DE2725474A1

DE2725474A1 - Verfahren zum schichtenaufbau von armiertem oder unarmiertem haertbarem kunststoff in einer unterdruckskammer

Info

Publication number: DE2725474A1
Application number: DE19772725474
Authority: DE
Inventors: Lars Torgersen
Original assignee: Individual
Current assignee: Rovac Technology AB
Priority date: 1976-06-10
Filing date: 1977-06-04
Publication date: 1977-12-22
Also published as: CH627399A5; NO772013L; HU176624B; FR2354197A1; YU145077A; DE2725474C2; PL118321B1; FR2354197B1; ATA399877A; JPS5935765B2; NO149536B; JPS5310666A; DD131003A5; NO149536C; SE405083B; ES459700A1; AT364529B; US4205031A; GB1564062A; BE855552A

Description

Patentanwalt

DIPL.-ING. B. SCHMID 7 Stuttgart 1, Falb.nh.nn.netr. 17

Ingenieur Lars Torgersen, Storängsveien 62 B,

N-I32O Stabekk, Norwegen Ingenieur Jan Arthur Christensen, Vallhamsgatan 106,

S-421 66 Västra Frölunda, Schweden Direktor Roar Lemcke Alfheim, Idunsvei 12,

N-32OO Sandefjord, Norwegen Geschäftsleiter Kent Roger Almqvist, Box 5159,

S-434 00 Kungsbacka, Schweden

Verfahren zum Schichtenaufbau von armiertem oder unarmiertem härtbarem Kunststoff in einer Unterdruckskammer

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von sowohl armierten als auch armierungsfreien härtbaren Kunststofferzeugnissen, vorzugsweise Erzeugnissen aus mit Glasfasern armiertem Polyester, wobei mithilfe einer Spritzausrüstung eine Schicht aus Kunststoff und Armierungsfasern, wenn diese zur Anwendung kommen, dadurch aufgebaut werden, dass der Kunststoff und gegebenenfalls

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die Armierungsfasern gegen eine For^wanaung gespritzt werden.

Schichtstoffe aus Polyester und Glasfasern werden heutzutage durch Applizierung mithilfe einer 3pritzausrüstung unter atmosphärischem Druck aufgebaut. Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung basiert auf gesteuerter Spritzung oder Applizierung bei Unterdruck, vorzugsweise mithilfe eines Industrieroboters.

Das Problem einer Spritzapplizierung in üblicher Atmosphäre besteht in der Einmischung von grösseren Luftmengen in den Schichtstoff. Dieses Beansprucht lange und von Hand ausgeführte Bearbeitung, um den Schichtstoff homogen zu machen. Trotz dieser Bearbeitung nach der gegenwärtig angewandten Arbeitsweise, sind immer noch grössere Mengen Lufteinschüsse im Schichtstoff vorhanden, was der direkte Grund zu der Feuchtigkeitseindringung in den Schichtstoff und die Schwächung der chemischen und mechanischen Haltbarkeitseigenschaften ist.

Dieses trifft auch im hohen Masse bei der Spritzung von Gellacken, s.g. Gelcoat, ein, wobei es auch von grössten Gewicht ist, dass diese Aussenschicht luft- und ßorenfrei wird, um hierdurch das oben genannte Feuchtigkeitseindringen und den Abbau zu verhüten.

Die bisher angewandte Arbeitsweise des Ausrollens zum Homogenisieren, d.h. Auspressen der Luft aus dem Schichtstoff, ist sehr zeitraubend und leistungsschwach. Sie ergibt weiterhin ungleichmässige Erzeugnisse, die oftmals gegenüber Erzeugnissen aus Holz und Metall schwache Konkurrenzkraft haben.

Mit dem gegenwärtigen Arbeitsverfahren zum Bearbeiten von Schichtstoffen mit Metallrollen zum Homogenisieren wird die Glasfaser einer mechanischen Belastung ausgesetzt, die die Faser durchbiegt oder abbricht. Dieses verringert die mechanische Haltbarkeit in dem fertiggestellten Schichtstoff. Es liegt auch bei harter und intensiver Auarollung eine deutliche Tendenz für die Fasern vor, sich zu dem unteren Bereich des Schichtstoffes zu versetzen, und der obere Bereich von etwa 20-25% der Dicke des Schichtstoffes wird daher sehr polyesterreich, d.h. erhält ein geringeres Glasfasergehalt. Dieses ist jedoch nicht wünschenswert, weil diese Aussenschicht dadurch schlechtere mechanische Eigenschaften erhält.

Um diese zeitraubende Arbeit mit der Ausrollung einigermassen einsparen zu können, wird in der Industrie bei der Herstellung in vielen Fällen dadttarch nachlässig gehandelt, dass Schichten mit 3-4 mm Dicke zwischen jeder Ausrollung angebracht werden (1-2 mm

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wird empfohlen).

Auf Grund des Luftwiderstandes und Zurückströmung von Luft aus der Form neigen die Glasfasern bei der gegenwärtig angewandten Arbeitsweise leicht dazu, sich zu erheben. Dieses führt vergrösserten TeilbeSchichtungseffekt mit schwächerer Zug- und Biegefestigkeit herbei, ein Problem, das die allermeisten Hersteller mit den gegenwärtigen Arbeitsverfahren nur schwer bemeistern können.

Gegen den Hintergrund des oben Genannten betreffend Zurückströmung von Luft ist es mit den gegenwärtigen Arbeitsverfahren nicht möglich, Einzelteile von komplizierter Form, wie beispielsweise schmale Abschnitte und Kielkonstruktionen, wenn dieses sowohl "Gelcoat" als auch Glasfasern/Polyester betrifft, zu spritzen. In derartigen Fällen muss "Gelcoat" von Hand angestrichen und die Schicht muss handbeschichtet werden. Dieses verursacht verlängerte Arbeitszeit und ansteigende Kosten.

Wie früher bereits genannt wurde, führt die Spritzung mit oder ohne einen Industrieroboter der Polyester/Glasfasern ohne Unterdruck grosse Nachteile und äusserst begrenzte Leistungsfähigkeit mit sich. Diese Nachteile sind durch die vorliegende Erfindung beseitigt worden, welche ein Verfahren betrifft, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es in einer Kammer durchgeführt wird, in der Unterdruck herrscht und in der die ganze Ausrüstung zur Durohf-ührung des Verfahrens eingeschlossen ist. Das Neue der Erfindung besteht demnach in der mit einem gegebenenfalls vollautomatischen Industrieroboter gesteuerten Sprizung bei herrschendem Unterdruck, was gegenüber den bisher angewandten Arbeitsverfahren eine Herabsetzung der Arbeitszeit auf etwa 10-25$ derjenigen Arbeitszeit ergibt, die bei bisher angewandten Arbeitsverfahren erforderlich gewesen sind.

Dieser Arbeitsgewinn, der eine verbessere Ökonomie zulässt, ergibt unter anderem folgende Vorteile:

a) Schichtstoffe, bestehend aus Polyester und Glasfasern, werden mehr konkurrenzfähig in solchen Gebieten, wo das Material aus Gründen der Preissetzung früher nicht konkurrieren konnte,

b) Qualitätsverbesserungen des Schichtstoffes durch die Erfindung ergeben bessere mechanische Eigenschaften und besseren Wideretand gegen Wasseraufnahme. Beim Schichtstoffaufbau mit einem Industrieroboter oder gesteuerter Sprieung bei Unterdruck wird der Sohlfchtstoff auf eine zufriedenstellende Weise luft-und porenfrei· Dieses verringert unter anderem die Kosten für die Nachbearbeitung.

o) Die gesamte Handarbelt wird beseitigt, weil der ganze Prozess

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automatisch in geschlossenen Herstellungskammern mit Unterdruck (bis auf etwa 95$) durchgeführt wird.

d) Milieumässig ist das Arbeitsverfahren sehr vorteilhaft, weil die Arbeiter nicht mit der Herstellungseinheit in den der Schichtstoff aufgebaut wird, in Berührung zu kommen brauchen. Der äussere Wirkungskreis kann leichter durch höhere Polystyrolkonzentration beim Ausschleusen verbessert werden, was grössere ökonomische Voraussetzungen für die Reinigung des Auslasses ergibt.

e) Die Giessleistungsfähigkeit pro Form wird mit der vorliegenden Erfindung mit etwa 75-150$ dadurch erhöht, dass die Homogenisierungsarbeit wegfällt. Das Arbeitsverfahren wird auch ganz unabhängig von Gelzeiten. Dieses bedeutet, dass die Erhärtung gleich nach dem Auftragen auf die Form beginnen kann.

f) Dadurch, dass die Anzahl Formen durch verkürzte Belegungszeit herabgestzt werden kann, führt dieses kleinere Formkosten für den Hersteller wie auch grössere Räumlichkeit mit sich. In der Praxis kann eine schichtstoffhersteilende Industrie ihren Raumbedarf mit etwa 50$ verkleinern oder aber ihre Leistungsfähigkeit mit derselben Bodenfläche stark vergrössern.

g) Spritztechnisdigesehen überwindet die vorliegende Methode alle bekannten Formenkurven und Vertiefungen - wie beispielsweise tiefe Kielkonstruktionen für Boote.

h) Sämtliche Schichtstoffe können herstellungstechnisch etwa gleich hergestellt werden, was eine gleichmässigere Schichtdicke herbeiführt. Heutzutage unterscheiden sich die mit üblichen Arbeitsverfahren hergestellten Schichtstoffe sehr. Die Anzahl von Reklamationen wird durch die Möglichkeit einer gleichbleibenden Schichtstoffherstellung dank der vorliegenden Erfindung gering.

Die übrigen Kennzeichen gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Erfindung soll im Folgenden mit Hinweisung auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben werden. Eb zeigen:

Fig. 1 eine teilweise gebrochene Seitenansicht einer Applizierungs-▼orrichtung eur Durchführung des Verfahrens'nabh der Err findung,

Fig. 2 eine entsprechende Draufsicht,

Fig. 3 einen Querschnitt eines glasfaserarmierten Polyesterschicht*'

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stoffes in einer Form vor der Beeinflussung ded Atmosphärendruckes und

Fig. 4 denselben Schichtstoff nach der Beeinflussung des Atmosphärendruckes.

Die in Fig. 1 gezeigte Anlage besteht aus drei separaten Kammern 1,2,3» die durch Schleusenpforten 4,5,6,7 miteinander verbunden sind. Die Kammern 1,2,3 werden unter Unterdruck bis auf etwa 95°/° in Betrieb versetzt. Die Kammern werden derart berechnet, dass sie den Beanspruchungen, die ein derartiger Unterdruck bedeutet, gerecht werden.

Die Beschichtung wird in der Mittelkammer 2 durchgeführt, wo eine Spritze 8, gegebenenfalls mit einem Industrieroboter 9 (gegebenenfalls auf einer Traverse 10 montiert) angeordnet ist. Die Schleusenpforten 4-7 für die Kammer 1-3 öffnen und verschliessen sich, wenn der Druck auf beiden Seiten der Schleusenpforten 4-7 gleich ist. Eine Durchgangspforte 11 ist in der Mittelkammer 2 angeordnet, um dadurch gegebenenfalls Betriebsstörungen beseitigen zu können.

Der Industrieroboter 9 in der Mittelkammer 2 ist von dem Typ, wie er heutzutage beispielsweise beim hochwertigen Farbenverspritzen zur Anwendung kommt. Er kann jedoch mit sechs verschiedenen Bewegungen anstatt mit gebräuchlichen fünf Bewegungen ausgerüstet sein.

Der Industrieroboter 9 wird auf einer hinauf-, hinunter- und querfahrenden Traverse 10 montiert. Alle Bewegungen der Traverse 10 sind in die Datenerfassungseinheit des Industrieroboters eingespeist und sind mit den Bewegungen des Roboters 9 synchronisiert. Hierdurch wird ein ganz selbsttätiger Industrieroboter 9 mit neon Bewegungen geschaffen. Diese Konstruktion ergibt 30$ grössere Bewegungsmöglichkeiten als irgend ein anderes bekanntes System und deckt dadurch alle möglichen Formenkurven und Arbeitsoperationen ein.

Am Roboter 9 ist die Spritzausrüstung 8 für den Polyester und die Glasfasern montiert. Diese Ausrüstung 8 besteht aus einer Ein- oder Zweikomponenten - Glas/Polyestermaschine mit Messerkutter und Gelcoatspritzmaschine.

Als ein Kennzeichen des Verfahrens nach der Erfindung sollen alle notwendigen Materialkomponenten im Betrieb bei Unterdruck sein.

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Der gesamte Rohwarenverbrauen während der Herstellung wird laufend mithilfe der Datenerfassungseinheit des Roboters 9 kontrolliert und korrigiert.

Zur Vermeidung eines eventuellen Betriebsstoppes als Folge eines Glasfaserbruches ist auf der Spritzpistole 8 zwei Glaskuttermesser angeordnet, von denen das eine in Reserve gehalten wird.

Für visuelle Herstellungskontrolle sind zwei Fernseh-Monitoren montiert, und zwar der eine für die Einzelteilüberwachung des Spritzbildes und der andere für die Gesamtüberwachung.

Die mit Laufradern versehenen Formen werden durch drei separate Relaiseinheiten in die Vorrichtung zwangsweise eingesteuert, welche unabhängig von den Schleusenpforten 4-7 sind. Die Formen werden mithilfe von pneumatischen Zylindern versetzt, die je in einer der Kammern 1-3 montiert sind. In der mittleren Spritzkammer 2 wird die Form durch Impulse für genaue Einstellung gegenüber dem Industrieroboter 9 jedesmal angehalten.

Die Herstellung startet damit, dass eine vorbehandelte Form in die Unterdruckkammer 1 eingefahren wird, wonach die Schleusenpforte 4 sich verschliesst und die Kamin er 1 einem Unterdruck unterworfen wird.

Da die Mittelkammer 2 ununterbrochen Unterdruck aufweisen soll, kann die Schleusenpforte 5 zwischen der Unterdruckkammer 1 und der Roboterstation, d.h. der Mittelkammer 2 geöffnet werden. Danach werden die Formen automatisch vorgefahren und der Spritzvorgang kann beginnen. Bevor eine Form die ausgehende Schleusenpforte 6 erreicht, wird die Ausbeförderungskammer 3 unter Unterdruck gesetzt, wonach die Schleusenpforte 6 zwischen der Mittelkammer 2 und der Ausbeförderungskammer 3 geöffnet und die Form alsdann in die letztgenannte Kammer 3 tiberführt wird. Danach wird die Schleusenpforte 6 verschlossen und Luft mit Atmosphärendruck dringt ein. Die Schleusenpforte 7 wird geöffnet, und die Form mit dem fertigen Schichtstoff wird zur weiteren Behandlung herausgenommen.

Während des letzten Momentes des Herstellungsprogrammes wird der nächste Zyklus begonnen.

Das Verfahren zum Aufbau des Glasfaser/Polyesterschichtstoffes ist wie folgt:

Wenn, wie in Fig. 3 veranschaulicht wird, Polyester 12 und Glasfaser 13 auf eine Form 14 bei Unterdruck aufgespritzt wird, werden kleine

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Poren 15 mit 90$ Unterdruck ?.m i^chio^trtoff eingeschlossen. Mit bisher angewandten Methoden enthalten diese Poren Luft normalen Atmosphärendruckes.

Wenn die gewünschte Schichtdicke erreicht worden ist, wird vorzugsweise eine luftdichte Aussenschicht 16 aufgespritzt. Diese Schicht macht somit "Topcoat" überflüssig, da sie nach dem Aushärten ganz anhaftungsfrei wird. Die Absicht mit dieser Schicht ist, dass die Luft nicht in den Schichtstoff eindringen soll, wenn die Luft (mit Pfeilen in Pig. 4 angedeutet) in die Unterdruckkammer 5 eingelassen wird. Die Blasen und Poren, die Unterdruck im Schichtstoff aufweisen, werden hierdurch ganz zusammengepresst, so dass eine zufriedenstellende luftfreie Schicht erhalten wird, so wie dieses in Fig. 4 gezeigt wird.

Die Erfindung ist nicht auf das gezeigte und beschriebene Ausführungsbeispiel begrenzt, weil mehrere Abänderungen im Rahmen der nachfolgenden Ansprüche für einen auf diesem Gebiet tätigen Fachmann möglich sind.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von sowohl armierten als auch armierungsfreien härtbaren Kunststofferzeugnissen, vorzugsweise Erzeugnissen aus glasfaserarmiertem Polyester, wobei mithilfe einer Spritzausrüstung (8) ein Schichtstoff aus einer Kunststoffschicht und Armierungsfasern, wenn derartige Fasern zur Anwendung kommen, dadurch aufgebaut wird, dass der Kunststoff und gegebenenfalls die Armierungsfasern gegen die Wandung einer Form gespritzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in einer Kammer (2) durchgeführt wird, in der Unterdruck herrscht und in welcher die gesamte Ausrüstung zur Durchführung des Verfahrens eingeschlossen ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzausrüstung (8) durch einen datengesteuerten Industrieroboter (9) auf einer Traverse (10) gesteuert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufbau des Schichtstoffes durch handbetätigter Steuerung einer Spritzausrüstung herkömmlicher Art geschieht.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzei ohne t, dass die Form in die Unterdruckkammer (2) über eine Einschleusekammer (1) eingefahren wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Form mit dem Schichtstoff von der Unterdruckkammer (2) durch eine Ausschleusekammer (3) hindurch ausgefahren wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzei chnet , dass in der Beschichtungskammer (Unterdruckkammer) (2) mit bis auf etwa 90$ Unterdruck gearbeitet wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzei chnet, dass eine luftdichte Aussenschkiit (16) , die ein Lufteindringen verhindert, auf den Schichtetoff gespritzt wird, wodirch gebildete Poren und Blasen kollabieren, sobald der Schichtstoff nach dem Schicht st off aufbau von Luft mit Atmosphärendruck beeinflusst wird.

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