DE2628670A1 - Verfahren zur herstellung von faserverstaerkten schichtwerkstoffen und bauteilen und nach dem verfahren hergestellte bauteile - Google Patents
Verfahren zur herstellung von faserverstaerkten schichtwerkstoffen und bauteilen und nach dem verfahren hergestellte bauteileInfo
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Description
lan Kelday Fräser, Truro, Cornwall, Großbritannien
Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Schichtwerkstoffen und Bauteilen und nach dem Verfahren hergestellte Bauteile
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von leichten, faserverstärkten Schichtwerkstoffen und Bauteilen sowie
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Bauteile und
Werkstoffe.
Übliche leichte Konstruktionswerkstoffe sind geschäumte Kunststoffe,
wie Polyurethan oder Polystyrol, üblicherweise mit einer äußeren Haut oder Beschichtung, die sich über einen Teil oder die gesamte
äußere Oberfläche erstreckt. Schaumstoffe dieser Art werden häufig verwendet in der Konstruktion von Bootshüllen, Möbeln, Baustoffen
und einer Vielzahl von Artikeln des täglichen Gebrauchs. Obgleich dieser Werkstoff viele wünschenswerte Eigenschaften hat,
ist er nicht für alle Zwecke brauchbar, da er im allgemeinen verhältnismäßig starr und spröde, wenig widerstandsfähig gegen Stoßbelastung,
wenig biegefähig und im übrigen verhältnismäßig teuer und schwer ist. Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
einen verbesserten leichtgewichtigen Werkstoff, der verschiedene wünschenswerte Eigenschaften hat, sowie verbesserte
Verfahren zur Herstellung derartiger Werkstoffe und Artikel daraus zu schaffen.
— ο —
609882/0887
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung eines Schichtwerkstoffes
oder Bauteils vorgeschlagen, bestehend aus zwei äußeren Schichten und einer inneren gewellten oder nicht ebenen Kernschicht,
wobei die Kernschicht aus faserverstärktem Kunststoff geformt und im feuchten Zustand mittels einem oder mehreren Formelementen
in die gewünschte Form gebracht wird, dann ausgehärtet und schließlich mit den äußeren Schichten verbunden wird.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die feuchte imprägnierte
Kernschicht über eine Anzahl von im Abstand voneinander befindlichen, im wesentlichen zueinander parallelen Formelementen
geformt, um einen wellenförmigen Querschnitt zu erzielen. Die Kernschicht kann verformt werden durch Einführung weiterer
Formelemente von entgegengesetzten Richtungen in die Zwischenräume zwischen den ersten Formelementen.
Die Dicke der Kernschicht kann über ihre Länge oder in bestimmten Bereichen unterschiedlich sein. Beispielsweise kann sie im Querschnitt
keilförmig verlaufen.
Die äußeren Schichten werden mit der Kernschicht vorzugsweise durch
einen Kleber oder einen Kunstharzbinder verbunden und die Mehrfach-Sandwich-Konstruktion
wird während der Verklebung beispielsweise durch Vakuum aneinander gehalten.
Die Erfindung umfaßt auch ein Material oder ein Bauteil aus einem Material, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.
Die Erfindung kann auf verschiedenen Wegen ausgeführt werden, und
ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel mit einer Anzahl von möglichen Variationen wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Formmaschine zur Veranschaulichung
des Verfahrens zur Herstellung einer wellenförmigen faserverstärkten Kernschicht,
Fig. 2 eine ähnliche Seitenansicht, die eine alternative Art von wellenartiger Verformung illustriert,
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Fig. 3 eine schematische perspektivische Ansicht einer Kernschicht
in einer waffelartigen Ausbildung,
Fig. 4 eine schematische Seitenansicht einer Formmaschine, in der der erste Verfahrensschritt zum Zusammensetzen der
drei Schichten vor sich geht,
Fig. 5 eine weitere schematische Darstellung der Formmaschine bei dem Verfahrensschritt des Zusammensetzens, bei welchem
Vakuum angewandt wird,
Fig. 6 eine schematische perspektivische Darstellung eines Abschnittes
eines Leichtwerkstoffs, der entsprechend der Erfindung hergestellt wurde,
Fig. 7 eine perspektivische Teilansicht einer nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellten Segellatte, und
Fig. 8, 9 und 10 schematische Seitenansichten, teilweise geschnitten,
aus denen drei Verfahrensstufen bei der Herstellung einer gewellten Kernschicht durch ein anderes
Verfahren ersichtlich sind.
In dem ersten zu beschreibenden Beispiel besteht der zusammengesetzte
Schichtwerkstoff aus zwei äußeren Schichten 8,9 aus glasfaserverstärktem Polyesterharz (siehe Fig.6) und einer inneren
gewellten Kernschicht 12 aus dem gleichen Material. In
der ersten Verfahrensstufe, die in Fig. 1 dargestellt ist, wird eine Glasfasermatte 12, entweder aus Stapelfaser oder aus kontinuierlichen
Fasern, in der üblichen Weise mit flüssigem Polyesterharz imprägniert, und dann die biegsame Matte über ein
Formbett gelegt, das eine große Anzahl von parallelen Stahlschienen 10 aufweist, die in Schlitzen in zwei Seitenteilen
eines unteren Rahmens 11 angeordnet sind. Eine weitere Serie von parallelen Stahlschienen 13 ist in den Seitenteilen eines
oberen Rahmens 14 angeordnet, und dieser obere Rahmen wird sanft abgesenkt, um die oberen Schienen 13 in eine geringfügig überlappende
Relation zu den unteren Schienen 10 zu bringen. Alter-
609882/0867
nativ könnten die Schienen 13 auch einzeln nacheinander in ihre Stellung bewegt werden. Wie in Fig. 1 dargestellt, kann
der Grad der vertikalen Überlappung zwischen den Schienen 10 und 13 sich progressiv von einem Ende zum anderen vergrößern,
wodurch die Tiefe der Wellen in der Kernschicht 12 sich progressiv vergrößert.
Nachdem die Kernschicht 12 in der nötigen Weise deformiert wurde,
läßt man es aushärten, beispielsweise unter Anwendung von Hitze. Die aus den Rahmen 11 und 14 mit den Schienen 10 und 13 bestehende
Form wird geöffnet und die nun starre gewellte Kernschicht 12 entnommen. Darauf werden die beiden ebenen äußeren Schichten
8, 9 in üblicher Weise hergestellt. In diesem Beispiel sind beide Schichten 8, 9 ebenfalls aus einer Glasfasermatte hergestellt,
die mit Polyesterharz imprägniert wurde und eine dekorative Außenfläche aufweist. Wie in Fig. 4 und 5 dargestellt ist, werden
die beiden äußeren Schichten 8, 9 flach auf zwei Platinen
16, 17 aufgelegt (die die gleichen sein können, auf welchen die Schichten 8, 9 vorher hergestellt wurden). Die einander benachbarten
oder inneren Flächen der Schichten 8, 9 können, falls erforderlich, mit einem flüssigen Polyesterharz oder einem anderen
Klebemittel beschichtet werden, jedoch ist dies nicht notwendig, wenn die feuchte Kernschicht 12 selbst in der Lage ist, den Klebevorgang
durchzuführen. Die gewellte Kernschicht 12 wird, solange sie noch feucht und biegsam ist, auf die eine Außenschicht
9 aufgelegt, und dann werden die beiden Platinen 16,17 aufeinander
gefaltet oder geklappt, um die Dreifach-Sandwich-Konstruktion gemäß Fig. 6 zu bilden. Nun wird ein Teilvakuum in der zentralen
Zone erzeugt, um zu erreichen, daß die feuchten äußeren "Häute" 8 und 9 sich fest an den Kuppen der Wellen der Kernschicht
12 anlegen. Dies kann entsprechend Fig. 5 mittels eines nachgiebigen Sackes 19 erfolgen, der die ganze Struktur umgibt
und mit einer Saugleitung 20 verbunden ist. Alternativ kann ein Klebeband um die Kanten beider Schichten 8,9 oder beider Platinen
16,17 geklebt werden, um einen abgedichteten Innenraum zu schaffen, der nun mit einer Saugleitung verbunden wird. Nachdem der
Klebstoff zwischen den Schichten 8,9 und 12 verfestigt ist,
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wird die Vakuumform geöffnet und das Dreifach-Sandwich-Material
entnommen. Es kann nun auf die gewünschte Form oder Größe zerschnitten, an seinen Kanten mit Umleimern versehen werden usw.
Wenn notwendig, können die inneren Hohlräume um die gewellte Kernschicht herum mit Kunstharzschaum oder anderem leichtem Material
gefüllt werden.
Fig. 2 zeigt ein Verfahren zur Herstellung von Wellen mit anderem Profil in der Kernschicht 12. Die Stahlschienen 10, 13 in
den unteren und oberen Rahmen 11,14 können entfernt und in andere
Stellungen gebracht oder durch andere Schienen ersetzt werden. Wie in Fig. 2 gezeigt, kann durch Gruppieren der Schienen
10,13 zu Paaren und durch Weglassen einiger Schienen ein offeneres Wellenprofil erzeugt werden.
Ein weiteres mögliches Verfahren zur Herstellung einer gewellten, vorgeformten Kernschicht ist in Fig. 8, 9 und 10 dargestellt.
Dieses Verfahren ist besonders anwendbar, wenn verhältnismäßig große Mengen einer bestimmten Wellenform benötigt werden. Bei
diesem Verfahren werden zwei Satz Formschienen 10, 13 in den Rahmen 11, 14 wie in dem vorherigen Beispiel einander überlappend
angeordnet, wobei ein imprägniertes Faserblatt oder eine verstärkte Fasermatte 25 zwischen den beiden Sätzen festgehalten
ist. An dieser Matte ist eine Melanex (Warenzeichen)-Oberflächenschicht
26 als Trennschicht angebracht. Wenn die kunstharzimprägnierte Matte 25 ausgehärtet ist, ergibt sich auf der Seite
der Oberflächenbeschichtung 26 eine starre Form 30, die falls notwendig mit Holz- oder Metallrahmenelementen 31 verstärkt werden
kann, wie in Fig. 9 dargestellt. Zwei derartige Formen 30 werden aus identischen Abschnitten hergestellt, und in dem in
Fig. 10 dargestellten Produktionsprozeß werden die beiden Formenträger 27, 28 zusammengebracht, wobei die imprägnierte feuchte
Matte 29 zwischen ihnen liegt, und in die gewünschte Lage zusammengespannt, wobei sie durch nicht dargestellte Abstandshalter
daran gehindert werden, voll zu schließen. Die Matte 29 berührt nur die Kuppen der Wellen der beiden Formen 30, während
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die Tiefe der Wellen, die in der Matte 29 angebracht werden sollen,
nach Wunsch geregelt werden kann. Wenn die imprägnierte Matte 29 ausgehärtet ist, wird sie zwischen den äußeren Schichten
und 9 in derselben Weise befestigt, wie dies vorher unter Bezugnahme auf Fig. 4 und 5 beschrieben wurde. Die Erfindung ermöglicht
eine sehr genaue Kontrolle der Verjüngung, die durch Veränderung der Tiefe der Wellen erzeugt wurde und sie ist von besonderem
Vorteil in der Herstellung von Biegeelementen, wie Segellatten.
Anstelle von Glasfasermaterial können auch andere Verstärkungsfasern verwendet werden, wie Kohlefasern, Metallfasern aus rostfreiem
Stahl, Asbestfasern oder dergl. Anstelle von Stapelfaser kann auch eine gewebte oder verfilzte Matte verwendet werden,
und anstelle von Polyesterharz kann ein Epoxyharz oder ein anderes Kunststoffmaterial verwendet werden. Schließlich kann für
die äußeren Schichten anstelle von faserverstärktem Kunststoff· dünnes Metallblech, beispielsweise aus Aluminium, dünnes Sperrholz,
Glas oder anderes Material verwendet werden.
- Patentansprüche - 7
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Claims (9)
- Patentansprüche/ 1.j Verfahren zur Herstellung von leichten Schichtwerkstoffen V-/ oder Bauteilen, bestehend aus zwei äußeren Schichten und einer inneren wellenförmigen oder nichtebenen Kernschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernschicht (12) aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial geformt wird, dann die noch feuchte biegsame Kernschicht (12) mittels einem oder mehreren Formelementen (10,13) in die gewünschte gewellte Form gebracht, dann ausgehärtet und schließlich mit den äußeren Schichten verbunden wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feuchte imprägnierte Kernschicht über eine Anzahl von in einem Abstand voneinander befindlichen, im wesentlichen zueinander parallelen Formelementen (10) geformt wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernschicht (12) durch Einführen weiterer Formelemente (13) aus entgegengesetzter Richtung in die Zwischenräume zwischen den ersten Formelementen (10) verformt wird.
- 4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der gewellten Kernschicht über ihre Länge variiert wird.
- 5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Schichten (8,9) mit der Kernschicht (12) mittels eines Klebestoffs oder eines Kunstharzbinders verbunden werden.
- 6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrfach-Sandwich-Konstruktion während der Verbindung der einzelnen Schichten durch Vakuum zusammengehalten wird.609882/0867
- 7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der äußeren Schichten (8,9) ebenfalls aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial bestehen.
- 8. Material oder Bauelement hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche.
- 9. Element in Schichtbauweise, gekennzeichnet durch zwei äußere Schichten (8,9), die nicht parallel oder nicht eben sind und an einer dazwischenliegenden Kernschicht (12) befestigt sind, wobei die Kernschicht aus faserverstärktem Kunstharz besteht und wellenförmigen oder anderen nicht ebenen Querschnitt aufweist und wobei die beiden äußeren Schichten an den Kuppen der Vorsprünge der Kernschicht (12) befestigt sind.609882/0867Leerseite
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US5290621A (en) * | 1990-10-03 | 1994-03-01 | Her Majesty The Queen In Right Of Canada As Represented By The Minister Of Forestry | Flat-topped wave-board panel |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB1559802A (en) | 1980-01-30 |
FR2317096A1 (fr) | 1977-02-04 |
FR2317096B1 (de) | 1982-10-22 |
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8141 | Disposal/no request for examination |