DE1504652A1

DE1504652A1 - Verfahren und Einrichtung zur Herstellung durch Einlagen,vorzugsweise aus Faserstoffen,verstaerkter,langgestreckter Kunststoff-,insbesondere Kunstharzkoerper,die augenartig ausgebildete Teile aufweisen

Info

Publication number: DE1504652A1
Application number: DE19611504652
Authority: DE
Original assignee: PLAST ANSTALT
Current assignee: PLAST ANSTALT
Priority date: 1960-11-15
Filing date: 1961-11-13
Publication date: 1969-07-03
Also published as: GB1000746A; US3294887A; CH409363A; ES271936A1

Description

LA PLAST'ANSTALT

Vaduz,
(Fürstentum LIECHTIiNSTBIN)

Verfahren und Einrichtung zur Herstellung durch Einlagen, vorzugsweise aus Faserstoffen, verstärkter, langgestreckter Kunststoff-, insbesondere Kunstharzkörper, die augenartig ausgebildete Teile aufweisen.

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Einrichtungen zur Herstellung durch Einlagen, vorzugsweise aus Faserstoffen, verstärkter, langegestreckter Kunststoff-, insbesondere Kunstharzkörper, die augenartig ausgebildete Teile aufweisen.

Bisher ging man in der Weise vor, dass man die Einlagen in die Hohlräume der zur Herstellung der Kunststoffkörper benutzten Formen hineinlegte-r-^orauf die Hohlräume der Form mit Kunst- " stoff aufgefüllt\wurden. Das eingeführte Kunstharz wurde dann ausgehärtet, es würden die Formen geöffnet und die Kunststoffkörper aus ihnen entnommen. Unter der Einwirkung des eingeführten Kunststoffes verlagerten sich jedoch die Einlagen, ausserdem natürlich unter deia Einfluss ihres Schwergewichtes, gegenüber der zeichnungsgemäss erstrebten Anordnung, so dass die Einlagen nicht die Anordnung einnahmen, die aus Gründen einerbesonders hohen Festigkeit der Kunststoffkörper erforderlich •gewesen wäre.

Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, diese Nachteile zu beseitigen. BADORlGiNAi,

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Das zur Lösung der Aufgabe vorgeschlagene Verfahren zur Herstellung durch Einlagen, vorzugsweise aus Faserstoffen, verstärkter, langgestreckter Kunststoff-, incbesonaore Kunstharzkörper, die augenartig ausgebildete Teile aufweisen, kennzeichnet sich erfindungsgeriäss dadurch, dass die Verstärkungseinlagen auf an Stollen augenartiger Ausbildung der Kunststoffkörper angeordnete Dorne in Form zweckmässig endloser Stränge aufgewickelt, hierauf in eine Form gebracht und mit dem Kunststoff getränkt v/erden, worauf die Form geschlossen und der Kunststoff, insbesondere das Kunstharz, ausgehärtet wird. Die Dorne halten dabei die Verstärkungseinlagen genau an der Stelle, an der sie angeordnet v/erden sollen,insbesonde*rs dann, wenn der Abstand der Dorne etwas über die Länge des Stranggutes, das zwischen ihnen liegt, hinausgeht, so dass der Strang eine gewisse Straffung, wenn nicht Spannung erfährt. Ist es auf diese .»eise möglich, den Jinfluss des Schwergewichtes und des Strahldruckes des eingeführten Kunstharzes zu beseitigen, so entstehen weitere Vorteile dadurch, dass die Verstärlamgseinlagen mittels profilierter Pressformen in eine Stellung gebracht werden können, in der mindestens einzelne Lagen der Verst'lrkungseinlagen dem Verlaufe bei der Betriebsbeanspruchung des Kunststoff körpers auftretender Spannungstrajektorien folgen. .

üine wesentliche Beschleunigung des Arbeitsverfahrens wird'noch dadurch erreicht, dass mehrere, verschiedenen Kunststoffkörpern angehörende Stränge aus Verstärkungseinlagen auf die Dorne in deren Längsrichtung hintereinander aufgebracht und gemeinsam unter Entstehen eines einheitlichen Kunststoffblockes mit Kunststoff getränkt werden, worauf der Block nach dem Aushärten, insbesondere des Kunstharzes, in Einzelkörper zerlegt, beispielsweise zersägt wird.

Die Verstärkungseinlagen können aus den verschiedensten Stoffen insbesondere aus Glasfasersträngen, sogenannten Boeings,bestehen. Als Kunstharze kommen sowohl Thermoplaste als auch Duroplaste' in Betracht. Das Verfahren eignet sich insbesondere zur Herstellung

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von Pleuelstangen, wie sie beispielsiveise in der Schaltertechnik in Betracht kommen, um Bewegungen eines Schaltorganes auf ein anderes Schaltorgan übertragen zu können, wobei dadurch, dass diese Schaltstangen aus Kunststoff bestehen, für die erforderliche Isolierung zwischen den zu betätigenden Organen gesorgt ist.

Da die Beanspruchungen dieser Pleuelstangen relativ hoch sind, kann es sein, dass die beim Schliessen der Form zwischen den Dornen liegenden Schenkel der Faserstränge, verursacht durch die Anordnung der Dorne, zwischen sich in Augennähe Zwickel freilassen, ^ die etwa den Strömungsschatten entsprechen, die auftreten würden, wenn sich die Dorne als feste Teile in einer sie umschilessenden Strömung befinden. In diesen Zwickeln tritt somit unverstärkter Kunststoff auf, der keilartige Sprengwirkungen ausüben könnte, wenn in den genannten, besonderen ßeanspruchungsfällen der im Auge des fertigen Kunststoffkörpers liegende, beanspruchende Teil seine Wirkungen nur auf die erwähnten, verstärkungsfaserfreien Kunststoffzwickel ausübt. Um auch diese Erscheinungen beseitigen zu können, wird in weiterer Durchführung der Erfindung vor dem Schliessen der Form in den durch die stranghaltenden Dorne und die Schenkel der Verstärkungsstränge begrenzten Raum eine diesen Raum ausfüllende Einlage, vorzugsweise in Form einer V/ickelmatte aus Verstürkungsfasern eingelegt. Beim Schliessen der Form streckt sich " diese Matte infolge der gegenseitigen Annäherung der Schenkel der Verstärkrngsfaserstränge und sie legt sich dadurch mit einer gewissen Vorspannung gegen die Dorne, Diese Vorspannung kann auch von vornherein eingestellt werden, indem man der Matte eine etwas grössere Breite gibt, als dem lichten Abstand der Dorne entspricht. Diese Vorspannung ist bei geeigneter Dicke und Breite der watte so stark, dass es auch beim Schliessen der Form unter Druck nicht zu einem ϊ/egdrücken der Matte zu kommen vermag. Vielmehr saugt sich die Matte mit dem Kunstharz voll bezw. wird mit diesem getränkt, so dass das Gefiige des fertigen Kunststoffkörpers auch in den sich unmittelbar an die Dorne anschliessenden Bereichen etwa dasselbe ist, wie im Bereiche der Verstärkungsfaserstränge selbst. Dadurch werden bei Aufnahme der beanspruchenden Maschinenteile

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in den Augen des fertigen Kunststoffkörpers auch dann, wenn diese beanspruchenden Teile nur die Kunststoffkörperflächen beanspruchen, die an die eingangs erwähnten Zwickel angrenzen, ausschliesslich faserverstärkte Kunststoffteile zur Kraftaufnähme herangezogen, so dass eine Ableitung der Kräfte ohne die Erscheinungen auftritt, die eingangs geschildert wurden.

Vorzugsweise wird in den erwähnten Raum eine aus einer Glasfasermatte bestehende, nach Art eines Tuchballens flach gewickelte Einlage eingebracht. Die Einlage wird dabei zweckmässig dem Tränkungsvorgang mit vorzugsweise selbsthärtenden Kunstharzen unterworfen, die auch als Duroplaste oder als Thermosettings bezeichnet werden.

Die Einrichtungen zur Durchführung der geschilderten Verfahren kennzeichnen sich vorzugsweise durch eine Dornanordnung, auf die Stränge aus Verstärkungseinlagen durch Aufstreifen in Dornlängsrichtung aufbringbar sind und die eine Halterung aufweist, die die Stränge mindestens während der Tränkung derselben mit Kunststoffen in ihrer gegenseitigen Lage erhält, wobei Formen dieser Dornanordnung zur Aufnahme der Stränge zugeordnet sind, die ihrerseits so profiliert sind, dass sie den Strängen in Verbindung mit den Dornen eine Lage geben, bei der die Stränge dem Verlaufe von Spannungstrajektorien folgen, die bei der betrieblichen Beanspruchung des fertigen Kunststoffkörpers auftreten.

Die durch die Verfahren hergestellten Kunststoffkörper sind ihrerseits dadurch gekennzeichnet, dass ihre Verstärkungseinlagen dem Verlaufe von Spannungstrajektorien folgen, die bei der betrieblichen Beanspruchung des Kunststoffkörpers auftreten. Wird das Verfahren dahin modifiziert, dass vor dem Schliessen der Form in den durch die stranghaltenden Dorne und die Schenkel des · Verstärkungsfaserstranges begrenzten Raum eine diesen Raum ausfüllende Einlage eingelegt wird, so weisen die durch dieses

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Verfahren hergestellten, faserverstärkten Kunststoffkörper mit Ausnehmungen, um die die Faserverstärkungen aussen herum geführt sind, das weitere Merkmal auf, dass sich an einander zugekehrten Begrenzungsflachen der im Kunststoffkörper vorgesehenen Ausnehmungen unmittelbar Verstärkungsfaseransammlungen anschliessen, die im Zwischenraum zwischen den Schenkeln des endlosen Verstärkungsfaserstranges liegen.

Die Zeichnung gibt Ausführungsbeispiele der Erfindung für den Fall wieder, dass pleuelstangenartige Kunststoffkörper hergestellt T/erden sollen, die durch Glasfasern zu verstärken sind, M die genau dem Verlauf der Spannungstrajektorien folgen, die beim Betrieb eines derartigen, pleuelstangenartigen Gestängegliedes auftreten. Die Figuren geben dabei in schematischer Darstellung Einzelheiten der bei der Herstellung der Kunststoffkörper angewandten, erfindungsgemäss ausgebildeten Verfahrenssehritte wieder.

Im einzelnen zeigt

Fig. 1 einen senkrechten Querschnitt durch einen aus Verstärkungseinlagen bestehenden Strang, der auf zwei Dorne aufgewickelt ist.

Fi£· 2 veranschaulicht eine Draufsicht auf die Anordnung nach Fig. 3. j

Fig. 3 stellt die Phase des Verfahrens dar, bei der der Strang bereits mit Kunstharz getränkt und in die Form eingelegt worden ist, die gerade geschlossen weraen soll.

Fig. 4 stellt einen Querschnitt durch die geschlossene Form dar.

Fig. 5 stellt eine Draufsicht auf das blockartig ausgebildete Fertigstück dar. das in noch näher zu erörternder Art und Weise in die einzelnen Werkstücke, die mittels des Verfahrens hergestellt werden sollen, zerlegt wird.

Fig. 6 zeigt, einen Verfahrensschritt, der im Anschluss an die Stellung der Teile durchgeführt v:ird, die nach Fig. 3 eintritt, wenn das Verfahren · . * mit der Modifikation ausgeführt werden soll,

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dass vor dem Schliessen der -Form in den durch die stranghaltenden Dorne und die Schenkel des Verstärkungsfaserstranges begrenzten Raum eine diesen Raum ausfüllende Einlage eingelegt werden soll, während Fig. 6 die Stellung der Teile vor dem Schliessen der Form wiedergibt, zeigt

der

Fig. 7 die gleichen Teile nach dem ochliessen der Form; vorzugsweise zwischen den Phasen der Fig. 6 und 7 liegende Tränkungsvorgang ist al3 an sich bekannt nicht veranschaulicht worden.

In Fig. 1 bezeichnen l_t 2 die beiden Dorne, auf welche die Verstärkungseinlagen in Form des Stranges 3 aufgewickelt werden. Es liegt im Wesen der Erfindung, dass es sich nicht in jedem Falle um das Aufwickeln endloser Glasfasern oder Glasfaserbündel handeln muss. In Einzelfällen können auch.geschlossene Stränge hergestellt und ihrerseits in bereits geschlossenem Zustande auf die Dorne 1, 2 aufgestreift werden«, Damit die Dorne 1, 2 ihre Lage im Verhältnis zueinander aufrechterhalten, sind zu beiden Seiten der Dorne 1, 2 Laschen 4, 5 vorgesehen, die Ausnehmungen aufweisen, in denen die linden der Dorne aufgenommen sind. Zweckmässig bleiben die in den Laschen 4, 5 gehaltenen Dorne 1, 2 in ihrer Lage, wenn Strang 3 mit Kunstharz getränkt wird. Hierauf wird der aus den Teilen 1, 2, 3 bestehende Formling in die zweckmässig zweiteilige Form mit dem Unterteil β und dem Oberteil 7 eingelegt. Die Fig. 3 lässt dabei erkennen, dass die Ober- und Unterteile 6, 7 bei 8, 9 profiliert sind und zwar so, dass nach Schliessen der Form 6, 7 wie das in Fig. 4 gezeigt ist, der Strang 3 die Formgebung des Presslings 10 annimmt. In diesem Pressling liegen die Glasfasern des Stranges 3 so, dass sie den Verlauf der Spannungstrajektorien folgen, die auftreten, wenn ein derartiges, die Formgebung 10 besitzendes Werkstück den betrieblichen Beanspruchungen unterworfen sind, denen es üblicher Weise ausgesetzt ist. Es ist nichi erforderlich, dass die Laschen 4, 5 von den Dornen 1, 2 vor dem Tränken abgezogen werden. Sie können, wenn dem Strr.ng 3 während

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der Tränkung oder in der Form 6, 7 eine gewisse Vorspannung gegeben werden soll, auf den Dornen 1, 2 verbleiben. In diesem Falle liegen sie bei geschlossener Form an deren ßegrenzungsflächen an.

Fig. 5 zeigt den entstandenen Werkstückblock 10. üan erkennt, dass bei Durchführung des Verfahrens mehrere, verschiedenen Kunststoffkörpern zugeordnete Verstärkungseinlagenstränge 3 auf den Dornen 1, 2 in deren Längsrichtung hintereinander aufgebracht und gemeinsam unter Entstehung eben den Kunststoffblockes 10 mit ^ Kunstharz getränkt worden waren. LIan braucht also den Kunststoffblook 10 nur längs der Trennlinien 11 zu zerlegen, uu eine Reihe fertiger «Verkstüeke zu erhalten, die den Vorteil einer besonders hohen Festigkeit haben. Es hat sich insbesondere gezeigt, dass Pleuelstangen, die nach dem vorgeschlagenen Verfahren gefertigt würden,■ eine Festigkeit aufwiesen, die dreimal grosser war als die Festigkeit, die erhalten wurde, wenn nach den bisher üblichen Verfahren vorgegangen wurde, '

Die Fig. β und 7 zeigen die bereits beschriebenen Teile für den Fall, dass vor dem Schliessen der Form in den durch die stranghaltenden Dorne und die Schenkel des Verstärkungsfaserstranges begrenzten Raum eine diesen Raum ausfüllende Einlage, vorzugsweise * in Form einer Wickelmatte aus Verstärkungsfasern, eingeführt werden soll.

In Fig. 6 ist wieder mit 7 der Oberteil, mit β der Unterteil der Form bezeichnet, die bei 9 und 8 so profiliert sind, wie die Formgebung des herzustellenden Kunststoffkörpers es erfordert. 1.Iit 1 und 2 sind mieder die Dorne bezeichnet, die an der Stelle angeordnet sind, an der der herzustellende Formkörper später augenförraige Teile aufweisen soll. 3s ist 3 ein endloser G-lasfaserstrang bzw. Rowing, zu dessen Halten die Dorne 1, 2 dienen, wobei diese so gehaltert sein können, dass auf den Strang 3 eine

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Vorspannung gewünschter Grosse ausgeübt wird. Aus Fig. 3 ist zu entnehmen, dass ohne die in den Fig. 6 und 7 veranschaulichten Kassnahmen zwischen den Schenkeln des Faserstranges 3 ein Hohlraum auftritt, der bei dem Ausführungsbeispiel nach den ?iß. 6 und 7 durch eine Einlage 12 ausgefüllt ist, die aus einer nach Art eines flachen Tuchballens aufgewickelten Glasfasermatte besteht. Dicke und in Richtung der Abstandsentfernung der Dorne 1, gemessene Breite dieser Einlage 12 sind so bestimmt, dass der Zwischenraum zwischen den Schenkeln des Glasfaserstranges 3 nach Fig. 3 ausgefüllt ist und dass andererseits die kürzeren'.ßegrenzungsflächen des aus der Glasfasermatte 12 gebildeten 'nickels die Dorne 1, 2 berühren. Auch das kann mit einer gewissen Vorspannung erfolgen, etwa dadurch, dass der Mattenwickel 12 in den in Fig. 3 sichtbaren Baum eingelegt wird, bevor die Dorne 1, 2 ihre Endlage erreicht haben. Der Jickel 12 ist in diesem Falle etwas dicker, als dem Abstand der beiden Schenkel des Stranges entspricht. herden die Dorne 1, 2 beispielsweise unter '.Virkung einer nicht gezeichneten Vorrichtung, die sie auseinander treibt, in die Endlage gebracht, so straffen sich die Schenkel des Stranges 3 und pressen den etwas dickeren Wickel 12 so zusammen, dass er sich in der Länge streckt, womit es zur Anlage seiner kürzeren Flächen an den Dornen 1, 2 unter der gewünschten Vorspannung kommt»

An die lage der Teile nach Fig. 6 schliesst sich dann ein nicht veranschaulichter Tränkungsvorgang mit Kunstharz oder mit einem sonstigen Stoff an, wenn nicht das Kunstharz in die geschlossene Form eingeführt wird.

Hierauf wird die Form geschlossen, so dass sich das Bild der Fig.7 ergibt. Der Pressling passt sich der Profilierung 8, 9 in der dargestellten '.'leise an. ils tritt dadurch ein vollständiges Verschwinden des in Fig. 3 noch sichtbaren Hohlraumes zwischen den Schenkeln des Faserstranges 3 ein. Der in der Dicke stark reduzierte Wickel 12 passt sich den nunmehr einander zugekehrten Begrenzungsflächen der'Dorne 1, 2 völlig an, so dass eine gegebe-

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nenfalls hergestellte Vorspannung noch vergrössert auftritt. Dadurch liegt zwischen den Schenkeln des Verstärkungsfaserstraiiges 3 und zwischen den Dornen 1, 2 ein widerstandsfähiger, mit Glasfasern durchsetzter, durch die Strangschenkel und das Kunstharz knickfest gemachter Widerlagerkörper, der im Stande ist, die gleichen mechanischen Beanspruchungen aufzunehmen wie der Teil des Presslinges, in dem der Glasfaserstrang 3 liegt.■ Selbst wenn also Maschinenteile» die in den den Dornen 1, 2 entsprechenden Ausnehmungen liegen, nur auf diesen Widerlagerkörper zur Wirkung kommende Kräfte ausüben, werden diese ohne Auftreten jeglicher Anstände aufgenommen.

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung durch Einlagen, vorzugsweise aus Faserstoffen, verstärkter, langgestreckter Kunststoff-, insbesondere 'Kunstharzkörper,· die augenartig ausgebildete Teile aufweisen, dadurch gekennzeichnet ,dass die Verstärkungseinlagen auf an Stellen augenartiger Ausbildung der Kunststoffkörper angeordnete Dorne in Form zweckmässig endloser Strange aufgewickelt, hierauf in eine Form gebracht und mit dem Kunststoff getränkt v/erden, worauf die Form geschlossen und der Kunststoff, insbesondere das Kunstharz ausgehärtet v/ird.
2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungseinlagen mittels profilierter Pressformen in eine Stellung gebracht werden, in der mindestens einzelne Lagen der Verstärkun^seinlagen dem Verlaufe bei der Betriebsbeanspruchung des Kunststoffkörpers auftretender Spannungstrajektorien folgen.
3.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 -r.2, d. a d-u 'r c h gekennzeichnet, dass mehrere, verschiedenen Kunststoffkörpern angehörende Stränge aus Verstärkungseinlagen auf die Dorne in deren Längsrichtung hintereinander aufgebracht und gemeinsam unter Entstehen eines einheitlichen Kunststoffblockes mit Kunststoff getränkt werden, worauf der Block nach dem Aushärten insbesondere des Kunstharzes in Einzelkörper zerlegt, beispielsweise zersägt wird.
4.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Schliessen der Form in den durch die stranghaltenden Doine und die Schenkel

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des Verstärkungsstranges begrenzten Hohlraum eine den Hohlraum ausfüllende iäinla^e, vorzugsweise in Form einer Wickeinatte aus Verstärkungsfasern eingelegt Y,^!ird.
5«) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in den Hohlraum eine aus einer Glasfasermatte bestehende, nach Art eines Tuchballens flach gewickelte Einlage eingebracht "ivird.
6.) Verfahren nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch " gekennzeichnet, dass die Einlage einem Trünkungsvorgang mit vorzugsweise selbsthärtenden Kunstharzen unterworfen wird.
7.) Einrichtung zur Durchführung nach einem der Verfahren 1-6, ^-"^ dadurch gekennzeichnet, dass einer Dornanordnung (1, 2), auf die Stränge (3) aus Verstärkungseinlagen durch Aufstreifen in Dornlängsrichtung aufbringbar sind und die eine Halterung (4, 5) aufweist, die die Stränge mindestens während der Tränkung derselben mit Kunststoffen in ihrer gegenseitigen Lage erhält, Formen (6, 7) zur -.Aufnahme der Strenge zugeordnet sind, die so 'profiliert sind, dass sie den Strängen | in Verbindung mit den Dornen eine lage geben, bei der die Stränge dem Verlaufe von Spannungstrajektorien folgen, die bei der betrieblichen Beanspruchung des fertigen Kunststoffkörpers auftreten.
8.) Durch Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6 hergestellter, verstärkter Kunststoffkörper, dadurch gekennzeichnet, dass seine Verstärkungseinlagen dem Verlaufe von Spannungstrajektorien folgen, die bei der betrieblichen Beanspruchung des Kunststoffkörpers auftreten.

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9.) Kunststoffkörper nach Anspruch 8, d ad u r c h gekennzeichnet, dass sich an einander zugekehrte Begrenzungsflächen der im Kunststoffkörper vorgesehenen Ausnehmungen unmittelbar Verstärkungsfaseransammlungen anschliessen, die im Zwischenraum, zwischen den Schenkeln des endlosen Verstärkungsfaserstranges liegen.

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