DE4421421C2 - Trocknungsverfahren für Bauteile aus faserverstärkten Kunststoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen von Bauteilen aus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere von Bauteilen mit sandwichartigem Aufbau, bei dem das zu trocknende Bauteil einem verminderten Umgebungsdruck ausgesetzt wird.

Bauteile aus faserverstärkten Kunststoffen, beispiels­ weise Sandwichstrukturen, bei denen Wabenzellkerne durch Decklagen aus faserverstärkten Laminaten, wie unter Verwendung von Glas-, Kohlenstoff- oder Armid­ fasern, verschlossen sind, können in feuchter Umgebung Wasser aufnehmen. Dieses Wasser dringt aufgrund von Undichtigkeiten in den Decklagen über Kapillaren, die durch bereits vorhandene oder während des Betriebes des Bauteils entstehende Mikrorisse gebildet werden, in das Bauteilinnere ein. Um das betreffende Bauteil reparieren zu können, d. h. um, die entstandenen Un­ dichtigkeiten durch das Aufbringen einer oder mehrerer weiterer Decklagen aus faserverstärktem Kunststoff ver­ schließen zu können, ist es unbedingt erforderlich, zunächst das bereits eingedrungene Wasser aus dem Inneren des Bauteils zu entfernen. Geschähe dies nicht, so würde das verbliebene Wasser bei der zur Aushärtung dieser zusätzlichen Decklagen erforderlichen erhöhten Temperatur, etwa 180°C, sieden und es würde dadurch unweigerlich zu einer Delamination zwischen Wabenzell­ kern und Deckschicht kommen.

Zwar ist es bereits bekannt, Bauteile aus Faserverbund­ werkstoffen in konventionellen Öfen unter Zufuhr von Wärme und gegebenenfalls bei vermindertem Druck zu trocknen und auf diese Weise molekular in der Matrix gebundenes Wasser zu entfernen, jedoch ist dieses Ver­ fahren nicht geeignet, das durch Kapillaren in Sand­ wichstrukturen eingedrungene Wasser zu entfernen. Eine Temperaturerhöhung und/oder ein Absenken des Druckes würde, wie bereits beschrieben, das Wasser im Inneren des Bauteils zum Sieden bringen und so zur Zerstörung des Bauteils führen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das eine Trocknung derartiger Bauteile ermöglicht, ohne daß damit zugleich die Gefahr einer Beschädigung gegeben ist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentan­ spruchs 1.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermög­ licht es dabei, Bauteile aus Sandwichstrukturen mit Wabenzellkernen und faserverstärkten Kunststoffen, die durch eingedrungene Feuchtigkeit bereits stark ge­ schädigt sind, durch das Auflaminieren zusätzlicher Deckschichten wieder verwendungsfähig zu machen und so einen kostspieligen Austausch dieser Teile gegen neue zu vermeiden.

Die Erfindung macht dabei Gebrauch von dem an sich be­ kannten Verfahren der Gefriertrocknung, wie es bei­ spielsweise im Bereich der Lebensmitteltechnik einge­ setzt wird.

Bei der Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung werden die zu trocknenden Bauteile zunächst für einen Zeitraum einer Temperatur von etwa -10°C ausgesetzt, der hinreichend lang ist, um sicherzustellen, daß sämt­ liche im Bauteil befindliche Feuchtigkeit in Eis über­ führt wurde. Die Dauer dieses Zeitraumes richtet sich dabei sowohl nach der Bauteildicke als auch nach der Wärmeleitung des zu behandelnden Materials. An­ schließend wird das Bauteil in einem Vakuumbehälter einem Umgebungsdruck ausgesetzt, der < 0,5 mbar (50 Pa) beträgt. Unter diesen Bedingungen erfolgt die Trocknung des Bauteils durch Sublimation des Eises, d. h., indem das Eis direkt vom festen in den gasförmigen Aggregat­ zustand überführt wird, ohne die flüssige Phase zu durchlaufen. Das im Wabenkern entstehende Gas wird über einen herkömmlichen Kondensator abgesaugt und so aus dem Bauteil entfernt, das dann nach seiner Entnahme aus dem Vakuumbehälter auf die beschriebene Weise repariert werden kann.

Durch die niedrigen Temperaturen, die das Bauteil während des Trocknungsvorgangs aufweist, wird nicht nur verhindert, daß das in seiner Inneren enthaltene Wasser bei der vorgenommenen Druckabsenkung zu sieden beginnt, vielmehr bewirkt die Schrumpfung des Materials zugleich eine Vergrößerung der vorhandenen Kapillaren, wodurch die Entfernung des im Bauteil enthaltenen Eises zusätzlich beschleunigt wird.

Sollten dennoch die vorhandenen Kapillaren nicht aus­ reichen, um sämtliche im Bauteil enthaltene Feuchtig­ keit zu entfernen, so ist es im Rahmen des erfindungs­ gemäßen Verfahrens auch möglich, das Bauteil vor dem Trocknungsprozeß zusätzlich mit feinen Bohrungen zu versehen, deren Durchmesser in der Größenordnung von 0,1 mm liegt und die durch eine später aufzulami­ nierende zusätzliche Deckschicht wieder verschlossen werden.

Claims (5)

1. Verfahren zum Trocknen von Bauteilen aus faserver­ stärktem Kunststoff, insbesondere von Bauteilen mit sandwichartigem Aufbau, bei dem das zu trocknende Bauteil einem verminderten Umgebungsdruck ausge­ setzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil zunächst auf eine Temperatur unterhalb von 0° Celsius abgekühlt wird und bei dieser Temperatur dem verminderten Druck ausgesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil auf eine Temperatur von etwa -10° Celsius gekühlt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Umgebungsdruck < 0,5 mbar (50 Pa) beträgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in das Bauteil vor dem Abkühlen zusätzliche Bohrungen eingebracht werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil aus Wabenzellkernen besteht, die durch Deckschichten aus einem faser­ verstärkten Kunststoff verschlossen sind.