DE2012733C - Verfahren zum Herstellen von Werk stucken aus mit einer gewirkten oder ge strickten Faserarmierung versehenem, hart baren Kunststoff und Faserarmierung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Bei einer vorteilhaften weiteren Ausbildung diises Verfahrens wird die Faserarmierung in Längs- oder Querrichtung gereckt, in diesem Zustand mit Kunst-

Zur Tränkung des Grundkörpers können Duroplaste, wie Polyester, thermoplastische Kunststoffe, wie Polyäthylen, Polyvinylchlorid oder Polyurethan, oder andere geeignete Kunststoffe verwendet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, Werkstücke in jeder beliebigen Raumform, insbesondere auch sphärischer Form in einfacher Weise herzustellen.

Für die mit der Erfindung gleichfalls erreichbare

Material wurde mit einem plastischen organischen io stoff getränkt und dann vor der Aushärtung des Stoff, z. B. Phenolformaldehyd-Kunstliarz, getränkt Kunststoffes unter Rückbi'dung der Ausladungen und dann in einer Matrize zu profilierten Werk- entsprnnt. Beispielsweise zur Herstellung von Baustücken verpreßt. platten kann nach einem weiteren Merkmal der Er-

Es ist ferner bekannt, Verbundwerkstoffe, insbe- findung die Faserarmierung mit mindestens einer sondere für Bauzwecke, in Form von Platten od. dgl. 15 Deckschicht versehen werden, herzustellen, die einen vorgefertigten Kern, z. B. aus
Wellpappe, aus vorgtt ^rügten Waben, aus Glasfasergewebe od. dgl., aufweisen, der auf einer oder beiden
Seiten mit je einer oder mehreren z. B. kunststoffgetränkten Glasfaserschichten als Deckschichten der- 20
art belegt wird, daß ein fester Verbundkörper entsteht. Der Nachteil solcher in verschiedenen Ausführungen bekannten Verfahren und Werkstoffe ist jedoch, daß diese stets einen besonderen Kern als

Mittellage aufweisen, der in einem getrennten Ver- 25 besondere makrologische Struktur ist es wichtig fahren hergestellt werden muß, so daß es nicht mög- daß das Gewirk oder Gestrick od. dgl. nur mit einei lieh ist, den Werkstoff als Ganzes in einem einzigen solchen Menge von Kunststoff getränkt oder benetzi Arbeitsgang herzusteilen. Außerdem sind alle be- wj^, die unterhalb der Saugfähigkeitsgrenze bleibt kannten Verbundwerkstoffe nicli*. hörnchen aufgebaut, _und daß diese Faserarmierung, die den Grundkörpei weshalb eine besondere Verbindung zwischen den 30 bildet, sobald sie getränkt ist und unter Aufhebung Deckschichten und der Kernschicht er? ,rderlich ist. der seither auf sie einwirkenden Zugkräfte, sich selbsi Schließlich sind Kunststoffe, wie Polyester, z. B. überlassen bleibt und infoige ihrer Eigenelastizitä im Bootsbau bekannt, die auch unter Verwendung wieder in die Ausgangslage zurückkehrt, von Einlagen, z. B. Glasfasern oder Glasfasergeweben, Während die als Ausgangsstoff dienende Faser

einen in sich gleichmäßigen Aufbau ermöglichen. ₃₅ armierung in der gedehnten Lage eine größen Ein solcher Aufbau entsteht in der Regel durch Flächenerstreckung hat und eine geringe Quer

schnittshöhe aufweist, nimmt sie in dem getränkter und entspannten Zustand, der ihrer Ausgangslags mindestens nahe kommt, eine Form ein, bei welchei

verstärkten Kunststoffen wird angestrebt, daß die _{40 s}j_{e e}j_nen größeren Querschnitt, d. h. eine größen einzelnen Lagen ohne Einschluß von Luftblasen oder _Dj_cke hat, ihre flächenmäßige Erstreckung jedocl

gegenüber der Strecklage beträchtlich zurückgeganger ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eins erhebliche Luftmenge in der als Ausgangsstoff die

ipczifisches Gewicht aufweisen, so daß sie für be- 45 nenden Faserarmierung als Grundkörper gespeicher »timmte Anwendungs- und Einsatzmöglichkeiten nur _und _VOn ihm aufgenommen, wobei jedoch der beson beschränkt brauchbar sind. dere Vorteil darin liegt, daß die Luftmenge in ein«

Der Erfindung hegt die Aufgabe zugrunde, ein _große Anzahl von den annähernd bogenförmigci Verfahren zum Herstellen von Werkstücken aus mit Ausladungen des Grundkörpers umschlossener Hohl einer gewirkten oder gestrickten Faserarmierung ver- _5o niume unterteilt ist, welche durch die Ausgangs »ehcnern, härtbaren Kunststoff zu schaffen, mit dem struktur der Faserarmierung festgelegt sind. Es trit unter Vermeidung der geschilderten Nachteile der _{%omn e}j_ne regelmäßige und gleichmäßige verteilti bekannten Verfahren ein in sich homogenes Werk- Einlagerung von Lufteinschlüssen auf, bei welchei stück von großer Stabilität vorzugsweise in einem _{nicht nur das} spezifische Gewicht des fertigen Werk Arbeitsgang ohne Anwendung von Preßdruck hergc- _{55 s}tückes, sondern auch bei ausreichender Quer stellt werden kann. Dabei soll das Werkstück für die schnittshöhe des entspannten Grundkörpers eine be

trächtliche Erhöhung der Festigkeit erzielt werdei kann. Bei dem crfindungsgemäßen Herstellungsver fahren ist es ohne weiteres möglich, die Druck- um

vorgesehenen Verwendungszweck optimale kaum- _6o Biegefestigkeit durch Wahl der Struktur der als Aus form haben kann. Vor allem aber soll gegenüber gangsstoff dienenden gestrickten oder gewirkte den bekannten glasfaserverstärkten Kunststoffen ein Faserarmierung zu beeinflussen, weit niedrigeres spezifisches Gewicht bei mindestens Besonders günstige mechanische Eigenschafte

Reichen Fcstigkeitswcrten, vorzugsweise höheren ergeben sich bei einem nach dem erfindungsgemäßei l-eMi^kcitswcrten, bei gleichen Wandstärken des _6s Verfahren hergestellten Werkstück, wenn die gc Werkstückes erzielbar sein. wirkte oder gestrickte Fascrarmicrting an ihrer Ober

mehrfache Lagen von Glasfasergeweben oder Glaslasermatten, welche mit dem aushärtenden Kunststoff getränkt sind. Bei der Verarbeitung von glasfaser-

iinderen Hohlräumen dicht übereinanderliegen. Hierdurch ergibt sich jedoch der Nachteil, daß die in dieser Weise hergestellten Werkstoffe ein zu hohes

verschiedensten Anwendungszwecke geeignet sein, beispielsweise als Bauplatte oder ah dünnwandiger, schalenfürmiger Bauteil, der eine beliebige für den

att der Erfindung wird clic Aufgabe dadurch !iß eine mit aus ihrer Ilauptebene heraus-

g , g

wirkte oder gestrickte Fascrarmicrting an ihrer Ober ncler Unterseite, vorzugsweise auf beiden Seiten, mi einer im Vergleich zur Dicke der Faserarmie'run

wesentlich dünneren, ebenfalls aus erhärtendem Zur Herstellung der Faserarmierung 3 zwischen

Kunststoff besiehenden Deckschicht versehen ist. den beiden Deckschichten 1 und 2 wird ein gestrick-

I ine derartige Deckschicht kann vorteilhafterweise ter Textilstoff verwendet, dessen Bindungsschema in

eine Verstärkung enthalten, die beispielsweise aus Fig. 2 dargestellt ist. Dieses Gestricke weist in

ti,ich liegenden Fasern, insbesondere aus Glasfasern 5 seinem in Fig. 1 angedeuteten Querschnitt eine Folge

hi.-,ieht, die sich ohne gegenseitige Verknüpfungen von unterschiedlichen Gruppen von Strickmaschen

in zueinander wenighiens annähernd parallelen Ehe- auf, wobei in dem dargestellten Ausführungsbeispiel

non befinden und der Deckschicht eine Elastizität eine erste Maschengruppe 11 je fünf rechte und je-

·. ermitteln, welche wesentlich geringer als diejenige weils einzeln auf die rechten Maschen folgende fünf

! ·, getränkten und ausgehärteten Grundkörpers ist. io linke Maschen aufweist. An diese Gruppe schließt

Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen sich eine aus rechten Maschen der in den F i g. 5 in ■ rfahrens dienende Faserarmierung kennzeichnet stark vergrößertem Maßstab und F i g. 6 in vcrein- -'.-A) darin, daß sie quer zur Längs- und/oder Quer- fachter Darstellung wiedergegebenen rechten Mail· lining sich erstreckende Ausladungen aufweist, in sehen an, die zusammen die zweite Maschengruppe i'.:en Riehtungen beliebig verformbar ist und nach 15 12 bilden. Die sich hieran anschließende Maschen-/vithebung der Verformungskrafte rückformfähig gruppe 13 besteht wie die Maschengruppe 11 aus is:. jeweils fünf rechten und jeweils fünf linken Maschen,

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform die sich in einer Links-rechts-links-vdhenfolge ab-

tleser als Grundkörper dienenden gewirkten oder lösen. An diese schließt sich eine weitere Gruppe aus

gestrickten Faserarmierung ist in ihrem Querschnitt 20 drei unmittelbar aufeinanderfolgenden linken Ma-

v enigstens annähernd Wellenlinien-, Zickzack- oder sehen bestehende Gruppe 14 an. Anschließend an

π: ianderförmig ausgebildet. Dabei kann der als die Maschengruppe 14 wiederholt sich die beschrie-

Faserarmierung dienende Grundkörper aus gestrick- bene Maschenfolge 11, 12, 13, aus der sich der in

Um oder gewirktem Material bestehen, das aus zu Fig. 1 dargestellte Querschnittsverlauf der textlien

laden verarbeiteten organischen oder künstlichen 25 Faserarmierung ergibt, bei welcher in entspanntem

lasern besteht. Zustand trotz nur geringer Materklstärke infolge

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Gestrick des stark wellenlinienförmigen Verlaufes eine be-

ouer Gewirk zur Bildung der Ausladungen einander trächtliche Dicke des Gestrickes zwischen der die

«,^wechselnde Gruppen von linken und rechten oberen Ausnehmungen 4 und die unteren Ausneh-

Maschen enthält. 30 mungen 5 begrenzenden Ober- und Unterseite ent-

Die Erfindung wird an Hand der nachstehend steht.

beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ein derartiges, gegen die obere und untere

Ausführungsbeispiele n'iher erläutert. Es zeigt Flächenseite stark ausladende Ausbuchtungen ent-

F i g. 1 eine Kunststoffplatte gemäß der Erfindung haltendes Gewirke oder Gestricke wird bei der wei-

in perspektivischer Ansicht und teilweise im Schnitt, 35 teren Herstellung auf einer getrennten Arbeitsplatte

Fig. 2 in vci iinfachter Darstellung die in der durch eine mit Kunststoff getränkte Walze derart

Mittellage nach Fig. 1 verwendete Strickbindung, stark mit Kunststoff benetzt, daß dieser zwar die ein-

Fi g. 3 bis 12 einzelne abgewandelte Ausführungs- zelnen Textilfasern überall in ungefähr gleicher heispiele für eine in einer Anordnung nach Fig. 1 Menge umgibt, jedoch an keiner Stelle die Adhäsionsverwendbare Faserarmierung mit hoher Dehnungs- 40 fähigkeit des Textilgewebes oder Gewirkes überclastizität. schreitet. Durch den Auftrag mit Hilfe einer Walze

Das in F i g. 1 dargestellte Werkstück eignet sich wird vielmehr sichergestellt, daß die aufgenommene

besonders zur Verwendung als Bauplatte. Es besteht Kunststoffmenge weit unterhalb der Saugfähigkeits-

im wesentlichen aus einer unteren Deckschicht 1 und grenze bleibt. Zur Aufnahme des Kunststoffes wird

einer oberen Deckschicht 2 sowie einer zwischen 45 die Faserarmierung 3 in der mit einem Pfeil A ange-

diesen beiden Deckschichten angeordneten, deren deuteten Richtung stark gestreckt und dann mit Hilfe

gegenseitigen Abstand sichernden Faserarmierung, der Walze benetzt. Dann werden die in Richtung

die aus einem textlien Gestricke besteht, das zahl· des Pfeiles A wirkenden Zugkräfte weggenommen,

reiche parallel zueinander verlaufende, im dargestell- so diß ^r:eh das Gewirke entspannen und in die dar-

tcn Querschnitt wellen.linienförmig ineinander über- 50 gestellte Ausgangslage zurückziehen kann, bei wel-

geheniJe Längsrippen 4 bzw. 5 aufweist. ehern zwischen den ihre ursprüngliche jchlangen-

Zur Herstellung der unteren Deckschicht 1 wird linienförmige Gestalt annehmenden einzelnen Ripzuniichst auf einer nicht dargestellten Arbeitsplatte, pen 4 bzw. 5 schmale, aber untereinander annähernd deren Oberseite für das dargestellte Ausführungsbei- gleich große Hohlräume verbleiben, die nach dem spiel eben ausgebildet ist, eine ebenfalls nicht dar- 55 Aushärten des Kunststoffs ein geringes spezifisches gestellte Isolierlage aufgebracht, welche das spätere Gewicht gewährleisten. Um eine symmetrische Abheben der fertigen Kunststoffplatte erleichtern Biegebelastungsfähigkeit zu erzielen, wird unniittelsdll. Zunächst wird mit Hilfe einer Walze oder einer bar auf die mit erhärtendem Kunststoff getränkte Sprühpistole eine dünne in Fig. 1 nicht maßstäblich Faserarmierung 3 die obere Deckschicht 2 in noch vergrößert wiedergegebene Kunststoffschicht 6 aus 60 nicht ausgehäitetem Zustand aufgebracht, die eben-Polyester aufgetragen, die je nach Verwendung z. B. so wie die untere Deckschicht 1 eine die Zugfestigetwa 0,3 bis 0,5 mm stark sein kann. Diese Kunst- keit gewährleistende Glasfasermatte als Verstärkungsstoffschicht wird mit Hilfe eines Glasfasergewebes 7 schicht enthält, die infolge der an ihrer Unterseite verstärkt, in welchem sich die einzelnen nicht clarge- sitzenden Kunststoffschicht eine innige Verbindung stellten Glasfasern wenigstens annähernd parallel zur 65 mit der kunststoffgetränkten Faserarmierung 3 er-Schichtebene 6 erstrecken und etwaigen in dieser fährt. Während des anschließenden Aushartevorgangs Ebene ausgeübten Zugkräften einen erheblichen verbinden sich die beiden Deckschichten innig mit Widerstand entgegenzusetzen vermögen. der von der Faserarmierung 3 gebildeten Zwischen-

schicht, wobei der Abstand zwischen der oberen und der unteren Deckschicht einige Millimeter betragen kann. Hierdurch wird eine erhebliche mechanische Festigkeit des KunststofTbauteils bei nur sehr geringem Gewicht erzielt.

In Fig. 3 ist eine Folge von linken in der Maschengruppe 14 vorgesehenen linken Maschen dargestellt, wobei Fig. 4 ihre in Fig. 2 verwendete, vereinfachte Darstellung zeigt. In Fig. 5 sind rechte Maschen eines Gestrickes dargestellt, deren vereinfachte Wiedergabe F i g. 6 zeigt. Die in F i g. 2 in den Maschengruppen 11 und 13 vorgesehene Bindungsfolge von fünf sich jeweils mit einer von fünf linken Maschen abwechselnden rechten Maschen ist in Fig. 7 im einzelnen der besseren Deutlichkeit halber vereinfacht wiedergegeben.

Abweichend von der in F i g. 2 dargestellten Bindung, können ebensogut Wirkungen mit einem Textilgcstricke erzielt werden, welches nach der in F i g. 8 wiedergegebenen, schematischen Bindung hergestellt ist. Dort wechselt sich eine Gruppe aus fünf linken Maschen, die mit 15 bezeichnet ist, mit einer Maschengruppe 16 ab, welche aus fünf rechten Maschen der in F i g. 5 bzw. 6 dargestellten Art besteht. Die abwechselnde Folge der Maschengruppe 15 und 16 ergibt dann die in F i g. 9 wiedergegebene, für eine Faserarmierung 3 der in Fig. 1 dargestellten Art besonders zweckmäßige Struktur, bei welcher die Rückformsteifigkeit besonders groß gewählt werden kann, wenn für die Herstellung des Gestrickes eine sonst für Textilien unerwünschte hohe Steifigkeit aufweisende Fäden oder Garne verwendet werden, die aus Kunststoffasern verhältnismäßig grober Dicke bestehen können. Da für die erfindungsgemäße Anordnung eine hohe Rückformsteifigkeit erforderlich ist, besteht die Möglichkeit, für die Herstellung der Faserarmierung 3 billige, als Ausschuß anfallende Kunststoffasern, Kunststoffäden, insbesondere jedoch Glasfasern, zu verwenden.

Die Fig. 10. 11 und 12 zeigen ein als Faserarmicrung verwendbares Material — wobei Fig. 12 den Querschnitt im gedehnten Zustand des Materials wiedergibt — in perspektivischer Darstellung und im Schnitt. Das Material ist durch Vernähen mit elastischen Fäden 17 und 18 abgesteppt, wobei während des Steppvorganges diese Fäden unter erheblicher Zugspannung stehen und sich dann in entspanntem Zustand, den sie auch nach dem Tränkvorgang einnehmen, erheblich verkürzen und dabei blasenförmige Ausbuchtungen eines im übrigen unelastischen oder wenig elastischen Gewebes 19 ergeben.

Der besondere Vorteil eines nach der Erfindung hergestellten Werkstückes besteht darin, daß man durch Auftragen des die Armierung bildenden dehnbr.ren Grundkörpers jede beliebige Raumform nachbilden kann, wobei es vollständig ausreichend ist. daß nur eine Außen- oder eine Innenform als Träger für den Auftrag vorhanden ist, während bei den seither üblichen Herstellungsverfahren in der Regel eine Außen- und eine Innenform erforderlich waren. Wegen der durch die bogenförmigen Ausladungen gewährleisteten Flexibilität des Grundkörpers können ohne weiteres auch Raumformen mit kleinen Krümmungsradien erzielt werden, ohne daß dabei die Struktur des Grundkörpers durch zwickeiförmige Einschnitte ud. dgl. unterbrochen werden muß. Es ergibt sich somit auch bei sehr komplizierten Raumformen eine höhere, durch die seither übliche »Sandwich«-Bauweise nicht creichbare Anpassungsfähig keit des Werkstücks an die Modellform.

Die Deckschicht kann je nach dem Verwendungs zweck des neuen Werkstoffes von beliebiger, den Verwendungszweck angepaßter Stärke und entspre chender Gestalt bzw. Formgebung sein. Demgemäi können außer Deckschichten mit Glasfasern aucl solche in Betracht kommen, bei denen flachliegendi Gewebe, Gestricke, Gewirke, Vliese, endlose ode

ίο endliche Fasern oder Fäden zur Bildung der Deck schicht verwendet werden. Diese Einlagen für di< Deckschicht können einlagig oder mehrlagig, ζ. Β auch kreuz- oder schichtweise vorgesehen werden Bei Einlagen, z. B. in Form von Fäden, Fasern können diese parallel oder kreuzweise, wirr durch einander oder sonstwie in einer dem konstruktiver Zweck besonders geeigneten Weise angeordnet sein Auch können Deckschichteinlagen aus Metallen. Hol zein, z. B. Furnieren, vorgesehen werden.

ao Ebenso ist es denkbar, die Faserarmieriing 3 der jeweiligen Anforderungen entsprechend auszubilden Sie kann z. B. noch zusätzliche versteifende Einlager in Form von Geweben, Vliesen oder aber zusatz liehe Armierungen, z. B. Drähte, Seile, aufweisen, di<

as z. B in seine .':Vien Hohlräume eingelegt und zuit Verspannen oder Befestigen der Platte dienen können, wenn diese Drähte überstehend ausgebilde werden. Auch können Querschnittsveränderungen dei Armierungen, etwa der Garn- oder Faserdicke odei durch Ausbildung größerer oder kleinerer Maschen vorgesehen werden. Es ist auch denkbar, solche zu sätzlich eingelegten Drähte vorzuspannen. Die Faser armierung selbst wird nach Aufbau und Materia entsprechend den an die Platte oder den Formkörpei

gestellten Bedingungen gestaltet. Er kann also eir Körper ganz beliebiger Form sein, z. B. Zylinder Kubus oder jeder unregelmäßigen Gestalt. Dabe werden die Dicke der Schicht bzw. die Menge dei Kunststoffmasse weitestgehend von der Struktur dei Faserarmierung und ihrer etwaigen Armierung durch andere Stoffe sowie durch die Faserstärke und" Faser art sowie Maschengröße bestimmt. Das Einbringer des Kunststoffes kann durch Tränken, Tauchen, Einwalzen, Injizieren, Gießen, Spritzen, Einbügein je

nach der verwendeten Kunststoffmasse erfolgen.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Werkstücker aus mit einer im Ausgangszustand elastischen beispielsweise gewirkten oder gestrickten Faserarmierung versehenem, härtbaren Kunststoff, d a ■ durch gekennzeichnet, daß eine mit au< ihrer Hauptebene herausstellenden Ausladunaer versehene Faserarmierung in mindestens einci Richtung verformt, mit dem Kunststoff getränk! und anschließend unter Rückbildung der Ausladungen in die gewünschte Formgebung gebracht und während der Aushärtung des Kunststoffes in dieser gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserarmierung in Längsoder Querrichtung gereckt, in diesem Zustand mit Kunststoff getränkt und dann vor der Aushärtung des Kunststoffes unter Rückbildung dei Ausladungen entspannt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, daß die Faserarmierum

7/44

mit mindestens einer Deckschicht versehen wird.

4. Faserarmierung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserarmierung quer zur Längs- und/oder Querrichtung sich erstreckende Ausladungen (4, 5) aufweist, in allen Richtungen beliebig verformbar ist und nach Aufhebung der Verformungskräfle rückformfähig ist.

5. Faserarmierung nach dem Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie in ihrem Querschnitt wenigstens annähernd Wellenlinien-, zickzack- oder mäanderförmig ausgebildet ist.

6. Faserarmierung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestricke oder Gewirke zur Bildung der Ausladungen einander abwechselnde Gruppen von linken und rechten Maschen enthält.

Hierzu i Blatt Zeichnungen

3D9 617 405