DD242194A1

DD242194A1 - Verfahren zur herstellung von homogenen faserverstaerkten gegenstaenden

Info

Publication number: DD242194A1
Application number: DD23207568A
Authority: DD
Inventors: Karl H Junge
Original assignee: Karl H Junge
Priority date: 1968-08-31
Filing date: 1968-08-31
Publication date: 1987-01-21

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren fuer glasfaserverstaerkte Gegenstaende mit Aussen- oder Zwischenschicht. Das Ziel ist, homogene Gegenstaende als Platten, Profile, Rohre, Behaelter oder dergl. aus Glasfasern und sensibilisiertem Harz herzustellen, die Laminier- und Polymerisationszeiten unter 10% zu senken, die Schichtdicke bei homogener Vernetzungsdichte zu verfuenffachen, das Abschwinden des Harzes von den Fasern zu vermeiden und bei gleichzeitiger Materialeinsparung hoehere Festigkeiten zu erzielen. Die Aufgabe ist, Glasfaser/Harz-Laminate mit unsichtbar gemachten Fasern homogen herzustellen und homogen zu verfestigen. Das Wesen der Erfindung ist, mit sensibilisiertem Harz beschichtete Verstaerkungsmaterialien durch insbes. von unten und senkrecht zur Faserrichtung angeordnete mechanische Schwingungen in Relativbewegungen bis zum Eintreten einer homogenen Verbundstruktur zwischen Fasern und Harz und auch eines homogenen Verbundes zwischen der Aussen- oder Zwischenschicht zu versetzen, danach die Verbundstruktur, insbes. auch die Schicht in mehreren Etappen durch Lichtstrahler zu bestrahlen und dabei die Wellenlaenge und Dosisleistung den Ausgangswerkstoffen und der Schichtdicke anzupassen. Anwendungsgebiete sind Verkleidungen fuer Haeuser und Maschinen, Karosserien, Container, Profile, Platten oder dergl. Konstruktionselemente.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von homogenen faserverstärkten Gegenständen aus mit ungesättigtem Polyester- oder Epoxidharz und eingemischten Verfestigungsinitiatoren blasenarm beschichteten oder getränkten faden-, seil-, strang- oder bandförmigen Glasfaserverstärkungsmaterialien, vorzugsweise mit mindestens einer Außen- oder Zwischenschicht aus anderen Werkstoffen oder Halbzeugen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist kein Verfahren zur Herstellung von homogenen faserverstärkten Gegenständen, weder ohne, noch mit Außen- oder Zwischenschichten aus anderen Werkstoffen oder Halbzeugen bekannt.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur diskontinuierlichen oder kontinuierlichen Herstellung von homogenen faserverstärkten Gegenständen aus insbes. glasfaserverstärktem ungesättigten Polyester- oder Epoxidharz, vorzugsweise mit mindestens einer Außen- oder Zwischenschicht aus anderen Werkstoffen oder Halbzeugen, mit dem es in einem Arbeitsgang einerseits unter Verwendung nur eines Sensibilisators oder Sensibilisatorgemisches und elektromagnetischen Wellen insbes. im Lichtwellenbereich bei hohem Verstärkungsmaterialanteil und vollständiger Tränkung und Benetzung gleichzeitig möglich ist, die Glasfasern oder andere durchstrahlbare Fasern unsichtbar zu machen, die Laminier- und Polymerisations- bzw. Verfestigungszeit bei Schichtdicken unter 3 mm auf etwa unter 1 min und bei Schichtdicken unter 12mm auf unter 10min zu senken, Schichtdicken bis zu etwa 15 bis 20mm durchstrahlbar zu machen und dabei eine für festigkeitsbeanspruchte Konstruktionen erforderliche Vernetzungsdichte zu erzielen, innere Spannungen zu vermeiden, die Festigkeit zwischen Fasern und Harz zu erhöhen, bis zu 50% Material bei etwa doppelter Zug/Scher- und Biegefestigkeit einzusparen, die Härtungsbedingungen insbes. zur Herabsetzung der Volumenkontraktion des Harzes den Ausgangswerkstoffen, der Schichtdicke und bei kontinuierlicher Herstellung auch der Transportgeschwindigkeit anzupassen und andererseits bei der Herstellung mit mindestens einer Außen- oder Zwischenschicht aus anderen Werkstoffen oder Halbzeugen diese Schicht oder Schichten oder Halbzeuge während der Erzeugung des homogenen faserverstärkten Gegenstandes mit diesem homogen und fest zu verbinden und vorzugsweise dabei verwendungszweckbezogene Eigenschaften zu erzeugen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von homogenen faserverstärkten Gegenständen aus mit ungesättigtem Polyester- oder Epoxidharz und eingemischten Verfestigungsinitiatoren blasenarm beschichteten oder getränkten faden-, seil-, strang- oder bandförmigen durchstrahlbaren, insbes. Glasfaserverstärkungsmaterialien, vorzugsweise mit mindestens einer Außen- oder Zwischenschicht aus anderen verfestigbaren Werkstoffen oder Halbzeugen zu schaffen, durch das ein- oder mehrschichtige Laminate insbes. mit unsichtbar gemachten Fasern homogen hergestellt und homogen verfestigt werden können und bei dem ggf. die zwischenzeitlich zugeführten und auf mindestens eine homogenisierte faserverstärkte Schicht aufgebrachten anderen Werkstoffe und/oder Halbzeuge homogen miteinander vorzugsweise unter Erzeugung verwendungszweckbezogener Eigenschaften verbunden werden, wobei durch zweckmäßigen maschinellen Einsatz und Zusammenfassung mehrerer Verfahrensschritte der Arbeitsaufwand herabgesetzt, die Herstellungszeit insgesamt und insbes. die Polymerisations- bzw. Verfertigungszeit wesentlich verkürzt wird, die Werkstoffe bzw. die Schichten entlüftet, insbes. von Blasen und hohlen Stellen (Lunkern) befreit, miteinander zum innigen Verbund gebracht und die erforderlichen Qualitäts- und Festigkeitseigenschaften durch unterschiedliche chemische Zusammensetzung der Werkstoffe und durch mehrfache gleiche oder unterschiedliche, von außen auf die Werkstoffe bzw. Schichten ausgeübte und/oder im Innern hervorgerufene und in diesen wirkende physikalische und chemische Reaktionen erzeugt werden.

Durch wissenschaftliche Analyse derTränkung und Benetzung und der Entstehung von Phasengrenzschichten insbes. zwischen organischen Harzen und anorganischen Faserverstärkungen, ihrer Eigenschaften und von Verfestigungsmöglichkeiten und durch erfinderische Ideen gelang es, ein Verfahren zur Herstellung von homogenen faserverstärkten Gegenständen zu schaffen, bei dem diese Werkstoffe in der jeweils erforderlichen Zusammensetzung, Form, Menge und Zeiteinheit den einzelnen Herstellungsstufen bzw.-vorrichtungen zugeführt und dort be-bzw. verarbeitet werden, insbes. die Verstärkungsmaterialien mit den Kunststoffen, vorzugsweise mit ungesättigten Polyester- oder mit Epoxidharzen automatisch getränkt und benetzt und danach zu Schichten oder Gegenständen allein oder mit den anderen Werkstoffen oder Halbzeugen polymerisiert bzw. verfestigt werden.

Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Initiatoren, insbes. Sensibilisatoren enthaltende Harze und damit beschichtete oder getränkte Verstärkungsmaterialien, insbes. auch andere als Außen-oder Zwischenschicht dienende verfestigbare Werkstoffe oder Halbzeuge durch vorzugsweise von unten und senkrecht zur Faserrichtung ausgeübte mechanische Schwingungen auch im Ultraschallbereich in Relativbewegungen insbes. bis zum Eintreten einer homogenen Verbundstruktur zwischen Fasern und Harz und insbes. auch eines homogenen Verbundes zwischen den anderen Werkstoffen bzw. den Halbzeugen versetzt werden, daß die beschichteten oder getränkten Verstärkungsmaterialien, insbes. die Verbundstruktur vorzugsweise auch die anderen Werkstoffe bzw. Halbzeuge vorzugsweise in mehreren Etappen mit elektromagnetischen Wellen insbes. ini Lichtwellenbereich bis zur Ausbildung als Halbzeug oder Fertigprodukt bestrahlt wird und daß die auch intermittierend emittierten Wellen in Wellenlänge und Dosisleistung in Abhängigkeit von Ausgangswerkstoffen, Schichtdicke und Transportgeschwindigkeit dem Initiator bzw. Sensibilisator angepaßt werden. Die genannten flüssigen Kunststoffe bzw. die Harze werden hierbei vor ihrer Verarbeitung vorzugsweise mit auf die genannten Wellen reagierenden aktivierenden Zusätze bzw. Sensibilisatoren insbes. solchen gemischt, die im Lichtwellenbereich auch außerhalb des UV-Bereiches absorbieren.

Diese Zusätze bzw. Sensibilisatoren bestehen vorzugsweise aus mehrwertigen Metalloxiden oder Karbonylen oder deren Verbindungen, z. B. Eisenpentakarbonyl, und/oder organischen Aminen, z. B. Triäthanolamin, oder deren Verbindungen und werden in Mengen unter 1 bis 10Gew.-%, vorzugsweise von zwei Gewichtsprozent, dem Harz zugesetzt. Danach werden diese sensibilisierten Harze gegebenenfalls noch mit durch die genannten Schwingungen beeinflußbaren Thixotropiermitteln und/oder Füllstoffen gemischt und danach mit den Verstärkungsmaterialien blasenarm in Kontakt gebracht.

Insbesondere bei kontinuierlichem Verfahren werden die Harze vor und/oder während der Schwingungsbehandlung bzw. während der Zuführung und/oder unmittelbar nach dem Aufbringen auf die genannten Oberflächen zur Polymerisation durch Bestrahlung angeregt und nach der Schwingungsbehandlung bei gesteuertem Reaktionsverlauf polymerisiert bzw. verfestigt.

Ausführungsbeispiel

Die Herstellung eines Gegenstandes im diskontinuierlichen Verfahren geschieht auf folgende Weise:

Zuerst wird die für die Herstellung des Gegenstandes diesem in Gestalt und Größe angepaßte Herstellungsform für die Aufnahme der Werkstoffe vorbereitet. Dies geschieht dadurch, daß auf die vorzugsweise erwärmte Oberfläche dieser unbewegten bzw. stillstehenden Herstellungsform ein Trennmittel aufgebracht wird. Auf diese Schicht wird, falls der Gegenstand nicht transparent sein soll, eine Farbschicht bzw. eine sogenannte Gelcoatschicht aufgebracht. Diese Gelcoatschicht besteht z. B. aus einem Gemisch aus genanntem Polyester und Farbstoffen bzw. Farbpigmenten und/oder aus Polyestern und MetaIlpulvern und/oder entsprechenden Füttern, vorzugsweise aus insbes. eloxierten AIuminiumflittern oder dergl. und erzeugt dadurch besondere Effekte.

Auf diese Schicht werden je nach erforderlicher Schichtdicke Initiatoren, insbes. Sensibilisatoren enthaltende Harze und Verstärkungsmaterialien aufgebracht. Nach dem Aufbringen werden diese Werkstoffe mit der Unterlage oder der Herstellungsform in die genannten Schwingungen versetzt und dabei und/oder danach durch die genannten elektromagnetischen Wellen geeigneter und insbes. dem Initiator bzw. Sensibilisator angepaßter Wellenlänge und Dosisleistung ausgesetzt, wodurch die Harze, insbes. die sensibilisierten ungesättigten Polyester- oder Epoxidharze polymerisiert bzw. verfestigt werden.

Soll der diskontinuierlich herzustellende Gegenstand mit^oder ohne Gelcoatschicht noch mindestens eine Außen- oder Zwischenschicht aus den genannten anderen Werkstoffen oder Halbzeugen aufweisen, wird diese Schicht oder das Halbzeug vor der oder vorzugsweise zwischen zwei Schwingungsbehandlungen aufgebracht.

Die Herstellung eines Gegenstandes im kontinuierlichen Verfahren geschieht wie folgt, wobei die Gestalt und Oberflächenform des zu erzeugenden Gegenstandes, z. B. einer ebenen oder profilierten Platte, eines Profiles, z. B. eines Doppel-T-Trägers, eines Mastes oder Hohlmastes, eines Rohres oder Behälters oder dergl. zu berücksichtigen ist.

Hierbei werden die Werkstoffe bewegten, z. B. rotierenden Oberflächen von Herstellungsformen wie Kernen, insbes.

Wickelkernen gleichzeitig oder nacheinander wie Windung neben Windung neben Windung und/oder schichten- oder langenweise zugeführt, auf diese gebracht, ggf. dort bzw. durch die entsprechende Oberfläche geformt und während der Zuführung und/oder danach bzw. nach dem Aufbringen den genannten Schwingungen und/oder elektromagnetischen Wellen ausgesetzt. Insbes. bei kontinuierlicher Herstellung wird die Dicke der Schicht bzw. der Schichten in Abhängigkeit von der gleichzeitig oder nacheinander zugeführten Aufbringmenge pro Zeiteinheit variiert. Damit wird die Herstellungszeit des Gegenstandes bzw, die Zykluszeit der Herstellungsform, insbes. des Wickelkernes oder auch bei der Profilherstellung beeinflußt bzw. kann wesentlich verkürzt werden.

Soll der kontinuierlich herzustellende Gegenstand mindestens eine Außen- oder Zwischenschicht aus den genannten anderen Werkstoffen oder Halbzeugen aufweisen, wird diese auch hierbei vor oder vorzugsweise zwischen zwei Schwingungsbehandlungen zur innigen Verbunderzeugung aufgebracht.

Da weiterhin Schwingungen unterschiedlicher Frequenzen, von Rüttel-, Vibrations- und/oder Ultraschallfrequenz in einer oder auch mehreren Etappen angewandt werden können, wirkt sich das auf die Reduzierung der Herstellungszeit günstig aus.

Von Vorteil ist es, wenn die Werkstoffe nach dem ein- oder mehrschichtigen Aufbringen auf bandförmige Gebilde, Unterlagen oder Folien aus durchsichtigen Kunststoffen oder dergl. und/oder nach dem Aufbringen auf die Oberfläche einer offenen oder verschließbaren Herstellungsform, eines Kernes, eines Ballons oder Schlauchs oder dergl. den genannten Schwingungen und/oder Wellen und/oder Erwärmungs- und/oder Abkühlungs- und/oder Unterkühlungszonen ausgesetzt werden.

Auf diese Weise lassen sich die Werkstoffe besser transportieren und durch diegenannten Schwingungen und Wellen behandeln und können nach ihrer Verdichtung bzw. der Erzeugung einer homogenen Verbundstruktur und der Bestrahlung bzw. auch durch die zusätzliche Erwärmungszone zuerst schneller ausgehärtet und danach durch die Abkühlungszone schnell abgekühlt und entformt werden.

Wird eine offene Herstellungsform verwendet, wird das Entstehen von Lösungsmitteldämpfen, z. B. von Styroldämpfen, durch die genannten Wellen schnell unterbunden. Bei Verwendung einer verschließbaren Herstellungsform können die genannten Dämpfe nach Verschließen der Form nicht mehr in die Atmosphäre austreten. Außerdem kann dann die Form evakuiert werden.

Wird ein Ballon oder Schlauch als Herstellungsform, Kern oder Wickelkern verwendet, werden die Schichten auf dessen Oberfläche erzeugt.

Die Bestrahlung mit den genannten Wellen kann eine stetige oder ständige oder auch eine intermittierende sein oder eine intervallmäßig unterbrochene und kann bei Stillstand (z.B. beim diskontinuierlichen Verfahren) oder während des Transportes der zu verfestigenden Werkstoffe bzw. der zu erzeugenden bzw. erzeugten oder bereits geformten zu verfestigenden Gegenstände und der Strahler durchgeführt werden. Auf diese Weise werden die Harze der einzelnen Schichten oder Lagen gleichmäßig während der Herstellung von innen nach außen polymerisiert bzw. verfestigt, wodurch im Zusammenhang mit der Regelung insbes. der Dosisleistung der Strahlung die Verfestigung in die Herstellung integriert wird und unmittelbar nach der Herstellung exakt gehärtete Gegenstände entformt werden können. Dadurch wird die Zykluszeit der Herstellungsformen oder Kerne wesentlich herabgesetzt und die Arbeitsproduktivität gesteigert.

Durch die genannten Schwingungen, z. B. die Rüttel- oder Vibrationsschwingungen werden die in den Werkstoffen noch enthaltenen Blasen nach oben und aus diesen hinaustransportiert und dabei zerstört und die hohlen Stellen durch die Harze und/oder die Verstärkungsmaterialien ausgefüllt. Hierdurch wird neben einer schnellen und innigen Tränkung und Benetzung der Verstärkungsmaterialien mit den Harzen eine homogene Verbundstruktur zwischen Fasern und Harz bzw. im Laminat erzielt.

Diese homogene Verbundstruktur tritt nur auf bzw. entsteht dadurch, daß durch die insbes. von unten und senkrecht zur Faserrichtung auf die beschichteten oder getränkten und mindestens einseitig frei beweglichen Verstärkungsmaterialien ausgeübten mechanischen Schwingungen zwischen dem Harz und den Verstärkungsmaterialien eine vielfache Relativbewegung wechselnder Richtung und schneller Folge erzeugt wird, wodurch noch kurz vor der Gelierung der Initiator bzw.

Sensibilisator homogen mit dem Harz vermischt wird und sich nicht mehr absetzen kann und die Viskosität des Harzes herabgesetzt wird und sich der jeweiligen Kapillarstruktur der Verstärkungsmaterialien anpaßt, die auf den Fasern befindliche Atmosphähre und Luftblasen nach oben in Richtung ihres natürlichen Auftriebes ausgetrieben werden, die Reibung zwischen Fasern und Harz vermindert wird und die Oberflächenspannungen positiv beeinflußt werden, schlaffe Verstärkungsfasern gespannt und straffe entspannt und dadurch die Verstärkungsmaterialien unter bestimmter Ausrichtung homogenisiert werden, eine vollständige Tränkung und Benetzung stattfindet und infolge letzterer eine Phasengrenzschicht zwischen den anorganischen Fasern und dem organischen Harz gebildet wird, wodurch ein homogener Übergang zwischen den Fasern und dem Harz entsteht, die Phasengrenzschicht als reflexmindernde Schicht wirkt, die Fasern insbes. infolge der Grenzschicht und von Interferenzerscheingungen nicht mehr sichtbar sind und die Phasengrenzschicht durch ihre Restreflexion in der Komplementärfarbe, z.B. violett, erscheint und dadurch zusätzlich sensibilisierend wirkt.

Wird nun diese homogene Verbundstruktur bzw. das Laminat mit den unsichtbar gemachten Verstärkungsmaterialien durch elektromagnetische Wellen im insbes. Lichtwellenbereich bestrahlt, vorzugsweise beidseitig in einer oder mehreren Etappen bei Anpassung der Wellenlänge und Dosisleistung an den Sensibilisator unter Berücksichtigung von Ausgangswerkstoffen, Dicke der Verbundstruktur und Transportgeschwindigkeit (bei kontinuierlicher Herstellung), so läßt sich nicht nur eine sehr rasche Verfestigung bzw. Härtung erzielen, sondern es lassen sich infolge der durch die unsichtbar gemachten Fasern stark verminderten Extinktion wesentlich dickere und homogene und mit erforderlich hoher Vernetzungsdichte vernetzte bzw. verfestigte Gegenstände in bisher noch nicht erreichter Qualität herstellen.

Wird als eine Außen- oder Zwischenschicht ein verfestigbarer, jedoch durch die angewandten elektromagnetischen Wellen undurchstrahlbarer Werkstoff, z. B. bei Lichtwellen beispielsweise eine Zement-Mörtelmischung oder ein mit verfestig barem Bindemittel gemischter zerkleinerter metallischer Werkstoff eingesetzt, der vorzugsweise Bestandteile enthält, die mit dem genannten Harz reagieren, so kann nur einseitig bestrahlt werden. Die innige Verbunderzeugung erfolgt dann schwingungsabhängig insbes. durch die genannte strahlungsinitiierte Polymerisation des Harzes und auch durch die mit dem Harz reagierenden Bestandteile. "

Ist die Außen- oder Zwischenschicht durchstrahlbar, kann beidseitig bestrahlt werden. Enthält diese Schicht noch Initiatoren bzw. Sensibilisatoren, wird der Verbund inniger.

Durch die Erfindung entstehen erstmalig dadurch Vorteile, weil diealsLichtsensibilisatoren (nicht auf UV-Strahlen beschränkte Sensibilisatoren) eingesetzten mehrwertigen Metalloxide oder Karbonylverbindungen, insbes. Eisenpentakarbonyl (das bei genannter Bestrahlung in freie Radikale, wie Eisentetra- und -trikarbonyl zerfällt und dadurch die Verfestigungs- bzw. Polymerisationsreaktion auslöst) oder vorzugsweise auch die genannten Karbonyl-/Aminverbindungen sich im Harz gut mischen lassen und sich kaum absetzen, eine hohe Dunkellagerstabilität aufweisen und weil insbes. durch diese Sensibilisatoren der Absorptionsbereich in den langwelligeren UV-Bereich und aus diesem heraus in den sichtbaren Lichtwellenbereich verschoben wird, so daß einerseits ein wesentlich breiteres Emissionsspektrum durch den Sensibilisator absorbiert wird und andererseits die genannte (Total-) Absorption im UV-Bereich wesentlich gemindert und sogar fast beseitigt werden kann, neben der Verringerung der Extinktion in diesem Wellenbereich, und andererseits eine Anpassung des Sensibilisators an den Strahler (oder umgekehrt) und die Herstellungsbedingungen wesentlich einfacher als bei der genannten alleinigen UV-Polymerisation werden, woraus die kurzen Härtezeiten ebenfalls resultieren.

Durch diese Verschiebung des Absorptionsbereiches durch den Sensibilisator entsteht ein unvorhergesehener unerwarteter Effekt dadurch, daß die Verstärkungsmaterialien die genannten Lichtwellen insbes. im sichtbaren Wellenbereich wesentlich besser durchlassen bzw. weniger absorbieren, als im UV-Bereich!

Zum Beispiel können die organischen Amine, z. B. Triäthylamin, Allylamin oder dergl. in alkoholischen Lösungsmitteln, ggf. unter Zusatz von Katalysatoren, verwendet werden. Auf diese Weise kann die Viskosität und Reaktion der Harze beeinflußt werden. Weiterhin kann auch als Härter oder Sensibilisator ein Amin oder ein Diäthylentriamin verwendet werden, in dem ein Versamin gelöst ist.

Insbes. für die Herstellung von Gegenständen mit Schichtdicken über 12 mm ist es vorzugsweise bei einseitiger Bestrahlung vorteilhaft, dem Harz geringe Mengen herkömmlicher Initiatoren (Härter und/oder Beschleuniger) zuzusetzen, weil auf diese Weise der insbes. bei solchen Schichtdicken vorhandene Extinktionseffekt kompensiert werden kann.

Werden dem Harz geeignete, insbes. aktive Füllstoffe und/oder Thixotropiermittel auch unterschiedlicher Dichte, beispielsweise in der Größenordnung von 7 bis 25% beigemischt, erhöht sich zwar meist die Härtezeit entsprechend Art und Anteil von Füllstoff und/oder Thixotropiermittel, jedoch sind infolge der definierten Schwingungsbehandlung Gegenstände mit dem jeweiligen Belastungsfall angepaßter Festigkeit und Dichte herstellbar. Bei Verwendung geeigneter aktiver Füllstoffe und/oder Thixotropiermittel, d. h. solcher, die im Harz "quellen oder mit diesem reagieren und insbes. zu einer Erhöhung des Molekulargewichtes führen, wird durch die Schwingungen auch hierbei (nicht nur in der Phasengrenzschicht) eine kombinierte physikalisch/chemische Wirkung, insbes. im Harz zwischen den Fasern und in den Phasengrenzschichten erzielt. Als Thixotropiermittel werden vorzugsweise Oxide und/oder Karbonate aus insbes. mehrwertigen Metallen, z. B. Silikagel (Kieselgel, Kieselsäuregel, Kieselxerogel) oder Zinkoxid, Titandioxid oder dergl. verwandt. Bei Verwendung dieser Füllstoffe und/oder Thixotropiermittel wird also die Viskosität und der Chemismus der Harze positiv beeinflußt, z. B. die Viskosität und das Molekulargewicht erhöht, um einerseits ein Ablaufen der Harze von Oberflächen oder Wickelkernen zu vermeiden und andererseits im vernetzten Zustand wesentlich höhere Festigkeiten (insbes. in Verbindung mit Einsenpentakarbonyl höhere Biegefestigkeit und Schlagzähigkeit) zu erzielen.

Hinzu kommt, daß die Harze durch die Schwingungen in ihrer Viskosität herabgesetzt werden und mit genannten Füllstoffen und/oder Thixotropiermitteln durch den dabei auftretenden Thixotropiereffekt wesentlich mehr, so daß sich die Harze auf diese Weise schnell und sicher der jeweiligen Kapillarstruktur der Verstärkungsmaterialien anpassen.

Nach der Schwingungsbehandlung tritt insbes. bei thixotropierten Harzen unmittelbar wieder die Viskositätserhöhende Wirkung ein. Wird dann bestrahlt, wird sehr rasch gehärtet bzw. polymerisiert, wodurch die Erhöhung des Molekulargewichtes einerseits und durch die erzeugte Verbundstruktur andereseits sehr hochfeste Gegenstände entstehen. Aus diesem Grunde ist es bei der Herstellung faserverstärkter Gegenstände ungünstig, niedrigviskose, also dünnflüssige Harze zu verwenden, was bisher stets geschehen ist und unvermeidbar war.

Kommen Ultraschallschwingungen zur Anwendung, entstehen unvorhersehbare, die Herstellung positiv beeinflussende Effekte, die zur Zeit nur zum Teil physikalisch und/oder chemisch deutbar sind. Nicht nur, daß die genannten Blasen und Lunker wesentlich schneller entfernt werden und die Tränkung und Benetzung der Verstärkungsmaterialien mit dem Harz wesentlich schneller vor sich geht, sondern die Verbundstruktur wird zusätzlich positiv beeinflußt.

Enthält das Harz Thixotropiermittel, wird es insbes. bei Ultraschalleinwirkung sehr schnell dünnflüssiger bzw. in seinem Viskositätsgrad wesentlich herabgesetzt, stellt sich auf die jeweilige Kapillarität der Verstärkungsmaterialien ein und tränkt und benetzt diese in Sekundenschnelle, und die zuvor genannten positiven Effekte werden noch verstärkt. Nach Beendigung der Ultraschalleinwirkung härtet das so behandelte Harz bei genannter Bestrahlung sehr rasch aus. Ob hierbei ein Depolymerisations- und/oder Polymerisations- und/oder besonderer Kapillareffekt zusätzlich auftritt, wird angenommen. Als Verstärkungsmaterialien kommen außer den Fäden oder Seilen Stränge oder bandförmige Gebilde aus Kurzfasern, auch gewellt, Gespinste, Gewebe, Gewirke, oder auch Schnitzel aus den genannten Gebilden, oder auch Pulver, vorzugsweise sämtlich aus Glas oder Mineralien, auch in Kombination miteinander, zur Anwendung. Die entsprechende Variation oder Kombination hängt vom jeweiligen Anwendungsfall ab. Durch die zusätzliche Verwendung von Kurzfasern, auch wenn diese gewellt sind, wird innerhalb der Schichten ein dreidimensionaler Verbund dadurch erzeugt, daß sich diese Kurzfasern infolge derauf sie wirkenden Schwingungen nach unten bewegen und sich dabei (bei entsprechender Schichtdicke der faserverstärkten Werkstoffe und entsprechender Schwingungsdauer) senkrecht stellen.

Durch die erfingungsgemäß ausgeübten Schwingungen wird also die genannte Verbundstruktur erzeugt und die Fasern werden unsichtbar gemacht und durch den erfindungsgemäßen Sensibilisator wird die Möglichkeit geschaffen, solche Lichtwellen zur Polymerisation bzw. Verfestigung anzuwenden, das die Verbundstruktur bzw. das Laminat wesentlich besser und störungsfrei durchdringt, wodurch in wesentlich kürzeren Zeiten wesentlich dickere und erstmalig homogene faserverstärkte Gegenstände herstellbar sind.

Durch die Polymerisation in mindestens zwei Etappen oder Stufen vorzugsweise unterschiedlicher Wellenlänge wird der Vernetzungsgrad wesentlich höherund ein weiterer Vorteil entsteht dadurch, daß durch die erzeugte Verbundstruktur und die homogen gesteuerte Verfestigung jegliches Abschwinden (Volumenkontraktion) des Harzes von den Verstärkungsfasern verhindert wird, wodurch die Festigkeit zusätzlich steigt, zumal durch die Lichtwellen wenig Wärme in das Laminat gelangt. Weiterhin wird durch die genannte Polymerisation der Gesundheits-und Arbeitsschutz durch die auf etwa 20% geminderte Styrolverdunstung gegenüber herkömmlicher Laminierung verbessert und eine Luftinhibierung fast gänzlich verhindert. Hinzu kommt, daß durch die Schwingungen keine Luft in das Laminat eingearbeitet werden kann, daß-das Laminieren keine körperliche Arbeit mehr erfordert und daß durch die Schwingungen vor allem die Tränk- und Benetzungszeit unabhängig von der Größe der herzustellenden Fläche und fast unabhängig von der Schichtdicke ist, weil das gesamte Laminat auf einmal z. B. 2 bis 4 Minuten lang in die Schwingungen versetzt werden kann und dann bereits die Verbundstruktur erzeugt ist, daß das Harz/Verstärkungsmaterialverhältnis exakt eingestellt und konstantgehalten werden kann und daß durch die erreichbare hohe Arbeitsproduktivität, die bis zu etwa 1000% gegenüber dem Handlaminieren betragen kann, die EinrichtungskosterTsehr schnell amortisiert werden.

Durch die Erfindung wurde also das bisher Unmögliche, einen Gegenstand, d. h. Glasfaserverstärkungsmaterialien auch mehrschichtig im Harz für das Auge unsichtbar, für Röntgenstrahlen kaum erfaßbar und für die genannten Lichtwellen störungsfrei durchdringbar zu machen, erstmalig erreicht und es wurde auch erstmalig ein homogener faserverstärkter Gegenstand in einwandfreier Qualität erzeugt und bei einer Schichtdicke von ca. 3 mm in etwa einer Minute und einer Schichtdicke von 12 mm ca. unter zehn Minuten verfestigt.

Sollen die Gegenstände aus genannten faserverstärkten und weiteren Werkstoffen bestehen, insbes. zur Erzeugung verwendungszweckbezogener Eigenschaften, wird hierfür als mindestens eine Außen- und/oder Zwischenschicht eine Mischung aus den genannten Werkstoffkomponenten, Werkstoffen und/oder Schichten, insbesondere den faserverstärkten Kunststoffen und aus festen, flüssigen oder pastösen weiteren Werkstoffen hergestellt, von denen mindestens einige teilweise oder vollständig mit den Kunststoffen chemisch reagieren. Als feste Werkstoffe werden feinst- bis feinzerkleinerte und/oder in riesel- oder schüttfähiger Form vorliegende Werkstoffe verwendet. Als flüssige Werkstoffe wird vorzugsweise eine Suspension aus diesen, und als pastöse Werkstoffe wird eine Paste oder ein Brei hergestellt.

Als Werkstoffe für die festen, flüssigen oder pastösen Schichten oder Mischungen können insbes. Metalle, auch mehrwertige Metalle,.Metalloxide und/oder Karbonate und/oder Polyoxide und/oder Polykarbonate z. B. des Eisens und/oder mindestens eines anderen Metalls, auch Baumaterialien, wie z. B Sand, Kies, Portlandzement, auch in Form von Mörtel oder Mörtelbrei, verwendet werden.

Die Herstellung eines Gegenstandes aus vorgenannten Schichten bzw. Werkstoffen geschieht in Abhängigkeit der vorgesehenen Anwendung beispielsweie wie folgt:

Zuerst wird auf die Oberfläche der stillstehenden oder bewegten bzw. gedrehten Herstellungsform außer dem Trennmittel eine Schicht aus faserverstärkten Werkstoffen aufgebracht und entsprechend behandelt. Danach wird eine weitere Schicht aus faserverstärkten Kunststoffen (z. B. mit Kurzfasern), die mit den festen und/oder breiigen Werkstoffen innig gemischt werden, aufgebracht und ebenfalls mit den genannten Schwingungen und/oder elektromagnetischen Wellen, jedoch in einen hierfür zur Polymerisation geeigneten Wellenbereich behandelt. Ist es erforderlich, wird als weitere Zwischenschicht oder als Außenschicht eine faserverstärkte Kunststoffschicht, beispielsweise bestehend aus den genannten Glasfasermatten oder -geweben und ungesättigten Polyesterharzen oder dergl., die dann wieder wie die erste Schicht behandelt werden, aufgebracht. Durch chemische Reaktion z. B. von einigen Metalloxiden mit den Kunststoffen wird der Verbund der Werkstoffe und/oder der Schichten miteinander verbessert, beispielsweise dadurch, daß sie ineinander diffundieren.

Werden als weitere Werkstoffe Metallpulver oder Baumaterialien, z. B. als Zwischenschicht, verwendet, sind Gegenstände hohen Gewichts mit speziellen Eigenschaften erforderlich, die beispielsweise herkömmliche Gegenstände aus Beton oder aus Sintermetallen nicht aufweisen, z. B. eine Unempfindlichkeit gegen bestimmte aggressive Medien und/oder gegen Schlag und Stoß und dergl.

Selbstverständlich kann auch ein Gegenstand aus einer Deckschicht ausfaserverstärkten Werkstoffen mit Gelcoatschicht und aus Baumaterialien als Wandelement für Häuser oder dergl. benutzt werden. Auf diese Weise ist die als Außenschicht verwendete Gelcoat-und faserverstärkte Kunststoffschicht gleichzeitig Fassade mit über Jahre hinaus hoher Standzeit und weist bei entsprechender Farbgestaltung gleichzeitig Oberflächeneffekte auf.

Als weitere Werkstoffe können also Metalloxide und/oder Karbonate und/oder Polyoxide und/oder Polykarbonate etwa der chemischen zusammensetzung

a · MO · Fe₂O₃

verwendet werden, wobei M Eisen (Fe) und/oder ein anderes, insbes. zweiwertiges Metall ist, beispielsweise mit kubischer oder hexagonaler Kristallstruktur und a und b einen Zahlenfaktor bedeuten, der gleich oder vorzugsweise größer als 1 ist. Diese oder ein Teil dieser Werkstoffe gehen mit den genannten Kunststoffen und/oder den anderen Werkstoffen chemische Verbindungen ein und beeinflussen somit die Eigenschaften der zu erzeugenden Gegenstände positiv. Als Formelbestandteil M oder MO können z.B. Elemente der I.Gruppe des periodischen Systems, z.B. Natrium oder entsprechende Salze oder der II. Gruppe, z. B. Erdalkalimetalle, beispielsweise Kalzium oder Magnesium (die hexagonal kristallisieren), oder der III. Gruppe ζ. B. Aluminium oder Gadolinium (die mit dem Granatgitter kristallisieren) oder der IV. Gruppe, z. B. Blei oder der V. Gruppe, z. B. Phosphor, oder der Nebengruppen, z. B. Titan, Eisen oder Kobalt, auch in Mischungen oder Verbindungen miteinander, verwendet werden.

Beispielsweise geht Magnesiumoxid mit den genannten Kunststoffe, insbes. mit ungesättigten Polyestern chemische Verbindungen ein, die den Verbund zwischen ihnen erhöhen.

Entsprechende Versuche haben bestätigt, daß die genannten festen, flüssigen oder pastösen weiteren Werkstoffe verwendungszweckabhängig in der Größenordnung zwischen 5 und 75%, bezogen auf die genannten Kunststoff- und/oder Verstärkungsmaterialanteile und die mit den Kunststoffen reagierenden Anteile in der Größenordnung zwischen Null (Spuren) bis maximal 10% zur Anwendung kommen können. Größere Anteile sind insbes. aus Festigkeitsgründen nicht sinnvoll. Zur Herstellung von Gegenständen mit Stützkern oder mit Sandwichaufbau, z. B. für den Kälte- und/oder Wärmeschutz, beispielsweise für Kühlwagen, Karosserien, Wände, Häuser, Rohre, Flugzeugrümpfe, Schwimmkörper oder dergl. wird als mindestens eine Außen- und/oder Zwischenschicht eine porös werdende Schicht, z. B. eine Schaumschicht, eine aus aufschäumbaren Werkstoffen, insbesondere aus Hartschaumausgangswerkstoffen hergestellte oder herzustellende Schicht oder ein Werkstoff verwendet, der Hohlräume bildet oder Hohlräume bildende Mittel, z. B. Salze (NaCI) oder Gase (CO₂) enthält, der ggf. unter Bestrahlung mit dem Kunststoff reagiert. Auf diese Weise werden z. B. Rohre mit einer Innenschicht aus faserverstärkten Werkstoffen, einer Zwischenschicht aus aufschäumbaren Werkstoffen und einer Außenschicht aus faserverstärkten Werkstoffen hergestellt, die nicht nur eine hohe Festigkeit haben, sondern die auch relativ billig sind, weil die Schichten ausfaserverstärkten Werkstoffen recht dünn hergestellt werden können und auf diese Weise Material gespart wird. Sollen genannte Gegenstände eine höhere Festigkeit aufweisen oder der innere Verbund erhöht werden, werden auch den aufschäumbaren Werkstoffen Verstärkungsmaterialien, z. B. Glaskurz- oder Metallfasern oder diverse Späne beigemischt. Die oder mindestens eine Schaumschicht, beispielsweise aus Hartschaum, kann auch aus mehreren Schichten unterschiedlicher Zellengröße und/oder aus unterschiedlich harten Schaumsegmenten hergestellt werden.

Weiterhin können außer den faserverstärkten Schichten auch die porösen oder porös werdenden Schichten, insbesondere die Schaumstoffschichten Armierungen, Hohlprofilkörper und/oder Abstands- und/oder Befestigungselemente aus Stahl, Kunststoffen oder aus faserverstärkten Kunststoffen aufweisen.

Die Armierungen, Hohlprofilkörper und/oder die Abstands- und/oder Befestigungselemente können bei der Herstellung miterzeugt, auf oder in den entspechenden Schichten befestigt oder auf die Werkstoffe oder die Schichten nur aufgelegt werden. Auf diese Weise können die Gegenstände mit weiteren Gegenständen, z. B. Wänden, Decken, Karosserieteilen, Teilen von Kühlwagen oder dergl. verbunden werden. Auch kann die Verbindung durch Kleben und/oder mit Hilfe von Spezialnägeln oder von Schrauben erfolgen. Auf diese Weise können Bauwerke, Kühlwagen, Flugzeu- oder Schiffsrümpfe oder dergl. hergestellt werden.

Da die Anwendungsgebiete der Gegenstände sehr unterschiedlich sind, ist es möglich, daß die Schichtdicke der Schaumstoffbzw, der Stützkernschicht gegenüber der Schichtdicke der faserverstärkten Schicht ein Verhältnis zwischen 3:1 und 30:1 oder höher aufweist. Dadurch können sehr leichte und hochfeste Gegenstände mit hoher Wärmedämmung erzeugt werden. Um die Herstellungsgeschwindigkeit und den Bewegungsablauf der Herstellungsvorrichtungen, z. B. des Wickelkerns oder der Transportvorrichtungen, der Mehrkomponentenaggregate und der Strahler und dergl. exakt aufeinander abzustimmen, werden die genannten faden-, seil- oder bandförmigen Verstärkungsmaterialien bzw. die genannten Gebilde oder auch die mit Kunststoffen, insbes. mit Kunstharzen verkleb- oder verbackbaren Schichten oder dergl. in der jeweiligen Zuführungsrichtung gespannt. Auf diese Weise dienen beispielsweise die bandförmigen Verstärkungsmaterialien und/oder die genannten Gebilde gleichzeitig zum Transport der auf sie gebrachten Bindemittel oder Harze oder dergl.

Zur Herstellung von Hohlkörpern oder Behältern kann vorzugsweise auf einem Wickelkern ein entsprechender, beispielsweise Zickzack- oder wendeiförmiger Geflechtzylinder aus den genannten Verstärkungsmaterialien in erforderlicher Gestalt und Größe hergestellt und mit den flüssigen Bindemitteln getränkt werden. Auch können auf diesen nach der Tränkung weitere Werkstoffe oder Schichten, beispielsweise aufschäumbare Werkstoffe aufgebracht werden, beispielsweise auf oder zwischen bandförmige Gebilde (Liner) oder Unterlagen.

Auch können auf zu beschichtende Oberflächen als Außen- und/oder Zwischenschicht faserverstärkte Werkstoffe und danach Materialien niederer (z. B. Schaumstoffausgangsmaterialien) und höherer Dichte, beispielsweise die genannten schüttfähigen Werkstoffe, insbes. aus Metall oder Baumaterialien, wie Sand oder dergl. aufgebracht bzw. mit hoher Aufspritzgeschwindigkeit, insbes. mit Hilfe der genannten Mehrkomponentenaggregate, aufgebracht werden. Durch die hohe Aufspritzgeschwindigkeit insbes. der Werkstoffe höherer Dichte dringen diese bereits teilweise in die vorgelierten bzw. durch Bestrahlung zur Polymerisation angeregten faserverstärkten Werkstoffe ein und erhöhen auf diese Weise die Verbundwirkung.

Werden beispielsweise zwecks Erzeugung verwendungszweckbezogener Eigenschaften des herzustellenden Gegenstandes auf die genannten bewegten oder unbewegten Oberflächen, vorzugsweise auf die innere Oberfläche einer insbesondere gedrehten Herstellungsform bzw. einer Schleuderform die genannten Werkstoffkomponenten, die Werkstoffe und Werkstoffe höherer Dichte, beispielsweise die genannten schüttfähigen oder breiigen Werkstoffe wie Metalle und/oder Baumaterialien, auch magnetisierbare oder magnetische Werkstoffe, gebracht und dort den genannten Schwingungen und/oder elektromagnetischen Wellen oder Feldern und/oder dem Druck der genannten Medien und/oder Formgebungselemente ausgesetzt, dringen die Werkstoffe höherer Dichte in Abhängigkeit der Drehzahl der Form in die genannten faservestärkten Werkstoffe ein und werden durch diese teilweise oder vollständig je nach Dosierung eingehüllt oder umhüllt. Auf diese Weise lassen sich Gegenstände erzeugen, deren Herstellung relativ einfach ist, die jedoch nach ihrer Behandlung mit den genannten Schwingungen und den elektromagnetischen Wellen oder Feldern so hochfest und hochdicht sind, daß sie anstelle von Stahlrohren verwendbar sind, jedoch diese wegen ihrer Immunität gegen aggressive Medien weit übertreffen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß hierfür außer den relativ teuren faserverstärkten Werkstoffen sehr billige und reichlich vorhandene Abfallprodukte der Walzwerks- oder der metallverarbeitenden Industrie und/oder noch billigere Baumaterialien verwendet werden können.

Die Form- und/oder Oberflächenformgestaltung der zu erzeugenden Gegenstände erfolgt entweder durch die genannten Schwingungen, weil sich dadurch die faserverstärkten Werkstoffe bzw. entsprechende Schichten an die Oberfläche der Herstellungsform oder die entsprechende Unterlage infolge ihres Eigengewichtes schnell anlegen. Die genannte Formgestaltung kann aber auch durch den Druck von vorzugsweise dehnbar und federnd gestalteten Stütz- und/oder Formgebungselementen auf die Werkstoffkomponenten, die Werkstoffe und/oder die Schichten bzw. die bandförmigen Gebilde, Unterlagen oder Folien erfolgen oder auch durch gasförmige und/oder flüssige Medien. Das geschieht z. B. dadurch, daß z. B. eine verschließbare Herstellungsform verwendet wird, die nach Einbringen der genannten Werkstoffe usw. evakuiert wird oder die durch Zuführen gasförmiger oder flüssiger Medien, beispielsweise von aktivierenden Gasen oder Flüssigkeiten oder auch aufschäumbaren Werkstoffen auf die bereits auf der Formoberfläche bzw. in der Form enthaltenen Werkstoffkomponenten, Werkstoffe usw. einen Druck ausüben, der in Abhängigkeit des angelegten Vakuums oder Überdruckes die genannten Werkstoffe usw. formt.

Zur Herstellung von Profilen oder Trägern bzw. den genannten Doppel-T-Trägern oder dergl. werden vorzugsweise die genannten Formgebungselemente verwandt.

Die Formgestaltung der Gegenstände kann auch dadurch erfolgen, daß die Werkstoffkomponenten, die Werkstoffe und/oder die Schichten bzw. die genannten Gebilde usw. nach der Behandlung mit den genannten Schwingungen und/oder nach ihrer Bestrahlungsanregung verformt werden. Das kann auch unter Zwischenschaltung einer Abkühlungs- und Unterkühlungszone geschehen. Auf diese Weise werden Vorformlinge oder sogenannte Prepregs erzeugt, die dann später verformt werden. Zur weiteren Verformung und/oder weiteren Verdichtung, Verfestigung bzw. Polymerisatin und/oder der Sinterbehandlung werden die hergestellten Vorformlinge oder Gegenstände von den genannten Oberflächen entnommen und an anderen Orten, ggf. zwischen Stempeln und Matrizen oder m Spritzgieß- oder Kerngieß- oder sonstigen Verarbeitungsmaschinen verformt undjiier unter Anwendung von Wärme und Druck und/oder den genannten elektromagnetischen Wellen, insbes. einer radioaktiven Bestrahlung oder einem aktiviertem Gas oder dergl. verfestigt bzw. polymerisiert.

Als Außen- oder Zwischenschicht und/oder insbes. als oder anstelle einer Schaumstoffschicht kann etwa folgende Mischung verwendet werden und zwar:

a) beispielsweise bestehend aus 100 Gewichtsanteilen eines Akrylatpulvers mit Redoxsystemen oder Härter, aus etwa 7 bis 25, insbes. 14 Gewichtsanteilen eines Füllstoffgemisches, aus etwa 20 bis 40 Gewichtsanteilen wäßriger Flüssigkeiten, insbes. Wasser oder beispielsweise eine Kochsalzlösung, ca. 60 bis 130 Gewichtsanteilen eines Akrylatmonomergemisches, und/ oder

b) einem Phenol- oder Formaldehydharz, beispielsweise bestehend aus 80 bis 90%igem Phenol, konzentriertem vorzugsweise 27%igem Formalin und Kalziumoxid und Härter (insbesondere aus p-Toluolsulfonsäure in wäßriger oder alkoholischer Lösung), der ggf. zum Verschäumen bekannte Treibmittel in der Größenordnung von 20 bis 150% der bisherigen Menge zugegeben werden.

Eine solche Schicht hat gegenüber den vorhergenannten Hartschaumstoffen eine wesentlich höhere Härte, weist eine Porigkeit ähnlich einem Integralschaum auf (in Richtung zu den Außenflächen kleiner werdend bis zu einer geschlossenen Oberfläche) und diffundiert durch die genannten Schwingungen auf Grund ihrer höheren Dichte gut in den Oberflächenbereich der faserverstärkten Werkstoffe ein und erzeugt auf diese Weise einen ausgezeichneten Verbund mit diesen.

Zur Herstellung von Außen- und/oder Innenverkleidungen und/oder Behausungen für Menschen und Tiere wie Häusern, Werkhallen, Büroräumen, Wohnungen, Stallungen, Wänden, Wandelementen, Kühlwagen, Karosserien oder dergl. ist es vorteilhaft, wenn bei der Herstellung der entsprechenden Gegenstände oder Elemente, Fenster oder Scheiben an dafür vorgesehene Stellen eingelegt und/oder mit eingespritzt bzw. eingebettet oder eingeklebt werden, auf diese Weise können z. B.

Wandelemente mit Fenstern im kontinuierlichen Herstellungsprozeß erzeugt werden.

Auch ist es möglich, daß an die genannten Stellen durchsichtige Kunststoffe gebracht und/oder während der Herstellung verfestigt bzw. polymerisiert werden.

Weiterhin können aus zwei gleichen Halbschalen oder aus mehreren Gegenständen die genannten Behausungen oder andere Objekte größeren Ausmaßes erstellt und wie genannt, miteinander verbunden werden.

In weiterer Ausgestaltung können die genannten Schichten und/oder die genannten Gebilde oder Teile des zu erzeugenden Gegenstandes, beispielsweise auch die Halbschalen durch die genannten flüssigen Kunststoffe, und/oder durch verkleb- und/oder verbackbare Schichten uas Kunststoffen oder dergl. miteinander verbunden werden.

Als Klebstoffschichten können solche Werkstoffe verwendet werden, die die vorgenannten Schichten, beispielsweise Polypropylenfaserschichten mit anderen Schichten, z. B. aus härtbaren Kunststoffen miteinander verbinden. Als verbackbare Schichten kommen z. B. Schichten aus durch Wärme erweichbaren Werkstoffen, beispielsweise aus Thermoplasten wie Polyvinylchlorid oder Polyvinylacetat, in Frage, die auf diese Weise miteinander verbacken werden und beispielsweise gasundurchlässige Schichten, die sogenannte Dampfsperren bilden.

Die Schichten können aber auch aus den genannten Werkstoffen in pulver-, pastöser- oder flüssiger Form erzeugt werden.

Die Entlüftung und Verdichtung der Werkstoffkomponenten, der Werkstoffe und/oder der Schichten und dergl. kann bei geschlossener Herstellungsform durch die aufschäumenden Werkstoffe über bei Normaldruck geöffnete und druckabhängig gesteuerte Ventile und/oder angelegtes Vakuum und/oder durch die genannte Schwingungsbehandlung erfolgen. Auf diese Weise können die Blasen und Lunker wesentlich schneller insbes. aus den faseverstärkten Schichten entfernt werden. Weiterhin kann der Aufschäumvorgang gesteuert und somit auf die Schaumzeugung, Porengröße usw. und auf den Verbund der genannten Schichten miteinander Einfluß genommen werden. Durch die genannte Drucksteuerung werden auch Blasen oder Lunker an der Grenzschicht Schaum/andere Werkstoffe, vermieden.

Bei der Herstellung von insbes. kleinen Gegenständen kann es von Vorteil sein, wenn anstelle der Bewegung des Mehrkomponentenaggregates die Herstellungsform bzw. der entsprechende Kern oder dergl. die zur Beschichtung erforderlichen Bewegungen ausführt, beispielsweise während der Wärmebehandlung oder der Polymerisation bzw. Verfestigung ein-oder mehrdimensional bewegt bzw. gedreht wird.

Da die Art der Herstellung, beispielsweise die in die Herstellung integrierte Härtung bzw. Polymerisation exakte Bewegungsabläufe und Geschwindigkeiten verlangt, wird der kontinuierliche und auch der diskontinuierliche Bewegungsablauf der Herstellungsvorrichtungen bzw. ihrer die Bewegungen ausführenden Organe oder Elemente in der Ebene oder im Raum und die Zuführung und Behandlung der Werkstoffkomponenten, der Werkstoffe und/oder der Schichten nach Art, Menge, Anzahl, Zeiteinheitund Größe bzw. leistungsabhängig aufeinander abgestimmt bzw. programmabhängig gesteuert oder geregelt. Dies geschieht durch den entsprechenden Herstellungsvorrichtungen zugeordnete Steuer- oder Regelungsvorrichtungen. Als Bewegungen ausführende Organe bzw. Aggregate oder Elemente kommen die Transport- und/oder die Mehrkomponentenaggregate, die Verformungsvorrichtungen, die bewegten oder gedrehten Herstellungsformen bzw. die Wickelkerne oder dergl., die Schwingungs-oder Bestrahlungsvorrichtungen und ihnen zugeordnete Vorrichtungen in Frage. Bei der Herstellung von gewickelten Gegenständen führt beispielsweise das Mehrkomponentenaggregat Relativbewegungen zur Drehbewegung des Wickelkernes durch seine Bewegungen, beispielsweise in Richtung zum Wickelkern und/oder entlang des Wickelkernes durch, je nachdem, ob die genannten bandförmigen Gebilde bzw. Verstärkungsmaterialien in der Breite der Wickelkernlänge entsprechen oder schmaler sind.

Im ersten Fall sind die Düsen- und/oder Spulenkörper für die Zuführung der Werkstoffkomponenten usw. übereinander und im letzten Fall sind diese nebeneinander angeordnet und führen die Werkstoffkomponenten usw. nacheinander zu.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Verfahren zur Herstellung von homogenen faserverstärkten Gegenständen aus mit ungesättigtem Polyester-oder Epoxidharz und eingemischten Verfestigungsinitiatioren blasenarm beschichteten oder getränkten faden-, seil-, strang- oder bandförmigen durchstrahlbaren, insbes. Glasfaserverstärkungsmaterialien, vorzugsweise mit mindestens einer Außen- oder Zwischenschicht aus mindestens einem anderen verfestig bare η Werkstoff oder Halbzeug, gekennzeichnet dadurch, daß Initiatoren, insbes. Sensibilisatoren enthaltende Harze und damit beschichtete oder getränkte Verstärkungsmaterialen, insbes. auch der andere als Ausßen- oder Zwischenschicht dienende verfestigbare Werkstoff oder das Halbzeug durch vorzugsweise von unten und senkrecht zur Faserrichtung ausgeübte mechanische Schwingungen auch im Ultraschallbereich in Relativbewegungen insbes. bis zum Eintreten einer homogenen Verbundstruktur zwischen Fasern und Harz und insbes. auch eines homogenen Verbundes zwischen dem anderen Werkstoff bzw. dem Halbzeug versetzt werden, daß die beschichteten oder getränkten Verstärkungsmaterialien, insbes. die Verbundstruktur, insbes. auch der andere Werkstoff bzw. das Halbzeug vorzugsweise in mehreren Etappen mit elektromagnetischen Wellen insbes. im Lichtwellenbereich bis zur Ausbildung als Halbzeug oder Fertigprodukt bestrahlt wird und daß die auch intermittierend emittierten Wellen in Wellenlänge und Dosisleistung in Abhängigkeit von Ausgangswerkstoffen, Schichtdicke und Transportgeschwindigkeit dem Initiator bzw. Sensibilisator angepaßt werden.
2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die beschichteten oder getränkten Verstärkungsmaterialien, insbes. auch der andere Werkstoff oder das Halbzeug vor bzw. während der Zuführung zu und/oder nach dem Aufbringen auf Oberflächen von oder in Herstellungsformen ggf. mit diesen in die Schwingungen auch unterschiedlicher Frequenz und angepaßter Amplitude versetzt werden.
3. Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Harz mit Sensibilisatoren gemischt wird, die im Lichtwellenbereich auch außerhalb des UV-Bereiches absorbieren, daß diese Sensibilatoren vorzugsweise aus mehrwertigen Metalloxiden oder Karbonylen oder deren Verbindungen, z. B. Eisenpentakarbonyl, und/oder organischen Aminen, z. B. Triäthanolamin, oder deren Verbindungen, bestehen und in Mengen unter 1 bis 10ew.-%, vorzugsweise 2Gew.-%, dem Harz zugesetzt werden.
4. Verfahren nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß das Harz mit Thixotropiermittein und/oder Füllstoffen und auch mit herkömmlichen Initiatoren (Härter und/oder Beschleuniger) gemischt wird, daß die Verstärkungs- und Linermaterialien vorgespannt werden und daß die Verfestigung der Verbundstruktur über durchstrahlbare Schichten oder Folien durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Verbundstruktur vor ihrer Verfestigung zum Beispiel durch Druckverringerung (Anlegen eines Vakuums) oder Druckerhöhung (Zuführen gasförmiger oder flüssiger Medien oder fester Körper) umgeformt wird.
6. Verfahren nach Punkt-1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß zur Erzeugung verwendungszweckbezogener Eigenschaften eine Mischung aus den genannten Werkstoffkomponenten, den Werkstoffen, insbes. den Kunststoffen und aus festen (feinst- bis feinzerkleinert und/oder in riesel- oder schüttfähiger Form), flüssigen (Suspension) oder pastösen (als Paste oder Brei) weiteren Werkstoffen hergestellt wird, von denen mindestens einige teilweise oder vollständig miteinander bzw. mit den Kunststoffen reagieren, daß diese Mischung als mindestens eine Außen- und/oder Zwischenschicht verwendet wird und die weiteren Werkstoffe insbes. aus Metallen, auch mehrwertigen Metallen, Metalloxiden und/oder Karbonaten und/ oder Polyoxiden und/oder Polykarbonaten, z. B. des Eisens und/oder mindestens eines weiteren Metalls und/oder aus Baumaterialien, wie Sand, Kies, Portlandzement, auch in Form von Mörtel oder Mörtelbrei, oder dergl. bestehen und diese Mischung zuerst den genannten mechanischen Schwingungen und danach den genannten elektromagnetischen Wellen ausgesetzt werden.
7. Verfahren nach Punkt 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß als weiterer Werkstoff Metalloxide und/oder Karbonate und/ oder Polyoxide und/oder Polykarbonate etwa der chemischen Zusammensetzung

a · MO · b Fe₂O₃

verwendet werden, wobei M Eisen (Fe) und/oder ein anderes, insbes. zweiwertiges Metall ist, beispielsweise mit kubischer oder hexagonaler Kristallstruktur und a und b einen Zahlenfaktor bedeuten, der gleich oder vorzugsweise größer als 1 ist.
8. Verfahren nach Punkt 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß anstelle des Formelbestandteiles M oder MO Elemente der I.Gruppe des Periodensystems, z. B. Natrium oder entsprechende Salze oder der II.Gruppe, z. B. Erdalkalimetalle, beispielsweise Kalzium oder Magnesium (die hexagonal kristallisieren) oder der IV. Gruppe, z. B. Blei oder der V. Gruppe, z. B. Phosphor oder der Nebengruppen, z. B. Titan, Eisen oder Kobalt, auch in Mischungen oder Verbindungen miteinander, verwendet werden.
9. Verfahren nach Punkt 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß die genannten festen, flüssigen oder pastösen weiteren Werkstoffe verwendungszweckabhängig in der Größenordnung zwischen 5 und 75%, bezogen auf die genannten Kunststoffe und/oder Verstärkungsmaterialienänteile und die mit den Kunststoffen reagierenden Anteile in der Größenordnung zwischen Null (Spuren) bis maximal 10%, zur Anwendung kommen.
10. Verfahren nach Punkt 1 bis 9, gekennzeichnet dadurch, daß den Kunststoffen zur genannten physikalischen und/oder chemischen Beeinflussung, insbes. zur Beeinflussung ihres Viskositätsverhaltens Füllstoffe, insbes. Thixotropiermittel in Form von neutralen wie Kreide (CaCo₃), im Kunststoff quellenden und/oder mit dem Kunststoff chemisch reagierenden Thixotropiermittein wie Oxide und/oder Karbonate aus insbes. mehrwertigen Metallen, z. B. Silikagel (Kieselgel, Kieselsäuregel, Kieselxerogel) oder Zinkoxid, Titanoxid oder auch rotes Eisenoxid (Fe₂O₃) oder dergl., oder Mineralien, ggf. in der Größenordnung von etwa 7 bis 25%, beigemischt werden.
11. Verfahren nach Punkt 1 bis 10, gekennzeichnet dadurch, daß als mindestens eine Außen-und/oder Zwischenschicht eine poröse oder porös werdende Schicht, z. B. eine Schaumschicht, eine aus aufschäumbaren Werkstoffen, insbes. aus Hartschaumausgangswerkstoffen hergestellte oder herzustellende Schicht oder ein Werkstoff verwendet wird, der Hohlräume bildet oder Hohlräume bildende Mittel, z. B. Salze (NaCI) oder Gase (CO₂) enthält, der ggf. unter Bestrahlung mit dem Kunststoff reagiert, daß ggf. den aufschäumbaren Werkstoffen Verstärkungsmaterialien, z. B. Glaskurz- oder Metallfasern oder die genannten Späne beigemischt werden.
12. Verfahren nach Punkt 1 bis 11, gekennzeichnet dadurch, daß als Außen-und/oder Zwischen- und/oder insbes. als oder anstelle einer Schaumstoffschicht eine Mischung aus

a) beispielsweise bestehend aus 100 Gewichtsanteilen eines Akrylatpulvers mit Redoxsystemen oder Härter, aus etwa 7 bis 25, insbes. 14Gewichtsanteilen eines Füllstoffgemisches, aus etwa 20 bis 40 Gewichtsanteilen wäßriger Flüssigkeiten, insbes. Wasser oder beispielsweise einer Kochsalzlösung, ca. 60 bis 130 Gewichtsanteilen eines Akrylatmonomergemisches, und/oder

b) einem Phenol-Formaldehydharz, beispielsweise bestehend aus 80 bis 90%igem Phenol, konzentriertem, vorzugsweise 37%igem Formalin und Kalziumoxid und Härter (insbesondere aus p-Toluolsulfonsäure in wäßriger oder alkoholischer Lösung), der ggf. zum Verschäumen bekannte Treibmittel in der Größenordnung von 20 bis 150% der bisherigen Menge zugegeben werden, verwendet wird.
13. Verfahren nach Punkt 1 bis 12, gekennzeichnet dadurch, daß mindestens eine als Außen-und/oder Zwischenschicht hergestellte Schicht, vorzugsweise eine Schaumstoffschicht, insbes. aus Hartschaumstoffen, aus mehreren Schichten unterschiedlicher Zellengrößen und/oder unterschiedlich harten Schaumsegmenten hergestellt wird, die Schichten ggf. Armierungen, Hohlprofilkörper und/oder Abstands- oder Befestigungselemente aus Stahl, Kunststoffen oder faserverstärkten Kunststoffen ausweisen, ggf. die Schichtdicke der Schaumstoff- bzw. Stützkernschicht gegenüber der Schichtdicke der faserverstärkten Schicht ein Verhältnis von 3:1 bis 30:1 oder höher aufweist.
14. Verfahren nach Punkt 1 bis 13, gekennzeichnet dadurch, daß die genannten Gebilde oder auch die mit Kunststoffen- insbes. mit Kunstharzen verkleb-oder verbackbaren Schichten oder dergl. ind der jeweiligen Zuführungsrichtung durch die Transportvorrichtungen und/oder die Mehrkomponentenaggregate gespannt und nach Aufbringung der Bindemittel oder dergl. den genannten Schwingungen und/oder Wellen ausgesetzt werden.
15. Verfahren nach Punkt 1 bis 14, gekennzeichnet dadurch, daß zur Herstellung von Hohlkörpern ein entsprechender, beispielsweise Zickzack-oder wendeiförmiger Geflechtzylinder aus den genannten Verstärkungsmaterialien in erforderlicher Gestalt und Größe hergestellt, mit den flüssigen Kunststoffen getränkt, ggf. mit weiteren Werkstoffen oder Schichten versehen und dabei oder danach mit den genannten Schwingungen und/oder Wellen behandelt wird.
16. Verfahren nach Punkt 1 bis 15, gekennzeichnet dadurch, daß auf zu beschichtende Oberflächen als Außen- und/oder Zwischenschicht faserverstärkte Werkstoffe und danach und/oder dabei Materialien niederer oder höherer Dichte, z.B. aufschäumbare Werkstoffe oder die genannten schüttfähigen Werkstoffe, insbes. aus Metall oder Baumaterialien, wie Sand oder dergl., aufgebracht bzw. mit hoher Aufspritzgeschwindigkeit inbes. mit Hilfe von Mehrkomponentenaggregaten aufgespritzt und dabei oder danach mit den genannten Schwingungen und/oder Wellen und/oder Feldern behandelt werden.
17. Verfahren nach Punkt 1 bis 16, gekennzeichnet dadurch, daß insbes. zur Erzeugung verwendungszweckbezogener Eigenschaften auf die genannte unbewegte oder bewegte Oberfläche, vorzugsweise auf die innere Oberfläche einer bewegten, insbes. gedrehten Herstellungsform die genannten Werkstoffkomponenten, die Werkstoffe und/oder die Schichten, insbes. faserverstärkte Werkstoffe und Werkstoffe höherer Dichte, beispielsweise die genannten schüttfähigen oder breiigen Werkstoffe, wie Metalle und/oder Baumaterialien, auch magnetisierbare oder magnetische Werkstoffe, gebracht und dort den genannten Schwingungen und/oder elektromagnetischen Wellen oder Feldern und/oder dem Druck von Medien und/oder Formgebungselementen ausgesetzt werden.
18. Verfahren nach Punkt 1 bis 17, gekennzeichnet dadurch, daß die Form- und/oder Oberflächenformgestaltung durch die genannen Schwingungen und/oder durch den Druck von vorzugsweise dehnbar oder federnd gestalteten Stütz- und/oder Formgebungselementen auf die Werkstoffkomponenten, die Werkstoffe und/oder die Schichten bzw. die genannten Gebilde oder dergl. erzeugt und die Verfestigung durch die genannten elektromagnetischen Wellen durchgeführt wird.
19. Verfahren nach Punkt 1 bis 18, gekennzeichnet dadurch, daß die genannen Werkstoffkomponenten, die Werkstoffe und/oder die Schichten nach der Behandlung mit den genannten Schwingungen und/oder nach ihrer Bestrahlungsanregung verformt werden, vorzugsweise unter Zwischenschaltung einer Abkühlungs- oder Unterkühlungszone, ggf. dazu und/oder zur ' weiteren Verdichtung, Verfestigung bzw. Polymerisation und/oder zwecks Sinterbehandlung von den genannten Oberflächen entnommen und als Vorformling an den Orten, ggf. zwischen Stempeln und Matrizen oder in Spritzgieß- oder Kernschieß-oder sonstigen Verarbeitungsmaschinen verformt und hier unter Anwendung von Wärme und Druck und/oder den genannten elektromagnetischen Weilen, insbes. einer radioaktiven Bestrahlung oder einem aktiviertem Gas oder dergl. verfestigt bzw. polymerisiert werden.
20. Verfahren nach Punkt 1 bis 19, gekennzeichnet dadurch, daß die blasenfreie Entlüftung, Verdichtung und Formung der Werkstoffkomponenten, der Werkstoffe und/oder der Schichten bei geschlossener Herstellungsform durch die aufschäumbaren Werkstoffe vorzugsweise über bei Normaldruck geöffnete und druckabhängig gesteuerte Ventile und/oder angelegtes Vakuum und/oder durch die Schwingungsbehandlung, und die Verfestigung durch die elektromagnetischen Wellen, durchgeführt wird.