DE4244692C1 - Verfahren zur Herstellung von hohlförmigen Kunststofformteilen aus Faserverbundwerkstoffen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von hohlförmigen Kunststofformteilen aus FaserverbundwerkstoffenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein verfahren zur Herstellung von
hohlförmigen Kunststoffteilen aus Faserverbundwerkstoffen
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zur Herstellung von Kunststoffteilen aus Faserverbund
werkstoffen, z. B. aus Aramid-, Kohle-, oder Glasfasern
sind Handlaminierverfahren bekannt, bei denen das Laminat
in eine Form eingelegt wird, die als Positiv- oder
Negativform ausgeführt sein kann, wobei nach dem Ein
bringen des Harzes dessen Verteilung und die Tränkung der
Gewebe manuell mit Spachtel, Roller oder Pinsel erfolgt.
Das Handlaminierverfahren kann zwecks besserer Entlüftung
des Laminats und besserer Ausfüllung enger Radien unter
Vakuum erfolgen. Dabei ist vorgesehen, daß das Laminat
mit einer Abdeckfolie versehen wird, die gegenüber der
Form abgedichtet ist, damit zwischen Abdeckfolie und Form
ein Vakuum entstehen kann.
Zur Verstärkung des Anpreßdrucks des Laminats gegen die
Form, kann die Form in einem Autoklaven angeordnet sein
und die Aushärtung unter einem Druck bis zu 6 bar und
ggf. bei einer Temperatur von bis zu 200°C erfolgen.
Bei hohlförmigen Kunststoffteilen ist es bekannt, die
Hohlformen aus zwei oder mehreren Formteilen zusammen
zusetzen und zu verkleben. Dies hat den Nachteil, daß die
Festigkeit des Hohlkörpers auf diese Weise entscheidend
an den Nahtstellen geschwächt ist, so daß derartige Teile
bei hohen Festigkeitsanforderungen, z. B. Fahrradrahmen,
Fahrradgabeln, Flügeln von Windkraftanlagen, usw., aus
Festigkeitsgründen nicht geeignet sind.
Es ist auch bekannt, hohlförmige Kunststofformteile mit
einem in dem Kunststoffteil verbleibenden Schaumkern
herzustellen. Derartige Kunststoffhohlteile haben den
Nachteil, ein höheres Gewicht aufzuweisen, wobei der in
dem Hohlteil verbleibende Kern die Festigkeit des Kunst
stoffteils ebenfalls beeinträchtigen kann. Ein weiterer
Nachteil besteht darin, daß die Oberfläche nicht in der
gewünschten Oberflächenqualität hergestellt werden kann
und infolgedessen aufwendig nachbearbeitet werden muß.
Aus der DE OS 17 29 060 ist bekannt, auf einen aufblasbaren
Dorn mit Kunstharz imprägniertes Fasermaterial
aufzubringen, diesen belegten Dorn in eine teilbare
Außenform einzubringen und aufzublasen, wobei das
Fasermaterial gegen die Innenfläche der Form gepreßt
wird, dann das Harz auszuhärten und schließlich den
aufblasbaren Dorn nach seiner Druckentlastung über eine
Öffnung im fertigen Gegenstand zu entfernen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zur Herstellung von hohlförmigen Kunststofformteilen aus
Faserverbundwerkstoffen anzugeben, bei dem eine höhere
Festigkeit des Kunststofformteils bei geringerem Gewicht
und bei verbesserter Oberflächenqualität erzielt wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des An
spruchs 1.
Gemäß der Lösung dieser Aufgabe sind erfindungsgemäß
folgende Verfahrensschritte vorgesehen:
Es wird zunächst ein gegenüber dem Endprodukt um die
Wandstärke des Kunststofformteils verkleinerter Kern
hergestellt, auf dem zunächst eine dünne Stützform aus
mindestens einer Laminatschicht hergestellt wird. Nach
dem Aushärten der dünnwandigen Stützform wird diese
zwecks Entnahme des Kerns aufgetrennt und anstelle des
Kerns ein aufblasbarer Schlauch in die Stützform ein
gesetzt. Der Schlauch wird bis zum Anliegen an die
Stützform aufgepumpt. Anschließend wird die gewünschte
Anzahl von Laminatschichten auf die Stützform aufgetragen
und das noch nicht ausgehärtete Laminat in die mehrtei
lige Negativform eingelegt. Nunmehr wird der Schlauch in
der Stützform auf einen erhöhten Innendruck aufgepumpt,
wodurch das Laminat über die Stützform mit hohem Druck
gegen die Negativform angepreßt wird. Nach dem Aushärten
des Laminats wird der Schlauch nach Druckentlastung über
eine Öffnung des Kunststofformteils entfernt.
Dieses Verfahren eignet sich insbesondere für röhrenför
mige Kunststofformteile. Aufgrund des von innen gegen die
Negativform erzeugbaren Druck auf die Laminatschicht,
läßt sich eine glatte Außenoberfläche erzielen, die nur
einer geringen Nachbearbeitung bedarf.
Das Verfahren ermöglicht in vorteilhafter Weise eine
Druckbeaufschlagung des hohlförmigen Kunststofformteils
von innen während des Aushärtevorgangs, wobei eine glatte
Außenoberfläche erzielt wird, die nur noch eine geringe
Nachbearbeitung erfordert, wobei kein bleibender Kern im
Inneren des Kunststofformteils verbleibt. Aufgrund des
hohen von innen aufgebrachten Drucks werden überschüssi
ges Harzmaterial sowie Luftblasen aus dem Laminat
herausgedrückt, wobei das Kunstharz in ggf. in der
Negativform vorgesehene Harzkanäle entweichen kann. Die
Ausscheidung von Luftblasen und überschüssigem Kunstharz
im Laminat haben nicht nur die Verbesserung der Ober
flächenqualität sondern auch eine Festigkeitserhöhung des
Kunststofformteils zur Folge.
Das Verfahren ermöglicht in vorteilhafter Weise die
Herstellung komplizierter hohlförmiger Kunststofform
teile, z. B. einteilige Speichenräder für Rennsport
fahrräder.
Da die Form einstückig hergestellt wird, entstehen keine
äußeren Nähte, die die Festigkeit des Kunststofformteils
beeinträchtigen. Auch bei diesem Verfahren verbleibt kein
Kern in dem Kunststofformteil, so daß das Gewicht bei
nahtlosen hohlförmigen Kunststofformteilen aus Faserver
bundwerkstoffen reduziert werden kann und gleichzeitig
deren Festigkeit erhöht werden kann.
Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert:
Es zeigt
Fig. 1 ein Kunststofformteil in einer Negativform
und
Fig. 2 eine Seitenansicht der Negativform gemäß Fig. 1.
Fig. 1 zeigt eine Negativform mit einem Kunststofform
teil 6. Die Negativform 1 ist zweiteilig und besteht aus
einem Unterteil 2 und einem Oberteil 3. Das Oberteil 3
ist in die Fig. 1 teilweise weggebrochen dargestellt, so
daß das in dem Unterteil 2 der Negativform 1 liegende
Kunststofformteil 6 ersichtlich ist, das seinerseits
gebrochen dargestellt ist, um eine die Innenkontur des
Kunststofformteils bildende Stützform 22 und einen gegen
die Stützform 22 aufpumpbaren Luftschlauch 24 zu zeigen.
Der Luftschlauch ist über ein Luftventil 26 von außen
aufpumpbar, das durch eine Öffnung 14 der Negativform 1
nach außen geführt ist.
Die Stützform 22 wird vorzugsweise als einschichtiges
Laminat auf einem nicht dargestellten Kern hergestellt,
dessen Maße um die Laminatstärke des Kunststofformteils
6 gegenüber dem Fertigmaß des Kunststofformteils ver
ringert ist. Die auf diese Weise hergestellte dünnwandige
Stützform 22 wird nach dem Aushärten aufgeschnitten, um
den Kern zu entfernen und an dessen Stelle den Luft
schlauch 24 einzusetzen. Dann wird der Luftschlauch
aufgepumpt bis er leicht gegen die Innenkontur der
Stützform anliegt. Dann werden mehrere Laminatschichten
entsprechend der gewünschten Schichtstärke des Laminats
10 bzw. der gewünschten Wandstärke des Kunststofform
teils 6 aufgetragen, wobei vorzugsweise strumpfartige
Gewebe aus Kohle-, Aramid-, oder Glasmaterial eingesetzt
werden.
Anschließend wird das aus den ungehärteten Laminatschichten 10 bestehende Kunststofformteil in die Form 1
eingelegt und der Luftschlauch auf einen Innendruck von
ca. 1,5 bis 3 bar, vorzugsweise ca. 2 bar aufgepumpt,
wodurch das Laminat 10 gegen die Negativform 1 angepreßt
wird, so daß in vorteilhafter Weise Luftblasen und
überschüssiges Kunstharz aus dem Laminat 10 herausgepreßt
werden. Die Negativform 1 kann zu diesem Zweck nicht
dargestellte Harzkanäle aufweisen, die das überschüssige
Kunstharz und ggf. die herausgepreßte Luft aufnehmen
können. Beim Aushärten des Laminats verbindet sich die
Stützform 22 mit den weiteren Schichten 10 des Laminats und
bildet eine einheitliche Wandung des Kunststofformteils 6.
Nach dem Aushärten des Kunststofformteils kann der Luft
schlauch 24 über die Durchtrittsöffnung 14 im Kunst
stofformteil für das Luftventil entnommen werden, so daß
kein Kern im Inneren des Kunststofformteils verbleibt.
Das Aushärten kann unter Vakuum erfolgen und/oder in
einem Autoklaven.
Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung von hohlförmigen Kunst
stofformteilen aus Faserverbundwerkstoffen durch
- - Herstellen eines gegenüber dem Kunststofformteil um die Laminatstärke verkleinerten Kerns,
- - Auflaminieren einer dünnen Stützform aus mindestens einer Laminatschicht auf den Kern,
- - Auftrennen der Stützform nach dem Aushärten der Laminatschicht zur Entnahme des Kerns,
- - Einsetzen eines aufblasbaren Schlauchs in die Stützform anstelle des Kerns,
- - Aufpumpen des Schlauchs bis zum Anliegen an die Stützform,
- - Auftragen einer gewünschten Anzahl von Laminat schichten auf die Stützform,
- - Einlegen der mit den Schichten des Kunststofformteils überlaminierten Stützform in eine mehrteilige Nega tivform,
- - Aufpumpen des Schlauchs in der Stützform auf einen erhöhten Innendruck,
- - Aushärten des Laminats zu dem Kunststofformteil unter Vakuum und/oder in einem Autoklaven,
- - Entfernen des Schlauchs nach Druckentlastung über eine Öffnung des Kunststofformteils.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stützform mehrteilig mit Trennfuge ausge
bildet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Innendruck des Schlauchs ca. 1,5
bis 3,0 bar, vorzugsweise ca. 2 bar beträgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Kunststofformteil nahtlos
laminiert wird.
Priority Applications (2)
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- 1992-09-11 DE DE4244692A patent/DE4244692C1/de not_active Expired - Fee Related
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