DE69808149T2 - Verfahren zur herstellung von masten, holmen oder kolonnen aus faserverstärktem kunststoff - Google Patents

Description

• Dieses Verfahren bezieht sich auf die Herstellung von leichten hochfesten Säulen, Masten oder Holmen, wie solche - aber nicht auf diese beschränkt - in der Segelbootindustrie, unter Verwendung von faserverstärkten Kunststoffen, so wie Kohlenstoff, Kevlar® und Glasfasern, die mit einem verbindenden Harz, so wie Epoxid oder Polyester, getränkt sind.
• Im allgemeinen werden faserverstärkte Masten oder Holme, wie solche, die in der Segelbootindustrie verwendet werden, um eine Patrize oder einen Formkern gewickelt oder geformt und erfordern eine Oberflächenbehandlung an der Außenseite, die arbeitsintensiv und daher teuer ist.
• Alternativ werden sie in Handfertigung als zwei oder mehr getrennte Teile unter Verwendung von Negativformen aufgebaut und später in Längsrichtung verklebt, um den geschlossenen Abschnitt zu bilden, ein zeitaufwendiges Verfahren, das sorgfältiger Überwachung bedarf um zuverlässig verbundene Verbindungsstellen zu erzeugen. Zusätzlich verwenden beide Methoden gewöhnlich Vakuumeinhüllungen und Hitze-Aushärtung in großen Öfen oder Autoklaven, was weiter zu den Herstellungskosten beiträgt.
• In einem anderen Verfahren, das in der EP-A 0 396 269 beschrieben ist, wird die achterne Seite des Mastes, mit Seitenflanschen, zuerst in einer Negativform mit entfernbaren Seiten geformt. Nach dem Aushärten werden die Formseiten entfernt um die äußeren Seiten der Flansche freizulegen, und mastförmige Positivformen werden in den ausgehärteten Abschnitt eingebracht. Der Rest des Mastes wird dann um die Positivformen und die freiliegenden Flansche geformt um den geschlossenen Abschnitt zu vollenden. Diese Methode erscheint sogar noch komplizierter als die vorher beschriebenen und mir ist kein Hersteller bekannt, der dieses Verfahren benutzt.
• Meine einzelne konkave oder "U"-förmige Negativform-Methode überwindet viele dieser Probleme, indem sie es ermöglicht, daß das Teil unter Verwendung irgendeiner herkömmlichen Aufbau-Technik geformt wird und macht es leicht, die Dicke, Ausrichtung und Zusammensetzung des Formens, ohne die äußeren Abmessungen des fertigen Teiles zu beeinflussen, zu verändern. Der erforderliche Querschnitt der konkaven Negativform, die letztendlich einen geschlossenen fertigen Abschnitt der gewünschten Gestalt erzeugen wird, kann leicht durch Berechnung, Versuch und Irrtum, oder gewöhnlicher durch eine Verbindung der beiden vorausbestimmt werden.
• Die einzige Verbindungsstelle, die erforderlich ist, den geschlossenen Abschnitt zu erzeugen, kann auch verhältnismäßig leicht bewirkt werden und kann in einer Anzahl verschiedener Wege erreicht werden, von denen hier einige erläutert werden.
• Zusätzlich, bevor das ausgehärtete Teil zugeklammert, verbunden/verklebt wird, können Einsätze und Verstärkungsplatten an die Innenseite des Abschnitts geklebt oder befestigt werden, um örtliche Lasten, die durch Beschlagteile und Befestigungen, wie Salings, Zapfen, Segelnuten oder Seilscheiben im Falle von Segelbootmasten verursacht werden, aufzunehmen. Zusätzliche Teile wie Führungen für Verdrahtungen können auch in diesem Stadium hinzugefügt werden.
• Wenn eine gefärbte Gel-Beschichtung an der Formoberfläche benutzt wird, wird das Teil kein Anstreichen erfordern und im dem erläuterten Beispiel wird es nur eine geringe Menge an Fertigstellungsarbeit längs des Randes der verbundenen Verbindungsstelle benötigen. Alternativ kann eine Segelschiene oder dergleichen, die über der Verbindungsstelle befestigt werden soll, so geformt sein, daß sie den unbehandelten Rand verbirgt, und damit weiter die Fertigstellungszeit vermindert.
• Ein noch weiterer Vorteil dieser Methode ist es, daß das Zusammenklammern des "U"-förmigen Abschnitts die Wände vorspannt und dadurch ihre Widerstandsfähigkeit gegen Knickung erhöht.
DIE ZEICHNUNGEN
• In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 den Querschnitt einer Negativform für einen typischen Seegelbootmast in der 1 die Form ist (typischerweise glasverstärkter Kunststoff) und 2 ein Sperrholz-Stütze/Gerüst, das ermöglicht, daß die Form auf die Seite gedreht wird, um die Anwendung zu erleichtern. Das Teil 3 mit nach innen gewendeten Flanschen 4 und 5 und einer Materialüberlappung 6 wird durch die Öffnung 7 an die Form angelegt. Nach teilweisem oder vollständigem Aushärten wird ein Aluminium- oder ein ähnlicher Streifen 8 an die Unterseite des rechten Flansches 5 angeklebt, der tiefer ist als der linke Flansch 4, um einen Betrag, der gleich der beabsichtigten Dicke des Teiles ist.
• Fig. 2 zeigt das gehärtete Teil 3, aus der Form entfernt, wobei die Flansche zusammengeklammert sind, um einen geschlossenen Abschnitt zu bilden. Ein Verbindungsmittel, wie Epoxid, 9, wurde zwischen den Flanschen aufgebracht, und eine Segelnut 10 aus Aluminium oder Ähnlichem wurde befestigt, 11, mit geeignetem Befestigungsmitteln so wie Nieten (pop-rivets) oder Schneidschrauben oder Maschinenschrauben, durch die Flansche zum Aluminiumstreifen 8 an der Innenseite, was die Verbindung zusammenzieht und sowohl eine chemische wie auch eine mechanische Verbindung schafft. Bei diesem Beispiel wird die doppelte Dicke, die durch die Überlappung 6 auf der Vorderkante geschaffen wird, durch die doppelte Dicke der verbundenen Flansche an der hinteren Kante ergänzt, um zusätzliche Steifheit in der vorderen und hinteren Achse zu schaffen. Zusätzliche Steifheit der Querschiffsachse kann auch während des Formstadiums durch Einführen einer Überlappung an den Seiten oder durch Hinzufügen einer schmalen Schicht oder Schichten unidirektionaler Fasern in diesem Bereich geschaffen werden.
• Fig. 3 ist ein Beispiel einer einfachen Klammer, die aus Sperrholz und 2" · 4" (50 mm · 100 mm) Bauholz hergestellt werden kann und verwendet werden kann, um das gehärtete "U"-förmige Teil in den erforderlichen geschlossenen Abschnitt zu klammern. Sie besteht aus einer festen Basis und Seite 1, und einer Schwenk-Seite 2, die auf Schraube und Mutter 3 schwenkt, und geöffnet und geschlossen wird mittels einer Gewindeschraube 4, die sich in einer Metallröhre 5 dreht. Eine Reihe der Klammern sind in gleichen Abständen entlang der Länge des gehärteten Teiles angeordnet und werden in Längsrichtung durch das 2" · 4" (50 mm · 100 mm) Bauholz 6 zusammengehalten, das die Basis und die Backen aufweist. Ein Klebemittel wird auf die Flansche aufgebracht und das gehärtete Teil 7 wird gleichmäßig entlang seiner Länge geschlossen geklammert bis die Flansche 8 sich völlig überlappen, an welchem Punkt die äußere Schiene ausgerichtet und befestigt werden kann.
• Fig. 4 zeigt eine alternative Methode des Verklebens, wobei die Flansche 1 eingesetzt und festgeklammert werden in ein vorgeformtes Extrusionsteil 2, mit einem Klebemittel wie Epoxid 3, und dann durchbefestigt werden 4, mit geeignetem Befestigungseinrichtung wie Nieten oder Schneidschrauben oder Maschinenschrauben. Ein zusätzlicher Vorteil dieser Methode ist es, daß die Kanten der Flansche keine weitere Endbehandlung erfordern.
• Fig. 5 zeigt eine Methode des Klebens wenn kein äußeres Anbringteil erforderlich ist. Schichten 1 aus dem gleichen oder ähnlichem Material wie das Teil werden über die Flansche 2 angebracht, und werden an den Kanten 3 nach dem Aushärten abgerundet, um ein glattes Endergebnis zu liefern.

Claims (2)

1. Ein Verfahren zur Herstellung faserverstärkter Masten, Holme oder Säulen, verwendend herkömmliche Formverfahren und Materialien für faserverstärkten Kunststoff, wie Handaufbau, oder die Anwendung von Automaten, und trockene oder vorgetränkte Fasern, und kalt oder heiß aushärtende Harze, oder jegliche Zusammenstellung des Vorerwähnten, dadurch gekennzeichnet, daß das Teil (3) zuerst in einer Negativform (1) geformt und gehärtet wird, als ein offener oder U-förmiger Abschnitt, dann in einen geschlossenen Abschnitt der geforderten Gestalt geklammert, geklebt und/oder befestigt wird (8, 9, 10, 11).

2. Ein(e) faserverstärkte(r) Kunststoff-Mast, -Holm oder -Säule, wenn er/sie nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 erzeugt worden ist.