NL7906446A

NL7906446A - Stofconstructie voor samengesteld materiaal.

Info

Publication number: NL7906446A
Application number: NL7906446A
Authority: NL
Original assignee: Toray Industries
Priority date: 1978-08-29
Filing date: 1979-08-28
Publication date: 1980-03-04
Also published as: JPS5530974A; GB2032476A; JPS5752221B2; FR2434880A1; DE2934782A1

Description

V

* 4 TORAY INDUSTRIES, INC., te Tokio, Japan

Stofconstructie voor samengesteld materiaal.

De uitvinding heeft "betrekking op een stofconstructie voor een samengesteld materiaal. Meer in het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op een stofconstructie, die van grote vaarde is als een verster-kingsmateriaal voor met vezels versterkte kunststoffen (FRP) en met vezels 5 versterkte metalen (FRM), in het bijzonder voor een als de matrix in FRP

te gebruiken hars.

FRP, bestaande uit een hars, versterkt met een vezelig materiaal, bestaande uit versterkingsvezels, zoals grafietvezels en glasvezels, is algemeen bekend. Een geweven stof van versterkingsvezels wordt 10 veelal gebruikt als het vezelige materiaal.

Omdat echter in een vezelig materiaal in de vorm van een geweven stof, de versterkingsvezels op de kruispunten van kettingen en inslagen zijn gebogen, wordt de spanning geconcentreerd op deze gebogen gedeelten, waardoor kenmerkende eigenschappen van versterkingsvezels, zoals 15 grote taaiheid en veerkracht niet voldoende kunnen worden benut.

Wanneer verder FRP met een kegelvormige of koepelvormige mantelconstructie, zoals een geluidstrilplaat voor een luidspreker, wordt gevormd door het toepassen van een vel van een geweven stof, komt de buig-stijfheid niet voldoende tot uitdrukking, omdat de versterkingsvezels een 20 gedaante aannemen, die lijkt op een gebogen, gegolfd vel.

Pogingen zijn ondernomen FRP te voimen door het toepassen van een zogenoemde in êén enkele richting geweven stof, samengesteld uit kettingen, bestaande uit rechte versterkingsvezels, die vrij zijn van buigingen.

25 Omdat echter in de in een enkele richting geweven stof, de 7906446 i- Λ ♦ ♦ 2 fysische eigenschappen in de kettingrichting verschillen van die in de in-slagrichting, en de geweven stof anisotropisch is voor vat "betreft de fysische eigenschappen, moeten de kettingen zodanig zijn aangebracht, dat groepen, bestaande uit.een aantal kettingen, worden gevormd tot lagen, die 5 elkaar kruisen, zodat dus het vormen van FEP ingewikkeld en moeilijk' wordt.

Een doel van de uitvinding is het verschaffen van een stof-constructie voor een samengesteld materiaal, waarbij de voornoemde nadelen, die zijn vervat in de gebruikelijk geweven stoffen als vezelige versterkingslaat eri alen van samengestelde materialen, zijn opgeheven, de kenmerkende 10 eigenschappen van de versterkingsvezels, zoals de grote sterkte en modulus, in hoofdzaak volledig aan de dag kunnen komen, en die zeer eenvoudig en gemakkelijk een samengesteld materiaal kunnen verschaffen dat een bijzonder goede soortelijke sterkte -en modulus heeft.

Overeenkomstig de uitvinding kan dit doel worden bereikt 15 door een stofconstructie voor een samengesteld materiaal, welke constructie althans twee garengroepen omvat, samengesteld uit rechte draadvormige ver-sterkingsgarens, die vrij zijn van buigingen en in één richting zijn bijeen gebracht in de vorm, die lijkt op een vel, waarbij de garengroepen tot een geheel zijn verenigd door draadvormige hulpgarens, zodat de velvormige eind-20 vlakken van de garengroepen tegenover elkaar liggen, en draadvormige garens van één garengroep draadvormige hulpgarens snijden van de andere garengroep, en de draadvormige hulpgarens een grotere rek hebben bij breuk dan de draad-voimige versterkingsgarens.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de 25 tekening, vaarin: fig. 1 een ruimtelijk aanzicht is van één uitvoeringsvorm van de onderhavige stofconstructie voor een samengesteld materiaal, fig. 2 een ruimtelijk aanzicht is van een andere uitvoeringsvorm, 30 fig· 3 een ruimtelijk aanzicht is van een verdere uitvoe- ♦ ringsvorm, fig. U een ruimtelijk aanzicht is van nog een verdere uitvoeringsvorm, fig. 5 een ruimtelijk aanzicht is van nog weer een verdere 35 uitvoeringsvorm, en 7906446 3 r « fig. 6 een ruimtelijk aanzicht is van veer een andere uitvoeringsvorm.

Zoals is veergegeven in fig. 1, heeft de constructie 1 draadvormige versterkingsgarens 2 en 21, en draadvormige hulpgarens 3 en 3'. In 5 de constructie 1 is een garengroep A, samengesteld uit een aantal rechte draadvormige versterkingsgarens 2, in één richting (de horizontal richting in fig. 1) evenwijdig aan elkaar bij elkaar gebracht in de vorm, die lijkt op een vel, als laag aangebracht op een garengroep B, samengesteld uit een aantal rechte draadvormige versterkingsgarens 2’, in één richting (de verti-1Q kale richting in fig. 1) even-wijdig aan elkaar bij elkaar gebracht in de vorm, die lijkt op een vel. Bij de in fig. 1 veergegeven uitvoeringsvorm, bestaat elk der draadvormige versterkingsgarens 2 en 2' uit een veeldradige garen, samengesteld uit een aantal enkelvoudige draden. Met de uitdrukking "een vorm, die lijkt op een vel" vordt de toestand bedoeld, vaarbij ver-^ sterkingsdraden in een vlak zijn aangebracht, waarbij met de uitdrukking "recht" de toestand wordt bedoeld, waarbij de draden niet waarneembaar door weven zijn gebogen, zoals in gebruikelijke geweven stoffen, welke draden echter enigermate golvend kunnen zijn.

In de in fig. 1 weergegeven constructie, ligt het eindvlak 20 van het vel, samengesteld uit de garengroep A, tegenover het eindvlak van het vel, samengesteld uit de garengroep B. Dit wil zeggen, dat de vellen als lagen op elkaar liggen. De draadvormige versterkingsgarens 2 en 2' kruisen elkaar. Bij deze uitvoeringsvorm kruisen de draadvormige garens elkaar onder een rechte hoek. Van de draadvormige hulpgarens 3 en 3', 25 bevinden de draadvormige hulpgarens 3', die evenwijdig zijn aan de draad- vormige versterkingsgarens 2', zich aan de buitenzijde van de garengroep A, dat wil zeggen boven de garengroep A bij de in fig. 1 weergegeven uitvoeringsvorm, waarbij zij recht tussen de draadvormige versterkingsgarens 2', die evenwijdig aan elkaar liggen, zijn aangebracht. Omdat bij de in 30 fig· 1 weergegeven uitvoeringsvorm ook de draadvormige hulpgarens recht zijn, zijn deze tevens als laag aangebracht op de garengroep A. De andere draadvormige hulpgarens 3 bevinden zich tussen de draadvormige versterkingsgarens 2, die evenwijdig aan elkaar liggen, vaarbij de draadvormige hulpgarens 3 evenwijdig aan de draadvormige versterkingsgarens 2 zijn aange-35 bracht, maar niet recht zijn. Dat wil zeggen, dat de draadvormige hulpgarens 7906446 * ; % \ k c* 3 gebogen zijn op de plaatsen van verweving met de betrokken draadvormige versterkingsgarens 2' en de draadvormige hulpgarens 3 ’. De draadvormige hulpgarens 3' zijn gebogen en op dezelfde wijze aangebracht als in gebruikelijke geweven stoffen. Bij de in fig. 1 weergegeven uitvoeringsvorm, is 5 elk der draadvormige hulpgarens 3 en 3* samengesteld uit een veeldradige garen, evenals de draadvormige versterkingsgarens 2 en 2'.

Bij de in fig. 1 weergegeven uitvoeringsvorm, heeft elk der draadvormige versterkingsgarens 2 en 2' een platte dwarsdoorsnede. Meer in het bijzonder zijn in elk der draadvormige versterkingsgarens, de ver-10 sterkingsdraden (enkelvoudige draden) zodanig in de plaate vorm aangebracht, dat elke draadvormige versterkingsgaren een lintvormige gedaante heeft. De totale constructie heeft derhalve geen grote dikte en een velvormige gedaante.

De in fig. 1 weergegeven constructie kan op de volgende 1jj wijze worden vervaardigd.

Draadvormige versterkingsgarens en draadvormige hulpgarens worden op verschillende kettingbomen gewikkeld, waarbij zij door verschillende weeflussen worden gevoerd, zodat de draadvormige versterkingsgarens en de draadvormige hulpgarens een voor êên afwisselend worden aangebracht.

20 Afzonderlijk worden draadvormige versterkingsgarens en draadvormige hulp garens een voor êên afwisselend vanuit de inslagrichting geschoten door een Rapier-weefgetouw en dergelijke. Op dat moment wordt de trekkracht op de hulpgaren als de kettingen, groter gemaakt dan de trekkracht op de draadvormige hulpgarens als de inslagen.

25 Fig. 2 toont een andere uitvoeringsvorm. De in fig. 2 weergegeven constructie is soortgelijk aan de in fig. 1 weergegeven constructie, maar verschilt daarvan, doordat het aantal versterkingsdraden, dat elk der draadvormige versterkingsgarens 2 en 2* vormt, tweemaal het aantal versterkingsdraden is, dat elk der draadvormige versterkingsgarens 30 2 en 2' vormt in de in fig. 1 weergegeven constructie.

Dieovereenkomstig is bij de in fig. 2 weergegeven constructie, de breedte van de draadvormige versterkingsgarens 2 en 2’ groter dan bij de in fig. 1 weergegeven constructie. Bij de in fig. 2 weergegeven constructie, is de hoeveelheid versterkingsdraden per volume-eenheid groter 35 dan bij de in fig. 1 weergegeven constructie, zodat dus de sterkte is vergroot.

7906446 % * * 5 «e

De in fig. 2 weergegevn constructie kan worden vervaardigd door het toepassen van draadvormige versterkingsgarens, bestaande uit een groot aantal draden, overeenkomstig de hiervoor beschreven werkwijze met betrekking tot de in fig. 1 weergegeven constructie. Bovendien kan de in 5 fig. 2 weergegeven constructie worden vervaardigd door het toepassen van dezelfde draadvormige versterkingsgarens, als gebruikt voor het vormen van de in fig. 1 weergegeven constructie, het door verschillende weeflussen leiden van de draadvormige versterkingsgarens en draadvormige hulpgarens, zodat twee draadvormige versterkingsgarens afwisselen met een draadvormige 10 hulpgaren, en het gieten van draadvormige versterkingsgarens en draadvor mige hulpgarens vanuit de inslagrichting, zodat twee draadvormige versterkingsgarens afwisselen met een draadvormige hulpgaren.

Fig. 3 toont een verdere uitvoeringsvorm. De in fig. 3 weergegeven constructie is soortgelijk aan de in fig. 1 weergegeven con-15 structie, maar verschilt daarvan, doordat het aantal versterkingsdraden, dat elk der draadvormige versterkingsgarens 2’ vormt, tweemaal het aantal versterkingsdraden is, dat elk der draadvormige versterkingsgarens 2' vormt in de in fig. 1 weergegeven constructie, zodat dus bij de in fig. 3 weergegeven constructie, de breedte van de draadvormige versterkingsgarens 2' 20 is vergroot. Bij de in fig. 3 weergegeven constructie, is de sterkte in de axiale richting van de draadvormige versterkingsgarens 2' vergroot, waardoor aan de constructie de eigenschap is gegeven van een gerichte sterkte.

De in fig. 3 weergegeven constructie kan worden vervaardigd door het wikkelen van draadvormige versterkingsgarens en draadvormige hulp-25 garens op verschillende kettingbomen, het leiden daarvan door verschillende weeflussen, zodat twee draadvormige versterkingsgarens afwisselen met één draadvormige hulpgaren, en het schieten van draadvormige versterkingsgarens en draadvormige hulpgarens één voor één afwisselend vanuit de inslagrichting door het toepassen van een Rapier-weefgetouw en dergelijke.

30 De in fig. U weergegeven constructie lijkt op de in fig. 1 weergegeven constructie, maar verschilt daarvan, doordat* de twee hulpdraden 3 en 3' in de gebogen toestand zijn aangebracht. Bij deze constructie is de trekkracht van de draadvormige hulpgarens als kettingen, gelijk aan de trekkracht van de draadvormige hulpgarens ills inslagen, De in fig. h weer-35 gegeven constructie kan worden vervaardigd overeenkomstig de hiervoor 7906445 £ >

V

6 beschreven werkwijze met betrekking tot de in fig. 1 weergegeven constructie.

De in fig. 5 weergegeven constructie is dezelfde als de in fig. 1 weergegeven constructie met betrekking tot de opstelling van de 5 draadvormige versterkingsgarens 2 en 2’, maar verschilt daarvan met betrek king tot de opstelling van de draadvormige hulpgarens. Meer in het bijzonder zijn bij de in fig. 5 weergegeven constructie, de draadvormige hulpgarens 3” niet evenwijdig aan de draadvormige versterkingsgarens 2 en 2', waarbij de draadvoimige hulpgarens 3” pp een S-vormige wijze zijn gebogen voor het 10 afwisselen met de garens 2 en 2'. Hoewel de werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijke constructie betrekkelijk ingewikkeld is, wordt het voordeel verkregen, dat de draadvormige versterkingsgarens slechts door draadvoimige hulpgarens in één richting kunnen worden vastgezet. De in fig. 5 weergegeven constructie kan overeenkomstig de volgende werkwijze worden 15 vervaardigd.

Draadvormige versterkingsgarens en draadvormige hulpgarens worden gewikkeld op verschillende kettingbomen, waarbij één draadvormige versterkingsgaren en één draadvoimige hulpgaren worden geleid door een halfsnoerweeflus, zodat zij onderling afwisselen. De draadvormige verster-2o kingsgaren en de draadvoimige hulpgaren, geleid door dezelfde halfsnoer weeflus worden in één riet gebracht. Telkens wanneer een inslag, dat wil zeggen een draadvoimige versterkingsgaren, wordt ingeschoten, wordt de onderlinge stand van de draadvormige versterkingsgaren en draadvoimige hulpgaren als de kettingen, veranderd door een Leno-weefinrichting.

25 Fig. 6 toont nog een andere uitvoeringsvorm van de onder havige constructie. Deze constructie 1 is samengesteld uit rechte draadvormige versterkingsgarens en draadvormige hulpgarens, evenals bij de in fig.

1 weergegeven constructie, waarbij de in fig. 6 weergegeven constructie in andere opzichten echter aanzienlijk verschilt van de in fig. 1 weerge-30 geven constructie. Bij de in fig. 6 weergegeven constructie, zijn een vel- vormige garengroep A, samengesteld uit draadvoimige versterkingsgarens 2, een velvormige garengroep B, samengesteld uit draadvormige versterkingsgarens 2' en een velvormige garengroep C, samengesteld uit draadvoimige versterkingsgarens 2", als lagen op elkaar gebracht voor het vormen van 35 een drielagige constructie, waarbij de drie garengroepen elkaar afwisselend 7906446 * τ kruisen. Draadvormige hulpgarens 3' zijn evenwijdig aangebracht aan de draadvormige versterkingsgarens 2’, en zodanig gebogen, dat zij de draadvormige versterkingsgarens 2 en 2" afwisselend na elkaar snijien. Bij deze constructie is het voordeel bereikt, dat de hoeveelheid versterkingsvezels 5 per volume-eenheid in FRP wordt vergroot, zodat dus de sterkte kan worden verbeterd. De in fig. 6 weergegeven constructie kan worden vervaardigd door het wikkelen van draadvormige versterkingsgarens en draadvormige hulpgarens op verschillende kettingbomen, het leiden daarvan door verschillende weeflussen, zodat de draadvormige versterkingsgarens en draadvormige 10 hulpgarens een voor een afwisselend worden aangebracht, en het schieten van draadvormige versterkingsgarens vanuit de inslagrichting.

Thans worden voorkeurstoepassingen van de onderhavige constructie beschreven.

Met de uitdrukking "samengesteld materiaal" wordt niet alleen 15 een FRP, maar ook een FRM bedoeld. In ieder geval is de opstelling van de draadvormige versterkingsgarens en draadvormige hulpgarens niet veranderd in de onderhavige stofconstructie als het vezelige versterkingsmateriaal.

Als de vezels, die de draadvormige versterkingsgarens vormen, kunnen bijvoorbeeld koolstofvezels, grafietvezels, glasvezels, polyal-20 amidevezels, siliciumcarbidevezels, boriumvezels en metaalvezels worden gebruikt. Veeldradige garens, samengesteld uit vezels, gekozen uit de voorgaande, worden gebruikt als de draadvormige versterkingsgarens.

Als de vezels, die de draadvormige hulpgarens vormen, kunnen bijvoorbeeld glasvezels, acrylvezels, kunstzijdevezeis, polypropeen-25 vezels, polyamidevezeis, polyalamidevezels en polyestervezels worden ge bruikt. Enkeldradige of veeldradige garens, samengesteld uit vezels, gekozen uit de voorgaande, worden gebruikt als de draadvormige hulpgarens.

Volgens de uitvinding is het noodzakelijk, dat de rek bij breuk van de draadvormige hulpgarens die van de draadvormige versterkings-30 garens overschrijdt, waarbij het de voorkeur verdient, dat de rek bij breuk van de draadvormige hulpgarens althans tweemaal de rek b’ij breuk is van de draadvormige versterkingsgarens. Dienovereenkomstig moeten de materialen van de draadvormige versterkingsgarens en draadvormige hulpgarens worden gekozen en samengevoegd na een gepast in aanmerking nemen van de vermelde 35 voorwaarde van de rek bij breuk. Voorkeurssamenstellingen worden thans 7906446

• V

8 beschreven.

Wanneer bijvoorbeeld koolstofvezels, grafietvezels, sili-ciumcarbidevezels-of boriumvezels vorden gekozen als de versterkingsvezels, worden acrylvezels, kunstzijdevezels, polypropeenvezels, glasvezels, poly-5 and devezeis, polyalamidevezels of polyestervezels gekozen als de hulpvezels.

Wanneer glasvezels of polyalamidevezels worden gekozen als de versterkingsvezels, worden acrylvezels, kunstzijdevezels, polypropeenvezels, polyamide-vezels of polyestervezels gekozen als de hulpvezels. Wanneer vezels van een metaal, zoals staal, beryllium en wolfram worden gekozen als de ver-10 sterkingsvezels, worden acrylvezels, kunstzijdevezels, polypropeenvezels, polyamidevezels of polyestervezels gekozen als de hulpvezels. Een het meest de voorkeur verdienende samenstelling bestaat uit een samenstelling van grafietvezels als de versterkingsvezels met glasvezels als de hulpvezels.

Het kenmerkenste van de onderhavige stofconstructie is, 15 dat de draadvormige versterkingsgarens niet gebogen zijn maar recht bij el kaar zijn gebracht, waarbij een velvormige garengroep, samengesteld uit de draadvormige versterkingsgarens, niet onderling zijn verstrengeld, maar tot een laag gevormd. Dienovereenkomstig is de textuur van de onderhavige stofconstructie verschillend van de texturen van bekende geweven stoffen van 20 versterkingsvezels. Bij de gebruikelijke geweven stoffen, kruisen kettingen en inslagen elkaar, waarbij versterkingsvezels op deze kruispunten zijn gebogen. Dienovereenkomstig wordt de spanning geconcentreerd op deze gebogen gedeelten, waarbij de grote sterkte en modulus, die behoren bij de versterkingsvezels, niet in voldoende mate kunnen worden benut. Bij de onderhavige 25 stofconstructie, zijn de versterkingsvezels recht bij elkaar gebracht, waar bij de voorgaande kenmerkende eigenschappen van de versterkingsvezels volledig kunnen worden benut.

Bij de onderhavige stofconstructie, zijn draadvormige hulpvezels aanwezig voor het tot een geheel vastzetten van garengroepen van de 30 draadvormige versterkingsgarens. De onderhavige stofconstructie is gekenmerkt, doordat de rek bij breuk van de draadvormige hulpgarens *groter is dan de rek bij breuk van de draadvormige versterkingsgarens, waarbij het de voorkeur verdient, dat de rek bij breuk van de draadvormige hulpgarens althans tweemaal de rek bij breuk is van de draadvormige versterkingsgarens. Omdat 35 bij de onderhavige stofconstructie de draadvormige versterkingsgarens recht 7906446 * -m 9 bij elkaar zijn gebracht, zijn de draadvormige hulpgarens volgens een sterk gebogen vijze aangebracht. Indien derhalve in een samengesteld materiaal, dat de onderhavige stof constructie omvat, een spanning wordt uitgeoefend, wordt deze geconcentreerd op de gebogen gedeelten van de draadvormige hulp-5 garens. De draadvormige hulpgarens moeten derhalve een grote rek bij breuk hebben, bij voorkeur althans tweemaal de rek bij breuk van de draadvormige versterkingsgarens.

De draadvormige hulpgarens kunnen veeldradige garens of enkeldradige garens zijn. Het verdient de voorkeur, dat het dwarsdoorsnede-10 gebied van de draadvormige hulpgarens klein is, in het bijzonder minder dan 1/3 van het dwarsdoorsnedegebied van de draadvormige versterkingsgarens. Indien het dwarsdoorsnedegebied van de draadvormige hulpgarens groter is dan het dwarsdoorsnedegebied van de draadvormige versterkingsgarens, worden de volgende nadelen veroorzaakt.

15 (1) De hoeveelheid draadvormige versterkingsgarens, die een bepaald volume van de constructie inneemt, wordt klein, waarbij de kenmerkende eigenschappen van de draadvormige versterkingsgarens niet voldoende kunnen worden benut.

(2) Wanneer een FRP wordt gevormd door het toepassen van de 20 onderhavige vezelige constructie, wordt een hars gebracht in de ruimten, bepaald door convexiteiten en concaviteiten van de draadvormige hplpgarens, waarbij een samengesteld materiaal met een grote vezelvolumeverhouding, niet kan worden verkregen.

(3) De stijfheid van de draadvormige hulpgarens wordt ver- 25 groot, waarbij de draadvormige versterkingsgarens door deze grote stijf heid van de draadvormige hulpgarens, worden gebogen.

Overeenkomstig een voorkeursuitvoeringsvorm, is de stijfheid van de draadvormige hulpgarens minder dan 1/5 van de stgfheid van de draadvormige versterkingsgarens. Indien de stijfheid van de draadvormige 30 hulpgarens te groot is, worden de draadvormige versterkingsgarens gemakke lijk gebogen door de draadvormige hulpgarens.

Twee velvormige garengroepen van de draadvormige versterkingsgarens worden als lagen op elkaar gebracht overeenkomstig een het meest de voorkeur verdienende uitvoeringsvorm, waarbij echter drie vel-35 vormige garengroepen, zoals is weergegeven in fig. 6 of nog meer velvormige 7906446 10 garengroepen, kunnen vorden gebruikt.

Het verdient de voorkeur, dat de dwarsdoorsnedegedaante van de draadvormige versterkingsgaren plat is. Dat wil zeggen, dat het de voorkeur verdient, dat de draadvormige versterkingsgarens een lintvormige 5 gedaante hebben. Als middel voor het uitzetten van de breedte van de draad- voimige versterkingsgarens, kan een werkwijze worden aangenomen, waarbij de betrokken draden plat worden aangebracht of een werkwijze, waarbij het aantal draden wordt vergroot, en de draden plat worden aangebracht voor het vergroten van de breedte van elke draadvormige garen.

10 Garengroepen van de draadvormige versterkingsgarens moeten zodanig als lagen op elkaar worden gebracht, dat de garenrichtingen van de garengroepen elkaar kruisen. Het verdient zeer de voorkeur, dat de kruishoek een rechte hoek is.

De zodoende vervaardigde onderhavige constructie wordt 15 geïmpregneerd met een niet geharde thermohardende hars.

Als thermohardende hars kan gebruikt worden gemaakt van een onverzadigde polyesterhars, een epoxyhars, een polyimidehars en een fenolhars.

De met hais geïmpregneerde stofconstructie kan tot een met 20 vezels versterkt kunststofprodukt worden gevormd door het thermisch harden van de geïmpregneerde thermohardende hars, waarbij het verkregen, met vezels versterkte kunststofprodukt kan worden gebruikt voor constructiedelen in de luchtvaart of ruimtevaart, zoals een vliegtuigvleugel, een hefschroefvlieg-tuigrotor, een vliegtuigromp, een vleugelsteunbalk en een deurklep van een 25 vliegtuig, sportgoederen, zoals een boot, een kano, een jacht, een hengel, een racket, ski's, een boog, een pijl, een golfstok, een hockeyslaghout en een rijwielframe, en gebruikelijke industriële voorwerpen, zoals een auto-mobielkoetswerk, een automobielonderdeel, een schokbreker, een instrumentenpaneel, een geneeskundig instrument, een röntgencaesette, een voetstuk voor 30 een houder, een houder, een luispreker, een muziekinstrument, een schip, een inrichting voor het centrifugaal scheiden en een vliegwiel. - -

Bij de onderhavige constructie kunnen de versterkingsvezels en hulpvezels zijn bekleed met dunne metalen foelies.

Als beklèdingsmetaal kan koper, nikkel, aluminium of lege-35 ringen, die althans een van deze metalen gekozen lid als het hoofdbestand- 7906446 11 deel bevatten, worden gebruikt.

Een FRM die de onderhavige constructie bevat, kan worden vervaardigd door het laagvormig samenvoegen van een aantal van de met metaal beklede constructies, en het dan bijvoorbeeld verwarmen en samenpersen 5 van de lagen.

Een FRM, die de onderhavige constructie bevat, kan worden gebruikt voor een leger, een legerdeel, een schoepmateriaal en een opvang-schuifplaat. Als voorkeursmateriaal voor het bekleden van metalen, kan worden gewezen op koolstofvezels, vergietvezels, siliciumcarbideyezels, borium-10 vezels en metaalvezels.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de volgende voorbeelden.

VOORBEELD I

Draadvormige grafietgarens met een grote sterkte, samenge- 15 steld uit 3000 draden met een gemiddelde diameter per draad van 7 V» en een 2 2 strengsteikte van 3 kN/mm en een strengmodulus van 0,2 MN/mm , werden gebruikt als de draadvormige versterkingsgarens, waarbij 22,5 tex draderige glasgarens, gevormd door het twisten van glasvezelgarens, samengesteld uit 200 draden met een gemiddelde diameter per draad van 5 um met een twistgetal 20' 2,k twisten per 2,54 cm, werden gebruikt als de draderige hulpgarens. Door het gebruiken van deze draderige garens, werd een constructie A vervaardigd, zoals weergegeven in fig. 1, waarbij de garendichtheid 12 garens per cm was in zowel de lengterichting als de dwarsrichting. De dichtheid van zowel de draderige grafietgarens als de draderige glasgarens was 6 garens per cm. 25 Elk der op gebruikelijke wijze geweven grafietvezelstof fen B en C, welke stoffen gebogen versterkingsgarens bevatten, weergegeven in tabel I en de zodoende vervaardigde onderhavige constructie A werden bekleed met een oplossing, gevormd door het verdunnen van een, van een harder voorziene, vooraf gepolymeriseerde epoxyhars met methylethylketon, waarna 30 de geïmpregneerde structuur werd vervaardigd door het verwijderen van het methylethylketon. De geïmpregneerde structuur werd aangebracht tussen ijzeren platen, bekleed met een vormloslaatmiddel, bereidt uit een was, een polysiloxan en een polyvinylalcoholoplossing. In het geval van de op gebruikelijke wijze geweven, grafietvezelstof, werden zowel enkellagige als 35 tweelagige (laagvomhoek: 0°-0°) constructies gevormd, waarbij in het geval 7906446 #· -v 12 van de op gebruikelijke wijze geweven, grafietvezelstof C en de onderhavige constructie A een eenlagige constructie werd gevormd. Voor de vorming van de met grafietvezels versterkte harsplaat, werd het harden uitgevoerd bij 120°C gedurende 1 uur onder een druk van 1 MPa in een hete pers, waarbij 5 het naharden werd uitgevoerd bij 130°C gedurende 2 uur.

De kenmerkende frequentie van elke met grafietvezels versterkte harsplaat werd gemeten, waarbij de buigmodulus uit de gemeten waarde werd berekend. Ook werden het soortelijke gewicht en de oppervlaktedicht-heid gemeten. De verkregen resultaten zijn weergegeven in tabel I.

10 In het tweelagige produkt, dat de op gebruikelijke wijze gewevene, grafietvezelstof B bevatte, werd de elasticiteitsmodulus van p 55 MN/mm verkregen, waarbij echter in het eenlagige produkt, dat de op gebruikelijke wijze geweven, grafietvezelstof B of C bevatte, de buigmodulus slechts 31-3¾ N/mrn was. Bij toepassing daarentegen van de onderhavige 15 constructie A, werd een met grafietvezels versterkte harsplaat verkregen, die een buigmodulus had van 5¾ MN/mm .

Een luidsprekerkonus werd gevormd door toepassing van de zodoende vervaardigde, met grafietvezels versterkte harsplaat, die de onderhavige constructie A bevatte. Omdat deze harsplaat een dunne eenlagige 20 constructie had met een kleine oppervlaktedichtheid en een grote buigmodu lus, kon het vormen in een vorm zeer gemakkelijk worden uitgevoerd, en werd een lichte luidsprekerkonus verkregen.

VOORBEELD II

Geïmpregneerde constructies uit epoxyhars werden vervaar-25 digd door het toepassen van de op gebruikelijke wijze geweven, grafietvezel stof C, beschreven in voorbeeld I, verder een gebruikelijk grafietvezelsa-menstel D met een enkele richting, en de onderhavige constructie A, beschreven in voorbeeld I. In het geval van de gewevèn stof C en de onderhavige constructie A, werden 7 geïmpregneerde constructies uit epoxyhars in de-30 zelfde richting als lagen samengevoegd (de axiale kettingrichting) waarbij in het geval van het gebruikelijke grafietvezelsamenstel* D met een enkele richting, 8 geïmpregneerde constructies uit epoxyhars in de vorm van lagen werden samengevoegd onder een kruishoek van 0°/90°.

Proefstukken voor de treksterkteproef met een breedte van 35 12,7 mm, een lengte van 230 mm, een meet lengte van 100 mm en een dikte 7906446 13 van ongeveer 1,5 am, werden uit de verkregen geharde platen gesneden, zodat de meethartlijn in overeenstemming vas met de kettingrichting in het geval van de geweven stof C en de constructie A, en met de Oö-richting in het geval van het grafietvezelsamenstel D met de enkele richting· 5 De resultaten van de meting van fysische eigenschappen van deze met grafietvezel versterkte harsplaten zijn weergegeven in de tabel II.

Bij het vezelvolumegedeelte van 60°, was de treksterkte van de harsplaat, die de gebruikelijke samenstelling C bevatte, niet meer dan 0,5 MN/mm als gevolg van de concentratie van de spanning op het stijgge-10 deelte, waarbij echter de treksterkte van de harsplaat, die de onderhavige samenstelling A bevatte, 0,8 MN/mm was, dicht bij de theoretische waarde, berekent overeenkomstig de mengwet, hetgeen hoger was dan de waarde van 2 oo 0,6 MN/mm , verkregen in de harsplaat, samengesteld uit 0 /90 gelaagde, geïmpregneerde constructies uit epoxyhars, die het gebruikelijke grafiet- 15 vezelsamenstel D met een enkele richting bevatten.

7906445 u| o o o co o\

O I O I IA I IA ί O fA t-Pt IA

O I O I 0<tf'”"*‘ir\CVJ»-3' tnm cu M o w t- - m

<M

CU

.•—Η O r~ o

. O (M O VO

>4 ( « m pj· * ia ml o o o o m a> o o on c— <- ia o » o i *- i <— i m ft o o i o { T- e> w

V- r- ^4 CM

CU

**»«. »— o CU f* ON vo T-" λ vo cu m

O *— t— »— PO

Ö IA CO

<|oooo CU W vo

O O O OVOVOVOVOVO *H *- ·- Pt O ** PT

OCUOCU CU <P O 00 C— >- IA

oo oo e>

Hf m w §

EH

"g "g "g "s ^ ^ 5 o W *W w s> >>>>>>>>

ÜJOÜJOOOOO

g %?. Λ g * -p cu .

— r-f m g oog Ö S -rf -- -------- > CU T) CU <D w

fao 60 g Ö £ g <U bO

ö ω c bp 's. <u «d -p ei *H o *h SF bO & m bO Η ,ü 3

-P Η -P Η >— β w cd *f-s H

-p ra +> ra H cd m ·η 3 4» fi V Ö-PH fi-p«Ht3 WHWHmOJHxiMlüO.

o ra euoH+ss •η v* -p -p ή ra h Sb ö i*(uejii>No·^ 4) 4><υ3·ι-ΐ4)4>03 oi» <j«üt>cQm

•H

u -p U9q.^npoad 9p2vBTa2

<e axq.oiuc^suoo Ύ1 r r L

s uadcfeipsuaSxa 7906445 15

TABEL II

Materialen A CD

5 Trekaodulus . ( N/arn2) 62 56 62

Eigenschappen gelaagde Treksterkte produkten (MK/mm2) 0,8 0,5 0,6 ^0 Vezelgehalte (vol.jt) 60 60 60

Het is duidelijk, dat veranderingen en verbeteringen kunnen vorden aangebracht zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

15* 7906446

Claims

1. Stofconstructie voor een samengesteld materiaal, gekenmerkt door een garengroep (A), samengesteld uit een aantal rechte, 5 draadvormige versterkingsgarens, hij elkaar gebracht in een richting even wijdig aan elkaar tot een vorm, die lijkt op een vel, door een garengroep (B), samengesteld uit een aantal rechte, draadvormige versterkingsgarens, bij elkaar gebracht in een richting evenwijdig aan elkaar tot een vorm, die lijkt op een vel, waarbij het veleindvlak van de ene garengroep (B) 10 tegenover het veleindvlak ligt van de andere garengroep (A), en de draad vormige versterkingsgarens van de ene groep (b) die van de andere groep (A) snijden, en door draadvormige hulpgarens, die de garengroepen (A en B) tot een geheel bij elkaar houden, welke draadvormige hulpgarens een grotere rek bij breuk hebben dan de draadvormige versterkingsgarens van de twee garen-15 groepen (A en B).

2. Constructie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de draadvormige hulpgarens inslagen en kettingen bevatten, waarbij een groep van de draadvormige hulpgarens recht is aangebracht aan de buitenzijde van de ene garengroep (A) en tussen elke twee naburige draadvormige 20 versterkingsgarens van de andere garengroep (B) evenwijdig aan de garens daarvan, en de andere groep draadvormige hulpgarens aan de buitenzijde is aangebracht van de andere garengroep (B) en tussen elke twee naburige draadvormige versterkingsgarens van de ene garengroep (A) evenwijdig aan de garens daarvan, welke andere groep van draadvormige hulpgarens zodanig is 25 gebogen, dat de garens daarvan de draadvormige versterkingsgarens van de andere garengroep (B) en de draadvormige hulpgarens van de ene groep, afwisselend kruisen.

3. Constructie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de draadvormige hulpgarens twee groepen bevatten, waarbij êên groep daarvan 30 in een gebogen toestand aan de buitenzijde van de ene garengroep (A) is * aangebracht en tussen elke twee naburige draadvormige versterkingsgarens van de andere garengroep (B) evenwijdig aan de garens daarvan, en de andere groep van de draadvormige hulpgarens aan de buitenzijde van de andere garengroep (B) is aangebracht tussen elke twee naburige draadvormige versterkings-35 garens van de ene garengroep (A) evenwijdig aan de garens daarvan, welke 7906446 * andere groep van draadvorraige hulpgarens zodanig is gebogen* dat de garens daarvan de draadvormige hulpgarens van de ene groep afwisselend kruisen. h. Constructie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een volgende garengroep als laag is aangebracht op de ene garengroep (A), 5 zodat de veleindvlakken van de drie garengroepen naar elkaar zijn gekeerd, waarbij de draadvormige versterkingsgarens van êên garengroep die van althans een van de overige twee garengroepen afwisselend kruisen.

5. Constructie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de draadvormige versterkingsgarens zijn samengestel uit althans êên lid, TO gekozen uit een groep, bestaande uit koolstofvezels, grafietvezels, glas vezels, polyalamidevezels, siliciumcarbidevezels, boriumvezels en metaal-vezels.

6. Constructie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de draadvormige versterkingsgarens een platte dwarsdoorsnedegedaante hebben. T5 7· Constructie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het dradental gelijk is in alle draadvormige versterkingsgarens, waarbij de garenbreedte in de garengroepen verschilt.

8. Constructie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat zowel het dradental in de draadvormige versterkingsgarens als de garenbreedte 20 in de garengroepen, verschillen.

9. Constructie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de draadvormige hulpgarens zijn samengesteld uit althans êén lid, gekozen uit de groep, bestaande uit glasvezels, acrylvezels, kunstzijdevezels, polypropeenvezels, polyalamidevezels, polyamidevezels en polyestervezels.

10. Constructie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de rek bij breuk van de draadvormige hulpgarens althans tweemaal de rek bij breuk is van de draadvormige versterkingsgarens.

11. Constructie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het dwarsdoorsnedegebied van de draadvormige versterkingsgarens althans 30 driemaal het dwarsdoorsnedegebied is van de draadvormige hulpgarens.

12. Constructie volgens conclusie 1, met»het kenmerk, dat de stijfheid van de draadvormige versterkingsgarens althans vijfinaal die van de draadvormige hulpgarens is.

13. Constructie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat 35 zowel de draadvormige versterkingsgarens als de draadvormige hulpgarens, 7906446 * bestaan uit veeldradige garens. 1U. Constructie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de draadvonnige hulpgarens bestaan uit enkeldradige garens.

15. Constructie volgens conclusie 1, met het kenmerk. dat 5 de draadvormige versterkingsgarens van de betrokken garengroepen elkaar onder een rechte hoek kruisen.

16. Constructie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de draadvormige versterkingsgarens en de draadvormige hulpgarens zijn geïmpregneerd met een niet-geharde thermohardende hars.

17. Constructie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de draadvormige versterkingsgarens en de draadvonnige hulpgarens zijn geïmpregneerd met althans één niet-geharde thermohardende hars, gekozen uit de groep, bestaande uit niet-verzadigde polyesterharsen, epoxyharsen, polyimideharsen en fenolharsen.

18. Constructie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de draadvormige versterkingsgarens en de draadvormige hulpgarens zijn bekleed met een dunne foelie van een metaal, zoals koper, nikkel, aluminium, of legeringen, die althans één uit deze metalen gekozen lid bevatten als het hoofdbestanddeel.

19. Stofconstructie in hoofdzaak zoals in de beschrijving beschreven en in de tekening weergegeven. 7906446