DE102010028875B4

DE102010028875B4 - Containers made of composite material

Info

Publication number: DE102010028875B4
Application number: DE102010028875.6A
Authority: DE
Inventors: Prof. Dr. Hufenbach Werner; Dr. Lepper Martin; Jens Werner; Enrico Ladusch
Original assignee: Leichtbau Zentrum Sachsen GmbH
Current assignee: Leichtbau Zentrum Sachsen GmbH
Priority date: 2010-05-11
Filing date: 2010-05-11
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2030-05-12
Also published as: DE102010028875A1

Abstract

Es wird ein Behälter aus faserverstärktem Material mit einem oder mehreren Anschlussstücken vorgestellt, wobei das faserverstärkte Material eine oder mehrere Lagen eines geflochtenen Textils aufweist, dass mit einem Matrixmaterial getränkt ist und bei dem wenigstens ein Teil der Fasern ohne Unterbrechung vom Behälterkorpus in die Anschlusstücke geführt ist und dort die Anschlussformen ausbildet. Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Behälters offenbart. Der Behälter wird bevorzugt als Behälter eingesetzt.A container made of fiber-reinforced material with one or more connecting pieces is presented, the fiber-reinforced material having one or more layers of a braided textile that is impregnated with a matrix material and in which at least some of the fibers are passed from the container body into the connecting pieces without interruption and forms the connection types there. Furthermore, a method for producing such a container is disclosed. The container is preferably used as a container.

Description

Die Erfindung betrifft Behälter aus Verbundmaterial. Dieses Verbundmaterial weist einen geflochtenen ein- oder mehrlagigen Textilkern auf, der in einem aushärtenden Material eingebettet ist. Die Fasern verlaufen dabei teilweise auch ohne Unterbrechung in Anschlusstücke an dem Behälter hinein. Das Verfahren zur Herstellung eines derartigen Behälters sieht vor, dass das Fasermaterial auf einen Kern aufgeflochten wird. Dabei sind eine oder mehrere Faserlagen möglich. Kennzeichnend für den Behälter ist, dass nicht nur der Korpus, sondern auch die Anschlussstücke, ohne Unterbrechung, wenigstens eines Teils der Flechtfasern, bei der Herstellung mit ausgebildet werden. Die Anschlussstücke sind bevorzugt als Flansche ausgeführt.The invention relates to containers made of composite material. This composite material has a braided single or multi-layer textile core embedded in a thermosetting material. The fibers run partly without interruption in fittings on the container inside. The method for producing such a container provides that the fiber material is braided onto a core. One or more fiber layers are possible. Characteristic of the container is that not only the body, but also the fittings, without interruption, at least a portion of the braiding fibers are formed in the manufacture. The fittings are preferably designed as flanges.

Die Erfindung betrifft insbesondere Behälter, die aufgrund des vorgesehenen Inhalts Kräften aus dem Behälterinneren sowie Kräften durch dynamische Beanspruchungen (bspw. Beschleunigungs- und Bremskräfte bei Kfz-Transport) widerstehen können müssen.In particular, the invention relates to containers which, due to the intended content, must be able to withstand forces from the container interior as well as forces due to dynamic loads (for example acceleration and braking forces in motor vehicle transport).

In der US 5,568,878 wird ein Druckbehälter beschrieben, der aus einem Verbundmaterial besteht, dessen Kern aus gewickelten Fasern besteht. Der Druckbehälter weist ein rohrförmiges Mittelteil mit kreisförmigem Querschnitt sowie zwei kugelsegmentförmige oder ellipsoide Abschlussstücke an den beiden Enden des Mittelteils auf. Mindestens in einem der Pole dieser Abschlussstücke ist ein Anschlussflansch angeordnet. Um die Stabilität der Konstruktion zu gewährleisten besteht der Anschlussflansch aus einer flanschförmigen Buchse die aus dem Behälter herausragt und in dessen Inneren ein, mit der Form des Abschlussstückes korrespondierendes Gegenstück ausgeformt ist. Zur Gewährleistung der Stabilität ist die Buchse mit einem metallischen Verstärkungsring umgeben, der ebenfalls bis in das Behälterinnere reicht und ein Gegenstück zur Halterung aufweist, dass zwischen dem des Flansches und der Behälterwandung angeordnet ist. Damit der Verstärkungsring um die Buchse herum gelegt werden kann, ist er in mindestens zwei Einzelteile zerlegbar. Nachteilig an dieser Konstruktion ist der aufwendige Aufbau, der darüber hinaus die Dichtheit des Behälters nicht garantieren kann.In the US 5,568,878 a pressure vessel is described, which consists of a composite material whose core consists of wound fibers. The pressure vessel has a tubular central part with a circular cross-section and two spherical segment-shaped or ellipsoidal end pieces at the two ends of the central part. At least in one of the poles of these end pieces a connection flange is arranged. To ensure the stability of the construction of the flange consists of a flange-shaped socket which protrudes from the container and in the interior of a, with the shape of the end piece corresponding counterpart is formed. To ensure stability, the bushing is surrounded by a metallic reinforcing ring, which also extends into the container interior and has a counterpart to the holder, which is arranged between that of the flange and the container wall. So that the reinforcing ring can be placed around the bushing, it can be dismantled into at least two individual parts. A disadvantage of this construction is the complex structure, which moreover can not guarantee the tightness of the container.

Die US 6,485,668 81 sieht vor, auf einen Grundkörper ein Fasermaterial, das mit einem thermoplastischen Material gemischt ist, aufzubringen und anschließend teilweise zu härten. Diese teilweise gehärtete Grundstruktur wird in einer Form unter Wärmezufuhr durch einen Balg in die Form ausgetrieben. Das entstehende Endprodukt kann auch Ansätze für Anschlussstücke aufweisen. Der Prozess ist jedoch sehr komplex und das Austreiben in die Form durch den Balg unzuverlässig und energieintensiv.The US 6,485,668 81 provides to apply to a body a fibrous material which is mixed with a thermoplastic material, and then to partially harden. This partially cured basic structure is expelled in a mold by supplying heat through a bellows into the mold. The resulting end product may also have approaches for fittings. However, the process is very complex and expelling the mold through the bladder is unreliable and energy intensive.

Die US20090071930 beschreibt, dass eine gewindeartige Anschlussstruktur für einen faserverstärkten Druckbehälter bereits bei dessen Herstellung vorgesehen wird. Dies geschieht, indem ein Ansatzstück auf den noch nicht ausgehärteten Anschlussteil des Verbundmaterials aufgesetzt und dieses anschließend gehärtet wird. Weitere Ausgestaltungen beschreiben Varianten des Anschlussstücks. Da es aufgrund der gewählten Technologie problematisch ist, eine dauerhafte Dichtheit und zuverlässige Kraftübertragung von der Behälterwandung auf das Anschlussstück zu gewährleisten, erfordert der Herstellungsprozess erhöhte Sorgfalt und Aufwand.The US20090071930 describes that a thread-like connection structure for a fiber-reinforced pressure vessel is already provided during its manufacture. This is done by placing an extension on the not yet cured connector part of the composite material and this is then cured. Further embodiments describe variants of the connection piece. Since it is problematic due to the chosen technology to ensure a permanent tightness and reliable power transmission from the container wall to the connector, the manufacturing process requires increased care and effort.

Es existieren eine Reihe weiterer Lösungen, die überwiegend drauf abstellen, ein Anschlussstück während der Herstellung in den Behälter zu integrieren. Da Anschlussstück und Behälterkorpus jedoch stets getrennte Bauteile sind, die aufwendig miteinander verbunden werden müssen, sind Dichtheit und Kraftübertragung zwischen Behälterkorpus und Anschlussstück problematisch.There are a number of other solutions that focus mainly on integrating a connector during manufacture in the container. However, since fitting and container body are always separate components that must be laboriously connected together, tightness and power transmission between container body and fitting are problematic.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Behälter aus faserverstärktem Material zu schaffen, der die Nachteile des Standes der Technik beseitigt und dabei schnell und kostengünstig zu fertigen ist. Insbesondere geht es darum, den Behälterkorpus und die Anschlussstücke daran in einem gemeinsamen Prozess aus einem Stück herzustellen. Der Behälter wird bevorzugt als Druckbehälter eingesetzt.It is an object of the present invention to provide a container made of fiber-reinforced material, which eliminates the disadvantages of the prior art and is quick and inexpensive to manufacture. In particular, it is a question of producing the container body and the connecting pieces in one piece in a common process. The container is preferably used as a pressure vessel.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist in Anspruch 1 dargestellt. Ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Behälters ist in Anspruch 8 beschrieben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösung sind den rückbezogenen Unteransprüchen offenbart.The achievement of this object is shown in claim 1. A method for producing the container according to the invention is described in claim 8. Advantageous embodiments of the solution according to the invention are disclosed in the dependent claims.

Der erfindungsgemäße Behälter wird bevorzugt in einer rohrförmigen langestreckten, runden Form hergestellt. Dies hat sich als vorteilhaft erwiesen, da Rundungen den angreifenden Druckkräften besonders gut widerstehen können. Aus diesem Grund ist es problematisch, wenn die runde Form an Anschlussstücken (häufig Flansche) für Zuleitungen oder Ventilanschlüsse unterbrochen werden muss.The container according to the invention is preferably produced in a tubular elongate, round shape. This has proven to be advantageous because rounding can withstand the attacking compressive forces particularly well. For this reason, it is problematic if the round shape at fittings (often flanges) for supply lines or valve connections must be interrupted.

Der erfindungsgemäße Behälter ist aus faserverstärktern Material gefertigt. Er weist einen Korpus auf, der den eigentlichen Behälter bildet, sowie ein oder mehrere Anschlusstücke, die bevorzugt als Flansche ausgebildet sind. Die Faserverstärkung weist eine oder mehrere Lagen von Textil auf, das aus Fasern besteht, die miteinander verflochten sind. Wenigstens eine Teilmenge der Gesamtzahl der Fasern der Anschlussstücke ist ohne Unterbrechung aus dem Korpus in die Anschlussstücke geführt. Das Textil ist in ein ausgehärtetes Matrixmaterial eingebettet. Die Fasern sind einsträngig und/oder mehrsträngig ausgebildet.The container according to the invention is made of fiber-reinforced material. It has a body which forms the actual container, and one or more connecting pieces, which are preferably formed as flanges. The fiber reinforcement comprises one or more layers of textile composed of fibers which are interwoven. At least a subset of the total number of fibers of the fittings is routed without interruption from the body into the fittings. The textile is in a cured matrix material embedded. The fibers are single-stranded and / or multi-stranded.

Die Fasern bestehen bevorzugt aus Glas, Metall, Keramik oder textilem Material. Prinzipiell sind alle Fasern geeignet, die von dem Matrixmaterial nicht angegriffen werden und eine Verstärkung des Matrixmaterials leisten. Vorteil des geflochtenen Aufbaus der Textillagen ist, dass die einzelnen Fasern nicht gegeneinander verrutschen können und so die definierte Faserverteilung des Flechtvorganges auch bei späteren Arbeitsgängen (z. B. Tränken mit Matrixmaterial) bestehen bleibt.The fibers are preferably made of glass, metal, ceramic or textile material. In principle, all fibers are suitable which are not attacked by the matrix material and make a reinforcement of the matrix material. The advantage of the braided structure of the textile layers is that the individual fibers can not slip against each other and thus the defined fiber distribution of the braiding process also remains in later operations (eg impregnation with matrix material).

Der Behälter besteht aus dem Korpus und den Anschlussstücken.The container consists of the body and the fittings.

Die Fasern verlaufen durch den Korpus. Die Anschlussstücke sind ebenfalls aus faserverstärktem Material ausgebildet. Da wenigstens ein Teil der Fasern der Anschlussstücke ohne Unterbrechung aus dem Korpus in die Anschlussstücke geführt ist, wird die Druckkraft, die sich an den Anschlusstücken aufbaut von den durchgehenden Fasern in den Korpus des Behälters abgeleitet. Da es keine Unterbrechung des Materials gibt, können auch keine Undichtigkeiten an den Übergängen der Anschlussstücke in den Korpus entstehen. Die Richtungen der Fasern sind vorteilhaft so gewählt, dass sie parallel zur Richtung der angreifenden Kräfte verlaufen und so die Kräfte besonders gut von den Anschlussstücken in den Behälterkorpus leiten.The fibers run through the body. The fittings are also formed of fiber reinforced material. Since at least a portion of the fibers of the fittings are uninterrupted out of the body into the fittings, the compressive force that builds up on the fittings is dissipated by the continuous fibers into the body of the container. Since there is no interruption of the material, no leaks can occur at the junctions of the fittings in the body. The directions of the fibers are advantageously chosen so that they run parallel to the direction of the attacking forces and thus guide the forces particularly well from the fittings into the container body.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Mittelteil des Behälters von länglicher, rohrförmiger Gestalt, wobei die beiden Enden des Rohres kugelsegmentförmige bzw. nach außen gewölbte formideale Endstücken (Polstücken) aufweisen. Der Korpus wird hier von dem rohrförmigen Mittelteil und den beiden Polstücken gebildet. Da der Faserverlauf jedoch vorteilhaft ohne Unterbrechung durch den Mittelteil und die Polstücken sowie wenigstens teilweise auch durch die Anschlussstücke verläuft, sind Mittelteil und Polstücke sowie Anschlussstücke nicht einzeln darstellbar sondern werden als Einheit gefertigt. Die Hauptsymmetrieachse des Behälters entspricht der Längsachse des rohrförmigen Mittelteils des Behälters. Es sind in weiteren Ausführungsformen jedoch auch polygonale Querschnittsformen des Korpus und unregelmäßige Körper möglich.In a preferred embodiment, the central part of the container is of elongate, tubular shape, the two ends of the tube having spherical segment-shaped or outwardly arched formideal end pieces (pole pieces). The body is formed here by the tubular central part and the two pole pieces. However, since the fiber shape advantageously extends without interruption by the middle part and the pole pieces and at least partially by the fittings, the middle part and pole pieces and fittings are not individually representable but are manufactured as a unit. The main axis of symmetry of the container corresponds to the longitudinal axis of the tubular central part of the container. However, in other embodiments, polygonal cross-sectional shapes of the body and irregular bodies are also possible.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden insbesondere Flanschstücke hergestellt, die auf bzw. an den Polstücken des Behälters sitzen und nicht am rohrförmigen Mittelteil.With the method according to the invention in particular flange pieces are made, which sit on or on the pole pieces of the container and not on the tubular central part.

In einer werteren bevorzugten Ausführungsform sind die Richtungen der Fasern der Lagen so gewählt, dass die Kraftaufnahme zu einer optimalen Festigkeit des Behälters führt. Die Fasern verschiedener Lagen können unterschiedlich ausgerichtet sein. Beispielhaft weist die unterste Lage Fasern auf, die in nahezu 90° (typisch 85°) sowie 0° zur Längsachse des Behälters verlaufen, während die darüber liegende Lage Faserorientierungen in +45° und –45° zur Längsachse enthaften. Die Fasern sind bevorzugt so ausgerichtet, dass sie den Kraftfluss unterstützen.In a further preferred embodiment, the directions of the fibers of the layers are chosen such that the force absorption leads to an optimum strength of the container. The fibers of different layers can be oriented differently. By way of example, the lowermost layer has fibers which extend in almost 90 ° (typically 85 °) and 0 ° to the longitudinal axis of the container, while the layer above lay fiber orientations in + 45 ° and -45 ° to the longitudinal axis. The fibers are preferably oriented to assist the flow of force.

Die Fasern, sowohl einer Lage als auch verschiedener Lagen, können in Material, Dicke und Struktur variieren. So sind bevorzugt an besonders bruchgefährdeten Stellen Verstärkungen des Fasermaterials möglich.The fibers, both one layer and different layers, can vary in material, thickness and structure. Thus, reinforcements of the fiber material are preferably possible at particularly fracture-risk areas.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Behälter auf einer Seite Verstärkungsfasern auf, die im Wesentlichen parallel zur Längsachse verlaufen. Auf diese Weise kann bei Behältern, die in der Nähe der beiden Behälterenden gelagert sind, die Durchbiegung aufgrund des Gewichts des Behälters und des Behälterinhalts verringert bzw. ein Bruch vermieden werden.In a preferred embodiment, the container has on one side reinforcing fibers, which extend substantially parallel to the longitudinal axis. In this way, in the case of containers which are stored in the vicinity of the two container ends, the deflection due to the weight of the container and the container contents can be reduced or a break avoided.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Behälter Indikatorfasern oder Sensorfasern auf. Diese sind vorteilhaft leitfähig. Wenn die Leitfähigkeit einer solchen Faser beispielsweise stark abnimmt, deutet dies auf einen Bruch dieser Faser und damit auf das bevorstehende Versagen des Behälters hin. Diese Sensorfasern enthalten in einer werteren bevorzugten Ausführungsform Dehnungsmessstreifen und die erforderlichen Zuleitungen, um die aktuelle Beanspruchung des Behälters erfassen zu können.In a preferred embodiment, the container has indicator fibers or sensor fibers. These are advantageously conductive. For example, if the conductivity of such a fiber decreases sharply, this indicates a break in that fiber and hence the impending failure of the container. In a further preferred embodiment, these sensor fibers contain strain gauges and the necessary feed lines in order to be able to detect the current load of the container.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind in das Textil Funktionsfasern einbezogen, die vorteilhaft zur Heizung oder Kühlung des Behälterinhalts dienen. Sie können vorteilhaft als Schläuche ausgebildet sein, in denen ein Heiz- oder Kühlmitttel zirkuliert oder als elektrische Heiz- oder Kühlelemente (beispielsweise Peltier-Elemente)) ausgeführt sein.In a further preferred embodiment, functional fibers are included in the textile, which advantageously serve for heating or cooling the container contents. They may advantageously be designed as hoses in which a heating or Kühlmitttel circulated or designed as electrical heating or cooling elements (for example, Peltier elements)).

Die Anschlussstücke sind bevorzugt axialsymmetrisch so angeordnet, dass ihre Symmetrieachse mit der Hauptsymmetrieachse des Behälters zusammenfällt. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind jedoch auch Anschlussstücke außerhalb der Symmetrieachsen des Behälters und von diesen beabstandet angeordnet Auch hier ist wenigstens eine Teilmenge der Gesamtzahl der Fasern der Anschlussstücke ohne Unterbrechung aus dem Korpus in die Anschlussstücke geführt.The connecting pieces are preferably arranged axially symmetrical so that their axis of symmetry coincides with the main axis of symmetry of the container. In a further preferred embodiment, however, connecting pieces are also arranged outside the symmetry axes of the container and spaced therefrom. Here too, at least a subset of the total number of fibers of the connecting pieces is guided without interruption out of the body into the connecting pieces.

Bei dem Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Behälters werden eine oder mehrere Lagen von Fasern auf einen Kern geflochten. Dieser Kern kann aus mehreren Teilen bestehen, was es ermöglicht, den Kern problemlos aus dem fertigen Geflecht oder dem fertigen Behälter zu entfernen. Dazu kann der Kern irr seine Teile zerlegt und diese durch Öffnungen des Textils herausgenommen werden. Diese Öffnungen entstehen bevorzugt dadurch, dass Behälteröffnungen mit einem Dorn oder Stift beim Umflechten freigehalten werden. Es können auch Teile des Kernes in dem Geflecht und dann in dem fertigen Behälter verbleiben. Vor und/oder während und/oder nach dem Flechten erfolgt ein ein- oder mehrmaliges Tränken des Fasermaterials mit Matrixmaterial. Dieses wird anschließend ausgehärtet.In the method of making the container of the invention, one or more layers of fibers are braided onto a core. This core can consist of several parts, which makes it possible to easily remove the core from the finished braid or the finished container to remove. For this purpose, the core can be broken down into its parts and taken out through openings in the textile. These openings are preferably formed by the fact that container openings are kept free with a mandrel or pin when braiding. Also, parts of the core may remain in the braid and then in the finished container. Before and / or during and / or after braiding, a single or multiple impregnation of the fiber material with matrix material takes place. This is then cured.

Der Kern weist in einer bevorzugten Ausführungsform die Teile für die Anschlussstücke auf. Diese werden während des Flechtens ohne Unterbrechung des Faserverlaufs aus dem Korpus in die Anschlussstücke mit geflochten. Sollten Verstärkungen oder Verdickungen (beispielsweise für ein Flanschblatt) notwendig sein, können diese durch wiederholtes Umflechten der entsprechenden Teile des Kerns hergestellt werden. Öffnungen in den Anschlussstücken (beispielsweise für Schraubenlöcher) werden vorteilhaft erzeugt, indem in den Kern an den vorgesehenen Stellen Stifte oder Dome eingesteckt sind, um die das Flechtwerk herumgeführt wird, so dass diese Stellen nicht von Geflecht bedeckt werden. In einer bevorzugten Verfahrensweise erfolgt das Umflechten ohne die notwendigen Öffnungen vorzusehen. Nach dem Flechten und vor dem Aushärten des Matrixmaterials werden an den notwendigen Stellen Dome in das Geflecht eingesteckt, die nach dem Aushärten entfernt werden können und dann die Öffnungen freigeben.The core has, in a preferred embodiment, the parts for the fittings. These are braided during braiding without interrupting the fiber flow from the body into the fittings. If reinforcements or thickenings (for example for a flange sheet) are necessary, they can be made by repeatedly braiding the corresponding parts of the core. Openings in the fittings (for example, screw holes) are advantageously created by inserting into the core at the intended locations pins or domes around which the wickerwork is passed, so that these locations are not covered by braid. In a preferred procedure, braiding takes place without the necessary openings. After braiding and prior to curing of the matrix material, dome are inserted into the mesh at the necessary locations, which can be removed after curing and then release the openings.

Der Kern kann mehrere gleich- oder verschiedenartige Formen aufweisen, so dass während eines Flechtvorganges mehrere gleiche oder verschiedenartige Behälter geflochten werden können, die in späteren Arbeitsgängen voneinander getrennt werden.The core can have a number of identical or different shapes, so that during a braiding process several identical or different containers can be braided, which are separated from one another in later operations.

In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Kern aus einer expandierbaren flexiblen Hülle, die mit einem Medium, bevorzugt Luft oder Wasser, gefüllt und anschließend umflochten wird. Der Kern kann durch Ablassen des Mediums leicht aus dem fertigen Geflecht entfernt werden.In a preferred embodiment, the core consists of an expandable flexible shell, which is filled with a medium, preferably air or water, and then braided. The core can be easily removed from the finished mesh by draining the medium.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform besteht der Kern aus einem löslichen Material, das nach dem Flechten in einem geeigneten Lösungsmittel aufgelöst und so aus dem Textil entfernt werden kann. So können auch Kerne aus vollständig umflochtenen Textilbereichen entfernt werden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsförm verdampft oder verdunstet der Kern unter Hitzeeinwirkung aus dem Inneren des fertigen Geflechts.In another preferred embodiment, the core is a soluble material which, after braiding, can be dissolved in a suitable solvent to remove it from the textile. Thus, cores can be removed from completely braided textile areas. In a further preferred embodiment, the core evaporates or evaporates from the interior of the finished braiding under the effect of heat.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besteht der Kern aus einem ausschmelzbaren Stoff oder einem Stoff geringer Härte, der durch mechanisches Zerkleinern zerstört werden kann.In a further preferred embodiment, the core consists of a fusible substance or a substance of low hardness, which can be destroyed by mechanical crushing.

In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Flechten mittels bereits mit Matrixmaterial getränkter oder benetzter Fasern. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Tränken mit Matrixmaterial während des Flechtvorganges. Das Tränken kann einmal oder mehrmals erfolgen. Vorteilhaft wird ein Geflecht, das aus bereits mit Matrixmaterial getränkten oder benetzten Fasern erstellt wurde nach dem Flechtvorgang nochmals getränkt.In a preferred embodiment, braiding takes place by means of fibers already impregnated or wetted with matrix material. In a further preferred embodiment, the impregnation with matrix material takes place during the braiding process. The soaking can be done once or several times. Advantageously, a braid which has been created from fibers already impregnated or wetted with matrix material is again soaked after the braiding process.

Bevorzugt wird ein einmaliges Tränken der trockenen Fasern nach Stand der Technik (d. h. ein bekannter Infiltrationsprozess) wie der Vari- oder RTM-Prozess eingesetzt.Preferably, a one-time soaking of the dry fibers of the prior art (i.e., a known infiltration process) such as the Vari or RTM process is employed.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein fertig geflochtenes Textil auf den Kern aufgezogen.In a preferred embodiment, a finished braided textile is applied to the core.

Vorteilhaft werden während des Flechtvorganges Verstärkungsfasern und/oder Indikatorfasern und/oder Funktionsfasern in einzelne Lagen mit eingeflochten und/oder zwischen Lagen eingelegt und/oder auf die Lagen aufgelegt und so in den Herstellungsprozess und damit in den Behälter integriert.During the braiding process, reinforcing fibers and / or indicator fibers and / or functional fibers are advantageously woven into individual layers and / or sandwiched between layers and / or applied to the layers and thus integrated into the production process and thus into the container.

Bei den Verstärkungsfasern handelt es sich um Fasern, die entlang von Hauptbelastungsrichtungen des Behälters verlaufen und diesen dort verstärken. Dies geschieht vorteilhaft, indem die Faserrichtung parallel zur Richtung der angreifenden Kräfte verläuft.The reinforcing fibers are fibers that run along and reinforce main loading directions of the container. This is done advantageously by the fiber direction is parallel to the direction of the attacking forces.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden vorgefertigte Textillagen in den Flechtvorgang einbezogen um vorteilhaft nicht flechtbare Konturen zu bedecken oder eine Verstärkung des Fasermaterials an besonders beanspruchten Stellen zu erreichen.In a further preferred embodiment, prefabricated textile layers are included in the braiding process in order to advantageously cover non-braiding contours or to achieve reinforcement of the fiber material at particularly stressed areas.

In einer bevorzugten Verfahrensweise wird eine Reihe von zwei oder mehr zusammenhängenden Kernen umflochten und mit Matrixmaterial getränkt. Nach dem Aushärten erhält man so eine Reihe zusammenhängender Behälter. Diese Reihe wird dann mit einem Trennverfahren nach dem Stand der Technik in einzelne Behälter zerteilt. Die Behälter können dabei gleichartig oder unterschiedlich sein. Die Reihe von Kernen kann dabei ebenfalls mit einer oder mehreren Lagen von Textil versehen werden. In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Trennung der umflochtenen Kerne vor dem Tränken mit Matrixmaterial.In a preferred procedure, a series of two or more contiguous cores are braided and soaked with matrix material. After curing, this gives a series of contiguous containers. This series is then cut into individual containers using a prior art separation method. The containers can be the same or different. The row of cores can also be provided with one or more layers of textile. In a preferred embodiment, the separation of the braided cores takes place before impregnation with matrix material.

In einer werteren bevorzugten Ausführungsform werden ins Innere des Behälters gerichtete Wölbungen hergestellt, indem eine äquivalente nach außen gerichtete Wölbung auf einen Kern geflochten und nach dem Entfernen des Kerns, vor dem Aushärten, nach innen gestülpt wird. Das Tränken mit Matrixmaterial erfolgt dabei vor oder nach dem Umstülpen der Wölbung.In a further preferred embodiment, directed into the interior of the container bulges are prepared by an equivalent after braced outwards on a core and after removal of the core, before putting it, is turned inside out. The impregnation with matrix material takes place before or after the everting of the curvature.

Die Behälter können in einem werten Größenbereich nach diesem Verfahren gefertigt werden. So sind kleinere Behälter mit einem Liter Inhalt oder weniger ebenso möglich, wie große Behälter für den LKW- oder Schienentransport mit mehreren Kubikmetern Inhalt.The containers can be manufactured in a size range according to this method. Thus, smaller containers with a liter of content or less are just as possible as large containers for truck or rail transport with several cubic meters of content.

Erläuterungen zu den FigurenExplanations to the figures

Die 1 und 2 stellen dreidimensionale Ansichten eines erfindungsgemäß hergestellten Behälters (10) mit zwei flanschförmigen Anschlussstücken (10a und 10b) dar.The 1 and 2 represent three-dimensional views of a container according to the invention ( 10 ) with two flange-shaped connecting pieces ( 10a and 10b ).

3 zeigt die unterschiedlich geformten Bereiche eines erfindungsgemäßen Behälters: rohrförmiges Mittelteil (13), Polstücke (12), sowie flanschförmige Anschlussstücke (10a und 10b). three shows the differently shaped regions of a container according to the invention: tubular middle part ( 13 ), Pole pieces ( 12 ), as well as flange-shaped connecting pieces ( 10a and 10b ).

4 zeigt schematisch, welche Steigungswinkelwinkel α für die Zuführung der Fasern beim Flechten möglich sind. Der Steigungswinkel muss zwischen 10° und 80° verlaufen. 4 shows schematically, which pitch angles α are possible for the feeding of the fibers in the braiding. The pitch angle must be between 10 ° and 80 °.

5 stellt einen einstückigen Kern (2) für einen Behälter dar. Die Kernteile (2a), (2b) für die flanschförmigen Anschlussstücke werden erfindungsgemäß mit Fasern umflochten, die sich wenigstens teilweise aus der Umflechtung des Korpusteils heraus erstrecken. 5 represents a one-piece core ( 2 ) for a container. The core parts ( 2a ) 2 B ) for the flange-shaped connecting pieces are braided according to the invention with fibers which at least partially extend out of the braid of the body part.

In 6 ist dargestellt, wie das Matrixmaterial über eine Öffnung (3) in eine Form (6) eingegossen wird, in der der mit einem Textil (4) umflochtene Kern (5) eingepasst ist.In 6 is shown how the matrix material via an opening ( three ) into a form ( 6 ), in which the with a textile ( 4 ) braided core ( 5 ) is fitted.

7 zeigt einen Behälter (10) mit einem flanschförmigen Anschlussstück. Der Behälter ist rotationssymmetrisch zur Achse des Flansches., 7 shows a container ( 10 ) with a flange-shaped connection piece. The container is rotationally symmetric to the axis of the flange.,

8 zeigt, wie ein Kern (5), zur gleichzeitigen Herstellung mehrere Behälter, in einem Flechtrad (8) umflochten wird. Die Fasern werden dabei von Spulen (7) abgezogen und in unterschiedlichen Winkeln auf den Kern (5) aufgeflochten. Der Kern wird dabei in Bewegungsrichtung z vorgeschoben. 8th shows how a core ( 5 ), for simultaneously producing a plurality of containers, in a wicker ( 8th ) is braided. The fibers are thereby from coils ( 7 ) and at different angles on the core ( 5 ). The core is thereby advanced in the direction of movement z.

9 zeigt den Vorgang aus 5 in Frontalansicht des Flechtrades (8). 9 shows the process 5 in frontal view of the wicker wheel ( 8th ).

10 zeigt einen Kern (5) zur Modellierung einer Reihe von Behältern. Dieser Kern (5) wird ohne Unterbrechung umflochten. Die Trennung der Kerne (5) für die einzelnen Behälter erfolgt nach dem Flechten oder alternativ nach dem Tränken mit Matrixmaterial und dem anschließendem Aushärten. 10 shows a core ( 5 ) for modeling a series of containers. This core ( 5 ) is braided without interruption. The separation of the nuclei ( 5 ) for the individual containers takes place after braiding or alternatively after impregnation with matrix material and subsequent hardening.

11a und 11b zeigen den Prozess zur Erzeugung einer konvexen, ins Innere des Behälters (10) gewölbten Fläche (9b). Wie in 11a wird gezeigt, wird eine nach außen gerichtete Wölbung (9a) erzeugt. Nach dem Entfernen des hier nicht dargestellten Kernes kann diese nach innen gestülpt (11b), mit Matrixmaterial getränkt und ausgehärtet werden. Das Matrixmaterial kann auch vor dem Umstülpen zugesetzt und nach dem Umstülpen ausgehärtet werden. 11a and 11b show the process of creating a convex, inside the container ( 10 ) curved surface ( 9b ). As in 11a is shown, an outward curvature ( 9a ) generated. After removal of the core, not shown here, it can be turned inside out ( 11b ), soaked with matrix material and cured. The matrix material can also be added before everting and cured after everting.

12 zeigt ein Beispiel für einen großformatigen Behälter (10). Dieser Behälter (10) weist ein Anschlussstück (10a) auf, dessen Achse mit keiner der Symmetrieachsen des Korpus des Behälters (10) zusammenfällt. Der Verlauf (11) der Fasern der Faserverstärkung im Korpus des Behälters (10) ist schematisch dargestellt. 12 shows an example of a large-sized container ( 10 ). This container ( 10 ) has a connecting piece ( 10a ) whose axis does not coincide with any of the symmetry axes of the body of the container ( 10 ) coincides. The history ( 11 ) of the fibers of the fiber reinforcement in the body of the container ( 10 ) is shown schematically.

13 zeigt eine erste Variante der Herstellung der Flanschform. Der Kern (5) weist eine besonders hohe Steigung im Flanschbereich auf, an die das Textil (4) angelegt wird. Anschließend wird der Bereich des Behälters und des Flansches mit Matrixmaterial getränkt. Alternativ erfolgt vor oder nach dem Tränken das Beschneiden des überstehenden Textiles. 13 shows a first variant of the production of the flange. The core ( 5 ) has a particularly high pitch in the flange area, to which the textile ( 4 ) is created. Subsequently, the area of the container and the flange is impregnated with matrix material. Alternatively, before or after the impregnation, the trimming of the protruding textile.

14 stellt eine weitere Variante der Flanschherstellung dar. Das Textil (4) wird um ein Kernteil (2a) herum gelegt, dass die Flanschform bestimmt. Anschließend wird der Bereich des Behälters und des Flansches mit Matrixmaterial getränkt. Alternativ erfolgt auch hier vor oder nach dem Tränken das Beschneiden des überstehenden Textiles. 14 represents another variant of the flange production. The textile ( 4 ) becomes a core part ( 2a ) that determines the flange shape. Subsequently, the area of the container and the flange is impregnated with matrix material. Alternatively, the pruning of the protruding textile is also done here before or after soaking.

15 und 16 zeigen die beiden Stufen einer Vorgehensweise, bei dem der Textil (4) über den Kern (5) aufgebracht wird. Anschließend wird es beschnitten und der Flechteinleger (17) entfernt. Nun ist das Stülpen (S) um den Stülpring (16) herum möglich. Anschließend wird das Textil mit Matrixmaterial getränkt. Der Stülpring (16) verbleibt im Flansch des Behälters. 15 and 16 show the two stages of a procedure in which the textile ( 4 ) over the core ( 5 ) is applied. It is then trimmed and the lichen inlay ( 17 ) away. Now the everting (S) around the Stülpring ( 16 ) around. Subsequently, the textile is impregnated with matrix material. The Stülpring ( 16 ) remains in the flange of the container.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Gesamtheit möglicher Steigungswinkel α bei einem rohrförmigen BehälterWhole possible pitch angle α in a tubular container
22: Flechtkern für einen rohrförmigen Behälter mit zwei flanschförmigen AnschlussstückenBraided core for a tubular container with two flange-shaped connecting pieces
2a, 2b2a, 2b: Kernteile für flanschförmige AnschlussstückeCore parts for flange-shaped fittings
33: Öffnung zur Infiltration des MatrixmaterialsOpening for infiltration of the matrix material
44: geflochtenes Textilbraided textile
55: Flechtkernbraid
66: Formwerkzeugmold
77: SpulenDo the washing up
88th: Flechtradbraiding
9a9a: Vorbereitung einer WölbungPreparation of a vault
9b9b: Umstülpen der WölbungInversion of the vault
1010: Behälterkorpuscontainer body
10a, 10b10a, 10b: flanschförmige Anschlussstückeflange-shaped fittings
1111: verschiedene Winkelverläufe des geflochtenen Verstärkungsmaterialsdifferent angular profiles of the braided reinforcing material
1212: Polstückpole piece
1313: rohrförmiges Mittelteiltubular middle part
1414: Behälter-EndkonturContainer final contour
1515: mit Matrixmaterial getränktes TextilTextile impregnated with matrix material
1616: StülpringStülpring
1717: FlechteinlegerFlechteinleger
αα: Steigungswinkellead angle
zz: Vorschubrichtung des Kerns beim FlechtenFeed direction of the core during braiding
SS: Stülpen des TextilsSlip the textile

Claims

Fiber-reinforced material container with one or more fittings ( 10a ) 10b ), wherein one or more layers of a braided fabric are impregnated with a cured matrix material and at least a portion of the fibers are uninterrupted from the container body ( 10 ) into the fittings ( 10a ) 10b ) and there the shapes of these fittings ( 10a ) 10b ) trains.

Container according to claim 1, characterized in that the connecting piece ( 10a ) 10b ) is a flange.

Container according to claim 1 or 2, characterized in that it has a container body ( 10 ) with a tubular central part ( 13 ) and with outwardly curved pole pieces ( 12 ) having.

Container according to one of claims 1 to 3, characterized in that the connecting pieces ( 10a ) 10b ) are spaced from an axis of symmetry of the container.

Container according to one of claims 1 to 4, characterized in that a portion of the fibers, the forces (on the fittings 10a ) 10b ) in the body ( 10 ) of the container.

Container according to one of claims 1 to 5, characterized in that in more highly stressed areas of the container reinforcing fibers are arranged.

Container according to one of claims 1 to 6, characterized in that arranged in and / or between the layers of braided fabric indicator fibers and / or functional fibers.

Method for producing a container of fiber-reinforced material, comprising - one or more layers of fibers on a core ( 5 ), which consists of one or more parts, are braided, - the core ( 5 ) the container body ( 10 ) and the shape of the fittings ( 10a ) 10b ), - the fiber material at least partially without interruption of the fibers over all parts of the core ( 5 ), including the fittings ( 10a ) 10b ), - that the layers of fibers result in a textile which is impregnated with a matrix material before and / or during and / or after braiding, - the matrix material is hardened or cured after impregnation

Method according to claim 8, characterized in that a multipart core ( 5 ) is used.

Method according to one of claims 8 or 9, characterized in that the core ( 5 ) is removed from the finished textile by being disassembled into its parts and then removed through openings in the textile.

Method according to one of claims 8 to 10, characterized in that a core is used, of which a part remains in the finished textile.

Method according to one of claims 8 to 11, characterized in that prefabricated textile parts are included in the braiding process.

Method according to one of claims 8 to 12, characterized in that inward curvatures ( 9b ) of the container body by braiding on an outwardly arched core and these textile sections ( 9a ) are put inside after removal of the core.

Method according to one of claims 8 to 13, characterized in that during braiding reinforcing fibers and / or indicator fibers and / or functional fibers are woven into the layers and / or inserted between the layers and / or placed on the layers and by the subsequent impregnation be integrated with matrix material in the container.

Method according to one of claims 8 to 14, characterized in that several contiguous cores ( 5 ) and impregnated the resulting textile with matrix material and after curing, a separation of the individual containers is made.

Method according to one of claims 8 to 14, characterized in that a series of contiguous cores ( 5 ) and these cores ( 5 ) separated with their braiding and the textile is subsequently impregnated with matrix material.