DD262275A1 - Massstabtraeger aus kohlenstoffaserverstaerktem plast - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Massstabtraeger aus kohlenstoffaserverstaerktem Plast in Form eines Messbandes oder bandartigen Massstabes mit einem Laengen-Temperaturkoeffizienten a0, dessen KFP-Struktur mit PETP-Folie abgedeckt ist. Ziel der Erfindung ist die Verbesserung des Designs solcher Massstabtraeger durch eine attraktive, funktionell abgestimmte Oberflaechengestaltung, ohne Beeintraechtigung der vorteilhaften mechanischen und physikalischen Eigenschaften. Erfindungsgemaess ist die PETP-Folie einseitig mit einer extrem duennen Metallschicht versehen, die mittels bekannter Technologien der Vakuumbeschichtung aufgebracht wurde. Als Beschichtungsmaterial kommen Aluminium, Titannitrid, oder Chrom-Nickel-Legierungen zum Einsatz.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Maßstabträger aus kohlefaserverstärktem Plast bevorzugt in Form eines Meßbandes oder eines bandartigen Maßstabes, der sich durch einen Längen-Temperaturkoeffizienten α = 0 auszeichnet. Die Nutzung der Erfindung bietet sich dann an, wenn das Design solcher KFP-Strukturen durch eine attraktive funktionell abgestimmte Oberflächengestaltung zu verbessern ist.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Neben den bewährten Meßbändern aus Stahl, den seit längerem bekannten Plastmeßbändern unter Verwendung von Glasfasern gibt es neuerdings verschiedenartigste Meßbänder aus kohlenstoffaserverstärktem Plast. Die in DD-WPG 01 B/ 2473707 und DE-OS 3616584 beschriebenen Lösungen schlagen Bänder vor, die gegenüber Meßbändern aus hochfestem Stahl bei drastisch reduzierter Maßße vergleichbare Festigkeitsparameter aufweisen und sich von allen Entwicklungen durch einen Längen-Temperaturkoeffizienten α = 0 abheben. Diesen Bändern ist unabhängig vom detailierten Aufbau der Plastmatrix und konstruktiver Details, eigen, daß alle Verstärkungsfasern des Meßstabträgers streng ausgerichtet und dicht gepackt angeordnet sind. Dazu werden die Fasern in Form von Rovings eingesetzt. Die empfindlichen Kohlenstoffasern sind durch prädestiniertes Verstärkungsmaterial gegen mechanische Einwirkung von außen geschützt. Sind die Kohlenstoffasern in einem Mischlaminat eingeordnet, erfolgt dieser Schutz bevorzugt durch die robusten Glas- oder Aramidfasern. Bei reinen Kohlenstoffaserlaminaten ist eine gesonderte Schutzschicht, die gegebenenfalls gleichzeitig der Querverstärkung dient, unumgänglich. Die Schutzschicht wird üblicherweise beidseitig der Kohlenstoffaser-Rovings aufgebracht und ist im Vergleich zu diesen von extrem geringer Dicke. Die zulässige Gesamtdicke der Schutzschichten beträgt maximal 30% der Laminatdicke. Als Schutzschicht soll bevorzugt Glasvlies, das nach dem Aufbringen auf minimale Dicke abgeschliffen wird, Verwendung finden. Als weitere geeignete Schichtmaterialien werden schußfaserverstärktes Glasgewebe bzw. Nähgewirke, Folien, Plastpulver und Lacke genannt. Für den praktischen Einsatz solcher Bänder hat sich jedoch erwiesen, daß Kohlenstofflaminate mit hochfesten Fasern den vielfältigen Anforderungen (u.a. hohe Zerreißkraft, kleine Aufwickeldurchmesser), Anforderungen am besten entsprechen. In diesem Fall (darf um den Längen-Temperaturkoeffizienten α = 0 tatsächlich zu erreichen) die Schutzschicht nur noch 5... 10% der Laminatdicke betragen, so daß von den o.g. Materialien für ein Meßband üblicher Dicke nur noch PETP-Folien infrage kommen. Die Verwendung solcher Folien ist auch bei der vorgeschlagenen längsgeteilten Ausführung von KFP-Meßbändern (DE-OS 3616584) notwendig. Neben der Wahrnehmung der Schutzfunktion für die Kohlenstoffasern dienen sie hier dazu, zwei oder mehrere KFP-Streifen zu einem Band zu fügen und durch die Ausbildung von Filmscharnieren einen eventuellen Längsbruch des Maßstabträgers vorwegzunehmen. Dazu bieten sich gereckte PETP-Folien aufgrund ihrer quasi unendlich großen Ermüdungsbeständigkeit geradezu an; hinzu kommt ihre ausgezeichnete Verschleißfestigkeit. Die Verwendung klarsichtiger PETP-Folie führt allerdings dazu, daß die Struktur des Laminats und dessen schwarze Eigenfarbe einschließlich technologisch nicht auszuschließender Fehlstellen, z. B. separierte Fasern, sichtbar sind. Für ein Meßmittel befriedigt diese optische Qualität nicht, zumal so das Aufbringen einer durchgängig kontrastierenden Maßverkörperung erschwert wird. Das zusätzliche Aufbringen üblicher Beschichtungsmaterialien, z. B. verschleißfester Lacke oder Plastpulver, entfällt, da damit infolge der verfahrensbedingten Mindestschichtdicken die zulässige Gesamtdicke der Schutzschicht überschritten und ggf. die angestrebte Scharnierwirkung aufgehoben wird.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die optische Qualität der Oberfläche von Maßstabträgern aus kohlefaserverstärktem Plast, bei denen die Fasern mit hohem Volumenanteil unidirektional angeordnet und durch PETP-Folien abgedeckt sind, bei Beibehaltung bisheriger vorteilhafter Gebrauchseigenschaften zu verbessern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, das angestrebte Design ohne negative Beeinflussung der mechanischen und physikalischen Eigenschaften des Maßstabträgers, namentlich bezüglich Längen-Temperaturkoeffizient, Flexibilität sowie Quer- und Abriebfestigkeit, zu erreichen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die zum Schutz der Kohlenstoffaser verwendete gereckte PETP-Folie mit einer Metallschicht extrem geringer Dicke beschichtet wird. Hierfür kommen erfindungsgemäß Aluminium, Titannitrid oder Chrom-Nickel-Legierungen zum Einsatz, die mittels bekannter Technologie der Vakuumbeschichtung einseitig auf die Folie aufgebracht werden. Die sich aus beiden Folien ergebende Schichtdicke beträgt einschließlich der Dicke des Metalllauftrages bei hochfesten Kohlenstoffasern 5... 10% bzw. bei hochmoduligen Fasern 10...30% der KFP-Schicht. Bei der Verwendung von Aluminium ist die Folie bevorzugt so auf den Maßstabträger aufgebracht, daß die Aluminiumschicht innen, d.h. am KFP-Laminat, und damit vor Verschleiß geschützt, liegt. Es ist möglich, daß nur die Maßverkörperung tragende Seite des Maßstabträgers eine beschichtete Folie aufweist. Die Gegenseite ist folglich nur mit einer unbeschichteten, ggf. eingefärbten PETP-Folie abgedeckt. Die Folien sind in jedem Fall miteinander verschweißt. Die Dicke der verwendeten Folien ist bevorzugt kleiner 10 Mikrometer, wobei der Auftrag des Beschichtungsmaterials maximal 2 Mikrometer ausmacht. Der erfindungsgemäße Maßstabträger weist somit neben einer glatten Oberfläche und einer dem Verwendungszweck angepaßten Farbgebung die zu vordernde gute Verschleißfestigkeit auf. Zudem zeichnet sich die vorgeschlagene Gestaltung der Oberfläche des Maßstabträgers durch eine gute Korrospondenz mit der Herstellungstechnologie aus.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert. Fig. 1 zeigt links den Querschnitteines erfindungsgemäßen Maßstabträgers bei Aluminiumbeschichtung; rechts ist dieser Schnitt bei Beschichtung mit Titannitrid dargestellt. Als Maßstabträger wird ein längsgeteiltes Meßband aus kohlenstoffaserverstärktem Plast angenommen. Der Grundkörper des Meßbandes setzt sich aus zwei 5 mm breiten Bandstreifen 1 zusammen, die zu 60Vol.-% aus hochfesten Kohlenstoffaser-Rovings 2 bestehen. Die KFP-Bandstreifen sind beidseitig mit PETP-Folien 3 und 4 so beschichtet, daß sich zwischen ihnen ein Filmscharnier 5 mit einer Breite von max. 1 mm ausbildet. Die Dicke des Meßbandes beträgt 0,2 mm. Im Beispiel links ist die 4 Mikrometer dicke Folie 3 so aufgebracht, daß die 100 Nanometer dicke Aluminiumschicht 6 zu den Bandstreifen 1 zeigt. Die Aluminiumschicht 6 wurde unter Vakuum bei einer Arbeitsgeschwindigkeit von 5...6 (max. 10) m/s auf die PETP-Folie 3 aufgebracht. Die der Maßverkörperung entgegenliegende Folie 4 ist schwarz eingefärbt. Mit diesem Schichtaufbau wird gewährleistet, daß einerseits die das Design bestimmende Aluminiumschicht bei rauhen Nutzungsbedingungen (z.B. Schleifen auf dem Boden, häufiges Aufwickeln) genügend geschützt wird und zusätzlich Fehlstellen optisch ohne Beeinträchtigung der Verschleißfestigkeit ausgeglichen werden. Aufgrund der ausgezeichneten Verschleißfestigkeit von Titannitrid ist es im Beispiel rechts zweckmäßig, sowohl die Folie 3 als auch die Folie 4 einseitig (jeweils außen) mit Titannitrid 7 zu belegen. Infolge der unterschiedlichen Beanspruchung werden diese Dicken mit 0,2...0,5 Mikrometer (Folie 3, mit Maßverkörperung) bzw. 2 Mikrometer (Folie 4) festgelegt. Das Aufbringen dieser Schichten erfolgt im reaktiven Verfahren bei einer Arbeitsgeschwindigkeit von 0,1 ...0,2 (max. 1,0) m/s.

Claims (6)

1. Maßstabträger aus kohlefaserverstärktem Plast in Form eines bandartigen Maßstabes, bei dem die Fasern unidirektional und durch Polyesterfolien abgedeckt sind, gekennzeichnet dadurch, daß die Folien mit Metall beschichtet sind.

2. Maßstabträger nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Beschichtungsmaterial Aluminium, Titannitrid oder eine Chrom-Nickel-Legierung verwendet wird, das einseitig aufgebracht ist.

3. Maßstabträger nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die sich aus beiden Folien ergebende Shcichtdicke einschließlich der Dicke des Metallauftrages bei hochfesten Fasern 5... 10% bzw. bei hochmoduligen Fasern 10...30% der KFP-Schicht beträgt.

4. Maßstabträger nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß bei Verwendung von Aluminium die Folien auf dem KFP-Grundkörper so aufgebracht sind, daß die Aluminiumschicht zum Grundkörper zeigt.

5. Maßstabträger nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß nur die die Maßverkörperung tragende Seite des Maßstabträgers eine beschichtete Folie aufweist.

6. Maßstabträger nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Dicke der Metallschicht auf der Seite, die die Maßverkörperung trägt, geringer ist als auf der Gegenseite.