DE2424068B2

DE2424068B2 - Verfahren zur herstellung einer verbundschicht

Info

Publication number: DE2424068B2
Application number: DE19742424068
Authority: DE
Inventors: Jean Vaucresson Cabriere (Frankreich)
Original assignee: Avions Marcel Dassault Breguet Aviation SA
Current assignee: Dassault Aviation SA
Priority date: 1973-05-18
Filing date: 1974-05-17
Publication date: 1977-12-15
Also published as: FR2241410B1; DE2424068A1; DE2424068C3; FR2241410A1; GB1468030A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundschicht, bei dem aus einem Fasergewebe Zuschnitte der gewünschten Form ausgeschnitten, diese übereinandergelegt und jeweils in kalthärtendes Epoxydharz eingebettet werden.

Ein solches Verfahren ist aus der Zeitschrift »Kunststoff-Rundschau«, Februar 1971, Seiten 93-100, bekannt. Es ist jedoch nicht gelungen, hierfür die mechanisch vorteilhaften Borfasern zu verwenden.

Borfasern besitzen in der Regel eine aus Wolfram bestehende Seele, welche jedoch auch aus Glas, Kohlenstoff oder einem anderen Material hergestellt sein kann. Diese Seele ist durch ein physikalisch-chemisches Verfahren mit Bor überzogen.

Diese Fasern, deren Durchmesser einige hundertstcl Millimeter beträgt, haben eine extrem hohe Zugfestigkeit und zugleich einen ebenfalls sehr hohen Elastizitätsmodul, welcher größer ist als der von Stahl. Die vorliegende Erfindung will diese Eigenschaft für die Herstellung leichter, belastbarer und anpaßbarer Verbundschichten nutzbar machen, welche sich für Teile von Flugzeugen eignen, z. B. für Flügelverwindungsklappen oder Hyperauftriebsklappen, Leitwerksteile usw., oder für die Reparatur dieser Teile.

Nun ist es aus »Modem Plastics Encyclopedia«, 1971-1972, Seiten 228, 230 bereits bekannt, Verbundschichten dadurch herzustellen, daß Borfasern in Kunstharzbändern eingebettet werden, die dann aufeinander- und nebeneinandergelegt werden. Das Einbetten der Borfasern in die Kunstharzbänder wurde wegen ihrer hohen Sprödigkeit für erforderlich gehalten. Der Aufbau eines großflächigen Reparaturpflasters auf diese Weise ist aber recht mühsam. Ein weiterer Nachteil dieser Verfahrensweise besteht darin, daß die Borfasern im Pflaster nicht exakt parallel verlaufen, was dessen mechanische Stabilität beeinträchtigt. Zudem müssen die vorimprägnierten Kunstharzbänder bis zur endgültigen Verarbeitung im Kühlschrank aufbewahrt werden und schließlich ist zur Aushärtung des hier verwendeten Kunstharzes eine höhere Temperatur erforderlich.

In der deutschen Auslegeschrift 1629833 schließlich ist eine Gewebeform beschrieben, bei der parallele, aneinander anliegende Glasfasern von in größerem Abstand senkrecht hierzu verlaufenden Bindefäden zusammengehalten werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es aufzuzeigen, wie die Borfasern auch ohne vorherige Ein-

Jl)

4(1 bettung in Kunstharzbände: zur Herstellung von Verbiindschichten benutzt werden können.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß em Gewebe aus Borfasern und Bindefasern verwendet wird, in dem die Borfasern fest aneinanderliegend parallel zueinander und die Bindefasern in größerem Abstand voneinander in hierzu senkrechter Richtung verlaufend angeordnet sind.

Auf diese Weise wird nicht nur die Herstellung der Verbundschicht selbst erleichtert. Aufgrund der parallelen Führung der Borfasern im gesamten Bereich erhält die Schicht auch bessere mechanische Eigenschaften. Die Vorratshaltung an entsprechenden Borfasergeweben ist gegenüber der Aufbewahrung der bekannten kunstharzgetränkten Bänder problemlos. Reparaturpflaster können ohne Erwärmung hergestellt werden, was bei Flugzeugen von besonderem Vorteil ist. Die Polymerisation des Epoxydharzes erfolgt dabei unter Druck, indem man über der Schicht eine verformbare und dichte Hülle anordnet, welche einen Anschluß aufweist, der mit einer Vakuumpumpe verbunden wird, so daß der Druck in diesem Falle durch das Einwirken des Luftdruckes auf die äußere Oberfläche der Hülle erhalten wird.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Abschnitt eines Gewebes aus Bordrähten, welche durch Verweben in einer ausgerichteten Lage gehalten werden,

Fig. la einen Ausschnitt aus Fig. 1 in größerem Maßstab,

Fig. 2 die Herstellung einer Art Pflaster auf einem Flugzeugteil, welches im Bereich eines Risses wieder eine durchlaufende Verbindung herstellt,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie IH-III von Fig. 2, wobei eine zur Polymerisation unter Vakuum verwendete Vorrichtung gezeig* ist.

Die Fig. 1 und 1 a zeigen einen Abschnitt eines Gewebes aus Bordrähten 1, welche parallel zueinander angeordnet sind und in dieser Lage ohne jede Umhüllung und ohne jedes Verkleben unter Verwendung von aus synthetischem Material, z. B. Polyester oder Glas, bestehenden, transversalen Drähten 2 gehalten werden. Diese Drähte 2 sind in gewissem Abstand von größenordnungsmäßig einigen Millimetern angebracht, während die Bordrähte sich fast berühren. An beiden Enden des Gewebes setzen sich die Drähte 2 auf einige Millimeter über dieses hinaus fort, wobei die Fortsetzungen mit Drähten 3 verwoben sind, welche aus synthetischem Material oder aus Glas, z. B. aus Polyester bestehen und parallel zu den Bordrähten verlaufen, so daß auf beiden Seiten derselben Sicherheitsränder gebildet werden, welche die Bordrähte halten und verhindern, daß sie sich trennen; die Ränder können aber auch vor Verwendung des Gewebes abgeschnitten werden.

Solche trocken hergestellten Gewebe sind vollständig stabil und können ohne besondere Vorkehrungen gelagert und verwendet werden.

In Fig. 2, welche eine besonders wichtige Anwendung der Erfindung erläutert, sind zwei Teile 4 und 5 der Beplankung eines Flugzeuges, z. B. eines Teiles des Rumpfes gezeigt, welche unter Verwendung einer unterhalb derselben angebrachten Gegenplatte 6 und einer Mehrzahl von Senkkopfnieten 7 aneinanderstoßend zusammengefügt sind.

Ermüdungserscheinungen haben in der Beplan-

kungzwischen zwei Nieten einen Riß 8 herbeigeführt. Bei der gegenwärtigen Reparaturpn.\is müßten komplizierte Arbeitsvorgänge ausgeführt werden, bis zur Entfernung des Teiles 4 und seinem Ersetzen durch ein neues Teil mit all den verbundenen Folgearbeiten.

Das Behebendes Risses 8 durch autogenes Schweißen ist am Hugzeug selbst schwierig auszuführen, ganz abgesehen davon, daß das Schweißen leichter Metalle besondere Schwierigkeiten bereitet.

Über dem RiS 8 wird eine Art Pflaster auf der Grundlage von Bordrähten und in kaltem Zustande polymerisicrbaren, synthetischen Kunstharzes angebracht, wobei man vorzugsweise wie folgt vorgeht:

Zuerst wird das Metall der Beplankung in dem Bereich, in dem das Pflaster hergestellt werden kann, mit einem Reagenz gereinigt, welches durch eine Mischung von Schwefelsäure und Chromsäure gebildet wird. Nach diesem Anätzen wird mit einem Wasserstrahl gewässert, und nach dem Trocknen wird dann derselbe Bereich mit einer vorbereitenden Schicht aus verdünntem, seinen Kalthärter enthaltendem Epoxydkunstharz bedeckt. Man läßt so lange antrocknen, bis das Kunstharz seine Viskosität verloren hat, was ungefähr drei Stunden erfordert. Dann bringt man eine Schicht desselben Epoxydharzes, welches seinen Kalthärter enthält, auf, jedoch in der normalen, im Hände! erhältlichen Konzentration. Auf diese Kunstharzschicht legt man sofort ein Gewebe aus Bordrähten, wie es in Zusammenhang mit der Fig. 1 beschrieben worden ist, wobei dieses Gewebe so ausgerichtet wird, daß die Drähte ungefähr senkrecht zu dem Riß verlaufen, damit sie die Belastungen zu beiden Seiten des Risses abnehmen können. Dieses Gewebe wird z. B. mit einem Pinsel mit einer Schicht von Epoxydkunstharz mit Härter getränkt, welche der vorhergehenden Schicht gleicht, und dann legt man sofort auf das Kunstharz ein weiteres Gewebe aus Bordrähten usw. Die Zahl der Gewebe aus Bordrähten hängt von der erwünschten Festigkeit ab.

Für die Zeichnung sind sechs übereinandergelegte Gewebe angenommen.

Ist das letzte Gewebe aufgelegt worden, so wird es wie die vorhergehenden mit Epoxydkunstharz getränkt.

Über der so hergestellten Schicht und um sie herum legt man dann eine aus weichem plastischem Material bestehende Hülle 10 an (s. Fig. 3), die eine solche Form hat, daß sie über dem Pflaster und um dieses herum einen Deckel bildet.

Ober einen an der Hülle 10 angebrachten Anschluß 12 wird diese ausgepumpt, so daß der Luftdruck die Hülle 10 fest auf das Pflaster aufdrückt, welches so "' zusammengedrückt wird. Der Unterdruck wird so lange aufrechterhalten, bis das Epoxydkunstharz voll-■ ständig ausgehärtet ist. Danach kann die Hülle 10 abgenommen werden, welche möglicherweise auf ihrer inneren Oberfläche mit einer ein Festkleben verhindernden Substanz, z. B. Polyvinylalkohol, einem Silikonaerosol oder einem Wachs versehen worden war.

Auf diese Weise wird ein Pflaster erhalten, welches an den metallischen Oberflächen der Teile 4 und 5 i"¹ ausgzeichnet haftet, welches eine sehr große Widerstandsfähigkeitgegenüber mechanischen Belastungen aufweist und wegen des sehr hohen Elastizitätsmoduls der Bordrähte praktisch unverformbar ist. Das Pflaster springt über die Oberflächen der Teile 4 und S -'<> wegen des sehr geringen Durchmessers der Bordrähte und wegen des Aushärtens des Kunstharzes unte: Druck darüber hinaus nur ganz geringfügig hervoi. Die Gewebe aus Bordrähten können, wie die Zeichnung zeigt, eine abnehmende Breite aufweisen, -¹I so daß jegliches unvermitteltes Vortreten über die Oberflächen der Teile 4 und 5 vermieden wird.
Ein ähnliches Verfahren läßt sich anwenden:

a) zum Verstärken von beschädigten Teilen oder von z. B. beim Gebrauch durch übermäßiges

in Abtragen von Materie lokal geschwächten Teilen;

b) zum Verstärken von Bauteilen, damit sie höheren Nutzlasten standhalten können als den ursprünglich bei der Herstellung der Teile vorgese-

!■"> heilen;

c) zum Herstellen von Flugzeugteilen und nicht nur von Pflastern auf zusammenzubauenden, zu reparierenden oder verstärkenden Teilen. In diesem Fall werden die Schichten aus Bordrähten

■in und Kunstharz auf einem Boden einer Form

übereinandergelegt, welcher mit einer ein Haften verhindernden Substanz beschichtet worden ist, bis die gewünschte Dicke erhalten wird, wobei das Aushärten des Kunstharzes unter Druck ei-

π folgt, vorzugsweise unter Einwirkung von Unterdruck, wie beschrieben worden ist. Die Form kann gemäß der gewünschten Gestalt des Ti-iles ausgebaucht sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verwendung eines Gewebes aus Borfasern und Bindefasern, in dem die Borfasern fest aneinan- ' derüegend parallel zueinander und die Bindefasern in größerem Abstand voneinander in hierzu senkrechter Richtung verlaufend angeordnet sind, bei einem Verfahren zur Herstellung einer Verbundschicht, bei dem aus einem Fasergewebe Zuschnitte der gewünschten Form ausgeschnitten, diese übereinandergelegt und jeweils in kalthärtendes Epoxydharz eingebettet werden.