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Dokumentenidentifikation DE60210244T2 28.12.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0001308264
Titel Verfahren zur Herstellung von Rohren aus Verbundwerkstoff, insbesondere für Klimaanlagen und mit diesem Verfahren hergestellte Rohre
Anmelder Airbus France, Toulouse, FR
Erfinder Eftymiades, Georges, 31820 Pibrac, FR;
Lazorthes, Benjamin, 31000 Toulouse, FR
Vertreter Sparing · Röhl · Henseler, 40237 Düsseldorf
DE-Aktenzeichen 60210244
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE, SK, TR
Sprache des Dokument FR
EP-Anmeldetag 11.10.2002
EP-Aktenzeichen 023620164
EP-Offenlegungsdatum 07.05.2003
EP date of grant 29.03.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.12.2006
IPC-Hauptklasse B29C 70/08(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse B29C 70/46(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Rohrsträngen aus einem Verbundwerkstoff, die insbesondere für die Klimaanlagennetze, die an Bord von Flugzeugen installiert sind, bestimmt sind.

An Bord eines Flugzeugs verwenden die Klimaanlagenrohrstränge zurückgeführte Luft. Diese Luft wird durch Wärmetauscher auf Verwendungstemperaturen zwischen 20°C und 30°C abgekühlt. Im Fall eines Ausfalls dieser Wärmetauscher sind die Rohrstränge so bemessen, dass sie gegen Temperaturen in der Größenordnung von 70°C beständig sind.

Außerdem müssen die Rohrstränge in Gegenwart von Feuer selbstlöschend sein und dürfen weder Rauch noch toxische Gase zum Einatmen freisetzen, um das Leben der Passagiere und der Besatzungsmitglieder zu schützen.

Schließlich müssen diese Rohrstränge dicht sein, da jegliches Entweichen von Luft zu einem Abzug von zusätzlicher Luft führen würde, was folglich den Kraftstoffverbrauch steigert.

Derzeit bestehen diese Rohrstränge aus zwei mit Phenolharz imprägnierten Glasgewebelagen. Die oberflächenbezogene Masse einer Lage beträgt ungefähr 300 g/m2, wobei die Lage mit 40% Harz imprägniert ist, was die oberflächenbezogene Masse der Lage auf 420 g/m2 bringt. Die Verwendung von zwei übereinander gelegten Lagen, die somit eine Gesamtheit mit einer oberflächenbezogenen Masse von 840 g/m2 bilden, ermöglicht es, die strukturelle Beständigkeit des Endprodukts zu garantieren.

Diese zwei Lagen werden in oder auf eine Metall- oder Verbundform mit einer Endform des Rohrstrangs drapiert. Zwei Technologien werden gewöhnlich für das, was die Form anbelangt, verwendet, die entweder aus zwei zusammenzufügenden Teilen bestehen kann, die eine hohle Matrize mit der Form des herzustellenden Stücks definieren, auf welcher die Lagen angeordnet werden, wobei eine aufblasbare Blase anschließend auf den Lagen installiert wird, dann aufgeblasen wird, um sie gegen die Form zu drücken, wie in US-A-4005234 und im Oberbegriff von Anspruch 1 beschrieben, oder aus einem Dorn mit der Form des herzustellenden Stücks bestehen kann, auf den die Lagen drapiert werden, wobei anschließend zwischen den Lagen und einer diese letzteren bedeckenden dichten Schicht ein Vakuum hergestellt wird.

Wenn die Lagen in oder auf der Form unter Druck stehen, wird die Gesamtheit in einem Wärmeschrank oder einem Autoklaven installiert, um für die Polymerisation entweder nur die Temperatur zu erhöhen oder die Temperatur und den Druck zu erhöhen.

Sobald diese erste Polymerisation beendet ist und der so hergestellte Rohrstrang auf die Umgebungstemperatur zurückgekehrt ist, wird ein Lack auf der Basis von Phenolharz mit Hilfe einer Anstrichpistole oder eines einfachen Pinsels auf den ganzen äußeren Teil des Rohrstrangs aufgebracht, um die Porositäten zu verschließen, die nach der Polymerisation vorhanden sein können.

Der Einsatz des Lacks stellt aufgrund der Anwesenheit des Lösungsmittels, das im Phenolharz enthalten ist, Einschränkungen dar, was die Hygiene und die Sicherheit betrifft. Eine zweite Polymerisation im Wärmeschrank wird dann durchgeführt, um diese Lackschicht zu polymerisieren. Dichtheitstests (Druck/Unterdruck) werden anschließend ausgeführt, um die Dichtheit des Rohrstrangs zu überprüfen.

In dem Fall, in dem die Dichtheit ungenügend wäre, wird dann eine zweite Lackschicht auf den Rohrstrang aufgebracht, der dann wieder im Wärmeschrank angeordnet wird, damit er erneut polymerisiert wird. Neue Tests werden am Rohrstrang durchgeführt, um seine Dichtheit zu kontrollieren. Wenn die Dichtheit erneut ungenügend ist, erfährt der Rohrstrang einen neuen Lack/Polymerisations/Test-Zyklus. Alle so hergestellten Rohrstränge werden getestet, um ihr Dichtheitsniveau zu überprüfen.

Folglich ist dieses Verfahren zur Herstellung eines Rohrstrangs einschränkend und verursacht einen großen Herstellungszyklus in Bezug auf die technologische Zeit zur Herstellung des Rohrstrangs. Es ist nicht an die industriellen Ziele angepasst, die die Verringerungen der Zyklen und der Kosten sind. Dieses Verfahren verlangsamt nicht nur den Herstellungszyklus des Rohrstrangs, sondern es verwendet auch Produkte, deren Einsatz Einschränkungen darstellt, was die Hygiene und die Sicherheit betrifft. Außerdem steht der so hergestellte Rohrstrang nicht in Einklang mit den Zielen der Einsparung an Masse und Kosten, da zwei vorimprägnierte Gewebelagen verwendet werden, an die sich die verschiedenen Lackschichten anschließen.

Das Ziel der Erfindung ist gerade die Beseitigung dieser Nachteile, indem ein gleichzeitig vereinfachtes, leicht durchzuführendes und zeitsparendes Herstellungsverfahren vorgeschlagen wird.

Dazu hat die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Verbund-Rohr strängen, wie es in Anspruch 1 definiert ist, zum Gegenstand.

Die Beschichtung auf der Basis eines Dichtungsmittels wird nur auf der Fläche der Lage angeordnet, die die Innenwand des Rohrstrangs bilden soll.

Gemäß einer ersten Ausführungsform des Verfahrens wird nach der Anordnung der Dichtungsmittelbeschichtung auf einer der Flächen der einzigen vorimprägnierten Lage in der oder auf der Form die Lagen-Beschichtungs-Ge samtheit angeordnet, die Gesamtheit wird durch Druck oder Unterdruck gegen die Form gepresst und die Polymerisation wird unter geeignetem Druck und geeigneter Temperatur durchgeführt.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform wird die einzige vorimprägnierte Lage durch Drapieren in oder auf der Form angeordnet, dann wird auf der drapierten Lage die Dichtungsmittelbeschichtung angeordnet, anschließend wird die Lagen-Beschichtungs-Gesamtheit durch Druck oder Unterdruck gegen die Form gepresst und die Polymerisation wird unter geeignetem Druck und geeigneter Temperatur durchgeführt.

In der einen und der anderen dieser Ausführungsformen kann die Form gemäß einer der zwei Technologien, an die weiter oben erinnert wurde, gebildet sein und in einem Wärmeschrank oder einem Autoklaven angeordnet werden, um die Polymerisation auszuführen.

Ein derartiges Verfahren ermöglicht es, Rohrstränge mit Struktureigenschaften herzustellen, die zu jenen der gemäß der herkömmlichen Technik hergestellten Rohrstränge vergleichbar sind und nach dem Ende der Polymerisation, die nicht wiederholt werden muss, gute Dichtheitseigenschaften aufweisen.

Außerdem ermöglicht es die Verwendung einer einzigen Lage, eine beträchtliche Einsparung auf dem Niveau der Kosten der gewebten oder nicht gewebten Struktur und ihrer Herstellung, die viel schneller ist, zu verwirklichen, wobei der so erhaltene Rohrstrang Struktureigenschaften aufweist, die zu jenen vergleichbar sind, die gemäß der weiter oben erwähnten Technik hergestellt wurden.

Weitere Merkmale und Vorteile gehen aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen des Verfahrens der Erfindung hervor, wobei die Beschreibung nur als Beispiel und in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen gegeben wird, in denen:

1 schematisch die ersten Schritte einer ersten Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung darstellt, und

2a und 2b eine zweite Ausführungsform darstellen.

In 1 wurden die zwei ersten Schritte A und B zur Ausführung des Verfahrens der Erfindung dargestellt.

Im ersten Schritt A wird in einem Behälter 1 die Imprägnierung einer Faserstruktur beispielsweise eines trockenen Glasgewebes 2 mit Hilfe eines geeigneten Harzes 3, das im Behälter 1 enthalten ist, durchgeführt. Auf dem Luftfahrtgebiet ist das Glasgewebe nämlich wegen seiner Strukturbeständigkeitseigenschaften und seines geringen Preisniveaus besonders geschätzt. Andere Arten von Gewebe, beispielsweise aus Aramidfasern, insbesondere Kevlar, oder aus einem nicht gewebten Material, können natürlich verwendet werden.

Das Gewebe 2 liegt gemäß der Erfindung in Form einer einzigen Lage vor, die eine oberflächenbezogene Masse von mindestens ungefähr 400 g/m2 aufweist.

Das Imprägnierungsharz 3 ist beispielsweise ein Phenol-, Epoxid- oder Polyimidharz und die Imprägnierung erfolgt im Durchlauf gemäß einem Imprägnierungsanteil von mindestens 40%, wobei das imprägnierte Gewebe, das mit dem Bezugszeichen 4 bezeichnet ist, für die Herstellung der in Betracht gezogenen Rohrstränge direkt verwendbar ist.

Im Voraus, d. h. vor der Formung in einer Form (in 1 nicht dargestellt), wird das imprägnierte Gewebe 4 dem Schritt B unterzogen, während dessen das imprägnierte Gewebe 4, das vorher aufgewickelt wurde, abgewickelt wird, um zwischen zwei Druckwalzen 5 durchzulaufen, damit es gegen eine feine Schicht 6 gedrückt wird, die von einer Spule 7 abgewickelt wird und ein selbstlöschendes Dichtungsmittel bildet.

Die zwei Druckwalzen 5 drücken die zwei übereinander gelegten Bänder 4 und 6 mit geeignetem Druck zu einem einzigen Gewebeband 8 zusammen, das sowohl das vorimprägnierte Gewebe 4 als auch die Schicht 6 umfasst.

Dieses Gewebeband 8 kann beispielsweise leicht auf eine Form mit der Gestalt des herzustellenden Stücks drapiert werden.

Vorzugsweise wird die Seite 14 des Bandes 8, auf der sich das vorimprägnierte Gewebe 4 befindet und die aufgrund der Anwesenheit des Phenol-, Epoxid- oder Polyimidharzes eine klebende Eigenschaft aufweist, gegen die Wand der Form angeordnet, um eine gute Haftung an der Form zu erhalten.

Die Form ist gemäß einer der im Oberbegriff beschriebenen zwei Technologien gebildet, wobei die gebildete Gesamtheit, die entweder aus zwei Formteilen mit der inneren Blase oder aus einem Dorn besteht, in einem Wärmeschrank oder einem Autoklaven installiert wird, um entweder nur die Temperatur zu erhöhen oder um die Temperatur und den Druck zu erhöhen, um das Harz des vorimprägnierten Gewebes zu polymerisieren.

Bei der Polymerisation klebt die Schicht 6 natürlich an das Gewebe 4, was folglich eine dichte Barriere auf der Innenfläche des Rohrstrangs erzeugt, da das vorimprägnierte Gewebe 4 gegen die Form gepresst wird.

Das Dichtungsmittel, das sich im Inneren des Rohrstrangs befindet, ist folglich geschützt vor Stößen, Kratzern oder Reibungen, die die Dichtheitseigenschaften des Rohrstrangs verschlechtern können.

Die Anwesenheit dieser Schicht 6 verbessert den Zustand der Oberfläche im Inneren des Rohrstrangs, was folglich die Strömung des Fluids im Rohrstrang verbessert. Im Fall einer Form aus zwei Teilen mit einer inneren Blase wird außerdem die Entnahme aus der Form aufgrund der Abwesenheit von Kontakten zwischen dem vorimprägnierten Gewebe 4 und den Silikonelementen der Blase, die das Gewebe 4 gegen die Form pressen, erleichtert.

Es ist zu beachten, dass eine einzige vorimprägnierte Gewebelage 4 verwendet wird, um den Rohrstrang herzustellen, während vorher zwei Lagen erforderlich waren, was den Drapierungsvorgang zweiteilt. Selbst wenn die Verwendung einer größeren Menge an Imprägnierungsharz diese einzige Lage schwerer macht, deren oberflächenbezogene Masse größer ist als 400 g/m2, weist der so hergestellte Rohrstrang trotzdem eine Endmasse auf, die geringer ist als die summierte Masse der zwei Lagen der früheren Technik. Die Verwendung einer einzigen Lage ermöglicht es auch, eine beträchtliche Einsparung im Preisniveau des vorimprägnierten Gewebes und seiner Herstellung zu verwirklichen.

Obwohl die Verwendung eines Dichtungsmittels es nicht ermöglicht, sich von den Tests zur Überprüfung der Dichtheit, die auf die Rohrstränge angewendet werden, zu befreien, haben diese Tests trotzdem gezeigt, dass der gemäß dem Verfahren der Erfindung erhaltene Rohrstrang gute Dichtheitseigenschaften nach der ersten Polymerisation besitzt. Folglich hat es sich erwiesen, dass die Anzahl von gemäß der Erfindung hergestellten Rohrsträngen, die bei den Versuchen als fehlerhaft erkannt wurden und die mit einem zusätzlichen Lack behandelt werden mussten, der mittels eines Pinsels aufgebracht wurde, nur noch einen geringen Prozentsatz, der geringer ist als 10% bezüglich der Gesamtheit der hergestellten Rohrstränge, aufweist. Im Fall eines Dichtheitsfehlers erfordern außerdem die guten Dichtheitseigenschaften des gemäß dem Verfahren der Erfindung hergestellten Rohrstrangs nur eine einzige Aufbringung des Lacks, um die gewollte Dichtheit zu erhalten, was auch zum Vermindern der Herstellungszyklen beiträgt.

Vorteilhafterweise liegt das Dichtungsmittel in Form einer selbstlöschenden feinen Schicht vor, die in die vorimprägnierte Verbund-Gewebelage vor der Phase der Herstellung der Rohrstränge integriert wird.

Anstelle einer feinen Schicht kann das Dichtungsmittel in Form einer Paste, insbesondere eines Gelüberzugs vom selbstlöschenden Melamintyp, vorliegen, die auf dem vorimprägnierten Gewebe 4 vor der Phase der Herstellung der Rohrstränge abgeschieden wird.

Die Paste kann mit dem Pinsel auf einer der Flächen des Gewebes 4 ausgebreitet werden.

Das Dichtungsmittel kann in die gewebte oder nicht gewebte und vorimprägnierte Armierung während der Phase der Herstellung des Rohrstrangs und nicht mehr vorher, wie es gerade beschrieben wurde, integriert werden.

Eine derartige Ausführungsvariante ist durch die 2a und 2b im Rahmen der Herstellung eines zylindrischen Rohrstrangs mit Hilfe einer Form aus zwei Teilen 20a bzw. 20b dargestellt, die jeweils eine hohle halbzylindrische Matrize aufweisen, auf die eine einzige vorimprägnierte Gewebelage 24 drapiert wird.

Wie im vorangehenden Beispiel besteht die einzige Lage aus einer gewebten oder nicht gewebten Struktur von trockenen Fasern mit einer oberflächenbezogenen Masse von mindestens 400 g/m2, die mit einem geeigneten Harz, beispielsweise vom Phenol-, Epoxid- oder Polyimidtyp, vorimprägniert sind.

Das Dichtungsmittel, beispielsweise eine dünne Schicht 26, wird anschließend auf die einzige Lage 24 drapiert. In dem Fall, in dem das Dichtungsmittel eine Paste ist, wie weiter oben definiert, wird diese auf die Lagen 24 aufgebracht, wenn sich diese letzteren in der Form (20a, 20b) befinden.

Eine aufblasbare Blase 21 wird vor der Annäherung und vor dem Verschließen der zwei Teile 20a, 20b in der Form angeordnet und die Gesamtheit (2b) wird in einem Wärmeschrank oder Autoklaven 22 installiert, um entweder nur die Temperatur zu erhöhen, wobei der Druck durch die einzige Blase sichergestellt wird, oder die Temperatur und den Druck zu erhöhen, um die Polymerisation durchzuführen.

Nach der Entnahme des Rohrstrangs aus der Form werden schließlich die Dichtheitstests ausgeführt, indem der Rohrstrang unter Druck, dann unter Unterdruck gesetzt wird. Wie im vorangehenden Fall wird, wenn ein Dichtheitsfehler festgestellt wird, eine Lackschicht, und zwar eine einzige, dann mit dem Pinsel auf das fehlerhafte Stück gestrichen, um die vollständige Dichtheit des Rohrstrangs wiederherzustellen. Eine zweite und letzte Polymerisation wird dann durchgeführt.

Schließlich ist die Erfindung offensichtlich nicht auf die vorstehend dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen begrenzt, sondern deckt im Gegenteil alle Varianten ab, insbesondere was die Art des Dichtungsmittels und seine Anordnungsmodalitäten sowie die Art der Fasern des Gewebes und des Imprägnierungsharzes anbelangt.


Anspruch[de]
Verfahren zum Herstellen von Verbund-Rohrsträngen, insbesondere für Klimaanlagen, anhand einer Struktur aus mineralischen oder organischen, natürlichen oder künstlichen Fasern, bei dem die Faserstruktur mit einem geeigneten Harz imprägniert wird und nach der Formung in oder auf einer Form die Temperatur und eventuell der Druck erhöht werden, um das Harz zu polymerisieren, wobei eine Abdichtung der Wand des geformten Teils während dieses Verfahrens ausgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass:

– eine Faserstruktur hergestellt wird, die aus einer einzigen Lage (2, 24) mit einer flächenbezogenen Masse von wenigstens etwa 400 g/m2 gebildet ist,

– die einzige Lage (2, 24) mit Hilfe des Harzes mit einem Imprägnierungsanteil von wenigstens 40% imprägniert wird,

– dann auf einer der Flächen der einzigen Lage (2, 24) eine Beschichtung (6, 26) aus einem Dichtungsmittel angeordnet wird, derart, dass ein einziges Band erhalten wird, wovon eine Fläche durch das imprägnierte Gewebe und die andere Fläche durch die Dichtungsmittelschicht gebildet ist,

– wobei die Polymerisation ausgeführt wird, während die einzige Lage (2, 24) und ihre Beschichtung (6, 26) in oder auf der Form (20a, 20b) geformt werden, wobei die imprägnierte Faserstruktur nach der Polymerisation die Rohrstrangstruktur bildet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungsmittel durch eine dünne, selbstlöschende Schicht (6) gebildet ist. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungsmittel, das durch die Schicht (6) gebildet ist, gegen ein im Voraus mit einem geeigneten Harz imprägniertes Fasergewebe (4) gepresst wird und die einzige Lage (4) bildet, wobei das Band anschließend in oder auf einer geeignet geformten Form drapiert angeordnet wird. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die durch das imprägnierte Gewebe (4) gebildete Fläche des Bandes gegen die Wand der Form angeordnet wird. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungsmittel durch eine Paste, insbesondere eine selbstlöschende Paste des Melamin-Typs gebildet ist. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungsmittel, das durch die Paste gebildet ist, auf eine der Seiten eines im Voraus imprägnierten Fasergewebes (4), das die einzige Lage bildet, aufgebracht wird und dass dann die Gesamtheit in oder auf einer geeignet geformten Form drapiert wird. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche der Lage (4), die nicht mit dem Dichtungsmittel beschichtet ist, gegen die Formwand angeordnet wird. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorimprägnierte einzige Lage (24) in oder auf der Form (20a, 20b) durch Drapieren angeordnet wird, dass dann auf der drapierten Lage (24) die Dichtungsmittel-Beschichtung (26) angeordnet wird, dass dann die Gesamtheit aus Lage und Beschichtung gegen die Form (20a, 20b) gepresst wird und dass die Polymerisation in einem Wärmeschrank oder in einem Autoklaven (22) ausgeführt wird. Rohrstrang, der durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 erhalten werden kann. Rohrstrang nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsmittel-Beschichtung (6, 26) die Innenwand bildet.






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