PROCESS FOR BONDING OF OBJECTS USING A HEAT-HARDENABLE ADHESIVE

Abstract: 1. A method of bonding objects by means of a heathardenable adhesive which is heated in the adhesion joint by passage of current through an electrically conductive fibrous material embedded therein, characterized in that the fibrous material is arranged with a fibre orientation in accordance with the main stress direction of the adhesion joint and use is made of a splicing adhesive which effervesces or expands under the action of heat.

Description: Verfahren zur Herstellung eines Körpers durch Verbin den von Einzelteilen mittels Kleben Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für einen Körper gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Bei der Herstellung von Bauteilen in Sandwichbauweise mit jenem Stützkern aus porösem oder zellförmig aufgebautem Material, beispielsweise einem Wabenkern, ist es schon üblich, zur Erhöhung der Haftfestigkeit seiner Deckschichten als Verbindungsmittel einen Klebstoff zu verwenden, der an der jeweiligen Deckschicht aufgetragen unter Zufuhr sn Wärme aufschäumt bzw. sich ausdehnt und infolgedessen beim anschliessenden Aushärten die Deckschicht an der betreffenden (mit Klebstoff ausgeschäumten) Wurzel des Stützkerns fest verankert. Jedoch sind die Möglichkeiten solcher Verwendung des als sogenannter Spleisskleber bezeichneten Klebstoffes natürlich von der Zugänglichkeit der Verbindungs- bzw. Klebefugen für die von aussen zuzuführende Wärme abhängig. So kommt bisher eine Verwendung von Spleisskleber zwischen besonders ausgedehnten (grossflächigen) Verbindungsflächen von stumpf gegeneinanderstossenden Teilen nicht in Betracht, beispielsweise nicht für das Verbinden von Stützkernabschnitten zur Herstellung eines grossflächigen Rotor blattes einer Grosswindenergieanlage. Denn sofern überhaupt die dem Inneren der jeweiligen Verbindungs- bzw. Klebefuge zuführbare Wärme ein Aufschäumen bzw. Ausdehnen des Klebstoffs bewirken kann, liessen sich bei einer entsprechend ausreichend intensiven Aussenbeheizung der zu verklebenden Stützkernabschnitte in deren Randzonen Wärme schäden kaum ausschliessen. Zudem wäre das Verfahren schon wegen relativ langer Aufwärmzeiten unwirtschaftlich. Der Erfindung liegt die.Aufgabe zugrunde, auch solche Einzel(bzw. Kern)teile (mit ausgedehnten Verbindungsflächen) mittels eines unter Wärme aufsch umen- den bzw. sich ausdehnenden und dann aushärtenden Klebstoffs zu einem Körper mit grossflächigen Verbindungsfugen ohne Wärme schäden zusammenfügen zu können, wobei nicht nur Einzelteile aus porösem oder zellförmig aufgebautem Material in Betracht kommen sollen, sondern auch Einzelteile, bei deren Zusammenfügung Unebenheiten oder Rauhigkeiten ihrer- Verbindungsflächen zu Dickenunterschieden der Klebstoffschicht führen. Diese Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art gemäss dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst, wonach in der jeweiligen Verbindungsfuge ein als elektrischer Heizleiter verwend- barer Faserstoff angeordnet wird, welcher nicht nur ein internes Beheizen des in der Verbindungsfuge befindlichen Klebstoffs gestattet, sondern nach dessen Aushärten als eine verstärkende Zwischenlage in der Klebverbindung der betreffenden Einzelteile fungieren kann. Diesbezüglich braucht in Weiterbildung der Erfindung bloss die Faserorientierunq des Faser stoffs entsprechend der Hauptbeanspruchungsrichtung der jeweiligen Verbindungsfuge gewählt zu werden; vorzugsweise kommt ein Fasergewebe, unter dem Kriterium der Widerstandsheizfähigkeit ein Kohlefasergewebe oder ein metallisiertes, insbesondere aluminiertes Glasfasergewebe in Betracht. Gemäss einer alternativen Lösung der Erfindungsaufgabe ist aber auch die Verwendung von bereits für die elektrische Widerstandsheizung gebräuchlichen Heizleitern (z.B. Heizfolien) möglich, sofern es auf eine verstärkende Zwischenlage in der Klebverbindung nicht ankommt. Soweit bei dem Verfahren gemäss der Erfindung die Druckkräfte infolge des Expansionsdrucks des Klebstoffs je Verbindungsfuge begrenzt werden sollen, braucht er bloss in der im Unteranspruch 3 gekennzeichneten Weise partiell zum Aufschäumen bzw. Ausdehnen gebracht zu werden, d.h. die Verbindungsfuge wird nicht gleichzeitig über ihre gesamte Länge, sondern nur abschnittsweise erwärmt. Hierdurch wird die Druckfläche (damit die Druckkräfte) entscheidend verringert, was beispielsweise die Herstellung der vorgenannten grossflächigen Rotorblätter bei tragbarem Vorrichtungsaufwand überhaupt erst ermdgli6ht. b Weitere bemerkenswerte Einzelheiten der Erfindung werden im nachfolgenden Ausführungsbeispiel verdeutlicht. Hierzu zeigt die Zeichnung perspektivisch und teilweise aufgeschnitten nur einen Ausschnitt von einem Stützkern aus Schaumkunststoff beispielsweise eines Rotorblattes. Der Stützkern ist aus einer Vielzahl von Einzelteilen 1 zusammengesetzt, deren Verbindung durch eine Klebmasse 2 in der jeweiligen Verbindungsfuge 2.1 sichergestellt ist; die Kleb masse ist zur besseren Verdeutlichung besonders dick dargestellt. Diese Klebmasse 2 beruht auf einem unter Wärme aufschäumenden bzw. sich ausdehnenden und dann aushärtenden Klebstoff (sogenannter Spleisskleber), beispielsweise Kleber FM40 der Firma/ Company Bloomingtail Dep., MarylandRUSA. Im angeführten Anwendungsbeispiel, nämlich einer grossflächigen Verbindungsfuge 2.1, wird die für das Ausdehnen und Aushärten nötige Wärme in der Verbindungsfuge als Widerstandswärme eines stromdurchflossenen Kohlefasergewebes 3 erzeugt, das z.B. im Klebstoff bzw. zwischen zwei Lagen desselben eingebettet ist; als Kohlefasergewebe kommt beispielsweise G801 der Firma Brochier, Lyon, Frankreich in Betracht. Hierbei kann die Stromzuführung, z.B. aus einer Niederspan nungs stromquelle (wie SchaJeiStransformator), über zwei Kupferst;-eifen 4 erfolgen, in denen je ein Ende des nur zu diesem Zweck aus der Verbindungsfuge 2.1 beidseitig herausragenden Kohlefasergewebes 3 eingefalzt ist; hieran können die Zuleitungen der Stromquelle in üblicher Weise angeschlossen, z.B. angeklemmt werden. Weitere Einzelheiten der Verwendung von Kohlefasergewebe als Mittel der elektrischen Widerstandswärmeerzeugung sind der älteren Patentanmeldung P 29 28 293. 7 entnehmbar. Aufgrund der über das Kohlefasergewebe 3 in der Verbindungsfuge 2.1 erzeugten Wärme mit der Folge einer Expansion des Klebstoffs kommt es zu einer in die Schaumkunststoffporen des Stützkerns bzw. seiner Einzelteile 1 eingepressten Klebmasse 2, welche nach dem Aushärten eine gegenseitige feste Verankerung der Einzelteile 1 sicherstellt. Das Kohlefasergewebe 3 erfüllt dann hierbei zugleich die Funktion einer Verstärkung der jeweiligen Klebestelle, durch welche sich im übrigen Fertigungstoleranzen der Einzelteile 1 bzw. Spaltweitentoleranzen der Verbindungsfuge 2.1 ausgleichen lassen; unter diesem Kriterium ist das Verfahren gemäss der Erfindung naturlich auch für das Verkleben von Einzelteilen mit geringfügig unebenen oder rauhen Verbindungsflächen von Vorteil. Wie vorstehend schon angedeutet, kann dem hohen Expansionsdruck des Klebstoffs begegnet werden, indem das Kohlefasergewebe 3 quer zur Erstreckungsrichtung der Verbindungsfuge 2.1 in beispielsweise durch Glasfasergewebestege gegeneinander isolierte Abschnitte unterteilt und Abschnitt für Abschnitt nacheinander mit zeitlicher Verzögerung stromdurchflossen bzw. erwärmt wird; die beiden dargestellten (nach Funktionserfüllung abtrennbaren) Kupferstreifen t würde man hierzu der Länge nach in eine entsprechende Anzahl isolierter Abschnitte unterteilen. Da das vorbeschriebene Verfahren nicht nur eine individuelle Temperaturführung gestattet, sondern aufgrund der thermischen Isolationswirkung des Schaumkunststoffs des Stützkerns beidseitig der Verbindungsfuge 2.1 Wärmeverluste weitgehend ausschliesst, ist es für den angegebenen Zweck der Herstellung eines grossflächigen Körpers als eine energetisch optimale Lösung anzusehen, nicht zuletzt wegen einer selbstverständlich auch möglichen Temperaturregelung auf der Basis von direkt in die Verbindungsfuge einsetzbaren Wärmefühlern (Thermoelemente).

Claims: Verfahren zur Herstellung eines Körpers durch Verbin den von Einzelteilen mittels Kleben Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung eines Körpers, der aus durch Kleben verbundenen Einzelteilen mit grossen Klebe- bzw. Verbindungsflächen zusammengesetzt ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass in den Verbindungsfugen (2.1) einem unter Wärme aufschäumenden bzw. sich aus dehnenden, wärmehärtbaren Klebstoff (2) als nbettung oder Matrix eines elektrisch leitenden Faserstoffes (3) infolge diesen durchfliessenden Stromes Widerstandswärme zugeführt wird. 2. Verfahren zur Herstellung eines Körpers, der es durch Kleben verbundenen Einzelteilen mit grossen Klebe- bzw. Verbindungsflächen zusammengesetzt ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass in den Verbindungsfugen einem unter Wärme auf schäumenden bzw. sich ausdehnen den, wärmehärtbaren Klebstoff mittels wenigstens eines darin eingebetteten und stromdurchflossenen, metalli schen Heizleiters Widerstandswärme zugeführt wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Faserstoff (3) bzw. der jewei lige metallische Heizleiter in der jeweiligen Verbin dungsfuge (2.1) in gegeneinander isolierte Abschnitte unterteilt und dass von Abschnitt zu Abschnitt Wider standswärme mit zeitlicher Verzögerung erzeugt wird. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Faserstoff mit liner Fa serorientierung entsprechend der Hauptbeanspruchungs richtung der jeweiligen Verbindungsfuge angeordnet wird. 5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, g e k e n n z e i c h n e t durch die Verwendung des Faserstof fes in Form eines Fasergewebes (3). 6. Verfahren nach Anspruch 5, g e k e n n z e i c h n e t durch Kohlefasergewebe (3). 7. Verfahren nach Anspruch 5, g e k e n n z e i c h n e t durch metallisiertes, insbesondere aluminier tes Glasfasergewebe. 8. Verwendung eines unter Wärme aufschäumenden bzw. sich ausdehnenden, wärmehärtbaren Klebstoffs, in welchem ein elektrisch leitender Faserstoff oder ein oder mehrere metallische Heizleiter eingebettet sind, zum Verkleben von grosse Verbindungsflächen aufwei senden Einzelteilen, insbesondere aus porösem oder zeliförmig aufgebautem Material, unter Zufuhr von Widerstandswärme infolge Stromflusses im Faserstoff bzw, in den Heizleiter.n.

Inventors: BRAND, KONRAD, ING. GRAD., FRANZ, DIETER, ING. GRAD.
Applicants: MESSERSCHMITT-BOLKOW-BLOHM GESELLSCHAFT MIT BESCHRANKTER HAFTUNG
Application year: 1980
Main classification: C09J5
IPC codes: C09J5, B29C65