DE1479488C - Verfahren und Vorrichtung zum Her stellen eines Konstruktionselementes mit einem vorgewölbten Abschnitt aus einem glasklaren thermoplastischen Kunststoff und einer Verstärkung - Google Patents

Description

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Die Erfmdiui,, betrifft Verfahren zum Herstellen Fig. 3 ein drittes Konstruktionselement im Quereines Kon;;Uii!;i:c,ir.elementes, das mindestens ein^n schnitt,

vorgewölbten Abschnitt aus einem glasklaren ther- Fig. 4 das Anfangsstadium bei der Herstellung

moplastischen Kunststoff aufweist und außerhalb des eines Konstruktionselementes gemäß F i g. 3 in einer

vorgewölbten Abschnittes mit einer Verstärkung ver- 5 Tiefziehform im Querschnitt,

sehen ist, bei dem an dem glasklaren thermoplasti- Fig. 5 das Konstruktionselement gemäß Fig. 3

sehen Kunststoff innen oder außen in einem den nach der Herstellung in der Tiefziehform,

vorgewölbten Abschnitt freilassenden Bereich eine F i g. 6 und 7 verschiedene Stufen bei der Herstel-

Verstärkung angebracht und die Verstärkung mit lung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Kon-

dem glasklaren thermoplastischen Kunststoff ver- io struktionselementes,

bunden wird. F i g. 8 die Herstellung eines Konstruktionselemen-

Konstruktionselemente mit einem vorgewölbten tes mit einem frei durchgebogenen, vorgewölbten

Bereich aus einem glasklaren thermoplastischen Abschnitt,

Kunststoff sowie mit den je nach den Beanspruchun- F i g. 9 und 10 die Herstellung eines Konstruk-

gen erforderlichen Verstärkungen außerhalb dieses 15 tionselementes mit zwei Platten aus einem glasklaren

glasklaren Bereichs können auf verschiedenen tech- thermoplastischen Kunststoff,

nischen Gebieten zum Einsatz kommen. In erster Fig. 11 und 12 weitere Einzelheiten bei der Her-Linie ist an eine Verwendung im Bauwesen sowie stellung von Konstruktionselementen,
im Fahrzeug- und Schiffbau gedacht. Fig. 13 eine Einzelheit einer Tiefziehform, durch

Konstruktionselemente der hier in Rede stehenden ao die unterschiedliche Druckbeaufschlagung in ver-

Art sind grundsätzlich bereits bekannt. Die den glas- schiedenen Bereichen möglich ist und

klaren, gewölbten Bereich umgebende Verstärkung Fig. 14 ein Konstruktionselement mit mehreren

besteht dabei aus Glasfasern. vorgewölbten Abschnitten aus einem glasklaren ther-

Gemäß der der Erfindung zugrunde liegenden Auf- moplastischen Kunststoff.

gäbe sollen ein Verfahren und eine Vorrichtung vor- 25 In F i g. 1 ist im Querschnitt ein Ausschnitt eines

geschlagen werden, durch die eine serienmäßige Fer- Konstruktionselementes dargestellt, das beispielsweise

tigung derartiger Konstruktionselemente ermöglicht als Dachplatte mit Lichteinfall verwendet werden

wird, derart, daß mit möglichst wenigen Arbeitsschrit- kann. Das Konstruktionselement besteht aus einer

ten fertige, verstärkte Konstruktionselemente erhalten Kunststoffplatte 10 aus einem glasklaren thermopla-

werden. 30 stischen Kunststoff. Dieser ist mit einem kuppelför-

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Ver- mig vorgewölbten, durchsichtigen Abschnitt 11 ausfahren der eingangs geschilderten Art dadurch ge- .gebildet und außerhalb des Abschnitts 11 mit einer löst, daß das Aufbringen der aus einem armierten den auftretenden Belastungen angepaßten Verstär-Polymerisationsharz bestehenden Verstärkung oder kung 12 verbunden. Die Kunststoffplatte 10 kann mehrerer solcher Verstärkungen vor dem Formen 35 z. B. aus Acrylaten oder PVC bestehen. Als Verstärdes vorgewölbten Abschnittes und das Verbinden kung 12 kommen vorzugsweise verstärkte, und zwar der Verstärkung bzw. der Verstärkungen mit dem insbesondere mit Glasfasern, -matten oder Geweben glasklaren thermoplastischen Kunststoff während verstärkte Polymerisationsharze in Betracht. Die Vereines Tiefziehvorgangs zum Formen des vorgewölb- Stärkung ist so angeordnet, daß sie den durchsichtiten Abschnittes, gegebenenfalls unter zusätzlichem 40 gen Abschnitt 11 freiläßt. Dieser wirkt dadurch im Erwärmen durch Polymerisieren oder Aushärten er- Konstruktionselement als Fenster bzw. als Lichtfolgt, kuppel.

Nach der Erfindung wird somit in einem Verfah- Fig. 2 zeigt ein ähnlich ausgebildetes Konstruk-

rensschritt, nämlich durch den Tiefziehvorgang, das tionselement, das für stärkere Belastungen gedacht

Konstruktionselement fertiggestellt, indem zugleich 45 ist. Es besteht aus zwei Kunststoffplatten 10 a, 10 &

der gewölbte Teil durch Tiefziehen gebildet und die aus einem glasklaren thermoplastischen Kunststoff,

Verstärkungen mit dem glasklaren thermoplastischen die ebenfalls mit je einem kuppeiförmigen vorgewölb-

Kunststoff verbunden werden, ten durchsichtigen Abschnitt 11a, lift ausgebildet

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung mit sind. Außerhalb des vorgewölbten Abschnitts 11a, einer Tiefziehform, die eine dem gewölbten Abschnitt 50 lift ist zwischen den Kunststoffplatten 10a, 10ft ein des Konstruktionselementes entsprechende Öffnung Füllmittel, insbesondere ein Schaumstoff 13 angeaufweist. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen bracht, das zugleich als Abstandhalter und zur VerVerfahrens ist dabei vorgesehen, daß die Tiefzieh- bindung der Kunststoffplatten 10a, 106 dient. Zur form durch mindestens einen kastenartigen Einsatz Abgrenzung des vorgewölbten Abschnitts 11a, 11 & in einzelne mit verschieden hohem Unter- oder Über- 55 gegenüber dem Füllmittel kann zwischen den Kunstdruck beaufschlagbare Bereiche unterteilt ist. Da- stoffplatten 10 a, 10 & ein ringsherumlaufendes Dichdurch ist es möglich, daß das Formen des vorge- tungsprofil 14 angebracht sein,
wölbten Abschnittes und des mit den Verstärkungen Die Verstärkung 12 ist bei den Konstruktionseleversehenen Abschnittes des herzustellenden . Kon- menten nach den F i g. 1 und 2 so angeordnet, daß struktionselementes unter Einwirkung verschieden 60 die sichtbare Fläche im eingebauten Zustand durch hohen Unter- oder Überdruckes erfolgt. die freie Oberfläche der verformten Kunststoffplatte

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der in 10 bzw. 10a gebildet wird. In Fig. 3 ist ein Kon-

den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispie- struktionselement gezeigt, bei dem die Verstärkung

len näher erläutert. Es zeigt 12 auf der anderen Seite der Kunststoffplatte 10 an-

Fig. 1 einen Ausschnitt eines Konstruktionsele- 65 gebracht ist. Weiterhin ist die Verstärkung 12 ent-

mentes im Querschnitt, sprechend den auftretenden Belastungen bis in den

F i g. 2 ein weiteres Konstruktionselement im Bereich der Verformung der Kunststoffplatte 10 geQuerschnitt, führt, so daß ein im wesentlichen ebener durchsich-

tiger Abschnitt 11 verbleibt. Es entsteht ein Fenster, das von einem durch die Verstärkung 12 gebildeten Rahmen umgeben ist.

Die Konstruktionselemente werden vorzugsweise im Tiefziehverfahren hergestellt. In Fig. 4 ist sehematisch im Querschnitt eine Tiefziehform 15 dargestellt, die zur Formung eines Konstruktionselementes nach Fig. 3 geeignet ist. In der Tiefziehform 15 ist eine der Verformung entsprechende Ausnehmung 16 vorgesehen, in die die zunächst eben auf der Tief- ίο ziehform 15 liegende Kunststoffplatte 10 durch Sog und unter Erwärmung gezogen wird. Der Sog kann beispielsweise über Luftabsaugkanäle 17 erzeugt werden.

Bei der Ausfiihrungsform gemäß F i g. 4 ist die Verstärkung 12 auf die Tiefziehform 15 aufgelegt und zum Teil in der Ausnehmung 16 angeordnet. Die noch unverformte Kunststoffplatte 10 aus dem glasklaren thermoplastischen Kunststoff wird auf die Tiefziehform 15 und damit auf die noch nicht vollständig ausgehärtete Verstärkung 12 aufgelegt und beispielsweise durch einen ringsherumlaufenden Rahmen 18 abgedichtet. Durch Anwendung von Sog wird, wie in Fig. 5 gezeigt, die Kunststoffplatte 10 unter Wärmeeinwirkung in die Tiefziehform 15 gezogen. Zugleich mit der Formung der Kunststoffplatte 10 erhärtet die Verstärkung 12, nämlich deren armiertes Polymerisationsharz und verbindet sich gleichzeitig mit der Kunststoffplatte 10. Gegebenenfalls kann mit Hilfe von Infrarotstrahlern zusätzlich Wärme zur Polymerisation der Verstärkung 12 aufgewendet werden. Die Herstellung des gesamten geformten und mit der Verstärkung 12 versehenen Konsiruktionselementes erfolgt also in einem Arbeitsgang.

Bei den Ausführungsbeispielen der F i g. 6 und 7 ist die Verstärkung 12 auf der zu F i g. 4 und 5 gegenüberliegenden Seite der Kunststoffplatte 10 vorgesehen. Um trotzdem die Verstärkung 12 bei der Formung der Kunststoffplatte 10 mit dieser zu verbinden, ist eine verformbare Membrane 19 zwischen aufgelegten Dichtungsrahmen 20 und 21 vorgesehen. Die Membrane 19 besteht vorzugsweise aus Silicongummi. Um eine Mitnahme und Anlage der Verstärkung 12 an der Kunststoffplatte 10 während des Tief-Ziehens sicherzustellen, wird vor dem Tiefziehen ein Raum 22 zwischen der Membrane 19 und der Kunststoffplatte 10 bzw. der Verstärkung 12 über Kanäle 23 evakuiert, so daß, wie aus F i g. 7 ersichtlich ist, die Membrane 19 eng an der Kunststoffplatte 10 bzw. der Verstärkung 12 anliegt. Bei dem darauffolgenden Tiefziehen wird die Verstärkung 12 mit in die Ausnehmung 16 gezogen, so daß sie an der Kunststoffplatte 10 anliegt, mit dieser verbunden und polymerisiert wird.

Fig. 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. Hierbei ist vorgesehen, daß sich der durchsichtige Abschnitt 11 während des Tiefziehens frei durchbiegend, nämlich ohne Anlage an der Wand der Tiefziehform ausbilden kann. Zu diesem Zweck hat die Tiefziehform 15 eine Ausnehmung 24 in der Größe des durchsichtigen Abschnitts 11. Die Kunststoffplatte 10 wird durch Druckluft verformt. Zu diesem Zweck ist die Tiefziehform 15 oben durch einen Deckel 25 verschlossen, durch den Druckluft in die Ausnehmung 16 gepreßt wird, so daß sich die Kunststoffplatte 10 an die Tiefziehform 15 bzw. an die Verstärkung 12 anlegt. Im Bereich der Ausnehmung 24 ergibt sich eine freie und damit technisch' einv/andfreie Formung des durchsichtigen Abschnitts 11.

Fig. 9 und 10 zeigen die Herstellung eines Konstruktionselementes aus zwei Kunststoffplatten 10 a und 10 t mit einer dazwischen angeordneten Verstärkung 12. Die beiden Kunststoffplatten 10 α und 10 b werden unter Einschluß der Verstärkung 12 auf die Tiefziehform 15 gelegt. Durch Anwendung von Sog auf die untere Kunststoffplatte 10 b und Druck auf die obere Kunststoffplatte 10 α wird eine gemeinsame Verformung der Kunststoffplatten 10 a, 106 einschließlich der Verstärkung 12 erzielt (s. F i g. 10). Es ist aber auch möglich, derartige Konstruktionselemente dadurch herzustellen, daß zunächst die untere Kunststoffplatte 10 b durch Tiefziehen verformt, sodann die Verstärkung 12 aufgelegt und als nächstes die oben aufgelegte Kunststoffplatte 10 α durch Druckaufwendung verformt wird.

Die Verstärkung 12 ist mit Geweben armiert, deren Form und Struktur den zu erwartenden Dehnungen angepaßt ist. Gemäß den Fig. 11 und 12 sind als Verstärkung 12 im Bereich der Längenänderungen einzelne Stücke 12 a, 12 b vorgesehen, die in Ausgangsstellung (Fig. 1) mit Überlappung auf die Kunststoffplatte 10 gelegt sind. Während der Verformung verschieben sich die einzelnen Stücke 12 a, 126 der Verstärkung 12 gegeneinander, so daß sie schließlich in der in Fig. 12 gezeigten Stellung mit der Kunststoffplatte 10 verbunden und polymerisiert werden. .

Fig. 13 zeigt eine besondere Konstruktion der Tiefziehform 15. Diese ist mit einem verschiebbaren kastenförmigen Einsatz 26 ausgerüstet, der während der Verformung der Kunststoffplatte 10 einen Bereich innerhalb der Tiefziehform 15 ausspart und der die Zufuhr von unterschiedlichen Drücken zu einzelnen Bereichen der Kunststoffplatte 10 ermöglicht. Beispielsweise kann bei der dargestellten Ausführungsform im Bereich des Einsatzes 26, nämlich auf dem durchsichtigen Abschnitt 11 ein anderer Druck, beispielsweise 0,5 atü, ausgeübt werden als auf den Teil der Kunststoffplatte 10 außerhalb des durchsichtigen Abschnitts 11. Im letzteren Teil der Kunststoffplatte 10 ist der erforderliche Verformungsdruck größer, um die Kunststoffplatte 10 an die Wand der Tief ziehform 15 bzw. an die Verstärkung 12 anzuformen. Der Druck kann in diesem Teil der Tiefziehform 15 beispielsweise 6 atü betragen.

Die Konstruktionselemente können auch in der Weise hergestellt werden, daß mehrere gewölbte durchsichtige Abschnitte 11 vorhanden sind, wie in Fig. 14 gezeigt. Diese sind von mit Verstärkungen 12 versehenen Flächen umgeben, die zugleich eine Tragkonstruktion bilden. Das Ausführungsbeispiel der Fig. 14 ist als Dachabdeckung geeignet.

Als Verstärkung 12 finden Polymerisationsharze Verwendung, die mit Glasfasern, Glasmatten, Geweben, beispielsweise aus Kunststoff armiert sind. Die Verstärkung 12 kann als vorimprägnierte Matten aufgebracht werden, in diesem Fall hat die Verstärkung 12 bereits eine gewisse Festigkeit, sie ist aber noch nicht auspolymerisiert, sondern bei der Druck- und Wärmeaufwendung verflüssigt sich zunächst das Polymerisationsharz, bis es schließlich polymerisiert und damit verfestigt wird. Es ist aber auch möglich, die Verstärkung 12 im Naßverfahren aufzubringen. Hierbei müssen besondere Vorkehrungen berück-

sichtigt werden, um ein Verlaufen des Polymerisationsharzes in den durchsichtigen Abschnitt 11 zu verhindern.

Eine im Naßverfahren aufgebrachte, durchsichtige Verstärkung 12 kann gegebenenfalls auch am durchsichtigen Abschnitt 11 angebracht werden. Eine im Naßverfahren aufgebrachte Verstärkung 12 kann beispielsweise aus Epoxydharz mit Glasfaserarmierungen bestehen.

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Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines Konstruktionselementes, das mindestens einen vorgewölbten Abschnitt aus einem glasklaren thermoplastischen Kunststoff aufweist und außerhalb des vorgewölbten Abschnittes mit einer Verstärkung versehen ist, bei dem an dem glasklaren thermoplastischen Kunststoff innen oder außen in einem den vorgewölbten Abschnitt frei lassenden Bereich eine Verstärkung angebracht und die Ver-Stärkung mit dem glasklaren thermoplastischen Kunststoff verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen der aus einem armierten Polymerisationsharz bestehenden Verstärkung oder mehrerer solcher Verstärkungen vor dem Formen des vorgewölbten Abschnittes und das Verbinden der Verstärkung bzw. der Verstärkungen mit dem glasklaren thermoplastischen Kunststoff während eines Tiefziehvorganges zum Formen des vorgewölbten Abschnittes,, gegebenenfalls unter zusätzlichem Erwärmen durch Polymerisieren oder Aushärten, erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen der Verstärkungen auf die der Tiefziehform zugewandten Seite des glasklaren thermoplastischen Kunststoffes erfolgt und die Verstärkungen beim Formen des vorgewölbten Abschnittes zum Teil mit in dessen Gestalt verformt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen der Verstärkungen auf die von der Tiefziehform abgewandte Seite des glasklaren thermoplastischen Kunststoffes erfolgt, die Verstärkungen durch eine verformbare Membrane abgedeckt werden, die Membrane durch Evakuieren des Raumes zwischen der Membrane und den Verstärkungen an letztere herangezogen und unter Mitnahme von Teilbereichen der Verstärkungen und des glasklaren thermoplastischen Kunststoffes durch Überdruck: in die Gestalt des vorgewölbten Abschnittes verformt wird. :

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen der Verstärkungen auf eine erste Platte aus dem glasklaren: thermoplastischen Kunststoff erfolgt, die Verstärkungen durch eine zweite Platte aus dem glasklaren thermoplastischen Kunststoff abgedeckt werden, das Formen aller drei Schichten gemeinsam und das Verbinden bis auf einen im vorgewölbten Abschnitt vorhandenen, von zwei Wandungen des glasklaren thermoplastischen Kunststoffes eingeschlossenen Hohlraum erfolgt..

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen der Verstärkungen auf ein erstes, bereits mit einem vorgewölbten Abschnitt geformtes Teil aus glasklarem thermoplastischem Kunststoff außerhalb des vorgewölbten Abschnittes erfolgt und danach eine zweite Platte aus glasklarem thermoplastischem Kunststoff aufgelegt und das Verbinden der drei Teile beim Formen der zweiten Platte aus dem glasklaren thermoplastischen Kunststoff durch Überdruck erfolgt.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Auflegen der Verstärkungen in Form einzelner, sich der zu erwartenden Streckung beim Tiefziehen entsprechend überlappender Stücke erfolgt.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Formen des

,. vorgewölbten Abschnittes in an sich bekannter Weise ohne Anlage an einer Form durch Druckoder Saugwirkung frei durchbiegend erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Formen des vorgewölbten Abschnittes und des mit den Verstärkungen versehenen Abschnittes des herzustellenden Konstruktionselementes unter Einwirkung verschieden hohen Unter- oder Überdruckes erfolgt.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 8, mit einer Tiefziehform, die eine dem gewölbten Abschnitt des Konstruktionselementes entsprechende Öffnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefziehform durch mindestens einen kastenartigen Einsatz (26) in einzelne mit verschieden hohem Unter- oder Überdruck beaufschlagbare Bereiche unterteilt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen