CH206191A

CH206191A - Verfahren zur Herstellung von Baukörpern aller Art aus mit Bindemitteln vermischtem Faserstoff und gemäss diesem Verfahren hergestellter Baukörper.

Info

Publication number: CH206191A
Authority: CH
Inventors: Dynamit-Actien-Gesellschaft Co
Original assignee: Dynamit Nobel Ag
Priority date: 1937-06-07
Filing date: 1938-05-04
Publication date: 1939-07-31

Description

Verfahren zur Herstellung von Baukörpern aller Art aus mit Bindemitteln vermischtem Faserstoff und gemäss diesem Verfahren hergestellter Baukörper. Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver fahren zur Herstellung von Baukörpern aller Art, insbesondere für den Aufbau von Flug zeugen, Kraftwagen und Wasserfahrzeugen oder sonstigen Bauteilen, zu deren Herstel lung bisher Holz oder Blech verwandt wurde, wie z. B. Türen, Fenster, Wände, Platten, Möbel, Behälter usw., aus mit Bindemittel vermischtem Faserstoff.

Es ist bereits einerseits bekannt, aus Faserstoffbrei hergestellte Baukörper mit wasserabstossenden Mitteln zu versehen oder ihre Oberfläche durch Aufbringen einer Schutzschicht gegen Feuchtigkeit und Ab nutzung widerstandsfähig zu machen. Diese Arten der Behandlung haben jedoch keinen nennenswerten Einfluss auf die auf den gan zen Querschnitt bezogenen Festigkeitseigen schaften.

Anderseits ist es auch bekannt, Baukörper für Kraftfahrzeuge oder sonstige Konstruk tionsteile durch Aufeinanderschichten von mit Kunstharz getränkten Papierbahnen un ter Anwendung von Druck und Hitze herzu stellen. Dieses Arbeitsverfahren konnte aber aus verschiedenen Gründen nicht befriedigen.

Soweit die gut formbaren Kunstharz Pressmassen, wie z. B. solche mit Holzmehl, Faserstoffschnitzeln und Gewebeschnitzeln als Füllstoff Anwendung fanden, gelang es nicht, eine ausreichende Bruchfestigkeit zu erzielen. Baukörper mit besserer Festigkeit können zwar erhalten werden, wenn man bei ihrer Herstellung von mit Kunstharzen im prägnierten Faserstoff- oder Gewebebahnen ausgeht, deren Formbarkeit bei richtiger Durchbildung des Pressverfahrens noch aus reichend sein kann.

Die aus diesen schicht baren Stoffen herstellbaren homogenen Bau körper, welche über ihren gesamten Quer- schnitt gleiche Zusammensetzung und gleiche Struktur haben, besitzen, jedoch neben sonst guten Werkstoffeigenschaften den Nacheil zu geringer Zähigkeit. Eine Überbeanspruchung derartiger Baukörper, die bei ihrer Be nutzung zum Aufbau von Fahrzeugen oft eintritt,

führt infolge der bekannten hohen Kerbempfindlichkeit dieser Stoffarten zii. Brüchen mit grosser Splitterwirkung. Dieser Nachteil beeinträchtigt die Verwendbarkeit naturgemäss sehr stark.

Alle aufgezählten Nachteile der bekann- ten Verfahren werden durch das Verfahren zur Herstellung von Baukörpern gemäss dei- Erfindung vermieden. Das neue '\-erfahren ist dadurch gekennzeicbnet,

da.ss aus einem Ge misch von Flüssigkeit und Faserstoff unter Mitverwendung von Bindemittel ein Form ling mit Zonen hohen Bindemittelgehaltes neben Zonen geringeren Bindemittelgebaltes oder bindemittelfreien Zonen hergestellt wird.

Hierauf kann man die Formlinge gegebenen falls unter gleichzeitigem Anwendung von Druck und Hitze, aufeinanderfolgender An- wendung von Druck und Hitze oder Anwen- dung von Hitze bezw. Druck allein eher be handeln.

Das erfindungsgemässe Verfahren unter scheidet sieh in verschiedenen Dingen vor teilhaft von dem bisherigen Stande der Tee.b- nik auf diesem Gebiet. Der eine Vorteil be steht darin, dass aus den in Flüssigkeiten ver teilten Faserstoffen die verschiedensten For men von Baukörpern durch Austreiben der Flüssigkeit auf verhältnismässig einfache Weise und mit. ganz beliebiger @,#Tandstärl;

e erzielt werden können, wobei es vor allen Dingen leicht ist, kontinuierlich verlaufende Lbergänge von geringeren zu grösseren @Vand- stärken, sowie örtliche Verstärkungen des Querschnittes zu erzielen.

Der zweite Vorteil liegt darin, da,ss Festigkeit und Zähigkeit des mit zonenmässig aufsteigendem bezw. abneh mendem Bindemittelgebalt hergestellten Bau körpers wesentlich grösser sind als bei Bau körpern mit durchgehend gleichmässiger Bindemittelverteilung, indem zum Beispiel die Werte für die Schlagbiegefestigkeit teil- weise mehr als doppelt so lioeh liegen können. Ein weiterer Vorteil liegt in der die Festig keit erhaltenden, schonenden Behandlung der Faserstoffe,

da mit Riichsiclit auf die voran gehende Formung des Baukörpers die der Art des angewandten Bindemittels angepasste Nachbehandlung vorzugsweise nur mehr in einer Verdichtung und Erhärtung besteht.

Als Bindemittel können vorteilhaft Kunst stoffe verwandt werden, zum Beispiel härt- bare und thermoplastische Kunststoffe, wie z.

B. hä rtba.re und nicht härtbare Kunstharze. Yol@-meri#at.c, llisclipolvnierisate, Zeliulose- ester und ZellulosAther, ferner aber auch Bitiumen, Asphalte und sonstige Bindemittel, auch solche anorganischer Art.

Diese Binde mittel werden während oder na,cli der Herstel- lung des Forinlinges in diesen eingebracht, wobei inan das Bindemittel. zum Beispiel in Form von Lösungen verschiedener Konzen tration, sich einsaugen lässt, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme von Driiek und Vakuum.

Das Bindemittel h;inn aber auch von vorn- lierein dein Faserstoffbrei. zum Beispiel in auf-,-escliläniniteni Zustande. stufenweise in verschiedenen 'Mengen zur Erzielung der ver schieden starken Dosierung im Faserformteil beigegeben werden.

Es können auch Binde mittel verschiedener Art, in beliebiger An zahl und Menge, auch untereinander ge- inischt, gleichzeitig .@n -en du nu bei der Her stellung der Formlinge finden.

Ferner können Stoffe, die keinen Bindemittelcharakter be sitzen, mitver"vandt jverden, zum Beispiel wasserabstossende und die Verbrennung hem mende Chemikalien, vorzugsweise zum Schutz der bindeinittelärmeren und bindemittel- freien Zonen.

Zweckmässig wird so verfahren, dass zum Beispiel die Oberseite des Forrnlinges den höchsten Bindemittelgelialt besitzt, und dass dieser Gebalt nach der gegenüberliegenden Unterseite stetig oder gegebenenfalls auch stufenweise auf einen beliebig kleinen Wert bezw. auf Null abnimmt. Die Verteilung der Schichten kann natürlich auch in umgekehr ter Reihenfolge erfolgen. indem die Unter seite des Formlines den höchsten Binde- in mittelgehalt besitzt, der nach der Oberseite hin abnimmt.

Nach diesem Verfahren werden Formlinge mit ganz besonders hoher Bruch sicherheit und Zähigkeit erzielt.

Es kann aber auch so verfahren werden, dass die beiden äussersten Zonen des Form- linges, zum Beispiel Ober- und Unterseite, den höchsten Gehaltan Bindemittel besitzen, und dass dieser Gehalt nach der Mitte des Querschnittes bezw. dem Kern zu stetig oder auch stufenweise auf einen beliebig kleinen Wert bezw. bis auf Null abnimmt.

Auch für diesen Fall ist die Möglichkeit der Umkeh rung gegeben, indem die Kernzone des Quer schnittes den höchsten Bindemit.telgehalt auf weist und dieser Gehalt nach der Ober- und Unterseite des Formlinges hin stetig oder auch stufenweise auf einen beliebig kleinen Wert bezw. bis auf Null abnimmt. Man er zielt so je nach der einen oder andern Arbeits weise Formlinge mit weichem Kern und har ter Oberfläche oder solche mit hartem Kern und weicher Oberfläche.

In einem einzigen Formling können je doch auch Zonen mit hohem und geringerem Bindemittelgehalt und gegebenenfalls Zonen ohne Bindemittelgehalt beliebig oft, in be liebiger Reihenfolge und in beliebiger Aus dehnung enthalten sein und in beliebiger Richtung verlaufen. Derartige Formlinge be sitzen neben hoher mechanischer Festigkeit hervorragende Dämpfungseigenschaften.

Die Zonen mit hohem Bindemittelgehalt und die Zonen mit geringerem Bindemittel- gehalt und die bindemittelfreien Zonen kön nen aber auch noch anders als schichtförmig, zum Beispiel auch streifen- oder gitterför mig ausgebildet sein, so dass zum Beispiel in einem Formling ein gitterförmiges Gerüst mit hohem Bindemittelgehalt in bindemittel- ärmerer oder bindemittelfreier Faserstoff masse eingebettet ist.

Hierbei erhält man ei nen Formling, bestehend aus einem harten und steifen Gerippe mit einer ureichen, aber dafür zähen Masse in den Zwischenräumen desselben.

Diese streifen- oder gitterförmigen Zonen können aber auch noch zusätzlich bei den an- dern beschriebenen Kombinationen ange wandt werden, so dass zum Beispiel ein Form- ling hergestellt wird, welcher an der Ober- und Unterseite Zonen mit hohem Bindemittel gehalt aufweist und in dem bindemittelärme- ren oder bindemittelfreien Kern nochmals ein gitterförmig ausgebildetes Gerüst mit hohem Bindemittelgehalt eingebettet enthält.

In vie len Fällen ist es vorteilhaft, mehrere derar tige Faserstoffgebilde mit zonenmässig ver schieden verteiltem Bindemittelgehalt, auch solche verschiedener Gestalt, in beliebiger Reihenfolge zu kombinieren und dann zu einem einheitlichen Baukörper zu vereinigen, da man auf diese Weise Baukörper beliebiger Stärke und Gestalt erhalten kann.

Die Art und Weise der Fertigstellung des betreffenden Formlinges richtet sich dann nach dem verwendeten Bindemittel. Sofern zum Beispiel härtbare Kunstharze Verwen dung finden, werden die damit versehenen Formlinge zweckmässig unter Druck und Hitze verdichtet und erhärtet.

Zur Verbesserung der Oberfläche oder zur Versteifung oder zum Zweck der Schaffung von Verbindungsmöglichkeiten können Bau teile beliebiger Form und Stoffart, wie z. B. Teile aus Holz, Metallen oder Kunststoffen, ferner Seile, Geflechte oder Gewebe aus Faserstoffen oder Kunststoffen in die Form- linge eingebettet oder auch auf die Formlinge aufgebracht werden, und zwar sowohl nur au gewissen Stellen als auch durchgehend.

Schliesslich können bei der Herstellung der Baukörper vorteilhaft andere Teile, wie z. B. die für den späteren Zusammenbau er forderlichen Scharniere, Ansätze, Nocken, Profile, Buchsen, Lager, Rohre und Leisten beliebiger Form und Stoffart mit eingesetzt werden.

Beispiel 1: (stufenweise abnehmender Harzgehalt) Es werden 5 Chargen von in Wasser auf geschlämmtem Zellulose-Faserstoff mit fein gepulvertemPhenol-Formaldehyd-Harz vorbe reitet, wobei das Verhältnis von Faserstoff zu Kunstharz, in Gewichtsteilen ausgedrückt, folgendes ist:

EMI0004.0001

1. <SEP> Charge <SEP> 5s' <SEP> Teile <SEP> hinistharz <SEP> : <SEP> 50 <SEP> Teile <SEP> Faserstoff
<tb> ,
<tb> ?. <SEP> Charge <SEP> 60
<tb> 3. <SEP> Charge <SEP> 30 <SEP> , <SEP> . <SEP> 7 <SEP> 0
<tb> .1. <SEP> Charge <SEP> ?h <SEP> . <SEP> 80 <SEP> "
<tb> Charge <SEP> 19s <SEP> . <SEP> 90 Diese Chargen werden der Reihe nach in eine Siebform gebracht, wobei nach dem Entfer nen der Flüssigkeit der Faserstofformling aus den verschiedenen Chargen mit den. entspre chend zusammengesetzten Zonen entstellt.

Nach der Fertigstallung bezw. Trockming wird dieser Formling in einer bydraillischcn Presse bei einem Druck von etwa 200 bis 400 li:g/em2 und einer Temperatur von 145 his 165' C bis znr Aushärtung gepresst und erforderlichenfalls anschliessend gekühlt.

Beispiel 2: Es werden 5 Chargen aus mit Natron- Zellulose-Faserstoff und fein gepulvertem Plienol-Foi-nialdelivd-Harz vorbereitet, wobei das Verhältnis voll Faserstoff zu Kunstharz, in C-,ewiclitsteilen ausgedrückt folgendes ist:

EMI0004.0023

1. <SEP> Charge <SEP> 30 <SEP> Teile <SEP> Kunstharz <SEP> : <SEP> 70 <SEP> 'Teile <SEP> Faserstoff
<tb> ?. <SEP> Charge <SEP> 2(@ <SEP> . <SEP> 8!t
<tb> Charge <SEP> 10
<tb> 4. <SEP> Charge <SEP> ?0 <SEP> . <SEP> 80 <SEP> ,
<tb> Charge <SEP> 30 <SEP> . <SEP> 70 <SEP> , Diese Chargen werden wiederum der Reihe nach in die Siebform eingebracht, -o bei dann ein Faserstofformling mit voll der Querschnittsmitte nach aussen zuneh mendem Harzgehalt entstellt.

Nach der Für- tigstellung bezw. Trochnung wird dieser Formling in einer Hydraulischen Presse bei einem Druck von etwa ?00 bis 4(10 1-,g/cm \ und einer Temperatur von 145 bis165' C his zur Aushärtung gepresst und erforder- lichenfalls anschliessend gekühlt.

sseisriiel 3: Es -erden Cbar-en folgender Zusammen setzung vorbereitet:
EMI0004.0046

1. <SEP> Charge <SEP> 10 <SEP> Teile <SEP> Kunstharz <SEP> 9() <SEP> Teile <SEP> Faserstoff
<tb> ?. <SEP> Charge <SEP> ?0 <SEP> . <SEP> 80 <SEP> "
<tb> 3. <SEP> Charge <SEP> 3! <SEP> . <SEP> 7 <SEP> 0 <SEP> ..
<tb> 4. <SEP> Charge <SEP> ?0 <SEP> . <SEP> 8() <SEP> ,
<tb> 5. <SEP> Charge <SEP> 1(1 <SEP> . <SEP> 90 <SEP> " <SEP> " Beim Einbringen in eine Siebform entsteht. ein Faserformling mit von der CZuersclinitts- mitte nach aussen abnehmendem Harzgehalt.

Nach der Fertigstellung bezw. Trocknung wird dieser Formling in einer hydraulischen Presse bei einem Druck von etwa ?00 bis 400 kg/cm - und einer Temperatur von 115 bis 165 C bis zur Aushärtung gipresst und erforderlichenfalls anschliessend gekühlt.

Beispiel 4: Je zwei Faserstofformlinge gemäss Bei spiel 2 und ein Faserstofformling gemäss Beispiel 3 werden aufeinander geschichtet und in einer gemeinsamen Form unter Druck und Hitze bis zur Aushärtung des Bindemit tels verarbeitet. Man erhält so einen Form ling, der an den lussenwänden den grössten Harzgehalt und der ausserdem einen von harz armen Schicbten begrenzten harten,

harz- reichen Kern besitzt. In diesen Formling kön nen vor dein E,int ringen in die Pressform Rahmenteile, Buchsen und Scharniere einge bettet werden. die dann tvährend des Pressens mit dein Formling fest vereinigt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Herstellung von Baukör pern aller Art, insbesondere-für den Auf bau von Flugzeugen, Kraftwagen und Wasserfahrzeugen aus mit Bindemittel vermischtem Faserstoff, dadurch gekenn zeichnet, dass aus einem Gemisch von Flüssigkeit und Faserstoff unter llitver- wendung von Bindemittel ein Formling mit Zonen hohen Bindemittelgehaltes ne ben Zonen geringeren Bindemittelgehal- tes oder bindemittelfreien Zonen herge stellt wird.

1I. Gemäss Verfahren nach Patentanspruch I hergestellter Baukörper, dadurch gekenn zeichnet, dass in demselben Zonen hohen Bindemittelgehaltes neben Zonen geringe ren Bindemittelgehaltes oder bindemittel- freien Zonen vorhanden sind. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass man den Formling unter gleichzeitiger Anwen dung von Druck und Hitze weiter behan delt. 2.

Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass man den Formling unter aufeinanderfolgenderAn- wendung von Druck und Hitze weiter be handelt. 3. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass man den Formling unter Anwendung von Hitze weiter behandelt. 4. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass man den Formling unter ausschliesslicher Anwen dung von Druck weiter behandelt. 5.

Baukörper nach Patentanspruch 1I, da durch gekennzeichnet. dass die eine Seite des Aufbauteils, den höchsten Gehalt an Bindemittel besitzt, und dass dieser Ge halt nach der gegenüberliegenden Seite des Aufbauteils, stetig auf einen beliebig kleinen Wert bezw. bis auf Null ab nimmt. 6. Baukörper nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass der Binde mittelgehalt nach der gegenüberliegenden Seite stufenweise auf einen beliebig klei nen Wert bezw. bis auf Null abnimmt. 7.

Baukörper nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass die äussersten Zonen des Aufbauteils bezw. Ober- und Unterseite, den höchsten Gehalt an Bindemittel besitzen, und dass dieser Ge halt nach der litte des Querschnittes bezw. nach dem Kern zu auf einen belie big kleinen Wert bezw. bis auf Null ab nimmt. 3. Baukörper nach Patentanspruch 1I und Unteranspruch 7, dadurch gekennzeich net, dass der Bindemittelgehalt nach der litte zu stetig abnimmt. 9.

Baukörper nach Patentanspruch II und Unteranspruch 7, dadurch gekennzeich net, dass der Bindemittelgehalt nach der Mitte zu stufenweise abnimmt. 10. Baukörper nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass die Kernzone des Querschnittes den höchsten Binde mittelgehalt aufweist; und dass dieser Ge halt nach der Ober- und Unterseite des Aufbauteils hin auf einen beliebig klei nen Wert bezw. bis auf Null abnimmt. 11. Baukörper nach Patentanspruch II und Unteranspruch 10, dadurch gekennzeich net, dass der Bindemittelgehalt stetig ab nimmt. 12.

Baukörper nach Patentanspruch II und Unteranspruch 10, dadurch gekennzeich net, dass der Bindemittelgehalt stufen weise abnimmt. 13. Baukörper nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet; dass die Zonen mit hohem Bindemittelgehalt und die Zonen mit geringerem Bindemittelgehalt bezw. die bindemittelfreien Zonen anders als schichtförmig ausgebildet sind und in beliebiger Richtung verlaufen. 14.

Baukörper nach Patentanspruch I1 und Unteranspruch 13, dadurch gekennzeich net, dass die Zonen mit hohem Binde- mittelgehalt bezw. die bindemittellialti- gen Zonen streifenförmig ausgebildet sind. 15.

Baukörper nach Patentanspruch 1I und Unteranspruch 13, dadurch gekennzeich net, da,ss die Zonen mit hohem Binde- mittelgeha.lt bezw. die bindemittelhalti- gen Zonen gitterförmib ausgebildet sind. 16. Baukörper nach Patentanspruch 1I und und den Unteransprüchen 13 und 14, da durch gekennzeichnet, dass streifenför mige Zonen zusammen mit schichtförmi- gen Zonen vorhanden sind. 17.

Baukörper nach Patentanspruch II und den Unteransprüchen 13 und 15, dadurch gekennzeichnet. dass gitterförmige Zonen zusammen mit schichtförmigen Zonen vorhanden sind. 18. Baukörper nach Patentanspruch 1I, da durch gekennzeichnet, dass Bauteile von beliebiger Form und Stoffart in den Formling eingebettet sind. 19. Baukörper nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass Bauteile von beliebiger Form und Stoffart auf den Formlin- aufgebracht sind.