DE102008012119A1

DE102008012119A1 - Lamelle aus einem faserverstärktem Kunststoffverbund, Jalousieanordnung und Verfahren zur Herstellung hierzu

Info

Publication number: DE102008012119A1
Application number: DE200810012119
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dipl.-Ing. Maicher (FH)
Original assignee: ACCENTFORM GmbH
Current assignee: ACCENTFORM GmbH
Priority date: 2008-03-02
Filing date: 2008-03-02
Publication date: 2009-09-03

Abstract

Eine Lamelle (1) aus einem faserverstärktem Kunststoffverbund wird beschrieben, die mindestens ein in Form der Lamelle (1) gelegtes Fasergewebe, insbesondere ein Glas- oder Kohlenfaserfasergewebe, enthält, das mit einem Harz-Härtergemisch getränkt und zu einem integralen Laminatgebilde (3) ausgehärtet ist. Das Fasergewebe ist ein über den Umfang nahtlos gewebter Fasergewebeschlauch (6) und das Innenvolumen des Laminatgebildes (3) ist mit einem Füllstoff (4) ausgefüllt, so dass die Lamelle (1) ein Sandwichbauelement bildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lamelle aus einem faserverstärktem Kunststoffverbund enthaltend mindestens ein in Form der Lamelle gelegtem Fasergewebe, insbesondere Glasfasergewebe, das mit einem Harz-Härtergemisch getränkt und zu einem integralen Laminatgebilde ausgehärtet ist.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine solche Lamellen enthaltene Jalousieanordnung sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Lamelle.
Die Herstellung von Objekten mit Handlaminat, bei dem Fasergelege per Hand in eine Form eingelegt und mit einem Harz-Härter-Gemisch getränkt und das Laminatgebilde anschließend ausgehärtet wird, ist hinreichend bekannt.
Weiterhin ist bekannt, Fasergelege in eine Form einzulegen und mit Über- und/oder Unterdruck ein Harz-Härtergemisch in die Form einzubringen und als Fließfront durch das Fasergelege zu ziehen, wobei Luft abgezogen wird. Dies kann z. B. mit dem Resin-Transfer-Moulding (RTM) Verfahren mittels Hochdruckinjektion, Hohlkammerinjektion oder Vakuuminjektion erfolgen.
Die Herstellung von Lamellen, wie sie beispielsweise für Jalousien Verwendung finden bietet eine besondere Herausforderung, da diese langzeitstabil und wärme- und schallisolierend sein müssen und zudem eine glatte Oberfläche ohne störende Abzeichnungen durch innenliegende Zwischenstege, die nach außen durchdrücken können, aufweisen müssen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine verbesserte Lamelle aus einem glasfaserverstärktem Kunststoffverbund sowie ein Herstellungsverfahren hierzu anzugeben.
Die Aufgabe wird mit der Lamelle der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Fasergewebe ein über den Umfang nahtlos gewebter Fasergewebeschlauch ist und das Innenvolumen mit einem Füllstoff ausgefüllt ist, so dass die Lamelle ein Sandwichbauelement bildet.
Durch die Nutzung eines nahtlos über den Umfang der Lamelle gewebten Fasergewebeschlauchs gelingt es, eine nahtlose glatte Oberfläche bereitzustellen und der Lamelle bei einfacher Fertigung eine stabile Form unter nahezu beliebiger dreidimensionaler Formgebung zu verleihen. Der durch den Fasergewebeschlauch sichergestellte nahtlose Faserverlauf im Bauteil erhöht die Dauerhaftigkeit im Vergleich zu einer zweischaligen geklebten Lamelle.
Durch das Ausfüllen des Innenvolumens des Laminatgebildes mit einem Füllstoff kann auf Zwischenstege verzichtet werden, die sich an der Außenseite durchdrücken können und damit sichtbar die Glattheit der Oberfläche beinträchtigen. Das derart erhaltene Sandwichsgebilde ist nicht nur stabil, sondern erhält durch den Füllstoff auch eine Wärme- und Schallisolierung.
Hierzu ist der Füllstoff vorzugsweise aus einem speziell wärme- und schallisolierenden Material, wie beispielsweise einem Kunststoffmaterial, wie z. B. einem Polyurethanschaum oder besonders bevorzugt aus einem Keramikmaterial. Als besonders geeignet hat sich die Verwendung von mit einem Bindemittel gebundenem Blähglasgranulat herausgestellt, da zum Beispiel unter der Bezeichnung PORAVER^® von der Firma Dennert Poraver GmbH, Schlüsselfeld, Deutschland erhältlich ist.
Als Bindemittel für das Blähglasgranulat eignet sich besonders Polyurethan oder Epoxydharz. Auch Phenolharz oder Polyesterharz ist als Bindemittel einsetzbar.
Die Lamelle kann aufgrund des Füllstoffs mit einem relativ dünnen Laminatgebilde einer Stärke von 1,5 bis 4 mm und bevorzugt 2 bis 3,5 mm gefertigt werden. Zudem wird durch die vollständige Verfüllung des Innenraums des Laminatgebildes verhindert, dass die Lamelle bei ständiger Erwärmung und Abkühlung durch Luftkondensation und der sich hierdurch ansammelnden Feuchtigkeit beeinträchtigt wird.
Die Stirnseiten der Lamellen werden nach dem Ablängen durch stirnseitige Deckel abgeschlossen, die in eine ggf. durch Ausfräsen an den Stirnseiten gebildete Tasche sowie eingeklebt sind. Die Deckel können zudem mit der Innenwandung des Laminatgebildes verklebt werden. Als Deckelmaterial eignet sich ein duroplastischer Kunststoff.
Als Fasergewebeschlauch eignet sich ein Glasfasergewebeschlauch der durch seinen hohen Glasfaseranteil die Stabilität der Lamelle erheblich unterstützt. Durch Erhöhung des Glasgehalts können die statischen Eigenschaften der Lamelle verbessert werden. Für Lamellen sollte der Glasgehalt mindestens ... Gew.-% und betragen und bevorzugt im Bereich von ... bis ... Gew.-% liegen.
Zur Qualitätssicherung und aufgrund des Langzeiteinsatzes oftmals gewünschten Nachverfolgbarkeit ist es vorteilhaft, wenn in die Lamellen jeweils mindestens ein Radio-Identifikations-Transponder (RFID) mit Datenspeicher zum Ablegen von spezifischen Kenn- und Herstellungsdaten der Lamelle integriert wird. Die Daten können vor der Integration des RFID-Transponders in diesen eingeschrieben oder nachträglich durch Funkdatenübertragung in dem RFID-Transponder abgespeichert werden. Das Auslesen der Daten kann in an sich bekannter einfacher Weise drahtlos erfolgen.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn in die Lamelle Sensoren integriert werden, die z. B. auf die Lamellen einwirkende Umwelteinflüsse, wie Temperaturverläufe, Sonneneinstrahlung, Niederschlag, Krafteinwirkungen, Dehnungsverläufe, Lufteigenschaften (Strahlung, Luftionisation) etc. messen und mit Hilfe des integrierten RFID-Transponders zur Auswertung auslesbar zwischenspeichern.
Die Herstellung der Lamellen erfolgt mit den Schritten:

a) Beschichten der in Form der herzustellenden Lamelle ausgebildeten Innenwandung eines Formwerkzeuges mit einem Gelcoat;
b) Einlegen eines an die Umfangsform der herzustellenden Lamelle angepassten, über den Umfang nahtlos gewebten Fasergewebeschlauchs, insbesondere eines Glasfaser- oder Kohlenfasergewebeschlauchs, in das Formwerkzeug, wobei vor oder nach dem Einlegen des Fasergewebeschlauchs ein luftdichter Druckluftschlauch in den Innenraum des Fasergewebeschlauchs mindestens über die Länge der herzustellenden Lamelle eingebracht wird;
c) Aufblasen des Druckluftschlauchs und Halten des Druckluftschlauches auf einem atmosphärischem Überdruck, so dass der Fasergewebeschlauch an die Innenwandung des Formwerkzeuges angepresst wird,
d) Einleiten eines Harz-Härter-Gemischs über mindestens einen im Formwerkzeug ausgebildeten und mit dem Fasergewebeschlauch in kommunizierender Verbindung stehenden Injektionskanal und Abziehen von Luft und Harz-Härter-Gemisch über mindestens einen weiteren, im Formwerkzeug ausgebildeten und mit dem Fasergewebeschlauch in kommunizierenden Verbindung stehenden Entlüftungskanal;
e) Aushärten des hergestellten Laminatgebildes aus Fasergewebeschlauch und Harz-Härter-Gemisch; und
f) Ausfüllen des Innenvolumens des Laminatgebildes mit einem Füllstoff.

Der Fasergewebeschlauch hat den Vorteil, dass dieser mit einem (z. B. einseitig luftdicht verschlossenen) Druckschlauch, der mit einem atmosphärischer Überdruck von z. B. 1 bar aufgeblasen wird, an die Innenwand einer gelcoatbeschichteten Form eines Formwerkzeuges angedrückt werden kann. Auf diese Weise wird Als Gelcoat eignet sich besonders transparentes UP-Gelcoat. Die Transparenz des Gelcoats hat den Vorteil, dass verbliebene, die Qualität der Lamelle beeinträchtigende Lufteinschlüsse gut sichtbar bleiben.
Das Einleiten des Harz-Härter-Gemischs erfolgt vorzugsweise bei einem Überdruck von etwa 3 bar. Die Entlüftung im Entlüftungskanal kann drucklos (d. h. unter atmosphärischem Umgebungsluftdruck), mit einem gegenüber dem Überdruck im Injektionskanal reduziertem Druck oder mit Unterdruck in bezug auf den atmosphärischen Luftdruck erfolgen.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 – Skizze einer Lamelle in perspektivischer Ansicht;
2 – Querschnittsansicht einer Lamelle;
3 – Querschnittsansicht eines Formwerkzeuges mit darin eingelegtem Fasergewebeschlauch und Druckschlauch.
1 lässt eine Skizze einer Lamelle 1 in perspektivischer Ansicht erkennen. Die Lamelle erstreckt sich in dreidimensionaler, je nach Bedarf definierter gekrümmter oder gerader Ausrichtung in eine Längsrichtung Z. Die Lamelle 1 ist tragflügelartig in Dickenrichtung Y aufgewölbt und läuft in Querrichtung X an ihren Enden stark gekrümmt oder falls gewünscht auch spitz zusammen. Derartige Lamellen 1 bilden einen Bestandteil einer Jalousie, indem diese im Abstand voneinander an gemeinsame Halterungen so angebracht werden, dass der Anstellwinkel veränderbar ist. Die Befestigung der nicht dargestellten Halterungen kann an den Stirnseiten 2a, 2b erfolgen, die mit Deckeln abgeschlossen sind.
2 lässt eine Querschnittsansicht der Lamelle 1 aus 1 erkennen. Es wird deutlich, dass die Aussenwandung der Lamelle aus einem Laminatgebilde 3 gebildet ist, dass aus einem mit einem Harz-Härtergemisch getränkten Fasergewebeschlauch besteht. Das Laminatgebilde 3 ist ausgehärtet und wurde anschließend mit einem Füllstoff 4 komplett und steif verfüllt. Als Füllstoff 4 dient eine hochfeste Mischung aus Blähglasgranulat, beispielsweise vom Typ PORAVER^® der Firma Dennert Poraver GmbH, Schlüsselfeld, Deutschland, und einem Bindemittel. Das Blähglasgranulat ist ein keramischer Füllstoff 4, der sich durch ein geringes Gewicht, gute Brandschutzeigenschaften der Kategorie A1 nach DIN 4102 und durch gute wärme- und schallisolierende Eigenschaft aus. Als Bindemittel wird entweder ein Polyurethan- oder eine Epoxydharz verwendet.
Durch die vollständige Verfüllung des Innenraums des Laminatgebildes 3 wird eine leichte und stabile Sandwichstruktur erreicht. Zudem wird verhindert, dass sich im Innenraum durch Kondensation von Luft Feuchtigkeit sammelt.
Das mit Füllstoff 4 ausgefüllte Laminatgebilde 3 wird nach dem Verschließen der Stirnseiten durch Temperung, Reinigung zur Silikonentfernung, Schleifen, Auftragen eines EP-Primers, Lackieren und Durchtrocknen nachbearbeitet.
3 lässt eine Querschnittsansicht eines Formwerkzeuges 5 erkennen. In eine entsprechend der dreidimensionalen Gestaltung der herzustellenden Lamelle 1 ausgefräste Form, dessen Innenwandung mit einem transparenten UP-Gelcoat mit einer Schichtdicke von etwa 0,7 mm belegt ist, wird ein (Glas-)Fasergewebeschlauch 6 eingelegt, der an die Geometrie der herzustellenden Lamellen 1 angepasst Hierzu sind die Grammatur und der Faserverlauf der Fasergewebeschläuche 6 in Abhängigkeit von der geforderten Geometrie gewebt.
In dem Fasergewebeschlauch 6 befindet sich ein exakt auf den geforderten Lamellenumfang dimensionierter Druckschlauch 7 aus einem luftdichten Material, der so an den Stirnseiten abgeschlossen ist, dass der an einen Kompressor angeschlossene Druckschlauch auf einen Überdruck von z. B. 1 bar aufgepumpt werden kann. Hierdurch wird der Fasergewebeschlauch 6 an die gelcoatbeschichtete Innenfläche der Form angepresst.
Nach dem Befestigen der beiden Hälften des Formwerkzeuges 5 aneinander z. B. durch Verschrauben, und dem Aufpumpen des Druckschlauches 6 wird ein Harz-Härter-Gemisch über eine Injektionsleitung 8 und einen daran anschließenden, sich über die Länge des Formteils erstreckenden schmaleren Injektionskanal 9 unter Druck von z. B. etwa 3 bar injiziert. Das Harz-Härter-Gemisch tritt dann über die gesamte Formwerkzeuglänge in den Fasergewebeschlauch ein und bildet über die gesamte Länge des Werkstücks eine Fließfront, die Luft aus dem Werkstück und Werkzeug drückt. Diese Luft kann auf einem gegenüberliegenden Entlüftungskanal 10 und eine sich daran anschließende Entlüftungsleitung 11 (stirnseitig) aus dem Formwerkzeug 5 abgeleitet werden. Auf diese Weise werden Werkzeug und Werkstück vollständig mit der Harz-Härter-Mischung geflutet, wobei Lufteinschlüsse ausgeschlossen werden.
Das Formwerkzeug 5 wird auf eine gleichmäßige Temperatur von 42°C erwärmt, so dass das Harzsystem gleichzeitig und homogen aushärten kann und kurze reproduzierbare Fertigungszeiten gewährleistet werden.
Nach der Aushärtung des Laminatgebildes 3 wird der Druckschlauch 7 aus dem Bauteil gezogen und der Innenraum des Laminatgebildes 3 vollständig, ggf. nach Einbau mindestens eines RFID-Transponders und/oder Sensors mit dem Füllstoff 4 ausgefüllt. Die Lamellen 1 werden nach dem Aushärten der Verfüllung aus der Form genommen und wie gewünscht abgelängt. Die Stirnseiten 2a, 2b der Lamellen 1 werden dann mit einem Deckel (nicht dargestellt) aus duroplastischem Kunststoff verschlossen. Hierzu wird eine etwa 50 cm tiefe Tasche in den Füllstoff 4 gefräst und der Deckel in der Tasche und an dem innenseitigen Laminat allseitig verklebt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

- DIN 4102 [0026]

Claims

Lamelle (1) aus einem faserverstärktem Kunstoffverbund enthaltend mindestens ein in Form der Lamelle (1) gelegtem Fasergewebe, insbesondere Glas- oder Kohlenfaserfasergewebe, das mit einem Harz-Härtergemisch getränkt und zu einem integralen Laminatgebilde (3) ausgehärtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasergewebe ein über den Umfang nahtlos gewebter Fasergewebeschlauch (6) ist und das Innenvolumen des Laminatgebildes (3) mit einem Füllstoff (4) ausgefüllt ist, so dass die Lamelle (1) ein Sandwichbauelement bildet.
Lamelle (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff (4) wärmeisolierend und schalldämmend ist.
Lamelle (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff (4) ein Kunststoffschaum, insbesondere ein polyurethanhaltiger Schaum ist.
Lamelle (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff (4) mit Bindemittel verfestigtes Blähglasgranulat ist.
Lamelle (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel Polurethan oder Epoxydharz enthält.
Lamelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseiten (2a, 2b) der Lamellen (1) jeweils eine in den Füllstoff (4) eingefräste Tasche haben, in die ein stirnseitiger Abschlussdeckel eingeklebt ist.
Lamelle (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der stirnseitige Deckel auf der Innenseite des Laminatgebildes (3) und mit dem Füllstoff (4) verklebt ist.
Lamelle (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der stirnseitige Abschlussdeckel aus einem duroplastischem Kunststoff besteht.
Lamelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die Lamelle (1) ein Radio-Identifikations-Transponder mit Datenspeicher zum Ablegen von spezifischen Kenn- und Herstellungsdaten der Lamelle (1) integriert ist.
Lamelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die Lamelle (1) mindestens ein Sensor zur Detektion von auf die Lamellen (1) einwirkenden Umwelteinflüsse integriert ist.
Lamelle (1) nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor mit dem Radio-Identifikations-Transponder zur Zwischenspeicherung der detektierten Werte der Umwelteinflüsse verbunden ist.
Jalousieanordnung für Bauwerke zum Wetter- und Sonnenschutz, dadurch gekennzeichnet, dass die Jalousieanordnung eine Vielzahl von Lamellen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche hat.
Verfahren zur Herstellung einer Lamelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch die Schritte: a) Beschichten der in Form der herzustellenden Lamelle (1) ausgebildeten Innenwandung eines Formwerkzeuges (5) mit einem Gelcoat; b) Einlegen eines an die Umfangsform der herzustellenden Lamelle (1) angepassten, über den Umfang nahtlos gewebten Fasergewebeschlauchs (6), insbesondere eines Glasfaser- oder Kohlenfasergewebeschlauchs, in das Formwerkzeug (5), wobei vor oder nach dem Einlegen des Fasergewebeschlauchs (6) ein luftdichter Druckluftschlauch (7) in den Innenraum des Fasergewebeschlauchs (6) mindestens über die Länge der herzustellenden Lamelle (1) eingebracht wird; c) Aufblasen des Druckluftschlauchs (7) und Halten des Druckluftschlauches (7) auf einem atmosphärischem Überdruck, so dass der Fasergewebeschlauch (6) an die Innenwandung des Formwerkzeuges (5) angepresst wird, d) Einleiten eines Harz-Härter-Gemischs über mindestens einen im Formwerkzeug (5) ausgebildeten und mit dem Fasergewebeschlauch (6) in kommunizierender Verbindung stehenden Injektionskanal (9) und Abziehen von Luft und Harz-Härter-Gemisch über mindestens einen weiteren, im Formwerkzeug (5) ausgebildeten und mit dem Fasergewebeschlauch in kommunizierenden Verbindung stehenden Entlüftungskanal (10); e) Aushärten des hergestellten Laminatgebildes (3) aus Fasergewebeschlauch (6) und Harz-Härter-Gemisch; und f) Ausfüllen des Innenvolumens des Laminatgebildes (3) mit einem Füllstoff (4).
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausfüllen des Laminatgebildes (3) mit einem wärme- und schallisolierenden Füllstoff (4) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausfüllen des Laminatgebildes (3) mit einem Blähglasgranulat in Verbindung mit einem Bindemittel, insbesondere mit einem polyuhrethan- oder epoxydharzhaltigem Bindemittel erfolgt.
Verfahren nach Anspruche 13 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausfüllen des Laminatgebildes (3) mit einem Kunststoffschaum, insbesondere einem polyurethanhaltigem Kunststoffschaum erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Formwerkzeug (5) mindestens während des Einleitens des Harz-Härter-Gemischs im Schritt d) und während des Aushärtens im Schritt e) aufgeheizt ist.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Formwerkzeug (5) auf eine Temperatur von etwa 35 bis 50°C und vorzugsweise auf eine Temperatur im Bereich von 42°C aufgeheizt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, gekennzeichnet durch Einlaminieren eines Radio-Identifikations-Transponder mit Datenspeicher zum Ablegen von spezifischen Kenn- und Herstellungsdaten der Lamelle (1).
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, gekennzeichnet durch Einbauen eines Radio-Identifikations-Transponders mit Datenspeicher zum Ablegen von spezifischen Kenn- und Herstellungsdaten der Lamelle (1) an die Innenwandung des Laminatgebildes (3) oder Einformen des Radio-Identifikations-Transponders beim Ausfüllen des Laminatgebildes (3) mit dem Füllstoff (4).
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 20, gekennzeichnet durch Einbauen mindestens eines Sensors zur Detektion von auf die Lamelle (1) einwirkenden Umwelteinflüssen an die Innenwandung des Laminatgebildes (3) und Einformen des mindestens einen Sensors beim Ausfüllen des Laminatgebildes (3) mit dem Füllstoff (4).
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 21, gekennzeichnet Einfräsen von Taschen in die Stirnseiten der Lamellen (1) und Einkleben von stirnseitigen Abschlussdeckeln in die Taschen.