DE102011078430A1

DE102011078430A1 - Formwerkzeug mit Antihaftschicht

Info

Publication number: DE102011078430A1
Application number: DE201110078430
Authority: DE
Inventors: Brigitte Schwuchow
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2011-06-30
Publication date: 2013-01-03

Abstract

Bei einem Formwerkzeug (1), insbesondere zur Herstellung von Faserverbundbauteilen, mit einer die Werkzeugformfläche (2) bildenden Antihaftschicht (3), wird erfindungsgemäß ein hochwirksamer Antihafteffekt auch gegen stark klebefähige Formteile und zugleich eine hohe Standfestigkeit der Antihaftschicht hinsichtlich der einwirkenden Belastungen dadurch erreicht, dass die Antihaftschicht (3) als Faserverbundstruktur mit dem Antihaftmaterial (4) als Matrix und in dieses eingebundenen Verstärkungsfasern (6) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Formwerkzeug, insbesondere zur Herstellung von Faserverbundbauteilen, mit einer die Werkzeugformfläche bildenden Antihaftschicht, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Es ist bekannt, Formwerkzeuge zur Herstellung von Faserverbundbauteilen oder anderen, beim Verformen klebefähigen Formkörpern mit einer Antihaftschicht, z. B. aus Polyfluorethylen, Epoxid oder Silikon- oder Silikatverbindungen, zu belegen und durch Einlagerung von Mikropartikeln eine feinstrukturierte Formfläche nach Art des sogenannten Lotuseffekts zu erzielen ( DE 10 2005 037 338 , DE 10 2005 002 960 , DE 102 28 649 ).
Auf weiteren Anwendungsgebieten, etwa für Bildschirme, Haushaltsgeräte oder Gleitlager, sind ebenfalls Antihaftbeschichtungen in unterschiedlichsten Ausführungsformen bekannt. So besteht eine Antihaftbeschtung für Kücheneinrichtungen nach der DE 202 12 324 aus einer netzförmigen Solgelbeschichtung auf der Basis eines Metalloxids und einer in dieser gleichförmig verteilten, hydrophoben Substanz, beispielsweise in Form einer Silikon- oder Silatverbindung.
Formwerkzeuge sind an ihren Formflächen hohen Beanspruchungen bezüglich Schub- und Druckeinwirkungen sowie Verschleiß ausgesetzt und müssen bei der Herstellung von Formteilen aus Faserverbundmaterial, welches beim Konsolidierungsprozess starke Klebekräfte entwickelt, hochgradig antihaftend ausgebildet sein.
Demgemäß ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Formwerkzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen formflächenbildende Antihaftschicht einen hochwirksamen Antihafteffekt selbst gegen stark klebefähige Formteile und zugleich hinsichtlich der einwirkenden Belastungen eine hohe Dauerstandfestigkeit besitzt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Formwerkzeug gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Formwerkzeug werden die mechanischen Eigenschaften der formflächenbildenden Antihaftschicht hinsichtlich der einwirkenden Beanspruchungen ohne Beeinträchtigung der formflächenseitigen Antihaftwirkung dadurch ganz erheblich verbessert, dass die Antihaftschicht als Faserverbundstruktur mit in das Antihaftmaterial eingebundenen Verstärkungsfasern ausgebildet ist. Das Ergebnis ist ein Formwerkzeug mit einer langdauernd standfesten, hochwirksamen Antihaft-Formfläche.
In weiterer, besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung besitzt die Antihaftschicht auf Seiten der Formfläche eine oberflächenvergrößernde Makrostruktur, die sich spiegelverkehrt auf dem hergestellten Formteil abbildet, so dass dieses bei einer späteren Verklebung mit einem weiteren Bauteil eine vergrößerte Klebefläche und eine dementsprechend höherfeste Klebeverbindung aufweist.
Als Verstärkungsfasern lassen sich alle üblichen Fasermaterialien verwenden, die mit dem Antihaftmaterial eine enge Bindung eingehen, bevorzugt aber Langfasern aus Stahl oder Aluminium oder auch Carbon- oder Glasfasern, während das Antihaftmaterial zweckmäßigerweise aus einem hocherhitzt aufgebrachten Solgel auf Siliziumbasis oder aus einem Fluorpolymer, insbesondere Polyfluorethylen besteht.
Die Erfindung wird nunmehr an Hand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen in stark schematisierter Darstellung
1 ein Formwerkzeug mit einer formflächenbildenden Antihaftschicht nach der Erfindung im Schnitt; und
2 die Antihaftschicht gem. 1 in stark vergrößertem Maßstab.
Das in 1 gezeigte Formwerkzeug 1 dient zur Herstellung eines beim Konsolidieren stark klebefähigen Faserverbundbauteils und ist aus diesem Grund mit einer die Formflächen 2.1 und 2.2 bildenden Antihaftschicht 3 versehen.
Wie aus 2 im Einzelnen ersichtlich ist, ist die Anthaftschicht 3 als Faserverbundschicht ausgebildet, welche aus einem Antihaftmaterial 4 als Matrix, etwa Polytetrafluorethylen oder einem Solgel auf Siliziumbasis, und einer in das Antihaftmaterial 4 eingebetteten Langfaserstruktur 5 etwa in Form eines multidirektionalen Fasergewebes oder -geleges besteht. Beim Durchtränken der Faserstruktur 5 mit dem hocherhitzten und fließfähigen Antihaftmaterial 4 werden die Verstärkungsfasern 6 innig in die Matrix eingebunden, so dass ein hochfester Faserverbund entsteht, der an der Formfläche 2.1 bzw. 2.2 selbst faserfrei, also aus dem matrixreinen Antihaftmaterial 4 ausgebildet ist.
Die Schichtdicke der Antihaftschicht 3 liegt in der Größenordnung von einem oder wenigen mm und die Faserstruktur 5 besteht aus einer oder mehreren Faserlagen aus Metall-, z. B. Stahl- oder Aluminiumfasern oder auch aus Glas- oder Carbonfasern.
Wie aus 2 weiterhin ersichtllich ist, besitzt die Antihaftschicht 3 auf Seiten zumindest einer der Formflächen 2 eine oberflächenvergrößernde Makrostruktur, die sich spiegelverkehrt auf dem hergestellten Faserverbundteil (nicht gezeigt) abbildet, mit dem Effekt, dass dieses bei einer späteren Verklebung mit einem weiteren Bauteil eine vergrößerte Klebefläche und die dabei entstehende Klebeverbindung eine entsprechend höhere Lastfestigkeit aufweist.
Die Antihaftschicht 3 muss nicht notwendigerweise in situ auf das Formwerkzeug 1 aufgetragen werden, sondern im Rahmen der Erfindung ist es durchaus auch möglich, diese getrennt vom Formwerkzeug 1 als dünnwandige Faserverbundschicht vorzufertigen und dann im konsolidierten Zustand mit den Werkzeugteilen fest zu verbinden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005037338 [0002]
DE 102005002960 [0002]
DE 10228649 [0002]
DE 20212324 [0003]

Claims

Formwerkzeug, insbesondere zur Herstellung von Faserverbundbauteilen, mit einer die Werkzeug-Formfläche bildenden Antihaftschicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Antihaftschicht (3) als Faserverbundstruktur mit dem Antihaftmaterial (4) als Matrix und in dieses eingebundenen Verstärkungsfasern (6) ausgebildet ist.
Formwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antihaftschicht (3) auf Seiten der Formfläche (2) eine oberflächenvergrößernde Makrostruktur besitzt.
Formwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern (6) aus Metall bestehen.
Formwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das matrixbildende Antihaftmaterial (4) aus einem hocherhitzt aufgebrachten Solgel auf Siliziumbasis besteht.
Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das matrixbildende Antihaftmaterial (4) aus der Gruppe der Fluorpolymere, insbesondere aus hocherhitzt aufgebrachtem Polytetrafluorethylen gebildet ist.