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Diese
Erfindung betrifft ein durch Längs-
und Querfasern verstärktes,
pultrudiertes Teil und ein Verfahren zum Herstellen des Teils.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Bei
der Pultrusion handelt es sich um eine Technik, bei der längs verlaufende
Endlosfaserstrukturen dazu verwendet werden, ein Harz durch ein
Werkzeug zu ziehen, so dass das Harz aushärtet und dem Werkzeug, auf
das eine Zugkraft angewendet wird, nachgelagert einen starren Teil
produziert.
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Ursprünglich waren
die Längsfasern
in den sich erstreckenden Rovings einfach longitudinal (längs verlaufend)
und die Teile wiesen ein verhältnismäßig einfaches
Querprofil auf, wie Stäbe,
T-Träger
und dergleichen. Es wurden jedoch Aufbauten eingeführt, um
die Wanddicke der Teile zu verringern, so dass komplexe Querschnitte,
wie hohle Querprofile, hergestellt werden konnten. Um die notwendige
Festigkeit der Teile zu erzielen, war es erforderlich, Querfasern
einzuführen,
um für
Festigkeit in der Querrichtung zu sorgen. Solche Querfasern werden
herkömmlich
unter Verwendung einer Matte aus Web- oder Vliesstoff aufgebracht.
In vielen Fällen
sind die Fasern in der Matte im Allgemeinen willkürlich, so
dass die Anzahl der Fasern, die sich in der Querrichtung erstrecken,
verhältnismäßig gering
ist. Ein Hauptproblem mit der Matte besteht darin, dass sie verhältnismäßig teuer
ist und sehr teuer sein kann, so dass sie mehr als das Doppelte
der Kosten der einfachen herkömmlichen
Rovings pro Pfund ausmacht. Eine Entwicklungsrichtung bestand darin,
verbesserte Matten bereitzustellen, die mehr der Fasern in der Querrichtung
aufbringen, wodurch ermöglicht
wird, dass die Matte eine verminderte Dicke aufweist, um für die erforderliche
Festigkeit oder Zähigkeit
in dem fertigen Teil zu sorgen. Ein Beispiel einer Matte, die auf
Pultrusion zugeschnitten ist, ist in der veröffentlichten
internationalen Anmeldung PCT/WO78529A1 gezeigt,
die am 28. Dezember 2000 veröffentlicht
und an Pella erteilt wurde.
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Eine
alternative Herangehensweise bezüglich
des Kostenaufwands besteht darin zu versuchen, einige Querfasern,
bei denen es sich um einfach geschnittenes Rovingmaterial handelt,
an die Längsfaserstränge anzufügen. Ein
Beispiel einer Anordnung dieser Art ist in der
US-Patentschrift 5,324,377 des Erfinders
der vorliegenden Erfindung, Davies, gezeigt. Dieses Pultrusionsverfahren
versuchte, Querfasern an die Außenseite eines
Körpers
aus längs
verlaufenden Rovings anzufügen,
damit sie mit den Rovings durch das Werkzeug getragen würden. Dieses
Verfahren hat bis heute keinen kommerziellen Erfolg erzielt.
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Um
die Materialkosten zu verringern, wird kommerzielle Pultrusion gewöhnlich unter
Verwendung von Polyester als Harz durchgeführt, bei dem es sich um ein
einfaches warm ausgehärtetes
Harzmaterial handelt, so dass es aus einem Bad auf die Fasern aufgebracht
werden kann und in dem erhitzten Werkzeug warm ausgehärtet wird.
Polyester ist jedoch ein lineares Polymer, das somit nicht vernetzt
ist, so dass es verhältnismäßig spröde ist,
so dass es dazu neigt, Risse zu bilden, wenn Biegekräfte auf
das Teil ausgeübt
werden. Diese Rissbildung wird reduziert, indem in den Verstärkungsfasern
ein Mattenmaterial an der Oberfläche
der Wand des Teils vorgesehen wird, so dass die Fasern von den Querfasern
an Ort und Stelle gehalten werden. Dies verhindert oder reduziert
die Neigung der Längsfasern
dazu, beim Biegen des Teils durch die Oberfläche des Teils hindurch zu brechen.
Bis jetzt haben Polyesterharzteile folglich bedingt, dass die Matte
auf die Außenfläche aufgebracht
wird. Folglich wird in einem hohlen Querprofil eine Matte auf jede
Wand des Teils aufgebracht, so dass eine Matte auf der Außenseite
und auch eine Matte auf der Innenfläche vorliegt, wobei die normalen Längsfasern
oder Rovings zwischen den zwei Matten angeordnet sind. Dieser Aufbau
erhöht
die Kosten des Teils insofern erheblich, dass die Matte verhältnismäßig teuer
ist und zwei Matten erforderlich sind. Außerdem erhöht das Vorsehen von zwei Matten
die Dicke des Teils und erhöht
folglich wiederum die Materialkosten.
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Nichtlineare
Harze, die vernetzt oder amorph sein können, wie Epoxidharze, stehen
seit einigen Jahren zur Verfügung
und werden bei der Pultrusion verwendet; sie sind jedoch wesentlich
teurer als Polyester und haben folglich keine wesentliche Marktdurchdringung
bei herkömmlichen
einfachen Teilen, für
die eine Pultrusion optimal geeignet ist, erreicht.
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Vor
kurzem wurden verbesserte nichtlineare Harzmaterialien, insbesondere
die auf Urethan basierenden, erhältlich,
die noch immer teurer als Polyester sind, jedoch nicht so teuer
wie andere vernetzte Harze, wie Epoxy. Diese vernetzten Urethanharze
könnten
einfach anstelle des herkömmlichen
Polyesters verwendet werden, was zu einer erhöhten Festigkeit führen könnte, soweit
erforderlich oder wünschenswert.
Die Harze weisen jedoch in den meisten Fällen erhöhte Kosten auf, so dass es
notwendig ist, die Möglichkeit
einer anderweitigen Verringerung der Materialkosten in Betracht
zu ziehen, um ein wettbewerbfähiges,
wirtschaftliches Produkt beizubehalten und gleichzeitig zumindest
die Festigkeit des wettbewerbfähigen
Polyesterprodukts gleichzukommen.
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Matten
zum Verstärken
pultrudierter Teile werden bereitgestellt, um die strukturelle Festigkeit
zu erhöhen
und um für
das erforderliche oder erwartete Ausmaß an Festigkeit zu sorgen,
mit einem Gewicht der Fasern von mehr als 0,5 Unzen pro Quadratfuß und im
Allgemeinen 0,75 bis 1,0 Unzen pro Quadratfuß.
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Schleier,
die dazu verwendet werden, Oberflächeneigenschaften bereitzustellen
und nicht für
eine etwaige strukturelle Festigkeit zu sorgen, sind leichter, im
Allgemeinen geringer als 0,5 Unzen pro Quadratfuß und in der Regel in der Größenordnung
von 0,1 Unzen pro Quadratfuß.
Herkömmliche
Schleier werden außerhalb
von Rovings oder außerhalb
von Matten an der Oberfläche
verwendet, um für
ein verbessertes Oberflächenaussehen
zu sorgen oder um die steiferen Glasfasern in dem Harz zurückzuhalten,
um ein „Ausblühen" der Fasern oder
hervorstehende Fasern, die als Faserbänder fungieren können, zu
verhindern. Dieses letztere Erfordernis zum Verhindern von Faserbändern ist
bei Werkzeuggriffen oder ähnlichen
Produkten besonders wichtig. Das Zurückhalten von Fasern, um eine
Verwitterung oder ein Ausblühen
zu verhindern, ist bei der Befensterung oder ähnlichen Produkten besonders
wichtig. Schleier sind Fachmännern
dieser Technik wohl bekannt und werden von diesen oft verwendet,
soweit sie für
das betreffende Teil erforderlich sind, und sollen nicht einen Teil
der Faserverstärkung
bilden bzw. werden nicht als Teil der Faserverstärkung betrachtet.
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US-Patentschrift 4983453 offenbart
ein pultrudiertes Teil mit:
einer Wand, die eine erste Fläche und
eine zweite Fläche
aufweist, die durch eine Dicke des Teils beabstandet sind, wobei
sich die Wand longitudinal in einer Pultrusionsrichtung erstreckt
und eine transversale Breite quer zur longitudinalen Pultrusionsrichtung
aufweist,
einem nichtlinearen Harzmaterial, das durch die Faserschichten
gedrungen ist und das die Dicke zwischen den Flächen ausfüllt, um die Flächen zu
definieren,
wobei die Faserschichten, die zumindest eine erste
Schicht von Fasern umfassen, Fasern aufweisen, die sich lediglich
in der longitudinalen Pultrusionsrichtung erstrecken,
wobei
die Faserschichten, die eine oder mehrere zweite Schichten von Fasern
umfassen, Fasern aufweisen, die sich sowohl in die longitudinale
Pultrusionsrichtung als auch quer zu der longitudinalen Pultrusionsrichtung erstrecken.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes pultrudiertes
Teil bereitzustellen.
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Gemäß einem
ersten Gesichtspunkt der Erfindung wird ein pultrudiertes Teil mit
Folgendem bereitgestellt:
einer Wand, die eine erste Fläche und
eine zweite Fläche
aufweist, die durch eine Dicke des Teils beabstandet sind, wobei
sich die Wand longitudinal in einer Pultrusionsrichtung erstreckt
und eine transversale Breite quer zur longitudinalen Pultrusionsrichtung
aufweist,
einem Harzmaterial, das durch die Faserschichten
gedrungen ist und das die Dicke zwischen den Flächen ausfüllt, um die Flächen zu
definieren,
wobei die Faserschichten, die zumindest eine erste
Schicht von Fasern umfassen, Fasern aufweisen, die sich lediglich
in der longitudinalen Pultrusionsrichtung erstrecken, und
wobei
die Faserschichten, die eine oder mehrere zweite Schichten von Fasern
umfassen, Fasern aufweisen, die sich sowohl in die longitudinale
Pultrusionsrichtung als auch quer zu der longitudinalen Pultrusionsrichtung erstrecken,
dadurch
gekennzeichnet, dass
das Harzmaterial ein vernetztes Urethanharzmaterial
ist und
die zweite Schicht oder jede zweite Schicht von Fasern
eine Gesamtmenge von Fasern in der Schicht aufweist, die geringer
als 152 g/m2 (0,5 Unzen pro Quadratfuß) ist.
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Die
Längsfasern,
auf die hierin verwiesen wird, sind in der Regel Glasrovings, da
sie preisgünstig
und in einer Auswahl von Nachgiebigkeiten weitgehend erhältlich sind.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf Rovings beschränkt und
andere längs
verlaufende Endlosfasern können
verwendet werden oder können erhältlich werden.
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Die
Bezugnahme auf Fasern, die sich sowohl in die longitudinale Pultrusionsrichtung
als auch quer zu der longitudinalen Pultrusionsrichtung erstrecken,
soll jegliche Art von Matten- oder Schleierstruktur umfassen, in
der die Fasern nicht gänzlich
longitudinal sind. Dies umfasst Stapelfasern und Endlosfasern. Dies
umfasst Fasern, die gewebt sind, um sich direkt longitudinal und
direkt quer zu erstrecken. Dies umfasst willkürliche Vliesmatten, in denen
die Fasern sich in willkürlichen
Richtungen erstrecken, so dass nur Teile der Fasern quer sind. Dies
umfasst wirre Wickel. Andere Mattenstrukturarten können ebenfalls
umfasst sein, vorausgesetzt, dass eine transversale Komponente der
Fasern vorliegt, und vorausgesetzt, dass die Struktur den anderen Merkmalen,
wie hierin definiert, genügt.
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Wenn
von den Verstärkungsfasern
angegeben wird, dass sie sich an oder im Wesentlichen an der Oberfläche befinden,
soll dies Situationen umfassen, in denen der herkömmliche
Oberflächenschleier
von Oberflächenfasern
umfasst oder nicht umfasst wird. In manchen Fällen wird der Oberflächenschleier
dazu verwendet, Oberflächeneigenschaften
bereitzustellen, wie gut bekannt ist, und die Definition, auf die
hierin verwiesen wird, setzt voraus, dass dieser zur Verwendung
ausgewählt
werden kann oder nicht, ohne die Faserverstärkungseffekte wesentlich zu
beeinträchtigen,
die von dem Hauptkörper
der Verstärkungsfasern
bereitgestellt werden.
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In
einer bevorzugten Anordnung definiert die Wand eine umfängliche
Wand, die ein hohles Inneres vollständig umgibt, so dass die erste
Fläche
nach außerhalb
des hohlen Inneren weist und die zweite Fläche nach innerhalb in Richtung
des hohlen Inneren weist, wobei die zumindest eine erste Schicht
von Fasern lediglich aus einer ersten Schicht von Verstärkungsfasern,
welche im Wesentlichen an der ersten Fläche angeordnet ist, besteht
und die eine oder die mehreren zweiten Schichten von Fasern Verstärkungsfasern
sind und lediglich aus einer zweiten Schicht von Verstärkungsfasern
besteht, welche an der zweiten Fläche angeordnet ist.
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In
einer anderen bevorzugten Anordnung umfasst die zumindest eine erste
Schicht von Fasern eine erste Schicht von Verstärkungsfasern, welche im Wesentlichen
an der ersten Fläche
angeordnet ist, und eine weitere erste Schicht von Verstärkungsfasern,
welche im Wesentlichen an der zweiten Schicht angeordnet ist, und
die eine oder die mehreren zweiten Schichten von Fasern eine Schicht
von Verstärkungsfasern
umfasst, welche zwischen der einen ersten Schicht und der weiteren
ersten Fläche
angeordnet ist.
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Das
Harz ist ein Urethanharz.
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Vorzugsweise
ist das Harz ein Zweikomponentenmaterial, das mittels katalytischer
Aktion ausgehärtet wird
und warm ausgehärtet
wird. Andere Harze können
jedoch ebenfalls verwendet werden.
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In
einer Anordnung bilden die Fasern der Zwischenschicht Fasern einer
vorgeformten Matte, die einen herkömmlichen Aufbau aufweisen kann,
der von willkürlichen
Endlosfasern definiert wird, die zur Verbindung verklebt oder vernadelt
werden. Die Matte kann auch den Aufbau aufweisen, der in der obigen
veröffentlichten internationalen
Anmeldung gezeigt ist, die der Pella Corporation erteilt wurde und
bei der einer der Erfinder der vorliegenden Erfindung, Davies, einer
der genannten Erfinder ist.
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In
einer anderen Anordnung umfasst die Zwischenschicht von Fasern mehrere
Schnittfasern, die von Mattenfasern nicht getragen werden und auf
die zweite Schicht von Fasern aufgebracht werden, um von dieser getragen
zu werden. In dieser Anordnung besteht die Zwischenschicht von Fasern
vorzugsweise gänzlich
aus Schnittfasern.
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Vorzugsweise
umfasst die Zwischenschicht von Fasern vorwiegend und vorzugsweise
gänzlich
gerade Fasern, die sich vollständig über die
Breite des Teils von einer Seite zu der anderen Seite quer zu der
longitudinalen Richtung erstrecken.
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Vorzugsweise
bestehen die Verstärkungsfasern
nur aus der ersten Schicht, der zweiten Schicht und der Zwischenschicht.
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Die
Querschicht weist ein Gewicht von weniger als 1 Unze/Quadratfuß, vorzugsweise
weniger als 152 g/m2 (0,5 Unzen/Quadratfuß) und mehr
bevorzugt weniger als 76 g/m2 (0,25 Unzen/Quadratfuß) und noch mehr
bevorzugt in der Größenordnung
von 30,4 g/m2 (0,1 Unzen pro Quadratfuß) auf,
da festgestellt wurde, dass die Bereitstellung erhöhter Mengen
von Fasern die Vernetzung des Harzes beeinträchtigen kann und folglich eine
verringerte Festigkeit liefert anstelle des Anstieges, der gewöhnlich mit
herkömmlichen
Harzen erwartet werden würde.
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Aus
demselben Grund kann die Querschicht ein Scrim oder Gitter sein,
das Öffnungen
zum Eindringen des Harzes zwischen die Fasern aufweist, um eine
effektive Vernetzung des Harzes zu ermöglichen. Es wurde ebenfalls
festgestellt, dass überraschenderweise
ein Schleier aus Polyesterstapelfasern mit einem Gewicht von weniger
als 0,1 Unzen/Quadratfuß die
erforderliche zusätzliche
Festigkeit und/oder Zähigkeit
des Produkts liefern kann.
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Die
Quer- oder Zwischenschicht kann aus beliebigen geeigneten Fasern
gebildet sein, einschließlich, jedoch
nicht darauf beschränkt,
Glasfasern, Kohlefasern, Polymerfasern wie Polyester oder Aramide,
Metalldrähte
wie Aluminium oder Stahl, oder Naturfasern wie Baumwolle, Jute,
Hanf oder Flachs.
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Naturfasern
wie Flachs haben den Vorteil, dass sie preisgünstig sind und zu einem gewissen
Ausmaß porös sind,
wodurch ermöglicht
wird, dass das Harz in die Zwischenräume in den Fasern eindringt,
und eine bessere Bindung zwischen den Fasern und dem Harz bereitgestellt
wird, die zu einer verringerten Delaminierung und somit einer erhöhten Festigkeit
führen
kann.
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Metalldrähte haben
den Vorteil, dass sie die erforderliche zusätzliche Festigkeit und/oder
Zähigkeit
in der Zwischenschicht bereitstellen, sie können jedoch auch andere Funktionen
bereitstellen, wie den erforderlichen ferromagnetischen Effekt zur
magnetischen Kopplung, wie beispielsweise in der
US-Patentschrift 5,129,184 (Fish),
am 14. Juli 1992 erteilt, gezeigt, und/oder einen elektrostatischen
Aufladungseffekt zur elektrostatischen Abscheidung eines Überzugs-
oder Lackmaterials.
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Angesichts
dieser erhöhten
Festigkeit in dem Harz kann die Wand einen eigenen Schenkelabschnitt umfassen,
in dem die Verstärkungsfasern
lediglich aus den Längsfasern
bestehen, wobei keine Querfasern vorliegen. Dies wird erzielt, wenn
der Schenkel, wie ein Verglasungsschenkel eines Fensterprofils,
eine Länge von
mehr als 0,5 Zoll, was gewöhnlich
eine Querverstärkung
erfordern würde,
jedoch eine Länge
von weniger als etwa 1,0 Zoll aufweist, wobei ein unzureichendes
Biegemoment in dem Schenkel selbst vorliegt, um das Auftreten einer
Rissbildung in dem Schenkel zu ermöglichen. Man wird zu schätzen wissen,
dass in einem inhomogenen Material, wie den oben definierten Pultrusionen,
der Biegewirkung in einem Winkel sich von dem innerhalb einer Spannweite
des Materials unterscheidet. Folglich ist die Bereitstellung von
Querfasern innerhalb eines Schenkels oder Spannweite mit einer Länge von
mehr als 1,0 Zoll erforderlich, während solche Fasern in einem
Winkel zwischen zwei Schenkeln mit einer kürzeren Länge nicht notwendig sind.
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Der
Schenkelabschnitt kann eine Wand aufweisen, die dicker ist als die
des Hauptkörperabschnitts; dies
wird jedoch zum Abgleichen von Kräften in dem Pultrusionsverfahren
vorgesehen, anstelle dazu, eine erhöhte Festigkeit zum Kompensieren
des Fehlens der Matte oder Querfasern bereitstellen.
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In
einem Beispiel, wie für
Fensterprodukte, definiert der Hauptkörperabschnitt einen hohlen
Abschnitt und der Schenkelabschnitt, im Allgemeinen einen Verglasungsschenkel,
erstreckt sich von einem Ende an dem hohlen Abschnitt zu einem gegenüberliegenden
freien Ende.
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Das
Urethanharz, das vorzugsweise in den hierin im Folgenden beschriebenen
Ausführungsformen verwendet
wird, hat den Vorteil, dass es gegenüber Degradation durch UV-Licht
und Bewitterung resistenter ist, so dass es für Fensterprodukte besser geeignet
ist.
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Der
in den Ausführungsformen
hierin im Folgenden beschriebene Aufbau kann auch den Vorteil haben,
dass er eine verringerte Wanddicke ermöglicht. Die Verwendung von
herkömmlich
zwei Außenumfangsmatten
in Produkten mit geringerer Festigkeit, wie Fensterprodukten, kann
um zumindest 0,38 mm (0,015 Zoll) verringert werden, wobei es sich
um die typische Dicke einer Matte handelt. Darüber hinaus kann die erhöhte Festigkeit
in dem Harz selbst eine weitere Verringerung ermöglichen, so dass in der Regel
ein herkömmlicher Bereich
in mm (Zoll) eines Polyesterharzaufbaus von 1,78 bis 4,57 (0,070
bis 0,180) für
verschiedene Endzwecke auf einen Bereich von 0,76 bis 3,05 (0,030
bis 0,120) verringert werden kann. Eine Dicke von sogar nur 0,64
mm (0,025 Zoll) kann ebenfalls für
Produkte wie Fensterprodukte möglich
sein, die eine geringere strukturelle Festigkeit erfordern, und
eine Dicke in der Größenordnung
von 2,03 mm (0,080 Zoll) kann für
Produkte wie Sprossenleisten oder Werkzeuggriffen möglich sein,
die eine höhere
strukturelle Festigkeit erfordern. Insbesondere umfassen die Produkte
mit einer höheren
strukturellen Festigkeit oftmals eine dritte Matte längs der Mitte
und folglich können
die drei Matten des herkömmlichen
Produkts auf eine Matte oder einen Schleier in der oben beschriebenen
Anordnung verringert werden, wodurch die Dicke noch weiter reduziert
wird. Diese Verringerung des Mattengehalts erhöht auch den Anteil an Längsfasern
oder -rovings und dies hat auch den Vorteil, dass die Längssteifigkeit
des Teils, wie sie von den Längsfasern
geliefert wird, ebenfalls gesteigert wird. Folglich kann eine Sprossenleiste
in der Regel in Bezug auf die Dicke von 3,18 auf 2,67 mm (0,125
auf 0,105 Zoll) verringert werden, mit einer Erhöhung der Festigkeit.
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In
einer vorteilhaften Anordnung werden die Querfasern aus Metalldrähten gebildet,
die dem Teil mit sowohl einer Querfestigkeit als auch der Eigenschaft
elektrischer Leitfähigkeit
und/oder Ferromagnetismus versieht.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Ausführungsformen
der Erfindung werden nun in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen
beschrieben, in denen:
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1 eine
Schnittansicht eines typischen pultrudierten Teils gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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2 eine
Schnittansicht in einem vergrößerten Maßstab einer
Wand des Teils von 1 ist, wobei der Querschnitt
in einem rechten Winkel zu dem von 1 vorgenommen
wurde;
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3 eine
Schnittansicht in einem vergrößerten Maßstab einer
Wand des Teils von 1 ist;
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4 eine
schematische Seitenansicht eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung
zum Herstellen des Teils von 1 ist;
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5 eine
Draufsicht des Verfahrens von 4 ist;
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6 eine
Draufsicht einer alternativen Anordnung der Zwischenschicht des
Verfahrens von 4 ist;
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7 eine
Schnittansicht in einem vergrößerten Maßstab eines
alternativen Aufbaus der Faserverstärkung, die in dem in 1 gezeigten
Teil verwendet wird, ist;
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8 ein
erster Graph ist, der einen Vergleich der Festigkeit und des Moduls
einer Reihe von Couponproben, wie in Tabelle 1 ausgeführt, auf
Basis des Standardtests nach ASTM D790 zeigt;
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9 ein
zweiter Graph ist, der einen Vergleich der Festigkeit einer Reihe
von Winkelproben, wie in Tabelle 1 ausgeführt, mit dem als modifizierter
Lip-Test bezeichneten Test zeigt;
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10 ein
zweiter Graph ist, der einen Vergleich der Festigkeit einer Reihe
von Winkelproben, wie in Tabelle 2 ausgeführt, mit dem als modifizierter
Lip-Test 2 bezeichneten Test zeigt;
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11 und 12 jeweils
eine Schnittansicht durch ein einfaches pultrudiertes Teil gemäß der vorliegenden
Erfindung sind, das als ein Werkzeuggriff geeignet ist.
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In
den Zeichnungen weisen gleiche Bezugsziffern auf entsprechende Teile
in den unterschiedlichen Figuren hin.
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KURZBESCHREIBUNG DER TABELLEN
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Tabelle
1 ist eine Liste der in den 8 und 9 getesteten
Materialien.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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In 1 ist
ein typischer Querschnitt eines pultrudierten Teils gezeigt, das
einen hohlen Abschnitt 10, einen Schenkel 11 und
einen vorspringenden Abschnitt 12 umfasst. Der hohle Abschnitt 10 umfasst
vier Wände 10A, 10B, 10C und 10D,
von denen jeder eine Dicke zwischen einer Außenfläche 10E und einer
Innenfläche 10F aufweist.
Folglich muss jeder Wandteil der Pultrusion auf eine Art und Weise
hergestellt werden, die die erforderliche Festigkeit zum Verhindern
einer Rissbildung in dem Teil bereitstellt.
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In
den 2 und 3 ist ein Querschnitt einer
Wand des Teils gezeigt, die aufgeschnitten wurde, um eine Endfläche 13 zu
bilden. Diese Querschnitte zeigen, dass die Wand des Teils aus einem
Harz 14 gebildet ist, das geformt wird, um die Flächen 10E und 10F zu
definieren, und ein Volumen des Teils wird von einem Harzmaterial 15 definiert,
das zwischen der Faserverstärkung 15 in
dem Teil eingefügt
ist oder durch diese gedrungen ist. In der gezeigten Anordnung umfasst
die Faserverstärkung
eine erste Schicht 16 von sich longitudinal erstreckenden
Fasern, vorwiegend Rovings, eine zweite Schicht 17 von
ebenfalls sich longitudinal erstreckenden Rovings und eine Zwischenschicht 18 von Fasern,
die derart angeordnet sind, dass sie eine Querfestigkeit bereitstellen.
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Das
Harz, das sich durch das Teil erstreckt, so dass es die zwei Flächen des
Teils definiert, ist ein Urethanharz, das von Resin Systems Inc.
in Edmonton, Alberta, Kanada, erhältlich ist und wird durch ein
Zweikomponentenharz definiert, das einen Katalysator zum Aktivieren
des Harzes umfasst. Das besonders bevorzugte Harz ist als Version
G bekannt, das von dem obigen Unternehmen erhältlich ist und die folgenden
Eigenschaften aufweist:
- 1. Das Harz stellt
ein ideales VOC-freies Hochleistungszweikomponentenpolyurethansystem
zur Verwendung bei der Verbundstoffherstellung bereit. Das Harz
weist physikalische Eigenschaften auf, die der existierender Produkte
gleichkommt oder diese übertrifft – ob nun
Standardpolyester oder Spezialharze.
- 2. Das Harzsystem ist ein warm aushärtendes Universalharz, das
insbesondere für
das Verfahren der Pultrusion von Verbundstoffen entwickelt wurde.
Das Harz basiert auf Urethanchemie und es wurde von ihm gezeigt,
dass es herausragende Verbundstoffeigenschaften liefert, einschließlich einer überragenden
Zähigkeit,
Scherfestigkeit und Widerstandsfähigkeit
gegenüber
Rissbildung.
- 3. Das Harzsystem wird so formuliert, dass es ein direkter Ersatz
für existierende
Polyester oder Epoxidharze ist. In den meisten Fällen können die existierenden Pultrusionswerkzeuge,
-heizelemente und -kontrollsysteme mit einer relevanten geringfügigen Modifikation
zur Optimierung der Verarbeitung verwendet werden. Das Harz weist
herausragende physikalische Eigenschaften auf, wenn es mit Glasfaserschlichtung der „Polyester-
oder Vinylester"-Art
verwendet wird.
- 4. Das Harz ist ein Zweikomponentenharz, das mit einem Harzinjektionssystem
verwendet werden muss. Die Harzkomponenten können mittels eines Standardstatikmischers,
der vor der Injektionsöffnung
angeordnet ist, in einem geeigneten Verhältnis, beispielsweise 1:1,
gemischt werden. Bei Werkzeugen, die gegenwärtig nicht zur Injektion ausgestattet
ist, einer einfachen Injektionskammer, die beispielsweise aus PE mit
extrem hohem Molekulargewicht hergestellt ist, kann Material in
das Einlassende des Werkzeugs gegeben werden. Von dem Harzsystem
wurde gezeigt, dass es sowohl mit Hochdruck- als auch Niederdruckinjektionssystemen
arbeitet.
- 5. Das Harz kann direkt als ein „unvermischtes" System verwendet
werden oder es kann zur Kostenreduktion oder Verstärkung von
Eigenschaften mit Füllstoffen
versehen werden. Das Harz kann mit einem Füllstoffsystem aus recyceltem
Gummigranulat funktionieren, das synergistisch mit den Urethanen
zusammenwirkt, um die Zähigkeit
und die Eigenschaften der Widerstandsfähigkeit gegenüber Rissbildung
fördern kann,
oder kann ein herkömmlicheres
Calciumcarbonatfüllstoffmaterial
einsetzen.
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Hauptvorteile:
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- Keine VOCs
- Hervorragende Schlagzähigkeit.
- Stabilität
der Aushärtung
dicker Abschnitte.
- Niedrigere Betriebstemperaturen.
- Schnellere Zuggeschwindigkeiten aus größerer Reaktionsfähigkeit.
- Geeignet für
eine große
Auswahl von Verfahren mit geschlossener Form.
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Sekundäre „Verarbeitbarkeit" – Verbundstoffe nehmen problemlos
Werkstoffverbindungselemente an oder können ohne etwaige Craze-Bildung
oder Rissbildung „gestanzt" werden.
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In
den 4 und 5 ist schematisch ein Verfahren
zum Verwenden des Harzes zur Anwendung auf die Verstärkungsfasern
gezeigt, um das Teil von 1 zu bilden.
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Folglich
werden die Längsfasern 16 von
Rovingspulen 16A zugeführt,
um eine Schicht der Rovings zu definieren, die im Wesentlichen Seite
an Seite angeordnet sind, die vorwärts durch den Vorformer 20 und
das Harzinjektionssystem 21 in das Werkzeug 22 mittels
eines Zugsystems, das bei 23 schematisch angezeigt ist und
dem Werkzeug nachgelagert ist, befördert wird. Wenn die Schicht 16 ein
Band bildet, kann es als ein Förderband
dienen, das Fasern trägt,
die die Zwischenschicht 18 zu denselben Elementen um Bilden
des pultrudierten Teils bildet. Die Zwischenschicht 18 wird
mit der oberen Schicht 17 bedeckt, die wiederum aus Rovings gebildet
wird, die von Rovingspulen 17A zugeführt werden, wodurch die Zwischenfasern
geschützt
und eingeschlossen werden, wenn sie in das Pultrusionssystem zwischen
die zwei Schichten 16 und 17 befördert werden.
Der Vorformer 20 kann daher einen einfachen Aufbau haben,
der bewirkt, dass das von den drei Schichten definierte Band in
die erforderliche Form zum Eintreten in das Werkzeug geformt wird,
um den im Querschnitt in 1 gezeigten Aufbau zu bilden.
Der Aufbau des Vorformers wird einem Fachmann wohl bekannt sein
und erfordert daher hier keine ausführliche Erläuterung.
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Die
Harzinjektionsanordnung ist zur Verwendung mit dem oben beschriebenen
Zweikomponentenharzmaterial konzipiert und folglich liegen zwei
Zuläufe,
Zulauf 1 und Zulauf 2, vor, die aus einem Behälter über zwei separate Pumpen in
einen Mischer, der dem Harzinjektionssystem unmittelbar vorgelagert
ist, gepumpt werden. Die Materialien werden folglich nur einen kurzen
Zeitraum lang gemischt, bevor das Harz in die trockenen Fasern injiziert
wird, um durch die Fasern zu dringen und von den Fasern in das Werkzeug
befördert zu
werden. Die Details des Mischerventils und des Harzinjektionssystems
sind wiederum einem Fachmann wohl bekannt und stellen die notwendigen
Kontrollen bereit, um die Mischanteile zu variieren und sicherzustellen,
dass die erforderliche Harzmenge in dem Injektionssystem aufrechterhalten
wird.
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Angesichts
der Tatsache, dass die Querfaserschicht 18 innerhalb der
zwei Schichten 16 und 17 geschützt ist, ist es möglich, die
Querfaserschicht entweder als eine vorgeformte Matte oder als einzelne
Schnittfasern zuzuführen.
Eine vorgeformte Matte ist verhältnismäßig teuer,
da sie ein zusätzliches
Verfahren bedingt und dies kann die Grundmaterialkosten verdoppeln
oder verdreifachen. Daher ist in 5 eine Schnittfaserzuführvorrichtung 25 gezeigt,
die Fasern aus Garn- oder Rovingvorräten 26 annimmt und
diese Fasern zu Fasersträngen 27 schneidet,
die über
die Breite der Schicht 16 ausgelegt werden, die von den
Rovings 16A definiert wird. Diese Fasern können folglich
lose über
der Schicht 16 ausgelegt werden, da sie von der Schicht 17 bedeckt
werden, die von den Rovings 17A an einer Führungswalze
R zugeführt
wird. In noch einer weiteren Anordnung können die Fasern der Zwischenschicht
hinzugefügt
werden, indem Schnittfasern mit dem Harzmaterial gemischt werden
und das Harz zwischen die Rovingschichten injiziert wird, so dass
das Harz durch die Rovingschichten dringt, während die Schnittfasern zwischen
den Rovings belassen werden. Solche Schnittfasern können während des
Mischschritts in das Harz eingeführt
werden und können
mit dem Harz durch die Pumpe in den Werkzeugblock laufen, wie hierin
beschrieben.
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Da
die Rovings die Schnittfasern oder andere Fasern, wie auch immer
sie eingeführt
werden, der Zwischenschicht befördert,
gibt es kein Problem, dass die Zwischenschicht schräg verläuft, wenn
sie in das Werkzeug eintritt, und folglich kein Erfordernis Schräglaufschutzanordnungen
in der Zwischenschicht. Man wird zu schätzen wissen, dass der Auftrag
von Schnittfasern eine erheblich geringere strukturelle Stabilität als sogar die
hierin beschriebenen dünnen
Matten und Schleier aufweist und dennoch können diese Schnittfasern eingeführt werden,
ohne dass ein Schräglauf
oder ein anderer Defekt zu einem Problem wird.
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Die
Absicht besteht folglich darin, Fasern bereitzustellen, die sich
in Bezug auf ihre Richtung vorwiegend oder gänzlich über die Breite der Schicht 16 erstrecken,
um die Erforderlichkeit zusätzlicher
Faserelemente in der Schicht 18 zu vermeiden, die nicht
zu der Übertragungsfestigkeit
beitragen. Das Zulaufelement 25 bildet folglich in der
Tat eine Pistole, die die Fasern auf die Schicht 16 schießt, jedoch
ohne ausreichende Kraft, um die Schicht 16 zu beeinträchtigen.
Herkömmliche
Schneidpistolen können
zu diesem Zweck verwendet werden oder es kann eine Pistole entwickelt
werden, die die Fasern über
die Breite der Schicht 16 schießt, so dass sie nur geschnitten
werden, wenn sie über
die volle Breite hinausreichen, wodurch sie über die volle Breite ausgelegt
werden, wie in 5 gezeigt.
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In
einer alternativen Anordnung wird die Zwischenschicht einfach aus
einer Matte gebildet, die unter Verwendung herkömmlicher Materialien vorgeformt
wurde.
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Die
Fasern der Zwischenschicht können
unter Verwendung verhältnismäßig dicker
oder grober Fasern für
Festigkeit aus Glas gebildet werden und können feine Glasfasern der Art
sein, die gewöhnlich
gebildet wird, um einen Schleier bereitzustellen. Andere derartige
Matten können
ein Gewicht in der Größenordnung
von 152 g/m2 (0,5 Unzen pro Quadratfuß) aufweisen.
Das leichte Schleiermaterial, das aus feinen Glasfasern gebildet wurde,
weist im Allgemeinen ein Gewicht in der Größenordnung von 76 g/m2 (0,25 Unzen pro Quadratfuß) auf.
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Ein
alternatives Material, das verwendet werden kann, ist ein Polyesterschleiermaterial,
das von Stapelfasern aus feinem Polyester in einer Matte gebildet
wird, die unter Verwendung von Fasern mit hohem und niedrigem Schmelzpunkt
in der Polyestermatte durch Wärme
verschweißt
werden können.
Eine solche Matte kann ein Gewicht von weniger als 76 g/m2 (0,25 Unzen pro Quadratfuß) und vorzugsweise
in der Größenordnung,
die 30,4 g/m2 (0,1 Unzen pro Quadratfuß) entspricht,
aufweisen. Es ist im Gebiet der Pultrusion wohl bekannt, dass strukturelle
Matten, das heißt,
eine Matte, die zu der strukturellen Festigkeit des Teils beiträgt, ein
Gewicht von mehr als 152 g/m2 (0,5 Unzen
pro Quadratfuß)
aufweist und im Allgemeinen viel schwerer ist, wie 228 bis 304 g/m2 (0,75 bis 1,0 Unzen pro Quadratfuß). Schleier,
die leichter als 152 g/m2 (0,5 Unzen pro Quadratfuß) sind,
sind bekannt, werden jedoch nicht für strukturelle Festigkeit verwendet,
sondern stattdessen als ein herkömmlicher
Schleier verwendet, der dazu eingesetzt wird, erforderliche Oberflächeneigenschaften bereitzustellen.
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In 8 ist
ein Graph der Ergebnisse von einer ersten Reihe unterschiedlicher
Versuche an den Materialien 1 bis 8, die in Tabelle 1 gezeigt sind,
gezeigt. Die Ergebnisse basieren auf einem Standard-ASTM-Coupontest, der als
ASTM D790 ausgewiesen ist:
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In 9 ist
eine Tabelle von Ergebnissen von einer zweiten Reihe unterschiedlicher
Versuche an denselben Materialien von Tabelle 1 gezeigt. Die Ergebnisse
basieren auf einem Test rechtwinkliger Teile, die aus den in Tabelle
1 aufgeführten
Materialien gebildet wurden, wobei die Bruchfestigkeit ermittelt
wurde, indem das Winkelteil in einer Richtung gebogen wurde, um
den Winkel von den nominellen 90 Grad bis zum Bruch des Teils zu
erhöhen.
Es ist anzumerken, dass die Materialien 9 und 10 in Tabelle 1 in
den Tests von 8 nicht verwendet wurden.
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In 10 ist
eine Tabelle von Ergebnissen von einer Reihe von Versuchen an den
Materialien, die im unteren Teil der Figur identifiziert sind, gezeigt.
Die Ergebnisse basieren auf einem Test rechtwinkliger Teile, wobei
die Bruchfestigkeit ermittelt wurde, indem das Winkelteil in einer
Richtung gebogen wurde, um den Winkel von den nominellen 90 Grad
bis zum Bruch des Teils zu erhöhen.
Zur Erläuterung
der Figur ist anzumerken, dass die mit „Polyester" gekennzeichneten Einträge von einer
herkömmlichen
Beschaffenheit unter Verwendung des herkömmlichen Harzes sind. Die mit „RSI" gekennzeichneten
verwenden das Harz der vorliegenden Erfindung. Wenn ein Prozentanteil
angegeben ist, bezieht sich dieser auf den Prozentanteil des Füllstoffmaterials. „920", „Nico" und „OCF" beziehen sich alle
auf bestimmte Arten einer Matte, wie hierin zuvor beschrieben. Die
Ausdrücke „blau", „grün" und „gelb" beziehen sich auf
herkömmliches
Sprossenschienenmaterial und von denen Fachmännern bekannt ist, dass sie
sich auf bestimmte Güteklassen
des Materials für
erforderliche Festigkeiten bezieht. Es sind diese herkömmlichen
Festigkeiten, denen die vorliegende Erfindung gleichzukommen versucht,
und es ist anzumerken, dass diese beispielsweise von den Proben „RSI/Poly-Schleier/15 %" und „RSI/Poly-Schleier/0
%" übertroffen
werden, die in dieser Erfindung besonders bevorzugt sind. Solche
Beispiele können
die Festigkeitsanforderung übertreffen,
bei gleichzeitiger Herstellung zu reduzierten Kosten mit einem dünneren Teil
und erhöhter
Längssteifigkeit.
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Die
Schlussfolgerungen aus den obigen Versuchen sind, dass das Urethanharz
von RSI bei Fehlen von Querfasern keine ausreichende Festigkeit
oder Zähigkeit
bei Wandbreiten von mehr als in der Größenordnung von 25,4 mm (1,0
Zoll) aufweist, um den erforderlichen Festigkeiten für die erforderlichen
Teile gleichzukommen. Es ist daher erforderlich, die Querfasern
hinzuzufügen,
wenn die Wandbreite mehr als in der Größenordnung von 25,4 mm (1,0
Zoll) ist, um diese erforderliche Festigkeit oder Zähigkeit
bereitzustellen. Wenn die Höhe
beispielsweise des Schenkels 11, wie in 7 gezeigt,
eine Höhe
von nicht mehr als in der Größenordnung
von 25,4 mm (1,0 Zoll) aufweist, reicht die Festigkeit des Harzes
allein in Verbindung mit lediglich den Längsfasern dazu aus, den Schenkel
mit der erforderlichen Festigkeit oder Zähigkeit zu versehen, um eine Rissbildung
in dem Schenkel innerhalb dessen Breite oder am Eckstoß mit dem
Rest des Teils zu verhindern. Wenn die Wandbreite, wie die Wände 10A und 10B in 7,
eine größere Breite
aufweist, die bis zu 50,8 bis 76,2 mm (2 bis 3 Zoll) betragen kann,
ist es erforderlich, die Querfasern bereitzustellen, um für die erforderliche Festigkeit
gegen ein Reißen
bei Wölbung
der Wand zu sorgen. Die Dicke des Schenkels kann erhöht werden, so
dass es zumindest 10 % dicker ist, und kann bis zu ungefähr das Doppelte
der Dicke der Wände 10A und 10B ausmachen.
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Die
Erhöhung
der Dicke in diesem Bereich wird noch immer ermöglichen, dass das Teil durch
das Werkzeug pultrudiert wird, ohne die Faserstruktur wesentlich
aus dem Gleichgewicht zu bringen, wenn sie in das Werkzeug eintritt
und durch das Werkzeug läuft.
Man wird in dieser Hinsicht zu schätzen wissen, dass der Dorn,
der zum Bilden des hohlen Inneren erforderlich ist, treibt, so dass
es erforderlich ist, die Faserstruktur abzugleichen, damit der Dorn
in die erforderliche Position treibt und nicht zu einer Seite abweicht,
was die Dicke der Wand an dieser einen Seite erheblich verringern
würde.
Um somit die Wände 10A, 10B, 10C und 10D in
ungefähr
derselben Dicke zu halten, kann eine gewisse Erhöhung der Dicke des Schenkels 11 eingebracht werden,
jedoch nicht höher
als der Wert, der oben aufgeführt
ist.
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Es
wird noch weiter aus den obigen Ergebnissen gefolgert, dass etwas überraschend
eine Erhöhung der
Menge von Querfasern nicht zu einer Erhöhung der Querfestigkeit führt. Es
wird angenommen, dass dies aufgrund der Tatsache auftritt, dass
das Vorliegen der Querfasern die Bildung von Vernetzung in dem Harz hemmt,
so dass das Vorliegen der Fasern das Fehlen von Vernetzung nicht
ausgleicht. Folglich kann die Struktur unter interlaminarer Scherung
an den Querfasern delaminieren, wenn sie insbesondere an einer Nahtstelle beispielsweise
zwischen dem Schenkel 11 und der Wand 10A gebogen
wird. Folglich setzt die Anordnung der vorliegenden Erfindung vorzugsweise
eine Mindestmenge an Querfasern ein, die erforderlich ist, um das
Harz mit der Erhöhung
der Festigkeit für
die Wände 10A und 10B zu
versehen, um herkömmlichen
Festigkeiten gleichzukommen. Dies reduziert die Neigung zum Delaminieren
unter interlaminarer Scherung, das anderweitig auftreten würde, wenn
dickere Schichten von Querfasern oder Matten verwendet werden.
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In 7 ist
ebenfalls anzumerken, dass die Mattenschicht, die bei 18N angezeigt
ist, auf der Innenfläche
jeder der Wände 10A, 10B unw.
angeordnet ist. Folglich bildet die Matte die innerste Schicht und
der Rest der Wand wird durch die herkömmlichen Längsfasern, die bei 17N angezeigt
sind, verstärkt.
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Gewöhnlich ist
es für
eine Pultrusion problematisch sein, durch das Werkzeug zu laufen,
wenn die Komponenten nicht abgeglichen sind. Folglich, wenn die
Matte nur auf einer Fläche
vorgesehen wird, ist dies gewöhnlich
nicht akzeptabel, da dies unterschiedliche Niveaus von Rücktrieb
gegen die unterschiedlichen Seiten des Werkzeugs liefert, die die
Struktur aus dem Gleichgewicht bringen und dazu neigen, eine Wölbung oder
Verzerrung in dem Produkt hervorzubringen. In diesem Fall ist es
jedoch möglich,
eine hohle Struktur auszuführen,
in der die Matte vollständig
auf der Innenfläche
und nur in dem hohlen Abschnitt ist, da dies ein geeignetes Abgleichen
der Struktur ermöglicht,
während
die Wanddicken im Wesentlichen gleich und konstant gehalten werden.
Die Verwendung einer einzelnen Matte reduziert die Materialkosten.
Die einzelne Matte kann sehr dünn
und sehr leicht sein, da sie lediglich dazu erfordert wird, um das
vernetzte Harz mit einer geringfügigen
zusätzlichen
Querfestigkeit zu versehen. Das Fehlen einer Matte in der Außenfläche des
Teils kann für eine
verbesserte Qualität
des Aussehens der Außenfläche sorgen.
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Das
Fehlen der Matte an der Nahtstelle zwischen dem Schenkel 11 und
der Wand 10A verringert die Gefahr einer Delaminierung
in dem Fall, in dem der Schenkel 11 von Kräften verdreht
wird, die eine Schwenkwirkung um eine Schwenkachse am unteren Teil
des Schenkels 11 anwenden. Folglich ermöglicht das Fehlen einer etwaigen
Delaminierung an diesem Punkt, das Harz mit seiner natürlichen
Vernetzungsfestigkeit zu versehen, um eine Rissbildung an dieser
Stelle zu verhindern. Eine Rissbildung längs der Wand 10A wird
durch die Vernetzung des Harzes und durch das Vorliegen der Matte 18N verhindert.
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In
den 11 und 12 ist
ein einfaches rohrförmiges
pultrudiertes Produkt mit beispielsweise kreisförmigem Querprofil, das eine
zylindrische Außenfläche 30 und
eine zylindrische Innenfläche 31 definiert,
die ein hohles Inneres 32 umgeben, gezeigt. Das Produkt
wird pultrudiert, um eine Wand mit einer Wanddicke, die zwischen
der Innen- und der Außenfläche definiert
ist und im Wesentlichen mit der zuvor beschriebenen identisch ist,
bereitzustellen. Die Wand wird von dem Harz gebildet, das die Verstärkungsfasern
wie zuvor beschrieben imprägniert,
so dass das Harz in der Tat die Innen- und die Außenfläche mit
den darin eingebetteten Fasern definiert.
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In 11 wird
der Hauptkörper
des Teils von einer Schicht von Verstärkungsfasern 33 gebildet,
die nur längs
verlaufende Endlosfasern enthalten, die aus Rovings auf die herkömmliche
Art und Weise gebildet wurden. Eine zweite Schicht 34 an
der Innenfläche 31 wird
von einem Schleier mit einer wie zuvor beschriebenen Dicke und vorzugsweise
in der Größenordnung
von 30,4 g/m2 (0,1 Unzen pro Quadratfuß) definiert. Folglich
reichen die längs
verlaufenden Endlosfasern in der Schicht 33 bis zur Außenfläche 30 und
liegen im Wesentlichen in der Außenfläche, wobei das Harz die Fasern
gerade bedeckt, um die Fasern mit dem Harz zurückzuhalten.
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Die
in 12 gezeigte Ausführungsform ist im Wesentlichen
identisch, mit der Ausnahme, dass eine zusätzliche herkömmliche
Schicht 35 auf die Außenfläche der
Fasern der Schicht 33 aufgebracht wird, um einen Oberflächenschleier
zu bilden, der die Fasern bedeckt und sie in dem Harz zurückhält. Das
Schleiermaterial auf der Außenfläche ist
einfach als ein Oberflächenschleier
gedacht, ohne wesentlich zu der Verstärkungswirkung beizutragen.
Das Schleiermaterial auf der Innenfläche, obwohl es dieselbe Dicke
und dieselbe Struktur wie der Schleier auf der Außenfläche aufweist,
trägt jedoch
nicht wesentlich zu den Verstärkungsfasern
bei und liefert ein Produkt, das eine ausreichende Festigkeit aufweist,
um dem Markt für
herkömmliche pultrudierte
Produkte dieser allgemeinen Art zu genügen. Folglich hat das Vorliegen
oder Fehlen des Oberflächenschleiers
auf der Außenfläche eine
geringe Auswirkung und die Ausführungsform
kann den Oberflächenschleier
umfassen oder den Oberflächenschleier
nicht umfassen, wie für
die Eigenschaften des Teils und den Endzweck des Teils erforderlich.
Das Material auf der Innenfläche
liefert jedoch eine erhebliche Verstärkungswirkung und kann nicht
weggelassen werden. Folglich ist ein Teil, das einen Oberflächenschleier
auf der Außenfläche, jedoch
kein derartiges Verstärkungsschleiermaterial
auf der Innenfläche
aufweist, ungeeignet und ungenügend
und stellt nicht die erforderliche Festigkeit bereit.
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Es
wurde mittels Versuchen in einem Biegetest festgestellt, dass das
Produkt mit dem Schleier nur auf der Außenfläche eine Biegefestigkeit aufweist,
die unzureichend ist und nicht mit herkömmlichen Produkten zu vergleichen
ist. Das Vorsehen des Schleiermaterials auf der Innenfläche liefert
jedoch eine erhebliche Erhöhung
in der Größenordnung
von 25 % im Biegefestigkeitstest, was das Produkt auf eine geeignete
Festigkeit bringt, um die Eigenschaften bereitzustellen, die für das betreffende
Produkt erforderlich sind. TABELLE 1
| Probe | Beschreibung |
| 1 | OCF-Matte,
Polyesterharz, normales Verfahren |
| 2 | Nico-Matte,
Polyesterharz, normales Verfahren |
| 3 | Keine
Matte – alles
Roving, RSI-Harz |
| 4 | Fasergitter,
RSI-Harz, Roving-Matte-Roving-Matrix |
| 5 | Nico-Matte,
RSI-Harz, Roving-Matte-Roving-Matrix |
| 6 | OCF-Matte,
RSI-Harz, Roving-Matte-Roving-Matrix |
| 7 | Polyesterschleier,
RSI-Harz, Roving-Matte-Roving-Matrix |
| 8 | Omni-Matte,
RSI-Harz, Roving-Matte-Roving-Matrix |
| 9 | Aluminiumgitter,
RSI-Harz, Roving-Matte-Roving-Matrix |
| 10 | Stahlgitter,
RSI-Harz, Roving-Matte-Roving-Matrix |