DE1214388B - Process for the production of curved bodies from glass fiber reinforced synthetic resin - Google Patents
Process for the production of curved bodies from glass fiber reinforced synthetic resinInfo
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Description
Verfahren zum Herstellen von gewölbten Körpern aus glasfaserverstärktem Kunstharz Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von gewölbten Körpern aus glasfaserverstärktem Kunstharz, bei dem von einem ebenen Verbund ausgegangen wird, der aus zwei Folien und einer mit flüssigem härtbarem Kunstharz luftblasenfrei durchtränkten Glasfaserschicht besteht und bei dem dieser Verbund unter Druck verformt und das Kunstharz unter Aufrechterhaltung des Druckes mindestens teilweise gehärtet wird.Process for the production of arched bodies from glass fiber reinforced Synthetic resin The invention relates to a method for producing arched Bodies made of fiberglass-reinforced synthetic resin, in which a flat composite is assumed made of two foils and one with liquid curable synthetic resin free of air bubbles soaked fiberglass layer and in which this composite is deformed under pressure and at least partially curing the synthetic resin while maintaining the pressure will.
Bisher hat dieses Verfahren nur zur Herstellung von gewellten Körpern gedient, bei denen eine Einspannung nicht nötig war. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses Verfahren, bei dem das Kunstharz flüssig ist, auch für die Herstellung dreidimensional gewölbter Körper verwenden zu können, die dünnwandig, völlig faltenfrei, von einheitlicher Dicke und daher gegebenenfalls gleichmäßiger Lichtdurchlässigkeit sind sowie erhebliche Flächenabmessungen aufweisen können. So far, this process has only been used to manufacture corrugated bodies where a restraint was not necessary. The invention has the task based on this process, in which the synthetic resin is liquid, also for the production to be able to use a three-dimensionally curved body that is thin-walled, completely free of wrinkles, of uniform thickness and therefore possibly even light transmission and can have considerable surface dimensions.
Bisher wurden dreidimensional gewölbte Körper so hergestellt, daß eine mit Phenolformaldehyd-, Harnstoff- oder Melaminkunstharz imprägnierte Faserstoffolie zwischen zwei Gummihäute eingelegt wurde, die mit den beiden Teilen einer zweiteiligen Formvorrichtung verbunden sind. Zwischen diesen Gummihäuten liegend wird die Faserstoffolie durch Absenken des oberen Formteils auf den unteren Formteil randseitig festgespannt und dann bis zum Erweichungspunkt des Imprägnierungskunstharzes erhitzt. Zu diesem Zweck ist der obere Formteil als Heizkessel mit einer über der oberen Gummihaut liegenden wärmenden Fläche ausgebildet. Nach dem Erweichen der Folie wird diese zusammen mit den anliegenden Gummihäuten gegen eine formende Fläche im unteren Formteil gesaugt, indem an diesen an seiner Oberseite durch die - untere Gummihaut abgedeckten Formteil Unterdruck angelegt wird. So far, three-dimensionally curved bodies have been manufactured so that a fiber film impregnated with phenol-formaldehyde, urea or melamine resin was inserted between two rubber skins, which with the two parts of a two-part Forming device are connected. The fiber film is lying between these rubber skins clamped by lowering the upper molding on the edge of the lower molding and then heated to the softening point of the impregnation resin. To this The purpose is the upper molding as a boiler with a rubber membrane over the top lying warm surface formed. After the film has softened, it will together with the adjacent rubber skins against a shaping surface in the lower molded part sucked by covering it on its upper side by the - lower rubber skin Part vacuum is applied.
Nach dem Erstarren der geformten Folie an der kühlen Form wird durch Einführen von Preßluft zwischen die Folie und die obere Gummihaut diese von der Folie abgehoben. Hierauf wird der obere Formteil angehoben und durch Wiederauffüllen des unteren Kessels die untere Gummihaut von der formenden Fläche weggedrückt, wobei sich die Gummihaut von der vorgeformten Folie löst.After the formed film has solidified on the cool mold, it is through Introducing compressed air between the film and the upper rubber skin this from the Slide lifted off. The upper mold part is then raised and refilled of the lower bowl pushes the lower rubber membrane away from the forming surface, whereby the rubber skin separates from the preformed film.
Um zu erreichen, daß eine auf diese Weise vorgeformte Folie luftblasenfrei ist, sind die wärmende Fläche und auch die untere Gummihaut konvex ausgewölbt. Hierdurch soll beim Schließen der Form die zwischen den Gummihäuten und der Folie befindliche Luft beim Festspannen der Folie verdrängt werden. In order to ensure that a film preformed in this way is free of air bubbles is, the warming surface and also the lower rubber skin are convex. Through this should be the one between the rubber skins and the film when the mold is closed Air can be displaced when the film is tightened.
Zur Herstellung von Formkörpern, z. B. Lichtdomen, die aus glasfaserverstärkten, ausgehärteten (duroplastischen) Kunstharzen, wie Polyester- oder Epoxyharzen, bestehen, ist ein solches Verfahren ungeeignet. Eine mit flüssigem oder zähflüssigem Kunstharz getränkte Glasfasermatte läßt sich nicht transportieren, weil eine derart getränkte Glasfasermatte eine klebrige, nicht formhaltende Masse ist, die sich beim Anheben unter dem Einfluß ihres Gewichtes deformiert, so daß der fertige Formkörper in seiner Stärke und in seinem Faserbild ungleichmäßig werden würde. Zudem würde beim Transport einer solchen Glasfasermatte das flüssige Kunstharz abtropfen, und es würden gleichzeitig Luftblasen in die Matte eindringen. Daher kann eine mit noch flüssigem Kunstharz getränkte Glasfasermatte nicht zwischen die Gummihäute der oben beschriebenen Formvorrichtung eingebracht werden, ohne auf die Erzielung eines gleichmäßigen Faserbildes in einer von Luftblasen freien und gleichmäßig starken Kunstharzschicht zu verzichten. Diese Schwierigkeiten werden dann besonders groß, wenn großflächige Formkörper hergestellt werden sollen, wie dies das Ziel der vorliegenden Erfindung ist. For the production of moldings, e.g. B. Light domes made of glass fiber reinforced, cured (thermosetting) synthetic resins, such as polyester or epoxy resins, such a procedure is unsuitable. One with liquid or viscous synthetic resin Impregnated fiberglass mat cannot be transported because such an impregnated Fiberglass mat is a sticky, non-shape-retaining mass that changes when it is lifted deformed under the influence of their weight, so that the finished molded body in his Strength and its fiber structure would become uneven. In addition, during transport such a fiberglass mat drain the liquid synthetic resin, and it would at the same time Air bubbles penetrate the mat. Therefore, one with still liquid resin can be used soaked fiberglass mat not between the rubber skins of the molding device described above be introduced without the achievement of a uniform fiber structure in a to avoid air-bubble-free and uniformly thick synthetic resin layer. These Difficulties are particularly great when large-area moldings are produced as is the aim of the present invention.
Bei der Herstellung solcher Formkörper aus glasfaserverstärkten, ausgehärteten Harzen wurde bisher so vorgegangen, daß die imprägnierte Glasfasermatte in den konkaven Teil einer Preßform eingebettet oder eine noch nicht imprägnierte vorgeformte Matte zwischen die komplementären Teile einer Preßform eingelegt und dann das Harz in die Matte eingesaugt oder gegossen wurde, worauf die Preßformung erfolgte. Für die Ausführung solcher Verfahren müssen hohe Formkosten aufgebracht werden. Großflächige Formkörper, wie beispielsweise Lichtkuppeln, lassen sich auch auf diese Weise nicht herstellen. In the production of such moldings from glass fiber reinforced, cured resins, the procedure has so far been that the impregnated glass fiber mat embedded in the concave part of a mold or one that has not yet been impregnated preformed mat inserted between the complementary parts of a mold and then the resin was sucked or poured into the mat, followed by compression molding took place. To carry out such procedures you must high mold costs be applied. Large-area moldings, such as domed skylights, can be left also not produce themselves in this way.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird gelöst durch die Anwendung des eingangs erwähnten Verfahrens zur Herstellung dreidimensional gewölbter Körper, mit der Maßgaben daß der Verbund beim Verformen an seinem Rand allseitig fest eingespannt wird. The object on which the invention is based is achieved by Use of the method mentioned at the beginning for the production of three-dimensionally curved Body, with the proviso that the composite is on all sides when deforming at its edge is firmly clamped.
Die teilweise Aushärtung des Kunstharzes kann durch Katalysatoren, Beschleuniger und/oder Wärme bewirkt werden. Da die Folien nicht mit der Formvorrichtung verbunden sind und die verformte, faserverstärkte Kunstharzschicht nach Erreichen eines formhaltigen Zustandes bereits dann der Vorrichtung entnommen werden kann, wenn sie an ihren Oberflächen noch nicht so weit ausgehärtet ist, daß die Folien ohne Beschädigung der Schichtoberflächen abgelöst werden können, arbeitet das neue Verfahren trotz der verhältnismäßig langen Aushärtezeit der verwendeten Kunstharze sehr wirtschaftlich, da die Formvorrichtung bereits nach kurzer Zeit wieder zur Aufnahme eines weiteren Verbundes bereit ist. The partial hardening of the synthetic resin can be achieved by catalysts, Accelerators and / or heat can be effected. Because the foils are not with the molding device are connected and the deformed, fiber-reinforced synthetic resin layer after reaching a dimensionally stable state can already be removed from the device, if it has not hardened so far on its surfaces that the foils can be removed without damaging the layer surfaces, the new one works Process despite the relatively long curing time of the synthetic resins used very economical, since the molding device is ready again after a short time Another network is ready for inclusion.
Die nach dem neuen Verfahren ohne Verwendung von komplizierten Vorrichtungen mit beheizten Wasserbädern und mit Druckluftanschlüssen zum Abheben von Gummihäuten hergestellten transparenten Formkörper zeichnen sich insbesondere durch ihre einwandfreien optischen Eigenschaften aus, weil bei dem neuen Verfahren Lufteinschlüsse, durch welche optische Fehl stellen verursacht werden, bereits vor dem Einspannen der Schicht in der Form mit Sicherheit entfernt werden können. Die gewalzten, zu verformenden Zuschnitte lassen sich ferner vor dem Einsetzen in die Form leicht auf Luftblasenfreiheit überprüfen. The new process without the use of complicated devices with heated water baths and with compressed air connections for lifting rubber skins The transparent moldings produced are characterized in particular by their flawless quality optical properties, because with the new process air pockets through which optical defects are caused, even before the layer is clamped in the form can be removed with certainty. The rolled, to be deformed Furthermore, blanks can easily be checked to be free of air bubbles before being inserted into the mold check.
Vorzugsweise wird der in der Formvorrichtung festgespannte Verbund bis zu der gewünschten endgültigen Stichöhe in den freien Raum gesaugt oder gedrückt. Ein Verformen in den freien Raum, das an sich bei der Verformung von thermoplastischen Kunstharzplatten bekannt ist, die unmittelbar anschließend durch Pressen ihre endgültige Form erhalten, ist besonders deshalb vorteilhaft, weil größere Lichtdome vielfach Einzelfertigungen sind, die den besonderen Erfordernissen eines bestimmten Gebäudes angepaßt werden müssen. Derartige Einzelanfertigungen wurden außerordentlich kostspielig sein, wenn man sie in einer mit einer formenden Fläche versehenen Formvorrichtung formen müßte, weil dann für jede Einzelanfertigung eine formende Fläche der jeweilig benötigten Sondergröße zu beschaffen wäre. Für Massenanfertigung kann jedoch ein Formvorgang verwendet werden, bei dem die Schicht an eine formende Fläche gedrückt oder ge saugt wird. Es ist in manchen Fällen zweckmäßig, den zwischen den beiden Trennfolien liegenden Innenraum des Verbundes ebenfalls unter Unterdruck zu halten, wenn die Verformung des Verbundes durch Unterdruck erfolgt. Preferably, the composite clamped in the molding device is sucked or pressed into the free space up to the desired final stitch height. A deformation in free space that is inherent in the deformation of thermoplastic Synthetic resin plates is known, which immediately afterwards by pressing their final Preserving shape is particularly advantageous because larger light domes are often used One-offs are made to meet the special requirements of a particular building need to be adjusted. Such one-offs were extremely expensive when they are placed in a forming surface forming apparatus would have to shape, because then for each individual production a shaping surface of the respective required special size would be procured. For mass production, however, a Molding process can be used in which the layer is pressed against a forming surface or is sucked. In some cases it is useful to choose the one between the two To keep separating foils lying interior of the composite also under negative pressure, when the composite is deformed by negative pressure.
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, als Trennfolien dünne Folien aus Zellglas, Celluloseacetat, Polyvinylchlorid, Polyäthylen, Polyestern od. dgl. zu verwenden. Ihre Transparenz ermöglicht dabei eine genaue Prüfung des Verbundes während und nach seiner Herstellung auf Luftblasenfreiheit, und die Folien dienen nach der Einführung des Verbundes in die Formvorrichtung gleichzeitig als formgebende Flächen, die den Oberflächen des Körpers ausgezeichnete Eigenschaften verleihen. Die Folien werden im allgemeinen nach dem vollständigen Aushärten des Kunstharzes von dem fertigen Formkörper abgezogen. Es können jedoch auch Folien aus solchen Werkstoffen verwendet werden, die mit dem Kunstharz des Formkörpers eine feste Verbindung eingehen, wodurch sich die Oberflächeneigenschaften des Formkörpers noch weiter verbessern lassen. So können z. B. bei Verwendung von Polyesterharzen für den Formkörper Folien aus Celluloseacetobutyrat verwendet werden. It has proven particularly advantageous to use thin separating films Foils made from cellulose glass, cellulose acetate, polyvinyl chloride, polyethylene, polyesters or the like to use. Their transparency enables a precise examination of the Composite during and after its manufacture to be free of air bubbles, and the films serve simultaneously after the introduction of the composite into the molding device as shaping surfaces that give the surfaces of the body excellent properties to lend. The films are generally after the complete curing of the Synthetic resin peeled off from the finished molded body. However, foils can also be used are used from such materials that with the synthetic resin of the molded body enter into a firm connection, whereby the surface properties of the molded body can be improved even further. So z. B. when using polyester resins foils made of cellulose acetobutyrate are used for the molding.
Für den Formkörper selbst werden - wie schon erwähnt - vorzugsweise Polyester- oder Epoxyharze verwendet, deren Aushärtung durch Katalysatoren oder durch Wärmeeinwirkung erfolgen kann. As already mentioned, for the shaped body itself, preference is given to Polyester or epoxy resins used, their hardening by catalysts or can be done by exposure to heat.
Die Erfindung ist in der Zeichnung in verschiedenen Ausführungsformen veranschaulicht, und zwar zeigt 1E i g. 1 einen Schnitt durch eine in einer Vakuumvorrichtung eingespannte erfindungsgemäße Glasfasermatte, F i g. 2 einen Schnitt durch die Vorrichtung gemäß F i g. 1 nach Anlegen des Vakuums, F i g. 3 eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Haube, Fig.4 eine Aufsicht auf eine Glasfasermatte mit durch Überlappung verstärkten Rändern, F i g. 5 den Schnitt einer Vorrichtung, bei der der zu formende Körper durch Vakuum gegen eine Form gezogen wird, Fig.6 einen Schnitt durch eine mit Überdruck arbeitende Formvorrichtung und Fig.7 im Schnitt eine Vakuumformvorrichtung, bei der sich in dem zu evakuierenden Raum eine Flüssigkeit befindet. The invention is shown in the drawing in various embodiments Figure 1E shows i g. 1 shows a section through one in a vacuum device clamped glass fiber mat according to the invention, FIG. 2 shows a section through the device according to FIG. 1 after applying the vacuum, FIG. 3 according to the invention Method produced hood, Figure 4 is a plan view of a glass fiber mat with through Overlap reinforced edges, F i g. 5 shows the section of a device in which the body to be shaped is drawn against a mold by vacuum, FIG. 6 shows a section through a molding device working with overpressure and FIG. 7 in section a vacuum molding device, in which there is a liquid in the room to be evacuated.
Gemäß F i g. 1 wird die zwischen den Folien 2 und 3 eingeschlossene kunstharzgetränkte Glasfasermatte 1 -zwischen den einen Rahmen bildenden Preßbacken 4 und 5 randseitig festgeklemmt. An der einen Seite des Rahmens (in dem in der F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel an der Unterseite des Rahmens) befindet sich eine druckdichte Kammer 6, die von einer mit der einen Preßbacke verbundenen Wandung 7 gebildet wird. Die Kammer 6 ist durch eine an der Wandung 7 befestigte Leitung 8 mit einer nicht gezeigten Vakuumpumpe verbunden. Beim Arbeiten derVakuumpumpe wird die Glasfasermatte zusammen mit den Folien in den evakuierten Raum gezogen. According to FIG. 1 becomes the one enclosed between foils 2 and 3 Synthetic resin-impregnated fiberglass mat 1 -between the press jaws forming a frame 4 and 5 clamped at the edge. On one side of the frame (in the F i g. 1 embodiment shown on the underside of the frame) is located a pressure-tight chamber 6, which is connected by a wall connected to one of the press jaws 7 is formed. The chamber 6 is through a line attached to the wall 7 8 connected to a vacuum pump, not shown. When the vacuum pump is working the fiberglass mat is pulled together with the foils into the evacuated room.
Die Vakuumpumpe arbeitet so lange, bis eine gewünscht Stichhöhe erreicht ist. Bei dieser einfachen Herstellungsart ist kein besonderes Formwerkzeug erforderlich. Je nach der Einstellung des Harzes härtet der Formkörper allein oder unter Wärmewirkung aus. Nach relativ kurzer Zeit kann der Formkörper vom Rahmen abgenommen und nachgehärtet werden. Die Geschwindigkeit der Härtung des Harzes kann durch die Menge und Art der vorher eingerührten Katalysatoren und Beschleuniger festgelegt werden. Die Entfernung des Formkörpers aus der Randeinspannung bietet keine Schwierigkeiten, da die Folien nicht an den Form- bzw. Spannteilen haften. Vor dem Einspannen werden die Glasfaserplatten zwischen zwei hinsichtlich ihrer Zähigkeit richtig eingestellten Folien, z. B. Cellophanfolien, maschinell getränkt. Es eignen sich für diesen Zweck sowohl kalthärtende als auch wärmehärtende Polyesterharze.The vacuum pump works until the desired height is reached is. With this simple method of manufacture, no special molding tool is required. Depending on the setting of the resin, the molding hardens on its own or under the action of heat the end. After a relatively short time, the molded body can be removed from the frame and post-cured will. The rate at which the resin cures can be determined by the quantity and type the previously stirred-in catalysts and accelerators must be specified. The distance of the molded body from the edge restraint presents no difficulties, since the films do not adhere to the molded or clamping parts. Before clamping, the fiberglass panels are between two films that are correctly adjusted in terms of their toughness, e.g. B. cellophane sheets, machine soaked. Both cold-curing and curing types are suitable for this purpose thermosetting polyester resins.
Das in den Fig. 1 und 2 veranschaulichte Verfahren ist insbesondere für die Herstellung von Lichtdomen geeignet, die relativ gleichmäßig gewölbt sind und lichtdurchlässig sein müssen. Solche Lichtdome konnten nach den bisher bekannten Verfahren wirtschaftlich nur aus thermoplastischen Materialien, wie z. B. Methacrylaten, hergestellt werden, während das für Lichtdome erforderliche einwandfreie Faserbild sowie eine gleichmäßige Form und glatte Oberflächen mit glasfaserverstärkten Polyestern bisher bei diesen relativ großen Formkörpern nicht erzielt werden konnten. Die durch das beschriebene Verfahren ermöglichte Verwendung von glasfaserverstärkten Polyestern ergibt eine wesentliche Verbilligung in der Herstellung von Lichtdomen. The method illustrated in Figures 1 and 2 is particular suitable for the production of light domes that are relatively evenly curved and must be translucent. Such light domes could after the previously known Process economically only from thermoplastic materials, such as. B. methacrylates, while the flawless fiber image required for light domes as well as a uniform shape and smooth surfaces with glass fiber reinforced polyesters so far could not be achieved with these relatively large moldings. By the process described enabled the use of glass fiber reinforced polyesters results in a substantial reduction in the cost of producing light domes.
F i g. 3 und 4 zeigen eine nach der Erfindung hergestellte Haube und eine zur Herstellung dieser Haube verwendete randverstärkte Glasfasermatte. F i g. 3 and 4 show a hood made according to the invention and a reinforced glass fiber mat used to manufacture this hood.
Bei der in F i g. 5 veranschaulichten Ausführungsform einer Vorrichtung erfolgt keine freie Formung des erfindungsgemäßen Formkörpers. Vielmehr wird der zu formende Gegenstand unter der Wirkung eines Vakuums gegen eine Matrize 9 gepreßt. Die Matrize oder Form 9 ist hierbei mit Bohrungen 10 versehen, welche den Matrizenraum 6 a mit dem eigentlichen Vakuumraum 6 b verbinden. Die Matte wird nach dem Einspannen zwischen den Backen 4 und 5 nach dem Inbetriebsetzen der Vakuumpumpe fest gegen die Matrize 9 angezogen und nimmt eine der Matrize entsprechende Form an. In the case of the in FIG. 5 illustrated embodiment of a device there is no free shaping of the molding according to the invention. Rather, the The object to be shaped is pressed against a die 9 under the effect of a vacuum. The die or mold 9 is provided with bores 10, which form the die space Connect 6 a with the actual vacuum space 6 b. The mat becomes after clamping between the jaws 4 and 5 after the vacuum pump has been started up the die 9 is tightened and assumes a shape corresponding to the die.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann natürlich auch mit einer unter Druck arbeitenden Vorrichtung gemäß F i g. 6 ausgeführt werden. Die zwischen den Folien 2 und 3 eingeschlossene Glasfaserschicht 1 wird hierbei zwischen den Backen 4 und 5 randseitig über der Matrize 9 eingeklemmt, die wiederum mit Bohrungen 10 versehen ist, um die Räume 6 a und 6 b an beiden Seiten der Matrize miteinander zu verbinden. Der Raum 6 b wird durch die Leitung 8 entlüftet. Der obere Rahmenteil 5 ist von einer Abschlußdecke 11 überdeckt, durch die ein Stutzen 12 zur Zuführung der Druckluft oder eines sonstigen unter Druck stehenden Mediums hindurchtritt. The inventive method can of course also with one under Pressure working device according to FIG. 6 are executed. The one between the Foils 2 and 3 enclosed glass fiber layer 1 is here between the jaws 4 and 5 clamped at the edge over the die 9, which in turn is provided with bores 10 is provided to the spaces 6 a and 6 b on both sides of the die with each other connect to. The space 6 b is vented through the line 8. The upper frame part 5 is covered by an end cover 11 through which a connecting piece 12 for feeding the compressed air or other pressurized medium passes through.
In F i g. 7 ist eine Vorrichtung veranschaulicht, bei der eine besonders feine Einstellung der Stichhöhe dadurch erzielt wird, daß aus den Räumen 6 und 10 nicht Luft, sondern Flüssigkeit mittels einer Pumpe abgesaugt wird. Diese Ausführungsform gestattet eine besonders leichte und automatische Regelung der Formgebung. In Fig. 7 illustrates an apparatus in which one particularly fine adjustment of the stitch height is achieved in that from rooms 6 and 10 not air, but liquid is sucked off by means of a pump. This embodiment allows a particularly easy and automatic control of the shape.
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