DE3910733A1 - Verfahren zur herstellung von hohlen formteilen aus kunststoff - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von hohlen Formteilen, wie Rohren, Behältern oder dgl., aus aushärt­ barem, faserverstärktem Kunststoff, beispielsweise Polyesterharz, Phenolharz, Epoxidharz oder dgl., bei dem auf einem Kern eine mit dem aushärtbaren Kunststoff durchtränkte Faserschicht erzeugt und nach der Aushärtung des Kunststoffes der Kern entfernt wird.

Es ist bekannt, insbesondere rohrartige Formteile aus faser-, insbesondere glasfaserverstärktem Kunststoff durch ein sogenann­ tes Laminatverfahren herzustellen. Dabei wird mit einem stangen- bzw. rohrförmigen Kern gearbeitet, der entweder leicht konisch oder zusammenklappbar ausgebildet ist und dessen Oberfläche sehr glatt sein muß. Auf die sehr glatte Oberfläche des Kernes wird zunächst eine Trennschicht aufgebracht, die entweder aus Wachs, Silikonöl oder einer besonderen Trennfolie besteht. Anschlie­ ßend wird auf dieser Trennschicht meist eine Deckschicht, die auch als Feinschicht oder Gelcoat-Schicht bezeichnet wird, auf­ gebracht. Diese Deckschicht wird dadurch erzeugt, daß ein modi­ fiziertes, flüssiges Kunstharz in einer vorgegebenen, möglichst gleichmäßigen Schichtdicke auf die Trennschicht aufgestrichen oder aufgespritzt wird. Die der Trennschicht zugewandte Fläche der Deckschicht bildet dabei die Innenseite des rohrförmigen Formteiles. Nach der Aushärtung dieser Deckschicht wird auf der­ selben eine tragende Faserschicht erzeugt, indem Faserstränge oder ein Fasergewebeband, welches meist aus Glasfasern besteht und als Roving oder Rovinggewebe bezeichnet wird, durch ein mit einem aushärtbaren Kunststoff gefülltes Harzbad geführt, von dem flüssigen Kunststoff durchtränkt und anschließend schraubenli­ nienförmig in mehreren Schichten auf die Deckschicht bzw. den Kern aufgewickelt wird. Sobald diese tragende Faserschicht die angestrebte Schichtstärke erreicht hat, wird der Aufwickelvor­ gang abgebrochen und gegebenenfalls auf diese Faserschicht noch eine abschließende Deckschicht aufgebracht. Diese äußere Deck­ schicht kann aus dem gleichen Werkstoff wie die innere Deck­ schicht bestehen. Nach dem Aushärten des Kunststoffes wird der Kern entfernt und das rohrförmige Formteil auf die gewünschte Länge zugeschnitten.

Das Harzbad, in dem die Glasfasergewebebänder getränkt werden, besteht aus flüssigem Kunststoff, beispielsweise Polyesterharz, Phenolharz, Epoxidharz oder dergleichen. Derartige Kunststoffe werden durch leichtflüchtige Bestandteile, bei Polyesterharz ist es das Styrol und beim Phenolharz ist es das Formaldehyd, in einem für die Durchtränkung geeigneten, flüssigen Zustand gehalten. Da bei dem Wickelvorgang der getränkten Glaserfaser­ materialien etwa 7-8% dieser flüchtigen Bestandteile ver­ dunsten, treten verhältnismäßig hohe Emissionen auf, die einer­ seits in aufwendiger Weise abgesaugt werden müssen und anderer­ seits einen zusätzlichen Reinigungsaufwand erfordern. Trotz dieses hohen Aufwandes ist jedoch bei der Herstellung derar­ tiger Formteile eine erhebliche Geruchsbelästigung nicht aus­ zuschließen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von hohlen Formteilen, wie Rohren, Behältern oder dergleichen, aus aushärtbarem, faserverstärktem Kunststoff zu schaffen, bei dem bei gleichzeitiger Reduzierung des Aufwan­ des die Geruchsbelästigung erheblich verringert wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren gemäß der Er­ findung vorgeschlagen, daß auf dem Kern zunächst eine gasun­ durchlässige Schicht erzeugt wird, daß auf der gasundurchlässi­ gen Schicht die Faserschicht trocken aufgebracht und dieselbe durch eine weitere gasundurchlässige Schicht abgedeckt wird, daß die beiden gasundurchlässigen Schichten an ihren Randbereichen direkt oder indirekt dichtend miteinander verbunden werden und daß schließlich an dem zwischen den beiden gasundurchlässigen Schichten gebildeten, die trockene Faserschicht aufnehmenden Raum ein Vakuum und/oder Druck angelegt und in diesen Raum der die Faserschicht durchtränkende, aushärtbare Kunststoff einge­ geben wird.

Durch ein solches Verfahren wird der auszuhärtende Kunststoff in einen vollkommen geschlossenen Raum eingegeben, aus dem keiner­ lei flüchtige Bestandteile entweichen können. Der bisherige Auf­ wand, der für das Absaugen und die Reinigung der flüchtigen Be­ standteile erforderlich war, kann entfallen. Die Geruchsbelästi­ gungen werden erheblich reduziert.

Weitere Merkmale eines Verfahrens gemäß der Neuerung sind in An­ sprüchen 2-11 offenbart.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in einer Zeichnung in vereinfachter Weise dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

In dieser Zeichnung ist ein langgestreckter Kern 1 mit kreisför­ migem Querschnitt teilweise dargestellt, der über seine Länge leicht konisch ausgebildet ist. Auf diesem Kern 1 wird eine Trennschicht 2 aufgebracht. Diese Trennschicht 2 kann aus Wachs- oder Silikonöl bestehen; zweckmäßigerweise ist die Trennschicht 2 jedoch durch eine Trennfolie gebildet, die einlagig, sich in axialer Richtung überlappend auf den Kern 1 aufgebracht ist. lm Überlappungsbereich sind die beiden Teile der Trennfolie in an sich bekannter Weise miteinander verklebt, so daß die Trenn­ schicht 2 vollkommen gasdicht geschlossen ist. In Abänderung dieses Ausführungsbeispieles ist es möglich, die Trennfolie auch schraubenlinienförmig auf den Kern 1 aufzuwickeln. Dabei weist die Trennfolie zumindest an einem seitlichen Rand einen schmalen Streifen aus einem Haftkleber auf, durch den sicherge­ stellt ist, daß auch hier eine vollkommen geschlossene, gas­ dichte Trennschicht 2 entsteht.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden nun an den Enden des Kernes 1 ringartige Endstücke 3, 4 dichtend auf die Trennschicht aufgebracht, die über eine besondere, in der Zeichnung nicht dar­ gestellte Haftschicht auf der Trennschicht 2 aufliegen. Jedes ringartige Endstück 3, 4 ist mit mindestens einer Absaugöffnung 5 versehen, die in an sich bekannter, nicht dargestellter Weise mit einer Unterdruckleitung verbunden ist.

Sofern gewünscht, wird nun auf der Trennschicht 2 eine Deck­ schicht 6 erzeugt, die auch als Feinschicht oder Gelcoat-Schicht bezeichnet werden kann. Diese Deckschicht 6 besteht aus einem modifizierten, flüssigen Kunstharz, welches in einer vorgege­ benen, möglichst gleichmäßigen Schichtdicke auf die Trennschicht 2 aufgespritzt, aufgewalzt oder aufgestrichen wird. Die der Trennschicht 2 zugewandte Fläche der Deckschicht 6 bildet dabei die Innenseite des zu erzeugenden Formteiles. Nach der Aushär­ tung dieser Deckschicht 6 wird auf dieselbe ein Glasfaserstrang oder- gewebeband trocken in mehreren schraubenlinienförmig über­ lappenden Schichten aufgewickelt, bis eine Faserschicht 7 mit vorgegebener Wandstärke erreicht wurde. Auf diese Faserschicht 7 wird dann eine Trennschicht 8 aufgebracht, die in gleicher Weise wie die Trennschicht 2 ausgebildet sein kann. Diese Trenn­ schicht 8 erstreckt sich auch über die ringförmigen Endstücke 3, 4 und liegt an den Außenflächen derselben dichtend an. Dazu können die Außenflächen der beiden ringförmigen Endstücke 3, 4 mit einer Schicht aus einem Haftkleber versehen sein. Um eine dichte Verbindung zwischen der Trennschicht 8 und den ringför­ migen Endstücken 3, 4 zu erzeugen, kann die Trennschicht 8 über zusätzliche Ringteile 9 gegen die ringförmigen Endstücke 3, 4 ge­ preßt werden.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Trennschicht 8 je­ doch nicht durchgehend ausgebildet. lm mittleren Bereich weist die Trennschicht 8 eine umlaufende Unterbrechung 10 auf, über der eine umlaufende Brücke 11 angeordnet ist. Die umlaufende Brücke 11 liegt über Dichtstreifen 12 dichtend an den beiden Teilen der Trennschicht 8 an. Im Bereich der Unterbrechung 10 der Trennschicht 8 besitzt die umlaufende Brücke 11 einen um­ laufenden Kanal 13, der mindestens eine Zuflußbohrung 14 auf­ weist.

Sobald der vorbeschriebene Aufbau fertig ist, wird über die Ab­ saugöffnung 5 die in der Faserschicht 7 befindliche Luft abge­ saugt. Gleichzeitig wird über die Bohrung 14 aushärtbarer Kunst­ stoff in den umlaufenden Kanal 13 eingegeben, der sich infolge des Vakuums gleichmäßig über den gesamten Querschnitt der Faser­ schicht 7 verteilt und dieselbe vollständig mit dem flüssigen Kunststoff tränkt. Sobald sichergestellt ist, daß die Faser­ schicht 7 vollständig mit aushärtbarem Kunststoff getränkt ist, wird die Zufuhr des Kunststoffes unterbrochen und gleichzeitig aber auch der Absaugvorgang beendet. Durch die Trennschichten 2, 8 ist sichergestellt, daß keinerlei flüchtige Bestandteile des aushärtbaren Kunststoffes unkontrolliert nach außen gelan­ gen. Die über die Öffnungen 5 abgesaugten, flüchtigen Bestand­ teile des aushärtbaren Kunststoffes sind verhältnismäßig ge­ ring und lassen sich leicht reinigen. Nach dem Aushärten des Kunststoffes werden die umlaufende Brücke 11, die Ringteile 9, die ringförmigen Endstücke 3, 4 sowie die beiden Trennschichten 2, 8 entfernt, wobei die innere Trennschicht 2 erst dann abge­ nommen werden kann, wenn das rohrförmige Formteil vom Kern 1 abgezogen wurde.

In Abänderung des erläuterten Ausführungsbeispieles ist es mög­ lich, die beiden Trennschichten 2, 8 im Bereich der Enden des Kernes 1 direkt dichtend miteinander zu verbinden und in diesen Verbindungsbereich die Öffnungen für die abzusaugende Luft vor­ zusehen. In Abhängigkeit von der Länge des rohrförmigen Formtei­ les kann gegebenenfalls auch die umlaufende Brücke 11 entfallen. Dann wird jedoch nur an einem Ende die Luft abgesaugt, während über das andere Ende der aushärtbare Kunststoff eingegeben wird. Die äußere Trennschicht ist doch dann vollkommen ausgebildet.

Es ist ferner möglich, die als Faserschicht 7 bezeichnete Schicht mehrschichtig auszubilden. Die einzelnen Schichten dieser Faser­ schicht 7 können dabei einen unterschiedlichen Faser- bzw. Harz­ anteil aufweisen und sind jeweils durch eine besondere, den Durchtritt des Kunststoffes hindernde Sperrschicht, beispiels­ weise ein Vlies oder ein Diaphragma, voneinander getrennt. Die Durchtränkung der einzelnen aus Fasern bestehenden Schichten kann dabei gleichzeitig oder auch nacheinander erfolgen. Bei­ spielsweise bei einem dreischichtigen Aufbau der Faserschicht 7 besteht die Möglichkeit, die mittlere Schicht grundsätzlich ge­ gen das Eindringen bzw. Durchtränken von Kunstharz zu sperren, so daß zwischen den beiden mit Kunstharz durchtränkten Schichten eine kunststofffreie Schicht verbleibt. Dadurch kann ein doppel­ wandiger, beispielsweise kugelförmiger Behälter entstehen, des­ sen Wandungen - durch die kunststofffreie Schicht bedingt - ei­ nen vorgegebenen Abstand voneinander aufweisen. Der kunststoff­ freie Raum kann dann beispielsweise zur Lecküberwachung der in­ neren Wandung des Behälters verwendet werden.

Claims (12)

1. Verfahren zur Herstellung von hohlen Formteilen, wie Roh­ ren, Behältern oder dgl., aus aushärtbarem, faserverstärktem Kunststoff, beispielsweise Polyesterharz, Phenolharz, Epoxid­ harz oder dgl., bei dem auf einem Kern eine mit dem aushärt­ baren Kunststoff durchtränkte Faserschicht erzeugt und nach der Aushärtung des Kunststoffes der Kern entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Kern zunächst eine gasundurchlässige Schicht er­ zeugt wird, daß auf der gasundurchlässigen Schicht die Faser­ schicht trocken aufgebracht und dieselbe durch eine weitere gasundurchlässige Schicht abgedeckt wird, daß die beiden gas­ undurchlässigen Schichten an ihren Randbereichen direkt oder indirekt dichtend miteinander verbunden werden und daß schließ­ lich an dem zwischen den beiden gasundurchlässigen Schichten gebildeten, die trockene Faserschicht aufnehmenden Raum ein Vakuum und/oder Druck angelegt und in diesen Raum der die Fa­ serschicht durchtränkende, aushärtbare Kunststoff eingegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gasundurchlässigen Schichten aus einer Kunststoffolie gebildet sind.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffolie in Längsrichtung des Kernes durch ei­ ne Klebenaht geschlossen ausgebildet ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffolie schraubenlinienförmig überlappend aufgewickelt und im überlappenden Bereich durch eine Klebe­ naht geschlossen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebenaht durch einen auf dem Rand der Kunststoffo­ lie angebrachten Haftkleber gebildet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebenaht durch ein Klebeband gebildet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebenaht durch Schweißung gebildet ist.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine gasundurchlässige Schicht aus aushärtbarem Kunststoff gebildet ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die gasundurchlässige Schicht als Gelcoat-Schicht ausge­ bildet ist.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die gasundurchlässige Schicht durch einen Walz-, Streich- oder Spritzvorgang aufgebracht wird.

11. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 8-10, dadurch gekennzeichnet, daß in die gasundurchlässige Schicht ein Oberflächenvlies eingebracht wird.

12. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß das Vakuum an zwei sich gegenüberliegenden Enden bzw. Seiten angelegt und der flüssige Kunststoff im mittleren Be­ reich des Formteiles bzw. des Kernes, gegebenenfalls unter Druck, zugeführt wird.