DE3210120A1 - Verfahren zur herstellung von verstaerkten, gebogenen oder geschweiften profilen aus armiertem kunststoff - Google Patents

Verfahren zur herstellung von verstaerkten, gebogenen oder geschweiften profilen aus armiertem kunststoff

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DE3210120A1 DE19823210120 DE3210120A DE3210120A1 DE 3210120 A1 DE3210120 A1 DE 3210120A1 DE 19823210120 DE19823210120 DE 19823210120 DE 3210120 A DE3210120 A DE 3210120A DE 3210120 A1 DE3210120 A1 DE 3210120A1
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gebogenen oder geschweiften Profilen aus verstärktem Kunststoff, mit wenigstens einer gleichgerichteten und einer ungerichteten Verstärkung.
Es ist bekannt, Profilstäbe aus duroplastischem Material wie z. B. Polyester- oder Epoxidharzen mit Glasfaserverstärkung herzustellen. Derartige Profile werden entweder durch Verformen in der Presse oder durch Ziehen (Pultrusion) hergestellt.
Das erstgenannte Verfahren arbeitet diskontinuierlich und ist beschränkt auf die Herstellung von Profilen variablen Querschnitts oder variabler Form oder von Profilen konstanten Querschnitts, aber von geringer.Länge.
Das zweite, durch seine kontinuierliche Arbeitsweise wirtschaftlich wesentlich interessantere Verfahren ist jedoch auf die Herstellung von geraden, geradlinigen Profilen beschränkt.Gebogene oder geschweifte Profile. konnte man bis jetzt nur herstellen, indem man stromabwärts der klassischen,eine Formdüse mit der entsprechenden Querschnittsform aufweisenden Herstellungslinie eine zweite krummlinige Ziehdüse anschloß, deren entsprechendes Profil dem des Elementes entsprach, das man erhalten wollte.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung von gebogenen oder geschweiften Profilen auf einer .klassischen Herstellungslinie.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mangleichgerichtete und ungerichtete Verstärkungen, die mit wenigstens einem duroplastischen Material imprägniert sind so zu einem Profil zusammenstellt, daß wenigstens zwei
unterschiedliche, auf einem Teil ihrer Oberflächen zusammengefügte Zonen entstehen, und daß man unterschiedlich bemessene Deformationen der einen Zone bezüglich der anderen Zone durch Polymerisation erzeugt.
Die Erfindung soll nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen beispielsweise näher erläutert werden.
Die Zeichnungen zeigen in
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Ziehlinie in Seitenansicht,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch den stromaufwärts liegenden Teil der Formvorrichtung,
Fig. 3 ein Profil im Querschnitt,
Fig. 3A eine Seitenansicht des Profils nach Fig. 3,
Fig. 4 ein anderes Profil im Querschnitt,
Fig. 4A eine Aufsicht auf das Profil nach Fig. 4,
Fig. 5 ein drittes Profil im Querschnitt und in
Fig. 5A das Profil nach Fig. 5 in Seitenansicht.
Die Profile nach der Erfindung werden auf einer Ziehlinie hergestellt, die schematisch in der Fig. 1 dargestellt ist. Die Profile werden durc.h die Vereinigung einer ungerichteten Verstärkung, wie z.B. einer Matte aus geschnittenen Fäden mit einer gleichgerichteten Verstärkung, wie z.B. einer Anzahl von fortlaufenden Fäden, die zu einem Strang oder Roving gesammelt oder vereinigt werden, gebildet.
Die Verstärkungen liegen in Form von Bandrollen für die Matten und in Form von Strangspulen 11 für die Rovings vor. Sie speisen die Formdüse 12, nachdem sie eine Führungsorgane 13 und wenigstens eine Vorformführung 14 aufweisende Strecke durchlaufen haben. Das Imprägnieren der Verstärkungen mit dem Harz kann entweder durch Hindurchführen durch einen Imprägniertank oder durch Einspritzen des Harzes in die Verstärkungen an der Eintrittsöffnung der Formdüse, vorgenommen werden.
Der Vorschub des Profils 15 erfolgt durch ein Ziehsystem 16, das das Profil bis zu einer Schneidvorrichtung 17 fördert; anschließend wird das geschnittene Profil 15a ausgestoßen.
Erforderlichenfalls kann sich an die Formdüse 12 eine Heizvorrichtung anschließen, z.B. ein Heizofen mit Luftumwälzung um die Polymerisation des Profils abzuschließen.
Das Imprägnieren der Verstärkungen geschieht vorzugsweise vor dem einführen in die Formdüse 12 und ist schematisch in Fig. 2 dargestellt. .
Mit der Formdüse 12 ist ein Einspritzkopf 20 verbunden, der aus zwei Teilen 20a und 20b besteht.
Der Teil 20a begrenzt einen Kanal, dessen Querschnitt dem des beabsichtigten Profils entspricht; dieser Kanal weist einen Einlaßkonus 21 und eine Druckkammer 22 auf und endet genau vor der Imprägnierzone in einer Erweiterung 23.
Der Teil 20b weist einen Kanal 24 zur unter Druck erfolgenden Zuführung des Harzes auf, der in Verteilerkanäle übergeht, die sich zum Einlaß einer Dekompressionskammer
öffnens welche an die Erweiterung 23 anschließt= Auf die Dekompressionskammer 26 folgt ein engerer Kanal 279 der in die Öffnung der Formdüse 12 übergeht und dessen innere Abmessungen identisch mit denen der Formdüse sind» Die Dichtungen 28 stellen die Dichtigkeit zwischen den Teilen 2Oa5 20b und der Düse 12 sicher=
Der Teil 20b kann mit einem zweiten Kanals ähnlich dem Kanal 24 versehen sein0 durch den ein zweites Harz eingespritzt werden kann5 daß eine andere als ■w die durch das erste Harz hervorgerufene Deformation erzeugt.
Das Formen und Imprägnieren geschieht folgendermaßen:
Die nicht imprägnierten unds wie in den nachstehenden Beispielen beschrieben, bereits zusammengefügten Verstärkungen 29 werden in der Druckkammer 22 komprimiert,, was eine einleitende Vorformung durch die Vorformführung 14 zur Folge hat.
Die so vorgeformten Verstärkungen werden bei ihrem Eintritt in die Dekompressionskammer 26 in Höhe der "**" Harzeinspritzzone wieder dekomprimiert. Das Harz wird unter einem Druck, der in der Größenordnung von 1 bar liegt, eingespritzt und so auf dem Außenumfang des Profiles verteilt» Die Dekompression der Verstärkungen, die zum Zeitpunkt der Harzeinspritzung erfolgt, soll das Eindringen des Harzes in das Innere der Verstärkungen während ihres Aufenthaltes in der Dekompressionskammer 26 erleichtern=
Der Kanal 27 entspricht einer Kalibrierzone, in der das Verhältnis Glas/Harz im Endprofil eingestellt wird.
Die Formdüse 12 die gewöhnlich aus einem zweiteiligen
Körper aus Stahl zusammengesetzt ist, wird geheizt, um die Polymerisation des Harzes sicherzustellen. Die Düseneintrittsöffnung v/ird jedoch durch, eine nicht gezeichnete angebaute Vorrichtung gekühlt, damit eine vorzeitige Polymerisation des Harzes in dieser Zone und im Einspritzkopf vermieden wird.
Das trockene Formen, das durch diese Art des Imprägnierens möglich wird, erlaubt es, die Verstärkungen in einem genauen Verhältnis aneinander anzuordnen, so daß ihre Anordnung im entstehenden Profil erhalten bleibt.
Es ist bekannt, daß das Maß der Schrumpfung eines mit Glasfasern verstärkten Formteiles von der Art des Harzes, der Ausrichtung der Fasern und außerdem vom Anteil des Harzes, der je nach der Art der Verstärkungen verschieden ist, abhängt.
Demnach besteht die Herstellung von ausgebauchten oder geschweiften Profilen nach der Erfindung in der beschriebenen Art der Vorformung und Imprägnierung zur Verbindung einer gleichgerichteten und einer ungerichteten Verstärkung, um eine Verbundanordnung mit verschiedenen Zonen derart zu erreichen, daß die Polymerisation unterschiedliche Schrumpfungen erzeugt und damit die vorbestimmte Verformung des gewünschten Profiles erreicht wird.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern, wobei die Verstärkungen von gleicher Natur sind und jede Zone nicht mehr als eine Art von Verstärkungen enthält.
Die Fig. 3 und 3a zeigen ein U-Profil mit einer Länge L von 38 mm, einer Höhe h von 24 mm und einer einheitlich gleichförmigen Dicke e von 4,5 mm.
- ο —
Dieses Profil weist drei verschiedene Zonen auf:
Eine mit einer Matte aus geschnittenen Glasfäden verstärkte Zone 30, die zwei Zonen 31 miteinander verbindet, die beide ausschließlich mit Rovings verstärkt sind und die den oberen Teil der Profi Ischenkel bilden.
Diese beiden so miteinander verbundenen Verstärkungen sind mit einer Mischung imprägniert, die aus folgenden Komponenten zusammengesetzt ist.
Komponenten Anteil
ungesättigtes Polyesterharz 95 Styrol 5
Calciumcarbonat 30 Katalisator 1
inneres Trennmittel 0,5
Das ungesättigte Polyesterharz ist. z.B. ein im Handel unter dem Namen PCUK T 133 SK der Societe Pechiney Ugine Kuhlman erhältliches Harz; der Katalysator, ein t-Butylperoctoat , ist im Handel unter dem Namen TRIGONOX 21S von der Societe AKZO erhältlich; und das Trennmittel, das eine Mischung von Mono- und Dialkyl phophaten ist, kann unter dem Namen ORTHOLEUM von der Societe Dupont de Nemours bezogen werden.
Wird die Düse auf einer gleichbleibenden Temperatur von 130° gehalten, kann ein solches Profil mit einer Geschwindigkeit in der Größenordnung von 80 cm/min hergestellt werden. Das fertige Profil weist eine Durchbiegung f = 16 mm auf einer Länge L = 1 m auf. Durch Wahl der Verstärkungen können fertig=ProfiIe erhalten werden, bei denen der Glasanteil 65 Gew.-% in der Zone 31 und 35 Gew.-% in der Zone 30 ausmacht.
- 9 -
Fig. 4 zeigt ein'U-Profil dessen Abmessungen die gleichen wie die beim Profil nach dem vorhergehenden Beispiel sind und das jedoch eine andere Art von Verstärkung^« aufweist. Es gibt hier zwei verschiedene Zonen 40 und 41, die bezüglich einer durch die Längsachse des Profils gelegten vertikalen Ebene symmetrisch sind. Diese Zonen sind entsprechend mit Rovings, bzw. mit Matten aus geschnittenen Glasfasern verstärkt.
Die Imprägnier- und Polymerisationsbedingungen sind die gleichen wie im vorangegangenen Beispiel. Man erhält ein Profil wie in Fig. 4a dargestellt, über seine Länge L von 1 m beträgt die erhaltene gleichmäßige Durchbiegung f = 14 mm. Glas liegt in diesem Profil in Gewichtsanteilen von 65 Gew.-% in der Zone 40 und 35 Gew.-% in der Zone 41 vor.
Fig. 5 zeigt ein viereckiges Hohlprofil, dessen Seiten eine Außenabmessung L = 30 mm und dessen Wände eine Dicke e = 3 mm aufweisen. Dieses Profil enthält zwei verschiedene Zonen:
Die erste Zone besteht aus dem Seitenwandteil 50, ist ausschließlich mit Rovings verstärkt und schließt mit seinen Enden an die zweite .Zone an, die ausschließlich mit Matten aus geschnittenen Glasfäden verstärkt ist und die anderen drei Seitenwandteile bildet.
Die Imprägnierungs- und Polymerisationsbedingungen sind die gleichen wie in den vorangegangenen Beispielen und man erhält ein Profil nach Fig. 5A. Auf eine Länge L=Im wird eine gleichmäßige Durchbiegung f = 8 mm erreicht. Der Gewichtsanteil von Glas beträgt 65 Gew.-% im Seitenwandteil 50 und 35 Gew.-% an den anderen Seitenwandteilen.
Diese Beispiele zeigen einige einfache Ausführungen aus den
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zahl reichen j sich aus dem Krümmungsradius und den gewünschten mechanischen Eigenschaften des Profils ergebenden vorstellbaren Kombinationsmöglichkeiten. Man kann auch Faservliese, gleichgerichtete Gewebe, gleichmäßige oder ungleichmäßige Gewebe,Spinnroving oder Glasendlosmatten verwenden; man kann Erofile herstellen, die in wenigstens einer Zone mehrere verschiedene Glasfasereinschlüsse enthalten.
Es ist weiterhin möglich, eine der Zonen mit einem ersten Harz zu imprägnieren, das durch eine starke Schrumpfung nach der Polymerisation charakterisiert ist und die andere oder die anderen Zonen durch ein anderes Harz zu imprägnieren, das durch eine schwache Schrumpfung gekennzeichnet ist.
Eine permanente Durchbiegung kann auch leicht durch Verwendung einer Imprägniermischung auf Harzbasis, wie Polyesterharz, erreicht werden und durch die gleichzeitige Verwendung von Verstärkungen, die die Schrumpfung in gewissen Zonen begünstigen und in anderen hemmen. Die so erhaltene Biegung kann, wenn nötig, noch weiter verstärkt werden, indem man das Profil auf ein Formteil in einen Ofen gibt und es einer zusätzlichen Aushärtung unterwirft.
Die vorstehenden Ausführungen beziehen sich zwar nur auf Verstärkungen gleicher Natur, d.h. aus Glasfasern in verschiedener Ausführung. ■fs ist für den Fachmann offensichtlich, daß Verstärkungen anderer Natur , wie Fäden aus Kohlenstoff, Stahl oder Bor, zusammen mit Glasfasern oder allein verwendet werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Leerseite

Claims (7)

  1. VETROTEX SAINT-GOBAIN
    767, quai des Allobroges
    F-7300 Chambery (Frankreich)
    Verfahren zur Herstellung von verstärkten, gebogenen oder geschweiften Profilen aus armiertem Kunststoff
    P a t e η t a η Sprüche
    1V Verfahren zur Herstellung von mit Fasermaterial verstärkten, gebogenen oder geschweiften Profilen durch Ziehen, bei dem wenigstens eine gleichgerichtete und eine ungerichtete Verstärkung vorgeformt wird und die durch Einspritzen von wenigstens einem synthetischen duroplastischen Harzes, wie z. B.' Polyesterharz, imprägnierten Verstärkungen in eine Formdüse eingespeist werden, dadurch gekennzeichnet, daß man die gleichgerichteten und die ungerichteten Verstärkungen so zusammensetzt, daß wenigstens zwei unterschiedliche auf einem Teil ihrer Oberflächen zusammengefügte Zonen entstehen, und unterschiedlich bemessene Schrumpfungen der einen Zone bezüglich der anderen durch Polymerisation erzeugt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die eine Zone mit einem Harz mit starker Schrumpfung und die andere Zone oder die anderen Zonen mit Harz mit schwächerer Schrumpfung imprägniert.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichgerichteten und ungerichteten Verstärkungen in der Struktur eines bestimmten Profils
    W gleicher Natur sind.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungen aus Glasfasern bestehen.
  5. 5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zone nur eine einzige Art von Verstärkung enthält.
  6. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch g e kennzei c.hnet , daß wenigstens eine der Zonen mit Endlosfäden und die anderen Zonen mit Fadenstapeln verstärkt sind.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man wenigstens eine Zone mit einem Verstärkungsanteil von weniger als 40 Gew.-% mit wenigstens einer anderen Zone mit einem Verstärkungsanteil von mehr als 60 Gew.-% zusammenstellt.
DE19823210120 1981-03-19 1982-03-19 Verfahren zur herstellung von verstaerkten, gebogenen oder geschweiften profilen aus armiertem kunststoff Withdrawn DE3210120A1 (de)

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