Verfahren zur Herstellung gebogener Flächengebilde in Verbundbauweise
Die Erfindung hat die Herstellung von gebogenen Flächengebilden in Verbundbauweise, wie sie z. B. im Fahrzeug-, Schiff- und Behälterbau Verwendung finden, zum Gegenstand.
Es ist bekannt, gebogene Flächengebilde in Verbundbauweise dadurch herzustellen, dass man nach dem sog. Handauflegeverfahren in oder über eine Form eine oder mehrere Lagen aus mit härtbaren Kunstharzen, wie z. B. ungesättigten Polyesterharzen getränkte Glasfaserverstärkung legt, darauf eine nach bekannten Methoden vorübergehend verformbar gemachte thermoplastische Hartschaumschicht, z. B. aus Polyvinylchlorid, klebt und schliesslich auf der anderen Oberfläche des Schaumstoffes eine weitere verstärkte Kunstharzschicht aufbringt.
Ein solches Verfahren ist relativ aufwendig und erfordert kostspielige Formen, wenn z. B. glatte Oberflächen erhalten werden sollen.
Es wurde gefunden, dass man nur einseitig mit einer widerstandsfesten, harten und biegsamen Deckschicht versehene Hartschaumstoffplatten ohne Erweichen biegen und diese durch Aufbringen einer zweiten widerstandsfesten, harten Deckschicht auf der gegenüberliegenden Oberfläche im gebogenen Zustand fixieren kann.
Die Erfindung besteht in einem Verfahren zur Herstellung von gebogenen Flächengebilden aus beidseitig beschichteten Schaumstoffplatten und ist dadurch gekennzeichnet, dass eine nur einseitig mit einer widerstandsfesten, harten und biegsamen Deckschicht versehene Platte aus hartzähem Schaumstoff gebogen und durch Aufbringen einer weiteren als Sperrelement wirkenden widerstandsfesten, harten Deckschicht auf der unbeschichteten Seite des Schaumstoffes in der gegebenen Gestalt fixiert wird.
Zur Herstellung der verformbaren, einseitig beschichteten Schaumstoffplatten müssen Schaumstoffe verwendet werden, die hartzäh sind. Unter den Begriff hartzäh fallen Schaumstoffe, die im Gegensatz zu hartspröden Schaumstoffen ohne Erweichung beim Biegen bzw. beim Knicken (z. B. bis 1800 C) nicht brechen. Geeignete Schaumstoffe sind z. B. die unter der Bezeichnung AIREX-hart erhältlichen, eine geschlossenzellige Struktur aufweisenden Produkte aus reinem, stabilisiertem und pigmentiertem Polyvinylchlorid ohne versprödende Zusätze.
Bevorzugt werden Produkte mit einem Raumgewicht von ca. 0,02 bis ca. 0,2 (gemessen nach DIN 53420), mit einer Grenzbiegespannung von ca. 2 bis ca. 28 kg/cm2 und einer Scherfestigkeit von ca. 12 bis ca. 25 kg/cm2 (gemessen nach DIN 53422).
Es können selbstverständlich auch Schaumstoffe aus anderen Materialien mit geschlossenen oder offenen Zellen verwendet werden, sofern diese gleiche oder ähnliche Eigenschaften wie MREX-hart aufweisen.
Die widerstandsfeste, harte und biegsame Deckschicht der nur einseitig beschichteten Schaumstoffplatten besteht entweder aus unverstärkten Kunststoffen, wie z. B. Hart-Polyvinylchlorid, oder vorzugsweise aus verstärkten Kunststoffen, wie z. B. mit Glasfaser armierten Polyesterharzen, Epoxyharzen und dergl., sowie im allgemeinen aus Materialien, die hinsichtlich mechanischer Festigkeit und Biegsamkeit ähnliche Deckschichteigenschaften aufweisen.
Die vorzugsweise verwendeten glasfaserverstärkten Polyesterharze werden in an sich bekannter Weise auf den Schaumstoff im sog. Spritzverfahren oder durch Auflaminieren aufgebracht. Will man fertige Deckschichten auf den Schaumstoff aufkleben, so hat dies mit einer auf Scherung sehr widerstandsfähigen, lösungsmittelfreien Klebeschicht, z. B auf der Basis von Neopren, zu erfolgen. Die lösungsmittelfreie Klebeschicht kann nach dem Auftragen eines Kontakthaftklebers auf die Klebeflächen durch Verdampfen des Lösungsmittels gebildet werden; die Flächen werden durch Aneinanderpressen vereinigt.
Es kann aber die Verbindung auch mittels eines ungesättigten Polyester- oder Epoxyharz/Härtergemisches oder dergl. gebildet und die zu verklebenden Flächen durch Aushärten fest verbunden werden.
Die Formgebung der nur einseitig beschichteten Schaumstoffplatte erfolgt z. B. auf oder in einer Form, wobei die Deckschicht gegen die Formwand zu kommen hat.
Auf der deckschichtenfreien Schaumstoffoberfläche wird nun die als Sperrelement wirkende Deckschicht aufgebracht. Diese kann aus den gleichen Materialien wie die Deckschicht der einseitig beschichteten Schaumstoffplatten gebildet sein und in gleicher Weise aufgetragen werden. Sie kann aber auch nur hart und nicht elastisch sein, z. B. dann, wenn eine relativ dicke Schicht aus verstärktem Polyester- oder Epoxyharz erwünscht ist. Gemäss einer weiteren Ausführungsform kann die Sperrschicht aus einer ebenfalls nur einseitig beschichteten Schaumstoffplatte bestehen, wie bereits beschrieben.
In diesem Fall wird die Sperrschicht in ähnlicher Weise, wie die bereits auf der Form befindliche, einseitig beschichtete Schaumstoffplatte, nachdem die Schaumstoffoberflächen mit einem geeigneten Ver bindungsmittel versehen wurden, durch Auflegen auf diese verformt und in dieser Stellung fixiert, bis die Verbindung fest geworden ist. Man kann aber auch zuerst die Sperrschicht verformen und auf diese dann, wie dargestellt, die nur einseitig beschichtete Zellkörperplatte anformen und mit deren Schaumstoffoberfläche verbinden.
In Fig. 1 und 3 wird ein Schnitt durch eine Positivform schematisch dargestellt. 1 ist die gegen die Form 4 liegende Deckschicht, 3 die mit der Schaumstoffplatte 2 verbundene Sperrschicht. Die aus 1 und 2 bestehende Platte wird auf der Form mittels der Spannzangen 5 gehalten und anschliessend durch Aufbringen der Deckschicht 3 in der Gestalt fixiert.
In Fig. 3 ist auf der einseitig beschichteten Schaumstoffplatte, bestehend aus 1 und 2, mittels der Klebschicht 6 eine weitere einseitig beschichtete Schaum stoffplatte, bestehend aus 7 und 3, aufgebracht.
In Fig. 2 ist eine weitere Verformungsart dargestellt. Die aus Deckschicht 1 und Schaumstoffschicht 2 bestehende Platte wird auf der Grundplatte 4 zwischen den Arretierungen 5 eingespannt und anschliessend mit der zweiten Beschichtung 3 in der gegebenen Gestalt gesperrt.
Beispiell a) Herstellung der flachen, einseitig mit glasfaser verstärktem
Polyesterharz beschichteten Schaumstoffplatte.
Auf eine polierte Blechplatte der Grösse 1000 X 2000 mm, die mit einem Trennmittel versehen ist, wird ein sog. Gelcoat , bestehend aus pigmentiertem, ungesättigtem Polyesterharz, aufgetragen und gehärtet. Anschliessend wird eine mit ungesättigtem Polyester getränkte Glasfaserverstärkung aufgelegt, worauf ein geschlossenzelliger Schaumstoff aus Polyvinylchlorid mit einem Raumgewicht von ca. 0,05 und einer Plattendicke von zwischen 3 und 60 mm, vorzugsweise 10 und 25 mm, mit leichtem Druck auf das noch klebrige Laminat gepresst wird. Das Ganze wird schliesslich ausgehärtet unter Bildung einer flachen, biegsamen Platte. b) Formgebung und Fixierung.
Fig. 4 zeigt ein Holzleistengerüst als Negativform, in der die nur einseitig beschichtete Schaumstoffplatte bei Raumtemperatur, d. h. z. B. zwischen 10 und 35"C, ohne dass sie erweicht wird, mit der Deckschicht der Form zugewandt, eingelegt und mit Zangen, wie in Fig. 3 gezeigt, befestigt wird.
Es wird nun die zweite Deckschicht aus glasfaserverstärktem Polyesterharz nach bekannten Verfahren aufgetragen. Nach Aushärtung der Sperrschicht wird die gebogene formstabile Platte aus der Form genommen.
Beispiel 2
Es wird wie in Beispiel 1 verfahren, mit dem Unterschied, dass als Sperrelement eine gleichfalls nur einseitig beschichtete Schaumstoffplatte, wie jene, welche bereits in der Form liegt, unter entsprechender Formgebung verwendet wird. Die Schaumstoffflächen beider Schichten werden unter Verwendung eines geeigneten Klebemittels, z. B. eines Neoprenklebers, fest miteinander verbunden. Man wird zweckmässig die zu verklebenden Schichten mit dem Kleber bestreichen, das Lösungsmittel verflüchtigen lassen und die gebildeten Kontaktklebeschichten 6, wie in Fig. 3 gezeigt, vereinigen. Bei Verwendung einer Klebeschicht aus Polyesterharz wird man die zu verbindenden Flächen mit einem Gemisch aus ungesättigtem Polyesterharz und Härter bestreichen, aufeinanderlegen und aushärten lassen. In beiden Fällen wird aus der Form eine stabile, gebogene Platte genommen.
Nach dem Verfahren der Erfindung können Elemente für den Schiff-, Fahrzeug-, Tank- und Behälterbau, gebogene und/oder verwundene Flächengebilde verschiedenster Art mit glatten oder gemusterten Oberflächen auf einfache und rationelle Weise aus flachen Platten angefertigt werden.
Process for the production of curved flat structures in composite construction
The invention has the production of curved sheet-like structures in composite construction, such as. B. in vehicle, ship and container construction use, the subject.
It is known to produce curved sheet-like structures in composite construction by using one or more layers of hardenable synthetic resins, such as, for. B. unsaturated polyester resins impregnated glass fiber reinforcement places, on it a thermoplastic rigid foam layer made temporarily deformable by known methods, z. B. made of polyvinyl chloride, sticks and finally applies another reinforced synthetic resin layer to the other surface of the foam.
Such a method is relatively laborious and requires expensive forms, if z. B. smooth surfaces are to be obtained.
It has been found that rigid foam sheets provided with a resistant, hard and flexible cover layer on one side can only be bent without softening and these can be fixed in the bent state by applying a second resistant, hard cover layer on the opposite surface.
The invention consists in a process for the production of curved sheet-like structures from foam sheets coated on both sides and is characterized in that a sheet made of tough foam material only provided with a resistant, hard and flexible cover layer on one side is bent and by applying a further resistant, hard cover layer acting as a blocking element is fixed in the given shape on the uncoated side of the foam.
To produce the deformable, one-sided coated foam sheets, foams that are tough must be used. The term hard toughness includes foams which, unlike hard, brittle foams, do not break without softening when bent or buckled (e.g. up to 1800 C). Suitable foams are e.g. B. the products available under the name AIREX-hard, having a closed-cell structure, made of pure, stabilized and pigmented polyvinyl chloride without embrittling additives.
Products with a density of approx. 0.02 to approx. 0.2 (measured according to DIN 53420), with a limit bending stress of approx. 2 to approx. 28 kg / cm2 and a shear strength of approx. 12 to approx. 25 are preferred kg / cm2 (measured according to DIN 53422).
It is of course also possible to use foams made of other materials with closed or open cells, provided these have the same or similar properties as MREX-hard.
The resistant, hard and flexible top layer of the foam panels, which are only coated on one side, consists either of unreinforced plastics, such as. B. hard polyvinyl chloride, or preferably made of reinforced plastics, such as. B. with glass fiber reinforced polyester resins, epoxy resins and the like., As well as generally made of materials that have similar top layer properties in terms of mechanical strength and flexibility.
The glass fiber-reinforced polyester resins that are preferably used are applied to the foam in a manner known per se in the so-called spraying process or by lamination. If you want to glue finished cover layers to the foam, this has to be done with a very shear-resistant, solvent-free adhesive layer, e.g. B based on neoprene. The solvent-free adhesive layer can be formed after application of a pressure-sensitive adhesive to the adhesive surfaces by evaporating the solvent; the surfaces are united by pressing them together.
However, the connection can also be formed by means of an unsaturated polyester or epoxy resin / hardener mixture or the like and the surfaces to be bonded can be firmly connected by curing.
The shaping of the foam board, which is only coated on one side, takes place, for. B. on or in a mold, the cover layer has to come against the mold wall.
The cover layer, which acts as a barrier element, is then applied to the foam surface without any cover layer. This can be formed from the same materials as the top layer of the foam panels coated on one side and applied in the same way. But it can also just be hard and not elastic, e.g. B. when a relatively thick layer of reinforced polyester or epoxy resin is desired. According to a further embodiment, the barrier layer can also consist of a foam sheet which is also coated on only one side, as already described.
In this case, the barrier layer is deformed in a similar way to the already on the mold, one-sided coated foam board, after the foam surfaces have been provided with a suitable Ver binding agent, by placing it on this and fixed in this position until the connection is firm . But you can also first deform the barrier layer and then, as shown, form the cell body plate, which is only coated on one side, onto it and connect it to its foam surface.
In Fig. 1 and 3 a section through a positive mold is shown schematically. 1 is the cover layer lying against the mold 4, 3 is the barrier layer connected to the foam sheet 2. The plate consisting of 1 and 2 is held on the mold by means of the collets 5 and then fixed in the shape by applying the cover layer 3.
In Fig. 3 is on the one-sided coated foam sheet, consisting of 1 and 2, by means of the adhesive layer 6, a further one-sided coated foam sheet, consisting of 7 and 3, applied.
Another type of deformation is shown in FIG. The plate consisting of cover layer 1 and foam layer 2 is clamped on base plate 4 between locks 5 and then locked with the second coating 3 in the given shape.
Example a) Production of the flat, one-sided reinforced with glass fiber
Polyester resin coated foam board.
A so-called gelcoat, consisting of pigmented, unsaturated polyester resin, is applied and hardened on a polished sheet metal plate of size 1000 x 2000 mm, which is provided with a release agent. Then a glass fiber reinforcement impregnated with unsaturated polyester is placed, whereupon a closed-cell foam made of polyvinyl chloride with a density of approx. 0.05 and a panel thickness of between 3 and 60 mm, preferably 10 and 25 mm, is pressed onto the still sticky laminate with light pressure becomes. The whole is finally hardened to form a flat, flexible plate. b) shaping and fixing.
Fig. 4 shows a wooden frame as a negative form, in which the foam board, which is only coated on one side, is at room temperature, i.e. H. z. B. between 10 and 35 "C, without it being softened, with the cover layer facing the mold, inserted and fastened with pliers, as shown in FIG. 3.
The second top layer made of glass fiber reinforced polyester resin is now applied using known methods. After the barrier layer has hardened, the curved, dimensionally stable plate is removed from the mold.
Example 2
The procedure is as in Example 1, with the difference that a foam board, which is likewise only coated on one side, is used as the blocking element, such as that which is already in the mold, with appropriate shaping. The foam surfaces of both layers are secured using a suitable adhesive, e.g. B. a neoprene adhesive firmly connected. The layers to be bonded are expediently coated with the adhesive, the solvent is allowed to evaporate and the contact adhesive layers 6 formed are combined, as shown in FIG. 3. When using an adhesive layer made of polyester resin, the surfaces to be joined are coated with a mixture of unsaturated polyester resin and hardener, placed on top of one another and allowed to cure. In both cases a stable, curved plate is removed from the mold.
According to the method of the invention, elements for ship, vehicle, tank and container construction, curved and / or twisted flat structures of various types with smooth or patterned surfaces can be made from flat panels in a simple and efficient manner.