DE3631185A1 - Verfahren zur herstellung von papierwabenverbund-formkoerpern - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Papierwabenverbund-Formkörpern.

Es ist auf dem Gebiet der biegesteifen Leichtbaustoffe bekannt, Sandwich-Verbundkonstruktionen mit einem Waben­ kern zu versehen. In den meisten Fällen werden auf beiden Seiten der Wabenkernlage Deckschichten aus Metall, Holz, Kunststoff oder Faserverbund aufgepreßt. Die Wabenkerne sind aus Aluminium, Kunststoffen, getränkten oder unge­ tränkten Papieren.

Bei Verwendung von Papierwaben ist z.B. wichtig, daß durch die Tränkung die Stabilität erhöht, die Wasserauf­ nahme verringert und die Flammfestigkeit und Temperatur­ beständigkeit erhöht werden. In den meisten Fällen werden darum zur Wabenherstellung getränkte Spezialpapiere ein­ gesetzt.

Bei allen vorbeschriebenen Wabentypen, mit Ausnahme der ungetränkten reinen Papierwaben, lassen sich nur plan­ ebene oder zweidimensionale Platten oder gebogene Schalen herstellen. Es ist nur mit großem technischen Aufwand möglich, dreidimensionale verformte Teile, wie z.B. eine Motorhaube oder ein Dach für Automobile, einen Boots­ rumpf etc., in einem Arbeitsgang herzustellen, da die Struktur der handelsüblichen Waben zu steif ist und beim Preßvorgang brechen würde.

Anders dagegen verhält sich eine ungetränkte Wabe. Sie läßt sich biegen und verformen - ohne großen Preßdruck.

In Randbereichen kann man eine Papierwabe - je nach Aus­ gangsdicke - auf wenige mm zusammenpressen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, in jederweise geformte Formkörper unter Verwendung von unbehandelten Papierwaben in Verbundbauweise herzustellen, wobei die vorstehend geschilderte Eigenschaft der unbehandelten Papierwabe hinsichtlich der relativ leichten Verformbarkeit ausge­ nützt werden soll.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch, daß man zunächst eine normale, unbehandelte Papierwabe mit einem aushärtbaren flüssigen Kunstharz­ system, das gegebenenfalls in einem Lösungsmittel gelöst oder dispergiert ist, tränkt und im Falle der Anwesen­ heit von Lösungsmitteln diese entfernt, die getränkte Papierwabe zwischen zwei Deckschichten, vorzugsweise zwei Prepegs, legt und das erhaltene Schichtgebilde in einer Formpresse in die gewünschte Form preßt und aushärten läßt.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es somit in einfacher Weise möglich, Formkörper bzw. Formteile mit Papierwabeneinlage in fast jeder gebräuchlichen Art herzustellen, wobei der Formkörper aus Wabe und Deck­ schichten die erforderliche Stabilität, die Wasser- und Flammfestigkeit beim Verpressen und dem Aushärten in der Presse erhalten.

Die für die erfindungsgemäßen Zwecke geeigneten Kunstharz­ systeme und die als Deckschichten einsetzbaren Prepegs sind dem Fachmann bekannt. Vorzugsweise werden als Kunst­ harzsysteme solche auf Basis von Epoxiden, ungesättigten Polyestern, Acrylsäureestern, Polyurethanen, Melamin und/oder Phenolen eingesetzt, insbesondere solche, die durch Hitze und/oder Lichteinwirkung gehärtet werden können.

Die Prepegs sind vorzugsweise solche auf Basis von Kohle-, Kevlar-, Glas-, Natur- oder Synthesefasern, die vorzugs­ weise mit den gleichen Kunstharzsystemen getränkt sind wie die Wabe, um einen besonders festen Verbund zu er­ zielen.

Die Kunstharzsysteme können zur Erzielung spezifischer Eigenschaften des Gerüstes der getränkten Wabe, wie gute Biegesteifigkeit oder hohe innere Dämpfung oder Elastizi­ tät, entsprechend modifiziert werden. Ebenso lassen sich die Kunstharzsysteme zwecks Verringerung der Entflamm­ barkeit und der Wasseraufnahme der Wabe und der Deck­ schichten entsprechend einstellen.

Um eine besonders gute Durchtränkung der unbehandelten Papierwabe zu erhalten, ist es empfehlenswert in einem geschlossenen Tauchbecken zu arbeiten und während des Eintauchens der Wabe im Kunstharzsystem den Raum über der Tränkflüssigkeit zu evakuieren.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 6 und einem Beispiel erläutert, ohne sie jedoch darauf einzuschränken.

In den Fig. haben die Bezugszeichen folgende Bedeutung:

•  1 Wabenkörper aus normalem, unbehandelten Papier
   2 Tränkflüssigkeit (flüssiges Kunstharzsystem)
   3 Tränkwanne
   4 Vakuumanschluß
   5 Deckel mit Vakuumstutzen
   6 Blasrohr mit Luftdüsen
   7 ausströmende Preßluft
   8 Wabenauflagegitter
   9 obere Sandwich-Deckschicht
  10 untere Sandwich-Deckschicht
  11 beheiztes Preßformenoberteil
  12 beheiztes Preßformenunterteil
  13 verpreßtes Sandwichpaket
  14 Fertigteil

Fig. 1 zeigt die Papierwabe in der Tränkflüssigkeit.

Fig. 2 zeigt die Papierwabe in der Tränkflüssigkeit unter Vakuum.

Fig. 3 zeigt die auf einem Abtropfgitter befindliche, getränkte Papierwabe, die mit Preßluft "abge­ spritzt" wird, um überschüssige Tränkflüssig­ keit zu entfernen.

Fig. 4 zeigt ein montiertes (zusammengelegtes) Preß­ paket aus den beiden Deckschichten und der da­ zwischen liegenden getränkten, noch ohne Schwierigkeiten verformbaren Papierwabe.

Fig. 5 zeigt die Verpressung des Preßpakets in einer beheizten Formpresse zum Papierwabenverbund- Formkörper.

Fig. 6 zeigt einen fertigen Papierwabenverbund-Form­ körper, wie er aus der Formpresse gemäß Fig. 5 kommt.

Beispiel

Vor der Verarbeitung wird die Papierwabe auf Mass ge­ schnitten und in einem Tränkbad unter Zuhilfenahme von Vakuum mit einem bei höheren Temperaturen aushärtenden, flüssigen 2-Komponenten-Kunstharzsystem, wie PUR, EP, PE, Lösungen oder Dispersionen getränkt und vorgetrocknet. Die noch voll elastische Wabe wird jetzt auf beiden Seiten mit den Deckschichten - vorzugsweise mit Kunstharzsystemen getränkten Faservliesen, -gelegen oder -geweben (Kohle-, Kevlar-, Glas-, Natur- oder Synthesefasern), sogenannten Prepegs, belegt und in das temperierte Preßwerkzeug ein­ gelegt und verpreßt. Da das flüssige Kunstharzsystem, mit dem die Wabe und die Prepegs getränkt sind, noch nicht ausgehärtet sind, läßt sich die Wabe gemeinsam mit den Faserdeckschichten verformen, verpressen und härtet an­ schließend durch die Temperatur des Werkzeuges gemeinsam mit den Deckschichten aus. Nach der Aushärtung, die je nach Einstellung der Tränkung und der Matrix des Faser­ verbundes zwischen 5 bis 15 Min. (entsprechend der Dicke des Wabenverbundsandwich) liegen kann, wird das Werkzeug resp. die Presse geöffnet und das fertige Formteil ent­ nommen. Die Deckschichten und die Wabe sind ohne hohe Drücke (10-50 bar) verformt und ausgehärtet worden und ein stabiles, in jeder Hinsicht geschütztes Sandwich­ element mit Wabenkern, das dreidimensional verformt, mit Einprägungen und Randabpressungen versehen ist, wurde in einem Arbeitsgang rationell hergestellt.

Das wesentliche Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß die Wabe zum Zeitpunkt der Verformung sich wie eine ungetränkte Wabe verhält und erst nach der Verformung durch die Werkzeugtemperatur ausgehärtet wird. Hierdurch werden die wesentlichen Nachteile der ungetränkten Papier­ wabe beseitigt und ein höchsten Ansprüchen genügender Leichtbaustoff erzeugt.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung von Papierwabenverbund- Formkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß man

• a) eine normale, unbehandelte Papierwabe mit einem aushärtbaren flüssigen Kunstharzsystem, das ge­ gebenenfalls in einem Lösungsmittel gelöst oder dispergiert ist, tränkt und im Falle der Anwesen­ heit von Lösungsmitteln diese entfernt,
• b) die getränkte Papierwabe zwischen zwei Deckschich­ ten, vorzugsweise zwei Prepegs, legt und
• c) das gemäß (b) erhaltene Schichtgebilde in einer Formpresse in die gewünschte Form preßt und aus­ härten läßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als flüssiges Kunstharzsystem ein solches auf Basis von Epoxiden, ungesättigten Polyestern, Acryl­ säureestern, Polyurethanen, Melamin und/oder Phenolen einsetzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als flüssiges Kunstharzsystem ein solches ein­ setzt, das bei erhöhter Temperatur aushärtet.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als flüssiges Kunstharzsystem ein solches ein­ setzt, das unter Lichteinwirkung, vorzugsweise unter UV-Strahlung, und gegebenenfalls anschließender ther­ mischer Einwirkung aushärtet.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als flüssiges Kunstharzsystem das gleiche flüssige Kunstharzsystem einsetzt, mit dem die Prepegs getränkt sind.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man zur besseren und vollständigen Durchtränkung der Papierwabe während des Eintauchens der Papierwabe in das flüssige Kunstharzsystem Vakuum an das ver­ schlossene Tauchbecken anlegt.