NL8801244A - Werkwijze voor het vormen van vezelversterkte voorwerpen. - Google Patents

Description

*'' 4 «r N.0. 35036 1 *

Werkwijze voor het vormen van vezelversterkte voorwerpen

Aanvraagster noemt als uitvinders: Ir Louis van Rijn

Dr-Ir. Jan van Turnhout 5

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van vezelversterkte voorwerpen, waarbij een aantal lagen vezelmateriaal in een mal wordt gebracht, met hars wordt geïmpreg-10 neerd en de hars wordt verhard. De daarbij gebruikte hars kan bijvoorbeeld, epoxyhars, polyesterhars of vinylesterhars zijn danwel een siliconenhars of polyurethaanhars. De eerste drie harsen leveren bij het verharden een hard produkt en de laatste twee een flexibel rubberhars-produkt. Het daarbij gebruikte vezelmateriaal kan een mat, weefsel of 15 breisel zijn bestaande uit vezels van glas, kunststof, metaal of een combinatie van dergelijke vezels.

Een dergelijke werkwijze is bekend. De vezellagen worden daarbij volgens een eerste mogelijkheid bijvoorbeeld telkens apart bestreken met vloeibare hars. Het zo verkregen produkt bestaat derhalve uit een hars-20 matrix waarin de lagen vezelmateriaal zijn ingebed.

Volgens een andere mogelijkheid worden de lagen op een mal onder een luchtdichte folie gelegd, waarna de ruimte tussen mal en folie gedeeltelijk vacuum wordt gezogen en hars in die ruimte wordt toegelaten ("resin transfer moulding"). De hars kan daarbij ook met een overdruk in 25 de vacuum gezogen ruimte worden gespoten; de sterkte (dikte) Van de folie moet daarbij natuurlijk aangepast worden. De gesloten werkwijze heeft als voordeel dat hij schoner, milieuvriendelijker en minder arbeidsintensief is; bovendien levert hij betere produkten op doordat de vorming van luchtinsluitsels bij het impregneren vermeden wordt.

30 Voor bepaalde toepassingen is het wenselijk tussen de lagen vezel materiaal een schuimkern aan te brengen. Een dergelijke sandwich-constructie bezit namelijk een grotere buigstijfheid, terwijl het gewicht hetzelfde is als dat van het hiervoorgenoemde produkt. Getracht is om daartoe blokken schuimmateriaal tussen de lagen te plaatsen, voordat 35 zij met hars geïmpregneerd worden. Daarbij is echter het gevaar groot dat ondanks het opwekken van onderdruk, de lagen vezelmateriaal toch niet goed geïmpregneerd worden, zodat luchtinsluitsels in de hars zouden kunnen ontstaan. Eén en ander wordt veroorzaakt door het feit dat het oppervlak van het schuimmateriaal niet volledig vlak is, waardoor dikte-40 verschillen ontstaan in de ruimte waar zich het vezelmateriaal bevindt.

'. 880 124 4 9 '4 2

De loopsnelheid van de hars zal daardoor aanzienlijk variëren in die ruimte, met als gevolg dat zich luchtinsluitsels (tongen) vormen. Nadeel is verder dat het op maat snijden en plaatsen van de schuimblokken arbeidsintensief is. Ten slotte is een nadeel dat de schuimblokken en het 5 vezelmateriaal op de grensvlakken niet goed hechten, zodat delaminatie kan optreden.

Doel van de uitvinding is derhalve een werkwijze van het in de aanhef genoemde soort te verschaffen waarmee in een arbeidsgang ook vezel-versterkte produkten met een schuimkern kunnen worden vervaardigd.

10 Dit wordt bereikt doordat na het impregneren het volume van de hars vergroot wordt, waarbij de vezellaag of -lagen weggeduwd wordt (worden) naar de buitenzijde van het harslichaam.

Er kunnen ëên of meer lagen vezelmateriaal worden toegepast. In het eerste geval wordt het volume van de zich tussen de vezellaag en het 15 maloppervlak bevindende hars vergroot. Bij voorkeur worden echter ten minste twee lagen vezelmateriaal toegepast; in dat geval wordt het volume van de hars tussen de lagen in vergroot. Op deze manier wordt een produkt verkregen met een schuimkern die aan weerszijden is omgeven door daarin ingebedde vezellagen, welk produkt licht en buigstijf is, terwijl 20 alle delen goed aan elkaar hechten.

Volgens een eerste voorkeurswerkwijze is voorzien dat het volume van de hars vergroot wordt door de hars tot schuimen te brengen, waarbij de viscositeit en oppervlakte spanning van de hars en de porositeit van het vezelmateriaal zodanig zijn, dat de met hars geïmpregneerde lagen 25 niet doordringbaar zijn voor de schuimende hars. In verband met het tot schuimen brengen van de hars kunnen de daarvoor geschikte bekende middelen worden gebruikt·

Volgens een tweede voorkeursmogelijkheid is voorzien dat het volume van de hars vergroot wordt door een met een vulmiddel gevulde hars te 30 toe voeren tussen de lagen vezelmateriaal. Het vulmiddel kan bijvoorbeeld bestaan uit holle of expandeerbare bolletjes. Ook hierbij kunnen op zich bekende middelen worden gebruikt ter vorming van dergelijke holle of expandeerbare bolletjes. Ook kunnen andere vulmiddelen worden toegepast, bijvoorbeeld houtmeel, kwartsmeel e.d.. Verder kunnen korte ve-35 zeis als vulmiddel worden gebruikt. Dergelijke vezels verhogen de sterkte van het gerede produkt. Ook kunnen elastomere deeltjes worden gebruikt als vulmiddel, het gerede produkt is dan stootvaster.

Volgens een bekende werkwijze is voorzien dat op het pakket bestaande uit de lagen vezelmateriaal een luchtdichte folie wordt aange-40 bracht, de folie aan de randen luchtdicht wordt afgesloten, de ruimte .8801244 « 3 tussen folie en mal gedeeltelijk vacuum wordt gezogen, en de hars in die ruimte wordt toegelaten ten einde het vezelmateriaal te impregneren.

Bij het uit elkaar drukken van de lagen vezelmateriaal moet derhalve de folie meebewegen. Volgens de uitvinding wordt dit bereikt doordat 5 de folie met een zodanige overmaat wordt aangebracht, dat de folie tijdens het schuimen over de vereiste afstand kan meebewegen met de vellen vezelmateriaal bij het uit elkaar duwen daarvan. Indien daarbij een rekbare folie wordt toegepast, is na het verharden van de geschuimde hars een regelmatig, glad oppervlak verkregen.

10 Bekend is ook een aan twee oppervlakken gevormd produkt te vervaar digen door het produkt te vormen in een door twee malhelften ingesloten vormholte. Volgens de uitvinding kan nu ook een gelaagd produkt met schuimkern aan twee oppervlakken worden gevormd doordat de bovenste laag vezelmateriaal omhooggedrukt wordt tot hij tegen de bovenste vormhelft 15 aanligt. De malhelften kunnen daarbij verschillende vormen bezitten.

Eventuele dikteverschillen In het produkt worden daarbij gecompenseerd door de gelijkmatige verdeling van het zich vormende harsschuim tussen de uiteengedrukte lagen vezelmateriaal. Het is derhalve eenvoudig om produkten met een verlopende stijfheid te vormen, bijvoorbeeld met ver-20 zwakkingszones in de vorm van gebieden met een kleinere dikte, of met versterkingszones in de vorm van ribben. Over het algemeen zal bij dergelijke verschillend gevormde malheften de ene langs het maloppervlak een grotere lengte in doorsnede bezitten dan de andere. Bij voorkeur is daarbij de onderste malhelft diegene met de in doorsnede kleinste leng-25 te. Daardoor is hij verhoudingsgewijze plat, hetgeen het inleggen van de lagen vezelmateriaal vergemakkelijkt.

Volgens de uitvinding kan nu ook een voorwerp met verschillend gevormde oppervlakken worden vervaardigd doordat de bovenste laag vezelmateriaal geplooid wordt aangebracht, zodanig dat daar waar het bovenste 30 profiel een grotere lengte bezit dan het onderste profiel, zich een plooi in de bovenste vezellaag bevindt met een zodanige overmaat materiaal ten opzichte van de onderste vezellaag dat na omhoogduwen van de bovenste vezellaag deze zonder plooien aanligt tegen het bovenste profiel.

35 Het opschuimen moet direct na het impregneren geschieden, aangezien anders de hars niet voldoende vloeibaar meer zou zijn voor het uit elkaar duwen van de lagen vezelmateriaal.

Volgens de uitvinding wordt daarbij zo te werk gegaan, dat de hars vermengd met schuimmiddel wordt ingespoten.

40 Denkbaar is echter ook, dat voor het impregneren eerst een hars .8801244 ♦ 4 zonder schuimmiddel, en vervolgens een hars met schuimmiddel wordt ingébracht. Beide harsen kunnen verschillen, doch ook dezelfde zijn. Bijvoorbeeld kan voor de buitenkant epoxyhars en voor de kern een harde poly urethaanhars gebruikt worden.

5 Vervolgens zal aan de hand van enkele uitvoeringsvoorbeelden de uitvinding verder worden beschreven.

Fig. 1 toont een mal tijdens een eerste fase van de werkwijze.

Fig. 2 toont de mal van fig. 1 tijdens een tweede fase.

Fig. 3 toont de mal van fig. 1 tijdens een derde fase.

10 Fig. 4 toont een tweede mal voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding, voor het opschuimen.

Fig. 5 toont de mal van fig. 4, na het opschuimen.

De in fig. 1 getoonde mal bestaat uit een onderste helft 1 en een bovenste helft 2. In de onderste helft 1 is een aantal lagen vezelmate- 15 riaal 3 gelegd, afgedekt door een folie 4. Aan zijn randen is de folie 4 afdichtend ingeklemd tussen de randen van de malhelften 1, 2. Bij de aansluiting 5 wordt de ruimte tussen de folie 4 en de malhelft 1 gedeeltelijk vacuüm gezogen, waarna bij de aansluiting 6 hars wordt ingespoten.

20 In fig. 2 is getoond hoe het harsfront 7 zich uitbreidt door het pakket vezellagen 3. Wanneer het gehele pakket is geïmpregneerd, wordt via het injectiepunt 8 een schuimmiddel in de hars tussen de lagen ve-zelmateriaal gespoten.

Zoals afgebeeld in fig. 3 wordt daardoor de bovenste laag vezel- 25 materiaal 3 samen met de folie 4 omhooggeduwd tegen de bovenste malhelft 2 aan. Via de ontluchting 9 kan daarbij de lucht boven de folie 4 ontwijken. Dankzij de overmaat materiaal aan de randen van de folie 4 kan deze de opwaartse beweging zonder problemen volgen. Met 14 is de gevormde laag schuimvormige hars aangeduid.

30 In fig. 4 is een tweede mal getoond, waarbij de vorm van de boven ste malhelft afwijkt van die van de onderste. Ter plaatse van elke uitsparing 10 in de bovenste malhelft 2 zijn zowel de folie 4 alsmede de bovenste laag vezelmateriaal 3 voorzien van een plooi 11 respectievelijk 12. Daardoor kan bij het opschuimen de in fig. 5 afgebeelde vorm worden 35 verkregen, waarbij ter plaatse van elke uitsparing 10 door de plooien 11, 12 de uitsteeksels 13 worden gevormd. Na het opschuimen liggen de folie 4 en de bovenste laag vezelmateriaal 3 glad aan tegen de bovenste malhelft 2.

40 .8801244

Claims (12)

1. Werkwijze voor het vervaardigen van vezelversterkte voorwerpen, waarbij een aantal lagen vezelmateriaal in een mal wordt gebracht, met 5 hars wordt geïmpregneerd en de hars wordt verhard, met het kenmerk., dat na het impregneren doch voor het verharden het volume van de hars vergroot wordt, waarbij de vezellaag of -lagen weggeduwd wordt (worden) naar de buitenzijde van het harslichaam.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij ten minste twee lagen ve- 10 zelmateriaal worden toegepast, met het kenmerk, dat het volume van de hars tussen de lagen vergroot wordt.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het volume van de hars vergroot wordt door de hars tot schuimen te brengen, waarbij de viscositeit en oppervlaktespanning van de hars en de porosi- 15 telt van het vezelmateriaal zodanig zijn, dat de met hars geïmpregneerde lagen niet doordringbaar zijn voor de schuimende hars.

4. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het volume van de hars vergroot wordt door een met een vulmiddel gevulde hars toe te voeren tussen de lagen vezelmateriaal.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het vul middel bestaat uit holle of expandeerbare bolletjes.

6. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de hars vermengd is met korte vezels.

7. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, met het 25 kenmerk, dat de hars vermengd is met elastomere deeltjes.

8. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij op het pakket bestaande uit de lagen vezelmateriaal een luchtdichte folie wordt aangebracht, de folie aan de randen luchtdicht wordt afgesloten, de ruimte tussen folie en mal gedeeltelijk wordt vacuüm gezogen, en de 30 hars in die ruimte wordt toegelaten voor het impregneren van het vezelmateriaal, met het kenmerk, dat de folie met een zodanige overmaat wordt aangebracht dat de folie tijdens het vergroten van het volume van de hars over de vereiste afstand kan meebewegen met de lagen vezelmateriaal bij het uit elkaar duwen daarvan.

9. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de lagen vezelmateriaal worden aangebracht in een gesloten vormholte tussen twee malhelften, met het kenmerk, dat de bovenste laag vezelmateriaal omhooggedrukt wordt tot hij tegen de bovenste vormhelft aanligt.

10. Werkwijze volgens één van de conclusies 1 t/m 7, waarbij in 40 doorsnede de bovenste malhelft een profiel bezit met een grotere lengte, .8801244 \ gemeten langs het maloppervlak, dan de onderste malhelft, met het kenmerk, dat de bovenste laag vezelmateriaal geplooid wordt aangebracht, zodanig dat daar waar het bovenste profiel een grotere lengte bezit dan het onderste profiel, zich een plooi in de bovenste vezellaag bevindt 5 met een zodanige overmaat materiaal ten opzichte van de onderste vezellaag dat na omhoogduwen van de bovenste vezellaag deze zonder plooien aanligt tegen het bovenste profiel.

11. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de hars vermengd met schuimmiddel wordt ingespoten.

12. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat allereerst een hars zonder schuimmiddel, en vervolgens hars met schuimmiddel wordt ingebracht. •8801244