DE2650859A1 - Grossbauteil aus faserverstaerkten kunststoffen und verfahren zu dessen herstellung sowie einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Grossbauteil aus faserverstaerkten kunststoffen und verfahren zu dessen herstellung sowie einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

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DE2650859A1 DE19762650859 DE2650859A DE2650859A1 DE 2650859 A1 DE2650859 A1 DE 2650859A1 DE 19762650859 DE19762650859 DE 19762650859 DE 2650859 A DE2650859 A DE 2650859A DE 2650859 A1 DE2650859 A1 DE 2650859A1
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Description

MESSERSCHMITT-BÖLKOW-BLOHM 3 Ottobrunn, k. Okt. 1976
GESELLSCHAFT BTOlI
MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG Frc/Ke
MÜNCHEN
8ΟΊ9
Großbauteil aus faserverstärkten Kunststoffen und Verfahren zu dessen Herstellung sowie Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein vorzugsweise für Luft- und Wasserfahrzeuge verwendbares Großbauteil aus faserverstärkten Kunststoffen und ein Verfahren zu dessen Herstellung sowie eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Bei einem bekannten Verfahren zur Herstellung von Bauteilen der vorgenannten Art werden Fasermatten und/oder -gewebe und/ oder -Rovings in oder auf einer Form mit flüssigen Kunststoffen, wie Epoxid-(EP)-oder ungesättigte Polyester-(UP)-Harzmassen, imprägniert. Hierbei sind sowohl Positiv- als auch Negativformen üblich. Die Aushärtung des Kunststoffs geschieht bei Zimmertemperatur oder durch Wärmezufuhr, wobei die einzelnen
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Lagen ζ. B. pneumatisch aufeinandergepreßt werden, kennen. Die Zeit, die zum Auflegen der einzelnen Lagen zur Verfügung steht, ist gegeben durch die Topfzeit der flüssigen Kunstharzmassen. Können nicht alle Lagen während einer Topfzeit aufgelegt werden, so wird das Auflegen nach dem Mischen einer neuen Kunstharzmenge fortgesetzt. Die wichtigsten Kachteile dieses Verfahrens sind folgende:
1. Das Verfahren ist sehr lohnintensiv.
2. Da das Mischen der Kunstharzmasse von Hand erfolgt, sind Mischungsfehler möglich.
3- Durch das Auflegen und Imprägnieren von Hand kann das Verhältnis Fasern zu Kunststoff nicht konstant gehalten werden.
k. Die interlaminare Schubfestigkeit ist gering.
5. Ungenauigkeiten beim Mischen und Auflegen führen zu Festigkeit sverlusten, die zwar durch höhere Dimen-sionierung ausgeglichen werden können, was aber zu höheren BaugewichteÄ führt. ·
6. Bei Warmaushärtung ist die Größe der Bauteile durch die Abmessungen des Autoklaven begrenzt.
7. Beim Hantieren mit den flüssigen Kunstharzmassen werden flüchtige Bestandteile frei, die gesundheitsschädlich und umweltfeindlich sind.
Vorteil:
Bei Kaltaushärtung können sehr große Bauteile hergestellt werden.
Bei einem anderen bekannten Verfahren werden industriell vorimprägnierte Fasergewebe und/oder-matten und/oder -Rovings
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8049 - 3"-
verwendet. Die in diesen Werkstoffen enthaltene Kunstharzmasse ist bereits gemischt. Die Aushärtung erfolgt durch Wärmezufuhr. Die wichtigsten Vorteile dieses Verfahrens sind folgende:
1. Der Arbeitsaufwand ist geringer als bei dem erstgenannten Verfahren, da das Imprägnieren entfällt. Die Verarbeitung selbst ist dadurch weder gesundheitsschädlich noch umweltfeindlich.
2. Das Mischen des Kunststoffs beim Werkstoffhersteller schaltet Mischungsfehler aus.
3. Das Verhältnis Fasern zu Kunststoff ist innerhalb enger Grenzen konstant.
4. Die interlaminare Schubfestigkeit ist hoch.
5· Die hohe Konstanz der Mischungsverhältnisse ergibt gleichmäßige Festigkeitswerte, die niedrige Sicherheitsfaktoren und damit kleinste Baugewichte erlauben.
Diesen Vorteilen stehen folgende Nachteile gegenüber:
1. Die Aushärtung muß durch Wärmezufuhr erfolgen.
2. Die Größe der Bauteile ist durch die Abmessungen des Autoklaven begrenzt.
Die für beide vorbeschriebenen Verfahren verwendeten Positivoder Negativformen werden dadurch hergestellt, daß man Spantformen aus Holz aufstellt und die strakenden Flächen aus Stahl· oder Aluminiumblech bildet. Hierbei ist es erforderlich, daß die entsprechenden Blechteile vor dem Einpassen die richtige Rundung bzw. sphärische Form erhalten. Hieraus ergeben sich sehr hohe Erstellungskosten der Form.
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8049 - V-
Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, mit dessen Hilfe Großbauteile aus faserverstärkten Kunststoffen unter Verwendung vorimprägnierter Faserwerkstoffe und durch Warmaushärtung ohne Autoklav hergestellt werden können, wobei das Aufeinanderpressen der einzelnen Lagen durch Atmosphärendruck erfolgt und die Form mit Aufwendung geringer Mittel erstellt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein vorimprägnierter Faserwerkstoff mehrschichtig fortlaufend aufgelegt, mittels Atmosphärendruck durch Folien angepreßt und durch beheizte Matten ausgehärtet wird.
Die Erfindung ist anhand der folgenden Abbildungsbeschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig, 1 einen Schnitt durch eine Positivform mit teilweise aufgelegten Fasermatten,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der aufgelegten Lagen nach
Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Beispielsausführung einer Form, wie sie für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden kann,
Fig. k einen Querschnitt durch eine Negativform.
Fig. 1 zeigt eine Beispielsausführung einer Form 1 für einen Bootskörper von ca. 30 m Länge. Die bei niedrigen Temperaturen gelagerten vorimprägnierten Fasermatten 2 werden in mehreren Lagen überlappend auf die Form aufgelegt. Innerhalb der in den Matten enthaltenen Kunststoffmasse setzt bereits bei Zimmertemperatur - wenn auch begrenzt -" eine Abbindereaktion ein. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht daher vor, daß das bis zur erforderlichen Dicke auflaminierte Fasermaterial 2 schon
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ausgehärtet wird, während in den angrenzenden Bereichen weiter auflaminiert wird. In Fig. 1 und 2 ist ein Teil des auf die gewünschte Dicke gebrachten Bereiches durch ein Vlies 3, eine Vakuumroi ie 5 und eine beheizbare Matte k abgedeckt. Das Vlies 3 bewirkt, daß die Heizmatte k nicht mit dem Harz des Fasermaterials verklebt. Zum Aushärten des von der Matte überdeckten Bereiches wird zunächst der gesamte Raum zwischen der Vakuumfolie 5 und der Form 1 durch eine Vakuumpumpe über den Schlauchan.Thluß 15 evakuiert. Hierdurch wird die Folie 5 vom Atmosphärendruck fest gegen das vorimprägnierte Fasermaterial 2 gepreßt. Anschließend wird die Heizmatte aufgeheizt, wobei Heizdauer und Temperatur durch das zu verarbeitende Material bestimmt werden. Hierbei wird die Kunststoffmasse zunächst plastisch, so daß sich die Lagen 2 gut an die Form 1 anlegen. Nachdem die Aushärtereaktion beendet ist, werden die Vakuumfolie 5s die Heizmatte 4 sowie das Vlies 3 entfernt und auf den inzwischen fertig auflaminierten angrenzenden Bereich in der vorbeschriebenen Weise aufgelegt und auch dieser Bereich durch Aufheizen der Matte ausgehärtet. Hierbei kann auch gleichzeitig mit mehreren Matten gearbeitet werden. Dabei ist darauf zu achten, daß an der Grenze zwischen den zu verschiedenen Zeiten ausgehärteten Bereichen keine ungehärtete Stelle bleibt. Um dies zu erreichen, wird im Grenzbereich ein schmaler Streifen zweimal erwärmt. Für die Qualität des fertigen Werkstücks ist dies praktisch ohne Bedeutung.
Fig. 2 zeigt schematisch den laminierten Schichtaufbau mit einem bereits ausgehärteten Bereich 10 (schraffiert), einem Bereich 11, der gerade ausgehärtet wird und einem Bereich 12, der während des Aushärtens von 11 gerade laminiert wird. Der Deutlichkeit halber ist die Dicke des vorimprägnierten Fasermaterials unmaßstäblich vergrößert dargestellt. Auf die vorbeschriebene Weise wird die gesamte Wandung des Bootskörpers fortlaufend laminiert und schrittweise ausgehärtet. Bei Anwendung dieses Verfahrens können alle bekannten Bauweisen verwirklicht werden. So kann man z. B. Spante und Stringer
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durch Einlegen entsprechender Formteile aus Hartschaum einformen oder Sandwichwände mit Schaum oder Wabenkern herstellen.
Fig. 3 zeigt eine Beispielsausführung einer Positivfortn für einen Bootskörper mit den Spantformen 20, den Längslatten 21 und den Verschalungen 22. Die Spantformen 20 und die Längslatten 21 sind aus HoIx gefertigt. Das so gebildete Holzgerüst ist durch aufgenagelte Kunststoffplatten verschalt Die aufgenagelten Verschalungen 22 bestehen aus Kunststoffen, wie Akryl-Butadien-Styrol (ABS), Polycarbonat (PC) oder ähnlichen. Diese Platten lassen sich einerseits beim Aufnageln in die gewünschte Form biegen, wobei auch eine geringfügige sphärische Formgebung möglich ist, andererseits weisen sie jedoch die notwendige Formsteifigkeit auch bei der Aushärtetemperatur des flüssigen Kunststoffs auf. Auf die gleiche Weise können auch Negativformen hergestellt werden. Formen der vorgenannten Art bieten den Vorteil, daß sie mit wesentlich geringerem Aufwand erstellt werden können als Formen aus Stahl oder Leichtmetall.
In Fig. k ist ein Querschnitt durch eine Negativform gezeigt. Hieraus ist zu ersehen, wie die strakende Fläche durch die geformten Kunststoffplatten gebildet wird. Die Verformung der Kunststoffplatten geschieht beim Aufnageln weitgehend im elastischen Bereich. An besonders stark zu verformenden Stellen ist nach Aufheizung z. B. durch Infrarotstrahler eine plastische Formgebung der Platten möglich.
Eine denkbare Weiterentwicklung der Erfindung besteht darin, daß die Matten von aufgeheizten Medien (z. B. Dampf und/oder Öl) durchströmt werden.
- Patentansprüche -
809820/OOSS
e e
r s e ite

Claims (10)

  1. MESSERSCIIMITT-BÖLKOW-BLOHM - _?"- Ottobrunn, k. Okt. 1976
    GESELLSCHAFT BTOH
    ■ MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG Frc/Ke
    MÜNCHEN
    80^9
    Patentansprüche
    ( 1. !Verfahren zur Herstellung eines Großbauteils aus faserver- —s stärkten Kunststoffen, vorzugsweise für Luft- und Wasserfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet , daß vor-imprägnierter Faserwerkstoff mehrschichtig fortlaufend aufgelegt, mittels atmosphärxschem Druck durch Folien angepreßt und durch beheizte Matten ausgehärtet wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, daß strakende Formen durch Platten aus Kunststoffen, wie Akryl-Butadien-Styrol, Polycarbonat und dgl. gebildet werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß strakende Formen durch Blechplatten gebildet werden.
  4. k. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3i dadurch gekennzeichnet, daß die Beheizung der Matten elektrisch erfolgt.
  5. 5· Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Matten von einem aufgeheizten Medium, wie Fasserdampf oder 01 durchströmt werden.
    - 8 809820/0055
    -Qr-
    Sb
    ■
  6. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 55 dadurch gekennzeichnet , daß die Folie an ihrem Rand mit Dichtungsmitteln und außerdem mit mindestens einem Evakuierungpanschluß versehen ist.
  7. 7· Verfahren nach Anspurch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Folie und dem Faserwerkstoff zwecks gleichmäßiger Evakuierung ein Vlies eingelegt, wird.
  8. 8. Großbauteil aus faserverstärktem Kunststoff, vorzugsweise für Luft- und Wasserfahrzeuge, hergestellt nach dem Verfahren entsprechend einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 j dadiirch gekennzeichnet , daß vorimprägnierter Faserwerkstoff fortlaufend aufgelegt und schrittweise mittels Atmosphärendruck durch Folien angepreßt und durch beheizte Hatten ausgehärtet ist.
  9. 9. Einrichtung zur Herstellung eines Großbauteils nach Anspruch .8, dadurch gekennzeichnet , daß eine Form verwendet wird, deren strakende Flächen durch Platten aus Kunststoffen, wie Akryl-Butadien-Styrol, PoIycarbonat oder ähnlichen gebildet sind.
  10. 10. Einrichtung nach Anspruch 9> dadurch gekennzeich. net, daß die strakenden Flächen der Form durch Bleche gebildet sind.
    809820/0055
DE2650859A 1976-06-11 1976-11-06 Verfahren zur Herstellung von Großbauteilen aus faserverstärktem Kunststoff und Einrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens Expired DE2650859C3 (de)

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