DE3221163A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von hohlkoerpern aus glasfaserverstaerktem polymerisat, insbesondere motorradschutzhelme - Google Patents

Description

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• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Hohlkörpern aus glasfaserverstärktem Polymerisat mit gegenüber ihrem größten Querschnitt verengter Öffnung, insbesondere von Rohlingen von Schutzhelmen für Zwelradfahrer, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens, Zum Herstellen von Hohlkörpern der obigen Art bedient man sich üblicherweise eines Verfahrens, bei dem in eine AuRenform eine Schicht aus Faservlies- oder Gewebezuschnitt eingebettet und anschließend eine Patrize in die Hohlform eingeführt wird, die die Wandstärke der herzustellenden Form bestimmt. Der Kunststoff wird dabei entweder vor dem Einführen der Patrize eingegeben oder nach dem Einführen der Patrize injiziert. Dabei ist es auch bereits bekannt, als Patrize einen Kern zu verwenden, der formelastisch ausgebildet ist und durch Aufpumpen unter Druck gegen das mit Kunstharz getränkte Vlies gepreßt wird. In diesem Fall ist der Zwischenraum zwischen Außenform und Patrize geschlossen, da sonst das noch nicht ausgehärtete Harz herausgedrückt würde. Es sind auch Verfahren bekannt, bei denen das Faservlies ohne Injiziervorgang von Hand getränkt wird, bevor die Patrize eingesetzt wird. Mit all diesen Verfahren kann nicht mit Sicherheit ausgeschlossen werden, daß Lufteinschlüsse im ausgehärteten Harz verbleiben, die einer Nachbesserung bedürfen. Bei dem zuerst angesprochenen Verfahren, bei dem die Patrize eine aufblasbare Innenhaut aufweist, wird zudem die- Wandstärke durch die Dicke des zusammengepreßten Faservlieses bestimmt, wodurch die Wandstärke nicht ausreichend genau vorherbestimmbar ist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Injektion verfahren der eingangs genannten Art und eine zugehörige Vorrichtung dazu anzugeben, mit denen Hohlkörper herstellbar sind, die eine vorherbestimmte Wandstärke einhalten und damit in der gefertigten Serie die gestellten Anforderungen an die lokale Festigkeit. in ausreichenedem Maße erfüllen.
• Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 und des Anspruchs 5 gelöst Bei dem beanspruchten Verfahren bleibt der Hohlraum zwischen Außenform und Patrize bis zum vollständigen Aushärten des Kunststoffes offen. Damit haben Luftbläsehen ausreichend Gelegenheit, aus dem noch nicht ausgehärteten Kunststoff auszutreten. Außerdem kann das Injizieren relativ langsam vorgenommen werden, was der Bildung von Bläschen ebenfalls entgegenwirkt. Ein wesentlicher Vorteil dieses Verfahrens besteht auch darin, daß die Wandstärke alleine durch die gegenseitige Form von Patrize und Matrize festgelegt wird. Dickentoleranzen im eingelegten Faservlies wirken sich nicht auf die Wandstärke des fertigen Prokukts aus.
• Durch Anwendung der Merkmale des Anspruchs 2 wird auf einfache Weise erreicht, daß sich der Zwischenraum zwischen Außenform und Patrize gleichmäßig füllt.
• Durch Heizen der Außenform während des Injizierens wird erreicht, daß der Kunststoff beim Injizieren und unmittelbar nach dem Injektionsvorgang relativ dünnflüssig bleibt, wodurch er sich gut verteilt, optimal in Gewebe oder Vlies eindringt und Luftbläschen leicht entweichen läßt.
• Durch Anwendung der Merkmale des Anspruchs 4 erhält der Rohling eine glatte und harte Oberfläche. Das in die Außenform eingegebene Gelcoat bringt weiterhin den Vor teil, daß sich das Faservlies gut an den klebrigen Wänden der Außenform befestigen läßt.
• Die im Anspruch 5 angegebene Vorrichtung zeichnet sich im wesentlichen durch die Führung des Kerns an der Außenform und seine exakte Positionierung relativ zur Außenform in der Endstellung aus. Dadurch wird es ermöglicht, die Wandstärke des herzustellenden Hohlkörpers genau vorherzubestimmen. Der die Maske umschließende Mantel führt zu dem wesentlichen Vorteil, daß die Maskenteile durch den elastischen Mantel gut zusammengehalten werden und ihre Schnittkanten am Produkt nicht sichtbar werden.
• Durch die Verwendung von Silikonkautschuk für den Mantel ist außerdem sichergestellt, daß sich der Mantel leicht aus dem ausgehärteten Rohling entfernen läßt, da Silikonkautschuk und Kunststoff nicht aneinander haften. Als zweckmäßig hat sich eine Dicke von 4 mm für die üblichen Größen von Rohlingen für Schutzhelme herausgestellt. Mit dieser Dicke wird erreicht, daß der Mantel ausreichend eigene Formsteifigkeit aufweist und sich trotzdem noch gut an die Konturen der Maske anpaßt.
• Die Merkmale des Anspruchs 7 führen zu dem Vorteil,daß der Kunststoff beim Injizieren und kurz danach durch die Heizung relativ dünnflüssig gehalten werden kann und die beim Aushärten entstehende Wärme gut abgeführt wird Durch die Merkmale des Anspruchs 8 wird erreicht, daß die Maske automatisch eine bestimmte Winkellage zum Kern annimmt, wenn der Kern in die in der Maske vorgesehene Öffnung eingeführt wird.
• Der im Anspruch 9 angegebene Entlüftungskanal sorgt dafür, daß sich im Zwischenraum zwischen Kern und Führungsöffnung für den Kern in der Maske kein Druck aufbaut, der das gute Eindringen des Kernes verhindern könnte.
• Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Durchführen des angegebenen Verfahrens wird die Erfindung im folgenden näher erläutert.
• Es zeigen: Fig. 1 Die gesamte Vorrichtung; Fig. 2 die Außenform mit dem Halte- und Führungskreuz für den Kern; Fig. 3 den Kern mit aufgesetztem Halte- und Führungskreuz; Fig. 4 Draufsicht der Außenform; Fig. 5 Unteransicht der Außenform; Fig. 6 Außenform mit eingesetzter Patrize; Fig. 7 schematischer Längsschnitt durch Außenform, Patrize und Gewebezuschnitt, und Fig. 8 Querschnitt entsprechend Fig. 7.
• Die Form zum Herstellen der Rohlinge besteht aus einer hohlen Außenform 1 und einer in ihren Innenraum einführbaren Patrize. Die Patrize ihrerseits setzt sich zusammen aus einem Kern 2, einer den Kern 2 formschlüssig aufnehmenden zwei- oder mehrteiligen Maske 3 und einen die Maske 3 eng anliegend umgebenden Mantel 4. Die Außenform 1 besteht aus drei Teilen, einem unteren Bodenteil 5 und zwei seitlichen Formteilen 6a und 6b. Der Kern 2 ist im wesentlichen säulenförmig mit glatter Oberfläche ausgebildet und hat einen Rechteckquerschnitt mit halbkreisförmigen Schmalseiten. Den Kern 2 durchläuft ein Entlüftungskanal 7, der sein unterstes Ende mit seiner Außenseite verbindet. Die Maske 3 ist zwei- oder mehrteilig ausgebi!('et und weist eine Innenmulde auf, in die der Kern 2 formschlüssig ein- dringen kann. Bei symmetrischen herzustellenden Rohlingen besteht die Maske 3 üblicherweise aus zwei zueinander symmetrischen Teilen. Der Mantel 4 besteht aus einer.
• Schicht Silikonkautschuk von etwa 4 mm Dicke und ist so ausgebildet, daß er die Maske 3 eng anliegend unter leichter Spannung umgibt.
• Der Kern 2 ist, wie am deutlichsten aus Fig. 3 ersichtlich ist, mit einem Haltering 8 starr verbunden, der seinerseits an einem Halte- und Führungskreuz 9 befestigt ist. Das Halte- und Führungskreuz weist drei Schenkel auf, von denen zwei in Führungen 10 geführt sind, die mit der Außenform 1 fest verbunden sind. Die Enden der Schenkel des Halte-und Führungskreuzes 9 liegen in ihren Endstellungen auf Anschlägen 11 an der Außenform 1 auf.
• Die die Außenform 1 und den Kern 2 mit seinem Halte- und Führungskreuz 9 tragende Vorrichtung weist einen auf den Boden stehenden Rahmen 12 auf, auf dem ein Schwenkstuhl 13 um eine horizontale Achse kippbar gelagert ist.. Mit diesem Schwenkstuhl 13 ist die Außenform 1 fest#-verbunden-.
• Am Schwenkstuhl 13 ist ein senkrechter Träger 14 befestigt, der einen horizontalen Arm 15 aufweist, an dessen freiem Ende eine hydraulische Hubvorrichtung 16 angebracht ist, an die das Halte- und Führungskreuz 9 angelenkt ist Das Bodenteil 5 der Außenform 1 ist mit einer Injizieröffnung 17 versehen und weist ein umlaufendes Heiz- und Kühlungsrohr 18 auf.
• Im folgenden wird der Betrieb der Vorrichtung und die Durchführung des Verfahrens im einzelnen beschrieben.
• Die drei Teile der Außenform 1 sind fest miteinander verbunden. In den hohlen Innenraum der Außenform 1 wird Gelcoat eingespritzt, der eine harte und glatte Oberfläche des herzustellenden Rohlings gewährleisten soll.
• In die noch weiche Schicht Gelcoat wird Faservlies- oder Gewebezuschnitt 19 von Hand ein#lu#t. Daraufhin wird der Mantel 4 in die Mulde eingelegt und in dem Mantel 4 werden die einzelnen Teile der Maske 3 zusammengesetzt. Der an der hydraulischen Hubvorrichtung 16 über das Halte- und Führungskreuz 9 angelenkte Kern 2 wird nun nach unten gefahren und in die ~Führungsausnehmung der Maske 3 eingeführt. Während dieser Bewegung wird der Kern 2 durch die an der Außenform 1 befestigten Führungen 10 geführt. Die anfänglich zwischen Kern 2 und Maske 3 befindliche Luft entweicht durch den-im Kern 2 angebrachten Entlüftungskanal 7. Der Kern 2 und die ganz auf ihn aufgeschobene Maske 3 mit ihrem Mantel 4 nehmen ihre Endstellung ein, wenn die Arme des Halte-und Führungskreuzes 9 auf den Anschlägen 11 aufsitzen.
• Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind insgesamt drei solche Anschläge vorgesehen, die den Kern 2'in eine genau definierte Lage zur Außenform 1 bringen.
• Je nach dem wo bei der jeweils verwendeten Form injiziert wird, wird anschließend der Schwenkstuhl aus seiner ursprünglichen vertikalen Lage um einen vorgegebenen Winkel gekippt. Ein solches Kippen empfiehlt sich immer dann, wenn das anschließend injizierte Harz auf einer Seite des Zwischenraums zwischen Außenform 1 und Mantel 4 schneller nach oben steigt als auf der anderen. Wenn die Seite, an der sich der Zwischenraum schneller füllt durch das Kippen nach oben gehoben wird, kann dadurch ein Ausgleich erzielt werden.
• Ein solches ungleichmäßiges Füllen kann beispielsweise dadurch auftreten, daß die zu erzielenden Wandstärken nicht über den gesamten Rohling gleich dick sind, oder wenn die Injizieröffnung 17 von vorneherein nicht an der untersten Stelle des Rohlings liegt. Beispielsweise beim Herstellen von Motorradschutzhelmen wird man die Injizieröffnung an die Stelle legen, die aus dem Rohling zur Bildung des Sichtfensters später ausgeschnitten wird.
• Diese Stelle liegt aber nicht im unteren, sondern im vorderen Bereich, so daß bei senkrechter nordun und Injizierung von vorne das Harz an dieser Stelle schneller den Öffnungsrand erreichen würde, als im gegenüberliegenden Randbereich Durch Kippen kann dieser ungleichmäßigen Verteilung entgegengewirkt werden.
• im anschließenden Injizieren des Harzes tiird Warmwasser durch das am Bodenteil 5 angebrachte Heiz- und Kühlungsrohr 18 der Außenform 1 geleitet. Dadurch wird erreicht, daß das Harz relativ dünnflüssig wird, sich gut verteilt und Luftbläschen nach oben austreten läßt. Bei dem hier durchgeführten Verfahren liegt ein wesentlicher Vorteil darin, daß man es sich leisten kann, relativ langsam zu injizieren und das gesamte System bis zum Aushärten des Harzes offen bleibt, so daß Luftbläschen bis zum Schluß Gelegenheit haben, aus dem offenen Randbereich herauszu treten. Nach Beenden des Injiziervorgangs wird statt Warm~ wasser Kaltwasser durch das Heiz- und Kühlungsrohr 18 geleitet, um die beim Aushärten entstehende Wärme abzuführen.
• Nach vollständigem Aushärten werden Kern 2, Maske 3 und Mantel 4 aus dem fertigen Rohling entfernt. Die Außenform wird geöffnet und der Rohling kann entnommen werden.
• Bei der dargestellten Ausführungsform sind die beiden seitlichen Formteile 6a, 6b der Außenform 1 über eine hydraulische Einrichtung auf dem Schwenkstuhl 13 gelagert, so daß sie durch Betätigen der Hydraulik mühelos auseinander~ gefahren werden können.

Claims (8)

1. Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Hohlkörpern aus glasfaserverstärktem Polymerisat, insbesondere Motorradschutzhelme" Patentansprüche 1. Verfahren zum Herstellen von Hohlkörpern aus glasfaserverstärktem Polymerisat, mit gegenüber ihrem größten Querschnitt verengter Öffnung, insbesondere von Rohlingen von Schutzhelmen für Zweiradfahrer, bei dem in eine hohle Außenform ein Faservlies- oder Gewebezuschnitt eingebettet wird, in den Hohlraum der Außenform eine Patrize eingeführt und in den Raum zwischen Außenform und Patrize Kunstharz injiziert wird, g e k e n n z e i c h -n e t durch die folgenden Verfahrensschritte: a) In die mit Faservlies-oder Gewebezuschnitt (19) ausgelegte Außenform wird ein elastischer, ungeteilter Mantel (4) aus elastischem Material eingegeben; b) in den Mantel (4) wird eine aus wenigstens zwei Teilen bestehende Maske (3) eingelegt, die eine formschlüssige Führung für einen Kern (2) nuT-weist; c) in die Maskenführung wird ein Kern (2) eingeführt, der auf einer mit der Außenform (1) verbundenen Führung (10) gelagert ist, und d) in den das Faservlies oder den Gewebezuschnitt (19) enthaltenden, nach oben offenen Zwischenraum zwischen Außenform (1) und Mantel (4) wird Polymerisat injiziert.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Injektion an einer Stelle des herzustellenden Rohlings erfolgt, wo sich eine entstehende Injektionsnase nicht störend auswirkt, und daß die Anordnung für den Fall, daß die Injektion an einer Stelle erfolgt, die bei senkrechter Anordnung zu einem einseitigen Füllen des Hohlraums führen würde, vor dem Injizieren gekippt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Außenform (1) während des Injizierens geheizt und nach dem Injizieren gekühlt wird.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Innenfläche der Außenform (1) vor dem Einlegen des Faservlies- oder Gewebezuschnitts (19) mit Gelcoat beschichtet, vorzugsweise ausgespritzt wird.
5. 5. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer hohlen Außenform, einer in die Außenform einführbaren Patrize und einer in den Zwischenraum zwischen Außenform und Patrize mündenden Injektionsöffnung, dadurch g e k e n n z e i c hn e t , daß die Patrize aus einem inneren Kern (2), einer den Kern (2) formschlüssig aufnehmenden, wenigstens aus zwei Teilen bestehenden Maske (3) und einem die Maske umschließenden Mantel (4) aus elastischem Material besteht, daß der Kern (2) auf einer mit der Außenform (1) verbundenen Führung (10) gelagert ist, über die der Kern (2) in die in die Außenform (1) eingelegte Maske -(3) einführbar ist, daß die Führung (10) mit einer Arretiereinrichtung (11) versehen ist, die dem Kern (2) bezüglich- der Außenform (1) eine definierte Endstellung hinsichtlich seiner Einführtiefe in die Außenform und seiner Winkelstellung zur Außenform verleiht.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Mantel (4) aus Silikonkautschuk von etwa 2 bis 5 mm, vorzugsweise 4 mm Dicke besteht.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Kern (2) im wesentlichen säulenförmig mit unprofilierter Oberfläche ausgebildet ist und eine von der Kreisform abweichende Querschnittsform, vorzugsweise die Form eines Rechtecks mit halbkreisförmig abgerundeten Schmalseiten, besitzt.
8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Kern (2) einen von der Kernunterseite nach außen führenden Entlüftungskanal (7) aufweist.