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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schichtstoffen aus einer kunstharzgetränkten Basisschicht und einer oder zwei saugfähigen Deckschichten.
Bei der Herstellung von Skibauteilen, welche dem Ski sowohl als Obergurt und/oder Untergurt als auch als abriebfeste, dekorative Deckfläche dienen, werden verschiedene Verfahren verwendet. Einerseits erhält man solche Bauteile durch Verkleben von faserverstärkten Laminaten mit verschiedenen Thermoplastfolien oder dekorativen Schichtstofftafeln, anderseits kann die faserverstärkte Laminatschicht in vorimprägniertem Zustand (B-Zustand, Prepreg) mit ebenfalls vorimprägnierten nicht verstärkten Trägerschichten auf Basis harzimprägnierter Papiere oder Vliese verpresst werden und man erhält dadurch einen Verbundwerkstoff hoher mechanischer Festigkeit mit harzreicher, gegebenenfalls dekorativer und abriebfester Oberfläche. Ähnliche Produkte erhält man durch die Verarbeitung der angeführten Schichtstoffe und Harze im Nasspressverfahren.
Alle diese Verfahren sind arbeitsintensiv, verlangen zwei oder mehrere Imprägniervorgänge und aus Rationalitätsgründen grössere Produktionsserien.
Durch die Erfindung können in einem rationellen Verfahren dekorative, faserverstärkte Bauteile hergestellt werden, welche sich insbesondere als Skioberfläche eignen.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Schichtstoffen, bestehend aus einer faserverstärkten Grundschicht, einem duromeren Kunstharz und mindestens einer Deckschicht auf Basis von saugfähigem Material, wobei die Schichten unter Druck und Aushärtung des duromeren Kunstharzes miteinander verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass auf die in vorgehärteter Form vorliegende Grundschicht, die einen Kunstharzgehalt von 40 bis 70% besitzt, mindestens eine Schicht saugfähigen Materials unter gleichzeitiger vollständiger Durchtränkung des saugfähigen Materials aus dem Harzangebot der Grundschicht und unter gleichzeitiger Verbindung und Aushärtung aller Schichten aufgepresst wird, wobei der Harzanteil der Grundschicht innerhalb der Grenzen von 40 bis 70% so gewählt wird, dass ein Fluss des Kunstharzes erzielt wird, der,
gemessen bei einem Druck von 49 N/cm2, 1500C und 10 min Dauer, mindestens 10% beträgt.
Gewebe, Vliese oder andere Faserprodukte werden mit soviel Kunstharz imprägniert, nämlich 40 bis 70%, dass für die aufzulegenden Deckschichten beim Verpressen der Kombination genügend Harz vorhanden ist, um diese Deckschichten vollständig zu durchtränken und zu überschichten. Normalerweise sind für die Laminatherstellung 30 bis 40% Harz ausreichend. Die Aufwandmenge an Harz hängt vom "Fluss" des jeweiligen Harzes ab. Dieser "Fluss" muss bei Verpressungsbedingungen von 49 N/cm2 bei 150 C und 10 min Dauer mindestens 10% betragen, um den erfindungsgemässen Effekt zu erreichen.
Die Wahl des Verhältnisses von Harzanteil zu verstärkendem Fasermaterial in dem als Basisschicht dienenden Prepreg innerhalb der erfindungsgemässen Grenzen soll gewährleisten, dass unter den Bedingungen der Verpressung genügend flüssiges Harz zur Verfügung steht, um die Deckschichten völlig zu durchdringen und somit eine einwandfreie Harzschicht an der Oberfläche zu gewährleisten. Natürlich muss dabei dem Rechnung getragen werden, wie stark die zu tränkende Deckschicht sein soll. In der Regel wird eine dünnere Deckschicht eine geringere Harzkonzentration in der Basisschicht benötigen, als sie eingesetzt werden muss, wenn die Deckschicht stärker ist.
Natürlich spielt hier auch die Fliessfähigkeit des Harzes der Basisschicht eine Rolle, so dass eben auch bei genügendem Harzangebot in der Basisschicht zu beachten ist, dass der Fluss einen Wert erreicht, der eine einwandfreie Durchtränkung der Deckschicht gewährleistet. Auch hier wird der Fluss mit zunehmender Stärke der Deckschicht höher zu wählen sein, so dass z. B. ein Fluss der Mindestgrenze von 10% bei einer Auflage von 70 bis 80 g/cm2 völlig ausreicht, während bei stärkerer Auflage, z. B. über 100 oder gar 150 g/cm2, zweckmässig mit einem höheren Fluss zu arbeiten ist.
Durch die Verwendung von dekorativen Bahnen aus Papier, Vliesen oder ähnlichen Stoffen bzw. von eingefärbten Harzen und nicht eingefärbten Bahnen für die Deckschicht können beliebige Oberflächeneffekte erzielt werden. Die Verwendung von saugfähigen Materialien, gut fliessfähigen Harzen und/oder geeigneten Pressbedingungen ist Voraussetzung für ein einwandfreies Gelingen des Verfahrens.
Die Grundschicht besteht vorwiegend aus Glasfasern, diese können aber auch ganz oder teilweise durch Kohlenstoffasern ersetzt werden, wobei die Konstruktion der Grundschicht ein Gewebe, Gewirke, Vlies oder ähnliches sein kann. Als Deckschicht sind vor allem Papier, saugfähige Vliese aus Zellstoff, Baumwolle oder Glas sowie auch Mischvliese zu nennen.
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Der Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens liegt darin, dass nur ein Imprägniervorgang erforderlich ist und dass das Endprodukt in bezug auf den Kunststoff homogen ist.
Die nachfolgenden Beispiele sollen das Verfahren näher erläutern.
Beispiel l : Als Basisschicht wird ein unidirektionales Glasseidengewebe von 500 g/m2 mit zirka 50% eines Epoxydharzes vom Typ des Diglycidyläthers des Bisphenol A mit Aminhärter, das auf einen Fluss von 10% eingestellt ist, imprägniert (Prepreg) und zusammen mit einem saugfähigen, eingefärbten a-Zellulosepapier und 80 g/m2 bei etwa 150 C und 49 N/cm2 verpresst. Der der Presse nach Rückkühlung entnommene Schichtstoff besteht aus einer zirka 0, 4 mm starken GFK-Schicht und einer etwa 0, 1 mm starken Deckschicht.
Beispiel 2 : Als Basisschicht werden 2 Lagen Glasseidengewebe wie in Beispiel 1 mit etwa 45% Harz, das auf 20% Fluss eingestellt ist, imprägniert und mit einer Lage eines saugfähigen 160 g/m2 schweren Papiers bei 130 C, 118 N/cm2 und 30 min verpresst. Es entsteht ein Schichtstoff mit einer etwa 0, 8 mm starken GFK-Schicht und einer 0, 15 mm starken Deckschicht.
Beispiel 3 : Als Basisschieht wird eine Lage Glasseidengewebe wie in Beispiel 1 mit 55% Harz, das auf einen Fluss von 15% eingestellt ist, imprägniert und mit je einer Lage eines 80 g/m2 schweren Dekorpapiers, beidseitig aufgelegt, verpresst. Es entsteht ein Schichtstoff mit einer 0, 4 mm starken GFK-Schicht und zwei etwa 0, 1 mm starken beidseitigen Deckschichten.
Beispiel 4 : Es wird wie in Beispiel 1 verfahren, jedoch ist das Epoxydharz eingefärbt und das GFK-Prepreg wird mit einem 100 g/m2 schweren Zellstoffvlies, Baumwollvlies, Zellstoff-BaumwoD-Misch- vlies oder Glasvlies verpresst. Es entsteht ein Schichtstoff mit einer zirka 0, 4 mm starken GFK-Basisschicht und einer etwa 0, 2 mm starken in der Farbe des Epoxydharzes eingefärbten Deckschicht.
Beispiel 5 : Es wird wie in Beispiel 5 verfahren, wobei aber im Glasgewebe die Kettfäden ganz oder teilweise durch Kohlenstoffaserfäden ersetzt sind.
Beispiel 6 : Es wird wie in Beispiel 1 verfahren, jedoch als Kunstharz ein ungesättigter Polyester mit Diallylphthalat als Vernetzer und Di-tert.-butylperoxyd als Härter verwendet. Der Fluss des Prepregs wird bei der Imprägnierung auf 15% eingestellt, wodurch die vollständige Durchtränkung der Deckschicht gewährleistet ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Schichtstoffen, bestehend aus einer faserverstärkten Grundschicht, einem duromeren Kunstharz und mindestens einer Deckschicht auf Basis von saugfähigem Material, wobei die Schichten unter Druck und Aushärtung des duromeren Kunstharzes miteinander
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vorliegende Grundschicht, die einen Kunstharzgehalt von 40 bis 70% besitzt, mindestens eine Schicht saugfähigen Materials, unter gleichzeitiger vollständiger Durchtränkung des saugfähigen Materials aus dem Harzangebot der Grundschicht und unter gleichzeitiger Verbindung und Aushärtung aller Schichten, aufgepresst wird, wobei der Harzanteil der Grundschicht innerhalb der Grenzen von 40 bis 70% so gewählt wird, dass ein Fluss des Kunstharzes erzielt wird, der gemessen bei einem Druck von 49 N/cm2,
150 C und 10 min Dauer mindestens 10% beträgt.
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The invention relates to a method for producing laminates from a synthetic resin-impregnated base layer and one or two absorbent cover layers.
Various processes are used in the manufacture of ski components, which serve the ski both as an upper belt and / or lower belt and as an abrasion-resistant, decorative top surface. On the one hand, such components are obtained by gluing fiber-reinforced laminates with various thermoplastic films or decorative laminate panels; on the other hand, the fiber-reinforced laminate layer in the pre-impregnated state (B-state, prepreg) can be pressed with likewise pre-impregnated, non-reinforced carrier layers based on resin-impregnated paper or fleeces, and thus obtained a composite material of high mechanical strength with a resin-rich, possibly decorative and abrasion-resistant surface. Similar products are obtained by processing the laminates and resins mentioned in the wet pressing process.
All of these processes are labor-intensive, require two or more impregnation processes and, for reasons of rationality, larger production series.
The invention allows decorative, fiber-reinforced components to be produced in an efficient process, which are particularly suitable as ski surfaces.
The invention relates to a process for the production of laminates, consisting of a fiber-reinforced base layer, a thermoset synthetic resin and at least one cover layer based on absorbent material, the layers being connected to one another under pressure and curing of the thermoset synthetic resin, characterized in that the Pre-cured base layer with a synthetic resin content of 40 to 70%, at least one layer of absorbent material with simultaneous complete saturation of the absorbent material from the resin supply of the base layer and with simultaneous connection and curing of all layers, the resin content of the base layer being pressed on within the limits of 40 to 70% is chosen so that a flow of the synthetic resin is achieved that,
measured at a pressure of 49 N / cm2, 1500C and 10 min duration, is at least 10%.
Fabrics, fleeces or other fiber products are impregnated with enough synthetic resin, namely 40 to 70%, that there is enough resin for the cover layers to be applied when the combination is pressed to completely soak and cover these cover layers. Typically 30 to 40% resin is sufficient for laminate production. The amount of resin applied depends on the "flow" of the respective resin. This "flow" must be at least 10% under compression conditions of 49 N / cm2 at 150 ° C. and a duration of 10 minutes in order to achieve the effect according to the invention.
The choice of the ratio of resin content to reinforcing fiber material in the prepreg serving as the base layer within the limits according to the invention is intended to ensure that enough liquid resin is available under the conditions of the compression to completely penetrate the cover layers and thus to achieve a perfect resin layer on the surface guarantee. Of course, it must be taken into account how thick the top layer to be impregnated should be. As a rule, a thinner top layer will require a lower resin concentration in the base layer than must be used if the top layer is stronger.
Of course, the flowability of the resin in the base layer also plays a role here, so that even if there is sufficient resin in the base layer, it must be ensured that the flow reaches a value that ensures perfect impregnation of the top layer. Here, too, the higher the thickness of the surface layer, the higher the flow rate, so that, for B. a flow of the minimum limit of 10% with an edition of 70 to 80 g / cm2 is completely sufficient, while with a stronger edition, z. B. over 100 or even 150 g / cm2, it is advisable to work with a higher flow.
Any desired surface effects can be achieved by using decorative strips of paper, fleece or similar materials or of colored resins and non-colored strips for the top layer. The use of absorbent materials, resins with good flowability and / or suitable pressing conditions is a prerequisite for a perfect success of the process.
The base layer consists predominantly of glass fibers, but these can also be completely or partially replaced by carbon fibers, whereby the construction of the base layer can be a woven, knitted fabric, fleece or the like. Above all, paper, absorbent nonwovens made of cellulose, cotton or glass as well as mixed nonwovens are to be mentioned as the top layer.
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The advantage of the method according to the invention is that only one impregnation process is required and that the end product is homogeneous with regard to the plastic.
The following examples are intended to explain the process in more detail.
Example 1: As a base layer, a unidirectional glass silk fabric of 500 g / m2 is impregnated (prepreg) with around 50% of an epoxy resin of the diglycidyl ether of bisphenol A type with amine hardener, which is adjusted to a flow of 10% and together with an absorbent, colored a-cellulose paper and 80 g / m2 pressed at about 150 C and 49 N / cm2. The laminate removed from the press after recooling consists of an approximately 0.4 mm thick GRP layer and an approximately 0.1 mm thick cover layer.
Example 2: As a base layer, 2 layers of glass silk fabric are impregnated as in Example 1 with about 45% resin, which is set to 20% flow, and with a layer of absorbent 160 g / m2 heavy paper at 130 C, 118 N / cm2 and 30 min pressed. The result is a laminate with an approximately 0.8 mm thick GRP layer and a 0.15 mm thick top layer.
Example 3: As a base layer, a layer of fiberglass fabric as in Example 1 is impregnated with 55% resin, which is adjusted to a flow of 15%, and pressed with a layer of 80 g / m2 decorative paper, placed on both sides. The result is a laminate with a 0.4 mm thick GRP layer and two about 0.1 mm thick outer layers on both sides.
Example 4: The procedure is as in Example 1, but the epoxy resin is colored and the GRP prepreg is pressed with a 100 g / m2 cellulose fleece, cotton fleece, cellulose-BaumwoD mixed fleece or glass fleece. The result is a laminate with an approximately 0.4 mm thick GRP base layer and an approximately 0.2 mm thick cover layer colored in the same color as the epoxy resin.
Example 5: The procedure is as in Example 5, but the warp threads in the glass fabric are wholly or partially replaced by carbon fiber threads.
EXAMPLE 6 The procedure is as in Example 1, but an unsaturated polyester with diallyl phthalate as crosslinker and di-tert-butyl peroxide as hardener is used as the synthetic resin. The flow of the prepreg is set to 15% during impregnation, which ensures complete impregnation of the top layer.
PATENT CLAIMS:
1. A method for the production of laminates, consisting of a fiber-reinforced base layer, a thermoset synthetic resin and at least one cover layer based on absorbent material, the layers under pressure and curing of the thermoset synthetic resin with one another
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present base layer, which has a synthetic resin content of 40 to 70%, at least one layer of absorbent material, with simultaneous complete saturation of the absorbent material from the resin supply of the base layer and with simultaneous connection and curing of all layers, is pressed, the resin content of the base layer within the Limits of 40 to 70% are chosen so that a flow of the synthetic resin is achieved that is measured at a pressure of 49 N / cm2,
150 C and 10 min duration is at least 10%.