Verfahren zur Herstellung von Formteilen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von FomiteiAen unter Verwendilag von glasfasenstabi- lisierten Kunstharzen.
Bei den bekannten Verfahren werden ein oder mehrere Glasfaserrovings durch ein Tränkebad geführt und anschliessend durch eine verschieden geformte Düse.
Dabei wird der miltgenommene Harzanteil entsprechend vermindert.
Dieser Strang wird beim sogenannten Wickelverfahren unter einer bestimmten veränderbaren Zugspannung auf den Kern einer Form aufgewickelt oder beim Profilziehen durch entsprechend geformte Werkzeuge gezogen, die durch Heizung während des fortlaufenden Ziehvorgangs zu einer weitgehenden Polymerisation des Kunstharzes führen. Dieses Profilziehverfahren hat zwar den Vorteil, dass das Fertigprodukt in einem einzigen Aibeitsang her'gestelit wird, besitzt aber demgegenüber den Nachteil, dass die Glasverteilung über den Querschnitt unregelmässig ist, und die Oberfläche keinen hohen Ansprüchen genügt. Hinzu kommt - wie gefunden wurde -, dass der relative Glasfaser-Anteil nicht bis zum vorteilhaftesten Grade erhöht werden kann.
Der Glasfaser-Anteil bestimmt aber im wesentlichen die Festigkeits- und Elastizitätseigenschaften des Formteiles.
Ein Opinutm des Verhältnisses Glas zu Harz lässt sich bei diesem Verfahren nicht erreichen, weil die Zugkräfte bei hohen Glasgehalten so stark ansteigen, dass weder glatte Oberflächen noch eine gleichmässige Glasverteilung im Inneren des Profiles erzielbar sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemässes Verfahren anzugeben, bei welchem nicht nur Formteile mit hochgradig glatter und gleichmässiger Oberfläche hergestellt werden können, sondern auch solche Formteile, deren innere Festigkeit und Elastizität bis nahezu an die durch den Glasfaser-Anteil gegebenen Grenzwerte gesteigert werden kann.
Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass die im Strangpressverfahren kunstharzgetränkten Glasfaser-Rovings vor der Auspolymerisation des Kunstharzes in eine Form eingebracht und unter Vergrösserung des relativ zum Kunstharz vorliegenden Glasfaser Anteiles ausgeformt werden.
Es ist ferner von Vorteil, wenn das Ausformen innerhalb der Vertiefung eines mit dem Glasfaser-Kunst harzverhund zu bewehrenden Grundkörpers beispielsweise aus Holz erfolgt.
Schliesslich ist es von Vorteil, wenn die kunstharzumkleideten Glasfaser-Rovings in mehreren Lagen übereinandergeschichtet in die Form eingelegt werden; wobei sich die Längsrichtung der Glasfaserstränge der einen Lage quer zu derjenigen der darübergeschichteten Lage erstreckt.
Zufolge dieser Lösung ist ein Verfahren angegeben, welches die Herstellung hochgradig stabiler und elastischer Formteile mit hochqualitativer Oberfläche gestattet. Es werden zunächst im Strangpressverfahren kunstharzgetränkte Glasfaser-Stränge hergestellt. Vor dem Auspolymerisieren des Kunstharzes werden diese Stränge in die geeignete Form gelegt. Es wurde gefunden, dass diese Stränge verfahrenstechnisch bereits gut zu handhaben sind, so dass das Einlegen der Stränge in die Form keine Schwierigkeiten bereitet. Anschliessend werden diese kunstharzgetränkten Glasfaser-Rovings durch Schliessen der Form ausgeformt. Hierbei wird eine Vergrösserung des relativ zum Kunstharz vorliegenden Glasfaser-Anteiles vorgenommen, und zwar in einfachster Weise z. B. dadurch, dass beim Schliessen der Form ein Teil des noch nicht auspolymerisierten Kunstharzes aus dem Forminneren herausgedrückt wird.
Bei Herstellung verhältnismässig langer Formteile empfiehlt sich hierfür die Lösung, den Formdeckel von der Mitte her zum Ende hin kontinuierlich zu schliessen, um so das Kunstharz in günstiger Weise von der Mitte her zu den Formenden zu pressen und dort zum Austritt zu zwingen. Obwohl einzelne kunstharzgetränkte Glasfaser Stränge je für sich in die Form eingelegt werden, entstehen durch das Ausformen unter Vergrösserung des relativen Glasfaseranteiles überraschend homogene Formteile. Die Formteile besitzen auch eine sehr gute Oberfläche, die für nahezu sämtliche Einsatzzwecke keiner Nachbearbeitung mehr bedürfen. Uber die relative Vergrösserung des Glasfaser-Anteiles kann insbe sondere der Elastizitätsmodul des Formteiles variiert werden, weil im wesentlichen nur der Glasfaser-Anteil einen praktischen Einfluss auf die Festigkeit des Formteiles ausübt.
Das Formteil verbleibt zweckmässig bis zur vollständigen, jedenfalls bis nahezu zur vollständigen Auspolymerisation des Kunstharzes in der Form. Bei Obereinanderschichtung mehrerer kunstharzumkleideter Glasfaser-Stränge in entsprechender Anordnung lassen sich zudem Formteile mit einer ausserordentlich hohen Durchschlagfestigkeit herstellen, beispielsweise für schuss sichere Bauteile. Duri das Ausformen dier Glasfaser-Kunstharz-Stränge innerhalb von Vertiefungen eines Grundkörpers, mit welchem Grundkörper diese Stränge bei der Auspolymerisation des Harzes gleichzeitig einen unlösbaren festen Verbund eingehen, können Grundkörper beispielsweise aus Holz oder dgl.
zur Erzielung hoher Festigkeit, insbesondere Bruchfestigkeit und zur Erzielung hoher Elastizitätsgrade bewehrt werden.
Der Gegenstand der Erfindung ist auf der beiliegenden Zeichnung beispielsweise erläutert.
Für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens werden zunächst kunstharzgetränkte Glasfaser Rovings im Strangpressverfahren hergestellt. Solche kunstharzgetränkte Glasfaser-Stränge sind in den Fig. 1 und 2 dargestellt.
Fig. 1 zeigt einen entsprechenden Strang mit rundem Querschnitt;
Fig. 2 zeigt einen entsprechenden Strang mit ovalem Querschnitt.
Das Volumenverhältnis Kunstharz zur Glasfaser ist bei diesen Strängen gemäss Fig. 1 und 2 noch so, dass im wesentlichen eine geschlossene Kunstharz-Mantelhülle des Glasfaser-Rovings vorliegt, auch wenn das Kunstharz noch nicht polymerisiert ist.
Ein oder mehrere Stränge gemäss Fig. 1 oder 2 werden nun vor der Polymerisation des Kunstharzes in eine entsprechende Form gelegt. Zur Herstellung von Leisten gemäss Fig. 3 und der einen Querschnitt gemäss Linie IV-IV hierzu dargestellten Fig. 4 werden beispielsweise drei Stränge gemäss Fig. 2 in eine Form eingelegt. In Fig. 4 ist diese Nebeneinanderlage der Stränge 1, 2 und 3 symbolisch dargestellt. Anschliessend wird die Form geschlossen. Dies geschieht unter Vergrösserung des relativ zum Kunstharz vorliegenden Glasfaser-Anteiles, und zwar dadurch, dass, ausgehend von der Formmitte her, der Formdeckel zu den Stirnenden hin kontinuierlich geschlossen wird, wodurch sich an den Stirnenden Kunstharz auspresst.
Nach anschliessender Auspolymerisation des Kunstharzes entsteht ein in sich völlig homogenes Formteil gemäss Fig. 3, in welchem die symbolisch in Fig. 4 dargestellten Stränge 1, 2 und 3 einen völlig gleiehinässigen irinerenVerbund 2zueinander eingenommen haben.
Fig. 5 und die einen Schnitt nach der Linie VI-VI hierzu darstellende Fig. 6 stellen ein aus drei Strängen gemäss Fig. 1 hergestelltes Dreieck-Formteil dar. Zu diesem Zweck sind drei Stränge 4, 5, 6 gemäss Fig. 1 in die Form eingelegt. Nach gleichartigem Schliessen der Form entsteht wieder ein in sich völlig homogenes Formteil. iFig. 7 s, e ein in entsprechendem Verfahren her- gestelltes U-Profil dar. Es sind mehrere Stränge 7, 8, 9, 10 und 11 tgemäss Fig. 1 bzw. gemäss Fig. 1, und/oder Fig. 2 in die Form eingelegt, so wie es symbolisch in der einen Querschnitt gemäss Linie VIII-VIII der Fig. 7 darstellenden Fig. 8 gezeigt ist.
Fig. 9 und 10 stellen ein Formteil dar, welches als Bogen zum Pfeilschiessen ausgebildet ist. Das Formteil ist wiederum hergestellt durch Einlegen mehrerer Stränge gemäss Fig. 2 und/oder Fig. 1 in eine Form.
Fig. 9 zeigt eine Ansicht dieses Bogens in gespannter Stellung. Fig. 10 zeigt eine vergrösserte Darstellung des mittleren verdickten Bogenabschnittes. Um diesen verdickten Bogenabschnitt auszuformen, werden im Bereich dieses Bogenabschnittes in die Form zusätzliche Stränge gemäss Fig. 1 und/oder Fig. 2 eingelegt; im Bereich dieser Zone liegen dann, wie sich aus der einen Querschnitt nach der Linie XI-XI der Fig. 10 darstellenden Fig. 11 ergibt, die Stränge 12, 13, 14, 15 und 16; zweckmässig laufen die Stränge 12, 13 und 14 bis zu den Bogenenden 18 und 19 durch (vergleiche Schnitt XII-XII, Fig.
12). Nur die Stränge 15 und 16 bilden eine m tlere Auffüllung des verdickten Bogen abschnittes. Wiederum liegt nach Ausformen und Auspolymerisation des Harzes ein die einzelnen Stränge gleichmässig enthaltender homogener Querschnitt vor. Bei dem in Fig. 13 dargestellten Formteil, welches als schusssichere Tafel ausgebildet ist, sind die kunstharzumkleideten Glasfaser Stränge in mehreren Lagen 22, 23 und 24 übereinander geschichtet in die Form eingelegt. Das Ausformen erfolgt wieder in der vorerwähnten Weise unter relativer Vergrösserung des zum Kunstharz vorliegenden Glasfaser-Anteiles. Die Längsrichtung x der Glasfaserstränge der einen Lage 22 verläuft quer zur Längsrichtung y der Glasfaserstränge der Lage 23 und diese wiederum quer zur Längsrichtung z der Glasfaserstränge der Lage 24 usw.
Die Fig. 14 bis 24 zeigen verschiedene Formteile, bei denen das Ausformen innerhalb der Vertiefung eines mit dem Glasfaser-Kunstharzstrang zu bewehrenden Grundkörpers aus Holz erfolgt.
Fig. 14 zeigt in Längsansicht einen Skistock.
Fig. 15 zeigt einen Querschnitt hierzu.
Der als Skistock ausgebildete Grundkörper 25 besitzt die längsrillenförmigen Vertiefungen 26. In diese Vertiefungen 26 werden die Glasfaser-Stränge 27, vorgeformt gemäss Fig. 1 und/oder Fig. 2, eingelegt. Durch Ausformen unter Aufdrücken eines die Vertiefung 26 abschliessenden Formdeckels wird eine gleichmässige, homogene Ausfüllung des von der Vertiefung 26 gebildeten Querschnittes erreicht. Gleichzeitig stellt sich beim Auspolymerisieren des Kunstharzes ein Verbund zwischen dem Holz-Grundkörper 25 und dem Glasfaser Kunstharz her.
Fig. 16 zeigt das ähnliche Verfahren zur Bewehrung eines als Bogen zum Pfeilschiessen dienenden Grundkörpers. Fig. 17 stellt einen Schnitt gemäss Linie XVII-XVII der Fig. 16 dar. Wiederum besitzt der Holzgrundkörper 28 rillenförmige Vertiefungen 29, in welchen Glasfaser-Stränge gemäss Fig. 1 und/oder Fig. 2 eingelegt und unter relativer Vergrösserung des Glasfaser-Anteiles ausgeformt werden.
Fig. 19 zeigt die Bewehrung eines Holzbrettes. Der Grundkörper 30 besitzt zur Ober- und Unterseite hin offene rillenförmige Vertiefungen 31 und 32, in welchen Glasfaser-Stränge 33 und 34 gemäss Fig. 1 und/oder Fig. 2 ausgeformt werden.
Fig. 18 zeigt in perspektivischer Ansicht einen Dreikant-Grundkörper aus Holz, in Form einer Hochsprungplatte mit auf den Seitenflächen 35 vorgesehener Bewehrung durch in rillenförmige Vertiefungen 36 ausge formte Giasfaser-Stränge gemäss Fig. 1 und/oder Fig. 2.
Fig. 20 zeigt eine Längsansicht einer Hochsprungplatte. Fig. 21 zeigt einen Schnitt gemäss Linie XX-XX der Fig. 20. Bei dieser Ausgestaltung der Hochsprungplatte sind die Bewehrungen zur Erzielung eines grösseren Abstandes von der mittleren Längsachse und der damit verbundenen höheren Festigkeit und günstigeren Elastizitätseigenschaften in eckseitigen, rillenförmigen Vertiefungen 37 ausgeformt. Die hierbei entsprechend verwendeten Formbacken sind symbolisch in Fig. 21 dargestellt. Nach der Ausformung und Auspolymerisation entsteht die in Fig. 22 dargestellte Latte.
Fig. 23 und 24 zeigen einen Vierkant-Holzstab als Grundkörper, der ebenfalls wieder in eckseitig offenen rillenförmigen Vertiefungen 38 ausgeformte Glasfaserstränge gemäss Fig. 1 und/oder Fig. 2 aufweist.