DE2012733C - Verfahren zum Herstellen von Werk stucken aus mit einer gewirkten oder ge strickten Faserarmierung versehenem, hart baren Kunststoff und Faserarmierung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zum Herstellen von Werk stucken aus mit einer gewirkten oder ge strickten Faserarmierung versehenem, hart baren Kunststoff und Faserarmierung zur Durchführung des VerfahrensInfo
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Description
Bei einer vorteilhaften weiteren Ausbildung diises
Verfahrens wird die Faserarmierung in Längs- oder Querrichtung gereckt, in diesem Zustand mit Kunst-
Zur Tränkung des Grundkörpers können Duroplaste, wie Polyester, thermoplastische Kunststoffe,
wie Polyäthylen, Polyvinylchlorid oder Polyurethan, oder andere geeignete Kunststoffe verwendet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, Werkstücke in jeder beliebigen Raumform, insbesondere
auch sphärischer Form in einfacher Weise herzustellen.
Für die mit der Erfindung gleichfalls erreichbare
Material wurde mit einem plastischen organischen io stoff getränkt und dann vor der Aushärtung des
Stoff, z. B. Phenolformaldehyd-Kunstliarz, getränkt Kunststoffes unter Rückbi'dung der Ausladungen
und dann in einer Matrize zu profilierten Werk- entsprnnt. 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, z. B. aus
Wellpappe, aus vorgtt ^rügten Waben, aus Glasfasergewebe od. dgl., aufweisen, der auf einer oder beiden
Seiten mit je einer oder mehreren z. B. kunststoffgetränkten Glasfaserschichten als Deckschichten der- 20
art belegt wird, daß ein fester Verbundkörper entsteht. Der Nachteil solcher in verschiedenen Ausführungen bekannten Verfahren und Werkstoffe ist jedoch, daß diese stets einen besonderen Kern als
Wellpappe, aus vorgtt ^rügten Waben, aus Glasfasergewebe od. dgl., aufweisen, der auf einer oder beiden
Seiten mit je einer oder mehreren z. B. kunststoffgetränkten Glasfaserschichten als Deckschichten der- 20
art belegt wird, daß ein fester Verbundkörper entsteht. Der Nachteil solcher in verschiedenen Ausführungen bekannten Verfahren und Werkstoffe ist jedoch, daß diese stets einen besonderen Kern als
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 einei
lieh ist, den Werkstoff als Ganzes in einem einzigen solchen Menge von Kunststoff getränkt oder benetzi
Arbeitsgang herzusteilen. Außerdem sind alle be- wj^, die unterhalb der Saugfähigkeitsgrenze bleibt
kannten Verbundwerkstoffe nicli*. hörnchen aufgebaut, und daß diese Faserarmierung, die den Grundkörpei
weshalb eine besondere Verbindung zwischen den 30 bildet, sobald sie getränkt ist und unter Aufhebung
Deckschichten und der Kernschicht er? ,rderlich ist. der seither auf sie einwirkenden Zugkräfte, sich selbsi
Schließlich sind Kunststoffe, wie Polyester, z. B. überlassen bleibt und infoige ihrer Eigenelastizitä
im Bootsbau bekannt, die auch unter Verwendung wieder in die Ausgangslage zurückkehrt,
von Einlagen, z. B. Glasfasern oder Glasfasergeweben, Während die als Ausgangsstoff dienende Faser
einen in sich gleichmäßigen Aufbau ermöglichen. 35 armierung in der gedehnten Lage eine größen
Ein solcher Aufbau entsteht in der Regel durch Flächenerstreckung hat und eine geringe Quer
schnittshöhe aufweist, nimmt sie in dem getränkter und entspannten Zustand, der ihrer Ausgangslags
mindestens nahe kommt, eine Form ein, bei welchei
verstärkten Kunststoffen wird angestrebt, daß die 40 sje ejnen größeren Querschnitt, d. h. eine größen
einzelnen Lagen ohne Einschluß von Luftblasen oder Djcke hat, ihre flächenmäßige Erstreckung jedocl
gegenüber der Strecklage beträchtlich zurückgeganger ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eins
erhebliche Luftmenge in der als Ausgangsstoff die
ipczifisches Gewicht aufweisen, so daß sie für be- 45 nenden Faserarmierung als Grundkörper gespeicher
»timmte Anwendungs- und Einsatzmöglichkeiten nur und VOn ihm aufgenommen, wobei jedoch der beson
beschränkt brauchbar sind. dere Vorteil darin liegt, daß die Luftmenge in ein«
Der Erfindung hegt die Aufgabe zugrunde, ein große Anzahl von den annähernd bogenförmigci
Verfahren zum Herstellen von Werkstücken aus mit Ausladungen des Grundkörpers umschlossener Hohl
einer gewirkten oder gestrickten Faserarmierung ver- 5o niume unterteilt ist, welche durch die Ausgangs
»ehcnern, härtbaren Kunststoff zu schaffen, mit dem struktur der Faserarmierung festgelegt sind. Es trit
unter Vermeidung der geschilderten Nachteile der %omn ejne regelmäßige und gleichmäßige verteilti
bekannten Verfahren ein in sich homogenes Werk- Einlagerung von Lufteinschlüssen auf, bei welchei
stück von großer Stabilität vorzugsweise in einem nicht nur das spezifische Gewicht des fertigen Werk
Arbeitsgang ohne Anwendung von Preßdruck hergc- 55 stückes, sondern auch bei ausreichender Quer
stellt werden kann. Dabei soll das Werkstück für die schnittshöhe des entspannten Grundkörpers eine be
trächtliche Erhöhung der Festigkeit erzielt werdei kann. Bei dem crfindungsgemäßen Herstellungsver
fahren ist es ohne weiteres möglich, die Druck- um
vorgesehenen Verwendungszweck optimale kaum- 6o Biegefestigkeit durch Wahl der Struktur der als Aus
form haben kann. Vor allem aber soll gegenüber gangsstoff dienenden gestrickten oder gewirkte
den bekannten glasfaserverstärkten Kunststoffen ein Faserarmierung zu beeinflussen,
weit niedrigeres spezifisches Gewicht bei mindestens Besonders günstige mechanische Eigenschafte
Reichen Fcstigkeitswcrten, vorzugsweise höheren ergeben sich bei einem nach dem erfindungsgemäßei
l-eMi^kcitswcrten, bei gleichen Wandstärken des 6s Verfahren hergestellten Werkstück, wenn die gc
Werkstückes erzielbar sein. wirkte oder gestrickte Fascrarmicrting an ihrer Ober
mehrfache Lagen von Glasfasergeweben oder Glaslasermatten, welche mit dem aushärtenden Kunststoff
getränkt sind. Bei der Verarbeitung von glasfaser-
iinderen Hohlräumen dicht übereinanderliegen. Hierdurch
ergibt sich jedoch der Nachteil, daß die in dieser Weise hergestellten Werkstoffe ein zu hohes
verschiedensten Anwendungszwecke geeignet sein, beispielsweise als Bauplatte oder ah dünnwandiger,
schalenfürmiger Bauteil, der eine beliebige für den
att der Erfindung wird clic Aufgabe dadurch
!iß eine mit aus ihrer Ilauptebene heraus-
g , g
wirkte oder gestrickte Fascrarmicrting an ihrer Ober
ncler Unterseite, vorzugsweise auf beiden Seiten, mi
einer im Vergleich zur Dicke der Faserarmie'run
wesentlich dünneren, ebenfalls aus erhärtendem Zur Herstellung der Faserarmierung 3 zwischen
Kunststoff besiehenden Deckschicht versehen ist. den beiden Deckschichten 1 und 2 wird ein gestrick-
I ine derartige Deckschicht kann vorteilhafterweise ter Textilstoff verwendet, dessen Bindungsschema in
eine Verstärkung enthalten, die beispielsweise aus Fig. 2 dargestellt ist. Dieses Gestricke weist in
ti,ich liegenden Fasern, insbesondere aus Glasfasern 5 seinem in Fig. 1 angedeuteten Querschnitt eine Folge
hi.-,ieht, die sich ohne gegenseitige Verknüpfungen von unterschiedlichen Gruppen von Strickmaschen
in zueinander wenighiens annähernd parallelen Ehe- auf, wobei in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
non befinden und der Deckschicht eine Elastizität eine erste Maschengruppe 11 je fünf rechte und je-
·. ermitteln, welche wesentlich geringer als diejenige weils einzeln auf die rechten Maschen folgende fünf
! ·, 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
■ rfahrens dienende Faserarmierung kennzeichnet stark vergrößertem Maßstab und F i g. 6 in vcrein-
-'.-A) darin, daß sie quer zur Längs- und/oder Quer- fachter Darstellung wiedergegebenen rechten Mail· lining sich erstreckende Ausladungen aufweist, in sehen an, die zusammen die zweite Maschengruppe
i'.:en Riehtungen beliebig verformbar ist und nach 15 12 bilden. Die sich hieran anschließende Maschen-/vithebung
der Verformungskrafte rückformfähig gruppe 13 besteht wie die Maschengruppe 11 aus
is:. jeweils fünf rechten und jeweils fünf linken Maschen,
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform die sich in einer Links-rechts-links-vdhenfolge ab-
tleser 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-
v enigstens annähernd Wellenlinien-, Zickzack- oder sehen bestehende Gruppe 14 an. Anschließend an
π: ianderförmig 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
Um oder gewirktem Material bestehen, das aus zu Fig. 1 dargestellte Querschnittsverlauf der textlien
laden verarbeiteten organischen oder künstlichen 25 Faserarmierung ergibt, bei welcher in entspanntem
lasern besteht. Zustand trotz nur geringer Materklstärke infolge
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Gestrick des stark wellenlinienförmigen Verlaufes eine be-
ouer Gewirk zur Bildung der Ausladungen einander trächtliche Dicke des Gestrickes zwischen der die
«,^wechselnde 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 n'iher erläutert. Es zeigt Flächenseite stark ausladende Ausbuchtungen ent-
F i g. 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
Fig. 2 in vci iinfachter Darstellung die in der durch eine mit Kunststoff getränkte Walze derart
Mittellage nach Fig. 1 verwendete Strickbindung, stark mit Kunststoff benetzt, daß dieser zwar die ein-
Fi g. 3 bis 12 einzelne abgewandelte Ausführungs- zelnen Textilfasern überall in ungefähr gleicher
heispiele für eine in einer Anordnung nach Fig. 1 Menge umgibt, jedoch an keiner Stelle die Adhäsionsverwendbare
Faserarmierung mit hoher Dehnungs- 40 fähigkeit des Textilgewebes oder Gewirkes überclastizität.
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 diß r:eh das Gewirke entspannen und in die dar-
tcn Querschnitt wellen.linienförmig ineinander über- 50 gestellte Ausgangslage zurückziehen kann, bei wel-
geheniJe Längsrippen 4 bzw. 5 aufweist. ehern zwischen den ihre ursprüngliche jchlangen-
Zur Herstellung der unteren Deckschicht 1 wird linienförmige Gestalt annehmenden einzelnen Ripzuniichst
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 unniittelsdll.
Zunächst wird mit Hilfe einer Walze oder einer bar auf die mit erhärtendem Kunststoff getränkte
Sprühpistole eine dünne in Fig. 1 nicht maßstäblich Faserarmierung 3 die obere Deckschicht 2 in noch
vergrößert wiedergegebene Kunststoffschicht 6 aus 60 nicht ausgehäitetem 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 clarge- 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 Aushartevorgangs
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 KunststofTbauteils 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 Fig. 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 F i g. 2 dargestellten Bindung, können ebensogut Wirkungen mit einem Textilgcstricke
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 F i g. 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 Kunststoffasern, Kunststoffäden, insbesondere jedoch
Glasfasern, zu verwenden.
Die Fig. 10. 11 und 12 zeigen ein als Faserarmicrung
verwendbares Material — wobei Fig. 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 dehnbr.ren 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 ud. dgl. unterbrochen werden muß. Es ergibt sich somit auch bei sehr komplizierten Raumformen
eine höhere, durch die seither übliche »Sandwich«-Bauweise
nicht creichbare Anpassungsfähig keit des Werkstücks an die Modellform.
Die Deckschicht kann je nach dem Verwendungs zweck des neuen Werkstoffes von beliebiger, den
Verwendungszweck angepaßter Stärke und entspre chender Gestalt bzw. Formgebung sein. Demgemäi
können außer Deckschichten mit Glasfasern aucl solche in Betracht kommen, bei denen flachliegendi
Gewebe, Gestricke, Gewirke, Vliese, endlose ode
ίο endliche Fasern oder Fäden zur Bildung der Deck
schicht verwendet werden. Diese Einlagen für di< Deckschicht können einlagig oder mehrlagig, ζ. Β
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 konstruktiver
Zweck besonders geeigneten Weise angeordnet sein Auch können Deckschichteinlagen aus Metallen. Hol
zein, z. B. Furnieren, vorgesehen werden.
ao Ebenso ist es denkbar, die Faserarmieriing 3 der
jeweiligen Anforderungen entsprechend auszubilden Sie kann z. B. noch zusätzliche versteifende Einlager
in Form von Geweben, Vliesen oder aber zusatz
liehe Armierungen, z. B. Drähte, Seile, aufweisen, di<
as z. B in seine .':Vien Hohlräume eingelegt und zuit
Verspannen oder Befestigen der Platte dienen können, wenn diese Drähte überstehend ausgebilde
werden. Auch können Querschnittsveränderungen dei
Armierungen, etwa der Garn- oder Faserdicke odei durch Ausbildung größerer oder kleinerer Maschen
vorgesehen werden. Es ist auch denkbar, solche zu sätzlich eingelegten Drähte vorzuspannen. Die Faser
armierung selbst wird nach Aufbau und Materia entsprechend den an die Platte oder den Formkörpei
gestellten Bedingungen gestaltet. Er kann also eir Körper ganz beliebiger Form sein, z. B. Zylinder
Kubus oder jeder unregelmäßigen Gestalt. Dabe werden die Dicke der Schicht bzw. die Menge dei
Kunststoffmasse weitestgehend von der Struktur dei Faserarmierung und ihrer etwaigen Armierung durch
andere Stoffe sowie durch die Faserstärke und" Faser
art sowie Maschengröße bestimmt. Das Einbringer des Kunststoffes kann durch Tränken, Tauchen, Einwalzen,
Injizieren, Gießen, Spritzen, Einbügein je
nach der verwendeten Kunststoffmasse erfolgen.
Claims (6)
1. Verfahren zum Herstellen von Werkstücker
aus mit einer im Ausgangszustand elastischen beispielsweise gewirkten oder gestrickten Faserarmierung
versehenem, härtbaren Kunststoff, d a ■ durch gekennzeichnet, daß eine mit au<
ihrer Hauptebene herausstellenden Ausladunaer versehene Faserarmierung in mindestens einci
Richtung verformt, mit dem Kunststoff getränk! 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 dei Ausladungen entspannt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, da
durch gekennzeichnet, daß die Faserarmierum
7/44
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
Verformungskräfle 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 i Blatt Zeichnungen
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