<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus verstärktem Kunststoff, insbesondere von Fittings, bei dem das Verstärkungsmaterial, insbesondere in Form von Fasern, auf einen
Formkern aufgebracht, insbesondere gewickelt wird, und der so gebildete Formkörper aus dem
Verstärkungsmaterial, gegebenenfalls mitsamt dem Formkern in einem Formraum unter Druck- und bzw. oder Vakuumeinwirkung mit härtbarem Kunststoff getränkt wird.
Bei einem Verfahren dieser Art wurde es etwa durch die AT-PS Nr. 301168 oder die CH-PS Nr. 509870 bekannt, die Aussenform aus elastischem Material zu bilden und die elastische Aussenform nach dem
Aufwickeln mindestens einer Lage Fasermaterial unter Spannung aufzubringen. Als Material für die elastische Aussenform fand Silikonkautschuk Verwendung. Wie jedoch die Anwendungsversuche zeigten, konnte trotz zusätzlicher Vakuumanwendung der zu einer fehlerfreien Imprägnierung erforderliche Druck nicht aufgebracht werden, da die elastische Aussenform dem Druck nicht standhalten konnte. Weiterhin wurden die Aussenformen leicht beschädigt, waren sehr kostspielig in der Herstellung (Handarbeit) und der chemischen Beanspruchung nicht gewachsen.
Letztlich konnte neben anderen bekannten Verfahren, wie etwa Faserspritzverfahren, Pressverfahren, Injektionsverfahren, Vakuumverfahren, Schleuderver- fahren, Zieh- und Wickelverfahren, das vorerwähnte Verfahren auch nicht die entscheidenden
Forderungen insbesondere nach rationeller Fertigung bei gleichbleibender Qualität des Endproduktes erfüllen.
Dies trifft auch für ein aus der DE-OS 1704315 bekanntgewordenes Verfahren zu, nach welchem
Hohlkörper aus Giessharz unter Verwendung eines Kernes und einer dazugehörigen Giessform aus leicht schmelzbarem Material in der Weise hergestellt werden, dass die Giessform nachdem der damit gegossene
Formling bei einer unterhalb des Schmelzpunktes des schmelzbaren Materials liegenden Temperatur angehärtet wurde und seine Formstabilität erlangt hat, einer über ihren Schmelzpunkt liegenden
Temperatur ausgesetzt wird, bei der das leicht schmelzbare Material vom Formling abschmilzt. Auch bei diesem Verfahren muss sowohl eine Matrize als auch eine Patrize vorgefertigt werden. Matrize und Patrize liegen als starre Körper vor, bevor das Eingiessen des flüssigen Materials erfolgt, aus dem der Hohlkörper bestehen soll.
Nach dem Erhärten des Giessharzes werden Patrize und Matrize abgeschmolzen.
Bisher war es nach keinem der vorbekannten Verfahren möglich, den härtbaren Kunststoff (Gemisch aus Harz, Härter, Beschleuniger, Katalysatoren usw.) zur Imprägnierung bzw. Bindung des Verstärkungsmaterials bei fast gleichbleibender Viskosität, ohne Lufteinschlüsse, also blasenfrei, zur gleichmässigen Benetzung des Verstärkungsmaterials einzubringen. Auch mit einem Verfahren gemäss der AT-PS Nr. 301168 bzw. der CH-PS Nr. 509870 konnte die Forderung einer raschen Durchimprägnierung des im Formraum befindlichen Verstärkungsmaterials mit dem härtbaren Kunststoff, wenn überhaupt, so nur sehr unwirtschaftlich erfüllt werden.
Gelingt es jedoch nicht, den Formkörper aus Verstärkungsmaterial schnell mit einem vorbereiteten und aktivierten Tränkharz gleichmässig durch und durch zu imprägnieren, d. h. in praktischer Hinsicht die Fäden und/oder Netzwerke u. dgl. mit-und untereinander gleichmässig zur Verbindung (Verklebung) zu bringen, so kann ein qualitativ gutes und reproduzierbares Produkt in gleichbleibender Qualität nicht sichergestellt werden. Die Imprägnierung wird hiebei umso schwieriger, je grösser die Verdichtung des Verstärkungskörpers bzw. je höher der Volumsanteil des Verstärkungsmaterials ist, was seinerseits jedoch aus Festigkeitsgründen anzustreben ist.
Das aktivierte Tränkharz muss weiterhin mit einer bestimmten Viskosität, welche beispielsweise für Epoxydharze zwischen 600 und 1200 cP liegt, in einer je nach Fertigteilgrösse bestimmten Zeit so weit durchgedrückt werden, dass eine gleichmässige allseitige Benetzung aller Fasern ohne Lufteinschlüsse und Harznester gegeben ist.
Ist hiebei jedoch die Viskosität des Tränkharzes zu gering, erfolgt der Durchfluss zu rasch und es werden Luftreste (Luftblasen) mit eingeschlossen. Ist die Viskosität aber zu gross, dann kann durch Pfropfenbildung eine gleichmässige Imprägnierung besonders in den kleinsten Zwischenräumen nicht mehr gewährleistet sein. Ausserdem nimmt die Viskosität des aktivierten Tränkharzes ohnehin mit der Zeit und dem Temperaturabfall in der Durchtränkungsphase rasch zu. Jedes Imprägnierverfahren oder jeder diesbezügliche Verfahrensschritt muss daher, um überhaupt technisch und wirtschaftlich brauchbar zu sein, ein rasches und gleichmässiges Durchimprägnieren der verwendeten Verstärkungsmaterialien mit einem aktivierten Imprägnierharz geeigneter Viskosität ermöglichen.
Dies ist aber nur dann möglich, wenn unter relativ hohem Druck (über 10 bar) das Imprägnierharz den Formkörper aus gut verdichtetem Verstärkungsmaterial in kurzer Zeit vollständig imprägniert, wobei auch noch gleichzeitig an einer zweiten Stelle zur Unterstützung des Durchflusses ein entsprechend hohes Vakuum angelegt werden kann.
<Desc/Clms Page number 2>
Zur Durchführung dieser notwendigen Verfahrens schritte benötigt man jedoch bis nun vor allem sehr teure, feste Imprägnierformen, die der erforderlichen hohen Druck-und/oder Vakuumbeanspruchung standhalten, wobei diese Imprägnierformen infolge der relativ langen Aushärtezeiten lange belegt sind.
Berücksichtigt man hiebei noch, dass z. B. bei der Fittingproduktion für jede Fittingform (T-Stück,
Y-Stück, L-Stück usw. ) in jeder Nennweite und Nenndruckstufe mindestens eine eigene Form notwendig ist, so liegen die Kosten dieser grossen Anzahl von Formen meist weit über jeder wirtschaftlichen
Rentabilität, und es ist daher das Arbeiten mit denselben wirtschaftlich nicht mehr sinnvoll.
Bei der unübersehbaren Gestaltungsmöglichkeit bezüglich Einsatz, Anwendung und Aussehen verstärkter Kunststoffkörper wäre daher ein technisch einwandfreies und wirtschaftliches Verfahren wünschenswert, das von den sehr teuren Metallformen, in denen die Imprägnierung bisher erfolgte, völlig unabhängig ist, d. h. ohne dieselben auskommt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die angeführten Mängel zu beseitigen und ohne die
Negativ-Positivtechnik (Matrizen-Patrizen) mit ihren notwendigen teuren Imprägnierformen für jedes Einzelformstück auszukommen.
Hiezu schlägt die Erfindung bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art vor, dass der aus dem
Verstärkungsmaterial, das bevorzugt in mehreren Schichten auf den Formkern aufgebracht wird, wobei die
Schichten durch Aufbringen von Trennschichten, insbesondere mit Gleiteigenschaften, z. B. von überlappend gewickelten Folien, insbesondere aus Polyester oder Polyäthylen, voneinander getrennt werden, gebildete Formkörper mit einem Überzug aus schmelzbarem Material von gegenüber dem
Verstärkungsmaterial grösserer Materialdichte versehen wird, der je nach Wärmezufuhr oder Abkühlung in einem flüssigen oder festen Aggregatzustand gehalten bzw.
in diese wechselseitig übergeführt wird, worauf nach mindestens teilweiser Härtung des in den aus dem Verstärkungsmaterial gebildeten
Formkörper eingebrachten Kunststoffes der Formkörper aus dem, vorzugsweise unter Druck stehenden, flüssigen Überzugmaterial entfernt oder das verfestigte Überzugsmaterial in an sich bekannter Weise vom fertigen, getränkten Formkörper abgetrennt oder abgelöst oder bei steter Wiederverwendung des Überzugsmaterials, gegebenenfalls mit dem Formkern gemeinsam, ab-bzw. ausgeschmolzen wird.
Nach dem Wesen des erfindungsgemässen Verfahrens sind die nach irgendeiner Art vorbereiteten, auch frei tragenden Formkörper aus Verstärkungsmaterial zumindest während der Imprägnierung und dem
Gelieren des Tränkharzes mit einer sich selbst bildenden, jeder Formgestaltung eng und druckfest vollständig anliegenden, temperaturbeständigen sowie dichten Formhülle in festem oder flüssigem Aggregatzustand ungeteilt eingehüllt, die, sofern sie in den festen Aggregatzustand übergeführt wurde, nach Aushärten des Formkörpers durch Schmelzen wieder auflösbar ist. Das die Formhülle bildende Material kann ein Metall bzw. eine Metallegierung, z. B. eine eutektische Metallegierung, sein und ist immer wieder. neu verwendbar.
Als Material für die Bildung einer starren Formhülle kommen auch Legierungen auf Basis von Wismut, Blei, Zinn, Kadmium, Antimon und für extrem niedere Schmelzpunkte auch Indium in Betracht. Solche Legierungen können sehr genau auf einen Schmelzpunkt eingestellt werden ; so gibt es Wismut-Zinn-Blei-Kadmium-Indium-Legierungen, deren Schmelzpunkt bei 47 C liegt.
Wismut-Blei-Kadmiumlegierungen beispielsweise haben einen Schmelzpunkt von 92 C, Wismut-Zinn-Zink-Legierungen einen solchen von 130 C. Von Zinn-Blei-Kadmium-Legierungen liegt der Schmelzpunkt bei 145 C. Ein Schmelzpunkt von 221 C wird mit Zinn-Silber-Legierungen erreicht. Mit Kadmium-Antimon-Legierungen kann ein Schmelzpunkt von 292 C erreicht werden. Für in flüssiger Phase verwendbare Formhüllen kann eine leicht schmelzbare oder flüssige Metallegierung (Cerro-Legierung, Quecksilber usw.) verwendet werden, die im ersteren Fall durch entsprechende Temperatureinwirkung in flüssiger Phase innerhalb eines starren Behälters gehalten wird, in welchem sich auch die Formkörper aus Verstärkungsmaterial auf starren Einlagen bzw. Stützgerüsten vollständig eingetaucht in die Formhülle befinden.
Hiebei wird während des Imprägniervorganges das flüssige Überzugsmaterial vorzugsweise unter Druck gesetzt und der Formkörper entgast. Bei Verwendung von Formhüllen in flüssiger Phase kann ein kontinuierlicher, automatischer Kreislauf gesichert werden. Es werden daher weder bei Verwendung von Formhüllen in flüssiger noch in fester Phase teure Matrizen und Patrizen aus Metall gebraucht, um den Formraum zu bilden. Trotzdem kann mit höchsten Drücken und Unterdrücken gearbeitet werden. Es ist jedoch ebenso möglich, mit Schwerkraft allein zu arbeiten, und das Harz nur durch den Formkörper hindurchlaufen zu lassen.
Durch die Erfindung wird die mit hohen Kosten verbundene Anfertigung von Matrizen und Patrizen vermieden, trotzdem aber eine gleichmässige Durchdringung (Imprägnierung) des im Formenraum
<Desc/Clms Page number 3>
befindlichen Verstärkungsmaterials, gleich welchen Aufbaues, sichergestellt, weil durch Anwendung der Formhülle aus dem Überzugsmaterial das Imprägniermaterial mit hohem Druck zugeführt werden kann, ohne dass eine Deformation der Formhülle auftritt. Luft- und Harzeinschlüsse können hiedurch sicher vermieden werden. Nach dem Erhärten des Imprägniermaterials wird die Aussenhülle durch Abtrennen oder Auflösen vom Formkörper entfernt.
Dies kann auch durch Schmelzen erfolgen, wofür die Wärme aus verschiedenen Quellen stammen kann, etwa Heissluft, Infrarotbestrahlung, Induktionserwärmung, Erwärmung durch Einwirkung von Mikrowellen usw. Auch ein Auflösen durch Einwirken von Lösungsmitteln ist durchführbar.
Letztlich sei noch ein Auflösen durch Ultraschall- bzw. Kälte-, Hitzeschockwellen usw. oder ganz einfach ein harter Schlagstoss zur Zertrümmerung, beispielsweise bei Formhüllen aus Glas, genannt.
Auf Grund des Verfahrensablaufes kann das erfindungsgemässe Verfahren als "Material (Metall) um- giessungs-Druck-Vakuum-Injektions-Kunststoffimprägnierverfahren" (kurz"MDK"-Verfahren) bezeichnet werden.
Als Material für die Herstellung der Formkörper kann jedes imprägnierfähige Material, etwa Faserwerkstoffe, Kristallgefüge usw. Verwendung finden. Die Formkörper werden vorzugsweise vollautomatisch (elektronisch gesteuert) aus Endlosfasern, Bändern oder aber auch aus Kurzfasern, Whiskers, Flocken, Schaumstoffen usw. nach einer der bekannten Formungsarten, etwa Wickeln, Spritzen, Besprühen, Aufschäumen, mechanische sowie elektrostatische Beflockung, Verpressung mit Bindemittel usw. vorgeformt.
Die Verwendung von Endlosfasern wird bevorzugt. Es können auch Schnittfasern oder auch Gewebe als Verstärkungsmaterial auf den Formkern aufgebracht werden. Bei Anwendung eines kontinuierlichen Wickelverfahrens wird der Formkern mit einem Faden- bzw. Gewebeband in dünnen Schichten gleichmässig umhüllt, wodurch ein schalenartiger Verband entsteht. Als Verstärkungsmaterial können bei dem erfindungsgemässen Verfahren auch Glas-, Quarz-, Bor-, Kohlenstoff-, Graphit-, Beryllium-, Asbestsowie Stahlfäden und-fasern zur Anwendung kommen. Die Art des verwendeten Verstärkungsmaterials ist auch für die Bezeichnung des fertigen Kunststoff teiles massgebend. Man unterscheidet zwischen metalldrahtverstärkten Kunststoffen (MFK), glasfaserverstärkten Kunststoffen (GFK) sowie chemiefaser-
EMI3.1
werden.
Das Verstärkungsmaterial bestimmt wesentlich die Eigenschaften des fertigen Gegenstandes (Hohlkörpers), z. B. seine Druckfestigkeit, Biegefestigkeit, Elastizität, seinen Widerstand gegen Knicken und Beulen. Vor allem in Faserform angewendetes Verstärkungsmaterial beeinflusst tiefgreifend die mechanischen Eigenschaften des Endproduktes. Je grösser der Gehalt eines Kunststoffes an kristallinen Bereichen ist, umso mehr besitzt er auch die Eigenschaften, die von Metallen bekannt sind, wie Härte,
Steifigkeit, hohe Zug- und Zerreissfestigkeit. Whiskers- (haardünne Einkristalle) erlauben, Festigkeiten zu erreichen, die zehnmal so hoch sind wie bei besten Stählen.
Das Umhüllen der Formkörper kann durch
Tauchen, Aufspritzen (Metallspritzen), Ein- bzw. Übergiessen mit Material erfolgen, dessen Schmelzpunkt unterhalb der Temperaturfestigkeit des ausgehärteten Kunststoffertigteiles liegt. Die Umhüllung kann z. B. durch Abkühlen gehärtet werden. Der härtbare Kunststoff, das Imprägniermaterial, wird vorzugsweise in dosierter Menge, in den Formenraum eingebracht und nach dem Aushärten (Gelieren) des härtbaren Kunststoffes wird das Überzugsmaterial, gegebenenfalls gemeinsam mit dem Formkörper, abgeschmolzen.
Zur Tränkung des Verstärkungsmaterials wird vorzugsweise ein Duroplast, beispielsweise ein Epoxydbzw. Polyesterharz verwendet. Der härtbare Kunststoff kann übliche Zusätze, wie Katalysatoren, Füllstoffe, Stabilisatoren sowie Weichmacher enthalten.
Der Formkern, auf den das Verstärkungsmaterial aufgebracht wird kann ein sogenannter verlorener Formkern sein, also ein solcher, der als Innenauskleidung (Liner) im fertigen Hohlkörper verbleibt, somit in diesem integriert ist. Als Formkern kann jedoch auch ein wiedergewinnbarer Kern verwendet werden, der gegebenenfalls aus mehreren, aus dem fertigen Formkörper entfernbaren Teilen besteht. Der Formkern kann auch aus dem gleichen Material wie die Formhülle, also das Überzugsmaterial, bestehen und wird dann auf gleiche Weise wie dieses vom fertigen Formkörper entfernt, z. B. ausgeschmolzen. Der Formkern kann beispielsweise auch aus geschäumtem Kunststoff bestehen. In diesem Fall wird der Formkern durch Hitzeeinwirkung in den gasformigen Zustand übergeführt und somit beispielsweise beim Umgiessen des Formkörpers mit dem Überzugsmaterial bereits entfernt.
Solche Formkerne eignen sich
<Desc/Clms Page number 4>
besonders für eine vollautomatische wirtschaftliche Herstellung. Der Formkern kann auch aus einem zwar leicht schmelzbaren, jedoch einen höheren Schmelzpunkt als das Umhüllungsmaterial aufweisenden Material bestehen. In diesem Fall wird der Formkern nach der Entfernung des Überzuges vom Formkörper ausgeschmolzen.
Wird das Verstärkungsmaterial in mehreren Schichten auf den Formkern aufgebracht, wobei die
Schichten durch Aufbringen von Trennschichten, insbesondere mit Gleiteigenschaften, z. B. von überlappend gewickelten Folien, insbesondere aus Polyester oder Polyäthylen voneinander getrennt werden, so wird durch diese Verfahrensführung die Wandstärke des Formkörpers unterteilt, so dass der fertige Formkörper aus einzelnen Schalen aufgebaut ist. Dadurch kommen bei Belastung des fertigen
Formkörpers durch Innendruck alle (aus Laminat bestehenden) Schalen oder Schichten gleichmässig und gleichzeitig voll zum Tragen, wodurch ein Gleichtragverhalten voll erzielt wird, welches eine optimale
Materialausnutzung und Festigkeit ergibt. Durch die Aufteilung der aus der geforderten Belastbarkeit ermittelten Wandstärke auf mehrere voneinander unabhängige Schalen bzw.
Schichten mit geringerer Dicke wird die Gefahr des Auftretens von Radialrissen vermieden, die auftreten könnten, wenn das Verhältnis
Rohrinnendurchmesser zu Rohrwandstärke von 10 : 1 unterschritten wird. Durch die Aufteilung der
Wandstärke in einzelne, voneinander unabhängige Rohrschalen oder-schichten kann jede dieser Schichten in ihrem Verhältnis Rohrinnendurchmesser : Dicke innerhalb der vorgegebenen Grenze liegend ausgeführt werden, wodurch eine Rissbildung beim Aushärten, die verminderte Festigkeit dann im Betrieb bedingt, sicher vermieden werden. Die Aufteilung der Gesamtwandstärke trägt dem Umstand Rechnung, dass viele
Verstärkungsmaterialien, beispielsweise Glas, einen niederen, ausgehärtetes Harz dagegen einen hohen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist.
Bei einer Verstärkung aus Glasseidenfäden (Rovings), die in ausgehärtetem Epoxydharz eingebettet werden sollen, beträgt dieses Verhältnis zirka 1 : 12.
Die Aufteilung der Wandstärke trägt weiter dem Umstand Rechnung, dass es bei zu hoher Wandstärke infolge der exothermen Wärmeentwicklung beim Aushärten zu einer Steigerung der Aushärtegeschwindigkeit kommt, wodurch bei grossen Massen innere Risse sowohl bei Wickellaminaten als auch bei verstärkten Press- und Giessmassen auftreten,
Die Trennschichten können auf die jeweilige Schale auch durch Aufsprühen, Aufstreichen oder
Aufschäumen eines Trennmittels, z. B. Polyurethanmischungen, oder durch Aufsintern oder Sprühen von
Polytetrafluoräthylen aufgebracht werden. Bei rohrförmigen Formkörpern kann die Gleitschicht von einem dünnwandigen, insbesondere längsgeschlitzten Rohr, vorzugsweise aus Polytetrafluoräthylen oder
Polyäthylen, gebildet sein.
Zwecks Aufbringens auf eine Schichte des Verstärkungsmaterials wird das Rohr aufgeweitet und quer zu seiner Längsachse über die bereits vorhandene Schichte des Verstärkungsmaterials geschoben und dann zusammenschnappen gelassen.
Der Aufbau der Wandstärke aus einzelnen Schalen mit dazwischenliegender Gleitschicht, eröffnet die Möglichkeit, eine berechnete, automatisch gesteuerte Netzstruktur, schichtenweise im Wickelverfahren zylinderförmig über die vorgesehenen Gleitschichten aufzubringen, wobei nach Erreichen der gewünschten Wandstärke das Zylinderstück (Rohr) im angelierten Zustand des Imprägniermaterials aufgeschnitten und flachgepresst wird. Es können auf diese Weise verstärkte Kunststoffplatten höchster Festigkeit unter hoher Materialausnutzung hergestellt werden.
Die Gleitschicht kann jedoch in besonders günstiger Weise auch sandwichartig in der Weise aufgebaut sein, dass eine rohrförmige plastische Schubschicht, z. B. aus einer Polyester-Urethan-Mischung, zwischen zwei Folien eingeschlossen ist. So gebildete Gleitschichten sind vor allem bei Rohrverbindungen grossen Durchmessers (etwa ab 500 mm) vorteilhaft. Die zwischen beiden Trennfolien mittels Pinsel oder Spachtel aufgebrachte Polyester-Urethan-Mischung bleibt selbst nach der Härtung noch (über + 300 C) plastisch.
Die Gleitschichten zwischen den einzelnen Schalen oder Schichten des Verstärkungsmaterials können aus Materialien, z. B. Polyacetal, Polycarbonat, Polyäthylen, Polyurethan, und Polytetrafluoräthylen bestehen, das auch den Durchgang des im Rohrstrang strömenden Mediums hindert. Zur Aussenseite des Formkörpers soll ein Diffusionsgefälle bestehen, um zu vermeiden, dass das bei der Verwendung in den Formkörper gelangende Medium, z. B. Wasser, das Kunststoffverbundmaterial der Schalen oder Schichten beschädigt.
Dadurch, dass beim erfindungsgemässen Verfahren der härtbare Kunststoff dem Formraum unter hohem Überdruck zugeführt werden kann, lässt sich sicherstellen, dass der härtbare Kunststoff das Verstärkungsmaterial vollständig durchsetzt und benetzt. Die Durchsetzung des Verstärkungsmaterials kann
<Desc/Clms Page number 5>
weiter gefördert werden, wenn der dem Formkörper aus Verstärkungsmaterial zur Tränkung unter Überdruck zugeführte härtbare Kunststoff durch Anlegen von Unterdruck an einer von der Zufuhrstelle verschiedenen Stelle des Formkörpers durch den Formkörper hindurchbewegt wird.
Zur Lagesicherung des Formkörpers aus dem Verstärkungsmaterial können beispielsweise beim
Umgiessen mit dem flüssigen Überzugsmaterial Abstandhalter, Einlagen, Stützgerüste aus starren
Materialien, z. B. festen Metallen noch zusätzlich verwendet werden.
Weiterhin sind für die Durchimprägnierung des Formkörpers aus dem Verstärkungsmaterial, um diesem den unter Druck und Vakuum stehenden härtbaren Kunststoff zuzuführen, Anschlussstellen oder
Ansätze am Formkörper, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von Anschlussstücken (Trichtern), vorzugsweise aus Metall, vorzusehen.
Die Formkörper aus Verstärkungsmaterial können gegenüber den flüssigen heissen Formhüllenmaterialien (Metallen) an ihrer gesamten Aussenfläche durch wärmebeständige Trennmittel, Trennfolien bzw.
Versiegelungslacken od. dgl. vollkommen geschützt werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht eine ausserordentlich rationelle und wirtschaftliche Erzeugung jeder Art von Formkörpern aus verstärkten Kunststoffen, insbesondere Fittings, Teile oder Verkleidungen für die Elektroindustrie sowie für den Flugzeug- und Raketenbau u. dgl.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert, die Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens beispielsweise veranschaulichen. Es zeigen : Fig. l einen schematischen Vertikalschnitt durch eine Vorrichtung für die Imprägnierung, wobei flüssiges Überzugsmaterial zur Anwendung kommt, Fig. 2 eine hiezu abgeänderte Ausführungsform, Fig. 3 eine Einzelheit im Vertikalschnitt, wobei Überzugsmaterial Verwendung findet, das aus dem flüssigen Zustand in einen festen und umgekehrt überführbar ist, und Fig. 4 eine schematische Draufsicht auf eine automatisch arbeitende Anlage für die Grossfertigung mit von einer Drehscheibe durchlaufenen Arbeitsstationen.
Gemäss Fig. ! ist ein rohrförmiger Formkörper-l-aus Verstärkungsmaterial von einer Hülle --2-aus flüssigem Überzugsmaterial umgeben und in der Hülle --2-- zentriert durch einen oberen Deckel --3-und einen unteren Bodenteil --4-- gehalten, welche beide mit dem Aussenmantel eines Behälters --5-- dicht verbunden sind. Die Zuführung des Imprägnierharzes --6-- erfolgt über einen Dosierkopf --7--, der unter Druck gesetzt werden kann. Die Zuführung des die Hülle --2-- bildenden flüssigen Metalles --8-erfolgt über eine kippbare zutellungspfanne --9--.
Die von unten erfolgende Entgasung, das ist der Abzug der im Formkörper-l-aus Verstärkungsmaterial enthaltenen Luft, erfolgt über ein Schaugefäss --10--, welches gleichzeitig als Überlaufbehälter das durchgesaugte Imprägnierharz --6-- auffängt, wobei das Vakuum mit einer Vakuumpumpe --11-- aufgebracht wird. Zur Steuerung der Medien, Imprägnierharz --6--, flüssiges Metall --8-- und Vakuum, dienen Zuführ- bzw. Absperrventile --12--.
Der Ablauf des Verfahrens erfolgt, indem man das Vakuum durch die Vakuumpumpe --11-- über das Schaugefäss --10-- auf den Formkörper-l-aus Verstärkungsmaterial zu dessen Entgasung einwirken lässt. Sodann lässt man zur Bildung der Hülle --2-- das flüssige Metall --8-- über die Zuteilungspfanne - in das Innere des Behälters --5-- einfliessen; nach vollständiger Füllung desselben wird das Absperrventil --12-- für das Metall geschlossen. Nunmehr erfolgt das Einbringen des Imprägnierharzes --6-- über das zugeordnete Ventil --12-- so lange, bis es im Schaugefäss --10-- blasenfrei austritt. Nun
EMI5.1
Dosierkopf-7-unter Überdruck- umgeben ist, eingepresst und gleichzeitig mit Hilfe der Vakuumpumpe --11-- angesaugt.
Nach vollständiger Imprägnierung werden alle Ventile --12-- geschlossen, Wärme auf den Behälter --5-- samt Deckel --3-- und --3-- und Boden --4-- einwirken gelassen, bis das Harz zumindest angeliert oder aber vollständig ausgehärtet ist. Der Deckel --3-- wird dann abgehoben und der fertige, verstärkte Formkörper-l-aus der Hülle --2-- gehoben. Danach kann sofort ein weiterer Formkörper-l-aus Verstärkungsmaterial in den Behälter --5-- eingesetzt werden.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 liegen Formkörper --1', 2'-- aus Verstärkungsmaterial unzentriert in der Hülle --2-- aus dem flüssigen metallischen Überzugsmaterial-8'-, z. B. auf einer Unterlage abgestellt. Das Imprägnierharz --6-- wird über ein Molekularsieb --13--, welches in dem mit einem Deckel --3'-- abgedeckten Behälter --5'-- der zum Schaugefäss --10-- führenden Leitung vorgeschaltet ist, abgesaugt. Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist im Wesen wie zu Fig. l beschrieben,
<Desc/Clms Page number 6>
wobei bei der Entgasung das Molekularsieb --13-- nur Luft, nicht aber das Überzugsmaterial --8'-- durchlässt.
Fig. 3 zeigt einen Formkörper der in einer Hülle --2-- aus einem durch Abkühlung in die
EMI6.1
versehen ist. Ein fester Mantel --15-- nimmt dabei den Formkörper der in seinem Inneren noch den Formkern --16-- aufweist, samt seinen Anschlussstücken --14-- und sodann das flüssig eingegossene Überzugsmaterial auf, das nach dem Festwerden eine starre Hülle --2-- bildet. Der Formkern --16-- kann dabei aus festem oder vergasbarem Material bestehen.
Der Ablauf des Verfahrens erfolgt hiebei, indem zuerst über eine (nicht dargestellte) Vakuumpumpe der Formkörper --1'-- aus Verstärkungsmaterial entgast wird ; anschliessend wird das Imprägnierharz --6-- so lange einströmen gelassen, bis es in einem (nicht dargestellten) Schauglas sichtbar wird. Zur besseren Imprägnierung wird der Formkörper --1'-- aus Verstärkungsmaterial bis zur Gelierung des Harzes --6-unter Überdruck gehalten.
Bei der Anlage nach Fig. 4 ist ein um eine vertikale Achse drehbarer Tisch --17-- mit Formen --18-versehen, die z. B. durch die Elemente --3, 4, 5-nach Fig. l oder die Elemente --3', 5'-- nach Fig. 2 oder durch die Giessmäntel --15-- nach Fig.3 gebildet sind, versehen. Ein vollautomatischer Injektions- schussautomat --19-- übergreift eine auf dem Drehtisch --17-- ihm zugeordnete Form --18-- und dosiert das Imprägnierharz, das unter Druck eingespritzt wird, wobei gleichzeitig die Entgasung vorgenommen wird. Die imprägnierten Formkörper, beispielsweise vorbereitet nach Fig. 3, laufen danach durch einen Härtetunnel --20--, der über die Zone-I-des Drehtisches-17-- reicht, und werden in der Zone - desselben wieder ausgeschmolzen.
In der Zone --111-- werden die Formen --18-- mit neuen Formkörpern bestückt und in der Zone --IV-- mit beispielsweise flüssigem Überzugsmaterial --8-- über eine kippbare Zuteilungspfanne --9-- wieder ummantelt. In der Zone --V-- wird das Überzugsmaterial - durch rasche Abkühlung verfestigt. Dieser Fertigungsablauf kann vollautomatisch gesteuert werden und ist für das erfindungsgemässe Verfahren beispielhaft ; es kann aber auch in andern Ablauffolgen, z. B. bei flüssigen Umhüllungen nach Vorbereitungsmöglichkeiten entsprechenden Fig. 1 und 2, gesteuert werden.