DE1960279A1

DE1960279A1 - Verfahren zur Herstellung von selbsttragenden Bauelementen und Raumkoerpern aus Kunststoff

Info

Publication number: DE1960279A1
Application number: DE19691960279
Authority: DE
Inventors: Albert Pfleger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-12-01
Filing date: 1969-12-01
Publication date: 1971-06-03
Also published as: FR2071759A5; GB1338086A; SE356922B; NL7017511A; ES384995A1

Description

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Albert Pfleger

817 Bad Tölz/Obb.

Bahnhof str. 11

Tel. 08041/847·

Verfahren zur Herstellung von selbsttragenden Bauelementen und Raumkörpern aus Kunststoff

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von selbsttragenden Bauelementem.und Raumkörpern aus Kunststoff* Es ist bekannt, Bauelemente und Raumkörper im Gieß-, Blas- oder Preßverfahren aus Kunststoff herzustellen. Vielfach genügen jedoch die mechanischen oder physikalischen Eigenschaften des fertigen Bauelements nicht den zu stellenden Anforderungen. Man ist deshalb dazu übergegangen, durch Kombinationen von Kunststoffen mit anderen Werkstoffen die gewünschten Eigenschaften zu erzielen. So macht man beispielsweise bei Bauelementen aus Gießharzen in gewissem Umfang von der Verstärkung durch Einlagerungen von Glasfasern bzw· Glasfasergeweben Gebrauch.

Zur Erzielung noch höherer Festigkeiten ist es auch bereits bekannt, in die Glasfaser-Gewebelagen Verstärkungsfäden aus Metall oder Kunststoff einzuziehen und diese Fäden außerdem durch bügelartige Distanzfäden miteinander zu verbinden. Für hohe Zugbeanspruchungen müssen sie aus Metall bestehen, was wiederum besondere Maßnahmen gegen korrodierende Einflüsse - z.B. Ummantelung oder Umspinnen - erforderlich macht. Eine Verbesserung der Knickfestigkeit des fertigen Bauelements ist weder durch die Verstärkungsfäden noch die Distanzfäden erreichbar·

Von besonderer Bedeutung sind die auf der Verwendung von glasfaserverstärkten Kunstharzen beruhenden Herstellungsverfahren für die Gestaltung von räumlichen Gebilden möglichst geringen Gewichtes, aber hoher Beanspruchbarkeit, wie z.B. von Bootskörpern, Autokarosserien, Flugkörpern, Raketenteilen ect., geworden· Bei der Herstellung solcher Raumkörper hat sich vor allem das sog* Handauflegeverfahren eingeführt. Bei diesem Verfahren muß jeweils von dem herzustellenden Körper eine genaue Positiv- oder Negativform angefertigt werden, in oder auf welche dann das eigentliche Bauelement lagenweise bis zur gewünschten Wandstärke hinein- oder auftapeziert wird·

Da die Anfertigung der Formen zeitraubend und teuer

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ist, hat man versucht, Verfahren zur Herstellung von Raumkörpern zu entwickeln, die ohne Verwendung einer Form auskommen· So ist z.B. ein. Verfahren bekannt, bei dem der gewünschte Körper aus -vorgefertigten, - dicken Schäumstoff platten, die als Füllstoff dienen, von Hand zusammengesetzt wird und dann mittels einer beiderseits auf gestrichenen, aufgespritzten oder auf ge spachtelten Auflage aus selbsthärtendem Kunststoff, verfestigt wird. Zur Versteifung des ganzen Raumkörpers sind dabei im Schäumst offkern Schlitze und Bohrungen vorgesehen, durch welche das selbsthaltende Kunst«· Stoffmaterial beim Auftragen hindurchtreten kann und auf diese Weise versteifende Pfeiler und Rippen bildet· Mit diesem Verfahren lassen sich jedoch weder genaue Abmessungen noch hohe Festigkeiten erzielen·

Ein weiteres bekanntes Verfahren bedient; sich eines metallischen Innengerüstes, das aus dünnwandigen Gitterblechen zusammengebaut ist, durch dessen Löcher die beiderseits aufgelegten glasfaserverstärkten Harzschichten sich stoffschlüssig verbinden. Die Verwendung der metallischen, dünnen Einlagen bringt zwar eine Erhöhung der Zugfestigkeit, nicÜaber der Knick- und Biegefestigkeit mit sich, und macht den Vorteil des spezifisch leichten Kunstharzes wieder zunichte, birgt außerdem wieder die Gefahr der Korrosion in sich und führt nicht zuletzt Schwierigkeiten herbei, die auf den stark verschiedenen physikalischen Eigenschaf tem» wie z.B» des Ausdehnungskoeffizienten oder der Wärmeleitfähigkeit der miteinander verbundenen Stoffe Metall und Kunststoff, beruhen·

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von selbsttragenden Bauteilen und Raumkörpern aus Kunststoff anzugeben, das sich bei Vermeidung der den bekannten Verfahren anhaftenden Mangel durch einfache Handhabung ohne Verwendung von Formen auszeichnet, nur Materialien der gleichen Gattung verwendet und vsa Bauelementen bzw« Raumkörpern führt, die außerordentlich biege-, knick- und torsionsfest sind, hohen Ansprüchen an Wärme- und Schalldämmung genügen und gegebenenfalls Schwimmfähigkeit aufweisen.

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren smr Her-

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stellung von selbsttragenden Bauelementen und Raumkörpern aus Kunststoff, bei dem auf ein inneres Gerippe glasfaserverstärkter Kunststoff, insbesondere Gießharz, aufgebracht wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet:

a) Kunststoffrohre, deren Durchmesser etvas unterhalb der vorgesehenen Wandstärke des fertigen Bauelements oder Raumkörpers liegt, werden in paralleler Aneinanderreihung durch Abstandshalter in der gewünschten räumlichen Anordnung fixiert

b) die von den Kunststoffrohren gebildeten Mantelflächen werden mit Glasfaserbändern durchflochten

c) die Glasfaserbänder werden mit Gießharz getränkt

d) die zwischen den Rohren noch bestehenden unausgefüllten Längskanäle werden bis zur Höhe der die Kunststoffrohre einschließenden Hüllfläche beiderseits mit saugfähigem Füllstoff ausgefüllt, der ebenfalls mit Gießharz getränkt wird.

e) Nach dem Aushärten werden die Außenflächen ein- oder beidseitig planiert und mit Bahnen aus gießharzgetränktem Glasfasergewebe überzogen·

Xn der Zeichnung ist die Erfindung anhand von mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt.

Xm einzelnen zeigt:

Fig« 1 in perspektivischer Sicht die Anordnung der Abstandshalter bei einem Bootskörper mit teilweise eingelegten Kunststoffrohren

Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Abstandehalter für _t

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einen Bootskörper mit Ausnehmungen zur Aufnahme der Kunststoffrohre

Fig. 3 einen teilweisen Querschnitt durch eine fertige Bootsvandung

Fig. k einen Querschnitt durch ein nach dem

erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Plattenelement

Fig· 5^a einen Querschnitt durch ein weiteres Plattenelement mit anderem Innenaufbau

Fig. 5b eine Seitenansicht des Plattenelements

gem. Fig. $a mit Darstellung der seitlichen Randbegrenzung

Fig. 6, einen Querschnitt durch einen nach dem

erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kastenträger·

Wie aus Fig, 1 ersichtlich, wird zur Herstellung eines Bootskörpers nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eine gewisse Anzahl von Abstandshaltern 1 in ein aus dem Kiel 2, dem Vorsteven 3 und zwei Kimstringern h bestehendes Formgerüst eingesetzt· Bei dem in Fig_β dargestellten Ausführungsbeispiel (Plattgattboot) ist der hintere Abstandshalter gleichzeitig Achtersteven und Spiegel. Die übrigen Abstandshalter dienen als formbestimmende Spanten· Da durch das erfindungsgemäße Verfahren eine erhebliche mechanische Eigenfestigkeit der Bootswandung erzielt wird, reduziert sich die hohe. Anzahl von Stützspanten, wie sie im konventionellen Bootsbau üblich und notwendig ist, auf die wenigen zur Formgebung erforderlichen Abstandshalter· Diese Abstandshalter sind vorteilhaft gleichzeitig als Schotten, gegebenenfalls mit entspreohenden Durchstiegeöffnungen 7» ausgebildet. Sie weisen - wie Fig. 2 zeigt - an ihren Außenkanten Ausnehmungen 5 auf, deren Tiefe annähernd dem Durchmesser der einzulegenden Kunststoffrohre entspricht. Gegebenenfalls können diese Abstandshalter zugleich eine solche Umrißlinie aufweisen, daß die Erstellung von Kajütaufbauten, insbesondere des Kajütdecke nach dem erfindungsgemäßen Verfahren

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möglich ist (siehe Pig· 2). In die Ausnehmungen 5 werden Kunststoffrohre 6, die sich über die gesamte Wandlänge erstrecken und sich infolge ihrer Elastizität entlang jeder gewünschten Kontur zur Erzielung strakender linien biegen lassen, eingelegt und dort gegebenenfalls mit geeignetem Kunststoffkleber festgehalten. Als Kunststoffrohre können handelsübliche PVC-Rohre verwendet werden, die in zahlreichen Abmessungen und mit verschiedenen Eigenschaften in großen Mengen hergestellt werden und daher billig erhältlich sind·

Da für derartige Rohre auch Verbindungsmuffen bzw·- zapfen auf dem Markt sind, braucht für deren Verarbeitung praktisch kein Verschnitt einkalkuliert zu werden, was sich günstig auf die Herstellkosten auswirkt* Die jeweiligen stirnseitigen Abschlußenden der Rohre werden entweder in Sack·» löcher des zugeordneten Stevensbzw.Abstandshalters eingesteckt oder mittels geeigneter Befestigungselemente in Ausnehmungen fixiert bzw. eingeklebt. Xn das so erhaltene Formgerippe, das wegen der Verwendung von Kunststoffrohren außer dem damit erreichbaren geringen Raumgewicht der fertigen Bootswandung auch die hinsichtlich Biegung, Knickung und Torsion optimalen Eigenschaften des Rohr» querschnitte auszunutzen gestattet, werden nunmehr gemäß dem zweiten Verfahrensschritt der Erfindung Glasfaserbänder 8 derart eingeflochten, daß zusammen mit den Kunststoffrohren ein gewebeartiger Aufbau . entsteht, bei dem die Rohre quasi dem "Schußfaden" und die Glasfaserbänder dem "Kettfaden" entsprechen·

Im nächsten Arbeitsgang werden in an sich bekannter Weise die eingeflochtenen Glasfaserbänder mit Gießharz getränkt. Nach dem Erstarren der Gießharztränkung werden die zwischen den Rohren noch bestehenden unausgefüllten Längskanäle 9 bis auf Höhe der die Kunststoffrohre beiderseits einschließenden HUlIflachen mit saugfähigem Füllstoff (z.B. Glaswolle, Steinwolle, Abfallreste von Glasfaserbändern) ausgefüllt· Gegebenenfalls können in die Füllstoffmasse auch Kunetstoffrohr-Abschnitte kleineren Durchmessers eingebettet werden« Etwa nach dem Aushärten des harzgetränkten Füllmaterial· verbleibende Lufteinschlüsse sind unschädlich· In vorteilhafter Weise können außerdem die offenen

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Enden aller Kunst stoff rohre durch Einbringen getränkten Füllstoffs luftdicht verschlossen . werden· Durch die Lufteinschlüsse wird die Unsinkbafkeit des Bootskörpers gewährleistet.

Nach dem Aushärten der Füllzonen werden abschließend die so entstandenen selbsttragenden Wandungen außenseitig, bei Bedarf auch innenseitig, planiert und mit einer oder je nach Bedarf mehreren Schichten 10 von Glasfasergewebebahnen und Gießharz überzogen. Diese Maßnahme soll außer einer zusätzlichen Erhöhung der Gesamtfestigkeit des Bootskörpers noch der Verbesserung der Dichtigkeit und der Vergütung der Oberfläche dienen·

Figur k zeigt einen Querschnitt durch ein Plattenelement, wie es beispielsweise für Zwischenwände beim Innenausbau von Gebäuden zur Anwendung kommen kann· Xn formgerechter Lage fixierte Abstandshalter 1, sind an beiden Seitenkanten mit: zueinander versetzten kreisförmigen Ausnehmungen zur Aufnahme von großen Kunst stoff rohren 6a und kleineren Kunststoffrohren 6b versehen.

Zuerst werden die Rohre mit dem großen Durchmesser eingebaut und im angedeuteten Verlauf der gleichmäßig gestrichelten Linie mit Glasfaserbändern geeigneter, verarbeitungsgerechter Breite durch— flochten und mit Harz getränkt. Anschließend werden die wechselseitig verbliebenen tiefen Längshohlräume 11 jeweils von einem Abstandshalter bis zum nächsten mit harzgetränktem Füllstoff ausgefüllt und noch vor dem Aushärten die Kunststoff rohr β 6b (mit kleinem Durchmesser) eingelegt. Nun werden die jetzt leer stehenden Längskanäle 9a und 9b mit getränkter Füllmasse ausgefüllt, nach dem Aushärten planiert und je nach Bedarf mit Decklagen 10 aus Harz-Glasfasergewebelaminat beid- oder einseitig beschichtet.

Eine zweite Version der Erstellung von Plattenkörpern nach Fig. k sähe vor, im ersten Verfahrenssohritt alle Rohre 6a und 6b einzubauen, das so entstandene Rohrgerüst in beliebig variabler Weise ι vorteilhaft wie mit Bezugszeichen 8a, b„ ο in Fig. 4 angedeutet» mit Glasseidebändern zn

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durchflechten und. alle verbleibenden unausgefüllten Längskanäle 9b durch Ausfüllen mit harzgetränktem Füllstoff einzuebnen. Diese Version ergibt freibleibende Hohlräume 11, wie sie unter gewissen Voraussetzungen für Wandbauelemente äußerst wünschenswert sind·

Fig. 5a und 5b zeigen ebenfalls ein plattenartiges Flächenelement mit in Bezug auf die vorbeschriebenen Verfahrensstufen ähnlichem Aufbau mit dem Unterschied, daß hier die Abstandshalter als Holme die Kunststoffrohre an der Stirnseite in ihrer gewünschten Anordnung und Lage fixieren· Die Holme können in das fertige Teil, wie in den vorbeschriebenen Fällen, die innenliegenden Abstandshalter miteinbezogen werden, oder sie dienen nur als Fertigungsvorrichtung und werden nach Fertigstellung des Bauteils wieder entfernt·

Verden Wandelemente nach den Fig« 5^a» 5h hergestellt, so kann vorteilhaft der Stirnholm mit Falz ausgebildet werden, um Wände durch formschlüssiges Aneinanderreihen solcher Bauelemente zu erzielen, bzw· umwändete Räume zu gestalten·

Fig« 6 zeigt einen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kastenträger im Querschnitt« Durch Zuordnung von Kunststoffrohren unter Zuhilfenahme von Abstandshaltern in rechteckigem, quadratischem oder überhaupt jedem beliebigen Querschnitt, zusammen mit den vorbeschriebenen Arbeitsgängen des Durchflechtens, Tränkens, Ausfüllens und Umschichtens, können jede Art und Dimension von biegesteifen Trägern und knicksteifen Säulen hergestellt werden«

In der serienmäßigen Herstellung von erfindungsgemäßen Bauelementen, lassen sich durch An» Wendung im einzelnen bekannter Techniken wie Tauchen, Spritzen, Strangpressen, sowie durch Anwendung einfacher Vorrichtungen, wie Spann·· rahmen, schwenkbare Zapfenholme, Bandziehwerkzeuge ect· hochgradig wirtschaftliche und trotzdem sehr einfache Arbeitsabläufe erzielen.

Die Herstellung kann weitgehend unter Einsatz

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ungelernter und vor allem weiblicher Arbeitskräfte durchgeführt werden»

Die erfindungsgemäß erzeugten Bauelemente eröffnen konstruktiv ein sehr weites Feld, indem man sich die Vorzüge des Kunststoffmaterials zunutze machen kann* Zuzüglich werden so hohe mechanische Festigkeitswerte erreicht, die, im Verhältnis zu dem sich dabei ergebenden Raumgewicht, gemessen an bisher bekannten Herstellungsverfahren als unmöglich erschienen* Aufgrund der Lüfteinschlüsse in Zusammenhang mit der in ihren physikalischen Eigenschaften an sich sehr günstigen Kunststoffmaterie ergibt sich ein Höchstmaß an Schall- und Wärmedämmung. Bei der Verwendung der mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Bauelemente innerhalb von Bauvorhaben besteht die Möglichkeit, alle Versorgungsleitungen in den Elementen, nämlich entlang den Rohrhohlräumen zu verlegen. Im Anwendungsbereich Schwimm-, Fahr- und Flugkörper ist bei entsprechend konstruktiver Gestaltung die erreichbare extrem hohe Eigenelastizität von großer Bedeutung.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Herstellung von selbsttragenden Bauelementen oder Raumkörpern, bei dem auf ein inneres Gerippe glasfaserverstärkter Kunststoff, insbesondere Gießharz, aufgebracht wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
a) Kunststoffrohre, deren Durchmesser etwas unterhalb der Wandstärke des fertigen Bauelements oder Raumkörpers liegt, werden in paralleler Aneinanderreihung durch Abstandshalter in der gewünschten räumlichen Anordnung fixiert
b) die von den Kunststoffrohren gebildeten Mantelflächen werden mit Glasfaserbändern durchflochten, so daß ein gewebeartiger Aufbau entsteht
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c) die Glasfaserbänder werden mit Gießharz getränkt
d) die zwischen den Rohren noch bestehenden unausgefüllten Längskanäle werden bis zur Höhe der die Kunststoffrohre beiderseits ein- .
schließenden Hüllfläche mit saugfähigem Füllstoff ausgefüllt, der ebenfalls mit Gießharz getränkt wird
e) nach dem Aushärten werden die beiderseitigen Wandungen ein- oder beidseitig planiert und mit Bahnen aus gießharzgetränktem Glasfaser» gewebe überzogene
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