CH627399A5 - Verfahren zur herstellung von armierten oder armierungsfreien gehaerteten kunststofferzeugnissen. - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von armierten oder armierungsfreien gehärteten Kunststofferzeugnissen. Diese sind vorzugsweise Erzeugnisse aus mit Glasfasern armiertem Polyester, wobei man mit Hilfe einer Spritzausrüstung eine Armierungsfasern enthaltende bzw. armierungsfreie Schicht aus Kunststoff dadurch bildet, dass man den Kunststoff und die Armierungsfasern bzw. den Kunststoff allein auf die Wandung einer Form aufspritzt.

Schichten aus Polyester und Glasfasern werden heutzutage durch Applizierung mittels einer Spritzausrüstung unter atmosphärischen Druck aufgebaut. Das Problem einer solchen Spritzung besteht in der Beimischung von grösseren Luftmengen in die Schicht. Dadurch ergibt sich eine lange und von Hand auszuführende Bearbeitung, um das Schichtmaterial homogen zu machen. Trotz dieser Bearbeitung sind immer noch grössere Mengen Lufteinschlüsse im Schichtmaterial vorhanden, was der direkte Grund für das Eindringen von Feuchtigkeit in dasselbe und damit für eine Verschlechterung der chemischen und mechanischen Festigkeit ist.

Dies trifft auch in hohem Masse bei der Spritzung von Aus-senschichten aus Gellacken, sogenanntem Gelcoat, zu, wobei es auch von grösster Bedeutung ist, dass diese Aussenschichten luft- und porenfrei sind, um hierdurch das obgenannte Eindringen von Feuchtigkeit und den Qualitätsabbau zu verhüten.

Die bisher angewandte Arbeitsweise des Ausrollens der Schicht zum Homogenisieren, d.h. Auspressen der Luft aus derselben, ist sehr zeitraubend und wenig wirksam. Sie ergibt ungleichmässige Erzeugnisse, die oftmals gegenüber Erzeugnissen aus Holz und Metall nicht konkurrenzfähig sind.

Mit dem heutigen Arbeitsverfahren zum Bearbeiten von armierten Schichten mittels Metallrollen zwecks Homogenisierung wird die Glasfaser einer mechanischen Belastung ausgesetzt, die die Faser verbiegt oder abbricht. Dadurch verringert sich die mechanische Festigkeit der fertiggestellten Schicht. Es liegt auch bei kräftiger und intensiver Ausrollung eine deutliche Tendenz vor, dass die Fasern in den unteren Schichtbereich wandern, und der obere Bereich von etwa 20-25 % der Dicke der Schicht wird daher sehr reich an Polyester, d.h. erhält einen geringeren Glasfasergehalt. Dies ist jedoch nicht wünschenswert, weil dieser obere Schichtbereich dadurch schlechtere mechanische Eigenschaften erhält.

Um die zeitraubende Ausrollarbeit einigermassen einsparen zu können, wird in der Industrie bei der Herstellung in vielen Fällen dadurch nachlässig gehandelt, dass Schichten in Langen von 3-4 mm Dicke zwischen jeder Ausrollung angebracht werden, statt der empfohlenen 1—2 mm.

Aufgrund des Luftwiderstandes und der Zurückströmung von Luft aus der Form neigen die Glasfasern bei der heutigen Arbeitsweise leicht dazu, aufzusteigen. Dies führt zu einem vergrösserten Teilbeschichtungseffekt mit schwächerer Zug-und Biegefestigkeit, ein Problem, das die allermeisten Hersteller mit dem gegenwärtigen Arbeitsverfahren nur schwer meistern können.

Wegen der genannten Erscheinung der Zurückströmung von Luft ist es mit dem gegenwärtigen Arbeitsverfahren nicht möglich, Einzelteile von komplizierter Form, wie beispielsweise schmale Abschnitte oder z.B. Kielkonstruktionen, wenn diese sowohl Gellack als auch glasfaserverstärktes Polyester enthalten, zu spritzen. In derartigen Fällen muss der Gellack von Hand angestrichen und die einzelnen Lagen müssen von Hand aufgetragen werden. Dies verursacht verlängerte Arbeitszeit und steigende Kosten.

Wie früher bereits erwähnt, führt die Spritzung von Polyester mit Glasfasern mit oder ohne einen Industrieroboter ohne Anwendung von Unterdruck grosse Nachteile und eine äusserst begrenzte Produktionsleistung mit sich. Diese Nachteile sind durch die vorliegende Erfindung beseitigt worden, welche ein Verfahren betrifft, das durch die Merkmale des Anspruches 1 gekennzeichnet ist.

Allein durch die mit einem gegebenenfalls vollautomatischen Industrieroboter gesteuerte Spritzung bei herrschendem Unterdruck ergibt sich eine Herabsetzung der Arbeitszeit auf etwa 10—25% der bisher erforderlichen Arbeitszeit. Dieser Arbeitszeitgewinn, der eine verbesserte Wirtschaftlichkeit zu-lässt, ergibt unter anderem folgende Vorteile:

a) Schichten, bestehend aus Polyester und Glasfasern, werden konkurrenzfähiger in solchen Gebieten, wo das Material aus preislichen Gründen bisher nicht konkurrieren konnte.

b) Qualitätsverbesserungen der Schichten ergeben bessere mechanische Eigenschaften und besseren Widerstand gegen Wasseraufnahme. Beim Schichtaufbau mit einem Industrieroboter oder gesteuerter Spritzung bei Unterdruck wird das Schichtmaterial auf eine zufriedenstellende Weise luft- und porenfrei. Dies verringert unter anderem die Kosten für die Nachbearbeitung.

c) Die gesamte Handarbeit wird beseitigt, weil der ganze Spritzvorgang automatisch in einer geschlossenen Herstellungskammer mit Unterdruck (bis auf etwa 95 %) durchgeführt wird.

d) Das Arbeitsverfahren belastet die Umgebung nicht, weil die Arbeiter nicht mit der Herstellungseinheit, in der die Schicht aufgebaut wird, in Berührung kommen. Die äusseren Umgebungsbedingungen können wegen der höheren Polystyrolkonzentration beim Ausschleusen leichter verbessert werden, weil wegen der höheren Polystyrolkonzentration die wirtschaftlichen Bedingungen für die Reinigung des Auslasses verbessert werden.

e) Die Giessleistung pro Form wird mit der vorliegenden Erfindung um etwa 75-150% erhöht, weil die Homogenisierungsarbeit wegfällt. Das Arbeitsverfahren wird auch ganz un5

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abhängig von Gelierungszeiten. Dies bedeutet, dass das Aushärten gleich nach dem Auftragen auf die Form beginnen kann.

f) Dadurch, dass die Anzahl Formen durch verkürzte Belegungszeit herabgesetzt werden kann, führt dies zu kleineren Formkosten für den Hersteller und auch zu kleinerem Platzbedarf. In der Praxis kann die schichtherstellende Industrie ihren Raumbedarf um etwa 50% verkleinern oder aber ihre Leistungsfähigkeit mit derselben Bodenfläche stark vergrössern.

g) Spritztechnisch gesehen ist das vorliegende Verfahren auf alle bekannten Formenkurven und Vertiefungen wie beispielsweise tiefe Kielkonstruktionen für Boote anwendbar.

h) Sämtliche Schichten können herstellungstechnisch etwa gleich hergestellt werden, was eine gleichmässigere Schichtdicke herbeiführt. Heutzutage unterscheiden sich die mit üblichen Arbeitsverfahren hergestellten Schichten sehr. Beanstandungen werden dank der Möglichkeit einer gleichbleibenden Schichtherstellung gemäss der vorliegenden Erfindung seltener.

Die Erfindung soll im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer Auftragsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung,

Fig. 2 eine entsprechende Draufsicht,

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine glasfaserarmierte Polyesterschicht in einer Form vor der Beeinflussung durch den Atmosphärendruck, und

Fig. 4 dieselbe Schicht nach der Beeinflussung.

Die in Fig. 1 gezeigte Anlage besteht aus drei separaten Kammern, 1, 2, 3, die durch Schleusenpforten 4, 5, 6, 7 miteinander verbunden sind. Die Kammern 1, 2, 3 werden bei Unterdruck bis auf etwa 95 % in Betrieb gesetzt. Sie werden derart berechnet, dass sie den Beanspruchungen, die ein derartiger Unterdruck bedeutet, gerecht werden.

Die Beschichtung wird in der Mittelkammer 2 durchgeführt, wo eine Spritzausrüstung, gegebenenfalls mit einem Industrieroboter 9 angeordnet ist. Die Schleusenpforten 4—7 für die Kammern 1-3 öffnen und verschliessen sich, wenn der Druck auf beiden Seiten der Schleusenpforten 4—7 gleich ist. Eine Durchgangspforte 11 ist in der Mittelkammer 2 angeordnet, um dadurch gegebenenfalls Betriebsstörungen beseitigen zu können.

Der Industrieroboter 9 in der Mittelkammer 2 ist von dem Typ, wie er heutzutage beispielsweise beim hochwertigen Farbspritzen zur Anwendung kommt. Er kann jedoch mit sechs verschiedenen Bewegungen anstatt mit gebräuchlichen fünf Bewegungen ausgerüstet sein.

Der Industrieroboter 9 wird auf einer hinauf-, hinunter-und querfahrenden Traverse 10 montiert. Alle Bewegungen der Traverse 10 sind in die Datenerfassungseinheit des Industrieroboters eingespeist und mit den Bewegungen des Roboters 9 synchronisiert. Hierdurch wird ein völlig selbsttätiger Industrieroboter 9 mit neun Bewegungen geschaffen. Diese Konstruktion ergibt 30% grössere Bewegungsmöglichkeiten als irgend ein anderes bekanntes System und deckt dadurch alle möglichen Formenkurven und Arbeitsoperationen ab.

Am Roboter 9 ist die Spritzausrüstung 8 für Polyester und

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für die Glasfasern montiert. Diese Ausrüstung 8 besteht aus einer Ein- oder Zweikomponenten-Glas/Polyester-Maschine mit Schneidvorrichtung und Gellackspritzmaschine.

Wesentlich für das Verfahren ist, dass alle notwendigen Materialkomponenten beim Auftragen auf Unterdruck gehalten werden. Der gesamte Rohmaterialverbrauch während der Herstellung wird laufend mit Hilfe der Datenerfassungseinheit des Roboters 9 kontrolliert und korrigiert. Zur Vermeidung eines eventuellen Betriebsstoppes als Folge eines Glasfaserbruches sind auf der Spritzausrüstung 8 zwei Glasschneidemesser angeordnet, von denen das eine in Reserve gehalten wird. Für visuelle Herstellungskontrolle sind zwei Fernseh-Monito-ren montiert, und zwar der eine für die Einzelteilüberwachung des Spritzbildes und der andere für die Gesamtüberwachung.

Die mit Laufrädern versehenen Formen werden durch drei separate Relaiseinheiten in die Vorrichtung zwangsweise eingesteuert, welche unabhängig von den Schleusenpforten 4—7 sind. Die Formen werden mittels pneumatischer Zylinder versetzt, die je in einer der Kammern 1-3 montiert sind. In der mittleren Spritzkammer 2 wird die Form durch Impulse für genaue Einstellung gegenüber dem Industrieroboter 9 jedesmal angehalten.

Die Herstellung beginnt damit, dass eine vorbehandelte Form in die Unterdruckkammer 1 eingefahren wird, worauf die Schleusenpforte 4 sich schliesst und die Kammer 1 einem Unterdruck unterworfen wird.

Da die Mittelkammer 2 ununterbrochen Unterdruck aufweisen soll, kann nun die Schleusenpforte 5 zwischen der Unterdruckkammer 1 und der Roboterstation, d.h. der Mittelkammer 2 geöffnet werden. Danach werden die Formen automatisch vorgefahren und der Spritzvorgang kann beginnen. Bevor eine Form die Ausgangsschleusenpforte 6 erreicht, wird dieAuslasskammer 3 unter Unterdruck gesetzt, worauf die Schleusenpforte 6 zwischen der Mittelkammer 2 und der Auslasskammer 3 geöffnet und die Form alsdann in die letztgenannte Kammer 3 überführt wird. Danach wird die Schleusenpforte 6 verschlossen und Luft unter Atmosphärendruck dringt ein. Die Schleusenpforte 7 wird geöffnet, und die Form mit der fertigen Schicht wird zur weiteren Behandlung herausgenommen.

Während der letzten Phase des Herstellungsprogrammes wird der nächste Zyklus begonnen. Das Verfahren zum Aufbau des Glasfaser/Polyester-Schichtstoffes ist wie folgt:

Wenn, wie in Fig. 3 veranschaulicht wird, Polyester 12 und Glasfasern 13 auf eine Form 14 bei Unterdruck aufgespritzt werden, werden kleine Poren 15 mit 90% Unterdruck im Schichtstoff eingeschlossen. Mit bisher angewandten Methoden enthalten diese Poren Luft von normalem Atmosphärendruck.

Wenn die gewünschte Schichtdicke erreicht worden ist,

wird eine luftdichte Aussenschicht 16 aufgespritzt. Diese Schicht macht somit einen Überzug überflüssig, da sie nach dem Aushärten nicht mehr klebrig ist. Der Zweck dieser Schicht ist, dass die Luft nicht in das Schichtmaterial eindringen soll, wenn sie (mit Pfeilen in Fig. 4 angedeutet) in die Unterdruckkammer 3 eingelassen wird. Die Blasen und Poren, die Unterdruck in der Schicht aufweisen, werden hierdurch ganz zusammengepresst, so dass eine zufriedenstellende luftfreie Schicht erhalten wird, wie dies in Fig. 4 gezeigt wird.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

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1. Verfahren zur Herstellung von mit Fasern armierten oder armierungsfreien gehärteten Kunststofferzeugnissen, wobei man mit Hilfe einer Spritzausrüstung (8) eine Armierungsfasern enthaltende bzw. armierungsfreie Schicht aus Kunststoff dadurch bildet, dass man den Kunststoff und die Armierungsfasern bzw. den Kunststoff allein auf die Wandung einer Form aufspritzt, dadurch gekennzeichnet, dass das Spritzen in einer Kammer (2) durchgeführt wird, in welcher während desselben ein Unterdruck herrscht und in welcher die für das Spritzen notwendige Ausrüstung (8, 9,10) einschliesslich der Form untergebracht ist, dass die Schicht nach ihrem Auftrag mit einer sie luftdicht abschliessenden Aussenschicht (16) überzogen wird, und dass hierauf die solcherart überzogene Schicht dem Atmosphärendruck ausgesetzt wird, wodurch allfällige, beim Spritzen entstandene Poren zusammengedrückt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzausrüstung (8) durch einen datengesteuerten Industrieroboter (9) auf einer Traverse (10) gesteuert wird.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht durch handbetätigte Steuerung der Spritzausrüstung aufgebaut wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Form in die Unterdruckkammer (2) über eine Einschleusekammer (1) eingefahren wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Form mit der Schicht von der Unterdruckkammer (2) durch eine Ausschleusekammer (3) hindurch ausgefahren wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Unterdruckkammer (2) mit bis zu 90% Unterdruck gearbeitet wird.