DE3939377A1

DE3939377A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen faserverstaerkter kunststoff-formteile

Info

Publication number: DE3939377A1
Application number: DE19893939377
Authority: DE
Inventors: Georg Triebel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-11-29
Filing date: 1989-11-29
Publication date: 1991-06-06

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen faserverstärkter Kunststoff-Formteile.

B.) Stand der Technik

Faserverstärkte Kunststoffteile bestehen im allgemeinen aus einem synthetischen Polymer (Kunststoff) als flüssiges Ver netzungsmittel. Als Verstärkungsmaterial wird vorzugsweise Glasfasermaterial verwendet sowie Aramid- oder Kohlefasern bzw. ein Gemisch aus diesen vorgenannten Fasern, das ent weder in Form einer Endlosfaser oder in Form von Stapelfasern (Glasfasermatte) bzw. Geweben vorliegt. Die Vernetzungsmittel werden z. B. als ungesättigte Polyesterharze, Epoxid- oder Phenolharze eingesetzt. Die zähflüssigen Vernetzungsmittel, vorzugsweise ungesättigte Polyesterharze - mit Polymerisations katalysatoren - werden, bei entsprechender Auswahl und Dosierung, durch exotherme Reaktion oder Zuführung von Wärme bzw. Be strahlung durch Licht bei der Mischpolymerisation in un schmelzbare und unlösliche Duroplaste umgewandelt, ohne Ab strahlung von Katalysatoren oder Verdünnungsmittel aus den Vernetzungsmitteln.

Zur Herstellung der aus diesen Materialien bestehenden Kunststoff-Formteilen sind mehrere Verfahren bekannt. Beim einfachsten Herstellungsverfahren, dem Handauflege verfahren, wird eine Form mit Fasermaterial ausgelegt, das von Hand mit Vernetzungsmittel getränkt wird. Beim Faserspritzverfahren werden das Vernetzungsmittel und das in Form von Stapelfasern vorliegende Fasermaterial auf die Form aufgespritzt.

Verfahrensbeschreibung

Das Faserspritzverfahren ist das wirtschaftlichste Ver fahren zur Herstellung von großen Kunststoff-Formteilen, hat jedoch den Nachteil, daß hierbei von einem Glas-Roving strang die Fasern auf Längen zwischen 2 und 6 cm geschnitten werden unter gleichzeitiger Zerstäubung von ungesättigten Polyesterharzen und Peroxyden, die sich mit den geschnittenen Glasfasern vermischen.

Bei diesem Verfahren werden große Mengen von schädlichen Dämpfen, von Styrolen und Peroxyden bzw. Ketonen oder anderen Metallverbindungen frei, die den feinen, durch das Hächseln der Rovingstränge erzeugten, Glasstaub über Ventila toren abgesaugt in die Umwelt blasen. Bei diesem Verfahren wird nicht nur das Arbeitspersonal sondern auch die Umwelt stark belastet.

Bei beiden Verfahren muß die Entlüftung und Verdichtung des mit Vernetzungsmittel getränkten Fasermaterials von Hand oder maschinell mittels einer Riffelwalze erfolgen. Dabei lassen sich lediglich Kunststoffteile mit einem Faseranteil von maximal 35% herstellen. Wegen der hohen Klebefähigkeit der zähflüssigen Vernetzungsmittel wird der Bereich um das Form teil herum stark verschmutzt. Zum Schutz vor dem Vernetzungs mittel und dem Fasermaterial muß spezielle Kleidung getragen werden. Ferner ist die Verarbeitung der Mittel gesundheits gefährdend. So kann bei den vorzugsweise als Vernetzungs mittel eingesetzten ungesättigten Polyesterharzen das darin befindliche austretende Styrol eine Reizwirkung auf die Augen- und Nasenschleimhäute und bei empfindlichen Personen sogar auf die Magenschleimhaut ausüben. Das Handauflege- und das Faserspritzverfahren werden überwiegend zur Herstellung großer Teile, z. B. Bootsrümpfe und große Platten, eingesetzt.

C.) Nachfolgend wird anhand der Figuren ein Ausführungs beispiel der Erfindung näher erläutert.

Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein mit Fasermaterialschicht 16 und Vernetzungsmittel 18 versehenen Formraum 10a, das durch ein flexibles, elastisches Gegendruckteil 26 abgedeckt ist, und

Fig. 2 die Form nach Fig. 1 in einem Druckbehälter 30 nach Erzeugung des Überdrucks.

Fig. 3 die schematische Darstellung des Druckbehälters 30 mit einer eingelegten Formeinheit, bestehend aus Form 10, Formraum 10a und dem Gegendruckteil 26, der Entlüftungs- und Überfüll-Leitung 14, dem Ventil 12 und dem Auffangbehälter 34, dem Überdruckbehälter 33, der Druckluftbefüll-Leitung 33a mit dem Steuerorgan 43 der Entleerungsleitung 33b und dem Kompressor 35, der Dosierpumpe 37 mit den flexiblen Leitungen 37a und 37b, dem Mischer 39 und den Sicherheitseinrichtungen 40.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch die übereinanderliegen de Form 10 und dem Gegendruckteil 26, in dem die Aufeinander folge der Schichten unterschiedlichen Materials erkennbar sind. Als Beispiel für die Gestalt des herzustellenden faserver stärkten Kunststoff-Formteils ist in den Figuren eine Schale oder Wanne dargestellt. Die Form 10 weist die Gestalt einer Wanne auf und besteht vorzugsweise aus glasfaserverstärktem Kunststoff. Am oberen Rand der Form 10 ist eine Entlüftungs leitung 14 angeschlossen, die sich durch die Form 10 hindurch erstreckt und durch ein Ventil 12 geöffnet und geschlossen werden kann. Die Form 10 ist mit einer Glasfasermaterialschicht 16 bedeckt. Vor dem Aufbringen des Glasfasermaterials wird die Form 10 üblicherweise mit einem Trennmittel bestrichen, auf das ein Gelcoat aufgetragen werden kann oder ein eingefärbter Oberflächenvlies. Diese beiden Schichten sind der Übersichtlich keit halber in den Figuren nicht dargestellt.

Für die Glasfasermaterialschicht werden üblicherweise Glas fasermatten mit einem Gewicht von 450 g/m² verwendet oder Faser-Vorformlinge. Auf die Glasfasermaterialschicht 16 wird anschließend bei noch nicht mit einem Gegendruckteil 26 abge decktem, also offener Form 10, ein flüssiges Vernetzungsmittel 18 aus Polyester- oder Epoxidharz aufgetragen.

Das Vernetzungsmittel 18 wird örtlich begrenzt nur auf die Glasfasermaterialschicht 16 im Bodenbereich der wannenförmigen Negativ-Form 10 aufgetragen. Es wird also nicht die gesamte Oberfläche der Schicht 16 mit dem Vernetzungsmittel 18 versehen, vielmehr wird das Vernetzungsmittel 18 nur auf einen Teilbe reich 20 (Fig. 1) der Schicht 16 gegossen. In diesem Teilbereich 20 dringt das Vernetzungsmittel beim Auftragen geringfügig in die Glas fasermaterialschicht 16 ein, was in Fig. 1 zeichnerisch ange deutet ist.

Das Vernetzungsmittel 18 kann auch in die Form 10 gegossen werden und darüber das Fasermaterial gelegt bzw. der Faser- Vorformling.

Die Menge des im Teilbereich 20 auf die Schicht 16 oder die Form 10 gegossenen Vernetzungsmittels 18 ist für die voll ständige Tränkung der gesamten Glasfasermaterialschicht 16 ausreichend. Als Richtwert für die aufzugießende Vernetzungs mittelmenge 16 gilt, daß für 1 m² Glasfasermatte der oben genannten Art 1 kg bis 1,5 kg Vernetzungsmittel erforderlich sind. Das Vernetzungsmittel 18 kann in kurzer Zeit auf den Teil bereich 20 der Schicht 16 aufgetragen werden, so daß die Person, die das Vernetzungsmittel 18 auf die Glasfasermaterialschicht 16 oder in die Form 10 gießt, nur kurzfristig den gesundheits schädlichen Dämpfen des Vernetzungsmittels 18 ausgesetzt ist. Die Menge an schädlichen Dämpfen bzw. Gasen ist auch deshalb gering, da die Oberfläche des Vernetzungsmittels 18 wegen der nur örtlichen Auftragung im Bereich 20 gering ist. Über eine geringe Oberfläche können Dämpfe oder Gase nur in geringen Mengen entweichen.

Über die Faserschicht 16 wird eine luftdurchlässige Material schicht 22 aufgelegt, nach der manuellen Einbringung des Ver netzungsmittels 18 bzw. vorher, sofern die Einfüllung des Vernetzungsmittels 18 im Druckbehälter 30 erfolgt. Diese luftdurchlässige Trennschicht aus sogenanntem Abreißgewebe ist in den Figuren mit dem Bezugszeichen 22 versehen. Auf diese Abreißgewebeschicht 22 wird anschließend eine weitere Schicht 24 aus luftdurchlässigem Material aufgelegt. Wegen ihrer Luftdurchlässigkeit in horizontaler und vertikaler Richtung ermöglicht die Schicht 24 auch beim späteren Preßvorgang, bei dem die Form 10 und das Gegendruckteil 26 zusammengepreßt werden, eine über die gesamte Oberfläche der Glasfasermaterialschicht 16 gleichmäßig und gleichzeitig wirkende Entlüftung.

Nachdem alle diese Schichten aufgetragen sind, wird der Formraum 10a der Form 10 mit einem Gegendruckteil 26 in Gestalt einer Folie oder eines Gummituches abgedeckt. Das Gegendruckteil 26 schließt luftdicht am Rand der Form 10 ab und kann dort durch einen Dichtungsrahmen 28 fixiert sein. Zum luftdichten Verbinden des Gegendruckteils 26 am Rand der Form 10 kann der Rand mit einem Dichtungsmittel bestrichen werden. Das Gegendruckteil 26 kann aus einer dünnen transparenten Folie, z. B. PVA oder anderen Materialien sowie aus nicht transparenten Materialien, z. B. dünnem Gummituch oder aus einem vorgeformten festen GFK- Teil bestehen.

In der Druckkammer 30 erfolgt durch den Überdruck bei gleichzeitiger Entlüftung des Formraumes 10a eine Ver formung des Gegendruckteiles 26 entsprechend des eindosierten Vernetzungsmittels 18.

Die über Füße 32 oder Rollen auf dem Boden des Druckbehälters 30 stehende Form 10 und das luftdicht mit dieser verbun dene Gegendruckteil 26 werden in dem Druckbehälter 30 einem allseitigen Überdruck ausgesetzt. Zu Beginn der Druck beaufschlagung ist das Ventil 12 der Leitung 14 geöffnet, so daß der Formraum 10a zwischen der Form 10 und dem Gegendruckteil 26 entlüftet wird.

Das Gegendruckteil 26 wird infolge der Druckerhöhung in zunehmendem Maße gedehnt und liegt schließlich an der Schicht 24 aus luftdurchlässigem Material "Entlüftungsschicht" an. Bei weiterer Druckerhöhung drückt das Gegendruckteil 26 von oben über die Schicht 22 und 24 gegen das Vernetzungsmittel und die Fasermaterialschicht. Dabei wird das Vernetzungsmittel 18 durch die Fasermaterialschicht 16 hindurchgepreßt und ge langt zur Leitung 14, über die es abfließen kann. Während dieser Phase ist das Ventil noch geöffnet. Über die aus dem Druckbehälter 30 führende Leitung 14 gelangt das Vernetzungs mittel 18 in den Behälter 34, in dem es aufgefangen wird. Das sich außerhalb des Druckbehälters 30 befindliche Ventil 12 kann geschlossen werden, sobald Vernetzungsmittel ohne Luft, d. h. blasenfrei, austritt.

Bei Dosierung des Vernetzungsmittels ist es nicht in jedem Fall notwendig.

Durch Schließen der Leitung 14 wird der weitere Austritt von Vernetzungsmittel 18 unterbunden. Der Überdruck in dem Druck behälter 30 gleibt aufrechterhalten, so daß die Form 10 und das Gegendruckteil 26 die mit Vernetzungsmittel 18 durch tränkte Fasermaterialschicht 16 während der langsam einsetzen den Härtung des Vernetzungsmittels 18 in gepreßtem Zustand zusammenhalten. In diesem Zustand hat sich zwischen dem Innen raum des Druckbehälters 30 und dem Formraum 10a zwischen Form 10 und dem Gegendruckteil 26 ein Druckausgleich eingestellt. Die beiden Formteile müssen also während des Preßvorgangs keinem relativen Überdruck standhalten. Als Form 10 reicht daher eine entsprechende Kunststoffschale mit Eigensteifigkeit aus, die für die Formgebung der Fasermaterialschicht ausreichend ist. Die Form 10 muß "eigenformbeständig" sein. Der Aufwand zum Herstellen der für die glasfaserverstärkten Kunststoff-Formteile erforderlichen Form 10 ist relativ gering, was geringe Investi tionskosten für die Form 10 bedeutet.

Durch Variation des Überdrucks in dem Druckbehälter 30, der im Bereich zwischen 3 und 10 bar liegt, aber auch Werte größer als 10 bar aufnehmen kann, wird die Menge an austretendem Vernetzungsmittel 18 beeinflußt. Das überschüssige Vernetzungs mittel wird in dem Behälter 32 aufgefangen, in dem es mengen mäßig erfaßt wird. Da sowohl die Fasermaterialmenge als auch die ursprüngliche aufgetragene Menge an Vernetzungsmittel 18 sowie der Anteil an ausgepreßtem Vernetzungsmittel bekannt sind, ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine einfache Möglich keit gegeben, den bezüglich der Festigkeit des hergestellten Formteils günstigsten Wert an Fasermaterial kontrolliert zu erreichen. Entscheidend dabei ist, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein hoher Fasermaterialanteil gewährleistet ist und das Fasermaterial vollständig und ausreichend mit Vernetzungs mittel durchtränkt ist.

Wie anhand von Fig. 2 zu erkennen ist, befindet sich inner halb des Druckbehälters 30 hinter einer Kuppel 36 eine Licht quelle 38. Die Kuppel 36 besteht aus transparentem Material, so daß bei eingeschalteter Lichtquelle 38 deren Licht durch die Kuppel 36 hindurch auf das transparente Gegendruck teil 26 trifft. Über die in ausreichender Weise lichtdurch lässigen Schichten 22 und 24 trifft das Licht der Lichtquelle 38 auf die Fasermaterialschicht 16 und das Vernetzungsmittel 18. Durch Einschalten der Lichtquelle 38 nach dem Auspressen über schüssigen Vernetzungsmittels und Absperren der Leitung 14 kann das mit Vernetzungsmittel 18 durchtränkte Fasermaterial gehärtet werden, wenn ein bei Licht aushärtendes Vernetzungs mittel verwendet wird. Das überschüssige in dem vor Lichteinfall geschützten Behälter 34 angesammelte Vernetzungsmittel kann wiederverwendet werden.

Sofern das Vernetzungsmittel 18 innerhalb des Druckbehälters 30 in die Form 10 mit Gegendruckteil 26 durch den Verbindungs rahmen 28 geschlossen in den Formraum 10a mit Faser- und Entlüftungsmaterial gepreßt wird, wie vor beschrieben, über die Dosierpumpe 37, kann das Vernetzungsmittel 18 mit den Polymerisations-Katalysatoren vor Eintritt in die Form 10 mittels eines Mischers auf die gewünschte bzw. erforderliche Qualität abgestimmt werden. Danach sind die Form 10 mit dem Gegendruckteil 26 durch den Luftdruck im Druckbehälter 30 gepreßt und die im Formraum 10a vorhandene Luft, wie auch die im Faser- und Entlüftungsmaterial, entweicht über die Ent lüftungsleitung 14 nach außen in den Auffangbehälter 34, wobei das Ventil 12 geschlossen werden kann. Die Verbindungslei tungen 37a sind mit Schnellverschlüssen und Rückschlagventilen versehen und die Verbindungsleitungen sind aus vorzugsweise flexiblem Material.

Bei Verwendung eines vorgeformten Gegendruckteils 26 wird eine Druckbeaufschlagung im Druckbehälter 30, über die steuer bare Regeleinheit 34 gewählt, die es ermöglicht, nach Ein bringen der dosierten und gemischten Vernetzungsmittelmenge 18 die vorhandene Luft ausgepreßt sowie die Druckbeaufschlagung so gesteuert, daß die vorgegebene Formteil-Qualität im Faser- Vernetzungsmittel-Verhältnis gesichert ist.

Durch die in Fig. 3 dargestellte Variante wird mittels einer Dosierpumpe 37 das Vernetzungsmittel 18 bei geschlossenem Druckbehälter 30 über die Leitung 37a eingebracht. Dadurch ist eine mechanisch bzw. automatisch steuerbare Dosierung möglich, ohne daß schädliche Dämpfe mit dem Personal oder der Umwelt in Berührung kommen.

Der Luftdruck im Druckbehälter 30 wird vorzugsweise über die Entleerungsleitung 33a mittels des Kompressors 33b durch geführt, bis zur Erreichung des statischen Drucks. Danach öffnen sich die Sperren und die Tür des Druckbehälters 30 kann geöffnet werden. Alle Sicherheitsgeräte für Druckbehälter nach den neuesten Bestimmungen des TÜV sind eingehalten und hier nicht im Detail aufgeführt.

Vorteil dieses Arbeitsablaufes ist

a) Energieeinsparung
b) die Schaffung eines umweltfreundlichen Arbeitsplatzes
c) Vermeidung von Umwelt-Verschmutzung und -Belastung.

D.) Beschreibung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und die erforderliche Vorrichtung zu schaffen, zur Her stellung von faserverstärkten Kunststoff-Formteilen, die

a) in der Qualität den heutigen Ansprüchen, dem Faser- Harz-Verhältnis, der Festigkeit und Optik, optimal entsprechen;
b) die bei der Herstellung keine Gesundheitsrisiken für das Arbeitspersonal darstellen und keine Umweltbelastung hervorrufen;
c) gegenüber allen bekannten Verfahren Arbeitszeit ein sparen;
d) geringe Investitionen für die Formen erfordern;
e) wo es darüber hinaus ermöglicht wird, die vorhandenen Formen für das Handauflege- und das Faserspritzverfahren zu verwenden;
f) eine kostengünstige, programmierbare Fertigung mit hohen Qualitätsansprüchen ermöglicht.

Als Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung vorge schlagen, die Form mit Fasermaterial auszulegen und die Fasermaterialschicht mit Vernetzungsmittel zu versehen, gegen die derart präparierte Fasermaterialschicht das Gegen druckteil zu setzen, welches am Rand luftdicht mit dem Form teil abschließt, Formteil und Druckteil in einem Druckbehälter einem allseitig wirkendem Druck auszusetzen und eine aus dem Formraum zwischen der Form und dem Gegendruckteil führenden, außerhalb des Druckbehälters endenden Leitung, vorzusehen, die bei Druckbeaufschlagung zunächst zur Ent lüftung und zum Vernetzungsmittelaustritt geöffnet und vor der Mischpolymerisation des Vernetzungsmittels geschlossen wird.

Bei der Erfindung handelt es sich um ein Preßverfahren, bei dem die beiden formgebenden Teile (Form und Gegendruckteil) in einem Druckbehälter einem allseitig wirkenden Druck ausge setzt werden. Durch den Überdruck werden die Form und das Gegendruckteil zusammengepreßt. Über die Leitung strömt Luft aus dem von der Form und dem Gegendruckteil umschlossenen Formraum aus. Ferner tritt aus der Leitung Vernetzungsmittel aus, das beim Zusammenpressen von Form und Gegendruckteil aus der Fasermaterialschicht herausgequetscht wird. Sobald blasen freies Vernetzungsmittel austritt, wird die Leitung vor der Mischpolymerisation des Vernetzungsmittels vorzugsweise ge schlossen. Der Druck im Druckbehälter bleibt bis zum Erhärten des Vernetzungsmittels erhalten, so daß die Form und das Gegendruckteil während der Erstarrung des Vernetzungsmittels mit derselben Anpreßkraft von beiden Seiten gegen die mit Vernetzungsmittel getränkte Fasermaterialschicht gepreßt wird. In diesem Zustand herrscht im Formraum derselbe Druck wie im Druckbehälter. Während des Preßvorganges bei geschlossener Leitung sind die beiden Formteile einem Differenzdruck also nicht ausgesetzt, weshalb sie nur eine geringe Stabilität aufweisen müssen. Lediglich eines der beiden formgebenden Formteile weist vorzugsweise eine Steifigkeit auf, die für die Formgebung und -erhaltung des Fasermaterials bei der Mischpolymerisation ausreichend ist. Das zweite formgebende Gegendruckteil kann aus einem flexiblen Baumaterial, z. B. einer dünnen Folie, bestehen.

Für bestimmte Kunststoff-Formteile ist es jedoch von Vorteil, wenn das Gegendruckteil aus festem Material, vorzugsweise dünnwandigem bzw. stabilem GFK gefertigt ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht den Einsatz von Formen (Form und Gegendruckteil), deren Herstellungskosten gering sind. Als Formteile können beispielsweise die konstruktiv einfachen Formen für das Handauflege- und Faserspritzverfahren verwendet werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können auf die Form und das Gegendruckteil wesentlich größere Drücke ausgeübt werden, als bei herkömmlichen Verfahren. Damit ist die Herstellung von großflächigen Kunststofformteilen möglich, deren Faseranteil bis zu 80% des Gesamtvolumens ausmacht.

Zum Herstellen eines faserverstärkten Kunststoffteils mit einem vorgegebenen Anteil an Vernetzungsmittel wird gemäß seiner vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung auf die Fasermaterial schicht zunächst eine größere Menge an Vernetzungsmittel aufge bracht, die Menge des bei Druckbeaufschlagung über die Leitung austretenden Vernetzungsmittels gemessen und die Leitung erst dann abgesperrt, sobald der berechnete Überschluß an Ver netzungsmittel ausgetreten ist. Dieser Überschuß an Vernetzungs mittel fließt beim Zusammenpressen der Formteile wieder ab. Indem die austretende Vernetzungsmittelmenge mengenmäßig erfaßt werden kann, ist es möglich, Kunststoff-Formteile mit einem Faser- Vernetzungsmittel-Verhältnis in jeder erforderlichen Qualität herzustellen.

Vorteilhafterweise wird die Entlüftungsleitung an die Einheit aus Form und Gegendruckteil am höchsten gelegenen Bereich der Form einheit angeschlossen. Hierdurch wird eine zuverlässige Ent lüftung des Formraumes ermöglicht, da durch die Einmündung der Leitung in den Formraum in dessen höchstgelegenem Bereich sämtliche Luft abgeführt wird.

Diese Formeinheit ist aus einem für den Einsatzzweck, ent sprechend der Stückzahl und Oberflächenqualität, ausgewählten Material gefertigt.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren muß nicht mit vor getränkten Fasermaterialschichten gearbeitet werden. Vielmehr wird das Vernetzungsmittel auf die Fasermaterialschicht in den Formraum gegeben. Dabei ist es auch ausreichend, das Vernetzungs mittel bei noch nicht aufgesetztem Gegendruckteil nur auf einem Teilbereich der Fasermaterialschicht aufzutragen. Durch die hohen Anpreßkräfte, mit denen die beiden Formteile (Form und Gegendruck teil) gegen die Fasermaterialschicht drücken, wird das Vernetzungsmittel ausgehend von der Auftragsstelle horizontal und vertikal durch die gesamte Fasermaterialschicht gepreßt. Das Drucktränken der Fasermaterialschicht mit Vernetzungs mittel erfolgt bei durch das Gegendruckteil abgedecktem Form raum im Druckbehälter. Das erfindungsgemäße Verfahren ist also bezüglich seiner Umweltfreundlichkeit und der Entsorgung der ohne gesundheitsschädliche Dämpfe versehenen Luft, vorteilhaft.

Vorzugsweise wird vor dem Aufsetzen des Gegendruckteils auf die mit Vernetzungsmittel versehene Fasermaterialschicht eine Schicht aus luftdurchlässigem Material aufgebracht. Diese Schicht ist sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung luftdurchlässig. Über diese luftdurchlässige Schicht können Lufteinschlüsse besser und schneller abgeführt werden. Außerdem erfolgt die Entlüftung des Formraumes bei bereits an der Entlüftungsschicht anliegendem Gegenformteil schneller und gleichmäßiger. Bei dem luftdurchlässigen Material handelt es sich beispielsweise um Fasermaterial, das sich nicht mit dem Laminat verbindet.

Je nach den herzustellenden faserverstärkten Kunststoff-Formen braucht die Entlüftungsschicht nach der Erstarrung des Ver netzungsmittels von der Kunststoff-Form nicht abgenommen zu werden. Dies ist z. B. dann der Fall, wenn mehrere Kunststoff teile zu einem faserverstärkten Bauteil zusammengesetzt werden, hierbei muß die Entlüftungsschicht jedoch nach dem Preßvor gang entfernt werden, wie es z. B. bei Platten, Schalen oder dergleichen der Fall ist, wird zwischen die Entlüftungsschicht und die mit Vernetzungsmittel versehene Fasermaterialschicht eine luftdurchlässige Trennschicht eingebracht, die aus einem sich nicht mit dem Vernetzungsmittel und dem Fasermaterial verbindenden Material besteht. Eine solche Schicht wird auch Abreißschicht oder -gewebe genannt. Die Trennschicht erlaubt das Abziehen von der Entlüftungsschicht von dem mit Vernetzungs mittel durchtränkten Fasermaterial nach der Mischpolymerisation.

Bei Verwendung eines bei Licht härtendem Vernetzungsmittel wird das mit diesem durchtränkte Fasermaterial erst nach der Ab sperrung der Leitung dem Licht ausgesetzt. Das hat den Vorteil, daß das während des Zusammenpressens von Form und Gegendruck teil über die Leitung austretende überschüssige Vernetzungsmittel nicht härtet, also aufgefangen und wiederverarbeitet werden kann. In dem Druckbehälter ist eine Lampe vorgesehen. Beim Einsatz von lichthärtenden Vernetzungsmitteln tritt nach Einstrahlung des Lichtes auf das Faser-Vernetzungsmittel-Gemisch die Misch polymerisation ein.

Die Einbringung des Vernetzungsmittels kann auch in die Form vor dem Einlegen des Fasermaterials erfolgen, wobei der Ver fahrensablauf sich nicht wesentlich verändert.

Das Fasermaterial kann auch als Vorformling gefertigt in die Form eingelegt werden.

Ferner liegt der Erfindung die halb- oder vollautomatische Fertigung von faserverstärkten Kunststoff-Formteilen zu Grunde. Hierbei wird der Grundgedanke der vorbeschriebenen Erfindung um den automatischen Ablauf im Druckbehälter erweitert.

Die Form wird mit einem Faserschichtteil - vorzugsweise als Faser-Vorformling - belegt und mit einem lichtdurchlässigen, elastischen oder festen Gegendruckteil luftdicht geschlossen, wird in den Druckbehälter eingebracht und mit dem Anschluß der Entlüftungsleitung sowie den flexiblen Leitungen für Polymer- Katalisatoren versehen und nach Schließung der Tür des Druck behälters wird der erforderliche Luftdruck automatisch in den Druckbehälter eingeleitet; danach wird das Vernetzungsmittel von der Dosierpumpe in den Formraum gepreßt, unter gleichzeitiger Mischung durch den Mischer; die Luft im Formraum entweicht über die Entlüftungsleitung; das Ventil unterbricht den Fließvorgang nach Erreichen des vorprogrammierten Verhältnisses Faseranteil- Vernetzungsmittel durch die Drucksteigerung und die Misch polymerisation beginnt durch Lichteinstrahlung oder exotherme Reaktion. Durch dieses System kommt kein Arbeitspersonal mit den gesundheitsgefährdenden Dämpfen in Berührung und es ent steht keinerlei Umweltbelastung.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung faserverstärkter Kunststoffteile, bei dem

- ein Formraum 10a mit einer Fasermaterialschicht 16 gefüllt wird,
- die im Formraum 10a befindliche Fasermaterialschicht 16 mit Vernetzungsmittel 18 versehen wird,
- gegen die Fasermaterialschicht 16 ein Gegendruckteil 26 ge setzt wird, das am Rand luftdicht abschließt,
- die aus der Form 10 und Gegenformteil 26 bestehende Einheit in einem Druckbehälter 30 einem allseitig wirkendem Druck ausgesetzt wird und
- eine aus dem Formraum 10a, zwischen der Form 10 und dem Gegendruckteil 26 nach außerhalb des Druckbehälters 30 führende Leitung 14 die nach der Druckbeaufschlagung zur Entlüftung des Formraumes und
- zum Austritt des überschüssigen Vernetzungsmittels 18 geöffnet ist und
- vor der Mischpolymerisation der Fließvorgang unterbrochen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung 14 abgesperrt wird, sobald nach der Druckbeauf schlagung nur noch Vernetzungsmittel 18 austritt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasermaterialschicht 16 mit einer größeren Menge an Vernetzungsmittel 18 versehen wird, als es zum Herstellen eines faserverstärkten Kunststofformteils mit einem vor gegebenen Anteil an Vernetzungsmittel 18 erforderlich ist, daß die Menge des bei Druckbeaufschlagung über die Leitung 14 austretenden Vernetzungsmittels 18 gemessen wird, und daß die Leitung 14 abgesperrt wird, sobald die zuviel gegebene Vernetzungsmittelmenge ausgetreten ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Dosierpumpe 35 außerhalb des Druckbehälters 30 über die Leitung 35a die benötigte Menge Vernetzungsmittel 18 in den mit Fasermaterial gefüllten Formraum 10a im Druck behälter 30 eingepreßt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Vernetzungsmittel 18 mit den entsprechenden Polymeri sations-Katalysator vor dem Einpressen in den mit Faser material gefüllten Formraum 10a gemischt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einpressung des gemischten Vernetzungsmittels 18 an beliebiger Stelle der Form erfolgt, vorzugsweise von unten.

7. Verfahren nach Anspruch 1, 4, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbeaufschlagung des Gegendruckteils 26 entsprechend der Qualität des Kunststofformteils erfolgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekenn zeichnet, daß das Vernetzungsmittel 18 bei noch nicht aufgesetztem Gegendruckteil 26 nur auf einen Teilbereich 20 der Fasermaterialschicht 16 aufgetragen wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß auf die mit Vernetzungsmittel 18 versehene Fasermaterial schicht 16 eine Schicht 24 aus luftdurchlässigem Material aufgebracht wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasermaterialschicht 16 ein Vorformling ist.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das luftdurchlässige Material sich nicht mit dem Laminat verbindet.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10-12, dadurch ge kennzeichnet, daß vor der Anordnung der Schicht 24 aus luftdurchlässigem Material auf die mit Vernetzungsmittel 18 versehene Fasermaterialschicht 16 eine Trennschicht 22 aus einem sich nicht mit dem Vernetzungsmittel 18 verbindendem luftdurchlässigen Material aufgebracht wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekenn zeichnet,
daß ein bei Licht härtendes Vernetzungsmittel 18 verwendet wird und
daß nach dem Absperren der Leitung 24 das mit Vernetzungs mittel 18 durchtränkte Fasermaterial dem Licht ausgesetzt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 1-7 u. 9-13, dadurch gekenn zeichnet, daß die Druckbeaufschlagung der Einheit Form 10 und Gegendruckteil 26 im Druckbehälter 30 variabel und programmiert steuerbar ist, wobei der Luftdruck um eine Potenz X höher ist als der Einspritzdruck des im Druckbe hälter 30 vor der Form gemischten Vernetzungsmittels 18, wo nach Erreichung der programmierten Menge des Vernetzungs mittels 18 für das herzustellende Kunststofformteil sich das Steuerventil automatisch schließt und der Luftdruck im Druckbehälter 30 mit der im Formraum 10 verbliebenen Rest luft über die Leitung 14 ausgesperrt wird bis das geforderte Faser-Vernetzungsmittel-Verhältnis erreicht ist, danach wird der Fließvorgang manuell oder gesteuert unterbrochen und die Mischpolymerisation eingeleitet, durch Lichteinstrahlung oder exotherme Reaktion.

15. Vorrichtung zur Herstellung faserverstärkter Kunststoff ormteile nach dem Verfahren Anspruch 1-14 mit

- einer Form 10 und einem Gegendruckteil 26, die einen Formraum 10a umschließen und
- einem Druckbehälter 30, in dem die Form 10 und Gegendruck teil 26 gebildete Einheit einem allseitig wirkenden Druck aussetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß
- die Form 10 eine Steifigkeit hat, die für die Form gebung ausreichend ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Form 10 aus zweckdienlichem Material gefertigt ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 1-16, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegendruckteil 26 aus einer transparenten Folie besteht.

18. Vorrichtung nach Anspruch 1-16, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegendruckteil 26 aus einem elastischen Material besteht.

19. Vorrichtung nach Anspruch 1-15, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegendruckteil 26 aus einem festen, vorgeformten - vorzugsweise GFK-Material - besteht.

20. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckbehälter 30 vorzugsweise mit einem Überdruckbe hälter 33 verbunden ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 15 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Druckbehälter 30 und dem Überdruckbe hälter 33 eine steuerbare bzw. programmierbare Regeleinheit 34 in der Druckbefüllungsleitung 33a vorhanden ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 15 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Druckbehälter 30 und dem Überdruckbehälter 33 eine Entleerungsleitung 33b - vorzugsweise mit einem Kompressor - vorhanden ist.

23. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungsleitung 14 aus dem Druckbehälter 30 geführt ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 15 und 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungsleitung 14 zwischen Druckbehälter 30 und Form 10 vorzugsweise aus einer flexiblen Verbindungs leitung mit Schnellverschlüssen besteht.

25. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen 37a der Dosierpumpe 37 in der Wandung des Druckbehälters 30 als Durchgangsleitung fest montiert sind, die mit Rückschlagventil und Schnellverschlüssen 37b auf der Innenseite des Druckbehälters 30 versehen sind.

26. Vorrichtung nach Anspruch 15 und 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Füll-Leitung 37a und 37b innerhalb des Druckbe hälters 30 mit einer Mischeinheit 39 versehen ist, die vorzugsweise an der Form 10 montiert ist.

27. Vorrichtung nach Anspruch 15, 22 und 23, dadurch gekenn zeichnet, daß die Verbindung der Füll-Leitung 37a und 37b vorzugsweise aus flexiblem Material ist und daß an dem Übergang zur Mischeinheit 39 Schnellverschlüsse mit Rück schlagventilen angeordnet sind.