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Glasfaserverstärkte Polyester-Erzeugnisse werden in Industrie und Landwirtschaft auf den verschiedensten Anwendungsgebieten in immer grösserem Masse eingesetzt und der Bedarf steigt ständig. Diese Verbreitung ist den guten mechanischen und sonstigen physikalischen und chemischen Eigenschaften zu danken.
Genügend allgemein bekannt ist die gute Zug-Druck-Festigkeit, Biegefestigkeit, Härte und Zähigkeit, die Unempfindlichkeit gegenüber Temperaturschwankungen, die Korrosionsbeständigkeit, das geringe spez. Gewicht, die niedrige Wärmeleitfähigkeit, die lange Lebensdauer usw. des glasfaserverstärkten Polyesters. Vom Standpunkt verschiedener Verwendungszwecke aus ist auch die Elastizität des glasfaserverstärkten Polyesters vorteilhaft, jedoch treten bei Zug- und Biegebeanspruchungen wegen des relativ kleinen Elastizitätsmoduls und der grossen spezifischen Längsdehnung grössere Formveränderungen auf.
Bei der Herstellung von grosse Ausmasse aufweisenden Produkten ist ein wesentliches Problem, dass die erforderliche Steifheit durch entsprechende Formgebung, durch Ausbildung von Verstärkungsrippen und durch mehrschichtige kastenartige Lösungen gewährleistet wird. Wenn die Steifheit durch Vergrösserung der Wandstärke gesteigert wird, so bedeutet das den mehrfachen Verbrauch von Polyester und Glasfaser, wodurch die Konstruktion sehr verteuert und somit unwirtschaftlich wird.
Eine bekannte und für bestimmte Verwendungszwecke geeignete Lösung zur Herstellung von selbsttragenden oder geringere Belastungen aushaltenden Konstruktionselementen besteht darin, dass zwei Polyesterplatten durch einen dazwischen befindlichen Wärmeisolationsstoff oder einer andern, den Zwischenraum ausfüllenden Substanz auf einen gegebenen Abstand gehalten werden. Bei der Herstellung von grössere Ausmasse aufweisenden Produkten, wie z. B. Behälter mit einem Fassungsvermögen von mehreren hundert m3 oder in Ausmassen und Form ähnlichen grösseren Bauobjekten konnte diese Methode bisher nicht mit Erfolg angewandt werden.
Es sind verschiedene kombinierte Lösungen auf Kunststoffbasis bekannt, bei denen orientierte
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B.Nr. 228994 beschrieben. Bei diesen Lösungen sind aber die angewandten Gerüstkonstruktionen auch selbst steif und wegen ihrer Eigensteifheit nicht zur Ausbildung von beliebig räumlich gekrümmten Oberflächen bei der Fertigung verschiedener Bauelemente geeignet.
Zweck der Erfindung ist die Ausbildung solcher glasfaserverstärkter Polyester-Schichtstoffe, die bei einer geringen Wandstärke über die erforderliche Steifheit und Elastizität verfügen, bei deren Herstellung der spezifische Verbrauch an Kunststoff gesenkt werden kann und die zugleich eine Ausweitung des bisherigen Anwendungsgebietes der glasfaserverstärkten Polyester-Erzeugnisse ermöglichen, da Schichtstoffe mit grösserer Belastungsfähigkeit hergestellt werden können.
Die erfindungsgemässen glasfaserverstärkten Polyester-Schichtstoffe, insbesondere in Form von Wölbungen und kugelschalenförmigen Körpern, bestehend aus glasfaserverstärkten äusseren Polyesterplatten, wobei der von denselben begrenzte Raum mit einer Gerüststruktur versehen ist sind dadurch gekennzeichnet, dass die Gerüststruktur und Stützeinlage aus räumlich beliebig orientierten Wendeln aus Metalldraht oder aus glasfaserverstärktem Polyester oder aus einem aus solchen Wendeln bestehenden Geflecht besteht, wobei die einzelnen Wendel in einer mit Polyester getränkten Gewebeschicht eingebettet und die an die Einlage angrenzende Oberfläche der Polyesterdeckplatten und die Konturenoberfläche der Einlage mit Polyesterharz fest verbunden sind.
Nach der Verfestigung des Polyesters bildet die zwischen die Oberflächen eingebaute Einlage eine orientierte, also vorher entsprechend geformte, abstandhaltende Konstruktion und es wird eine grosse Steifheit der Konstruktion mit dem erforderlichen, durch eine entsprechende Häufigkeit von sich über die Oberflächen gleichmässig verteilenden Bindungen erreichten Festigkeitskoeffizienten dadurch gewährleistet.
Vorteilhaft sind die Schichtstoffe dadurch gekennzeichnet, dass der durch die Polyesterdeckplatten begrenzte und durch die Gerüststruktur bzw. die Stützeinlage nur teilweise erfüllte Raum mindestens einseitig mit Öffnungen versehen ist, wodurch ein Durchströmen eines gasförmigen oder flüssigen Mediums ermöglicht wird.
Der Hohlraum zwischen den Oberflächen kann mit einem körnigen Wärmeisolationsmittel ausgefüllt oder derart abgeschlossen werden, dass darin ein Temperiermedium strömen kann.
Mit den erfindungsgemässen Schichtstoffen können sehr steife Rohre und orientierte Hohlkörper hergestellt werden, die zur Ausbildung von Trägern und Gerüstkonstruktionen geeignet sind.
Die Erfindung wird durch die Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 veranschaulicht ein aus einer stark versteiften Doppelplatte herausgebrochenes Stück. Fig. l zeigt den
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Bei der Herstellung wird nach der Entfettung im gespannten Zustand auf jede Seite des Geflechtes Polyester aufgestrichen. Bei der Verfestigung des Polyesters werden die ineinandergreifenden Teile des Geflechtes durch den Polyester fest verbunden.
Die Herstellung des Konstruktionselementes geht derart vor sich, dass die so hergestellte Geflechteinlage auf
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einer Produktionsschablone auf je eine mit Polyester durchtränkte, aber noch nicht erhärtete Glasgewebeschicht und Glasfasermatte gelegt und auf der andern Seite auch je eine mit Polyester durchtränkte Glasgewebeschicht und Glasfasermatte aufgelegt werden. Der Katalysator wird so eingestellt, dass die Polymerisation nach Beendigung der Arbeitsgänge beginnt. Bei der Verfestigung geht eine homogene Vereinigung des vorher auf das Wendelgeflecht aufgebrachten und das Glasgerüst durchtränkenden Harzes vor sich. Nach Beendigung des Zusammenbaues kann die Verfestigung durch Erwärmung beschleunigt werden.
Bei Festigkeitsuntersuchungen der so hergestellten Bauelemente wurde festgestellt, dass diese bei Zugbelastung in Richtung der Plattenflächen und bei der Zerreissprobe die gleiche Belastung wie massive Platten der gleichen stofflichen Zusammensetzung aushalten. Bei der Biegeprobe halten sie die gleiche Belastung wie massive Platten der gleichen Stärke aus, in die mehr als die doppelte Menge an Polyester und Glasfaser eingearbeitet ist. Aus diesem Vergleich ist die versteifende Wirkung des Wendelgeflechtes und die Wirtschaftlichkeit solcher versteiften Konstruktionen gut zu ersehen.
In Fig. 2 ist der Aufbau eines mit Metalldrahtwendeln stark versteiften Rohres dargestellt. Die Bezeichnungen in Fig. 2 sind mit denen in Fig. 1 identisch. Bei der Herstellung wird die gesamte Oberfläche der vorher entfetteten Metalldrahtwendeln nach der Formgebung mit Polyester überzogen, der nach Vereinigung mit dem aufgebrachten Glasgerüst-Polyester eine entsprechende Bindungsfestigkeit an den Berührungsstellen gewährleistet.
In Fig. 3 ist eine mit Metalldrahwendeln hergestellte, stark versteifte Doppelplatte dargestellt. Bei der Herstellung werden nach dem Auflegen der aus einer entsprechenden Zahl von Schichten bestehenden glasfaserverstärkten Polyesterplatte --3-- die Metalldrahtwendeln --1-- derart aufgebracht, dass diese mit einer mit Polyester durchtränkten Glasgewebeschicht wellblechartig umspannt werden. Darauf wird die obere Schicht--3--aufgearbeitet. Durch vollständigen Einbau des Glasgewebes--2--und der Fixierung der Orientierung der Wendeln --1-- können selbsttragende und belastbare leichte Konstruktionselemente von grossen Ausmassen hergestellt werden.
Es ist zu berechnen, dass der auf die x-x-Achse bezogene Festigkeitskoeffizient K eines 10 cm breiten Stückes des in Fig. 3 dargestellten Konstruktionselementes bei einer Gesamtstärke von 5 cm und im Falle von drei aufgebrachten Schichten von je 0, 5 cm Stärke-ohne Berücksichtigung der Abstandhalter-Einlage-ungefähr 10166 cm3 beträgt. Wenn die gleichen zwei Schichten ohne die abstandhaltenden Drahtwendeln zu einer massiven Platte vereinigt sind, so beträgt der berechnete Festigkeitskoeffizient K'1666 cm3. Der Festigkeitskoeffizient bezeichnet das zu der gegebenen Festigkeit theoretisch gehörende Stoffvolumen. Mit dem Stoffvolumen ändert sich die Festigkeit etwa linear.
Aus den berechneten Festigkeitskoeffizienten ist zu ersehen, dass ein der Fig. 3 gemäss ausgebildetes Konstruktionselement eine sechsmal grössere Biegebeanspruchung aushält als eine von der gleichen Menge Polyester ausgehend hergestellte massive Platte.
In einer ähnlichen Ausbildung wie in Fig. 3 ist im Falle spezieller Forderungen beim Einbau von aus glasfaserverstärktem Polyester hergestellten Profilwendeln an Stelle der Wendeln aus Metalldraht der Einbau der wellenförmigen Gewebeschicht nicht notwendig, da die Polyesterwendeln vollkommen in das Gefüge eingebaut werden und so die Einzelteile selbständige, steife, abstandhaltende Strukturelemente werden.
Eine Variante der erfindungsgemässen Konstruktionselemente kann so gestaltet werden, dass auf die eine Seite des beschriebenen Konstruktionselementes eine Schicht eines grobgewebten, mit Polyester durchtränkten Glasgewebes aufgelegt wird. Auf diese Weise werden hohle Konstruktionselemente mit löcheriger Oberfläche auf einer Seite erhalten, die zur Belüftung von Naturprodukten, zur Filtration und zu andern, perforierte Platten oder Metallsiebe erfordernden Verfahren unter Berücksichtigung der nützlichen Eigenschaften des Polyesters verwendet werden können.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Glasfaserverstärkte Polyester-Schichtstoffe, insbesondere in Form von Wölbungen und kugelschalenförmigen Körpern, bestehend aus glasfaserverstärkten äusseren Polyesterplatten, wobei der von denselben
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Gerüststruktur und Stützeinlage aus räumlich beliebig orientierten Wendeln aus Metalldraht oder aus glasfaserverstärktem Polyester oder aus einem aus solchen Wendeln bestehenden Geflecht besteht, wobei die einzelnen Wendel in einer mit Polyester getränkten Gewebeschicht eingebettet und die an die Einlage angrenzende Oberfläche der Polyesterdeckplatten und die Konturenoberfläche der Einlage mit Polyesterharz fest verbunden sind.
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