DE1214388B

DE1214388B - Verfahren zum Herstellen von gewoelbten Koerpern aus glasfaserverstaerktem Kunstharz

Info

Publication number: DE1214388B
Application number: DED26065A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Roderich W Graeff
Original assignee: DETAG; Flachglas Wernberg GmbH
Current assignee: DETAG; Flachglas Wernberg GmbH
Priority date: 1957-07-25
Filing date: 1957-07-25
Publication date: 1966-04-14
Also published as: LU36279A1; NL232263A; NL113970C; GB895339A; BE569672A; FR1207921A; SE210989C1

Description

Verfahren zum Herstellen von gewölbten Körpern aus glasfaserverstärktem Kunstharz Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von gewölbten Körpern aus glasfaserverstärktem Kunstharz, bei dem von einem ebenen Verbund ausgegangen wird, der aus zwei Folien und einer mit flüssigem härtbarem Kunstharz luftblasenfrei durchtränkten Glasfaserschicht besteht und bei dem dieser Verbund unter Druck verformt und das Kunstharz unter Aufrechterhaltung des Druckes mindestens teilweise gehärtet wird.
Bisher hat dieses Verfahren nur zur Herstellung von gewellten Körpern gedient, bei denen eine Einspannung nicht nötig war. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses Verfahren, bei dem das Kunstharz flüssig ist, auch für die Herstellung dreidimensional gewölbter Körper verwenden zu können, die dünnwandig, völlig faltenfrei, von einheitlicher Dicke und daher gegebenenfalls gleichmäßiger Lichtdurchlässigkeit sind sowie erhebliche Flächenabmessungen aufweisen können.
Bisher wurden dreidimensional gewölbte Körper so hergestellt, daß eine mit Phenolformaldehyd-, Harnstoff- oder Melaminkunstharz imprägnierte Faserstoffolie zwischen zwei Gummihäute eingelegt wurde, die mit den beiden Teilen einer zweiteiligen Formvorrichtung verbunden sind. Zwischen diesen Gummihäuten liegend wird die Faserstoffolie durch Absenken des oberen Formteils auf den unteren Formteil randseitig festgespannt und dann bis zum Erweichungspunkt des Imprägnierungskunstharzes erhitzt. Zu diesem Zweck ist der obere Formteil als Heizkessel mit einer über der oberen Gummihaut liegenden wärmenden Fläche ausgebildet. Nach dem Erweichen der Folie wird diese zusammen mit den anliegenden Gummihäuten gegen eine formende Fläche im unteren Formteil gesaugt, indem an diesen an seiner Oberseite durch die - untere Gummihaut abgedeckten Formteil Unterdruck angelegt wird.
Nach dem Erstarren der geformten Folie an der kühlen Form wird durch Einführen von Preßluft zwischen die Folie und die obere Gummihaut diese von der Folie abgehoben. Hierauf wird der obere Formteil angehoben und durch Wiederauffüllen des unteren Kessels die untere Gummihaut von der formenden Fläche weggedrückt, wobei sich die Gummihaut von der vorgeformten Folie löst.
Um zu erreichen, daß eine auf diese Weise vorgeformte Folie luftblasenfrei ist, sind die wärmende Fläche und auch die untere Gummihaut konvex ausgewölbt. Hierdurch soll beim Schließen der Form die zwischen den Gummihäuten und der Folie befindliche Luft beim Festspannen der Folie verdrängt werden.
Zur Herstellung von Formkörpern, z. B. Lichtdomen, die aus glasfaserverstärkten, ausgehärteten (duroplastischen) Kunstharzen, wie Polyester- oder Epoxyharzen, bestehen, ist ein solches Verfahren ungeeignet. Eine mit flüssigem oder zähflüssigem Kunstharz getränkte Glasfasermatte läßt sich nicht transportieren, weil eine derart getränkte Glasfasermatte eine klebrige, nicht formhaltende Masse ist, die sich beim Anheben unter dem Einfluß ihres Gewichtes deformiert, so daß der fertige Formkörper in seiner Stärke und in seinem Faserbild ungleichmäßig werden würde. Zudem würde beim Transport einer solchen Glasfasermatte das flüssige Kunstharz abtropfen, und es würden gleichzeitig Luftblasen in die Matte eindringen. Daher kann eine mit noch flüssigem Kunstharz getränkte Glasfasermatte nicht zwischen die Gummihäute der oben beschriebenen Formvorrichtung eingebracht werden, ohne auf die Erzielung eines gleichmäßigen Faserbildes in einer von Luftblasen freien und gleichmäßig starken Kunstharzschicht zu verzichten. Diese Schwierigkeiten werden dann besonders groß, wenn großflächige Formkörper hergestellt werden sollen, wie dies das Ziel der vorliegenden Erfindung ist.
Bei der Herstellung solcher Formkörper aus glasfaserverstärkten, ausgehärteten Harzen wurde bisher so vorgegangen, daß die imprägnierte Glasfasermatte in den konkaven Teil einer Preßform eingebettet oder eine noch nicht imprägnierte vorgeformte Matte zwischen die komplementären Teile einer Preßform eingelegt und dann das Harz in die Matte eingesaugt oder gegossen wurde, worauf die Preßformung erfolgte. Für die Ausführung solcher Verfahren müssen hohe Formkosten aufgebracht werden. Großflächige Formkörper, wie beispielsweise Lichtkuppeln, lassen sich auch auf diese Weise nicht herstellen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird gelöst durch die Anwendung des eingangs erwähnten Verfahrens zur Herstellung dreidimensional gewölbter Körper, mit der Maßgaben daß der Verbund beim Verformen an seinem Rand allseitig fest eingespannt wird.
Die teilweise Aushärtung des Kunstharzes kann durch Katalysatoren, Beschleuniger und/oder Wärme bewirkt werden. Da die Folien nicht mit der Formvorrichtung verbunden sind und die verformte, faserverstärkte Kunstharzschicht nach Erreichen eines formhaltigen Zustandes bereits dann der Vorrichtung entnommen werden kann, wenn sie an ihren Oberflächen noch nicht so weit ausgehärtet ist, daß die Folien ohne Beschädigung der Schichtoberflächen abgelöst werden können, arbeitet das neue Verfahren trotz der verhältnismäßig langen Aushärtezeit der verwendeten Kunstharze sehr wirtschaftlich, da die Formvorrichtung bereits nach kurzer Zeit wieder zur Aufnahme eines weiteren Verbundes bereit ist.
Die nach dem neuen Verfahren ohne Verwendung von komplizierten Vorrichtungen mit beheizten Wasserbädern und mit Druckluftanschlüssen zum Abheben von Gummihäuten hergestellten transparenten Formkörper zeichnen sich insbesondere durch ihre einwandfreien optischen Eigenschaften aus, weil bei dem neuen Verfahren Lufteinschlüsse, durch welche optische Fehl stellen verursacht werden, bereits vor dem Einspannen der Schicht in der Form mit Sicherheit entfernt werden können. Die gewalzten, zu verformenden Zuschnitte lassen sich ferner vor dem Einsetzen in die Form leicht auf Luftblasenfreiheit überprüfen.
Vorzugsweise wird der in der Formvorrichtung festgespannte Verbund bis zu der gewünschten endgültigen Stichöhe in den freien Raum gesaugt oder gedrückt. Ein Verformen in den freien Raum, das an sich bei der Verformung von thermoplastischen Kunstharzplatten bekannt ist, die unmittelbar anschließend durch Pressen ihre endgültige Form erhalten, ist besonders deshalb vorteilhaft, weil größere Lichtdome vielfach Einzelfertigungen sind, die den besonderen Erfordernissen eines bestimmten Gebäudes angepaßt werden müssen. Derartige Einzelanfertigungen wurden außerordentlich kostspielig sein, wenn man sie in einer mit einer formenden Fläche versehenen Formvorrichtung formen müßte, weil dann für jede Einzelanfertigung eine formende Fläche der jeweilig benötigten Sondergröße zu beschaffen wäre. Für Massenanfertigung kann jedoch ein Formvorgang verwendet werden, bei dem die Schicht an eine formende Fläche gedrückt oder ge saugt wird. Es ist in manchen Fällen zweckmäßig, den zwischen den beiden Trennfolien liegenden Innenraum des Verbundes ebenfalls unter Unterdruck zu halten, wenn die Verformung des Verbundes durch Unterdruck erfolgt.
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, als Trennfolien dünne Folien aus Zellglas, Celluloseacetat, Polyvinylchlorid, Polyäthylen, Polyestern od. dgl. zu verwenden. Ihre Transparenz ermöglicht dabei eine genaue Prüfung des Verbundes während und nach seiner Herstellung auf Luftblasenfreiheit, und die Folien dienen nach der Einführung des Verbundes in die Formvorrichtung gleichzeitig als formgebende Flächen, die den Oberflächen des Körpers ausgezeichnete Eigenschaften verleihen. Die Folien werden im allgemeinen nach dem vollständigen Aushärten des Kunstharzes von dem fertigen Formkörper abgezogen. Es können jedoch auch Folien aus solchen Werkstoffen verwendet werden, die mit dem Kunstharz des Formkörpers eine feste Verbindung eingehen, wodurch sich die Oberflächeneigenschaften des Formkörpers noch weiter verbessern lassen. So können z. B. bei Verwendung von Polyesterharzen für den Formkörper Folien aus Celluloseacetobutyrat verwendet werden.
Für den Formkörper selbst werden - wie schon erwähnt - vorzugsweise Polyester- oder Epoxyharze verwendet, deren Aushärtung durch Katalysatoren oder durch Wärmeeinwirkung erfolgen kann.
Die Erfindung ist in der Zeichnung in verschiedenen Ausführungsformen veranschaulicht, und zwar zeigt 1E i g. 1 einen Schnitt durch eine in einer Vakuumvorrichtung eingespannte erfindungsgemäße Glasfasermatte, F i g. 2 einen Schnitt durch die Vorrichtung gemäß F i g. 1 nach Anlegen des Vakuums, F i g. 3 eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Haube, Fig.4 eine Aufsicht auf eine Glasfasermatte mit durch Überlappung verstärkten Rändern, F i g. 5 den Schnitt einer Vorrichtung, bei der der zu formende Körper durch Vakuum gegen eine Form gezogen wird, Fig.6 einen Schnitt durch eine mit Überdruck arbeitende Formvorrichtung und Fig.7 im Schnitt eine Vakuumformvorrichtung, bei der sich in dem zu evakuierenden Raum eine Flüssigkeit befindet.
Gemäß F i g. 1 wird die zwischen den Folien 2 und 3 eingeschlossene kunstharzgetränkte Glasfasermatte 1 -zwischen den einen Rahmen bildenden Preßbacken 4 und 5 randseitig festgeklemmt. An der einen Seite des Rahmens (in dem in der F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel an der Unterseite des Rahmens) befindet sich eine druckdichte Kammer 6, die von einer mit der einen Preßbacke verbundenen Wandung 7 gebildet wird. Die Kammer 6 ist durch eine an der Wandung 7 befestigte Leitung 8 mit einer nicht gezeigten Vakuumpumpe verbunden. Beim Arbeiten derVakuumpumpe wird die Glasfasermatte zusammen mit den Folien in den evakuierten Raum gezogen.
Die Vakuumpumpe arbeitet so lange, bis eine gewünscht Stichhöhe erreicht ist. Bei dieser einfachen Herstellungsart ist kein besonderes Formwerkzeug erforderlich. Je nach der Einstellung des Harzes härtet der Formkörper allein oder unter Wärmewirkung aus. Nach relativ kurzer Zeit kann der Formkörper vom Rahmen abgenommen und nachgehärtet werden. Die Geschwindigkeit der Härtung des Harzes kann durch die Menge und Art der vorher eingerührten Katalysatoren und Beschleuniger festgelegt werden. Die Entfernung des Formkörpers aus der Randeinspannung bietet keine Schwierigkeiten, da die Folien nicht an den Form- bzw. Spannteilen haften. Vor dem Einspannen werden die Glasfaserplatten zwischen zwei hinsichtlich ihrer Zähigkeit richtig eingestellten Folien, z. B. Cellophanfolien, maschinell getränkt. Es eignen sich für diesen Zweck sowohl kalthärtende als auch wärmehärtende Polyesterharze.
Das in den Fig. 1 und 2 veranschaulichte Verfahren ist insbesondere für die Herstellung von Lichtdomen geeignet, die relativ gleichmäßig gewölbt sind und lichtdurchlässig sein müssen. Solche Lichtdome konnten nach den bisher bekannten Verfahren wirtschaftlich nur aus thermoplastischen Materialien, wie z. B. Methacrylaten, hergestellt werden, während das für Lichtdome erforderliche einwandfreie Faserbild sowie eine gleichmäßige Form und glatte Oberflächen mit glasfaserverstärkten Polyestern bisher bei diesen relativ großen Formkörpern nicht erzielt werden konnten. Die durch das beschriebene Verfahren ermöglichte Verwendung von glasfaserverstärkten Polyestern ergibt eine wesentliche Verbilligung in der Herstellung von Lichtdomen.
F i g. 3 und 4 zeigen eine nach der Erfindung hergestellte Haube und eine zur Herstellung dieser Haube verwendete randverstärkte Glasfasermatte.
Bei der in F i g. 5 veranschaulichten Ausführungsform einer Vorrichtung erfolgt keine freie Formung des erfindungsgemäßen Formkörpers. Vielmehr wird der zu formende Gegenstand unter der Wirkung eines Vakuums gegen eine Matrize 9 gepreßt. Die Matrize oder Form 9 ist hierbei mit Bohrungen 10 versehen, welche den Matrizenraum 6 a mit dem eigentlichen Vakuumraum 6 b verbinden. Die Matte wird nach dem Einspannen zwischen den Backen 4 und 5 nach dem Inbetriebsetzen der Vakuumpumpe fest gegen die Matrize 9 angezogen und nimmt eine der Matrize entsprechende Form an.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann natürlich auch mit einer unter Druck arbeitenden Vorrichtung gemäß F i g. 6 ausgeführt werden. Die zwischen den Folien 2 und 3 eingeschlossene Glasfaserschicht 1 wird hierbei zwischen den Backen 4 und 5 randseitig über der Matrize 9 eingeklemmt, die wiederum mit Bohrungen 10 versehen ist, um die Räume 6 a und 6 b an beiden Seiten der Matrize miteinander zu verbinden. Der Raum 6 b wird durch die Leitung 8 entlüftet. Der obere Rahmenteil 5 ist von einer Abschlußdecke 11 überdeckt, durch die ein Stutzen 12 zur Zuführung der Druckluft oder eines sonstigen unter Druck stehenden Mediums hindurchtritt.
In F i g. 7 ist eine Vorrichtung veranschaulicht, bei der eine besonders feine Einstellung der Stichhöhe dadurch erzielt wird, daß aus den Räumen 6 und 10 nicht Luft, sondern Flüssigkeit mittels einer Pumpe abgesaugt wird. Diese Ausführungsform gestattet eine besonders leichte und automatische Regelung der Formgebung.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum Herstellen von gewölbten Körpern aus glasfaserverstärktem Kunstharz, bei dem von einem ebenen Verbund ausgegangen wird, der aus zwei Folien und einer mit flüssigem härtbarem Kunstharz luftblasenfrei durchtränkten Glasfaserschicht besteht und bei dem dieser Verbund unter Druck verformt und das Kunstharz unter Aufrechterhaltung des Druckes mindestens teilweise gehärtet wird, gekennzeichnet d u r c h die Anwendung des Verfahrens zur Herstellung dreidimensional gewölbter Körper mit der Maßgabe, daß der Verbund beim Verformen an seinem Rande allseitig fest eingespannt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbund zu einem einheitlichen Körper ausgehärtet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformung des Verbundes in einen freien Raum erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, bei dem durch Unterdruck verformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen den beiden Folien liegende Innenraum des Verbundes ebenfalls unter Unterdruck gehalten wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 948 639; französische Patentschrift Nr. 1 085 157; britische Patentschrift Nr. 738 763.