DE2345278B2 - Verfahren zur kontinuierlichen herstellung eines faserverstaerkten, zum verpressen bestimmten kunststoffkoerpers - Google Patents
Verfahren zur kontinuierlichen herstellung eines faserverstaerkten, zum verpressen bestimmten kunststoffkoerpersInfo
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Description
35
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines faserverstärkten, zum Verpressen
bestimmten Kunststoffkörpers, bei welchem eine Harzschicht auf eine untere Trägerfolie und eine obere
Harzschicht an der Unterseite einer oberen Trägerfolie aufgebracht werden, wonach Faserstränge auf der
unteren Harzschicht verteil! und die Harzschichten und die Faserstränge zusammengepreßt werden.
Es ist bekannt, Kunststoffkörper herzustellen, indem
eine Lage von I larzmatcrial, wie Polymerharz, auf ein Paar aus Kunststoff bestehender Trägerfolien aufgetragen
wird. Anschließend wird eine Anzahl von Glas-Rovings in kurze Einzelsträngc durchlteniu,
wonach diese Einzelstränge regellos auf der unleren Harzlage verteilt weiden, bevor die obere Harzlage mit
Hilfe eines Walzenpaares mit der unteren Lage verbunden wird. Die Zugfestigkeit des dadurch gewonnenen
Kunststoffkörpers ist in allen Richtungen etwa gleichförmig, da die verstärkenden Glasfasern regellos
verteilt sind.
Der Kunststoffkörper wird darauf normalerweise /wischen Meiallformen zu einem Formstück preßgeformt.
Es hat sich dabei gezeigt, daß das Formstück in vielen Füllen schwache Stellen besitzt, und zwar häufig
an der Verbindungsstelle, wo die Harzlagen während des Preßformens zusammenfließen. So sind bei der
Herstellung eines als Behälter dienenden Troges die Kanten schwach und können leicht brechen.
Es wurden ferner bereits kontinuierliche Faserstränge
zur Verstärkung auf einer Trommel aufgewickelt, wonach ein Schnitt in Längsrichtung, d. h. parallel zur
Achse der Trommel, durchgeführt wurde. Die Verstärkung wurde anschließend von der Trommel abgenommen.
Obwohl dieses Verfahren die Herstellung von Teilen mit großer Festigkeit ermöglichte, hat es den
Nachteil, daß der erhaltene Formteil nicht länger stin kann als der Gesamtumfang der Trommel, auf welcher
die Fasern aufgewickelt wurden. Falls die Faserstränge nicht sehr fest auf der Trommel aufgewickelt werden,
besitzen sie außerdem die Neigung, sich seitlich zu bewegen, was zu Zwischenräumen zwischen ihnen und
somit zu schwächeren Punkten des Formteils führt.
Beim Versuch, die vorausgehend genannten Schwierigkeiten zu überwinden, wurden Verstärkungen durch
Weben der Glasfasern entwickelt (DT-PS 8 53 820). Durch die Verwendung gewebter Verstärkungsmatten
wird zwar eine seitliche Bewegung der Glasfasern verhindert, jedoch ist das Weben kostspielig. Außerdem
können die einzelnen Faserstränge nicht ausreichend innerhalb des Harzes imprägniert werden, was zur
Erzielung einer maximalen Zugfestigkeit des Faserstranges notwendig ist. Solange einzelne Glasfasern
nicht mit Hilfe des Harzes voneinander getrennt sind, können sie sich gegenseitig reiben, was zu einer
Materialschwächung und damit zur Verringerung der Gesamtfestigkeit der Glasfasern führt. Darüber hinaus
wird bei dem bekannten Verfahren nur eine Gewcbekige
zwischen zwei Harzlagen eingelegt, so daß bei starken Harzlagen nur in der Mittelebene des
Kunststoffkörpers eine Verstärkung erzielt wird, jedoch nicht eine gleichmäßige Verstärkung im wesentlichen
über den gesamten Kunststoffkörperquerschnitt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffkörpers zu schaffen, durch welches zwar der
Kunststoffkörper auf einfache Weise über seine gesamte Querschnittsfläche gleichmäßig mit kontinuierlichen
Fasersträngen durchsetzt werden kann, jedoch beim Zusammenpresse der beiden Harzlagen keine
Gefahr besteht, daß die Faserstränge bis /ur Oberfläche des Kunststoffkörpers durchtreten.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Faserstränge durch eine Anzahl kontinuierlicher Stränge
gebildet werden, deren Achsen quer zu den Trägerfolien verteilt sind, und die durch ein von einer
Rakel begrenztes Bad von Harzmateiial und von dort durch eine Anzahl von Öffnungen in der Rakel
hindurchgezogen werden, und daß gleichzeitig jeweils ein Teil der imprägnierten kontinuierlichen Faserstränge
in Längsrichtung der Trägerfolie in das untere Harzmaterial gelegt wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Verfahrens wird wenigstens ein zusätzli
eher kontinuierlicher Faserslrang in kürzere Faserab
schnitte geschnitten und diese werden über der imprägnierten kontinuierlichen Fasersträngen verteil
und die harzbeschichteten Trägerfolien werden dant mit den dazwischen liegenden Faserverstärkungei
zusammengepreßt.
Die Verwendung von kontinuierlichen Glasfasen größerer Länge in Verbindung mit kürzeren Glasfaser
stücken ist für glasfaserverstärkte viilkanisierban
Elastomere aus der DT-AS 15 79 302 und der DT-O! 17 79 841 bereits bekannt.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eine Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnun;
erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Vorricli
uing zur Durchführung des Verfahrens, F i g. 2 eine Schnittansicht nach der Linie 2-2 in Fig.
F i g. 3 eine Schnittansicht nach der Linie 3-3 in Fig.]
und 2,
Fig.4 eine Schnittansicht der Rakel nach der Linie
4-4 in F i g. 3.
F i g. 5 eine Vorderansicht der Rakel,
Fig-6 eine weitere Schnittansicht der Rakel nach
Linie 6-6 in F i g. 5, und
Fig. 7 eine Darstellung des nach dem Verehren erhaltenen Kunststoffkörpers.
Der nach dem Verfahren erhaltene Kunststoffkörper weist gemäß Fig.7 mehrere kontinuierliche Faserstränge
12 auf, welche innerhalb einer Harzschicht 14 angeordnet sind. Die Harzschicht 14 wird zwischen
einem Paar von Trägerfolien 16a und 166 gebildet, welche aus einem beliebigen dünnen und flexiblen
Material bestehen können, beispielsweise aus Polyäthylen.
Fig. 1 zeigt eine herkömmliche Imprägniermaschine 20 zur Herstellung eines Kunststoffkörpers, welche zur
Durchführung des beanspruchten Verfahrens modifiziert
wurde. Bei dieser herkömmlichen Vorrichtung befinden sich die I ragerfolien 16;; und 16i>
in den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Positionen. Jede der Folien
wird mit Hilfe einer Rakel von der Art der Rakel 30 mit einem dünnen, gleichlormigen Belag des HarzmateriaK
14 beschichtet. Beim beanspruchten Verfahren wird die
herkömmliche Rakel 30 nur verwendet, um die obere Trägerfolie 16a /u beschichten, wahrend die untere
Trägerfolie \bb durch eine besondere Rakei 22 beschichtet wird, diese kann mit Hilfe von Halleblöcken
32 gestützt werden. Wandkörper 33 können benutzt werden, um eine beträchtliche Menge Harzmatenal 14
vor der Rakel 22 zu fuhren.
Gemäß Fig. 6 ist die Rakel 22 als länglicher Körper mit ebenen Seitenflächen 24, 26 und einer schmalen
Grundfläche 27 ausgebildet. Diese dient da/u, das Hai/. 14 in Form einer dünnen Schicht auf der T rägerfolie 166
zu verteilen. Die Grundfläche 27 ist etwa 1,55 mm breit
und in der Regel eben. Die Rakel ist mit mehreren öffnungen durchsetzt, welche aus einem zylindrischen
Teil 28 und einem konischen Teil 29 bestehen.
Bei der dargestellten Alisführungsform des Verfahrens sind die Öffnungen der Rakel in vier parallelen
Reihen angeordnet, jede Reihe ist bezüglich der
angrenzenden Reihe bzw. Reihen horizontal versetzt. Nachdem die imprägnierten Faserstränge durch die
Rakel gezogen sind, verbleiben sie jedoch nicht in ihrer Mehrlagen-Anordnung, sondern vereinen sich alle
innerhalb einer Schicht. Der konische Teil 29 der Rakel bildet einen Winkel von etwa 50°. Der zylindrische Teil
28 kann einen Durchmesser von etwa 2,28 nrn besitzen, welcher knapp größer ist als dem Durchmesser des
Rovings vor Imprägnierung entspricht. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel besitzen die öffnungen jeder
Reihe einen Mittelpunklsabstand von otwa 22 mm, während angrenzende Reihen in ihrer Horizontallagc
um etwa 9,5 mm voneinander getrennt sind.
Die gegenständliche Ausbildung der Rakel 22 ist durch die DT-PS 23 63 009 geschützt. Die Funktion der
erwähnten öffnungen wird nachfolgend ausführlicher erläutert.
Gemäß den F i g. 1 und 2 treten die Faserstränge von ihren Speicherpositionen durch öffnungen der ersten
Führungsstange 34 hindurch. Mit Hilfe der zweiten Führungsstange 36 werden sie im wesentlichen horizontal
gerichtet gehalten. Es ist zweckmäßig, daß die Faserstränge 12 nahezu horizontal in das Harzmaterial
14 eintreten, um den Widerstand auf ein Minimum herabzusetzen. Nachdem sie durch den konisch
zulaufenden Teil 29 und den zylindrischen Teil 28 der Rakel gezogen wurden, sind d<e Faserstränge gleichförmig
durch das Harz imprägniert. Nach Passieren der Rakel werden die imprägnierten Faserstränge 12'
zwischen die beschichteten Trägerfolien 16a, 16i>
eingelegt. Die aus Trägerfolien, Hai'zlagen und imprägnierten
Fasersträngen bestehende Anordnung wird dann durch das Walzenpaar 38 zusammengepreßt.
Als Faserstränge werden vorzugsweise Glasfasern verwendet, deren Zugfestigkeit im Bereich von
35 200-52 700 kp/cm2 liegt. Die Glasfasern sind mit den üblichen Harzmaterialien verträglich und im allgemeinen
chemisch inert. Als Faserstränge eignen sich auch Sisal- und Hanffasern, sowie Fasern aus Asbest, Graphit,
Bor, Metall, Wolle, Baumwolle, Polyester und Nylon. Es hat sich herausgestellt, daß die Zugfestigkeit des
Kunststoffkörpers in Faserrichtung gegenüber herkömmlichen Kunststoffkörpern um das Doppelte
erhöht werden kann, wenn an Stelle von willkürlich verteilten kurzen Fasern bekannter Art kontinuierliche
Faserstränge verwendet werden. Falls eine größere Zugfestigkeit in mehr als einer Richtung gefordert wird,
ist es möglich, eine Lage des kontinuierliche Faserstrange enthaltenden Kunststoffkörpers innerhalb der Presse
so auf eine weitere Lage aufzulegen, daß mehrere Lagen einen bestimmten Winkel zueinander einnehmen.
Der Anteil der Faserstränge kann innerhalb weiter Grenzen schwanken. Falls nur eine kleine Zunahme der
Zugfestigkeit erwünscht ist, genügen wenige Faserstränge. Ein Kunststoffkörper mit einem Anteil von 50
Gewichtsprozent kontinuierlicher Faseistränge und einem Anteil von 50 Gewichtsprozent Harzgemisch
liefert sehr gute Ergebnisse hinsichtlich maximaler Zugfestigkeit, ohne daß ein Bruch der imprägnierten
und geschützten Faserstränge auftritt. Nahezu optimale Ergebnisse können erzielt werden, wenn man sowohl
den Anteil der Fasersträngc als auch des Harzgemisches innerhalb eines Bereiches von 40 bis 60 Gewichtsprozent
hält.
Gemäß Fig.4 treten die einzelnen Fasersträngc 12
durch das Bad aus Harz 14 und werden anschließend durch die Rakel hindurchgezogen. Dabei wird ein
geringer Anteil des Harzmaterials in den konischen Teil 29 eingezogen. Dieses überschüssige Harz wird durch
den sich bewegenden Faserstrang abgewischt, wenn dieser den zylindrischen Teil 28 durchläuft. Das Harz
dient zur gegenseitigen Trennung der Fasern. Auf diese Weise wird gegenseitiger Abrieb der Einzelfasern und
eventueller Bruch vermieden. Es war bisher schwierig, kontinuierliche Faserstränge mit stark gefüllten Gemischen
ausreichend zu imprägnieren, um maximalen Nutzen der größeren Festigkeit des Faserstranges zu
erzielen. Durch das beanspruchte Verfahren ist es möglich, gleichzeitig und kontinuierlich eine beliebige
Anzahl von Fasersträngen bis zu 50 oder mehr zu imprägnieren.
Als Harzmaterial eignen sich beispielsweise Polyesterharze, Phenolharze, Epoxyharze, Siliconharze,
Alkydharze, Acrylharze und Polyäthylenharze. Wännehärtcnde
Harze werden jedoch vorwiegend verwendet. Bei Anwendungen, welche höhere Zugfestigkeit erfordern,
werden Polyesterharze benutzt. Für gewisse Anwendungsfälle kann es erwünscht sein, ein wärmehärtendes
Harz, wie Polyester als Basismaterial und thermoplastisches Harz zur Verbesserung der Oberflächengüte
zu verwenden. Dem Harzgemisch kann ein Dickmittcl beigegeben werden, wie ein Metalloxid der
Gruppe II, ζ. Β. Magnesiumoxid oder Calciumoxid.
Wenn eine herkömmliche Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffkörpern für die Durchführung des
beanspruchten Verfahrens umgestaltet wird, dann sollte die Rakel 22 normalerweise eine tiefere Einstellung
erhalten, d. h. näher an der unteren Trägerfolic liegen als eine herkömmliche Rakel. Durch die tiefere Einstellung
der Rakel wird eine dünnere Lage des Harzgeniisches auf der unteren Trägerfolie aufgetragen. Als Folge
davon erhält man einen Kunststoffkörper, dessen l-'aserverstärkung und Harzgemisch die gleichen Proportionen
einnehmen, wie sie bei herkömmlichen Kunststoffkörpern vorliegen. Die Einstellung der Rakel
22 sollte etwa 0,25 mm unterhalb der Einstellung herkömmlicher Art liegen, welche normalerweise
zwischen 1,0 bis 1,5 mm beträgt.
Die Zugfestigkeit des Kunststoffkörpers quer zur
Orientierung der kontinuierlichen Faserstränge läßt sich verbessern, wenn einer oder mehrere der kontinuierlichen
Faserstränge in eine Hack bzw. Schnitzelstation eingeführt wird bzw. werden, die sich strömungsabwärts
der Rakel befindet. Die kurzen, gewöhnlich etwa 25 bis 50 mm langen Faserabschnitlc läßt man unter
willkürlicher Verteilung auf die untere Harzschicht mit den imprägnierten kontinuierlichen Fasersträngen fallen,
d. h. kurz bevor die obere Harzschichl mit dieser
ίο Anordnung verbunden und zu einer Folie bzw. Platte
zusammengepreßt wird. Zur Erzielung optimaler Ergebnisse, nach welchen für die vorstehend erläuterte
bevorzugte Ausführungsform ein Anteil von 50 Gewichtsprozent Fasersträngen benutzt wird, sollte der
Anteil der kürzeren Faserstränge gegenüber den kontinuierlichen Fasersträngen etwa 30 Gewichtsprozeni
nicht übersteigen.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
-£■
Claims (3)
1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines faserverstärkten, zum Verpressen bestimmten
Kunststoffkörpers, bei welchem eine Harzschicht auf eine untere Trägerfolie und eine obere
Harzschicht an der Unterseite einer oberen Trägerfolie aufgebracht werden, wonach Faserstränge
auf der unteren Harzschicht verteilt und die Harzschichten und die Faserstränge zusammengepreßt
werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserstränge durch eine Anzahl kontinuierlicher
Stränge gebildet werden, deren Achsen quor zu den Trägerfolien verteilt sind, und die durch ein von
einer Rakel begrenztes Bad von Harzmaterial und von dort durch eine Anzahl von Öffnungen in der
Rakel hindurchgezogen werden, und daß gleichzeitig jeweils ein Teil der imprägnierten kontinuierlichen
Faserstränge in Längsrichtung der Trägerfolie in das untere Harzmaterial gelegt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein zusätzlicher kontinuierlicher
Faserstrang in kürzere Faserabschnitte geschnitten wird und diese über den imprägnierten
kontinuierlichen Fasersträngen verteilt werden, und daß dann die harzbeschichteten Trägerfolien mit den
dazwischenliegenden Faserverslärkungen zusammengepreßt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserstränge aus Glasfasern
bestehen.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US28718672A | 1972-09-07 | 1972-09-07 | |
US28718672 | 1972-09-07 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2345278A1 DE2345278A1 (de) | 1974-03-28 |
DE2345278B2 true DE2345278B2 (de) | 1976-09-30 |
DE2345278C3 DE2345278C3 (de) | 1977-05-12 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104647636A (zh) * | 2015-01-16 | 2015-05-27 | 中国航空工业集团公司基础技术研究院 | 一种具有层内导气通路的梯度预浸料的制备方法 |
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CN104647636A (zh) * | 2015-01-16 | 2015-05-27 | 中国航空工业集团公司基础技术研究院 | 一种具有层内导气通路的梯度预浸料的制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ES417593A1 (es) | 1976-03-16 |
ES200674U (es) | 1975-09-01 |
SE405085B (sv) | 1978-11-20 |
DE2363009B2 (de) | 1975-10-23 |
FR2198822B1 (de) | 1977-02-25 |
GB1428140A (en) | 1976-03-17 |
IT992869B (it) | 1975-09-30 |
FR2198822A1 (de) | 1974-04-05 |
DE2345278A1 (de) | 1974-03-28 |
SE407033B (sv) | 1979-03-12 |
ES200674Y (es) | 1976-01-16 |
CA989288A (en) | 1976-05-18 |
SE7607768L (sv) | 1976-07-07 |
GB1428139A (de) | 1976-03-17 |
DE2363009A1 (de) | 1974-06-12 |
JPS5148667B2 (de) | 1976-12-22 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |