DE844821C - Verfahren zur Herstellung von geformten Gegenstaenden - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von geformten Gegenstaenden

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DE844821C
DE844821C DEP3743A DEP0003743A DE844821C DE 844821 C DE844821 C DE 844821C DE P3743 A DEP3743 A DE P3743A DE P0003743 A DEP0003743 A DE P0003743A DE 844821 C DE844821 C DE 844821C
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DE
Germany
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mass
isotropic
fibers
threads
wing
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Expired
Application number
DEP3743A
Other languages
English (en)
Inventor
Emile V Bitterli
Max Forrer
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Alcatel Lucent SAS
Original Assignee
Compagnie Generale dElectricite SA
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Publication date
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Publication of DE844821C publication Critical patent/DE844821C/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von geformten Gegenständen Bekanntlich können die plastischen Stoffe in mechanischer Hinsicht besonders widerstandsfähig gemacht werden, indem man in sie Fasern, z. B.
  • Baumwoll- oder Ashestfasern, einbringt. Diese Faserzusätze wurden zunächst in der plastischen Klasse ungeordnet verteilt. DieFasern waren in ihr somit nach allen Richtungen ausgerichtet, und die erzeugte Klasse war annähernd isotrop. Danach wurden iNfassen hergestellt, die mit in einer einzigen Ebene ausgerichteten Fasern gefüllt waren, indem man in die plastische Nasse Papiere oder Gewebe einbringt. Die so hergestellten Stoffe sind geschichtet und folglich anisotrop. Schließlich ist man auf diesem Weg noch weiter gegangen und hat Nassen hergestellt, die mit in einer einzigen Richtung ausgerichteten Fasern, d. h. mit parallelen Fasern gefüllt waren. Die Stoffe mit parallelen Fasern sind gegenwärtig sehr geschätzt, da sie in der Faserrichtung eine Zugfestigkeit haben, die derjenigen von geschichteten Stoffen auf Gewebe-oder Papierbasis und noch mehr . derjenigen der isotropen Stoffe weit überlegen ist. Sie geben die Möglichkeit zur bestmöglichen Ausnutzung der mechanischen Eigenschaften der Fasern, wobei die Zugfestigkeit jeder Faser zu der ihrer Nachbarfasern hinzukommt. Der Umstand, daß der so verstärkte Stoff seine Festigkeit nur in einer einzigen Richtung entwickelt, ist im übrigen bei zahlreichen Anwendungen kein Nachteil, bei denen die hauptsächliche Beanspruchung, der die Teile Widerstand leisten müssen, nur in einer bestimmten Richtung ausgeübt wird.
  • Die Erfindung bezieht sich auf diese neuen plastischen anisotropen Stoffe, die durch überwiegend in gleicher Richtung gelagerte Fasern gefüllt oder verstärkt sind. Unter diesen Stoffen seien beispielsweise die svnthetischen Harze des Phenol-Formaldehyd-Typs oder des Harnstoff-Formaldehyd-Typs genannt,. die durch annähernd parallele Baumwoll-oder Leinenfasern verstärkt sind, wie sie in der britischen Patentschrift 50I 649 beschrieben wurden, ferner die synthetischen Harze mit einer Füllung voll annähernd parallelen Fasern aus Glas, Kieselerde, Quarz oder Metall, wie sie beschrieben sind in der französischen Patentschrift 855 731. l)ie Preßformung dieser Stoffe bietet gewisse Schwierigkeiten. Beispielsweise sei die Pressung eines Flugzeugschraubenflügels betrachtet. Die in diesem Flügel eingebrachten Fasern müssen dem lAruch der Schraube durch die Zentrifugalkraft entgegenwirken und demnach vorzug,sweise in Längsrichtung des Flügels ausgerichtet sein. Man erzielt dieses Ergebnis, wenn man von einer Preßmasse ausgeht, in der die Fasern schon parallel zueinander ausgerichtet sind, und diese Masse in der Form derart anordnet, daß die Fasern parallel zur FItigelachse liegen und diese Richtung während der Formung beibehalten. Die Preßmasse enthiilt somit notwendigerweise ein Gerüst in Form von Kardenbändern, Bündeln, verdrillten Fasern, Litzen, Seilen oder anderen Fäden, die aus annähernd parallelen Fasern zusammengesetzt sind. oder von Tüchern mit parallelen Fäden oder von in der Kette oder im Schuß dicht eingestellten Geweben, die durch ein in der Kälte starres Bindemittel imprägniert, umihüllt oder miteinander verschweißt sind. Diese in der Kälte starren Stähe oder Platten können sich unter dem Einfluß der 1 litze und des Drucks der Form erweichen. Sie können sich indessen unter dem Druck der Preßform nicht verlängern, weil die fadenförmige Füllung dem entgegenwirkt. Sie dürfen sich nicht krümmen, weil die Fasern nicht meh'r parallel wären. Sie können sich höchstens in der Breite und Tiefe ausdehnen.
  • Da der Schraubenflügel fußseitig verhältnismäßig dick ist, um nach der Spitze zu mehr und mehr abzunehmen, müssen die Stäbe oder Platten mit verschiedenen Längen abgeschnitten werden.
  • I)araus ergibt sich eine gewisse Unstetigkeit in der Verteilung der Masse in der Form, die z. B. durch Stufen auf der Oberfläche der gepreßten Schraube zum Vorschein kommen kann, wobei diese Stufen den Einschnitten der Masse entsprechen. Wenn eine Form sich auf einer so in Stufen verteilten Masse schließt, wird sie auf die vorstehenden Ränder dieser Stufen einen übermäßigen und auf die unmittelSbar jenseits liegenden Teile einen ungenügenden Druck ausüben. Die darunterliegenden Schichten werden durch die örtlichen Überdrücke, die ihnen durch die Stufen aufgedrückt werden, in Unordnung gebracht. Sie können sogar durch diese Stufen völlig abgeschert werden.
  • Der Ausschnitt der Masse und ihre Anordnung in der Form entsprechen im übrigen niemals genau an jeder Stelle dem Querschnitt des Abdrucks der Form. Gewisse Querschnitte erhalten zuviel Masse, andere zuwenig. Beim Fressen von pulveriger Masse verschwinden diese Ungleichheiten, wenn die Form geschlossen wird. I)ie erweichte Masse begibt sich selbsttätig an die Stellen, wo es an Masse fehlt. Dies erfolgt jedoch nicht so im vorliegenden Fall bei eitler mit Fäden gefüllteil Masse. Wie bereits oben erwähnt, verschiebt sich diese Masse nur in der lreite und Tiefe durch den Abstand der Fäden. I)as Gleichgewicht des Drucks stellt sich daher auf einem gegebenen Querschnitt in der Breite des Flügels senkrecht zur Richtung der Fäden, jedoch nicht in der Länge parallel zu den Fäden ein. Daraus ergeben sich an dem gepreßten Flügel Querschnitte mit stark zuSammengedrückter und hoher Massedichte, die mit Querschnitten on unzureichend zusammengedrückter Masse abwechsehi, wo die Gefahr hesteht, daß die Masse schlecht verhunden und porös ist.
  • L)iese an demselben Faden an zwei oder mehreren Stellen seiner Länge ausgeübten veränderlichen Drücke haben noch weitere Nachteile. l)ie Fäden können sich nicht in Richtung ihrer Achse verschieben; jedoch kann sich das plastische Bitldemittel, welches sie imprägniert oder bedeckt, in dieser Richtung verschieben. Das Bindemittel wird daher aus den stark zusammengedrückteii Querschnitten herausgedrückt und begibt sich in die benachbarten Querschnitte, die weniger zusammengedrückt werden. Daraus ergeben sich Schwankungen in der mengenmäßigen Zusammensetzung und in der Dichte des Flügels v 0n einem Querschnitt zum anderen.
  • Außerdem macht sich ein örtlicher Überdruck. der auf einen Faden senkrecht zu seiner Achse ausgeübt wird, durch einen auf diesen Faden ausgeübten Zug bemerkbar. Diese Zugbeanspruchung ist um so beträchtlicher, je weniger der Faden dehnhar ist. I)aher wird ein gespannter Faden, der in dieser gespannten Form in dem polymerisierten Harz festgelegt ist. einer Bruchbeanspruchung stärker ausgesetzt sein als ein nicht gespannter Faden. I>ie Festigkeit des Schraube flügels gegen Bruch durch Zugbeanspruchung, d. h. durch die Zentrifugalkraft. wird um die während der Pressung auf die Fäden aufgedrückte Spannung vermindert. Es ist daher von Wichtigkeit. die örtlichen Überdrücke zu vermeiden, -die in den Fäden eine schädliche .-Nnfangsspannung aufspeichern.
  • Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Preßformung, das die Schwierigkeiten vermeidet, welche von den Abschnittstufen und der mangelhaften Verteilung der mit parallelen Fäden gefüllten Masse in der Form herriihren. Das wesentliche SIerkmal dieses \'erfahrens besteht darin, daß man die anisotrope .\lasse die im wesentlichen oder ausschließlich aus einelll lAindemittel und überwiegend in gleicher Richtung orientierten Fäden oder Fasern zusammengesetzt ist, gleichzeitig und gemeinsam mit einer im wesentlichen isotropen Masse dem Preßvorgang unterwirft. I)iese isotrope tasse bildet nach der Formpressung mit der anisotropen Masse einen Körper. Da sie isotrop ist. kann sie sich in der Form, wenn sie durch die Hitze unter deit Druck der Form erweicht wurde, in jeder Richtung verschieben. Sie spielt somit die ltolle einer druckverteilenden Flüssigkeit, d. h. eines hydraulischen Polsters. Sie gleicht die von dem Ausschnitt der mit Fäden gefüllten Masse herrührenden Stufen aus und verschiebt sich nach den Zonen, wo zuweing von der mit Fäden gefüllten Masse vorhanden ist. Diese Zonen nehmen daher (leil gleiche l)ruck je Einheit auf wie die Zonen, die mehr von der mit Fäden verstärkten Masse enthalten. Sie werden daher ebensogut zusammengedrückt und kompakt. Das Bindemittel wird dort nicht angereichert, und die Fäden unterliegen keiner örtlichen Zugbeanspruchung.
  • Die druckverteilende isotrope masse kann irgendwo im Innern des geformten Gegenstandes oder an seiner Oberfläche auf seiner ganzen Länge oder nur an gewissen Stellen angeordnet werden. l)ie isotrope Masse kann z. il. durch ein Preßpulver auf Basis eines synthetischen Harzes des Phenol-Formaldehyd-Typs und einer geeigneten pulverförmigen oder faserförmigen Füllung gebildet werden Im letzten Fall sind die Fasern (Holzmehl. Papierbrei. Asbest usw.) ungeordnet untl nicht ausgerichtet, um die Isotropie der Masse und ihre allseitige Beweglichtkeit im plastischen Zustande zu gewährleisten. Die isotrope Masse kann daher nur aus einem Bindemittel, z. B. aus synthetischem Harz des Phenol-formaldehyd-Typs. ohne Füllung l>estehen. In vielen Fällen ist es von Vorteil, das gleiche Bindemittel für die anisotrope und die isotrope Masse zu wählen. um eine gute Verbindung zwischen den beiden Massen zu erzielen und soweit wie möglich innere Spannungen in den Preßteilen zu vermeiden.
  • Die gleichzeitige Verwendung einer isotropen Hilfsmasse mit der anisotropen Masse erleichtert die Preßformung von komplizierten Teilen mit Rippen, Einschnitten oder gravierten Flächen. Die anisotrol)e Nlasse eignet sich nämlich häufig sehr schlecltt für die Pressung solcher Teile da die fadenförmige Füllung ihre richtung nicht plötzlich ändern kann oder darf. Die isotrope Masse kann sich hingegen frei in der Form verschieben, alle Winkel ausfüllen nitd alle Feinheiten der Form iedergeben. E Es geneigt daher, die anisotrope Masse im lunern des Preßteils oder auf seiner glatten Seite anzuordnen und den anisotrope pen Teil mit einem Überzug aus isotroper Masse zu bedecken. um ein sezhr gut ausgearbeitetes und trotzdem mit parallelen Fäden verstärktes Preßteil ztt erzieleit.
  • Bei dem bereits erwähnten Beispiel des Schraubenflügels bietet die Anwendung einer isotropen Hilfsmasse auch einige zusätzliche Vorteile, vorausgesetzt daß ihre Zusammensetzung sich entsprechend eignet. Sie kann z. B. eine Umhüllung oder eine Umkleidung bilden, die die Schraube oder den Schraubenflügel ganz oder teilweise bedeckt und mit ihm einen Körper bildet. Eine solche Umkleidung kann aus folgenden Gründen von Wichtigkeit sein: Sie ist gegen Stöße, gegen Abnutzung oder gegen Feuchtigkeit widerstandsfähiger als die darunterliegende Masse, sie ersetzt eine kostspielige Lackierung, sie verleiht der Schraube eine besondere Färbung und eine gutpolierte Oberfläche. Ferner wird das Putzen des gepreßten Flügels oder die Bearbeitung der Ränder erleichtert u. a. m. Wenn die isotrope Masse widerstands-Fähig gegen Abnutzung ist, kann man mit ihr den Angriffsrand oder die Flügelspitze ausstatten. Die isotrope Masse kann demnach den Lack, den Überzug mit Celluloseacetat, den metallischen Angriffsrand und andere Umkleidungen oder Verstärkungen ersetzen. die man üblicherweise itei Schrauben aus Metall, Holz usw. anbringen muß.
  • Man kann der isotropen Masse im gepreßten Zustaitt eine Dichte gelten, die derjenigen der mit Fäden verstärkten Masse im gepreßten Zustand gleicht otler ähnlich ist. So wird der Schwerpunkt des Flügels durch die Schwankungen in der Verteilullg iler isotropen Masse nicht berührt.
  • Als Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden die Herstellung eines nach dem Verfahren der Erfindung gepreßten Schraubenflügels beschrieben.
  • Die Hauptpreßmasse hat die Form von Platten, die aus parallelen Glasfäden bestehen, welche durch eilt teilweise bis zum Zustand B polymerisiertes synthetisches Harz des Phenol-Formaldehyd-Typs umkleidet und miteinander verbunden sind. Diese Masse und ihre Herstellung sind in der obengenannten französischen Patentschrift 855 731 beschrieben.
  • Die isotrope Preßmasse ist ein Preßpulver des Phenol-Formaldehyd-Typs einer üblichen Zusammensetzung. Diese Zusammensetzung kann beispielsweise die folgende sein: polymerisierbares Phenol-formaldehyd-Harz 50 Magnesiumoxyd ......................... 1 Stearinsäure ............................ 1 Sägespäne aus holz...................... 48 100 Die Stahlform besteht im wesentlichen aus einem Mantel, einer unteren und einer oberen Druckform, die itt tier Zeichnung in einem senkrechten Schnitt itt der Flügelaschse quer durch den Flügel gezeigt ist. 4 ist der Mantel. ß die untere und C die untere Druckform.
  • Vor der Preßformung werden die mit Glasfällen vestärkten Äfasseplatten entsprechend altgeschnitten derart, daß in der Form die Fasern parallel zur Flügelachse liegen und die Form so gut wie möglich ausgefüllt ist. Dennoch bilden die Ränder dieser Platten scharfe Stufen. die in der Zeichnugn mit a¹, a², a³, und b¹ bis b4 bezeichnet sind. Außerdem kann der Wulst c des Flügelfußes nicht mit der durch Fäden verstärkten Masse gepreßt werden. Diese Stufen und dieser Wulst werden nun grade durch das isotroope Preßpulver ausgefiillt. das in der Zeichnung durch schwarze Flächen wiedergegeben ist.
  • Um einen Flügel zu pressen, wird zunächst die Druckform B in den Mantel A eingeführt. In der so gebildeten Druckkammer wird zunächst eine passende Menge des isotropen Preßpulvers eingefüllt, und zwar ein wenig mehr als nötig ist, um die Stufen al bis a3 auf der unteren Seite des Flügels und die untere Hälfte des Wulstes c auszufüLllen. Hierauf werden die Platten aus der mit Fäden verstärkten Masse und schließlich wiederum eine passende Menge des isotropen Pulvers, entsprechend den von den Stufen bl bis b4 und der oberen Hälfte des Wulstes c freigelassenen Räumen, in die Form gegeben. Danach wird die Druckform C in den Mantel A eingeführt. Die Form wird vorher auf die Polymerisationstemperatur des Harzes, d. h. auf I60 bis I700, erhitzt. Sie wird durch eine hydraulische Presse geschlossen, die auf den Flügel einen Druck von 500 bis 600 kg je cm2 ausübt.
  • Sobald die Polymerisation des Harzes vollendet ist (nach ungefährt I Stunde), wird die Form geöffnet und der gepreßte Flügel herausgenommen.
  • Die beiden Flächen des Schraubenflügels sind auf diese Weise mit einer isotropen Masse bedeckt, während der Flügelkern die mit Glasfäden verstärkte Masse enthält, die dem Ganzen die Festigkeit gegen die von der Zentrifugalkraft bei der umlaufenden Schraube ausgeübte Zugbeanspruchung verleiht.
  • Die Erfindung ist selbstverständlich nicht nur bei Schraubenflügeln anwendbar, sondern bei allen geformten Gegenständen mit einer anisotropen Masse, die im wesentlichen oder ausschließlich aus einem Bindemittel und aus Fäden oder Fasern zusammengesetzt ist, welche überwiegend in gleicher Richtung orientiert sind.
  • PATENTANSPRECHE I. Verfahren zur Herstellung von geformten Gegenständen aus einer Masse, die im wesentlichen aus überwiegend gleichgerichteten Fäden und einem Bindemittel, wie z. B. Phenol-Formaldehyd-Harz, besteht, dadurch gekennzeichnet, daß dem Formvorgang gleichzeitig und gemeinsam eine anisotrope Masse, die aus einem Bindemittel und einer Verstärkung durch Fäden besteht, und eine im wesentlichen isotrope Masse unterworfen wird.

Claims (1)

  1. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß als isotrope Masse eine solche ohne Füllstoffe verwendet wird.
    3. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die isotrope Masse mit pulverförmigen Füllstoffen versehen ist.
    4. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die isotrope Masse mit ungeordneten Fäden oder Fasern gefüllt ist.
    5. Verfahren nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die isotrope Masse und für die anisotrope Masse das gleiche Bindemittel Verwendung findet.
    6. Verfahren nach Anspruch I bils 5, dadurch gekennzeichnet, daß die isotrope Masse im wesentlichen die gleiche Dichte aufweist wie die anisotrope Masse.
    7. Verfahren nach Anspruch I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die isotrope Masse im Innern des geformten Gegenstandes angeordnet wird.
    8. Verfahren nach Anspruch I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die isotrope Masse die Oberfläche des geformten Gegenstandes ganz oder teilweise bedeckt.
    9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Unebenheiten der Oberfläche oder der Rundung des Gegenstandes, wie Vorsprünge, Winkel usw., aus isotroper Masse hergestellt werden.
    Io. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die isotrope Masse insbesonr dere die Stellen des Gegenstandes bedeckt, die der Abnutzung, Stößen oder Feuchtigkeit ausgesetzt werden.
DEP3743A 1940-08-28 1949-08-06 Verfahren zur Herstellung von geformten Gegenstaenden Expired DE844821C (de)

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