EP2723555A1 - Behälter, insbesondere selbsttragender behälter, verfahren zur herstellung desselben - Google Patents

Behälter, insbesondere selbsttragender behälter, verfahren zur herstellung desselben

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EP2723555A1
EP2723555A1 EP12735778.8A EP12735778A EP2723555A1 EP 2723555 A1 EP2723555 A1 EP 2723555A1 EP 12735778 A EP12735778 A EP 12735778A EP 2723555 A1 EP2723555 A1 EP 2723555A1
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EP
European Patent Office
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container
matrix material
mold
fiber
injection
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12735778.8A
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Inventor
Georg WEIRATHER
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Original Assignee
Individual
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    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
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    • B65F1/14—Other constructional features; Accessories
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/13—Hollow or container type article [e.g., tube, vase, etc.]
    • Y10T428/1352—Polymer or resin containing [i.e., natural or synthetic]
    • Y10T428/1362—Textile, fabric, cloth, or pile containing [e.g., web, net, woven, knitted, mesh, nonwoven, matted, etc.]

Definitions

  • Container in particular self-supporting container
  • the invention relates to a container, in particular a self-supporting
  • Container preferably in the form of a tank, in particular for liquids, wherein the container comprises at least one fiber-reinforced plastic component and a method for producing the same.
  • containers which were preferably used as a tank for liquids, such as organic liquids such as organic waste, was carried out by hand lamination. For this purpose, first a layer of a glass fiber semi-finished product from a cut fiber mat and a fabric complex or a fabric was placed in a mold. Subsequently, the
  • a new layer of the glass fiber semi-finished product is placed on the cured first layer and the steps repeated until the desired material thickness is reached.
  • the containers according to the prior art were constructed in two parts, namely an upper shell and a lower shell, which were joined together by a lamination process.
  • Reinforcement preferably the Schwappwandung to the tank wall of Lower shell laminated.
  • the reinforcing walls ie prefabricated the sloshing walls, separated supernatant glass fibers and the reinforcing wall are then laminated with adhesive resin in the lower shell. Any introduced adhesive resin was used only for fixation in order to be able to laminate the slosh wall or reinforcement wall in the prior art after fixing.
  • Glass fiber mat used, but it is a variety of glass fiber layers, for example, up to 5 or more fiberglass layers, respectively
  • the hardened layers must be re-coated with resin in order to place more fabric, for example, the second or the third fabric and coat with resin can.
  • the described laminating structure is repeated position by location until the complete structure has resulted, for example, with five fiberglass layers.
  • the described reinforcement walls which are also referred to as Schwappde, are also with a
  • the containers made according to the prior art method described above had the disadvantage that they had distinguished themselves only by a very low fiber volume content. For example, the fiber volume content was at most 35%. Another problem was that the surfaces according to the prior art were not sufficiently smooth. Thus, the inside of the containers have a light mat structure. Another disadvantage was that the prior art containers further had a high porosity of more than 10%.
  • a further disadvantage of the containers according to the prior art was that no large container volumes of more than 10,000 I, in particular more than 16,000 I, preferably in the range 16,000 I to 30,000 I with a simple production with high quality of the container surfaces was possible.
  • US 2,977,269 describes a method of making a tank of glass fibers having a high density of intermeshing reinforcing fibers.
  • a fiber volume fraction is not specified in US 2,977,269, nor a detailed manufacturing process.
  • DE 101 40 166 describes a method and an apparatus for the production of fiber-reinforced plastic components from dry fiber composite semi-finished products by means of an injection method and a subsequent curing. However, DE 101 40 166 does not describe the production of tank containers, moreover, fiber volume fraction and porosity of the components are not specified.
  • the object of the invention is to avoid the above-mentioned disadvantages of the prior art and in particular in a first aspect of the invention to provide a container which differs from the prior art by improved material properties, in particular a better quality
  • a method is to be specified which provides containers with the properties according to the invention in an environmentally compatible manner.
  • this object is preferred by a container, in particular in the form of a self-supporting container as a tank, in particular for
  • the container comprises at least one fiber-reinforced plastic component.
  • the plastic component which at least partially forms the container, is characterized in that the fiber-reinforced
  • Plastic component comprises a combination mat, in particular a sandwich mat with a nonwoven scaffold and connected to the nonwoven scaffold reinforcing materials, in particular fiber materials, preferably chopped fibers.
  • the nonwoven scaffold comprises a polypropylene (PP) scaffold.
  • the fiber material particularly preferably comprises carbon fiber (CFRP, glass fiber (GRP, aramid fiber (AFK), boron fiber (BFK) or hybrid materials.)
  • the fiber volume fraction is greater than 40%, in particular in the range 45-80% in the range 40% -70%, very particularly preferably 40% to 50%, in particular also in the range 60% to 70%, and / or the porosity of the plastic component is less than 10%, in particular less than 5%, very particularly preferably ⁇ than 1%, particularly preferably the range 1% -0.1%.
  • the containers of the invention are characterized by a much higher quality laminate than the prior art and due to the high fiber volume content sufficient strength z. B. for a self-supporting tank.
  • the low porosity has the advantage that the product has a better
  • the product is also characterized by a
  • the average roughness depth is determined with an electric key cutting device according to DIN 4768, sheet 1, issue 1974.
  • the VDI Encyclopaedia “Materials”, edited by Hubert Gräfen, VDI-Verlag 1993 the regular and irregular recurring shape deviation of the surface of solids understood
  • the roughness difference can be easily determined with the naked eye.
  • the container according to the invention are characterized by smooth
  • the containers of the invention are characterized by a much higher quality laminate than the prior art and due to the high fiber volume content sufficient strength z. B. for one
  • the low porosity has the advantage that the product has a better quality. Furthermore, the products have a very high smoothness on both the inside and the outside, i. a low one
  • a combination mat according to the invention for example, the combination mat or combination mat Coroplex® the PD Glasseiden GmbH Oschatz, Wellerswalder Weg 17, D-04758 Oschatz.
  • the combination mat Coroplex® is one Sandwich construction in which one, two or more E or ECR glass reinforcement materials (eg cut mat, roving fabric, multiaxial fabric, fleece) are mechanically bonded to a PP fleece or PP knit fabric. An almost unlimited number of combinations is possible.
  • the invention particularly preferably provides containers having a volume greater than 10,000 l, preferably greater than 16,000 l, in particular greater than 20,000 l, and preferably in the range 10,000 l to 40,000 l, in particular 16,000 l to 30,000 l
  • the container is designed at least in two parts, namely with a first container part of an upper shell 77 and a second container part of a lower shell 3, which are manufactured separately and assembled after their preparation.
  • the second container part, d. H. provided the lower shell 3 with reinforcing areas, for example, characterized in that in the region of the bottom of the lower part, the thickness of the laminate layers is greater than, for example, that of the walls.
  • the container according to the invention can comprise reinforcing walls, so-called slosh walls, which stiffen the container in the transverse direction as well as in the longitudinal direction.
  • dry fabric layers in particular comprising carbon fiber (CFRP), glass fiber (GRP), aramid fiber (AFK), boron fiber (BFK) or hybrid materials inserted in a negative mold.
  • CFRP carbon fiber
  • GRP glass fiber
  • AFK aramid fiber
  • BFK boron fiber
  • Spray adhesive can be fixed. Alternatively, you can also put individual glass fiber fabric in the negative mold and fix with spray adhesives.
  • the dry structure in the negative mold also allows in addition to the fabric layers, for example by Kombimatten or Glasmaschineendlosmatten or
  • Fiberglass fabric to insert other semi-finished products such as mats of other materials for eventual reinforcement, such as aramid fibers (AFK) or boron fibers (BFK).
  • AFK aramid fibers
  • BFK boron fibers
  • a membrane is placed over the dry fiber composite semifinished product in a further process step, and thus a first space is formed, which surrounds the dry fiber composite semifinished product.
  • the membrane is permeable to gas but impermeable to the liquid matrix material to be introduced, which hardens and surrounds the dry fiber composite semi-finished product.
  • the membrane can be glued to the mold edge of the negative mold, for example with a sealing tape.
  • a second space is formed between the first space and the environment by means of a gas and matrix material impermeable film.
  • the second space can be formed, for example, by a vacuum bag, which is arranged above the first space, wherein the vacuum bag with sealing tape attached to the mold edge of the female mold so that also the membrane, which is permeable to gas and impermeable to the matrix material, lies under the vacuum bag.
  • thermosetting resins such as unsaturated
  • Polyester resin, vinyl ester resin or epoxy resin injected into the first room. After introducing or injecting the matrix material into the first space, air is simultaneously sucked out of the second space, which extracts the gases which are produced during drying of the matrix material in the first space.
  • the injected matrix material penetrates into the dry fiber composite semi-finished product in the first space, resulting in a part of the container after curing.
  • a self-supporting container can be produced in this way.
  • the injection of the resin works by allowing the air from the first space described above, i. H.
  • the mold is evacuated until a vacuum is applied under the vacuum bag.
  • the resin or matrix material is drawn into the assembly via the applied vacuum and the membrane, which is impermeable to resin, prevents resin from entering the pump circuit.
  • Fiber composite semifinished product then runs full of resin and after curing, the component with a fiber volume fraction> 40%, in particular in the range 45-80%, preferably in the range 50-70%, in particular in the range 60-70% and / or a porosity ⁇ 10%, preferably ⁇ 5%, very preferably ⁇ 1%, in particular in the range 1% to 0.1% are taken from the negative mold.
  • the curing is usually carried out at room temperature, with a leakage of vapors into the environment through the film, which separates the second space from the environment, is prevented. If the resin does not cure at room temperature, such as
  • Plastic mold also referred to as mother mold and the plastic counterform as father form.
  • the plastic mold or mother mold is synonymous with the
  • the second possible method is also referred to as Light RTM (Light Resin Transfer Molding).
  • the advantage of this method is the lower manufacturer effort, which is reflected in particular in lower production costs.
  • a matrix material preferably a thermosetting resin, is also incorporated into one
  • a counter mold preferably a plastic mold or father mold, is also used.
  • Matrix material in particular the thermosetting resin, with slight pressure between the negative mold and the counter-mold, preferably the plastic counter-mold, is pressed. As a result, a very smooth surface is achieved both on the inside and on the outside of the component thus produced.
  • a predefined gap is formed, which is produced by means of a spacer laminate.
  • resin is applied to one side, e.g. B. introduced from above, from below or across, for example, with a pump or gravity and sucked on the opposite side with vacuum until resin reaches the vacuum circuit.
  • Particularly preferred is prior to injecting the matrix material Vaterform and mother shape brought by a closing vacuum with each other to the plant
  • a container vacuum is formed before and during the injection of the matrix material. It is particularly advantageous if the injection or injection of the
  • gelcoat is first introduced into the mold in a possible embodiment, then the gelcoat is dried and glass fiber is applied to the gelcoat. Then all fiberglass layers are fixed by means of adhesive. When introducing the fiberglass layers, all reinforcements are inserted. As with the previously described method, it is possible to do that
  • Fiberglass material as combination mats z. B. in the form of endless mats that are folded to give a multi-layer structure or as single mats in to bring in the form. After incorporation of all fiberglass layers, including the reinforcements, the plastic counter-mold is prepared to introduce the resin and optionally hardener.
  • One possible combination mat is Coroplex® from PD Glasseiden GmbH Oschatz, as described above.
  • the preparation includes connecting, for example, the
  • Vacuum suction lines and closing vacuum to the vacuum pump By means of the vacuum pump, the closing vacuum channel and the component is evacuated.
  • Hardener is then mixed with the resin with a pump and the resin with hardener is conveyed via a main line connected to a sprue connection into the resin channel, preferably at a pressure of 0.5 to 0.7 bar.
  • the resin is distributed from the resin channel in the gap between the father and mother form, in which the glass fibers or glass fiber mats were inserted.
  • the amount of resin required to make a container is pumped into the gap.
  • the use of combination mats rather than pure cut fiber mats prevents the fibrous material from being washed away from the inlaid position when the resin is injected under pressure.
  • the anchoring of the fiber materials in the nonwoven structures prevents them
  • the combination mat thus provides a kind of flow aid for the introduced into the gap resin.
  • the nonwoven structure of the combination mat at the applied pressures of 0.5 to 0.7 bar when injecting the resin material is largely incompressible.
  • more glass fibers can be inserted and injected with the same wall thickness as in a manual lamination component, preferably up to 60%, more preferably up to 50%, in particular up to 40% more fiber volume fraction.
  • the introduced into the gap resin flows in the gap and thus in the formed part in the gap to the
  • the gelcoat combines with the resin and dissolves from the mold during removal.
  • the plastic mold father form
  • the method according to the invention allows the complete structure of the structure before introduction of the matrix material, ie. H. to complete from resin.
  • the invention finds particular application in the construction of containers, preferably tanks in particular with volumes greater than 10,000 I, preferably greater than 16,000 I, in particular greater than 20,000 I and preferably in the range 10,000 I to 40,000 I, in particular 16,000 I to 30,000 I. Further the method is used in particular for the production of agricultural containers. The method can also be used for the production of self-supporting containers or wind turbine blades.
  • Fig. 1a - 1b a container with an upper shell and a lower shell, as can be produced according to the invention in section and a
  • FIG. 2 shows a basic view of the production of a lower shell according to the first method (VPN method) according to the invention.
  • FIG 3 is a schematic view of the production of a lower shell according to the second method of the invention (RTM method)
  • Fig. 4 is a schematic view of a combination mat and its structure.
  • FIG 1a in a front view of the basic structure of a two-part container according to the invention is shown.
  • the two-part container 1 consists of an upper shell 7 and a lower shell 3, the tightly interconnected to give the container of the invention.
  • a side view in Figure 1b shows only the upper shell 7 in the lower shell 3 reinforcing layers 5 are introduced in the longitudinal direction for a self-supporting structure (not shown).
  • the recesses 8 which, if the illustrated container is designed as a vehicle with wheels, can accommodate the wheels.
  • the low porosity of generally less than 10%, in particular less than 5%, preferably less than 1% of the plastic components according to the invention here in the form of a lower shell 3, have the advantage that a higher mechanical strength has been achieved.
  • the high fiber volume content of greater than 40%, preferably greater than 50%, in particular 40% -80%, preferably 40% to 50%, preferably 0-70%, in particular 60-70% of the component according to the invention becomes the higher mechanical Strength at significantly reduced
  • Combination mats short combination mats or endless mats 11, but also cutting fiber mats, the multi-layered folded area (not shown) in the container yield, shown.
  • Reinforcement area has doublings 5, one for the
  • Matrix material non-permeable membrane 13 introduced.
  • the membrane 13 which is impermeable to the matrix, is permeable to gaseous media, such as air and fumes produced during curing.
  • gaseous media such as air and fumes produced during curing.
  • a film 15 which is impermeable to both the matrix material and gaseous media.
  • a first space 20 between the film 15 and the membrane 13, a second space 30.
  • the second space 30 is also used as a vacuum space or
  • Vacuum bag called.
  • the endless mat 3 or the individual fabrics are placed in the mold 9, if necessary with the necessary reinforcements, ie doublings 5 in the reinforcement region, tear-off fabrics, resin flow channels and resin entrances.
  • the membrane 13 is arranged and above the membrane 13, the film 15 resulting first and second space 30.
  • the first space 20 is evacuated and after evacuating first and second space 30 in the first room 20 introduced matrix material in liquid form.
  • the matrix material encloses the dry semifinished product 13 in the form of the fabric mats and hardens either at ambient temperature or by introducing temperature, wherein the escaping gases are withdrawn through the membrane 13 into the second space 30 and then via the vacuum from the second space 30 without getting into the environment.
  • the membrane 13 and the film 15 can be removed and the entire component can be removed from the mold 9.
  • the component produced by the process according to FIG. 2 has a very high fiber volume content of> 40% compared to conventionally produced components and a very low porosity of less than 10%, preferably less than 5%, in particular less than 1%.
  • Fiber volume content of> 40% and the low porosity of less than 10% is achieved in particular by the high compression in vacuum, in which a negative pressure of 0.8 bar and more is present on the laminate.
  • Cutting fiber mats can also be processed in the VAP process.
  • FIG. 3 shows an apparatus for producing a lower shell 3 according to the second embodiment of the method according to the invention (RTM method).
  • RTM method the second embodiment of the method according to the invention
  • a combination mat or combination mat according to the invention is, for example, the combi mat Coroplex® of P-D Glasseiden GmbH Oschatz, Wellerswalder Weg 17, D-04758 Oschatz.
  • the combination mat Coroplex® is one
  • Sandwich construction in which one, two or more E or ECR glass reinforcing materials (eg cut mat, roving fabric, multiaxial scrim, fleece) are mechanically bonded to a PP nonwoven or PP knit fabric.
  • E or ECR glass reinforcing materials eg cut mat, roving fabric, multiaxial scrim, fleece
  • FIG. 4 The schematic structure of such a combination mat is shown in detail in FIG. 4.
  • the negative mold which is also referred to as mother mold 109, can be clearly seen.
  • mother mold 109 After introducing a gel coat, the glass fiber mats in the Mother mold 109 inserted. The introduction of the gel coat facilitates the
  • the father form 209 is in contrast to the membrane to a solid form. However, mother and father form are not press molds, but are preferred by a spacer laminate on
  • a predefined gap 120 is formed.
  • a main line 202 is formed, can be promoted by the resin in the gap 120 by means of a resin pump 400, preferably with pressure of 0.5 bar to 0.7 bar.
  • the mother mold has a sprue connection, preferably a vacuum connection 204.
  • the resin pump 400 is at the gate
  • Closing vacuum pump 420 may comprise a pump, but preferably they are designed as separate pumps.
  • the resin pump 400 is always separate from the closing vacuum pump 420 or component vacuum pump 410
  • Closing vacuum and component vacuum were the father and mother mold when introducing the resin, in particular by the injection pressure for the resin
  • the resin can be mixed with hardener. The mixture can be used for example in the Resin pump 400 done.
  • the resin is distributed in the gap between the male mold 209 and the female mold 109. In this way, all inserted glass fiber layers 111, in particular combination mats and reinforcements are impregnated one after the other.
  • the resin flows in the gap 120 to the nozzle 210 until the component is formed in the gap.
  • Preferred combination mats are the combination mat Coroplex® from P-D Glasseiden GmbH Oschatz, Wellerswalder Weg 17, D-04758 Oschatz
  • the combination mat Coroplex® is a sandwich construction in one, two or more E or ECR glass reinforcement materials (eg
  • FIG. 4 the basic structure of such a combination mat is shown schematically in Fig. 4, the basic structure of a combination mat 500 is shown.
  • the combination mat includes, but is not limited to, substantially three layers, a middle layer 1000, which is typically the nonwoven structure,
  • a PP fleece for example, a PP fleece.
  • two further layers 1101, 1102 are provided, which are a
  • Cutting fiber mat acts, with individual jumbled fiber sections of about 60mm in length.
  • filaments 1150 to connect the cut fiber mats 1101, 1102 with the web 1000 mechanically and so on
  • FIGS. 5a and 5b show the hitherto practiced method and the new one
  • Container walls (not shown) with a laminate 1200.1, 1200.2, 1200.3, 1200.4 connected and the wall 1410 attached to the walls of the tank. This is very time consuming.
  • the slosh 1500 by means of an adhesive application to tank wall and
  • the bond is more resilient than a laminate compound according to FIG. 5a.
  • FIGS. 6a and 6b used vinylester adhesive.
  • upper and lower shell 3 is also connected to each other in the new method, only with adhesive. This is shown in FIGS. 6a and 6b.
  • Fig. 6a shows the joining of the upper and lower discs according to the method according to the prior art.
  • the upper and lower shells 3 are fastened by means of a laminate 1600, preferably consisting of 6 layers of cut-fiber mats with a width of 10 cm in the upper and lower shells 3, if necessary, of additional adhesive.
  • both the upper shell 7 and the lower shell 3 are manufactured individually and provided with joining surfaces 1700.1, 1700.2.
  • joining surfaces 1700.1, 1700.2 On the two joining surfaces 1700.1, 1700.2 no laminate more laminated, but only an adhesive material 1800, preferably applied a vinyl ester adhesive.
  • the pollutants can be limited to less than 4 ppm with closed father and mother mold in the manufacturing process at the workplace or in the exhaust air.
  • the first method according to the invention (VAP method) and second method (RTM method) is also particularly advantageous in terms of employee protection, since the gases escaping during the curing process can be selectively removed without entering the environment. This is accompanied by a massive
  • container (1) preferably tank, in particular for liquids, wherein the container at least one fiber-reinforced plastic component, in particular of carbon fiber (CFRP), glass fiber (GRP), aramid fibers (AFK) or
  • CFRP carbon fiber
  • GRP glass fiber
  • AFK aramid fibers
  • the plastic component has a fiber volume fraction> 40%, in particular in the range 45-80%, preferably in the range 50% -70% and / or a porosity ⁇ 10%, in particular ⁇ 5%, more preferably ⁇ 1%, particularly preferably in the range 1% - 0.1%.
  • the container (1) is at least in two parts, wherein the first container part an upper shell (7) and the second container part a
  • the container comprises reinforcement walls.
  • Method for producing a container preferably a tank, in particular for liquids, preferably according to one of the sentences 1 to 3, the container being obtained from a dry fiber composite semifinished product by means of an injection method for injection of matrix material, comprising the following steps:
  • Lower shell (3) in the reinforcement region of the lower shell (3) comprise additional fabric layers or endless mats.

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Abstract

Behälter, bevorzugt Tank, insbesondere für Flüssigkeiten, wobei der Behälter wenigstens ein faserverstärktes Kunststoffbauteil (111) umfasst, wobei das faserverstärkte Kunststoffbauteil eine Kombinationsmatte, insbesondere eine Sandwichmatte mit einem Vliesgerüst und mit dem Vliesgerüst verbundene Verstärkungsmaterialien, insbesondere Fasermaterialien umfasst.

Description

Behälter, insbesondere selbsttragender Behälter,
Verfahren zur Herstellung desselben
Die Erfindung betrifft einen Behälter, insbesondere einen selbsttragenden
Behälter, bevorzugt in Form eines Tankes, insbesondere für Flüssigkeiten, wobei der Behälter wenigstens ein faserverstärktes Kunststoffbauteil umfasst sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben.
Die Herstellung von Behältern, die bevorzugt als Tank für Flüssigkeiten, beispielsweise organischen Flüssigkeiten wie organische Abfälle eingesetzt wurden, erfolgte durch Handlaminierverfahren. Hierzu wurde zunächst eine Lage eines Glasfaserhalbzeug aus einer Schnittfasermatte und einem Gewebekomplex oder einem Gewebe in eine Form gelegt. Anschließend wurde das
Glasfaserhalbzeug beispielsweise mit einem ungesättigten Polyesterharz getränkt und Lufteinschlüsse mit einer Rolle ausgewalzt.
Nachdem auf diese Art und Weise eine erste Lage hergestellt wurde, wird eine neue Lage des Glasfaserhalbzeuges auf die ausgehärtete erste Lage gelegt und die Schritte wiederholt bis die gewünschte Materialstärke erreicht ist.
In der Regel waren die Behälter gemäß dem Stand der Technik zweiteilig aufgebaut, nämlich aus einer Oberschale und einer Unterschale, die miteinander durch einen Laminiervorgang verbunden wurden. Zunächst wurden Ober- und Unterschale in dem beschriebenen Handlaminierprozess hergestellt. Um dem Behälter die notwendige Stabilität zu verleihen in einer fortgebildeten
Ausführungsform, in den Behälter gemäß dem Stand der Technik
Verstärkungswände, so genannte Schwappwände eingebracht. Die
Schwappwände wurden wiederum in einem Handlaminierverfahren hergestellt. Hierzu wurde in einem ersten Verfahren gemäß dem Stand der Technik eine Stützform für das Laminat in den Tank gestellt und Rückwand sowie die
Verstärkungswandung, bevorzugt die Schwappwandung an die Tankwand der Unterschale anlaminiert. Alternativ hierzu konnten die Verstärkungswände, d. h. die Schwappwände vorgefertigt, überstehende Glasfasern abgetrennt und die Verstärkungswand dann mit Klebeharz in die Unterschale einlaminiert werden. Eventuell eingebrachtes Klebeharz diente nur zur Fixierung, um nach Fixierung die Schwappwand beziehungsweise Verstärkungswand im Stand der Technik anzulaminieren zu können.
In der Regel wird bei der Herstellung eines Behälters nicht nur eine einzige
Glasfasermatte verwandt, sondern es wird eine Vielzahl von Glasfaserlagen, beispielsweise bis zu 5 oder mehr Glasfaserlagen, beziehungsweise
Glasfasermatten zur Herstellung des Behälters übereinander angeordnet. Wie zuvor beschrieben muss im Stand der Technik jede einzelne Lage in mehreren einzelnen Schritten, d. h. Auflegen der Gewebematte, Tränken derselben mit Harz, Austreiben der Lufteinschlüsse durch Auswalzen, Aushärten vorgenommen werden. Dies war ein sehr aufwändiges Verfahren.
Der Laminiervorgang gemäß dem Stand der Technik z. B. beim Handlaminieren läuft wie folgt ab. Zunächst wird in eine Negativform ein Gelcoat gegen UV- Strahlung und Abrasion, der farblos oder farbig sein kann, eingebracht und getrocknet. Der getrocknete Gelcoat wird dann mit farblosen oder farbigen Harz eingestrichen und anschließend die Schnittfasermatte aufgelegt und wiederum mit Harz bestrichen. Aufgrund des internen Binders der Schnittfasermatte, der sich im Styrol des Harzes auflöst, ist es notwendig, eine kurze Zeit zu warten bis die Schnittfasermatte mit beispielsweise einem Roller an die Kontur der Negativform angerollt beziehungsweise angepasst werden kann. Ist die Schnittfasermatte mit dem Roller an die Kontur angepasst, so wird das Glasfasergewebe eingelegt und mit Harz bestrichen. Werden mehrere Glasfasergewebelagen übereinander angeordnet und härten bei dem beschriebenen Verfahren die darunter liegenden Lagen aus, so müssen die ausgehärteten Lagen nochmals mit Harz eingestrichen werden, um weitere Gewebe zum Beispiel das zweite oder das dritte Gewebe auflegen und mit Harz einstreichen zu können. Der beschriebene Laminieraufbau wird Lage für Lage wiederholt bis sich der komplette Aufbau beispielsweise mit fünf Glasfaserlagen ergeben hat. Die beschriebenen Verstärkungswände, die auch als Schwappwände bezeichnet werden, werden ebenfalls mit einem
Laminierverfahren wie beschrieben hergestellt, wobei bei nachträglichem
Einsetzen der Verstärkungswände in die bereits hergestellte Unterschale sich ergebende Fugenähte an den Innenseiten noch mit einer Schnittfasermatte überlaminiert werden können.
Nachteilig an den Verfahren gemäß dem Stand der Technik war zum einen die hohe Umweltbelastung aufgrund von in die Umgebung austretenden flüchtigen Stoffen beim Aushärten der Klebeharze sowie die aufwändige Fertigung
beispielsweise von Verstärkungsbereichen durch nachträgliches Auflaminieren von Verstärkungslagen. So müssten Längsverstärkung in den Auflagen und Verstärkungen an Flanschbereichen in einem weiteren Arbeitsgang durchgeführt werden.
Die Behälter, die gemäß dem oben beschriebenen Verfahren nach dem Stand der Technik hergestellt wurden, hatten zum Nachteil, dass sie sich nur durch eine sehr geringen Faser-Volumen-Gehalt ausgezeichnet hatten. Beispielsweise war der Faser-Volumen-Gehalt höchstenfalls 35%. Ein weiteres Problem war, dass die Oberflächen gemäß dem Stand der Technik nicht ausreichend glatt waren. So wießen die Innenseite der Behälter eine leichte Mattenstruktur auf. Ein weiterer Nachteil lag darin, dass die Behälter gemäß dem Stand der Technik des Weiteren eine hohe Porosität von mehr als 10% aufwiesen.
Dies führte dazu, dass Behälter gemäß dem Stand der Technik keine
ausreichende Festigkeit aufwiesen, um selbsttragende Behälter ausbilden zu können. Behälter gemäß dem Stand der Technik mussten stets durch
Stützeinrichtungen abgestützt werden, die den Behälter tragen. Ein weiterer Nachteil der Behälter gemäß dem Stand der Technik war, dass keine großen Behältervolumina von mehr als 10.000 I, insbesondere mehr als 16.000 I, bevorzugt im Bereich 16.000 I bis 30.000 I mit einer einfachen Fertigung bei hoher Qualität der Behälteroberflächen möglich war.
Aus der US 3,010,602 ist ein Tank aus Glasfasern bekannt geworden, wobei durch Druck und Abziehen von überschüssigen Harz ein Faservolumenanteil >60% erreicht werden kann, allerdings ist in der US 3,010,602 keinerlei Aussage zur Porosität gemacht, auch das Herstellverfahren ist nicht beschrieben. Größen des Tanks sind nicht angegeben.
Die US 2,977,269 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Tankes aus Glasfasern, der eine hohe Dichte aus ineinandergreifenden Verstärkungsfasern aufweist. Ein Faservolumenanteil ist in der US 2,977,269 nicht angegeben, ebenso wenig ein detailliertes Herstellverfahren.
Die DE 101 40 166 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoff-Bauteilen aus trockenen Faserverbundhalbzeugen mittels eines Injektionsverfahrens und einer anschließenden Aushärtung. Die DE 101 40 166 beschreibt allerdings nicht die Herstellung von Tankbehältern, zudem sind Faservolumenanteil und Porosität der Bauteile nicht angegeben.
Aus der EP 1 393 883 ist ein Verfahren, eine Vorrichtung und eine
Werkzeuganordnung zur Herstellung von Bauteilen aus Faserverbundwerkstoff mittels Temperatur- und druckgesteuerter Injektionstechnik angegeben. Auch die EP 1 393 883 zeigt nicht die Herstellung von Tankbehältern, auch sind der Faservolumenanteil und die Porosität der Bauteile nicht angegeben.
Aufgabe der Erfindung ist es, die oben genannten Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und insbesondere in einem ersten Aspekt der Erfindung einen Behälter anzugeben, der sich gegenüber dem Stand der Technik durch verbesserte Materialeigenschaften, insbesondere eine bessere Qualität
auszeichnet. Insbesondere sollen auch großvolumige Behälter bei hoher Qualität der Oberfläche zur Verfügung gestellt werden. Des Weiteren soll gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ein Verfahren angegeben werden, das auf umweltverträgliche Art und Weise Behälter mit den erfindungsgemäßen Eigenschaften zur Verfügung stellt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Behälter, insbesondere in Form eines selbsttragenden Behälters bevorzugt als Tank, insbesondere für
Flüssigkeiten gelöst, wobei der Behälter wenigstens ein faserverstärkbares Kunststoffbauteil umfasst. Das Kunststoffbauteil, das wenigstens teilweise den Behälter ausbildet, ist dadurch gekennzeichnet, dass das faserverstärkte
Kunststoffbauteil eine Kombinationsmatte, insbesondere eine Sandwichmatte mit einem Vliesgerüst und mit dem Vliesgerüst verbundenen Verstärkungsmaterialien, insbesondere Fasermaterialien, bevorzugt Schnittfasern umfasst.
Hierdurch wird im Gegensatz zur Verwendung von reinen Schnittfasermatten ein Ausschwemmen beim Einleiten von Harz verhindert.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Vliesgerüst ein Polypropylen (PP)-Gerüst. Besonders bevorzugt umfasst das Fasermaterial Kohlefaser (CFK, Glasfaser (GFK, Aramidfaser (AFK), Borfaser (BFK) oder Hybridwerkstoffe. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Faser-Volumen-Anteil größer als 40%, insbesondere im Bereich 45-80%, bevorzugt im Bereich 40%-70%, ganz besonders bevorzugt 40% bis 50%, insbesondere auch im Bereich 60% bis 70% liegt und/oder die Porosität des Kunststoffbauteiles kleiner als 10%, insbesondere kleiner als 5%, ganz besonders bevorzugt < als 1%, insbesondere bevorzugt den Bereich 1%-0,1% liegt. Die erfindungsgemäßen Behälter zeichnen sich durch eine viel höhere Laminatqualität als der Stand der Technik aus und aufgrund des hohen Faser- Volumen-Gehaltes eine ausreichende Festigkeit z. B. für einen selbsttragenden Tank. Die geringe Porosität hat den Vorteil, dass das Produkt eine bessere
Qualität aufwies. Insbesondere zeichnet sich das Produkt auch durch eine
Oberfläche mit einer sehr hohem Glätte mit einer geringen gemittelten Rauhtiefe Rz aus, die sogar sehr gut mit den Fingern ertastet werden kann.
Die gemittelte Rauhtiefe wird mit einem elektrischen Tastenschnittgerät gemäß DIN 4768, Blatt 1, Ausgabe 1974, ermittelt. Unter Rauhheit wird in vorliegender Anmeldung gemäß VDI-Lexikon„Werkstofftechnik", herausgegeben von Hubert Gräfen, VDI-Verlag 1993, die regelmäßige und unregelmäßig wiederkehrende Gestaltabweichung der Oberfläche von Festkörpern verstanden, wobei das
Verhältnis der Gestaltsabweichung zu ihrer Tiefe zwischen 100:1 und 5:1 liegt. Der Rauhtiefenunterschied lässt sich sehr einfach mit bloßem Auge feststellen.
Insbesondere zeichnen sich die erfindungsgemäßen Behälter durch glatte
Innenseiten, die keinerlei Mattenstruktur aufweisen aus. Wie aufgezeigt zeichnen sich die erfindungsgemäßen Behälter durch eine viel höhere Laminatqualität als der Stand der Technik aus und aufgrund des hohen Faser-Volumen-Gehaltes eine ausreichende Festigkeit z. B. für einen
selbsttragenden Tank. Die geringe Porosität hat den Vorteil, dass das Produkt eine bessere Qualität aufweist. Des Weiteren weisen die Produkte sowohl auf der Innen- wie der Außenseite eine sehr hohe Glätte, d.h. eine niedrige
Oberflächenrauhheit, auf. Dies hat den Vorteil, dass Mattenstrukturen in der Oberfläche auf der Innenseite der Behälter vermieden werden können.
Eine Kombimatte gemäß der Erfindung ist beispielsweise die Kombimatte bzw. Kombinationsmatte Coroplex® der P-D Glasseiden GmbH Oschatz, Wellerswalder Weg 17, D-04758 Oschatz. Die Kombimatte Coroplex® ist eine Sandwichkonstruktion in der eine, zwei oder mehrere E- oder ECR- Glasverstärkungsmaterialien (z.B. Schnittmatte, Rovinggewebe, multiaxiale Gelege, Vlies) mit einem PP-Vlies oder PP-Gewirk mechanisch verbunden werden. Dabei ist eine nahezu unbegrenzte Anzahl von Kombinationen möglich.
Besonders bevorzugt stellt die Erfindung Behälter mit einem Volumen größer als 10.000 I, bevorzugt größer als 16.000 I, insbesondere größer als 20.000 I und bevorzugt im Bereich 10.000 I bis 40.000 I, insbesondere 16.000 I bis 30.000 I zur Verfügung
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Behälter wenigstens zweiteilig ausgeführt, nämlich mit einem ersten Behälterteil aus einer Oberschale 77und einem zweiten Behälterteil aus einer Unterschale 3, die getrennt gefertigt und nach ihrer Herstellung zusammengefügt werden. Bevorzugt ist im Falle der Behälter als selbsttragender Behälter ausgebildet ist, das zweite Behälterteil, d. h. die Unterschale 3 mit Verstärkungsbereichen versehen, beispielsweise dadurch, dass im Bereich des Bodens des Unterteils die Dicke der Laminatlagen größer ist als beispielsweise die der Wände. Zusätzlich zu den Verstärkungsbereichen kann der erfindungsgemäße Behälter Verstärkungswände sogenannte Schwappwände umfassen, die den Behälter in Querrichtung wie auch in Längsrichtung versteifen.
Besonders umweltfreundlich ist es, wenn als Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Behälters ein so genanntes Injektionsverfahren wie
beispielsweise in einer ersten Ausgestaltung in der DE 100 13 409 C1 gezeigt, deren Offenbarungsgehalt vollumfänglich in die vorliegende Anmeldung mit eingeschlossen wird, zum Einsatz kommt.
Im erfindungsgemäßen Verfahren der ersten Ausgestaltung (VAP-Verfahren) wird zur Herstellung des Behälters eine trockene Preform beziehungsweise ein trockenes Faserverbund-Halb-Werkzeug hergestellt, in man trockene Gewebelagen insbesondere umfassend Kohlefaser (CFK), Glasfaser (GFK), Aramidfaser (AFK), Borfaser (BFK) oder Hybridwerkstoffen in eine Negativform einlegt. Hierzu wird zunächst ein Gelcoat gegen UV-Strahlung und Abrasion in eine Negativform gebracht und in der Negativform austrocknen gelassen. In die Negativform legt man erfindungsgemäß Kombimatten ein, die mit einem
Sprühkleber fixiert werden können. Alternativ hierzu kann man auch einzelne Glasfasergewebe in die Negativform legen und mit Sprühklebern fixieren. Der trockene Aufbau in der Negativform erlaubt auch zusätzlich zu den Gewebelagen, beispielsweise durch Kombimatten oder Glasfaserendlosmatten oder
Glasfasergewebe noch andere Halbzeuge einzulegen, beispielsweise Matten aus anderen Materialien zur eventuellen Verstärkung, wie beispielsweise Aramidfasern (AFK) oder Borfasern (BFK). Auf der Gegenform kann zudem ein Abreißgewebe angebracht sein. Nachdem der gesamte Lagenaufbau und eventuell
Abreißgewebe, in dem ersten Schritt abgeschlossen wurden, wird in einem weiteren Verfahrensschritt eine Membran über dem trocknen Faserverbund- Halbzeug angebracht und so ein erster Raum ausgebildet, der das trockene Faserverbundhalbzeug umgibt. Die Membran ist durchlässig für Gas aber undurchlässig für das einzubringende flüssige Matrixmaterial, das aushärtet und das trockene Faserverbundhalbzeug umgibt. Um den durch die Membran ausgebildeten ersten Raum abzudichten, kann die Membran am Formenrand der Negativform beispielsweise mit einem Dichtband angeklebt werden.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird bei dem ersten Verfahren (VAP- Verfahren) zwischen dem ersten Raum und der Umgebung ein zweiter Raum ausgebildet mittels einer Gas- und Matrixmaterial undurchlässigen Folie.
Hierdurch wird die Umgebung vollständig von beim Herstellprozess austretenden Gasen geschützt. Der zweite Raum kann beispielsweise durch ein Vakuumsack ausgebildet werden, der oberhalb des ersten Raumes angeordnet wird, wobei der Vakuumsack mit Dichtband auf dem Formenrand der Negativform angebracht wird, so dass auch die Membran, die für Gas durchlässig und für das Matrixmaterial undurchlässig ist, unter dem Vakuumsack liegt.
Anschließend an die Ausbildung von erstem und zweitem Raum wird
Matrixmaterial, insbesondere duroplastische Harze, wie ungesättigtes
Polyesterharz, Vinylestherharz oder Epoxidharz in den ersten Raum injiziert. Nach Einleiten beziehungsweise Injizieren des Matrixmaterials in den ersten Raum wird gleichzeitig Luft aus dem zweiten Raum abgesaugt, der die Gase abzieht, die beim Trocknen des Matrixmaterials im ersten Raum entstehen. Das injizierte Matrixmaterial dringt in das trockene Faserverbund-Halbzeug im ersten Raum ein, wodurch nach Aushärten sich ein Teil des Behälters ergibt. Insbesondere kann auf diese Art und Weise ein selbsttragender Behälter hergestellt werden. Im einzelnen funktioniert das Injizieren des Harzes dadurch, dass die Luft aus dem zuvor beschriebenen ersten Raum, d. h. der Form evakuiert wird bis ein Vakuum unter dem Vakuumsack anliegt. Das Harz- beziehungsweise das Matrixmaterial wird über das anliegende Vakuum in die Anordnung hineingezogen und die Membran, die für Harz nicht durchlässig ist verhindert, dass Harz in den Pumpenkreislauf eindringen kann. Das gesamte von der Membran umschlossene trockene
Faserverbund-Halbzeug läuft dann mit Harz voll und nach Aushärten kann das Bauteil mit einem Faser-Volumen-Anteil > 40%, insbesondere im Bereich 45-80%, bevorzugt im Bereich 50-70%, insbesondere im Bereich 60-70% und/oder eine Porosität < 10%, bevorzugt < 5%, ganz bevorzugt < 1%, insbesondere im Bereich 1% bis 0,1 % aus der Negativform entnommen werden. Die Aushärtung erfolgt in der Regel bei Raumtemperatur, wobei ein Austritt von Dämpfen in die Umgebung durch die Folie, die den zweiten Raum von der Umgebung abtrennt, verhindert wird. Erfolgt keine Aushärtung des Harzes bei Raumtemperatur, wie
beispielsweise bei ungesättigtem Harz, so kann eine unterstützende Härtung mittels einer Formenheizung vorgenommen werden. Harze bei denen eine derartige Formenheizung notwendig ist, sind beispielsweise Vinylesterharz und Epoxidharz. Anstelle des zuvor beschriebenen Verfahrens gemäß der DE 100 13 409 C1 , das auch als VAP-Verfahren bezeichnet wird, ist es auch möglich, als Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Behälters eine Kunststoffform und eine Kunststoffgegenform einzusetzen. In vorliegender Anmeldung wird die
Kunststoffform auch als Mutterform und die Kunststoffgegenform als Vaterform bezeichnet. Die Kunststoffform bzw. Mutterform ist gleichzusetzen mit der
Negativform gemäß dem ersten Verfahren.
Das zweite mögliche Verfahren wird auch als Light RTM (Light Resin Transfer Moulding) bezeichnet. Der Vorteil dieses Verfahrens insbesondere gegenüber dem VAP-Verfahren ist der niedrigere Herstelleraufwand, was sich insbesondere auch in niedrigeren Herstellkosten niederschlägt.
Bei dem RTM-Verfahren wird, wie bei dem zuvor beschriebenen VAP-Verfahren auch ein Matrixmaterial, bevorzugt ein duroplastisches Harz, in einen
Zwischenraum eingebracht, d. h. injiziert. Im Gegensatz zum zuvor beschriebenen Verfahren wird das Injizieren des Matrixmaterials beim Light-RTM-Verfahren durch eine Pumpe oder durch Höhenunterschied unterstützt. Des Weiteren wird zusätzlich zur Negativform bzw. Mutterform wie beim VAP-Verfahren noch eine Gegenform, bevorzugt eine Kunststoffgegenform bzw. Vaterform, eingesetzt.
Durch die Verwendung der Pumpe bzw. des Höhenunterschieds beim Einsaugen des Matrixmaterials beim Light-RTM-Verfahren wird bewirkt, dass das
Matrixmaterial, insbesondere das duroplastische Harz, mit leichtem Druck zwischen die Negativform und die Gegenform, bevorzugt die Kunststoffgegenform, gepresst wird. Hierdurch wird eine sehr glatte Oberfläche sowohl an der Innen- wie an der Außenseite des demgemäß hergestellten Bauteils erreicht.
Nachfolgend soll in Kürze nochmals der Verfahrensablauf des Light RTM- Verfahrens beschrieben werden. Wie zuvor beschrieben wird für das RTM (Resin Transfer Moulding)-Verfahren eine Kunststoffform (Vaterform) und eine Kunststoffgegenform (Mutterform) eingesetzt. Im Gegensatz zu Laminierverfahren mit einer Preßform ist beim eingesetzten Light RTM-Verfahren der Rand der Mutterform breit genug, um Platz zu bieten für einen Harzkanal, eine Dichtung, ein Schließvakuum und eine
Abschlussdichtung.
Zwischen der Mutter- und Vaterform, die als feste Formen ausgebildet sind, wird ein vordefinierter Spalt ausgebildet, der mittels eines Distanzlaminates erzeugt wird. Beim Light-RTM-Verfahren wird Harz auf einer Seite, z. B. von oben, von unten oder quer beispielsweise mit einer Pumpe oder Schwerkraft eingebracht und auf der gegenüberliegenden Seite mit Vakuum abgesaugt bis Harz den Vakuumkreislauf erreicht. Besonders bevorzugt wird vor dem Injizieren des Matrixmaterials Vaterform und Mutterform durch ein Schließvakuum miteinander zur Anlage gebracht bzw.
geschlossen. Zusätzlich wird vor und beim Injizieren des Matrixmaterials ein Behältervakuum ausgebildet. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Injizieren bzw. die Injektion des
Matrixmaterials mit einem bevorzugt von einer Pumpe bereitgestellten
Injektionsdruck von 0,5 bis 0,7 bar erfolgt.
Im Einzelnen wird zur Herstellung eines Behälters beziehungsweise Behälterteiles gemäß dem RTM-Verfahren in einer möglichen Ausgestaltung zunächst Gelcoat in die Form eingebracht, anschließend der Gelcoat getrocknet und Glasfaser auf den Gelcoat aufgelegt. Sodann werden alle Glasfaserlagen mittels Kleber fixiert. Beim Einbringen der Glasfaserlagen werden alle Verstärkungen mit eingelegt. Wie schon bei dem zuvor beschriebenen Verfahren ist es möglich, das
Glasfasermaterial als Kombinationsmatten z. B. in Form von Endlosmatten, die gefaltet werden um einen Mehrschichtaufbau zu ergeben oder als Einzelmatten in die Form einzubringen. Nach Einbringen sämtlicher Glasfaserlagen, einschließlich der Verstärkungen wird die Kunststoffgegenform zum Einbringen des Harzes und gegebenenfalls Härters vorbereitet. Eine mögliche Kombinationsmatte ist Coroplex® der P-D Glasseiden GmbH Oschatz, wie zuvor beschrieben.
Die Vorbereitung umfasst das Anschließen beispielsweise der
Vakuumabsaugleitungen und des Schließvakuums an die Vakuumpumpe. Mittels der Vakuumpumpe wird der Schließvakuumkanal und das Bauteil evakuiert.
Sodann wird mit einer Pumpe Härter mit dem Harz gemischt und das Harz mit Härter über eine an einen Angussstutzen angeschlossene Hauptleitung in den Harzkanal gefördert, bevorzugt mit einem Druck von 0,5 bis 0,7 bar. Das Harz verteilt sich vom Harzkanal aus in den Spalt zwischen Vater- und Mutterform, in den die Glasfasern bzw. Glasfasermatten eingelegt wurden.
Die für die Herstellung eines Behälters erforderliche Harzmenge wird in den Spalt eingepumpt. Die Verwendung von Kombimatten anstelle von reinen Schnittfasermatten verhindert, dass beim Injizieren des Harzes unter Druck das Fasermaterial aus der eingelegten Position weggeschwemmt wird. Bei den Kombinationsmatter verhindert die Verankerung der Fasermaterialien in den Vliesstrukturen ein
Auswaschen bzw. Wegschwermmen des Fasermaterials. Die Kombimatte stellt somit eine Art Fließhilfe für das in den Spalt eingeleitete Harz dar. Insbesondere ist die Vliesstruktur der Kombimatte bei den angewandten Drücken von 0,5 bis 0,7 bar beim Injizieren des Harzmaterials weitgehend imkompressibel.
Durch das Einpumpen des Harzes werden alle eingelegten Glasfaserlagen alle Verstärkungen und auch die Längsverstärkungen nacheinander getränkt. Die Glasfaserlagen härten aber nahezu gleichzeitig aus. Hierdurch wird eine sehr gute Festigkeit mit sehr wenigen Lufteinschlüssen erreicht. Des Weiteren ist das so hergestellte Bauteil sehr spannungsarm.
Mit dem zuvor beschriebenen zweiten Verfahren (RTM) können bei gleicher Wandstärke wie bei einem Handlaminierbauteil mehr Glasfasern eingelegt und injiziert werden, bevorzugt bis zu 60%, ganz bevorzugt bis zu 50%, insbesondere bis zu 40% mehr Faservolumentanteil. Das in den Spalt eingebrachte Harz fließt im Spalt und damit in dem im Spalt ausgebildeten Bauteil zum
Vakuumabsaugstutzen.
Ist das Bauteil ausgeformt, so verbindet sich der Gelcoat mit dem Harz und löst sich beim Entformen von der Form. Nach Aushärten des Bauteiles wird die Kunststoffgegenform (Vaterform) mittels Pressluft vom Bauteil getrennt und das Bauteil entnommen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei der Bauteilherstellung beispielsweise der Unterschale oder der Oberschale beziehungsweise der Verstärkungswände, der sogenannten Schwappwände im Unterschied zur derzeit gängigen
Herstellungsverfahren alle Verstärkungslagen der Verstärkungsbereiche gleich in das trockene Faserverbund-Halbzeug eingebracht werden, so dass ein
nachträgliches auf- oder einlaminieren wie im Stand der Technik nicht mehr notwendig ist. Des Weiteren erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren den kompletten Lageaufbau vor Einleiten des Matrixmaterials, d. h. von Harz abzuschließen.
So können anstelle von aneinander gereihten kurzen Bahnen mit beispielsweise 1 ,5m Länge durchgehende Bahnen von 5-7m Länge eingesetzt werden. Des Weiteren ist auch die Ausbildung von Überlappungen dann nicht mehr notwendig. Auch bei den Verstärkungswänden beziehungsweise Schwappwänden ist es möglich, die Verstärkungswände in einem Stück zu fertigen mit allen Anflanschflächen, so dass lediglich ein Einkleben der Verstärkungswände in die Unterschale 3 notwendig ist, beispielsweise mit einem Vinylestherkleber. Ein Einlaminieren, wie im Stand der Technik der Schwappwände in die Unterschale 3 ist nicht mehr notwendig.
Das erfindungsgemäße findet insbesondere Anwendung beim Bau von Behältern, bevorzugt Tanks insbesondere mit Volumen größer als 10.000 I, bevorzugt größer als 16.000 I, insbesondere größer als 20.000 I und bevorzugt im Bereich 10.000 I bis 40.000 I, insbesondere 16.000 I bis 30.000 I. Des Weiteren wird das Verfahren insbesondere zur Herstellung von landwirtschaftliche Behältern eingesetzt. Das Verfahren kann auch für die Herstellung von selbsttragenden Behältern oder Windkraftflügeln eingesetzt werden.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnungen ohne Beschränkung hierauf näher beschrieben werden. Es zeigen:
Fig. 1a - 1b einen Behälter mit einer Oberschale und einer Unterschale, wie er nach der Erfindung hergestellt werden kann im Schnitt und eine
Seitenansicht der Oberschale.
Fig. 2 eine prinzipielle Ansicht der Herstellung einer Unterschale gemäß dem ersten erfindungsgemäßen Verfahren (VPN-Verfahren).
Fig. 3 eine prinzipielle Ansicht der Herstellung einer Unterschale gemäß dem zweiten erfindungsgemäßen Verfahren (RTM-Verfahren)
Fig. 4 eine prinzipielle Ansicht einer Kombimatte und deren Aufbau.
Fig. 5a, 5b Einbau der Schwappwände gemäß dem Stand der Technik und
gemäß der Erfindung Fig. 6a, 6b Verbinden von Ober- und Unterschale gemäß dem Stand der Technik und gemäß der Erfindung
In Figur 1a in einer Vorderansicht ist der prinzipielle Aufbau eine zweiteiligen Behälters gemäß der Erfindung dargestellt. Der zweiteilige Behälter 1 besteht aus einer Oberschale 7 und einer Unterschale 3, die dicht miteinander verbunden den erfindungsgemäßen Behälter ergeben. Eine Seitenansicht in Figur 1b zeigt nur die Oberschale 7 In der Unterschale 3 sind Verstärkungslagen 5 in Längsrichtung für eine selbsttragende Konstruktion (nicht gezeigt) eingebracht.
Des Weiteren gut zu erkennen sind auch die Aussparungen 8, die falls der dargestellte Behälter als Fahrzeug mit Rädern ausgestaltet wird, die Räder aufnehmen kann. Die niedrige Porosität von in der Regel weniger als 10% insbesondere weniger als 5%, bevorzugt weniger als 1 % der erfindungsgemäßen Kunststoffbauteile hier in Form einer Unterschale 3, haben den Vorteil, dass eine höhere mechanische Festigkeit erzielt wurde. In Kombination mit dem hohen Faservolumengehalt von größer als 40%, bevorzugt größer als 50%, insbesondere 40% - 80%, bevorzugt 40% bis 50%, bevorzugt 0-70%, insbesondere 60-70% des erfindungsgemäßen Bauteiles wird die höhere mechanische Festigkeit bei deutlich reduziertem
Gewicht gegenüber dem Stand der Technik erreicht sowie eine sehr hohe Glätte mit geringen Rauhtiefe R2. In Figur 2 ist nunmehr lediglich die Vorrichtung zur Herstellung der Unterschale 3 dargestellt mit sämtlichen Einrichtungen um das erfindungsgemäße Verfahren gemäß der ersten Ausgestaltung (VAP-Verfahren) durchzuführen. Deutlich zu erkennen ist die Negativform 9 in die zur Herstellung des Behälterbauteils
Kombinationsmatten, kurz Kombimatten beziehungsweise Endlosmatten 11 , aber auch Schnittfasermatten, die übereinander gefaltet mehrlagigen Bereich (nicht gezeigt) im Behälter ergeben, dargestellt. Bevorzugt kommen gemäß der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahren, wie in Fig. 2 dargestellt, nicht Einzelmatten, sondern Endlosmatten 11 , insbesondere Kombinationsmatten zum Einsatz. Oberhalb der in die Negativform eingelegten Matten, die im
Verstärkungsbereich Dopplungen 5 aufweist, können wird eine für das
Matrixmaterial nichtdurchlässige Membran 13 eingebracht. Die für das Matrix nicht durchlässige Membran 13 ist allerdings für gasförmige Medien, wie beispielsweise Luft und Ausdünstungen, die bei der Härtung entstehen, durchlässig. Eine solche Membran ist in der DE 100 13 409 C1 beschrieben. Der Offenbarungsgehalt dieser Schrift wird vollumfänglich in die vorliegende Anmeldung mit aufgenommen.
Oberhalb der für das Matrixmaterial nichtdurchlässigen, aber für flüchtige Stoffe durchlässigen Membran ist eine Folie 15, die sowohl für das Matrixmaterial, wie gasförmige Medien nicht durchlässig ist, angeordnet. Zwischen der Membran 13 und der Form 9 liegt ein erster Raum 20 zwischen der Folie 15 und der Membran 13 ein zweiter Raum 30. Der zweite Raum 30 wird auch als Vakuumraum oder
Vakuumsack bezeichnet. Bei dem erfindungsgemäßen VAP-Herstellverfahren wird zunächst die Endlosmatte 3 beziehungsweise die einzelnen Gewebe in die Form 9 eingelegt, gegebenenfalls mit den notwendigen Verstärkungen, d. h. Dopplungen 5 im Verstärkungsbereich, Abreißgeweben, Harzfließkanälen und Harzangüßen. Nachdem in die Form die Matten trocken eingelegt sind, wird die Membran 13 angeordnet sowie oberhalb der Membran 13 die Folie 15 ergebend ersten und zweiten Raum 30. Sodann wird der erste Raum 20 evakuiert und nach Evakuieren von erstem und zweitem Raum 30 in den ersten Raum 20 Matrixmaterial in flüssiger Form eingeleitet. Das Matrixmaterial umschließt das trockene Halbzeug 13 in Form der Gewebematten und härtet entweder unter Umgebungstemperatur oder durch Einleiten von Temperatur aus, wobei die dabei entweichenden Gase, durch die Membran 13 in den zweiten Raum 30 und dann über das Vakuum aus dem zweiten Raum 30 abgezogen werden ohne in die Umgebung zu gelangen. Um den ersten 20 und zweiten Raum 30 gegenüber der Umgebung abzudichten, liegt sowohl die Membran 13, als auch die Folie 15, die den Vakuumsack ausbildet, an der Form 9 an und wird an der Form 9 mit Dichtband fixiert. Nach Aushärten des Matrixmaterials kann dann wiederum die Membran 13 sowie die Folie 15 abgenommen werden und das komplette Bauteil aus der Form 9 entnommen werden. Das nach dem Verfahren gemäß Figur 2 hergestellte Bauteil weißt einen sehr hohen Faservolumengehalt > 40% gegenüber herkömmlich hergestellten Bauteilen auf sowie eine sehr gering Porosität von weniger als 10% bevorzugt weniger als 5%, insbesondere weniger als 1 %. Der hohe
Faservolumengehalt von > 40% und die niedrige Porosität von weniger als 10% wird insbesondere durch die hohe Verdichtung im Vakuum, in dem ein Unterdruck von 0,8 bar und mehr auf das Laminat vorliegt, erreicht. Beim VAP-Verfahren können auch Schnittfasermatten verarbeitet werden.
In Figur 3 ist eine Vorrichtung zur Herstellung einer Unterschale 3 gemäß der zweiten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens (RTM-Verfahren) dargestellt. Gleiche Bauteile wie in Fig. 2 sind um 100 erhöhten Bezugsziffern belegt.
Deutlich zu erkennen sind die als Kombinationsmatten ausgebildeten
Glasfasermatten 111 , die übereinander gefaltet mehrere Gewebelagen ergeben. Eine Kombimatte bzw. Kombinationsmatte gemäß der Erfindung ist beispielsweise die Kombimatte Coroplex® der P-D Glasseiden GmbH Oschatz, Wellerswalder Weg 17, D-04758 Oschatz. Die Kombimatte Coroplex® ist eine
Sandwichkonstruktion in der eine, zwei oder mehrere E- oder ECR- Glasverstärkungsmaterialien (z. B. Schnittmatte, Rovinggewebe, multiaxiale Gelege, Vlies) mit einem PP-Vlies oder PP-Gewirk mechanisch verbunden werden. Dabei ist eine nahezu unbegrenzte Anzahl von Kombination möglich. Detailliert ist der schematische Aufbau einer derartigen Kombinationsmatte in Figur 4 gezeigt. Selbstverständlich können anstelle von Mehrfachlagen auch Einzelmatten z. B. von Kombinationsmatten verwandt werden. Deutlich zu erkennen des Weiteren die Negativform, die auch als Mutterform 109 bezeichnet wird. Nach Einbringen eines Gelcoates werden die Glasfasermatten in die Mutterform 109 eingelegt. Das Einbringen des Gelcoates erleichtert das
Entformen aus der Mutterform 109. Sodann werden sämtliche Faserlagen beispielsweise mittels eines Klebers in der Negativform bzw. Mutterform 109 fixiert und eventuelle Verstärkungen in Form von Dopplungen 105 eingelegt.
Anschließend wird die Vaterform 209, die anstelle der Folie 15 beim RTM-
Verfahren tritt, eingelegt. Bei der Vaterform 209 handelt es sich im Gegensatz zur Membran um eine feste Form. Allerdings stellen Mutter- und Vaterform keine Pressformen dar, sondern werden bevorzugt durch ein Distanzlaminat auf
Abstand gehalten, so dass zwischen Mutterform 109 und Vaterform 209 ein vordefinierter Spalt 120 ausgebildet wird. Am Rand der Mutterform 109 wird eine Hauptleitung 202 ausgebildet, durch die Harz in den Spalt 120 mittels einer Harzpumpe 400, bevorzugt mit Druck von 0,5 bar bis 0,7 bar gefördert werden kann. Des Weiteren weist die Mutterform einen Angussstutzen, bevorzugt einen Vakuumstutzen 204 auf. Die Harzpumpe 400 ist an den Angusstutzen
angeschlossen und fördert Harz, bevorzugt unter Druck von der Hauptleitung 202 in den Spalt 120. Bevor das Harz mittels der Pumpe 400 unter Druck in den Spalt eingebracht wird, werden Vaterform und Mutterfrm durch ein Schließvakuum miteinander zur Anlage gebracht bzw. geschlossen. Zusätzlich wird vor und beim Injizieren des Matrixmaterials ein Behältervakuum ausgebildet, in dem über den Stutzen 210 der Spalt 120 evakuiert wurden. Dem Stutzen 210 nachgeschaltet ist eine Harzfalle (nicht gezeigt), um zu verhindern, dass Harz aus dem Spalt 120 zur Bauteilvakuumpumpe 410 gelangt. Die Bauteilvakuumpumpe 410 und die
Schließvakuumpumpe 420 können eine Pumpe umfassen, bevorzugt sind sie aber als separate Pumpen ausgelegt. Die Harzpumpe 400 ist immer separat zur Schließvakuumpumpe 420 bzw. Bauteilvakuumpumpe 410. Ohne das
Schließvakuum bzw. Bauteilvakuum wurden Vater- und Mutterform beim Einleiten des Harzes, insbesondere durch den Injektionsdruck für das Harz
auseinandergepresst, so dass keine definierte Form für das Bauteil erhalten wird. Anschließend an das Herstellen des Bauteilvakuums wird Harz über die
Hauptleitung 202 mit Druck in den Spalt 120 eingeleitet bzw. injiziert. Das Harz kann mit Härter gemischt sein. Die Mischung kann beispielsweise in der Harzpumpe 400 erfolgen. Das Harz verteilt sich im Spalt zwischen Vaterform 209 und Mutterform 109. Hierdurch werden alle eingelegten Glasfaserlagen 111 , insbesondere Kombinationsmatten und Verstärkungen nacheinander getränkt. Das Harz fließt im Spalt 120 zum Stutzen 210 bis im Spalt das Bauteil ausgebildet ist.
Anschließend wird wie zuvor beim VAP-Verfahren beschrieben, das Bauteil ausgehärtet und dann die Gegenform, hier beispielsweise die Vaterform 209 mittels Pressluft entnommen und das Bauteil aus der Mutterform entformt. Aus der Mutterform kann das Bauteil aufgrund des Gelcoats leicht entnommen werden.
Bevorzugt finden als Kombinationsmatten, die Kombinationsmatte Coroplex® der P-D Glasseiden GmbH Oschatz, Wellerswalder Weg 17, D-04758 Oschatz
Verwendung. Die Kombimatte Coroplex® ist eine Sandwichkonstruktion in der eine, zwei oder mehrere E- oder ECR-Glasverstärkungsmaterialien (z. B.
Schnittmatte, Rovinggewebe, multiaxiale Gelege, Vlies) mit einem PP-Vlies oder PP-Gewirk mechanisch verbunden werden. Dabei ist eine nahezu unbegrenzte Anzahl von Kombination möglich. In Figur 4 ist schematisch der prinzipielle Aufbau einer derartigen Kombinationsmatte gezeigt In Fig. 4 ist der prinzipielle Aufbau einer Kombinationsmatte 500 dargestellt. Die Kombinationsmatte umfasst ohne Beschränkung hierauf wesentlich 3 Schichten, eine mittlere Schicht 1000, die in der Regel die Vliesstruktur darstellt,
beispielsweise einen PP-Vlies. Oberhalb und unterhalb der Vliesstruktur sind zwei weitere Schichten 1101 , 1102 vorgesehen, bei denen es sich um eine
Schnittfasermatte handelt, mit einzelnen durcheinander gelegten Faserabschnitten von ca. 60mm Länge. Um ein Abfließen bzw. ein Abschwemmen der Schnittfasern beim Einleiten des Harzes in den Spalt zu verhindern ist bei erfindungsgemäßen Kombinationsmatte vorgesehen, mittels von Fäden 1150 die Schnittfasermatten 1101 , 1102 mit dem Vlies 1000 mechanisch zu verbinden und so ein
Ausschwemmen der Schnittfasern, der Schnittfasermatte 1101 , 1102 beim
Einleiten des Harzes zu verhindern. Wie zuvor beschrieben, wird nicht nur der Tankbehälter selbst mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt, sondern auch die einzelnen
Verstärkungswände, die als Schwappwende bezeichnet werden. In den Figuren 5a und 5b ist das bislang praktizierte Verfahren sowie das neue
erfindungsgemäße Verfahren dargestellt.
Beim herkömmlichen Verfahren werden die Verstärkungswände mit den
Behälterwände (nicht gezeigt) mit einem Laminat 1200.1 , 1200.2, 1200.3, 1200.4 verbunden und die Wand 1410 so an den Wänden des Tankes befestigt. Dies ist sehr zeitaufwändig. Bei der neuartigen Fertigungsweise gemäß Figur 5b wird die Schwappwand 1500, mittels einer Kleberauftragung an Tankwandung und
Schwappwandung 1510.1 , 1510.2, 1510.3, 1510.4 fixiert und anschließen mit Kleber 1520 verklebt. Da hierbei kein Harz zum Einsatz kommt, können die Emissionen vermindert werden, außerdem wir die Herstellzeit vermindert. Des
Weiteren ist die Klebung belastbarer, als eine Laminatverbindung gemäß Fig. 5a. Bevorzugt wird zum Kleben in Fig. 5b ein Vinyl-, insbesondere ein
Vinylestherkleber verwandt. Ebenso wie die Schwappwände mit einem Kleber verbunden werden, wird auch Ober 7- und Unterschale 3 bei den neuen Verfahren, ausschließlich mit Kleber miteinander verbunden. Dies ist in Fig. 6a und 6b dargestellt. Fig. 6a zeigt das Verbinden von Ober 7- und Unterscheibe gemäß dem Verfahren nach dem Stand der Technik. Die Ober 7- und Unterschale 3 wird mittels eines Laminates 1600 bestehend bevorzugt aus 6 Lagen Schnittfasermatten mit einer Breite 10cm in Ober 7- und Unterschale 3 gegebenenfalls zusätzlichem Kleber umlaufend befestigt.
Im Gegensatz hierzu wird gemäß Fig. 6b bei dem neuartigen Verfahren sowohl die Oberschale 7, wie die Unterschale 3 einzeln gefertigt und mit Fügeflächen 1700.1 , 1700.2 versehen. Auf die beiden Fügeflächen 1700.1 , 1700.2 wird kein Laminat mehr auflaminiert, sondern ausschließlich ein Klebermaterial 1800, bevorzugt ein Vinylester-Kleber aufgebracht.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können die Schadstoffe auf weniger als 4ppm bei geschlossener Vater- und Mutterform im Herstellprozeß am Arbeitsplatz beziehungsweise in der Abluft begrent werden. Das erfindungsgemäße erste Verfahren (VAP-Verfahren ) und zweite Verfahren (RTM-Verfahren) ist auch besonders vorteilhaft unter dem Aspekt des Mitarbeiterschutzes, da die beim Aushärtprozess entweichenden Gase gezielt abgeführt werden können, ohne in die Umgebung zu gelangen. Hiermit einher geht eine massive
Emissionsreduzierung und C02-Reduzierung.
Außerdem entfällt ein Aufbringen von Verstärkungslagen durch separates
Einlaminieren, vielmehr können Verstärkungen bereits in die Form eingelegt und nach Einlegen mit Matrixmaterial beschickt werden. Durch den feineren Aufbau von Harz und Verstärkungsfasern können erhebliche Gewichtseinsparungen erzielt werden. Des Weiteren ist es möglich, den Harzverbrauch zu reduzieren.
Die Erfindung betrifft Aspekte, die in den nachfolgenden Sätzen wiedergegeben sind, die Teil der Beschreibung sind, aber keine Ansprüche.
Sätze
1. Behälter (1), bevorzugt Tank, insbesondere für Flüssigkeiten, wobei der Behälter wenigstens ein faserverstärktes Kunststoffbauteil, insbesondere aus Kohlefaser (CFK), Glasfaser (GFK), Aramidfasern (AFK) oder
Borfasern (BFK) oder Hybridwerkstoffen umfasst,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Kunststoffbauteil einen Faservolumenanteil > 40%, insbesondere im Bereich 45-80%, bevorzugt im Bereich 50% - 70% und/oder eine Porosität < 10%, insbesondere < als 5%, ganz bevorzugt < als 1 %, insbesondere bevorzugt im Bereich 1% - 0,1% aufweist.
Behälter nach Satz 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Behälter (1) wenigstens zweiteilig ausgeführt ist, wobei das erste Behälterteil eine Oberschale (7) und das zweite Behälterteil eine
Unterschale (3) ist.
Behälter nach einem der Sätze 1 bis 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Behälter Verstärkungswände umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines Behälters, bevorzugt eines Tankes, insbesondere für Flüssigkeiten bevorzugt gemäß einem der Sätze 1 bis 3, wobei der Behälter aus einem trockenen Faserverbund - Halbzeug mittels eines Injektionsverfahren zur Injektion von Matrixmaterial erhalten wird, umfassend folgende Schritte:
- Anordnen von trockenen Gewebelagen oder Endlosmatten (11 , 111) aus Kohlefasern (CFK), Glasfasern (GFK), Aramidfasern (AFK), Borfasern (BFK) oder Hybridwerkstoffen in Form wenigstens eines Teils des Behälters in einer Form (9) ergebend ein trockenes
Faserverbundhalbzeug
- Bilden eines ersten Raumes (20) mittels einer gasdurchlässigen und einer Matrixmaterial-undurchlässigen Membran (13), wobei der erste Raum (20) das trockene Faserverbundhalbzeug umgibt
- Bilden eines zwischen dem ersten Raum und der in der Umgebung liegenden zweiten Raumes (30) mittels einer gas- und matrix- materialundurchlässigen Folie (15) - Injektion von Matrixmaterial in den ersten Raum (20) und Absaugen von Luft aus dem zweiten Raum (30), wobei das Matrixmaterial in das trockene Faserverbundhalbzeug eindringt, ergeben wenigstens ein Teil des Behälters bevorzugt eines Tankes Verfahren nach Satz 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die trockenen Gewebelagen oder Endlosmatten (11 , 111) die Form einer Unterschale (3) des Behälters ergeben. Verfahren nach Satz 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die trockenen Gewebe- oder Endlosmatten (11 , 111) in Form einer
Unterschale (3) im Verstärkungsbereich der Unterschale (3) zusätzliche Gewebelagen oder Endlosmatten umfassen. Verfahren nach einem der Sätze 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Behälter (1 ) im Bereich der Verstärkungswände zusätzliche
Gewebelagen oder Endlosmatten (11 , 111) umfasst. Verwendung eines Verfahrens nach einem der Sätze 4 bis 7 zur
Herstellung von Behältern, bevorzugt eines Tankes, insbesondere für Flüssigkeiten.

Claims

Patentansprüche
1. Behälter (1), bevorzugt Tank, insbesondere für Flüssigkeiten, wobei der Behälter wenigstens ein faserverstärktes Kunststoffbauteil umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass
das faserverstärkte Kunststoffbauteil eine Kombinationsmatte,
insbesondere eine Sandwichmatte mit einem Vliesgerüst und mit dem Vliesgerüst verbundene Verstärkungsmaterialien, insbesondere
Fasermaterialien umfasst.
2. Behälter nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Vliesgerüst ein Polypropylen (PP)-Gerüst ist.
3. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Fasermaterial Kohlefasern (CFK), Aramidfasern (AFK) oder Borfasern (BFK) oder Hybridwerkstoffe umfasst.
4. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Kunststoffbauteil einen Faservolumenanteil > 40%, insbesondere im Bereich 40-80%, bevorzugt im Bereich 40-50% aufweist.
5. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Kunststoffbauteil eine Porosität < 10%, insbesondere < 5%, ganz bevorzugt < 1 %, insbesondere bevorzugt im Bereich 1 % - 0,1 % und/oder eine Oberfläche mit sehr hoher Glätte aufweist. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Behälter ein Volumen besitzt und das Volumen größer als
10.000 I, bevorzugt größer als 16.000 I, insbesondere größer als 20.000 I ist und bevorzugt im Bereich 10.000 I bis 40.000 I, insbesondere 16.000 I bis 30.000 I ist.
Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 6
dadurch gekennzeichnet, dass
der Behälter (1) wenigstens zweiteilig ausgeführt ist, wobei das erste Behälterteil eine Oberschale (7) und das zweite Behälterteil eine
Unterschale (3) ist.
Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Behälter Verstärkungswände (1410, 1500) umfasst.
Behälter nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Ober (7)- und/oder Unterschale (3) Fügeflächen aufweisen und auf die Fügeflächen (1700.1 , 1700.2) zum Verbinden von Ober (7)- und/oder Unterschale (3) ein Kleber (1800), insbesondere ein Vinylestherkleber aufgebracht ist.
Behälter nach einem der Ansprüche 8 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
zum Einbringen der Verstärkungswände (1500) ein Kleber (1520), insbesondere ein Vinylestherkleber auf Seitenwände des Behälter und/oder der Verstärkungswände aufgebracht wird.
11. Verfahren zur Herstellung eines Behälters, bevorzugt eines Tankes, insbesondere für Flüssigkeiten bevorzugt gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Behälter aus einem trockenen Faserverbund - Halbzeug mittels eines Injektionsverfahren zur Injektion von Matrixmaterial erhalten wird, umfassend folgende Schritte: i. Anordnen von trockenen Gewebelagen in Form von
Kombinationsmatten (11 , 111) in einer Form (9) ergebend ein trockenes Faserverbundhalbzeug
ii. Bilden eines ersten Raumes (20) mittels einer gasdurchlässigen und einer Matrixmaterial-undurchlässigen Membran (13), wobei der erste Raum (20) das trockene Faserverbundhalbzeug umgibt
iii. Bilden eines zwischen dem ersten Raum und der in der Umgebung
liegenden zweiten Raumes (30) mittels einer gas- und matrix- materialundurchlässigen Folie (15)
iv. Injektion von Matrixmaterial in den ersten Raum (20) und Absaugen von Luft aus dem zweiten Raum (30), wobei das Matrixmaterial in das trockene Faserverbundhalbzeug eindringt, ergeben wenigstens ein Teil des Behälters, insbesondere des selbsttragenden Behälters, bevorzugt des Tankes.
12. Verfahren nach Anspruch 11 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kombinationsmatten Kohlefasern (CFK), Aramidfasem (AFK), Borfasern (BFK) oder Hybrid Werkstoffe umfasst.
13. Verfahren zur Herstellung eines Behälters, bevorzugt eines Tankes,
insbesondere für Flüssigkeiten bevorzugt gemäß einem der Ansprüche 1 bis 0, wobei der Behälter aus einem trockenen Faserverbund - Halbzeug mittels eines Injektionsverfahren zur Injektion von Matrixmaterial erhalten wird, umfassend folgende Schritte:
- Anordnen von trockenen Gewebelagen in Form von Kombinationsmatten (111) ergebend wenigstens einen Teil des Behälters in einer Mutterform (109) ergebend ein trockenes Faserverbundhalbzeug
- Anordnen einer Vaterform (209) zur Mutterform (109) derart, dass das Faserverbundhalbzeug zwischen Mutterform (109) und Vaterform (209) zu liegen kommt
- Injektion von Matrixmaterial in den Zwischenraum beziehungsweise Spalt (120), unterstützt durch eine Druck- und/oder Höhendifferenz zwischen Mutterform (109) und Gegenform bzw. Vaterform (209), insbesondere durch eine Pumpe (400), derart dass
- das Matrixmaterial in das trockene Faserverbundhalbzeug eindringt, ergeben wenigstens ein Teil des Behälters, insbesondere des
selbsttragenden Behälters, bevorzugt des Tankes.
14. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
vor dem Injizieren des Matrixmaterials Vaterform (209) und Mutterform (109) durch ein Schließvakuum miteinander zur Anlage gebracht bzw.
geschlossen werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
vor und beim Injizieren des Matrixmaterials ein Behältervolumen
ausgebildet wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Injizieren bzw. die Injektion des Matrixmaterials mit einem bevorzugt von einer Pumpe bereitgestellten Injektionsdruck von 0,5 bis 0,7 bar erfolgt. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, dass
die trockenen Gewebelagen die Form einer Unterschale (3) des Behälters ergeben.
Verfahren nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet, dass
die trockene Gewebelage in Form einer Unterschale (3) im
Verstärkungsbereich der Unterschale (3) zusätzliche Gewebelagen oder Endlosmatten (11 , 111) umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Behälter (1) im Bereich der Verstärkungswände (1410, 1500) zusätzliche Gewebelagen umfasst.
Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 13 bis 19 zur Herstellung von Behältern, insbesondere selbsttragenden Behältern, bevorzugt eines Tankes, insbesondere für Flüssigkeiten.
Verwendung nach Anspruch 20,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Behälter ein Volumen besitzt und das Volumen größer als 10.000 I, bevorzugt größer als 16.000 I, insbesondere größer als 20.000 I ist und bevorzugt im Bereich 10.000 I bis 40.000 I, insbesondere 16.000 I bis 30.000 I liegt.
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