DE2625728A1

DE2625728A1 - Verfahren zum herstellen eines gegenstandes aus haertbarem kunststoff mittels einer festen grundform unter gleichzeitiger oberflaechenverguetung des gegenstandes

Info

Publication number: DE2625728A1
Application number: DE19762625728
Authority: DE
Inventors: Willi Ing Grad Brueckner; Manfred Ehlers; Werner Jusek; Kaspar Koch; Alfred Zips
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1976-06-09
Filing date: 1976-06-09
Publication date: 1977-12-22

Description

Verfahren zum Herstellen eines Gegenstandes aus härtbarem
Kunststoff mittels einer festen Grundform unter gleichzeitiger Oberflächenvergütung des Gegenstandes Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei derartigen Verfahren, z. B. gemäß der DT-OS 2 218 320, hat sich für das gemeinsame Aushärten des Grundkörpers mit dem Vergütungsmittel das sogenannte Autoklaven-Verfahren bewährt, und zwar insbesondere bei Flugzeugbauteilen. Allerdings ist die Bereitstellung des Autoklaven natürlich mit beträchtlichen Kosten verbunden und folglich im Rahmen der Fertigung von Einzelstücken einfacher Form oder kleineren Stückzahlen relativ aufwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art unter Umständen auch ohne Autoklav, also weitgehend uneingeschränkt mit vertretbarem Aufwand an Arbeit und Mitteln durchführen zu können, ohne aber die Möglichkeit der Verwendung eines Autoklaven auszuschließen.
Diese Aufgabe ist gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Das Verfahren gemäß der Erfindung hat den wesentlichen Vorteil, daß unabhängig von der Gestalt und den Abmessungen des jeweils herzustellenden Gegenstandes sowie der betreffenden Form ohne fertigungstechnische Schwierigkeiten und mit üblichen einfachen Mitteln schnell ein abgeschlossener Raumbereich für das Entlüften des Gegenstandes geschaffen wird.
Dabei bedarf es zum gleichzeitigen Verdichten wenigstens bei Gegenständen von relativ einfacher Form nur der Evakuierung dieses Raumbereiches, da dann zwangsläufig der Atmosphärendruck wirksam wird. Ueberdies kann für eine Verdichtung des Gegenstandes mit höheren Drücken auch in bekannter Weise gearbeitet werden, beispielswehje zusätzlich mit einer festen Gegenform oder auch in einem Autoklaven. Letzteres kommt beispielsweise für Gegenstände von komplizierter Form in Betracht, für welche natürlich der Autoklav in bekannter Weise sowohl zum Aufbringen eines hohen Druckes als auch zum Evakuieren des Raumes zwischen der Grundform und der Folie, erforderlichenfalls bei gleichzeitiger Wärmezufuhr, ausnutzbar ist.
Es sind zwar schon bei der Herstellung von faserverstärkten Kunststoffteilen feste Grundformen mit Kunststofffolien abgedeckt woricn. Hierbei waren jedoch die Folien als Gegenform in einem Rahmen eingespannt, also nicht wie bei dem Verfahren gemäß der Erfindung selbst mit der Grundform beispielsweise nur durch ein Klebemittel verbunden oder sogar als luftdichte Umhüllung der gesamten Grundform mit dem Grundkorper. Im übrigen ging es bei dem bekannten Verfahren, das in der Praxis keine allgemeine Bedeutung erlangt hat, nicht um eine Vereinigung eines Vergütungsmittels mit einem Grundkörper zu einem integralen Körper.
In diesem Zusammenhang wird durch die Erfindung erstmals eine besonders einfache und wirkungsvolle Lsung aufgezeigt, um eine Entlüftung nicht nur des Grundkörpers, sondern gleichzeitig auch im erforderlichen Maße des Vergütungsmittels durchzuführen, gegenüber welchem nämlich der Grundkörper eine Adklage darstellt, welche als ein ein Vakuum gleichmäßig über die gesamte Vergütungsmittelschicht verteilendes Evakuierungsmittel zu wirken vermag.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und in den Unteransprüchen gekennzeichneter Weiterbildungen wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 im Schnitt eine Hälfte einer festen Grundform mit einem pulverisierten iberzug auf der Formberfläche, Fig. 2 die Grundform gemäß Fig. 1 zusätzlich mit einem auflaminierten Grundkörper für ein Formteil, Fig. 3 die Anordnung gemäß Fig. 2 mit einer den Grundkörper abdeckenden Folie, Fig. 4 das von der Grundform gemäß Fig. 2 und 3 entformte Formteil.
Zum Herstellen eines Formteils gemäß Fig. 4 aus faserverstärktem härtbaren Kunststoff, z. B. aus Glasfasern und einem Kunstharz, unter gleichzeitiger Lackierung beispielsweise der inneren Oberfläche 6 des Formteils wird bei einer zugehurigen Grundform 1 aus Metall (Fig. 1) die gereinigte Formoberfläche 2 zunächst mit einem nicht dargestellten Trennmittel überzogen. Hierbei kann ein einbrennbares Trer mittel bevorzugt und der betreffende Trennmittelüberzug nach dem E nbrennprozeß zusätzlich poliert werden. Selbstverständlich können aber auch andere Trennmittel in flüssiger oder auch pulverisierter Form Verwendung finden, sofern diese die Oberflächengüte des Formteils günstig beeinflussen.
Nach dieser Oberflächenbehandlung der Grundform 1 wird gemäß Fig. 1 auf der Formoberfläche 2 ein Lackpulver 3 vornehmlich in gleichmäßiger Schichtdicke aufgetragen, selbstverständlich wesentlich dünner als aus Darstellungsgründen angedeutet. Das Auftragen des Lackpulvers 3 geschieht vorzugsweise durch ein elektrostatisches Verfahren, bei dem das Lackpulver zerstäubt, ionisiert und schließlich im elektrischen Feld auf die Formoberfläche 2 der Grundform 1 transportiert wird. Hierzu kann sowhl eine stationäre, mechanisierte Anlage üblicher Bauart als auch eine elektrostatische Handspritzpistole verwendet werden. Im Falle einer Grundform aus Kunststoff, Gips oder Holz kann man die Formoberfläche vor dem Auftragen des Trennmittels mit einem elektrisch leitfähigen Überzug versehen, etwa aus einem Lack mit beigemengtem Metallpulver. Man kann auch anstelle eines sol- chen Überzuges von vornherein in der Formwandung eine Metallplatte oder dergleichen einlassen.
Der nächste Verfahrensschritt besteht in einem Sintern der auf der Formoberfläche 2 befindlichen (Lackpulver-) Schicht 3', d. h. sie wird dicht unter den Schmelzpunkt erhitzt, was in einem Brennofen (z. B. Tunnelofen) geschehen kann. Durch das Sintern wird das Lackpulver 3 in definierter Weise in die tcigig-fl#ssie Phase übergeführt.
Anschließend wird gemäß Fig. 2 auf der nach dem Abkühlen nur angehlirteten Schicht 3' ein Grundkörper 4 für das Formteil (Fig. 4) in üblicher Weise auflaminiert oder vorgeformt, aber noch nicht ausgehärtet aufgebracht. Natürlich kann ein solcher Grundkörper aus mehreren Lagen aufgebaut sein, beispielsweise auch mit einer Zwischenlage in Form eines Wabenkernes. Schließlich wird gemäß Fig. 3 der Grundkörper 4 mittels einer elastischen und reißfesten Kunststoff-Folie 5 z. B. aus Polyäthylen abgedeckt, welche mit dem Rand 1' der Grundform 1 luftdicht verbunden wird. Diese Verbindung kann mit einem nicht dargestellten Klebemittel in pastöser Form hergestellt werden oder auch mittels eines zwischen die Folie 5 und den Rand 1' der Grundform 1 eingefügten, ggf. selbstklebenden Dichtbandes. Zwischen dem Grundkörper.4 und der Folie 5 kann schließlich auch noch eine Zwischenlage eines sogenannten Abreißgewebes z. B. aus thermofixiertem Nylon vorgesehen werden. Hierdurch Iänt sich nicht nur das spätere Entfernen der Folie 5 erleichtern, sondern das Abreißgewebe vermag auch während der Aushärtung überschüssiges Harz des Grundkörpers 4 aufzunehmen und/oder zugleich zur gleichmäßigen Entlüftung über seine gesamte Oberfläche beizutragen.
Nachdem ferner in (z. B. durch Stanzen hergestellten) Öffnungen der Folie 5 Stutzen für mit einer Vakuumeinrichtung verbundene Meß- und Saugleitungen angeordnet worden sind (nicht dargestellt), wird der von der Folie 5 und Grundform 1 umschlossene Raum evakuiert. Durch das Vakuum werden die teigig-flüssige Schicht 3' und der Grundkörper 4, welche beide noch nicht ausgehärtet sind, gemeinsam entlüftet. Zugleich erfolgt unter der Wirkung des Atmosphärendruckes eine Verdichtung. Sofern dieser Druck nicht ausreichend ist, kann natürlich zusätzlich auch ein Autoklav verwendet werden, an dessen Vakuumssystem dann die vorgenannten Meß- und Saugleitungen angeschlossen werden. In diesem Fall erfolgt also das gemeinsame Aushärten des Grundkörpers 4 mit der Schicht 3' unter Über- und Unterdruck sowie Temperaturerhöhung. Ohne Einsatz eines Autoklaven kann das Aushärten, bei dem sich der Grundkörper 4 und die Schicht 3' zu einem integralen Körper vereinigen, je nach Beschaffenheit natürlich auch unter Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur in einem regelbaren Ofen erfolgen. Anschließend wird - nach dem Entfernen der Stutzen mit den Meß- und Saugleitungen - die Folie 5 ggf. mit dem Abreißgewebe abgezogen, um schließlich das fertige Formteil (Fig. 4) entformen zu können.
Es hat sich gezeigt, daß nach dem vorbeschriebenen Verfahren Formteile mit einer hinsichtlich Brillanz und Glätte vollkommenen Oberfläche 6 herstellbar sind. Ferner ist das Verfahren keineswegs auf die Herstellung von zu lackierenden Formteilen beschränkt. So braucht anstelle des Lackpulvers 3 nur ein Metallpulver mit beigemengtem Bindemittel verwendet zu werden, um ein Kunststoff-Formteil mit einem derart festhaftenden Metallüberzug zu versehen, welcher auch bei starken Verwindungen des Formteiles nicht abblättert. Dies gilt natürlich auch für einen Lacküberzug (Schicht 3'), so daß das Verfahren für die Herstellung von Flugzeugbauteilen besonders geeignet ist.
Es liegt natürlich auch im Rahmen der Erfindung, die Grundform gemeinsam mit dem Grundkörper mittels einer Folie vollständig luftdicht abzukapseln und anschließend den von der Folie umschlossenen Raum zu evakuieren.
- Patentansprüche - L e e r s e i t e

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verfahren zum Herstellen eines Gegenstandes aus härtbarem Kunststoff, insbesondere faserverstärktem Kunststoff, mittels einer festen Grundform unter gleichzeitiger Oberflächenvergütung mit einem Vergütungsmittel, bestehend im xJesentlichen aus einem Farbstoff undioder Metall und einem beigemengten Bindemittel, insbesondere härtbarem Kunststoff, wobei die Formoberfläche mit dem Verg.itungsmittcl be:#chichtet und die Verqütungsmittel-Schicht mit einem darauf geformten oder aufgebrachten vorgeformten Grundkorper des Gegenstandes durch gemeinsames Aushärten zu einem integralen Körper vereinigt wird, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß der Grundkörper (4) mittels einer wenigstens uber den Rand (1') der Grundform (1) reichenden rolie (5) abgedeckt, dann die Folie selbst mit der Grundform luftdicht verbunden und anschließend der Raum zwischen der Grundform und Folie zumindest im Sinne einer gemeinsamen Entlüftung der Vergütungsmittel-Schicht (3') mit dem Grundkörper (4) evakuiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch 9 e k e n n z e i c h -n e t , daß die Formoberfläche (2) vor dem Auftragen des Vergütungsmittels (Lackpulver 3) mit einem Trennmittel überzogen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch 9 e k e n n z e i c h -n e t , daß das Trennmittel in die Formoberfläche (2) eingebrannt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß das eingebrannte Trennmittel poliert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennz ei c h n e t , daß das Vergütungsmittel als Pulver (@ackpulver 3) aufqetragen wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 und 5, dadurch g ek e n n z e i c h n e t , daß tias Vergütungsmittel (Lackpulver 3) elektrostatisch aufgetragen wird.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2, 5 und 6, dadurch g e -kennzeichnet, daß das Vergütungsmittel (Lackpulver 3) nach dem Auftragen zu einer teigig-flüssigen Schicht gesintert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch 9 e k e n n z e i c h -ri e t , dal3 zwischen den Grundkörper (4) und die Folie (5) wenigstens noch ein Abreißgewebe eingefügt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß das Evakuieren über in der Folie (5) hergestellte Öffnungen erfolgt.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 8 und 9, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Folie (5) bzw. das Abreißgewebe erst nach dem gemeinsamen Aushärten der Vergütungsmittel#Schicht (3') und des Grundkörpers (4) abgezogen wird.