DE1504768C3 - Verfahren zum Herstellen eines insbesondere als Leichtbauplatte ausgebildeten Zellstrukturkörpers - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines insbesondere als Leichtbauplatte ausgebildeten Zellstrukturkörpers, dessen mit Hilfe von Füllkörpern geformte Zellen in der Mittelschicht wie auch die die Füllkörper abdeckenden Deckschichten aus mit Glasfasern verstärktem, härtbarem Kunststoff bestehen. Das Verfahren läuft so ab, daß die Glasfaserlagen mit dem noch ungehärteten, also noch flüssigen Kunststoff getränkt, schichtweise in eine Form eingelegt und die Schichten gemeinsam unter Druck und gegebenenfalls zusätzlicher Wärme ausgehärtet werden; dabei verbinden sich die Schichten untereinander. Da für die Mittelschicht als Faserlage eine solche Faserlage benutzt wird, die durch Aufnahme der Füllkörper freie Räume aufweist, die die späteren Zellen des Körpers bilden, entsteht als Mittelschicht, die die Deckschichten miteinander verbindet, ein skelettartiges Gerüst.

In dieser Weise einen Zellstrukturkörper herzustellen, ist aus der US-PS 24 77 852 bekannt. Dieses Vorgehen befriedigt jedoch nicht, und zwar in erster Linie deshalb nicht, weil die Fertigstellung des Zellstrukturkörpers außer dem Härtevorgang noch zwei weitere entscheidende Arbeitsgänge notwendig macht: Sowohl die Mittelschicht, ein Wabengebilde aus Rohrabschnitten oder aus Streifen, wie auch die Deckschichten müssen nämlich zu einem handhabungsfähigen Körper vorfabriziert werden, damit der Schichtaufbau in der Form überhaupt möglich ist Um die Anwendung eines Klebemittels zum Verbinden der Schichten miteinander zu vermeiden, sind zwar nach einer Variante des bekannten Verfahrens die vorfabrizierten Schichten nur teilausgehärtet und daher selber klebend, so daß beim .Aushärtevorgang die Schichten sich direkt miteinander verbinden, aber die Herstellung

ίο des Vorfabrikats wird dennoch nicht überflüssig. Das Verfahren nach der US-PS 24 77 852 ist somit zeitaufwendig und auch aufwendig wegen notwendiger vorrichtungstechnischer Hilfseinrichtungen. Daß vorfabrizierte Schichten verwendet werden müssen, hat außerdem den Nachteil, daß an der Verbindungsstelle der Schichten die Glasfasern nicht wirr wie in der Faserlage ineinander, sondern nebeneinander liegen, was auch für den Fall der nur teilausgehärteten Schichten des Vorfabrikats gilt Insoweit ist die Kunststoff-Glasfaser-Masse dort also nicht homogen. Das hat zur Folge, daß die Glasfasern gerade an den kritischen Verbindungsstellen ihre Wirkung als Verstärkungseinlagen nicht voll darbieten. Hierdurch wird aber die Gesamtfestigkeit des Zellstrukturkörpers geschmä- Ψ lert. Weiterhin ist bei dem Verfahren nach der US-PS 24 77 852 unbefriedigend, daß die Zellwände der Mittelschicht in der Hauptsache im rechten Winkel zu den Deckschichten verlaufen. Hohen Widerstand setzt der bekannte Zellstrukturkörper also nur solchen Quer-

so und Schubkräften entgegen, die etwa in Richtung der Zellwände oder der Deckschichten angreifen.

Aus der DE-AS 11 26 600 ist ein Verfahren bekannt, das sich zum Aufbau der Zellstruktur Hohlperlen bedient, die in einem Harz eingebunden sind. Dieses

J5 Harz bildet dann, wenn es ausgehärtet ist, ebenfalls ein die Deckschichten miteinander verbindendes Gerüst, während die Hohlperlen darin die Zellen sind. Abgesehen davon, daß auch dieses Verfahren mindestens zwei Arbeitsgänge erfordert, da die eine Deckschicht vorfabriziert sein muß, ehe die gleichfalls vorfabrizierten Hohlperlen auf sie in Schüttung aufgebracht und mit dem Bindeharz umgeben werden, wiegt bei diesem Verfahren der Nachteil schwer, daß das Bindeharz und die Hohlperlen gleichmäßig verteilt

sein müssen, denn schon geringe Ungleichmäßigkeit ^ dieser für die Festigkeit des Zellstrukturkörpers verantwortlichen Mittelschicht führt zu Stellen verminderter Festigkeit. Die gleichmäßige Verteilung der Hohlperlen im Bindeharz ist aber nur schwierig zu

so erreichen, so daß bei Anwendung dieses Verfahrens gleichmäßige Festigkeitsverteilung über den Körper nicht mit Sicherheit erreichbar ist.

Ausgehend von dem Verfahren nach der US-PS 24 77 852 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Herstellungsverfahren für Zellstrukturkörper, insbesondere Leichtbauplatten, in Schichtbauweise zu vereinfachen und die Festigkeit der Körper zu steigern, und zwar ohne Verzicht auf die mechanisch-maximale Beanspruchbarkeit der Körper über die gesamte Fläche. ;

bo Gelöst wird diese Aufgabe nach Anspruch 1 dadurch, daß als Füllkörper solche von prismatischer Gestalt und i trapezförmigem Querschnitt verwendet, mit gegenseitigem Abstand auf die unten in der Form liegende kunststoffgetränkte Faserlage für die eine Deckschicht

(.) gelegt und die Zwischenräume zwischen den Füllkörpern mit der Kunststoff-Glasfaser-Masse ausgefüllt werden; dann erfolgt das Aufbringen der kunststoffgetränkten Faserlage für die andere Deckschicht, woran

sich das Aushärten der Kunststoff-Glasfaser-Massen anschließt.

Hieraus ergibt sich zunächst, daß die Deckschichten nicht vorfabriziert sind; sie liegen, wenn der Schichtaufbau für den Zellstrukturkörper in einer Form erfolgt, in deren Lieferform als Matte vor, die mit dem noch flüssigen Kunststoff lediglich getränkt zu werden braucht. Die Mittelschicht wird ebenfalls nicht vorgefertigt wie in dem erörterten bekannten Fall der US-PS 24 77 852. Die Füllkörper liegen — auf der zunächst in die Form eingebrachten Faserlage für die eine Deckschicht als Unterlage — mit Abstand aneinander, so daß dort Zwischenräume entstehen. Diese Zwischenräume werden mit der Kunststoff-Glasfaser-Mischung ausgefüllt, ehe die Faserlage für die andere Deckschicht aufgebracht wird. Im ausgehärteten Zustand stellt die Masse in jenen Zwischenräumen das skelettartige Gerüst dar. Damit sind Deckschichten und Gerüst in einem einzigen Arbeitsgang, aber gleichsam auch in einem Guß entstanden. Damit haben die Füllkörper nach dem Härtevorgang an sich ihre Rolle erfüllt. Deshalb ist die Frage nach dem Werkstoff bei den nach der Erfindung verwendeten Füllkörpern nicht kritisch, da sie nur dem reinen Zweck des Ausfüllens dienen; bevorzugt eignen sich Streifen aus Schaumkunststoff. In den bekannten Fällen hingegen sind die Füllkörper festigkeitsbestimmende Bestandteile des Zellstrukturkörpers und müssen, in erster Linie vom Werkstoff her, daher sehr überlegt ausgewählt werden.

Die prismatische Gestalt der erfindungsgemäß verwendeten Füllkörper macht die erwünschte geometrisch regelmäßige Gestaltung des Gerüstes einfach. Der trapezförmige Querschnitt dieser Körper hat den Vorzug, daß beim Ausfüllen der dann schräg verlaufenden Zwischenräume mit der Masse die Gefahr des r> Brechens der Glasfasern an scharfen Kanten der Füllkörper erheblich gemindert und damit auch ein Festigkeitsverlust der ausgehärteten Masse an dieser Stelle kaum noch zu befürchten ist. Zudem ergibt das Gerüst mit — auf Grund des trapezförmigen Quer-Schnitts der Füllkörper — schräg verlaufenden Wänden einen erhöhten Widerstand gegen Schub- und Querkräfte aus beliebigen Richtungen. Und da es ohne weiteres möglich ist, die Mischung aus Kunststoff und Glasfasern in gleichmäßiger Verteilung aufzubereiten, also Ungleichmäßigkeiten in der Masse zu vermeiden, ist auch Gleichmäßigkeit der maximalen mechanischen Beanspruchbarkeit über die gesamte Fläche des Zellstrukturkörpers gewährleistet.

Das Verfahren nach der Erfindung ist an Hand der Zeichnung in den Fig. 1 bis 16 erläutert, wobei jeweils nebeneinanderliegende Figuren im rechten Winkel zueinander verlaufende Querschnitte durch den fertigen Zellstrukturkörper zeigen.

Es wird zunächst eine mit Kunststoff getränkte Faserlage als eine der späteren Deckschichten 1,1 bzw. 1,2 in eine Form eingelegt. Darauf werden die prismatischen Füllkörper 5 mit trapezförmigem Querschnitt unter Freilassung eines gegenseitigen Abstandes gelegt. Die Zwischenräume zwischen den Füllkörpern 5 werden dann mit Glasfaser-Kunststoff-Masse ausgefüllt, woraufhin eine gleichfalls mit Kunststoff getränkte Faserlage als die spätere andere Deckschicht des Zellstrukturkörpers aufgelegt wird. Hierbei ist darauf zu achten, daß die Glasfasern der Lagen für die Deckschichten und die Glasfasern in den Zwischenräumen zwischen den Füllkörpern ineinander übergehen. Der so geschichtete Lagenaufbau wird dann unter Druck und Wärme insgesamt ausgehärtet

Es entsteht hiernach ein Zellstrukturkörper, z. B. nach den F i g. 1 und 2, bei dem zwischen den Deckschichten 1,1 die Füllkörper 5 in einer Mittelschicht liegen und die in den Zwischenräumen zwischen den Füllkörpern ausgehärtete Masse das die Deckschichten miteinander verbindende skelettartige Gerüst 4 bildet Es können auch zusätzlich Streifen 9 aus Glasfaser-Kunststoff-Masse eingelegt werden, wie es die Fig.3 und 4 bei unveränderter Anordnung der Deckschichten (vgl. die Deckschichten 1 und 2) zeigen.

Es können aber die Füllkörper 5 auch in zwei und mehr Lagen übereinander eingeordnet werden, wie es die Fig.5 bis 10 veranschaulichen, wobei eine gesonderte Kunststoffschicht 6 (vgl. die F i g. 7 und 8) vorteilhaft ist.

Eine besonders belastbare Ausführungsform des Zellstrukturkörpers ergibt sich mit ineinandergreifenden Füllkörpern (vgl. die Füllkörper 10 und 11 in den Fig. 11 und 12). Eine Steigerung der Festigkeit wird auch erreicht, wenn die Füllkörper vor dem Schichtaufbau des Zellstrukturkörpers für sich ganz oder teilweise mit einer getränkten Faserschicht 7, 8 (vgl. die Fig. 13 bis 16) umwickelt werden.

Da den Füllkörpern im fertigen Zellstrukturkörper eine tragende Funktion nicht zukommt ist die Wahl des Werkstoffes ohne besondere Bedeutung; es eignet sich Holz, Faserstoff oder Schaumstoff gleichermaßen wie Metall, Kunststoff oder ein mineralischer Stoff.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines insbesondere als Leichtbauplatte ausgebildeten geschichteten Zellstrukturkörpers, dessen mit Hilfe von Füllkörpern geformte Zellen in der Mittelschicht des Körpers wie auch die die Füllkörper abdeckenden Deckschichten aus mit Glasfasern verstärktem, härtbarem Kunststoff bestehen, wobei beim gemeinsamen Aushärten unter Druck und gegebenenfalls zusätzlicher Wärme der in eine Form schichtweise eingelegten, mit dem noch flüssigen Kunststoff getränkten Glasfaserlagen als Mittelschicht des Körpers ein die beiden Deckschichten miteinander verbindendes, skelettartiges Gerüst entsteht, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllkörper solche von prismatischer Gestalt und trapezförmigem Querschnitt verwendet, mit gegenseitigem Abstand auf die unten in der Form liegende, kunststoffgetränkte Faserlage für die eine Deckschicht gelegt und die Zwischenräume zwischen den Füllkörpern mit der Kunststoff-Glasfaser-Masse ausgefüllt werden, woraufhin das Aufbringen der kunststoffgetränkten Faserlage für die andere Deckschicht und schließlich das Aushärten der Kunststoff-Glasfaser-Massen erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine gesonderte Kunststoffschicht (6) zusätzlich zwischen den einzelnen Schichten angeordnet ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Streifen (9) aus kunststoffgetränkten Fasern mit verpreßt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllkörper (5) vor dem Pressen mit einer Schicht aus faserverstärktem Kunststoff (7, 8) umwickelt werden.