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DE69923921T2 - Verfahren zum Herstellen von Verbundplatten mit Honigwabenkern - Google Patents

Verfahren zum Herstellen von Verbundplatten mit Honigwabenkern Download PDF

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DE69923921T2
DE69923921T2 DE69923921T DE69923921T DE69923921T2 DE 69923921 T2 DE69923921 T2 DE 69923921T2 DE 69923921 T DE69923921 T DE 69923921T DE 69923921 T DE69923921 T DE 69923921T DE 69923921 T2 DE69923921 T2 DE 69923921T2
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Germany
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temperature
resin
sealing material
curing
honeycomb
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DE69923921T
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DE69923921D1 (de
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Eikatsu Shinjuku-ku Yamaguchi
Seiji Shinjuku-ku Maruyama
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Subaru Corp
Original Assignee
Fuji Jukogyo KK
Fuji Heavy Industries Ltd
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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Verbundplatten mit geringem Gewicht und hoher Steifigkeit, die in Flugzeugen, Kraftfahrzeugen, Schiffen, Gebäuden oder industriellen Geräten allgemein verwendet werden. Im spezielleren befaßt sich die Erfindung mit Verfahrensweisen zum Herstellen von Verbundplatten, die eine wabenförmige Sandwich-Konstruktion aufweisen, unter Verwendung eines RTM-Verfahrens (Resin Transfer Molding bzw. Harztransfer-Formherstellungsverfahren).
  • 2. Beschreibung des einschlägigen Standes der Technik
  • Bisher bekannte Verfahren zum Herstellen von wabenförmigen Sandwich-Platten verwenden ein Formherstellungsverfahren, bei dem zuvor in Form von Häuten ausgebildete Außenplatten auf einer oberen und einer unteren Oberfläche eines wabenförmigen Kerns plaziert werden, wobei dazwischen ein Klebstoff angeordnet wird und die Außenplatten sowie der wabenförmige Kern unter Verwendung von Wärme und Druck miteinander verbunden werden, sowie ein Formherstellungsverfahren, bei dem Prepreg-Flächenkörper und ein wabenförmiger Kern durch einen von Hand erfolgenden Aufeinanderlegvorgang gestapelt werden, wobei zwischen ihnen ein Klebstoff aufgebracht wird und wobei die derart gestapelten Prepreg-Flächenkörper und der wabenförmige Kern mit einem Vakuumbeutel umgeben werden, ein Innenraum des Vakuumbeutels durch ein Vakuum luftleer gemacht wird und der Stapel anschließend unter Verwendung einer Heißpresse oder eines Autoklavs Wärme und Druck ausgesetzt wird.
  • Weiterhin beschreibt die JP-A-295362/1997 ein Verfahren zum Herstellen einer wabenförmigen Sandwich-Platte unter Verwendung eines solchen RTM-Verfahrens, wobei ein Imprägnierharz unter Verwendung einer Harz-/Feuchtigkeits-Barrieren schicht, die aus einer bestimmten Makromolekularfolie gebildet ist, daran gehindert wird, in einen wabenförmigen Kern hineinzufließen.
  • Da das vorstehend beschriebene Verfahren zum Herstellen von wabenförmigen Sandwich-Platten ein Prepreg als Ausgangsmaterial verwendet, macht es hohe Materialkosten und teuere Einrichtungen für die Bevorratung der Materialien und für einen Aushärtvorgang notwendig. Außerdem beinhaltet dieses Verfahren viele Bearbeitungsschritte, und dies würde zu Problemen bei der Kostenreduzierung von Verbundmaterialien führen.
  • Bei dem vorstehend beschriebenen RTM-Verfahren zum Bilden einer wabenförmigen Sandwich-Platte unter Verwendung einer speziellen Makromolekularfolie ist es notwendig, auf beiden Seiten der Makromolekularfolie einen Klebestoff aufzubringen, da Außenplatten und ein wabenförmiger Kern mit der dazwischen angeordneten Makromolekularfolie (thermoplastisches Harz) verbunden werden. Als eine Verfahrensweise zum Herstellen alternativer Platten für bestehende Sandwich-Platten würde das RTM-Verfahren neue Probleme mit sich bringen, wie zum Beispiel einen Gewichtsanstieg aufgrund der Verwendung von zusätzlichem Material.
  • Wenn eine Platte mit einer komplexen Formgebung, die zum Beispiel einen stufenartigen Bereich oder eine gekrümmte Oberfläche aufweist, durch das vorstehend beschriebene Verfahren zum Herstellen der wabenförmigen Sandwich-Platte hergestellt wird, bei der die Makromolekularfolie verwendet wird, ist es für eine fertige Platte schwierig, ihre Form zu halten, und die gewünschte Formgebung ist aufgrund einer schlechten Haftung und einer geringen Flexibilität der Makromolekularfolie nicht leicht zu erreichen. Ferner würden die Dichtungseigenschaften gegenüber dem Harz unzulänglich werden, und die Steifigkeit der fertigen Platte würde sich verschlechtern.
  • Das Dokument EP-A-0 722 825 offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Produkts mit einem wabenförmigen Kern, wobei das Material des wabenförmigen Kerns auf beiden Seiten durch bestimmte Materialien isoliert wird, um Harz, das zum Zweck des Harztransfer-Formherstellungsverfahrens von äußeren Schichten injiziert wird, an einem Eindringen in die Zellen des wabenförmigen Kernmaterials zu hindern. Diese speziellen Isoliermaterialien sind Prepreg-Schichten.
  • Bei dem Verfahren gemäß dem Dokument EP-A-0 722 825 wird eine erste Lage aus einer ungehärteten Klebstoffschicht auf der Oberseite eines zentralen wabenförmigen Kerns plaziert, und eine zweite Lage aus einer ungehärteten Klebstoffschicht wird an der Unterseite des wabenförmigen Kerns plaziert.
  • Anschließend wird eine erste Lage aus einem ungehärteten Prepreg-Material über der ersten Lage aus der ungehärteten Klebstoffschicht plaziert, und eine zweite Lage aus einem ungehärteten Prepreg-Material wird unter der zweiten Lage der ungehärteten Klebstoffschicht plaziert.
  • Im Anschluß daran wird eine erste Lage einer trockenen Faser-Vorform über der ersten Lage des ungehärteten Prepreg-Materials plaziert, und eine zweite Lage aus einer trockenen Faser-Vorform wird unter der zweiten Lage des ungehärteten Prepreg-Materials plaziert.
  • Wenn diese Anordnung gebildet und in eine Formvorrichtung eingesetzt worden ist, werden die weiteren Schritte des Erwärmens und des Einspritzens von Harz für Imprägnierzwecke durchgeführt, wie dies in der EP-A-0 722 825 ausführlich erläutert ist. Aus diesem Grund ist es bei allen der Ausführungsformen dieses Standes der Technik erforderlich, daß Prepreg-Schichten verwendet werden. Wie bereits erwähnt, macht die Verwendung von solchem Prepreg-Material als Ausgangsmaterial hohe Materialkosten und teuere Einrichtungen für die Bevorratung der Materialien sowie für einen Aushärtvorgang erforderlich.
  • Das Dokument EP-A-0 574 247 offenbart ein offenzelliges poröses Material sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Materials. Das offenzellige poröse Material umfaßt ein Epoxy-Verbundmaterial, das mit einem Aushärtemittel ausgehärtet wird, darin dispergierte Mikroballons sowie darin ausgebildete offene Poren. Das Material wird gebildet durch Rühren einer Mischung aus einem Harzmaterial, den Mikroballons, einem Aushärtemittel und Wasser zur Schaffung einer Emulsionsmasse, Gießen der Masse in eine wasserundurchlässige Form sowie Aushärten der Masse in dem Wasser enthaltenden Stadium. Die Probleme der Herstellung irgendwelcher Verbund-Gegenstände auf der Basis eines wabenförmigen Kernmaterials werden in diesem Dokument nicht angesprochen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung ist in Anbetracht der geschilderten Probleme erfolgt. Ein Ziel der Erfindung besteht daher in der Angabe eines Verfahrens zum Herstellen einer wabenförmigen Sandwich-Verbundplatte, bei dem ein Wabenkern vor der Harzimprägnierung in eine Form eingeschlossen wird, um das Harz daran zu hindern, während des Harzimprägniervorgangs in die Zellen des Wabenkerns zu fließen, so daß die RTM-Technik verwendet werden kann, die zum Beispiel beim Formen von festen Materialien (Plattenmaterialien) Einsatz findet.
  • Gelöst wird die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe mit einem Verfahren, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Gemäß einem Verfahren zum Herstellen einer wabenförmigen Sandwich-Verbundplatte wird ein trockenes Gewebematerials auf beiden Seiten eines Wabenkerns gestapelt, wobei ein unter Wärme aushärtendes Dichtungsmaterial mit Hafteigenschaft zwischen diesen angeordnet wird und das Dichtungsmaterial sowie das trockene Gewebematerial auf die Aushärttemperatur des Dichtungsmaterials erwärmt werden, um ein anfängliches Härten des Dichtungsmaterials sowie ein Trocknen des trockenen Gewebematerials zu bewirken.
  • Anschließend wird das trockene Gewebematerial mit einem unter Wärme aushärtenden Harz imprägniert, und das durch Imprägnieren in das trockene Gewebematerial eingebrachte Harz wird durch Heißpressen einer vollständigen, auf diese Weise gebildeten Anordnung unter speziellen Bedingungen gehärtet.
  • Gemäß diesem Verfahren ist es möglich, Vorgänge von dem dichten Einschließen des Wabenkerns mit dem Dichtungsmaterial bis zu dessen Härten in einem einzigen Schritt auszuführen, sowie ein Fließen des Harzes in die Zellen des Wabenkerns während des Harzimprägniervorgangs zu verhindern und auf diese Weise kostengünstige wabenförmige Sandwich-Komponenten herzustellen.
  • Gemäß einem weiteren Verfahren zum Herstellen einer wabenförmigen Sandwich-Verbundplatte wird ein trockenes Gewebematerial auf beiden Seiten eines Wabenkerns gestapelt, wobei ein unter Wärme aushärtendes Dichtungsmaterial mit Hafteigenschaft dazwischen angeordnet wird, und das Dichtungsmaterial wird durch Erwärmen des Dichtungsmaterials und des trockenen Gewebematerials auf die Aushärttemperatur des Dichtungsmaterials sowie Halten dieser Temperatur für eine bestimmte Zeitdauer gehärtet.
  • Anschließend wird das trockene Gewebematerial mit einem unter Wärme aushärtenden Harz imprägniert, und zwar unter Veränderung der Temperatur des Dichtungsmaterials und des trockenen Gewebematerials auf eine Harz-Imprägniertemperatur und Halten dieser Temperatur für eine bestimmte Zeitdauer, und das durch Imprägnieren in das trockene Gewebematerial eingebrachte Harz wird durch Erwärmen des Dichtungsmaterials und des trockenen Gewebematerials auf die Aushärttemperatur des unter Wärme aushärtenden Harzes sowie durch Heißpressen von diesen für eine bestimmte Zeitdauer gehärtet.
  • Gemäß diesem Verfahren ist es möglich, das Fließen von Harz in die Zellen des Wabenkerns während des Harz-Imprägniervorgangs zu verhindern, und es lassen sich hinsichtlich der Formgebung kostengünstige wabenförmige Sandwich-Komponenten unter Verwendung der RTM-Technik schaffen, die zum Beispiel beim Formen von festen Materialien eingesetzt wird.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Laminiervorgangs gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer wabenförmigen Sandwich-Verbundplatte;
  • 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Formherstellungsvorgangs gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen der wabenförmigen Sandwich-Verbundplatte;
  • 3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Beispiels eines Dichtungselements zur Verwendung bei der wabenförmigen Sandwich-Verbundplatte gemäß 1;
  • 4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines weiteren Beispiels eines Dichtungselements zur Verwendung bei der wabenförmigen Sandwich-Verbundplatte gemäß 1;
  • 5 eine schematische Darstellung zur Erläuterung noch eines weiteren Beispiels eines Dichtungselements zur Verwendung bei der wabenförmigen Sandwich-Verbundplatte gemäß 1;
  • 6 eine schematische Darstellung zur Erläuterung noch eines weiteren Beispiels eines Dichtungselements zur Verwendung bei der wabenförmigen Sandwich-Verbundplatte gemäß 1; und
  • 7 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Formherstellungsvorgangs gemäß einem Verfahren zum Herstellen einer wabenförmigen Sandwich-Verbundplatte bei einem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
  • 1 zeigt Laminiermaterialien und ein Laminierverfahren, wie diese bei einem Verfahren zum Herstellen einer wabenförmigen Sandwich-Verbundplatte gemäß der Erfindung verwendet werden. Die wabenförmige Sandwich-Verbundplatte 1 ist gebildet aus einem Wabenkern 2, Dichtungselementen 3, die auf beiden Seiten des Wabenkerns 2 angeordnet sind, sowie einer Vielzahl von trockenen Gewebe-Flächenkörpern 4, die oben auf den einzelnen Dichtungselementen 3 angeordnet sind. Diese trockenen Gewebe-Flächenkörper 4 werden mit einem Harz imprägniert. Der Wabenkern 2 und die trockenen Gewebe-Flächenkörper 4 haben die gleichen Strukturen, wie diese herkömmlicherweise bei dieser Art von wabenförmiger Sandwich-Verbundplatte verwendet werden.
  • Es ist bevorzugt, daß die Dichtungselemente 3 die Fähigkeit haben, in einem Temperaturbereich zu härten, der niedriger ist als die empfohlene Aushärttemperatur, sowie eine Wärmebeständigkeit zum Standhalten bei hohen Temperaturen haben, die in einen Temperaturbereich fallen, in dem das Imprägnierharz aushärtet, wobei dies vom Standpunkt der Herstellungseffizienz beim Herstellen der wabenförmigen Sandwich-Verbundplatte 1 bevorzugt ist.
  • Ferner ist es bevorzugt, daß die Dichtungselemente 3 eine ausreichende Dichtungswirkung haben, um ein Fließen des Harzes in den Wabenkern während der Harz-Imprägnierung zu verhindern, und daß die Haftung zwischen dem Wabenlern und äußeren Flächenkörpern ausreichend stark ist und die Dichtungselemente 3 aus einer Materialart bestehen, die nicht zu einem anderen Material wird, wenn diese zu einer einzigen Konstruktion vereinigt werden.
  • Wenn es sich bei dem Imprägnierharz um ein unter Wärme aushärtendes Harz handelt, sollten die Dichtungselemente 3 vorzugsweise ein unter Wärme aushärtendes Epoxy- Harz beinhalten, das in der Lage ist, bei einer Temperatur zwischen 120 °C und l80 °C auszuhärten.
  • Spezielle Strukturen der Dichtungselemente 3 sind in den 3 bis 6 veranschaulicht.
  • Das in 3 gezeigte Dichtungselement hat eine dreilagige Konstruktion aus unter Wärme aushärtenden Harzschichten 3a, deren Viskosität durch Zugabe von Mikroballons aus Glas zu einem Epoxy-Harzmaterial erhöht wird, wobei die Viskosität des Harzes durch die Menge der zugesetzten Mikroballons aus Glas eingestellt werden kann. Alternativ hierzu können kurze Fasern oder ein Vliesmaterial aus Glas anstelle der Glas-Mikroballons verwendet werden.
  • Das in 4 dargestellte Dichtungselement 3 wird durch sandwichartiges Anordnen eines Trägermaterials 3b, das als Klebstoffschicht verwendet wird, zwischen Klebstoffschichten 3c aus Epoxy-Harz hergestellt. Ein Durchtreten des Harzes wird durch die Größe der zwischen den Fasern gebildeten Öffnungen behindert bzw. verlangsamt, und dies ermöglicht eine Steuerung des Eindringens und des Herausfließens des Harzes in den Wabenkern.
  • Das in 5 dargestellte Dichtungselement 3 hat eine dreilagige Konstruktion mit unter Wärme aushärtenden Klebstoffeigenschaften, wobei eine Schicht 3a aus Epoxy-Harz sandwichartig zwischen Klebstoffschichten 3c aus Epoxy-Harz angeordnet ist.
  • Das in 6 dargestellte Dichtungselement 3 ist aus drei Klebestoffschichten 3c aus Epoxy-Harz gebildet. Diese Dichtungsmembran kann unter Verhinderung einer Beeinträchtigung bei der Viskosität durch Steuern des Temperaturanstiegs gebildet werden.
  • Im folgenden wird ein Beispiel eines Verfahrens zum Herstellen der erfindungsgemäßen wabenförmigen Sandwich-Verbundplatte beschrieben.
  • Zuerst werden trockene Gewebe-Flächenkörper 4 und ein Wabenkern 2 gebildet, und die trockenen Gewebe-Flächenkörper 4 werden auf beiden Seiten des Wabenkerns 2 stapelartig angeordnet, und zwar unter Zwischenanordnung von Dichtungselementen 3, wie dies in 1 gezeigt ist, um eine wabenförmige Sandwich-Anordnung zu bilden.
  • Die wabenförmige Sandwich-Anordnung wird dann in eine nicht dargestellte Formvorrichtung gesetzt. Eine Harz-Imprägnierleitung ist durch übliche Einrichtungen mit der Formvorrichtung verbünden. Die die wabenförmige Sandwich-Anordnung enthaltende Form wird durch ein übliches Verfahren in eine Heißpresse oder einen Ofen verbracht, wobei hiermit die vorbereitenden Schritte für den Formvorgang abgeschlossen sind.
  • Durch Erwärmung mittels der Heißpresse oder des Ofens wird anschließend die Temperatur in dem Innenraum der Formvorrichtung auf bis zu 120 ±5 °C bei einer Rate von 1 °C pro Minute oder weniger erhöht, und die Temperatur von 120 ±5 °C wird für eine Zeitdauer von 130 ±10 Minuten aufrecht erhalten, und anschließend wird die Temperatur von 120 ±5 °C auf bis zu 160 ±5 °C bei einer Rate von 1 °C pro Minute oder weniger erhöht, wie dies in 2 veranschaulicht ist.
  • Hierbei sollte der Grad des Vakuums innerhalb der Formvorrichtung vorzugsweise derart sein, daß der Innenraum von dieser auf einem Druck von 2,08·104 Pa oder weniger in bezug auf einen Atmosphärendruck von 9,88·104 Pa[–600 mmHg oder weniger (bei Annahme des Atmosphärendrucks bei 0 mmHg)] gehalten wird, nachdem 120 Minuten ab dem Zeitpunkt verstrichen sind, zu dem die Temperatur 120 °C erreicht hat.
  • Als Ergebnis der anfänglichen Härtung der Dichtungselemente 3 in der vorstehend geschilderten Abfolge von Verfahrensschritten werden die trockenen Gewebe-Flächenkörper 4 getrocknet und der Wabenkern 2 wird dicht eingeschlossen. Da das anfängliche Härten der Dichtungselemente 3 und der Trocknungsvorgang der trockenen Gewebe-Flächenkörper 4 gleichzeitig erfolgen, müssen keinerlei neue Verfahrensschritte zu der normalen Abfolge von Verfahrensschritten zum Formen von festen Platten hinzugefügt werden.
  • Wenn die Temperatur im Inneren der Formvorrichtung einen Wert von 160 ±5 °C erreicht hat, dann wird ein unter Wärme aushärtendes Epoxy-Harz durch die Imprägnierleitung in die Formvorrichtung eingespritzt, und die trockenen Gewebe-Flächenkörper 4 werden mit dem unter Wärme aushärtenden Harz imprägniert, wobei der Einspritzdruck auf einem Druck von 2 bis 3 Atmosphären gehalten wird.
  • Wenn die Imprägnierung der trockenen Gewebe-Flächenkörper 4 mit dem unter Wärme aushärtenden Harz abgeschlossen ist, wird die Temperatur im Inneren der Formvorrichtung von 160 ±5 °C auf 180 °C weiter erhöht. Das durch Imprägnieren in die trockenen Gewebe-Flächenkörper 4 eingebrachte, unter Wärme aushärtende Harz wird mittels Wärme bei einer Aushärttemperatur von 180 °C und einem Druck gehärtet, der gleich dem oder höher ist als der Harz-Imprägnierdruck, so daß die wabenförmige Sandwich-Verbundplatte geformt wird.
  • Obwohl das unter Wärme aushärtende Epoxy-Harz (Aushärttemperatur: 180 °C) als Imprägnierharz verwendet wird und die bei einer Temperatur von 180 °C aushärtbare Epoxy-Harzschicht oder Epoxy-Klebstoffschicht bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel als Dichtungselement 3 verwendet wird, hat es sich experimentell herausgestellt, daß eine ausreichende Dichtungsleistung und ein ausreichendes Aushärtungsausmaß selbst dann erzielt werden, wenn das Dichtungselement 3 mittels Wärme bei 120 °C für eine Zeitdauer von 60 Minuten gehärtet wird.
  • Die Aushärttemperatur des Dichtungselements 3 ist niedriger als die Temperatur, bei der das Imprägnieren des Imprägnierharzes bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel erfolgt. In dem Fall, in dem die erstgenannte Temperatur höher ist als die letztgenannte Temperatur, erfolgt ein anfängliches Härten des Klebstoffs durch Erhöhen der Temperatur des Dichtungselements 3 bis auf eine Klebstoff-Aushärttemperatur, und anschließend daran wird die Temperatur auf die Harz-Imprägniertemperatur abgesenkt, so daß die trockenen Gewebe-Flächenkörper 4 mit dem Harz imprägniert werden.
  • Es ist darauf hinzuweisen, daß in einem frühen Stadium des Erwärmungsvorgangs zum Härten des Dichtungselements 3 kein Vakuumdruck verwendet wird, sondern daß das Härten von diesem bei 121 ±5 °C erfolgt und der Vakuumdruck zum Einsatz kommt, nachdem 120 Minuten ab dem Beginn des Erwärmungsvorgangs verstrichen sind.
  • In dem Fall, in dem es sich bei dem Dichtungselement 3 um einen Klebstoff mit einem engen Aushärttemperaturbereich handelt, wird die Temperatur des Dichtungselements 3 bis auf die Aushärttemperatur erhöht, und ein Imprägniervorgang wird bei Abschluß des Härtens des Dichtungselements 3 gestartet. In diesem Fall erhält man eine gute Dichtungsleistung, wenn es sich bei dem Dichtungselement 3 um eine Folie handelt, die bei 180 °C härtet, da seine Wärmebeständigkeit ausreichend hoch ist.
  • Selbst wenn die Harz-Imprägniertemperatur und die Harz-Aushärttemperaturen in den nachfolgenden Harz-Imprägniervorgängen und Aushärtvorgängen gleich oder höher als 120 °C sind, erfolgt kein nachträgliches Aushärten des Dichtungselements 3 bei dieser Temperatur (Harz-Imprägniertemperatur oder Harz-Aushärttemperatur), so daß das Dichtungselement 3 das Harz daran hindern kann, in den Wabenkern 2 hinein zu fließen.
  • Da die Kombination der Materialien der wabenförmigen Sandwich-Verbundplatte, die die Dichtungselemente 3 verwendet, ähnlich der Kombination einer Sandwich-Platte ist, die durch den von Hand erfolgenden Aufeinanderlegvorgang hergestellt wird, werden die Dichtungselemente 3 zu keinem andersartigen Material in bezug auf die wabenförmige Verbund-Platte, und zwar im Gegensatz zu der in der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 295362/1997 beschriebenen Feuchtigkeitsbarrierenschicht.
  • Experimentelle Resultate eines flächenmäßigen Zugtests der wabenförmigen Sandwich-Verbundplatte der Erfindung sind in der nachfolgenden Tabelle veranschaulicht.
  • Tabelle 1
    Figure 00120001
  • Durch den flächenmäßigen Zugtest wurde verifiziert, daß die wabenförmige Sandwich-Verbundplatte keine Probleme hinsichtlich ihrer Festigkeit zeigte.
  • Obwohl die flächenweise Zugfestigkeit des Dichtungselements nicht ermittelt wurde, da der Zugtest für den Wabenkern durchgeführt wurde, läßt sich eine ausreichende Zugfestigkeit erzielen, da Komponenten von üblichen wabenförmigen Konstruktionen Materialien verwenden, die den in dem vorstehend beschriebenen Test verwendeten Materialien äquivalent sind.
  • 7 zeigt ein Verfahren zum Herstellen einer wabenförmigen Sandwich-Verbundplatte gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Bei dem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein unter Wärme aushärtendes Epoxy-Harz, das auf eine niedrige Viskosität eingestellt ist, als Imprägnierharz verwendet, und in ähnlicher Weise wie bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel werden trockene Gewebe-Flächenkörper 4, Dichtungselemente 3 und ein Wabenkern 2 bereitgestellt, und eine wabenförmige Sandwich-Anordnung wird durch das Stapeln der trockenen Gewebe-Flächenkörper 4 auf beiden Seiten des Wabenkerns 2 unter Zwischenanordnung der Dichtungselemente 3 dazwischen gebildet.
  • Die wabenförmige Sandwich-Anordnung wird in eine Formvorrichtung gesetzt, und eine Harz-Imprägnierleitung wird mit der Formvorrichtung verbunden. Die die wabenförmige Sandwich-Anordnung enthaltende Form wird in das Innere einer Heißpresse oder eines Ofens gesetzt, womit die vorbereitenden Schritte für den Formgebungsvorgang abgeschlossen sind.
  • Unter Erwärmung durch die Heißpresse oder den Ofen wird anschließend die Temperatur in dem Innenraum der Formvorrichtung auf bis zu 120 ±5 °C mit einer Rate von 1 °C pro Minute oder weniger erhöht, und die Temperatur von 120 ±5 °C wird für eine Zeitdauer von 130 ±10 Minuten aufrechterhalten, und anschließend wird die Temperatur von 120 ±5 °C mit einer Rate von 1 °C pro Minute oder weniger auf 40 ±5 °C reduziert.
  • Hierbei sollte das Vakuumausmaß innerhalb der Formgebungsvorrichtung derart sein, daß der Innenraum von dieser auf einem Druck von 2,08·104 Pa oder weniger in bezug auf einen Atmosphärendruck von 9,88·104 Pa [–600 mmHg oder darunter (bei Annahme des Atmosphärendrucks von 0 mmHg)] gehalten wird, nachdem 120 Minuten seit dem Erreichen einer Temperatur von 120 °C verstrichen sind.
  • Als Ergebnis des anfänglichen Härtens der Dichtungselemente 3 in der vorstehend beschriebenen Abfolge von Verarbeitungsschritten werden die trockenen Gewebe-Flächenkörper 4 getrocknet, und der Wabenkern 2 wird dicht eingeschlossen. Da das anfängliche Härten der Dichtungselemente 3 und der Tracknungsvorgang der trockenen Gewebe-Flächenkörper 4 gleichzeitig ausgeführt werden, müssen keinerlei neuen Verarbeitungsschritte zu der normalen Abfolge von Verarbeitungsschritten zum Formen von massiven Platten hinzugefügt werden.
  • Wenn die Temperatur im Inneren der Formvorrichtung 40 ±5 °C erreicht hat, wird ein unter Wärme aushärtendes Harz durch die Imprägnierleitung in die Formvorrichtung eingespritzt, und die trockenen Gewebe-Flächenkörper 4 werden mit dem unter Wärme aushärtenden Harz imprägniert, wobei der Einspritzdruck auf einem Druck von 2 bis 3 Atmosphären gehalten wird.
  • Wenn das Imprägnieren der trockenen Gewebe-Flächenkörper 4 mit dem unter Wärme aushärtenden Harz abgeschlossen ist, wird die Temperatur im Inneren der Formvorrichtung von 40 ±5 °C auf 180 ±5 °C erhöht. Das durch Imprägnieren in die trockenen Gewebe-Flächenkörper 4 eingebrachte, unter Wärme aushärtende Harz wird durch Wärme bei einer Aushärttemperatur von 180 °C sowie einem Druck, der gleich oder höher ist als der Harz-Imprägnierdruck, gehärtet, wobei auf diese Weise das Formen der wabenförmigen Sandwich-Verbundplatte erfolgt.
  • Obwohl die Temperatur, bei der das Imprägnieren des unter Wärme aushärtenden Harzes erfolgt, bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel für eine bestimmte Zeitdauer auf einer konstanten Temperatur gehalten wird, ist es möglich, die Notwendigkeit zum Halten einer konstanten Harz-Imprägniertemperatur für eine bestimmte Zeitdauer durch weiteres Reduzieren der Rate des Temperaturanstieges zu eliminieren.
  • Weiterhin ist es möglich, ein einlagiges Dichtungselement 3 unter Reduzierung der Gittergröße seines Trägermaterials zu verwenden.
  • Wie oben beschrieben, ist es möglich, eine wabenförmige Sandwich-Verbundkonstruktion mittels der RTM-Technik in einem Stück zu formen, sowie kostengünstige wabenförmige Sandwich-Komponenten herzustellen, da das anfängliche Härten der Dichtungselemente zum dichten Einschließen eines Wabenkerns sowie der Trocknungsvorgang von trockenen Gewebe-Flächenkörpern gemäß der vorliegenden Erfindung gleichzeitig ausgeführt werden.
  • Es sind zwar derzeit bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung veranschaulicht und beschrieben worden, jedoch versteht es sich, daß die Offenbarung dem Zweck der Erläuterung dient und daß im Umfang der Erfindung verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können.

Claims (4)

  1. Verfahren zum Herstellen einer wabenförmigen Sandwich-Verbundplatte (1), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: – Stapeln von Elementen aus unter Wärme aushärtendem Dichtungsmaterial (3) auf beiden Seiten eines Wabenkerns (2) und Stapeln von trockenen Gewebeelementen (4) auf dem Dichtungsmaterial (3); – Härten des Dichtungsmaterials (3) durch Erwärmen des Dichtungsmaterials (3) und des trockenen Gewebematerials (4) auf die Aushärttemperatur des Dichtungsmaterials (3) und Halten dieser Temperatur für eine bestimmte Zeitdauer; – Imprägnieren des trockenen Gewebematerials (4) mit einem unter Wärme aushärtenden Harz unter Veränderung der Temperatur des Dichtungsmaterials (3) und des trockenen Gewebematerials (4) auf eine Harz-Imprägniertemperatur und Halten dieser Temperatur für eine bestimmte Zeitdauer; und – Härten des durch Imprägnieren in das trockene Gewebematerial (4) eingebrachten Harzes durch Erwärmen des Dichtungsmaterials (3) und des trockenen Gewebematerials (4) auf die Aushärttemperatur des unter Wärme aushärtenden Harzes und Heißpressen von diesen für eine bestimmte Zeitdauer, wobei ein Dichtungsmaterial (3) verwendet wird, bei dem es sich (a) um eine Laminatlage handelt, die durch Laminieren einer Vielzahl von unter Wärmeeinwirkung aushärtenden Harzschichten (3a) gebildet wird, in die Mikroballons aus Glas gemischt werden, oder (b) um eine Laminatlage handelt, die aus mindestens zwei unter Wärme aushärtenden Klebstoffschichten (3c) sowie aus einer zwischen den unter Wärme aushärtenden Klebstoffschichten (3c) angeordneten, unter Wärme aushärtenden Harzschicht (3a) gebildet wird, wobei Mikroballons aus Glas in die unter Wärme aushärtende Harzschicht (3a) gemischt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Dichtungsmaterial (3) bei einer Temperatur gehärtet wird, die niedriger ist als die Aushärttemperatur des Imprägnierharzes.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Dichtungsmaterial (3) bei einer Temperatur gehärtet wird, die gleich der oder höher als die Aushärttemperatur des Imprägnierharzes ist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Dichtungsmaterial (3) und das trockene Gewebematerial (4) zum Zweck des Härtens mit einer Rate von 1 °C pro Minute erwärmt werden.
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