ist so gewählt, dass die Gesamtdi cke t der Schicht aus Prägelack 3 nach dem Prägen und Aushärten zwischen 30 pm und 120 pm, vorzugsweise zwischen 50 pm und 80 mih, beträgt. Der Abstand a zwischen der Basisfläche der Rib- let-Struktur 6 und dem flächigen Textil 4 beträgt wenigsten 15 pm, während der Abstand b zwischen dem flächigen Textil 4 und der Kontaktfläche zum Substrat 20 - welcher durch die Wahl der Dicke der Basisschicht 2 eingestellt werden kann (vgl. Fi gur la) - 5 pm oder mehr beträgt.
Das Material des Substrats 20 ist so gewählt, dass sich die Riblet-Folie 1 zumindest nach vollständigem Aushärten des Prä gelacks 3 zerstörungsfrei von dieser lösen lässt. Die dann zu- gängliche Seite der Riblet-Folie 1 dient als Befestigungsflä che und wird mit einer Klebeschicht 7 versehen, womit die Rib let-Folie 1 zur selbstklebenden Folie wird.
Die gemäß Figuren la-e beschriebene Riblet-Folie 1 kann zu Patches in den Größen 0,3 x 0,3 m sowie 1,0 x 1,0 m zurechtge- schnitten werden.
In Figur 2 ist die Riblet-Folie 1 aus Figur 1 mithilfe der Klebeschicht 7 auf eine lackierte Außenwand 10 eines Flugzeu ges geklebt, wobei die Anordnung und Ausrichtung der Riblet- Folie 1 gemäß dem Stand der Technik gewählt ist, um die Luft- reibung im Reiseflug zu reduzieren.
In Figur 3a-d sind diverse mögliche Ausgestaltungen des flä chenförmigen Textil 4 skizziert.
In Figur 3a sind die einzelnen Fäden 5 des Textils 4 recht winklig zueinander angeordnet. Bei den Ausführungsbeispielen gemäß Figuren 3b und 3c gibt es drei bzw. vier Hauptrichtungen für die einzelnen Fäden 5. Das flächenförmige Textil 4 gemäß Figur 3b ist gewirkt. In allen Ausführungsbeispielen gemäß Figur 3 ist der Abstand zwischen benachbarten, parallel verlaufenden Fäden 5 wenigs tens fünf-mal so groß wie der Durchmesser der Fäden 5.

Claims

Ansprüche
1. Riblet-Folie (1) mit einer Riblet-Struktur (6) auf einer ersten Seite der Folie (1) und einer Befestigungsfläche auf der zweiten Seite der Folie (1),
dadurch gekennzeichnet, dass
die Riblet-Folie (1) aus ausgehärtetem Prägelack (3) gebil det ist, in den ein flächenförmiges Textil (4) eingebettet und in den die Riblet-Struktur (6) eingeprägt ist.
2. Riblet-Folie nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
auf der Befestigungsfläche eine Klebeschicht (7) aufge bracht ist.
3. Riblet-Folie nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das flächenförmige Textil (4) ein Gewebe oder ein Gewirk ist gebildet aus Fäden (5) , wobei die Fäden (5) vorzugs weise annähernd rechtwinklig zueinander verlaufend sind und/oder der Abstand zwischen zwei benachbarten, parallel verlaufenden Fäden (5) wenigstens das fünf- fache des Faden durchmessers beträgt .
4. Riblet-Folie nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Abstand (b) zwischen der zweiten Seite der Folie (1) und dem eingebetteten flächenförmigen Textil (4) wenigstens 5 gm und/oder der Abstand (a) zwischen der Basisfläche der Riblet-Struktur (6) auf der ersten Seite der Folie (1) und dem eingebetteten flächenförmigen Textil (4) wenigstens 15 gm beträgt.
5. Riblet-Folie nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtdicke der Riblet-Folie (1) zwischen 30 mΐh und 120 mih, vorzugsweise zwischen 50 mp\ und 80 mih beträgt.
6. Riblet-Folie nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Riblet-Folie (1) zu, vorzugsweise quadratischen, Pat ches mit einer Größe zwischen 0,3 x 0,3 m und 1,0 x 1,0 m zugeschnitten ist.
7. Verfahren zur Herstellung einer Riblet-Folie (1) gemäß ei nem der vorhergehenden Ansprüche, mit den Schritten: a) Umgeben eines flächenförmigen Textils (4) mit Prägelack (3) ; b) Einprägen der Riblet-Struktur (6) in den Prägelack (3); und c) Aushärten des Prägelacks (3).
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
vor Schritt (a) die folgenden Schritte durchgeführt werden:
- Herstellen einer Basisschicht (2) aus Prägelack (3);
— Vorzugsweise wenigstens teilweises Aushärten der Basis schicht (2); und
- Auflegen des flächenförmigen Textils (4) auf die nicht oder wenigstens teilweise ausgehärtete Basisschicht
(2) .
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, dass Aufbringen des Prägelacks (3) auf ein Substrat (20) er folgt, an dem der Prägelack (3) zumindest im ausgehärteten Zustand nicht oder nur ausreichend wenig anhaftet, dass die ausgehärtete Riblet-Folie (1) zerstörungsfrei vom Substrat (20) gelöst werden kann.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schritte (b) und (c) zeitgleich erfolgen.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
nach Fertigstellung der Riblet-Folie (1) auf der von der Riblet-Struktur (6) abgewandten Seite eine Klebeschicht (7) aufgetragen wird.
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