DE1264741B

DE1264741B - Verfahren zum Herstellen von Koerpern aus durch Faserstoffe verstaerkten Kunststoffen

Info

Publication number: DE1264741B
Application number: DEC27287A
Authority: DE
Inventors: Michel Gringras
Original assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Current assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 1961-06-20
Filing date: 1962-06-20
Publication date: 1968-03-28
Also published as: GB1013012A; NL279724A; FR1300227A; LU41912A1; US3192297A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

B29d

Deutsche Kl: 39 a3 - 3/02

Nummer: 1 264 741

Aktenzeichen: C 27287 X/39 a3

Anmeldetag: 20. Juni 1962

Auslegetag: 28. März 1968

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Körpern aus durch Faserstoffe verstärkten Kunststoffen durch Einspritzen von flüssigem, härtbarem Kunstharz in eine das Fasermaterial enthaltende, aus zwei voneinander abhebbaren Teilen bestehende Form und Polymerisation des Kunstharzes in der Form.

Bei einem bekannten Verfahren muß vor allem wegen des großen Energieverlustes als Folge des Widerstandes, welchen das verstärkende Material dem Eindringen des flüssigen Harzes in die Form entgegensetzt, dieses notwendigerweise unter einem verhältnismäßig hohen Druck eingespritzt werden. Deshalb sind bei den üblichen Spritzgußverfahren, bei welchen aus zwei vor dem Einspritzvorgang dicht miteinander verbundenen Teilen bestehende Formen verwendet werden, die Formen einem erheblichen Gegendruck ausgesetzt und müssen deshalb eine sehr hohe mechanische Festigkeit besitzen. Das stellt einen außerordentlichen Nachteil dieser Verfahren dar, der besonders in Erscheinung tritt, wenn es sich um Formkörper von großen Abmessungen, wie Bootskörper, Elemente von Automobilkarosserien usw., handelt. Ferner erfolgt trotz des hohen für das Einspritzen des Kunstharzes angewendeten Druckes das Eindringen, desselben in die Innenräume der Form und insbesondere in die Zwischenräume des Verstärkungsmaterials sehr langsam, so daß zum Herstellen eines einzigen Körpers die Form für lange Zeit besetzt ist, was eine entsprechende Verringerung der Fabrikationsleistung und Erhöhung der Gestehungskosten bedeutet.

Mit dem Ziel, die sich hierbei ergebenden Schwierigkeiten und Nachteile wenigstens zum Teil zu vermeiden, ist bereits vorgeschlagen worden, bei der Herstellung solcher aus durch Faserstoffe verstärkten Kunststoffen bestehender Körper das Kunstharz in die Form unter periodisch zwischen Null und einem vorbestimmten Druck von z. B. 10 kg/cm² sich änderndem, innerhalb dieser Grenzwerte pulsierenden Druck einzuspritzen. Hierbei bleibt die aus zwei Teilen, z. B. einem Boden und einem Deckel, bestehende Form entweder während der Gesamtdauer des Einspritzvorganges geschlossen, oder es soll sich gemäß einer besonderen Ausführungsform des bekannten Verfahrens der Deckel der Form unter der Wirkung des Druckes des Harzes anheben, worauf die Form, nachdem sie mit Harz gefüllt und die Glasfasermatte völlig imprägniert bzw. das genaue Gewicht des für den Formvorgang notwendigen Harzes eingeführt worden ist, wieder geschlossen wird und bei diesem Schließvorgang ein etwa eingeführter Überschuß an Harz verdrängt wird.

Verfahren zum Herstellen von Körpern aus durch Faserstoffe verstärkten Kunststoffen

Anmelder:

Compagnie de Saint-Gobain, Neuilly-sur-Seine, Seine (Frankreich)

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. H. Bahr und Dipl.-Phys. E. Betzier, Patentanwälte, 4690 Herne, Freiligrathstr. 19

Als Erfinder benannt:
Michel Gringras, Paris

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 20. Juni 1961 (865 465)

In beiden Fällen erfolgt die Einführung des Harzes in die Form zwar unter sich periodisch änderndem Druck, aber in einer einzigen Phase, wobei sich die Form nur einmal öffnet, um am Ende des Einspritzvorganges wieder geschlossen zu werden, oder ihr eine periodische hin- und hergehende Bewegung im Öffnungs- oder Schließsinn erteilt wird, deren Frequenz bzw. Phase mit der des pulsierenden Einspritzdruckes abgestimmt ist. Dabei erreicht der durch die Form ausgeübte Gegendruck in dem Zeitpunkt, in dem der Einspritzdruck am höchsten ist, den niedrigsten und umgekehrt in der folgenden Phase den höchsten Wert.

Durch diese bekannte Arbeitsweise werden zwar einige der Mängel der klassischen Verfahren beseitigt, jedoch bleiben die Nachteile bestehen, die sich ersichtlicherweise daraus ergeben, daß bei dem bekannten Verfahren der Einspritzdruck niemals völlig wegfällt und die Zuführung des Harzes während des ganzen Füllvorganges der Form ununterbrochen erfolgt.

Diese Nachteile werden durch das den Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren vermieden, welches es außerdem ermöglicht, die Herstellungsdauer von Formkörpern aus faserverstärktem Kunststoff erheblich abzukürzen und Formen von nur geringer mechanischer Festigkeit zu verwenden, wobei ferner während des Einspritzvorganges die Gefahr, daß die in die Form eingelegten Verstärkungsstoffe sich in der Form verschieben, ausgeschaltet ist.

809 520/657

Das neue Verfahren besteht darin, daß das Kunstharz in kurzen zeitlichen Abständen in kleinen Teilmengen unter jeweils konstantem Druck in die Form eingespritzt wird, wobei diese in an sich bekannter Weise unter dem Druck des Kunstharzes während des Einspritzens jedesmal etwas geöffnet und nach jeder Unterbrechung der Kunstharzzufuhr wieder ganz geschlossen wird.

Dieser Kreislaufvorgang wiederholt sich so oft, bis in die Form die zur Herstellung eines Formkörpers notwendige Menge an Kunstharz eingeführt worden ist, so daß dieser die in bezug auf die Menge des Verstärkungsmaterials gewünschte anteilige Menge an Kunstharz enthält. Nach Einspritzen des letzten Postens an Kunstharz wird dieses in der geschlossenen Form der Polymerisation überlassen. Erst nach vollständigem Ablauf der Polymerisation wird die Form zwecks Entnahme des fertigen Gegenstandes wieder geöffnet.

Einer der Vorteile des Verfahrens gemäß der Erfindung beruht darauf, daß die Form sich unter der Wirkung des Druckes des Kunstharzes während des Einspritzvorganges öffnet und deshalb die Form keinen nennenswerten Gegendruck auszuüben braucht. Es wird deshalb möglich, leichte Formen von geringer mechanischer Festigkeit zu verwenden. Während nach einer Einspritzperiode die beiden Teile der Form einander wieder genähert werden und derart wieder in den Abstand, der den Abmessungen des herzustellenden Formkörpers entspricht, verbracht werden, wird die Zufuhr des Kunstharzes unterbrochen, so daß jeder Aufbau eines Überdruckes verhindert wird und auch aus diesem Grund trotz Anwendung eines Einspritzdruckes, der gegebenenfalls sehr hoch sein kann, leichte Formen verwendet werden können.

Wie sich gezeigt hat, kann unter den Arbeitsbedingungen des erfindungsgemäßen Verfahrens die gesamte Einspritzdauer, die zur Formung eines Körpers von großen Abmessungen erforderlich ist, im Vergleich zu den bekannten älteren Verfahren im Verhältnis von 10 :1 verringert werden.

Die Steuerung der aufeinanderfolgenden Vorgänge des Öffnens und Schließens der Einspritzleitung für das Kunstharz und des Wiederschließens der Form kann automatisch gesteuert werden.

Zu diesem Zweck wird in der Regel eine Form verwendet, deren einer, z. B. ihr unterer, Teil fest und deren oberer Teil beweglich ist. Der bewegliche Teil der Form ist mit einer beliebigen zweckentsprechenden Vorrichtung, wie einer Abtastvorrichtung, einem Kontakt, einem Schirm, der ein auf eine photoelektrische Zelle wirkendes Lichtstrahlenbündel unterbricht, usw. ausgerüstet, die, sobald die beiden Teile der Form sich um ein vorbestimmtes Maß voneinander entfernt haben, gleichzeitig das Schließen der Form, z. B. unter der Wirkung von elektrisch gesteuerten Druckzylindern, und das Schließen des Hahnes in der Zufuhrleitung für das Kunstharz bewirkt. Das System arbeitet in Abhängigkeit von einem Zeitrelais, welches am Ende eines vorbestimmten Zeitintervalls von neuem den beweglichen Teil der Form freigibt und den Hahn für das Einspritzen des Kunstharzes wieder öffnet, so daß der Kreislauf von neuem beginnt.

Es macht keine Schwierigkeiten, den Hub des beweglichen Teils der Form zweckentsprechend einzustellen. Vorteilhafterweise wird der Hub in der Größenordnung eines Drittels der Wandstärke des herzustellenden Körpers gewählt. Je kleiner der gewählte Hub ist, um so mehr wird die Dauer der einzelnen Einspritzphasen verringert, wodurch die Anzahl dieser Phasen entsprechend vervielfacht und hierdurch die Entgasung begünstigt wird, ohne daß aber die Gesamtdauer des Einspritzvorganges verlängert wird.

Allgemein ist darauf hinzuweisen, daß bei dem automatischen Ablauf der Arbeitsvorgänge bei einer solchen Vorrichtung die Zeitdauer, die notwendig ist, um das Schließen der Form zu bewirken, um so länger ist, je größer die Menge des insgesamt bereits im Verlauf der verschiedenen vorhergehenden Einspritzphasen eingespritzten Kunstharzes ist. Ferner ist festzustellen, daß die Form sich in dem Maße, in welchem sie sich füllt, jeweils immer schneller öffnet, d. h. die Dauer jeder Einspritzphase ebenso wie die Menge des während jeder dieser Phasen eingespritzten Kunstharzes abnimmt.

Nachstehend wird ein Beispiel gegeben, welches die Anwendung des vorstehend grundsätzlich beschriebenen Verfahrens auf einen konkreten Fall kennzeichnet.

Beispiel

Es soll ein Körper aus durch Glasfasern armiertem Polyesterharz mit einem Glasanteil von 27% hergestellt werden. Das Gesamtgewicht des einzuspritzenden Kunstharzes beträgt 7 kg. Die Herstellung erfordert etwa 3 Minuten, welche die Summe der öffnungs- und Schließzeiten der Form darstellen.

In der nachstehenden Tabelle ist die Dauer der verschiedenen aufeinanderfolgenden Einspritzphasen und der jeder Einspritzphase folgenden Schließphase der Form angegeben:

Einspritzphasen	Schließphasen der Form
30 Sekunden	6 Sekunden
14 Sekunden	9 Sekunden
8 Sekunden	12 Sekunden
6 Sekunden	15 Sekunden
4 Sekunden	20 Sekunden
4 Sekunden	28 Sekunden
4 Sekunden	30 Sekunden
Insgesamt 70 Sekunden	insgesamt 120 Sekunden

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Herstellen von Körpern aus durch Faserstoffe verstärkten Kunststoffen durch Einspritzen von flüssigem, härtbarem Kunstharz in eine das Fasermaterial enthaltende, aus zwei voneinander abhebbaren Teilen bestehende Form und Polymerisation des Kunstharzes in der Form, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunstharz in kurzen zeitlichen Abständen in kleinen Teilmengen unter jeweils konstantem Druck in die Form eingespritzt wird, wobei diese in an sich bekannter Weise unter dem Druck des Kunstharzes während des Einspritzens jedesmal etwas geöffnet und nach jeder Unterbrechung der Kunstharzzufuhr wieder ganz geschlossen wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1259 543.

809 520/657 3.68 © Bundesdruckerei Berlin