DE2012733B2

DE2012733B2 - Verfahren zum herstellen von werkstuecken aus mit einer gewirkten oder gestrickten faserarmierung versehenem haert baren kunststoff und faserarmierung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2012733B2
Application number: DE19702012733
Authority: DE
Inventors: Werner 7453 Burladmgen Langfeldt
Original assignee: Inter Jersey GmbH & Co KG, Lang feldt, Werner, 7453 Burladmgen
Priority date: 1970-03-18
Filing date: 1970-03-18
Publication date: 1971-09-09
Also published as: FR2083365A1; DE2012733A1; BE764172A; FR2083365B1; NL7103486A; CH521216A; LU62787A1; SE370204B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Her- stehenden Ausladungen versehene Faserarmierung stellen von Werkstücken aus mit einer im Ausgangs- in mindestens einer Richtung verformt, mit dem zustand elastischen, beispielsweise gewirkten oder Kunststoff getränkt und anschließend unter Rückgestrickten Faserarmierung versehenem, härtbaren bildung der Ausladungen in die gewünschte Form-Kunststoff. Bei der Herstellung von Preßstücken hat 5 gebung gebracht und während der Aushärtung des man bereits flächiges Material, wie Trikotstoffe, Kunststoffes in dieser gehalten wird. Kreppgewebe usw., verwendet, das in genügendem Bei einer vorteilhaften weiteren Ausbildung dieses

Maße und in allen Richtungen gereckt werden kann, Verfahrens wird die Faserarmierung in Längs- oder ohne daß seine Zugfestigkeit abnimmt. Solches Querrichtung gereckt, in diesem Zustand mit Kunst-Material wurde mit einem plastischen organischen io stoff getränkt und dann vor der Aushärtung des Stoff, z.B. Phenolformaldehyd-Kunstharz, getränkt Kunststoffes unter Rückbildung der Ausladungen und dann in einer Matrize zu profilierten Werk- entspannt. Beispielsweise zur Herstellung von Baustücken verpreßt. _ platten kann nach einem weiteren Merkmal der Er-

Es ist ferner bekannt, Verbundwerkstoffe, insbe- findung die Faserarmierung mit mindestens einer sondere für Bauzwecke, in Form von Platten od. dgl. 15 Deckschicht versehen werden, herzustellen, die einen vorgefertigten Kern, ζ. B. aus Zur Tränkung des Grundkörpers können Duro-

Wellpappe, aus vorgefertigten Waben, aus Glasfaser- plaste, wie Polyester, thermoplastische Kunststoffe, gewebe od. dgl., aufweisen, der auf einer oder beiden _wi_e Polyäthylen, Polyvinylchlorid oder Polyurethan, Seiten mit je einer oder mehreren z. B. kunststoff- oder andere geeignete Kunststoffe verwendet werden, getränkten Glasfaserschichten als Deckschichten der- 20 Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, art belegt wird, daß ein fester Verbundkörper ent- Werkstücke in jeder beliebigen Raumform, insbesonsteht. Der Nachteil solcher in verschiedenen Ausfüh- dere auch sphärischer Form in einfacher Weise herrungen bekannten Verfahren und Werkstoffe ist je- zustellen. |

doch, daß diese stets einen besonderen Kern als F_ur die mit der Erfindung gleichfalls erreichbare -

Mittellage aufweisen, der in einem getrennten Ver- 25 besondere makrologische Struktur ist es wichtig, fahren hergestellt werden muß, so daß es nicht mög- daß das Gewirk oder Gestrick od. dgl. nur mit einer lieh ist, den Werkstoff als Ganzes in einem einzigen solchen Menge von Kunststoff getränkt oder benetzt Arbeitsgang herzustellen. Außerdem sind alle be- _wi_rd_; die unterhalb der Saugfähigkeitsgrenze bleibt, kannten Verbundwerkstoffe nicht homogen aufgebaut, und daß diese Faserarmierung, die den Grundkörper weshalb eine besondere Verbindung zwischen den 30 bildet, sobald sie getränkt ist und unter Aufhebung Deckschichten und der Kernschicht erforderlich ist. der seither auf sie einwirkenden Zugkräfte, sich selbst

Schließlich sind Kunststoffe, wie Polyester, z. B. überlassen bleibt und infolge ihrer Eigenelastizität im Bootsbau bekannt, die auch unter Verwendung wieder in die Ausgangslage zurückkehrt, von Einlagen, z.B. Glasfasern oder Glasfasergeweben, Während die als Ausgangsstoff dienende Fasereinen in sieh gleichmäßigen Aufbau ermöglichen. ₃₅ armierung in der gedehnten Lage eine größere Ein solcher Aufbau entsteht in der Regel durch Flächenerstreckung hat und eine geringe Quermehrfache Lagen von Glasfasergeweben oder Glas- schnittshöhe aufweist, nimmt sie in dem getränkten fasermatten, welche mit dem aushärtenden Kunststoff _und entspannten Zustand, der ihrer Ausgangslage getränkt sind. Bei der Verarbeitung von glasfaser- mindestens nahe kommt, eine Form ein, bei welcher verstärkten Kunststoffen wird angestrebt, daß die _{40 s}i_e einen größeren Querschnitt, d. h. eine größere einzelnen Lagen ohne Einschluß von Luftblasen oder Dicke hat, ihre flächenmäßige Erstreckung jedoch anderen Hohlräumen dicht übereinanderliegen. Hier- gegenüber der Strecklage beträchtlich zurückgegangen durch ergibt sich jedoch der Nachteil, daß die in j_st. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine dieser Weise hergestellten Werkstoffe ein zu hohes erhebliche Luftmenge in der als Ausgangsstoff die- M spezifisches Gewicht aufweisen, so daß sie für be- 45 nenden Faserarmierung als Grundkörper gespeichert stimmte Anwendungs- und Einsatzmöglichkeiten nur _und von ihm aufgenommen, wobei jedoch der besonbeschränkt brauchbar sind. dere Vorteil darin liegt, daß die Luftmenge in eine

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein _groß_e Anzahl von den annähernd bogenförmigen Verfahren zum Herstellen von Werkstücken aus mit Ausladungen des Grundkörpers umschlossener Hohleiner gewirkten oder gestrickten Faserarmierung ver- ₅₀ räume unterteilt ist, welche durch die Ausgangssehenem, härtbaren Kunststoff zu schaffen, mit dem struktur der Faserarmierung festgelegt sind. Es tritt unter Vermeidung der geschilderten Nachteile der _somit eine regelmäßige und gleichmäßige verteilte bekannten Verfahren ein in sich homogenes Werk- Einlagerung von Lufteinschlüssen auf, bei welchen stück von großer Stabilität vorzugsweise in einem nicht _nur das spezifische Gewicht des fertigen Werk-Arbeitsgang ohne Anwendung von Preßdruck herge- ₅₅ Stückes, sondern auch bei ausreichender Querstellt werden kann. Dabei soll das Werkstück für die schnittshöhe des entspannten Grundkörpers eine beverschiedensten Anwendungszwecke geeignet sein, trächtliche Erhöhung der Festigkeit erzielt werden beispielsweise als Bauplatte oder als dünnwandiger, kann. Bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverschalenförmiger Bauteil, der eine beliebige für den fahren ist es ohne weiteres möglich, die Druck- und vorgesehenen Verwendungszweck optimale Raum- _6o Biegefestigkeit durch Wahl der Struktur der als Ausform haben kann. Vor allem aber soll gegenüber gangsstoff dienenden gestrickten oder gewirkten den bekannten glasfaserverstärkten Kunststoffen ein Faserarmierung zu beeinflussen, weit niedrigeres spezifisches Gewicht bei mindestens Besonders günstige mechanische Eigenschaften

gleichen Festigkeitswerten, vorzugsweise höheren ergeben sich bei einem nach dem erfindungsgemäßen Festigkeitswerten, bei gleichen Wandstärken des 6₅ Verfahren hergestellten Werkstück, wenn die geWerkstückes erzielbar sein. wirkte oder gestrickte Faserarmierung an ihrer Ober-Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch oder Unterseite, vorzugsweise auf beiden Seiten, mit gelöst, daß eine mit aus ihrer Hauptebene heraus- einer im Vergleich zur Dicke der Faserarmierung

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wesentlich dünneren, ebenfalls aus erhärtendem Zur Herstellung der Faserarmierung 3 zwischen

Kunststoff bestehenden Deckschicht versehen ist. den beiden Deckschichten 1 und 2 wird ein gestrick-

Eine derartige Deckschicht kann vorteilhafterweise ter Textilstoff verwendet, dessen Bindungsschema in

eine Verstärkung enthalten, die beispielsweise aus F i g. 2 dargestellt ist. Dieses Gestricke weist in

flach liegenden Fasern, insbesondere aus Glasfasern 5 seinem in F i g. 1 angedeuteten Querschnitt eine Folge

besteht, die sich ohne gegenseitige Verknüpfungen von unterschiedlichen Gruppen von Strickmaschen

in zueinander wenigstens annähernd parallelen Ebe- auf, wobei in dem dargestellten Ausführungsbeispiel

nen befinden und der Deckschicht eine Elastizität eine erste Maschengruppe 11 je fünf rechte und je-

vermitteln, welche wesentlich geringer als diejenige weils einzeln auf die rechten Maschen folgende fünf

des getränkten und ausgehärteten Grundkörpers ist. io linke Maschen aufweist. An diese Gruppe schließt

Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen sich eine aus rechten Maschen der in den F i g. 5 in Verfahrens dienende Faserarmierung kennzeichnet stark vergrößertem Maßstab und F i g. 6 in vereinsich darin, daß sie quer zur Längs- und/oder Quer- fachter Darstellung wiedergegebenen rechten Marichtung sich erstreckende Ausladungen aufweist, in sehen an, die zusammen die zweite Maschengruppe allen Richtungen beliebig verformbar ist und nach 15 12 bilden. Die sich hieran anschließende Maschen-Aufhebung der Verformungskräfte rückformfähig gruppe 13 besteht wie die Maschengruppe 11 aus ist. jeweils fünf rechten und jeweils fünf linken Maschen,

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform die sich in einer Links-rechts-links-Reihenfolge ab-

dieser als Grundkörper dienenden gewirkten oder lösen. An diese schließt sich eine weitere Gruppe aus

gestrickten Faserarmierung ist in ihrem Querschnitt 20 drei unmittelbar aufeinanderfolgenden linken Ma-

wenigstens annähernd Wellenlinien-, Zickzack- oder sehen bestehende Gruppe 14 an. Anschließend an

mäanderförmig ausgebildet. Dabei kann der als die Maschengruppe 14 wiederholt sich die beschrie-

Faserarmierung dienende Grundkörper aus gestrick- bene Maschenfolge 11, 12, 13, aus der sich der in

tem oder gewirktem Material bestehen, das aus zu Fig. 1 dargestellte Querschnittsverlauf der textlien

Fäden verarbeiteten organischen oder künstlichen 25 Faserarmierung ergibt, bei welcher in entspanntem

Fasern besteht. Zustand trotz nur geringer Materialstärke infolge

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Gestrick des stark wellenlinienförmigen Verlaufes eine be-

oder Gewirk zur Bildung der Ausladungen einander trächtliche Dicke des Gestrickes zwischen der die

abwechselnde Gruppen von linken und rechten oberen Ausnehmungen 4 und die unteren Ausneh-

Maschen enthält. 30 mungen 5 begrenzenden Ober- und Unterseite ent-

Die Erfindung wird an Hand der nachstehend steht.

beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ein derartiges, gegen die obere und untere

Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt Flächenseite stark ausladende Ausbuchtungen ent-

Fig. 1 eine Kunststoffplatte gemäß der Erfindung haltendes Gewirke oder Gestricke wird bei der wei-

in perspektivischer Ansicht und teilweise im Schnitt, 35 teren Herstellung auf einer getrennten Arbeitsplatte

F i g. 2 in vereinfachter Darstellung die in der durch eine mit Kunststoff getränkte Walze derart

Mittellage nach F i g. 1 verwendete Strickbindung, stark mit Kunststoff benetzt, daß dieser zwar die ein-

Fig. 3 bis 12 einzelne abgewandelte Ausführungs- zelnen Textilfasern überall in ungefähr gleicher beispiele für eine in einer Anordnung nach F i g. 1 Menge umgibt, jedoch an keiner Stelle die Adhäsionsverwendbare Faserarmierung mit hoher Dehnungs- 40 fähigkeit des Textilgewebes oder Gewirkes überelastizität. schreitet. Durch den Auftrag mit Hilfe einer Walze

Das in F i g. 1 dargestellte Werkstück eignet sich wird vielmehr sichergestellt, daß die aufgenommene

besonders zur Verwendung als Bauplatte. Es besteht Kunststoffmenge weit unterhalb der Saugfähigkeits-

im wesentlichen aus einer unteren Deckschicht 1 und grenze bleibt. Zur Aufnahme des Kunststoffes wird

einer oberen Deckschicht 2 sowie einer zwischen 45 die Faserarmierung 3 in der mit einem Pfeil A ange-

diesen beiden Deckschichten angeordneten, deren deuteten Richtung stark gestreckt und dann mit Hilfe

gegenseitigen Abstand sichernden Faserarmierung, der Walze benetzt. Dann werden die in Richtung

die aus einem textlien Gestricke besteht, das zahl- des Pfeiles A wirkenden Zugkräfte weggenommen,

reiche parallel zueinander verlaufende, im dargestell- so daß sich das Gewirke entspannen und in die dar-

ten Querschnitt wellenlinienförmig ineinander über- 5° gestellte Ausgangslage zurückziehen kann, bei wel-

gehende Längsrippen 4 bzw. 5 aufweist. chem zwischen den ihre ursprüngliche schlangen-

Zur Herstellung der unteren Deckschicht 1 wird linienförmige Gestalt annehmenden einzelnen Ripzunächst auf einer nicht dargestellten Arbeitsplatte, pen 4 bzw. 5 schmale, aber untereinander annähernd deren Oberseite für das dargestellte Ausführungsbei- gleich große Hohlräume verbleiben, die nach dem spiel eben ausgebildet ist, eine ebenfalls nicht dar- 55 Aushärten des Kunststoffs ein geringes spezifisches gestellte Isolierlage aufgebracht, welche das spätere Gewicht gewährleisten. Um eine symmetrische Abheben der fertigen Kunststoffplatte erleichtern Biegebelastungsfähigkeit zu erzielen, wird unmittelsoll. Zunächst wird mit Hilfe einer Walze oder einer bar auf die mit erhärtendem Kunststoff getränkte Sprühpistole eine dünne in F i g. 1 nicht maßstäblich Faserarmierung 3 die obere Deckschicht 2 in noch vergrößert wiedergegebene Kunststoffschicht 6 aus 6° nicht ausgehärtetem Zustand aufgebracht, die eben-Polyester aufgetragen, die je nach Verwendung z. B. so wie die untere Deckschicht 1 eine die Zugfestigetwa 0,3 bis 0,5 mm stark sein kann. Diese Kunst- keit gewährleistende Glasfasermatte als Verstärkungsstoffschicht wird mit Hilfe eines Glasfasergewebes 7 schicht enthält, die infolge der an ihrer Unterseite verstärkt, in welchem sich die einzelnen nicht darge- sitzenden Kunststoffschicht eine innige Verbindung stellten Glasfasern wenigstens annähernd parallel zur 65 mit der kunststoffgetränkten Faserarmierung 3 er-Schichtebene 6 erstrecken und etwaigen in dieser fährt. Während des anschließenden Aushärtevorgangs Ebene ausgeübten Zugkräften einen erheblichen verbinden sich die beiden Deckschichten innig mit Widerstand entgegenzusetzen vermögen. der von der Faserarmierung 3 gebildeten Zwischen-

schicht, wobei der Abstand zwischen der oberen und der unteren Deckschicht einige Millimeter betragen kann. Hierdurch wird eine erhebliche mechanische Festigkeit des Kunststoffbauteils bei nur sehr geringem Gewicht erzielt.

In Fig. 3 ist eine Folge von linken in der Maschengruppe 14 vorgesehenen linken Maschen dargestellt, wobei Fig. 4 ihre in Fig. 2 verwendete, vereinfachte Darstellung zeigt. In F i g. 5 sind rechte Maschen eines Gestrickes dargestellt, deren vereinfachte Wiedergabe F i g. 6 zeigt. Die in F i g. 2 in den Maschengruppen 11 und 13 vorgesehene Bindungsfolge von fünf sich jeweils mit einer von fünf linken Maschen abwechselnden rechten Maschen ist in Fig. 7 im einzelnen der besseren Deutlichkeit halber vereinfacht wiedergegeben.

Abweichend von der in Fi g. 2 dargestellten Bindung, können ebensogut Wirkungen mit einem Textilgestricke erzielt werden, welches nach der in F i g. 8 wiedergegebenen, schematischen Bindung hergestellt ist. Dort wechselt sich eine Gruppe aus fünf linken Maschen, die mit 15 bezeichnet ist, mit einer Maschengruppe 16 ab, welche aus fünf rechten Maschen der in F i g. 5 bzw. 6 dargestellten Art- besteht. Die abwechselnde Folge der Maschengruppe 15 und 16 ergibt dann die in Fig. 9 wiedergegebene, für eine Faserarmierung 3 der in Fig. 1 dargestellten Art besonders zweckmäßige Struktur, bei welcher die Rückformsteifigkeit besonders groß gewählt werden kann, wenn für die Herstellung des Gestrickes eine sonst für Textilien unerwünschte hohe Steifigkeit aufweisende Fäden oder Garne verwendet werden, die aus Kunststoffasern verhältnismäßig grober Dicke bestehen können. Da für die erfindungsgemäße Anordnung eine hohe Rückformsteifigkeit erforderlich ist, besteht die Möglichkeit, für die Herstellung der Faserarmierung 3 billige, als Ausschuß anfallende Kunststoff asern, Kunststoffäden, insbesondere jedoch Glasfasern, zu verwenden.

Die Fig. 10, 11 und 12 zeigen ein als Faserarmierung verwendbares Material — wobei F i g. 12 den Querschnitt im gedehnten Zustand des Materials wiedergibt — in perspektivischer Darstellung und im Schnitt. Das Material ist durch Vernähen mit elastischen Fäden 17 und 18 abgesteppt, wobei während des Steppvorganges diese Fäden unter erheblicher Zugspannung stehen und sich dann in entspanntem Zustand, den sie auch nach dem Tränkvorgang einnehmen, erheblich verkürzen und dabei blasenförmige Ausbuchtungen eines im übrigen unelastischen oder wenig elastischen Gewebes 19 ergeben.

Der besondere Vorteil eines nach der Erfindung hergestellten Werkstückes besteht darin, daß man durch Auftragen des die Armierung bildenden dehnbaren Grundkörpers jede beliebige Raumform nachbilden kann, wobei es vollständig ausreichend ist, daß nur eine Außen- oder eine Innenform als Träger für den Auftrag vorhanden ist, während bei den seither üblichen Herstellungsverfahren in der Regel eine Außen- und eine Innenform erforderlich waren. Wegen der durch die bogenförmigen Ausladungen gewährleisteten Flexibilität des Grundkörpers können ohne weiteres 'auch Raumformen mit kleinen Krümmungsradien erzielt werden, ohne daß dabei die Struktur des Grundkörpers durch zwickeiförmige Einschnitte od. dgl. unterbrochen werden muß. Es ergibt sich somit auch bei sehr komplizierten Raumformen eine höhere, durch die seither übliche »Sandwichs-Bauweise nicht ereichbare Anpassungsfähigkeit des Werkstücks an die Modellform.

Die Deckschicht kann je nach dem Verwendungszweck des neuen Werkstoffes von beliebiger, dem Verwendungszweck angepaßter Stärke und entsprechender Gestalt bzw. Formgebung sein. Demgemäß können außer Deckschichten mit Glasfasern auch solche in Betracht kommen, bei denen flachliegende Gewebe, Gestricke, Gewirke, Vliese, endlose oder endliche Fasern oder Fäden zur Bildung der Deckschicht verwendet werden. Diese Einlagen für die Deckschicht können einlagig oder mehrlagig, z. B. auch kreuz- oder schichtweise vorgesehen werden. Bei Einlagen, z. B. in Form von Fäden, Fasern, können diese parallel oder kreuzweise, wirr durch; einander oder sonstwie in einer dem konstruktiven Zweck besonders geeigneten Weise angeordnet sein. Auch können Deckschichteinlagen aus Metallen, Hölzern, z. B. Furnieren, vorgesehen werden.

Ebenso ist es denkbar, die Faserarmierung 3 den jeweiligen Anforderungen entsprechend auszubilden. Sie kann z. B. noch zusätzliche versteifende Einlagen -in Form von Geweben, Vliesen oder aber zusatz- ^ liehe Armierungen, z. B. Drähte, Seile, aufweisen, die z. B in seine freien Hohlräume eingelegt und zum Verspannen oder Befestigen der Platte dienen können, wenn diese Drähte überstehend ausgebildet" werden. Auch können Querschnittsveränderungen der Armierungen, etwa der Garn- oder Faserdicke oder durch Ausbildung größerer oder kleinerer Maschen, vorgesehen werden. Es ist auch denkbar, solche zusätzlich eingelegten Drähte vorzuspannen. Die Faserarmierung selbst wird nach Aufbau und Material entsprechend den an die Platte oder den Formkörper gestellten Bedingungen gestaltet. Er kann also ein Körper ganz beliebiger Form sein, z. B. Zylinder, Kubus oder jeder unregelmäßigen Gestalt. Dabei werden die Dicke der Schicht bzw. die Menge der Kunststoffmasse weitestgehend von der Struktur der Faserarmierung und ihrer etwaigen Armierung durch andere Stoffe sowie durch die Faserstärke und Faserart sowie Maschengröße bestimmt. Das Einbringen des Kunststoffes kann durch Tränken, Tauchen, Einwalzen, Injizieren, Gießen, Spritzen, Einbügeln je Λ nach der verwendeten Kunststoffmasse erfolgen. ^

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Werkstücken aus mit einer im Ausgangszustand elastischen, beispielsweise gewirkten oder gestrickten Faserarmierung versehenem, härtbaren Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit aus ihrer Hauptebene herausstehenden Ausladungen versehene Faserarmierung in mindestens einer Richtung verformt, mit dem Kunststoff getränkt und anschließend unter Rückbildung der Ausladungen in die gewünschte Formgebung gebracht und während der Aushärtung des Kunststoffes in dieser gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserarmierung in Längsoder Querrichtung gereckt, in diesem Zustand mit Kunststoff getränkt und dann vor der Aushärtung des Kunststoffes unter Rückbildung der Ausladungen entspannt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserarmierung

mit mindestens einer Deckschicht versehen wird.

4. Faserarmierung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserarmierung quer zur Längs- und/oder Querrichtung sich erstreckende Ausladungen (4, 5) aufweist, in allen Richtungen beliebig verformbar ist und nach Aufhebung der Verformungskräfte rückformfähig ist.

5. Faserarmierung nach dem Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie in ihrem Querschnitt wenigstens annähernd Wellenlinien-, zickzack- oder mäanderförmig ausgebildet ist.

6. Faserarmierung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestricke oder Gewirke zur Bildung der Ausladungen einander abwechselnde Gruppen von linken und rechten Maschen enthält.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

109 537/318

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