DD140125C2

DD140125C2 - Verfahren und einrichtung zur herstellung von gegenstaenden aus faserverstaerkten werkstoffen

Info

Publication number: DD140125C2
Authority: DD
Publication date: 1981-05-13

Description

187 551

WP В 29 d / 187 551

Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von Gegenständen

aus faserverstärkten Werkstoffen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung von Gegenständen au3 faserverstärkten Werkstoffen, insbesondere aus Schichten aus faserverstärkten Kunststoffen und anderen Werkstoffen auch unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung und/oder Dichte₅ bei dem die Werkstoffe in der jeweils erforderlichen Zusammensetzung, Form, Menge und Zeiteinheit den einzelnen Herstellungsstufen bzw. -vorrichtungen zugeführt und dort be- bzw. verarbeitet v/erden, wobei die mit Härter und/oder Beschleuniger und/oder Aktivatoren bzw. Sensibilisatoren und/ oder Thixotropiermitteln oder dergl. gemischten Werkstoffe und/oder die Schichten auf unbewegte oder bewegte bzw. transportierte oder gedrehte Oberflächen von Unterlagen, Kernen oder Eerstellungsformen oder in diese gebracht werden und die Formung und/oder Tränkung und Benetzung insbesondere der Ver-stärkungsmaterialien mit den vorzugsweise aus ungesättigten Polyester- oder aus Epoxidharzen bestehenden Bindemittel und ihre blasenfreie Verdichtung und Ausrichtung durch auf diese Werkstoffe periodisch übertragene kinetische Energie vorzugsweise in Form von mechanischen Schwingungen, mit gleichzeitiger oder anschließender formung und/oder Verfestigung, Vorzugs· weise durch Energiezufuhr, insbesondere durch geeignete elektromagnet! sehe Wollen, durchgeführt wird, nach 1\te7it ІЬЧМЬ

187 55t

Charakteristik der bekannten technischen lösungen

Im Patent Λ34 ЪЛЪ

die mechanischen Schwingungen oder Druck- oder Stoßimpulse an •unterschiedlichen Einleitungsorten gleichzeitig oder auch wechsel- oder zonenweise in einer elastisch deformierbaren oder steifen, z. B. aus flexiblen Werkstoffen oder dünnem Blech bestehenden Wandung einer Untei-lage, eines Kernes und/odor einer Herstellungsform und/oder einer in der Nähe der Oberfläche der Unterlage, des Kerns und/oder der Herstellungsform und/oder der Werkstoffe angeordneten dünnen Schicht und/oder in einem einseitig an die Wandung und/oder die dünne Schicht und/oder die Werkstoffe grenzenden und mit mindestens einem schüttfähigen, pastenförmig en, flüssigen oder gasförmigen Medium gefüllten Raum oder Hohlraum erzeugt und/oder auf die entsprechende Wandung, die dünne Schicht, das Medium und/oder die Werkstoffe transmittiert und/oder mittels der Wandung, der dünnen Schicht und/oder des Mediums auf die Werkstoffe übertragen.

Auch sind Verfahren und Einrichtungen bekannt, die mit ein- oder zweiteiligen Formen arbeiten und bei denen ein flexibler Drucksack mit Hilfe eines gasförmigen Mediums in die Form und auf die Materialien bei iHillung des Drucksackes mit Luft oder Evakuieren der Form drückt und dadurch die in den bereits radt flüssigen Kunststoffen getränkten Verstärkungsmaterialion befindliche Luft entfernen soll.

Das erste Verfahren ist unter dem Begriff "Drucksack-" und das zweite unter dem Begriff "Valaiumverfahrcn" bekannt.

Der Nachteil beider Verfahren besteht darin, daß die Luft nur teilweise aus den Materialien entfernt werden kann und durch das koBipressible Medium "Luft" nur Körper geringer Festigkeit herstellbar sind, da die Verstärkungsmaterialien bzw. Schichten nur aufeinander gedrückt und nicht aufeinander gepreßt werden können.

Auch sind diese Verfahren auf relativ kleine und dünnwandige [Formkörper beschränkt.

Zwar hat das Vakuumverfahren den Vorteil der besseren Entlüftung gegenüber dem Drucksackverfahren, aber zusätzlich den

187 551

Nachteil, daß das flüssige Medium (Harz) ganz langsam in die lorm und in die Verstärkungsmaterialien gesaugt werden muß, damit nicht durch diesen Sog die Yerstärlmngsmaterialien mitbewegt v/erden und an einigen Stellen Verstärkungsmaterialanhäufungen und an anderen VerStärkungsmaterial arme Stellen entstehen, wodurch Ausschuß produziert wird· Beide Verfahren lassen die Verarbeitung von hoch thixotropierten oder pastenförmigen Harzen nicht zu.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Hachteile der bekannten Verfahren zu beseitigen, die Haupterfindung zu verbessern und ihr Anwendungsgebiet zu erweitern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung und Beschichtung von Gegenstünden aus faserverstärkten Werkstoffen, insbesondere aus Schichten aus faserverstärkten Kunststoffen und anderen Werkstoffen auch unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung und/oder Dichte, bei dom die Werkstoffe in der jeweils erforderlichen Zusammensetzung, Form, Menge und Zeiteinheit den einzelnen Herstellungsstufen bzw. -vorrichtungen zugeführt und dort be- bzw. verarbeitet werden, wobei die mit Härter und/oder Beschleuniger und/oder Aktivatoren bzw. Sensibilisatoren und/oder Thixotropiermittel^, oder dergl. gemischten Werkstoffe und/oder die Schichten auf unbewegte oder bewegte bzw. transportierte oder gedrehte Oberflächen von Unterlagen, Kernen oder Herstellungsformen oder in diese gebracht werden und die Formung und/oder Tränkung und Benetzung insbesondere der Verstärkungsmaterialien mit den vorzugsweise aus ungesättigten Polyester- oder aus Epoxidharzen bestehenden Bindemittel und ihre blasenfreie Verdichtung und Ausrichtung durch auf dipse Werkstoffe periodisch übertragene kinetische Energie vorzugsweise in Form von mechanischen Schwingungen, mit gleichzeitiger oder anschließender formung und/oder Verfestigung, vorzugsweise durch Energiezufuhrj

187 551

insbesondere durch geeignete elektromagnetische Wellen, durchgeführt wird, zu schaffen, bei dem die Werkstoffe zu Platten oder profilierten Platten, Profilen, offenen oder geschlossenen Gegenständen oder Behältern, auch in Sandwichbauweise und vorzugsweise mit beidseitig glatterCOberschläche, ohne Anwendung von Pressen, hochfest und hochdicht und blasenfrei herstellbar sind, bei dem bzw· mit der die im Verstärkungsmaterial bzw. in den Formkörperausgangsmaterialien bzw. Werkstoffen und/oder zwischen den Schichten befindliche I/uft kontinuierlich ohne Evakuierung entweicht, ein Ablaufen der flüssigen Plaste und/ oder ein Abrutschen der Verstärkungsmaterialien von schrägen oder senkrechten Fänden oder Decken der Form oder des zu beschichtenden Körpers oder Liner verhindert wird, ein Transport der flüssigen oder auch pastenförmigen Plasten bzw. Harze bzw. der Materialien oder Werkstoffe von unten nach oben oder umgekehrt erfolgt und Formkörper in beliebiger Größe, Form und Gestalt j auch mit Hinterschneidungen, herstellbar bzw« beschichtbar sind, die Benetzung der Verstärlmngsmaterialion mit den flüssigen oder pastösen Plasten bzw. Haraen und eine durchgehende Verdichtung des gesamten Formkörpers zu einem innigen Verbund automatisch zu gleicher Zeit oder kontinuierlich mit der Entlüftung und Benetzung in einem Verfahrensschritt erfolgt und die die Qualität von gepreßten Körpern erreichen, wobei in Abhängigkeit von der Form und Größe Festigkeitseigenschaften des zu erzeugenden Fonnkörpers bzw· der Beschichtung während der Herstellung beeinflußbar sind.

Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren orfindungsgemüß dadurch gelöst, daß die auf oder in eine Herstellungsform, einen Kern oder einen von innen und/oder außen zu beschichtenden Formkörper in bekannter Weise gebrachten Werkstoffe und/оder Schichten durch den zuerst auf ein Flächenelement und danach mit ständig vergrößernder Fläche auf ihre gesamte Oberfläche ausgeübten Druck (statischer und/oder hydrostatischer Druck) mindestens eines in einen flexiblen Prcßbehälter für die jeweilige Herstellung zu füllenden, unkonpressiblen schüttfähigen festen und/oder flüssigen, mehrfach unverbrauchbar benutzbaren Mediums vorzugsweise höherer Wichte als die Werk-

187 551

Stoffe oder Schichten und durch einen auf das Medium von außen ausgeübten und/oder im Medium erzeugten und über den Preßbehälter bzw» seine Wandung auf die Werkstoffe übertragenen Druck (Preßdruck) und/oder durch auf das Medium ausgeübte und/oder im Medium erzeugte und über den Preßbehälter bzw, seine Wandung auf die Werkstoffe und/oder Schichten übertragenen Druckimpulse oder Stoßwellen und/oder Ultraschallschwingungen geformt, entlüftet und verdichtet und dabei bzw· vor der Etitformung durch Wärmezuführung teilweise oder vollständig verfestigt bzw. gehärtet werden, anschließend das Medium aus dem Preßbehälter transportiert bzw. gepumpt und der Preßbehälter aus der 3?orm oder dem Kern entnommen wird.

Diese Aufgabe wird bei der Einrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der offene oder gasdicht verschließbare Preßbehälter mindestens ein unkompressibles flüssiges und/oder festes die3.ektrisches und/oder permeables oder ein anderes Medium höherer Wichte als die flüssige oder pastöse Komponente der Materialien bzw. Werkstoffe enthält und/oder über eine Druckleitung mit einer einen hydraulischen Druck und/oder einer KLüssigkeitsdruckimpulse erzeugenden Einrichtung, ζ. Β_β einer stoßweise arbeitenden Pumpe und/oder über in der Flüssigkeit bzw. im flüssigen Medium angeordnete Elektroden und diese mit mindestens einem Schwingungserzeuger mit Stoßstrom- bzw. Impulsgenerator _я bestehend aus Umformer, Gleichrichter, Entlader, Schalter, Energiespeicher baw. Kondensator, ggf. Transformatoren, und einem Netz bzw· einer Spannungsquelle und/oder mit mindestens einer, vorzugsweise einer Anzahl an oder in der Nähe dex j?oxm~ oder Behälter- oder Idnerwandung angeordneten elektrischen Windungen, Spulen, Magnetinduktoren, Elektromagneten, Vibratoren und/oder Ultraschallschwingern und einem Schwingungserzeuger, bestehend aus einem Schalter in Porm einar Halbleiterdiode, einem Programmkonjnutator bzw· einem Programmacha.ltwerk, einem Energiespeicher bzw. Kondensator, einem Speiseteil, einem Schalter und einem Netz bzw· einer Speisespannungsquelle in Wirkverbindung steht und bei Betrieb in mechanische und/oder Ultraschallschwingungen gerät und diese auf die sirischen seiner und der b*orm~ bzw* formkörper- oder liner-

187 551

wandung befindlichen Materialien bzw. Werkstoffe überträgt.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Gegenstände einerseits sehr hoch- und blasenfrei verdichtet werden können, wie das z. B. bisher nur mit Hochleistungspressen möglich ist, und daß andererseits auch hinterschnittene Gegenstände und Behälter mit dem entsprechenden hohen Verdichtungsgrad und vollständiger Benetzung der YerStärkungsmaterialien durch die Bindemittel hergestellt werden können, was bisher nicht möglich war. Auch steigt die Arbeitsproduktivität bei Anwendung der Erfindung auf mehrere 100 $ gegenüber herkömmlichen Verfahren.

Ausführungsbei sp iel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Pig. 1: eine mit trockenen Verstärkungsmaterialien beschichtete offene Herstellungsform, in die die flüssige Komponente und ein teilweise gefüllter Preßbehälter eingebracht sind, im Prinzip;

Pig. 2: die Herstellungsform gem. Pig. 1 mit vollständig gefülltem und verschlossenem Preßbehälter;

Pig. 3: die Herstellungsform gem* PIg₀ 2, verschlossen mit einem Deckel und angeschlossen an eine zu einer Pumpe und einem Speicher führenden Rohrleitung;

Pig. 4: die Herstellungsform gem. Pig. 2, verschlossen mit einem Deckel und mit im Preßbehälter befindlicher und an einen Schwingungserzeuger angeschlossener Elektrode;

Pig. 5: die Herstellungsform gem. Pig. 4 und einer anstelle der Elektroden von außen auf die Herstellungsform bzw« deren Wandung aufgebrachte bzw. aufgewickelte elektrische Wicklung, angeschlossen an einen Schwingungserzeuger;

187 551

6: eine Einrichtung nach Pig« 5 mit im Deckel der Herstellungsform befindlichem, in die Form ragenden Kern;

7: eine Einrichtung nach Pig. 5 mit besonders gestalteter Porm, z. B. zur Erzeugung von hinterschnittenen Pormkörpem;

Pig. 8: ein innen beschichteter, einen Preßbehälter enthaltender Behälter, dessen äußere Oberfläche elektrische Spulen, Magnetinduktoren, Elektromagneten und/oder ültraschallschwinger trägt;

Pig. 9ϊ ein Beispiel der Herstellung eines dickwandigen Pormkörpers bzw_e Behälters zwischen zwei Preßbehältern·

Gemäß Pig. 1 besteht die erfindungsgemäße Einrichtung aus einer an sich bekannten Herstellungsform 1, die Versteifungen oder Armierungen 2 besitzt.

Auf der Oberfläche der Herstellungsform 1 befinden sich trockene Verstärkungsmaterialien 3» die dort fixiert und gehalten werden, z» B. durch Adhäsion mittels Bindemitteln oder durch ein magnetisches Haltefeld bei Verwendung von mit Stahldünndrähten durchwirkten Glasfaserverstärkungsmaterialien oder dergl·. In der Porm 1 bzw· im unteren Teil dieser befindet sich die dosiert eingebrachte bzw. eingegossene flüssige oder pastöse Komponente 4 der Materialien bzw· Werkstoffe, z. B. flüssiges oder thixotropiertes ungesättigtes und mit Härter und/oder Beschleuniger und/oder mit Sensibilisatoren gemischtes Polyesterharz,

In die flüssige oder pastöse Komponente 4 bis auf die Verstärkung smat er iali en 3 eingetaucht ist ein teilweise mit einem Medium б höherer Wichte gefüllter flexibler Preßbehälter 5·

Die Wirkungsweise der Einrichtung nach Pig. 1 ist folgende: durch die gegenüber dor flüssigen oder pastösen Komponente der Materialien bzw. Werkstoffe höhere Wichte desMediums б werden die flüssigen oder pastösen Materialien, z. B. Polyester, von

1 8755!

unten nach oben in die Verstärkungsmaterialien kontinuierlich mit der Füllung des Preßbehälters 5 gepreßt, wodurch die Verstärkungsmaterialien benetzt werden, die Luft herausgedrückt wird und die Verdichtung des Laminates erfolgt.

In Fig. 2 ist die Einrichtung gemäß Fig. 1 gezeigt, jedoch mit vollständig gefülltem und verschlossenem Preßbehälter 5, der mit einem Ventil 7 verschlossen ist.

Die auf der Formoberfläche befindlichen trockenen Verstärkungsmaterialien 3 sind hier bereits durch das flüssige Harz benetzt und das Laminat durch den Preßbehälter 5 verdichtet.

Fig. 3 zeigt die weitere Ausbildung der Einrichtung gem. Fig. 2, Hierbei ist auf die freie Oberfläche des Preßbehälters 5 und auf die Herstellungsform 1 ein diese bis auf Entlüftungsöffnungen 13 verschließbarer Deckel 12 angeordnet. Durch den Deckel 12 ist die Einfüllöffnung des Preßbehälters 5, der mit einem Hydraulikmedium 6a gefüllt ist, geführt. Die Einfüllöffnung des Preßbehälters 5 ist durch ein Ventil 7 verschlossen, das bei Betrieb geöffnet wird. Das Ventil 7 ist mit einer Druckleitung 8 und einem hydraulischen Druckerzeuger, z.B. einer hydraulischen Presse oder Pumpe oder einer stoßweise arbeitenden Hydraulikpumpe 9 verbunden. Die Presse oder Pumpe 9 besitzt eine Saugleitung 10, die wiederum in einem je nach Anwendungsfall offenen oder gasdicht verschlossenen Speicher 11 für das genannte Medium 6 mündet.

Im Deckel 12 befinden sich Entlüftungsöffnungen 13 oder Sauganschlüsse zum Ansaugen bzw. zum Evakuieren, um den Herstellungsprozeß zu beschleunigen. Durch die Entlüftungsöffnungen entweicht die in den Verstärkungsmaterialien 3 bzw. in den Werkstoff 3;4 vorhandene Luft beim Füllen des Preßbohälters 5 und beim Verdichten der Materialien bzw. Werkstoffe.

Die Wirkungsweise der Einrichtung nach Fig. 3 ist folgende: nach Füllen des Preßbehälters 5 und Verdeckein der Form 1 wird entweder mit Hilfe der Hydraulikpumpe 9 ein konstanter Druck erzeugt und auf das Medium 6a ausgeübt und danach für eine bestimmte Zeit das Ventil 7 geschlossen, oder auf das Medium 6a werden mit Hilfe der stoßweise arbeitenden Pumpe 9 Stoßimpulse ausgeübt. In beiden Fällen v/erden die Materialien weiter entlüftet und ver-

i87551

dichtet, bis zur erforderlichen Blasenfreiheit und Festigkeit. Vorteilhaft ist die Ausübung von Stoßirnpulsen hoher Frequenz und kurzer Wirkzeit, weil dann die Form 1 gering stabil zu sein braucht.

Fig. 4 zeigt eine Einrichtung ähnlich Fig. 3. Im Preßbehälter 5 befindet sich eine dielektrische Flüssigkeit 6b und in dieser sind Elektroden 14 angeordnet. Die eine Elektrode ist über einen durch den Preßbehälter 5 und den Deckel 12 geführten Durchführungsisolator 15 an Erde gelegt und die andere ist ebenfalls durch einen in der Preßbehälterwandung und im Deckel 12 der Form 1 befindlichen Durchführungsisolator 15 mit einem Schwingungserzeuger 26, der aus dem Impulsgenerator 17 und dem Netz bzw. einer Spannungsquelle 18 besteht, elektrisch verbunden. Der Impulsgenerator besteht wiederum aus Umformer, Gleichrichter, Entlader, Schalter und Energiespeicher bzw. Kondensator, die entsprechend dimensioniert sind.

Die Wirkungsweise der Einrichtung gem. Fig. 4 ist folgende: nach Einschalten des Schwingungserzeugers 26 entstehen zwischen den Elektroden 14 Gas- bzw. Hochspannungsentladungen und somit elektrohydraulische Impulse in der Flüssigkeit, die das Laminat bzw. die Materialien bzw. Werkstoffe verdichten, wobei die Verstcrkungsmoterialien innig mit der flüssigen bzw. pastösen Komponente, insbes. dem Polyesterharz benet2t werden.

Fig. 5 zeigt eine Einrichtung entsprechend Fig. 4 mit dem Unterschied, daß die Elektroden weggelassen sind und anstelle dieser die Herstellungsform 1 mit einer elektrischen Wicklung 19 versehen ist. Die Wicklung 19 ist ebenfalls mit einem Schwingungserzeuger 26 elektrisch verbunden. Der Schwingungserzeuger 26 besteht hierbei aus einom Schalter 20 in Form einer Halbleiterdiode, einem Programmkommutator oder einem Programmschaltwerk 21, einem Elektroenergiespeicher bzw. Kondensator oder einem Kondensatorpaket 22, einem Speiseteil 23, einem Schalter 24 und dem Speisenetz bzv/. einer Speisespannungsquelle 25.

Der PrograrrtTikommutator bzw. das Programmschaltwerk 21 steuert den Schalter 20 nach einem festgelegten bzw. vorgegebenen Programm.

1 87551

Im Preßbehälter befindet sich ein magnetisches bzw. rnagnetisierbares festes schüttfähiges und/oder insbes. ein magnetisches bzw. magnetisierbares flüssiges Medium, beispielsweise eine ferromagnetische Flüssigkeit 6c. Fig. 6 zeigt eine Einrichtung nach Fig. 5 mit im Deckel 12 der Herstellungsform 1 befindlichen, in die Form 1 ragenden Kern 30. 0er Preßbehälter 5 ist der Größe und Gestalt dieses Kernes 30 und der Herstellungsform 1 angepaßt. Die Formwandung trägt eine Anzahl gleichmäßig über die Oberfläche verteilter Magnetinduktoreh, Elektromagneten, elektrornechanischer Vibratoren und/oder Ultraschallschwinger 29, die elektrisch mit dem Schwingungserzeuger 26 verbunden sind.

Die Wirkungsweise dieser Einrichtung entspricht der Einrichtung gem. Fig. 5.

Fig. 7 zeigt eine Einrichtung nach Fig. 5 mit besonders gestalteter Herstellungsform 1, insbes. zur Erzeugung von hinterschnittenen Formkörpern 31. Die Form 1 ist auch hier mit einem Deckel 12 verschlossen. Der Deckel 12 ist so angeordnet, daß eine Entformung dieses hinterschnittenen Formkörpers 3 ohne weiteres nach Abnahme des Deckels 12 von dar Form 1 möglich ist. Hier kann auch von einer zweiteiligen Form 1 gesprochen werden.

Die Herstellung des Formkörpers 31 erfolgt wie bisher beschrieben mit dem Unterschied, daß die Verstärkungsmaterialien 3 an der hinterschnittenen Stelle nicht auf die Oberfläche der Form 1, sondern an die entsprechende Stelle des Deckels 12, vorzugsweise aber bei teilweise bzw. bis zu dieser Stelle gefülltem Preßbehälter 5 auf diesen überlappend mit den bereits in der Form 1 befindlichen Verstärkungsmaterialien 3 gebracht werden, worauf die Form 1 verdeckolt und der Preßbehälter vollständig gefüllt wird.

Zur Übertragung von Schwingungen, hier z. B. von Ultrschallschwingungen auf das Laminat bzw. auf den noch nicht gelierten Formkörper 31 besitzt die Herstellungsform 1 Versteifungen bzw. Armierungen 2 aus magnetostriktivem Metall, z. B. Nickel. In den Versteifungsrippen bzw. Armierungsblechen befinden sich in der Fig. nicht dargestellte Öffnungen, in die elek-

1 87SSi

trische Wicklungen bzw. Spulen 32 eingewickelt bzw. eingebracht sind.

Auf diese Weise wurde ein magnetostriktiver Schwinger bzw. Ultraschallwandler erzeugt bzw. eine magnetostriktive Herstellungsform 1 hergestellt.

Die Spulen 32 sind elektrisch mit einem Schwingungserzeuger 26 verbunden.

Die Wirkungsweise der Einrichtung gem. Fig. 7 ist folgende: wird der Schwingungserzeuger 26 in Betrieb gesetzt, überträgt dieser elektrische Impulse auf den erzeugten Ultraschallwandler bzw. auf die magnetostriktive Form 1, der bzw. die die elektrischen Impulse in mechanische Impulse umwandelt. Die Herstellungsform 1 gerät dadurch in mechanische Schwingungen und überträgt diese auf das Laminat bzw. auf die Materialien bzw. Werkstoffe 3;4.

Fig. 8 zeigt eine Einrichtung, die zum Beschichten eines Formkörpers, hier eines Innenraumes des Behälters 27, vorzugsweise mit Einstiegsloch oder Mannloch 28, dient. Im Behälterraum des Behälters 27 befindet sich eine gleichmaßig dicke Schicht von trockenen Verstärkungsmaterialien 3, in die das flüssige Harz durch den durch die Öffnung 28 eingebrachten und gefüllten Preßbehälter 5 bereits gepreßt ist. Anstelle der trocken aufgebrachten Verstärkungsmaterialschicht 3 und dem in die Form 1 bzw. den Behälter 27 eingegossenen Harz 4 können diese Materialien auch in Faser/Harz-Spritzverfahren aufgebracht werden. Die äußere Oberfläche des Behälters 27 ist mit einer Anzahl von elektrischen Spulen, Magnetinduktoren, Elektromagneten, genannten Vibratoren und/oder Ultraschallschwingern 29 fest verbunden, die wiederum an den Schwingungserzeuger 26 angeschlossen sind. In diesem Falle besteht der zu beschichtende Behälter 27 aus Materialien, die die beabsichtigte Wirkung der erzeugten und übertragenen Magnetfelder nicht oder nur wenig beeinflussen, z. B. aus Kunststoffen odor Aluminium oder dergl.

Die elektrischen Spulen, Magnetinduktoren, Elektromagneten, die Vibratoren und die Ultraschallschwinger 29 sind entweder Wandler elektrischer in mechanische Impulse oder mechanische Schwingungserzeuger und sind vorzugsweise gleichmäßig verteilt

7551

auf der Oberfläche des zu beschichtenden Behälters 27 angeordnet, in der Oberfläche und Gestalt der Behälteroberfläche angepaßt, und mit dem Schwingungserzeuger 26 verbunden. Der Preßbehälter 5 ist über ein Ventil 7 mit einer Druckleitung 8 verbunden.

Ist der zu beschichtende Behälter 27 z. B, aus Stahl oder einem durch Magnetfelder beeinflußbarem Material, werden flache, z.B. gedruckte Wicklungen oder in flexible Materialien eingebettete elektrische Windungen (Flachspule) zwischen die Trennfolie und die Preßbehälterwandung eingelegt. Auch können hierbei die zur Beschichtung bzw. Herstellung der Schicht 31, insbes. zur Benetzung und Verdichtung der Materialien bzw. Werkstoffe erforderlichen Schwingungen durch die genannte stoßweise arbeitende Pumpe 9 oder auf elektrohydraulischom Wege mit Hilfe von in die dielektrische Flüssigkeit eingebrachten Elektroden 14 und den Schwingungserzeuger 26 erzeugt und übertragen werden. Auch eine Schwingungserzeugung und -Übertragung von Vibrationsund Ultraschallimpulsen von außen auf einen Stahlbehälter 27 ist möglich.

Gem. Fig. 9 dient die Einrichtung zur Herstellung einos insbes. dickwandigen Formkörpers 31 zwischen zwei Preßbehältern 5a und 5b, Die zweiteilige Herstellungsform 1, die z. B. aus faserverstärkten Plasten besteht, wird zuerst durch mindestens einen dünnwandigen flexiblen Behälter 5 voll ausgekleidet und der Behälter 5 wird mit dem Medium 6, z. B. einer Flüssigkeit gefüllt. Danach wird entweder die freie Oberfläche dieses Preßbehälters 5a oder die Außenfläche eines weiteren Preßbehälters 5b mit den trockenen Verstärkungsmaterialien 3, mit Vorformlingen oder im Faser/Harz-Spritzverfahren oder dergl. beschichtet. Anschließend werden die beiden Herstellungsformhälften miteinander verbunden, wobei bei beschichtetem Preßbehälter 5 b zuvor dieser in die Form 1 gebracht wird.

Bei Innenbeschichtung des Preßbehälters 5a wird nach Schließen der Form 1 das flüssige Harz durch die Behälteröffnung 28 eingebracht, danach der Preßbehdltor 5b, der im Anschluß daran mit Medium gefüllt wird

Die Außenfläche der Form besitzt die genannten Wandler oder

187551

Schwinger 29. Auch können die Preßbehölter 5a und/oder 5b über Druckleitungen 8 mit Druckerzeugern oder Pumpen 9 verbunden sein, z. B. mit der stoßweise arbeitenden Pumpe 9. Bei Funktion werden auf diese Weise die zwischen den Preßbehältern 5a und 5b befindlichen Materialien bzw. Werkstoffe bzw. das Laminat einem hohen Wechselpreßdruck ausgesetzt, insbes. dann, wenn die PreGbehälter 5a und 5b mit je einer Pumpe 9 verbunden sind, die abwechseln oder auch zu gleicher Zeit ihre Stoßimpulse auf das Medium 6 übertragen. Auch hier sind die Wandler oder Schwinger 29 gleichmäßig über die gesamte Oberfläche der Form 1 verteilt und mit dem Schwingungserzeuger 26 elektrisch verbunden.

Auch können zusätzlich, z. B. in den Preßbohälter 5b, Elektroden 14 eingebracht und mit dem Schwingungserzeuger 26 elektrisch verbunden werden.

Die einzelnen Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens sind folgende:

Die Herstellungsform 1, versteift durch Versteifungen bzw. Armierungen 2, wird zuerst mit einem Trennmittel behandelt und danach mit den Formkörporausgangsmaterialien bzw. Werkstoffen beschichtet. Diese Beschichtung erfolgt z. B. durch das Faser/ Harz-Spritzverfahren, durch Aufbringen von Verformungen oder von trockenen Verstärkungsmaterialien 3, die als Matten, Gewebe, Gewirke, Stränge, Whiskers oder dorgl. aus Glas, Metall oder Kohlenstoff, auch metallbeschichtet auf die Oberfläche der Form 1 gelegt und dort fixiert und gehalten und dadurch gegen Abrutschen von schrägen odor senkrechten Wänden oder dergl. gesichert werden. Diese Sicherung geschieht entweder durch Andrükken der Verstärkungsmaterialien auf eine vorher aufgebrachte Bindemittel- oder Gelcoatschicht durch Adhesion oder erfindungsgemäß vorzugsweise dadurch, daß die durch Magnetfelder nicht beeinflußbaren Verstärkungsmaterialien, wie z. B. solche aus Glasfasern, vor dem Aufbringen teilweise oder vollständig metallisiert werden oder mit Metalldünndrähten beschichtet oder vernäht werden, z. B. aus Stahl, und wie die magnetisch beeinflußbaren Verstärkungsmaterialieri durch ein magnetisches Halte-

87551

feld, angebracht von außon an die Wandung der Form 1, gehalten werden. Sollen unmagnetische oder unmagnetisierbare Verstärkungsmaterialien verwandt werden, z. B. aus Glasfasern, werden diese nacheinander von unten nach oben in die Form 1 eingelegt und mit dem Füllen eines flexiblen Preßbehälters 5 mit einem Medium 6 durch diesen Preßbehälter 5 an die Formwandung gedrückt. Auch kann auf die trockenen Verstärkungsmaterialien ein Metallnetz gebracht und somit können die Verstärkungsmaterialien mit dem Netz durch das magnetische Haltefeld gehalten werden.

Nach Einbringen und Fixieren der trockenen oder teilweise beschichteteten Verstärkungsmaterialien 3 in die Herstellungsform 1 wird in diese eine dosierte Menge flüssiges ungesättigtes Polyester 4 oder Epoxidharz oder dergl. aushärtbares Material gebracht oder gegossen, das entweder bereits Härtor und Beschleuniger oder Sensibilisatoren für eine spätere Härtung mit UV-Strahlen enthält. Anstelle des flüssigen Harzes können auch thixotropierte Harze oder entsprechende pastenförmige Materialien verwandt werden. Nun wird in die Form 1 eine möglichst der Form 1 in Gestalt und Größe angepaßte Trennfolie, z. B. aus Polyvinylalkohol, und ein flexibler, ebenfalls dor Form 1 bzw. dem zu erzeugenden Formkörper in Gestalt und Größe angepaßter РгеЗ-behälter 5, vorzugsweise an der tiefsten Stelle der Form 1, eingebracht. Der Preßbehälter 5 besteht aus stark dehnbarem Material, z. B. aus Elasten, wie z. B. aus Natur- oder synthetischem Kautschuk bzw. Gummi oder aus stark dehnbarer Plaste, z. B. aus einem Material, das für gasförmige Medien durchlässig, aber für flüssige Medien undurchlässig ist; das gilt auch für die genannte Trennfolie.

Der Preßbehälter 5 wird anschließend mit einem unkornpressiblen flüssigen und/oder festen Medium 6 insbes. höherer Wichte als die flüssige Komponente 4 der Materialien bzw. Werkstoffe gefüllt und taucht dadurch in die flüssige oder pastöse Komponente 4 bzw. in das flüssige oder thixotropierte Polyester bis auf die Verstärkungsmaterialschicht ein, drückt diese fest an die Formwandung an und drückt gleichzeitig kontinuierlich mit seiner Füllung die flüssigen odor pastösen Werkstoffe in die Verstärkungsmaterialien 3 ein und die Materialien bzw. Werkstoffe 3j4 an die Formwandung an, so daß die in diesen, insbes. in

den Verstärkungsmaterialien befindliche Luft von unten nach oben entweicht und das aus Verstärkungsmaterialschichten 3 und der flüssigen oder pastösen Komponente 4 der Werkstoffe 3;4 bestehende Laminat bei Benetzung der Verstärkungsmaterialien 3 mit den Harzen 4 entlüftet, zusammengedrückt und geformt wird.

Nachdem der Preßbehälter 5 völlig gefüllt ist und möglichst die obere Kante der Form 1 gem. Fig. 2 überragt, wird dieser Zustand eine Zeit lang, bis nach der Gelierung oder einer Teiloder Vollhärtung der Werkstoffe 4 aufrecht erhalten. Danach wird der PreSbehälter 5 entleert und entfernt und zuletzt wird der so entstandene Formkörper entformt und ggf. nachgehärtet oder vor der Entformung nach- oder ausgehärtet.

Die Größe der Verdichtung und Entlüftung eines auf diese Weise hergestellten Formkörpers 31 entspricht etwa der im Handauflegeverfahren hergestellten und hängt von der Wichte dos im Preßbehälter 5 befindlichen Medium 6 und somit vorn auf die Materialien bzw. Werkstoffe ausgeübten hydrostatischen Druck ab.

Um das erfindungsgemäße Verfahren, das bereits bis zu diesem Verfahrensschritt gegenüber dem Handauflegeverfahren wesentliche Vorteile hat, insbes. in bezug auf die zur Herstellung eines Formkörpers erforderliche Arbeitszeit, Arbeitsbedingungen usw. - zu verbessern und gleiche Formkorperfestigkexten wie nach dem Kalt- oder Heißpreßverfahren zu erreichen, wurde dieses wie folgt erfindungsgemäß erweitert.

Hierzu wurde der Preßbehälter ΰ über ein Ventil 7 mit einer Druckleitung 8 verbunden und zur weiteren Entlüftung und Verdichtung unter Druck gesetzt, vorzugsweise wurde auf das im Preßbehälter 5 befindliche flüssige Medium 6 ein hydraulischer Druck ausgeübt. Dieser Druck wurde eine Zeit lang aufrechterhalten, danach wurde entspannt, der PreDbehälter 5 entleert und die vorgenannten Verfahrensschritte, die mit dem Entformen abschließen, wurden durchgeführt.

Von Vorteil ist es, wenn der Preßbehälter 5 teilweise oder vollständig aus magnetischem oder magnetisierbarem Material, z. B. aus Magnetgummi, besteht und/oder mit solchen Materialien gefüllt ist, weil dann die nachfolgenden Verfahrensschrit-

187551

te günstig verlaufen.

Das flüssige oder fließfähige Medium 6 ist entweder ein Hydraulikmedium 6a, d. h. vorzugsweise Wasser oder 01, eine dielektrische Flüssigkeit 6b, d. h. präpariertes bzw. destilliertes Wasser oder 01, z. B. Hochspannungsschalteröl oder eine magnetische oder magnetisierbare Flüssigkeit 6c, d. h. eino ferromagnetische Flüssigkeit, Suspension oder Dispersion oder insbes. eine kolloide ferromagnetische Lösung.

Das flüssige Medium 6 besteht z. B, aus einem Wasser- oder Öl/ Magnet- bzw. Metallpulvergemisch oder sonstigen magnetischen oder magnetisierbaren gepulverten Metallen odor Mineralien, z. B. aus Magnetit oder Magnetopiumbit oder dorgl.

Anstelle des flüssigen Mediums 6 können auch schüttfähige Materialien, d. h. pulverfdrrnige, körnige oder granulierte Medien, insbes. magnetische oder magnetisierbare Metalle oder Mineralion, kleine Hartforrite, z. B. in Form von Nadeln oder Kiespartikel, wenn keine Magnotfelder in Anwendung kommen sollen, verwendet werden.

In Erweiterung des orfindungsgemäßen Verfahrens werden die Materialien bzw. Werkstoffe 3j4 zur blasenfreien Verdichtung und Wechseldruckpressung direkt und/oder über ihre Herstellungsform 1 oder die zu beschichtende Formkörperwandung 27 und/oder über die Preßbehblterwandung mit mechanischen und/oaer Ultraschallschwingungen beaufschlagt. Diese Beaufschlagung erfolgt z. B. in Form von Flüssigkeitsdruckimpulsen oder Stoßwellen odor durch magnetisch erzeugte mechanische oder Ultraschallschwingungen.

Diese Wechseldruckprocsung hat gegenüber den erforderlichen Drücken bei den bekannten Kalt- oder HeißproDverfahron den Vorteil, daß der zur Verdichtung erforderliche Druck hier wesentlich geringer zu sein braucht, um gleiche Festigkeiten zu erzielen. Außerdem hat dieser Wechseldruck den Vorteil, insbes. bei der Übertragung von kurzen steilen Impulsen auf die mit dem Harz 4 blasenfrei zu benetzenden Verstärkungsmaterialien 3, daß die Horstellungsforrn 1 wesentlich leichter gebaut werden kann. ein ^!feter Verteil bei der Anwendung *cr> V/fra üchc^f/tehw!* gungen besteht noch darin, daß die flüssigen oder pastösen Materialien 4 durch die Einwirkung von Ultraschall zuerst depoly-

18755

merisiert werden, d. h. dünnflüssig, flüssig oder flüssiger werden, also ihr Viskositätsverhalten andern und dadurch die Verstärkungsmaterialien leichter und schneller benetzen,

Weiterhin entsteht dabei ein neuer Effekt, der sogenannte Ultraschallkapillareffekt, der die Materialien bzw. Werkstoffe 4, insbes. die depolymerisierten Harze in wenigen Sekunden durch die Ultraschallwellen und die dabei entstehenden hohen Kräfte in die Verstärkungsmaterialien preßt.

Auf diese V/eise wird durch gesteuerte Ausnutzung dieser Effekte, z. B. bei einer Frequenz von ca. 20 kHz und mehr, ein hochfester und hochdichter Formkörper oder eine Beschichtung erzeugt.

Die Schwingungen oder Impulse oder die Druck- oder Stoßwellen werden entweder von außen auf das Medium 6, den Preßbehälter 5, die Herstellungsform 1 und/oder den zu beschichtenden Körper ausgeübt und/oder im Medium, z. B. in der dielektrischen Flüssigkeit auf elektrohydraulischem Wege durch Hochspannungs- oder Funkenentladung und/oder in den Materialien bzw. Werkstoffen durch äußere Magnetfelder selbst erzeugt.

Im nächsten Verfahrensschritt wird der Preßbehälter 5 nach der Schwingungsausübung und einer Teil- oder Vollhärtung entleert bzw. mit Hilfe der Pumpe 9 ausgepumpt und aus der Form 1 entnommen. Die genannte Teil- oder Vollhärtung kann ggf. nach diesem Schritt erfolgen.

Die Härtung erfolgt z. B. durch die ins Harz eingebrachten Härter und Beschleuniger und die bei der Radikalbildung entstehende Reaktionswärme oder durch von außen zugeführte Wärme oder mit Hilfe von in die Werkstoffe 4 eingebrachte Sensibilisatoren und anschließender UV- oder IR- oder sonstiger Bestrahlung oder durch in Wärme umgewandelte Ultraschallenergie infolge von Ultraschallabsorption und/oder Molekular- und Grenzflächenreibung.

Bei der Behandlung der Materialien bzw. Werkstoffe mit Ultraschallschwingungen wird die flüssige oder pastöse Komponente 4, insbes. die genannten Harze, zuerst depolymerisiert, also dünnflüssig oder flüssig und danach wie genannt, erwärmt. Der Grad der Depolymerisation hängt vom chemischen Aufbau bzw. der

187551

Molekularstruktur und die Erwärmung von der Art des Werkstoffes und der Dauer der Ultraschalleinwirkung ab. Nach Beendigung der Einwirkung nimmt das Harz zuerst seinen alten Zustand wieder ein, geht dann in einen gelartigen Zustand über und wird anschließend durch die erzeugte Wärme und/oder die eingebrachten Härtungsmaterialien fest.

Von Vorteil ist es, wenn zwischen die trockenen Verstärkungsmaterialien 3 kompressible Werkstoffe oder Schichten aus Kunststoffen oder Metallen, z. B. Weichschaum oder Metallwatte oder -wolle als Schichten, insbes. als Zwischenschichten eingebracht werden, die mit der flüssigen oder pastösen Komponente 4 bereits gespeichert sind oder nach dem Auf- oder Einbringen gespeichert werden. Auf diese Weise können hochelastische Formkörper auch mit geringen WechseldrUcken hergestellt werden.

Die Herstellung von Formkörpern in Sandwichbauweise wird so vorgenommen, daß dazu nach einer Vorhärtung oder vor Aushärtung (Naßlaminat) der flüssigen oder pastösen Komponente 4 und Entfernung auf einen Teil oder auf die gesamte erzeugte Formkörperoberfläche odor zu beschichtende Fläche (z. B. von Naßlaminaten) auf-schäumbaren Materialien und/oder Stützkerne aufgebracht werden. Anstelle oder weiterhin können nach dem Aufschäumen und/ oder Aufbringen von Stützkörpern entweder zuvor hergestellte Formkörper aufgebracht oder aus den genannten Materialien bzw. Werkstoffen wiederum in erforderlicher Schichtdicke (z. B. mehrere Schichten) aufgebracht worden. Danach wird der gesamte Herstellungsprozeß ab diesem Schritt wiederholt.

Auf diese Woise können z. B. Bootskörper odor Eisenbahnwaggons oder dergl. Formkörper hergestellt werden, die aus einer Außenschale aus faserverstärkten Materialion, einem Kern aus Polyurethanhartschaum oder einem anderen Stützkernmaterial, auch Wabe und einer Innenschale aus faserverstärkten Materialien bestehen.

Daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren blasonfreie, hochfeste und hochdichte Formkörper beliebiger Größe hergestellt und vor ihrer Aushärtung bzw. im noch nassen Zustand sofort mit flüssigen aufschäumbaren Materialien, als Außen- und/oder Zwischenschicht, beschichtet werden können, ist von großem Vorteil.

187 55t

Da die erfindungsgemäß hergestellten Körper blasenfrei sind, können ohne schädliche Folgen genannte Naßlaminate mit aufgeschäumten Stützkernen hergestellt werden. Bisher war das deshalb nicht möglich, weil insbes. bei der Schaumstoffbeschichtung von Naßlaminaten auch nach ihrer Härtung durch Dampfdiffusion Blasen aus dem Laminat austraten und zu Lunkerbildungen an der Grenzschicht GUP/PUR-Schaum (glasfaserverstärktes ungesättigtes Polyester/Polyurethan-Schaum) führten. Dadurch wurde der Verbund zwischen GUP/Schaumstoff gelöst, beeinträchtigte wesentlich die Festigkeit des Verbundkörpers und machte die Verwendung von Formkörpern aus faserverstärkten Werkstoffen mit Schaumstoffbeschichtung für festigkeitsbeanspruchte Bauteile, wie z. B. für Eisenbahnwaggons oder Kühlwagen, unmöglich.

Für verschiedene Anwendungsgebiete ist es von Vorteil, daß die Materialien bzw. Werkstoffe aus einem Brei aus diversen Materialien, z, B. Baustoffen oder dergl., insbes. aus der flüssigen oder pastösen Komponente 4 und aus kurzen Verstärkungsmaterialien 3, insbes. Kurzfasern aus Glas, Metall oder Kohlenstoff oder dergl. oder auch Whiskers bestehen und in diesem Zustand in die Form 1 oder auf oder in den zu beschichtenden Formkörper 27 als Außen- und/oder insbes. Zwischenschicht gebracht worden.

Insbes. zur Beeinflussung der Festigkeitseigenschaften der zu erzeugenden Formkörper oder Schichten ist es von Vorteil, daß mehrere, ggf. in der Größe unterschiedliche Preßbehälter 5 auf die Materialien bzw. Werkstoffe gebracht und/oder mit Materialien unterschiedlicher Wichte gefüllt und/oder mit unterschiedlichen, insbes. hydraulischen Drücken und/oder mit Schwingungen unterschiedlicher Frequenz, Amplitude und/oder Richtung beaufschlagt werden.

Auf diese Weise lassen sich Formkörper oder Schichten erzeugen, die an entsprochenden Stellen oder Zonen unterschiedliche Dichte und/oder Festigkeit aufweisen. Das ist z. B. bei der Herstellung von Booten erforderlich» wo der Bootsboden bis zur Wasserlinie durch Wellenschläge mehr als das Bootsdeck belastet ist;

18755t

oder auch bei anderen Konstruktionen, wie z. B. das Mittelteil fester und dichter als die Seitenteile ausgebildet.

Manchmal ist es von Vorteil, wenn mindestens ein bereits teil~ weise und/oder mehrere bereits teilweise oder vollständig mit dem Medium hoher Wichte gefüllte Preßbehälter 5 in die Form gebracht werden. Auch können zwischen die mit magnetischen oder magnetisierbaren Materialien gefüllten Preßbehälter 5 Preßbehälter 5 mit KiesfUllung oder Quarzsand gebracht werden, z. B. in die Mitte bzw. ins Zentrum der Form 1 als magnetisch nicht mehr beeinflußbares Ballastmaterial.

Erfindungsgemäß notwendig bzw. von besonderem Vorteil ist es, wenn die Materialien bzw. Werkstoffe 3;4 mit Schwingungen regelbarer Frequenz, Amplitude und Folge, insbes. von kurzer Dauer und hoher Steilheit, behandelt werden, weil diese Schwingungen in ihren Parametern dann den Paramotorn des zu erzeugenden Formkörpers oder der Schicht angepaßt werden können.

Weiterhin können die Flüssigkeitsdruckimpulse durch eine stoßweise arbeitende Pumpe erzeugt und auf die Flüssigkeit ausgeübt und/odor auf elektrohydraulischem Woge in der Flüssigkeit selbst erzeugt werden.

Zur Beschichtung von Formkörpern, wie z.B. Behältern oder Liner von innen oder außen wird nach dorn Aufbringen der Materialien bzw. Werkstoffe mindestens ein leerer, ein teilweise odor vollstandig gefüllter ^DreDbohälter in den Hohlraum des Formkörpers und/oder mindestens ein gleicher Preßbehälter von außen um den Formkörper gebracht ung ggf. dort gefüllt. Danach kann dieses so erzeugte Gebilde in eine vorzugsweise zweiteilig ausgebildete Herstellungsform 1 oder einen Autoklaven gebracht werden, die z. B. der danach teilweise oder vollständig verschlossen wird. Auf diese Weise wird die Beschichtung zwischen zwei Preßbehältern 5 α und 5 b durchgeführt.

Zur Benetzung und/oder Verdichtung insbes. großvolumiger Formkörper ist es von Vorteil, daß das flüssige Medium, die Elektroden, die elektrischen Windungen, die Nagnstinduktoren, die Elektromagneten und/oder die Ultraschallschwinger 29 einzeln nacheinander, in Gruppen oder gemeinsam durch eino Programm-

schaltung mit festverschaltetem Programm oder durch eine Programmsteuer- oder -regeleinrichtung nach jeweils vorgegebenen Programmen mit den genannten Impulsen bzw. Impulsfolgen beaufschlagt werden.

Auf diese Weise ist es möglich, den zu erzeugenden Formkörper oder die Schicht 31 kontinuierlich von unten nach oben zu entlüften, zu benetzen und zu verdichten und insbes. die flüssige oder pastöse Komponente 4 der Materialien bzw. Werkstoffe von unten nach oben zu transportieren und gleichmäßig dick oder dünn auf die bzw. in die Verstärkungsmaterialien zu verteilen .

Zur Einsparung von gerätetechnischem Aufwand ist es erfindungsgemäß auch möglich und vorteilhaft, wenn die Schwingungserzeuger oder -übertrager, z. B. Vibratoren oder magnetostriktive Ultracchallschwinger kontinuierlich oder diskontinuierlich über die Preßbehälter- und/oder Horstellungsformoberfläche bzw. die Formkörper- oder Lineroberflache, vorzugsweise von unten nach oben wendelförmig oder dergl. bewegt werden bzw. transportiert werden.

Hierbei ist os erforderlich, daß zwischen der genannten Wandung bzw. Oberfläche und den Schwingungserzeugorn ein direkter Kontakt besteht.

Die Außenbeschichtung eines Formkörpers oder Behälters geschieht dadurch, daß dieser mit den genannten Materialien χ bzw. Werkstoffen 3;4 bzw. den trockenen Verstärkungsmaterialien 3 beschichtet und anschließend in eine Horstellungsform 1, insbes. mit Deckel 12 gebracht und dort nach dem erfindungsgemäßen Vorfahren analog der Fig. 1 bis 7 hergestellt wird.

Durch die Erfindung ist es erstmalig möglich, Formkörper aus faserverstärkten Werkstoffen, auch in Verbund- bzw. Sandwichbauweise, herzustellen, die blasenfrei, innig und vollständig benetzt, hochdiclit und hochfest sind, einen hohen Glasgohalt bzw, Gehalt an Verstärkungsmatericlien aufweisen, hinterschnitten sein können, in der Größe nach oben nicht begrenzt sind, schädliche Nachwirkungen durch Luftaustritt, insbes, bei Verbundkörpern, nicht auftroton, insbes. bei Verdichtung durch

187551

Magnet- und/oder Ultraschallfelder leichte Kunststofformen, z. B. aus faserverstärkten Werkstoffen, verwendet werden können, wobei bei entsprechender Gestaltung der Schwinger 29 eine universelle Anwendung auch dieser für die Herstellung von Formkörpern auch unterschiedlicher Gestalt und Größe möglich ist.

Auch können z. B. die elektrischen Windungen oder Spulen bei der Erzeugung der Herstellungsform 1 mit einlaminiert werden,

Claims

187 551 Erf indungsansp ruoh :

1. Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus faserverstärkten Werkstoffen, insbesondere aus Schichten aus faserverstärkten Kunststoffen und anderen Werkstoffen auch unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung und/oder Dichte, Ъеі dem die Werkstoffe in der jeweils erforderlichen Zusammensetzung, Form, Menge und Zeiteinheit den einzelnen Herst ellung s stufen bzw· -vorrichtungen zugeführt und dort Ъе- bzw. verarbeitet werden, wobei die mit Härter und/oder Beschleuniger und/oder Aktivatoren bzw. Sensibilisatoren und/oder Thixotropiermittel oder dergl. gemischten Werkstoffe und/oder Schichten auf unbewegte oder bewegte bzw. transportierte oder gedrehte Oberflächen von Unterlagen, Kernen oder Herstellungsformen oder in diese gebracht v/erden und die Formung und/oder Tränkung und Benetzung insbesondere der Verstärkungsma« terialien mit den vorzugsweise aus ungesättigten Polyestern oder aus Epoxidharzen bestehenden Bindemitteln und ihre blasenfreio Verdichtung und Ausrichtung durch auf die Werkstoffe periodisch übertragene kinetische Energie vorzugsweise in Form von mechanischen Schwingungen, mit gleichzeitiger oder anschließender Formung und/oder Verfestigung, vorzugsweise durch Energiezufuhr, insbesondere durch geeignete elektromagnetische Wellen, durchgeführt wird, und bei dem die mechanischen Schwingungen oder Druck- oder Stoßimpulse vorzugsweise mosaikartig an unterschiedlichen Einleitungsorten gleichzeitig oder auch wechsel- oder zonenweise in einer elastisch deformierbaren, z. B. aus flexiblen Werkstoffen oder dünnem Blech bestehenden Wandung einer Unterlage, eines Kerns und/oder einer Herstellungsform und/oder einer in der IJälio derOberfläche der Unterlage, des Kerns und/oder der Herstellungsform angeordneten entsprechenden dünnen Schicht und/oder in einem einseitig an die Wandung und/oder die dünne Schicht grenzenden und mit mindestens einem fechüttfähigen, pastenförmige^

187 551

flüssigen oder gasförmigen Medium gefüllten Raum oder Hohlraum erzeugt und/oder auf die entsprechende Wandung, die dünne Schicht oder das Medium transmittiert und/oder mittels der Wandung, der dünnen Schicht und/oder des Mediums auf die Werkstoffe übertragen werden, wobei die Werkstoffe in bekannter V/eise — wie z. B. durch das Paser/Harz-Spritzverfahren, durch Aufbringen von trockenen Verstärkungsmaterialien als Matten, Gewebe, Stränge, Whiskers oder dergl. oder als Vorformlinge oder dergl· — in eine offene oder verschließbare Herstellungsforn gebracht und insbesondere die trockenen Verstärkungsmaterialien gegen Abrutschen von schrägen oder senkrechten Formwandungen gesichert, d. h· fixiert bzw. gehalten werden, nach Р>аи«+лъчМЪ

gekennzeichnet dadurch, daß die auf oder in eine Herstellungsform, einen Kern oder einen von innen und/oder außen zu beschichtenden Formkörper in bekannter Weise gebrachten Werkstoffe und/oder Schichten durch den zuerst auf ein Flächenelement und danach mit ständig vergrößernder Fläche auf ihre gesamte Oberfläche ausgeübten Druck (statischer und/oder hydrostatischer Druck) mindestens eines in einen flexiblen Preßbehälter für die jeweilige Herstellung zu füllenden, unkompressiblen schüttfähigen festen und/oder flüssigen, mehrfach unverbrauchbar benutzbaren Mediums vorzugsweise höherer Wichte als die Werkstoffe odor Schichten und durch einen auf das Medium von außen ausgeübten und/ oder im Medium erzeugten und über den Preßbehälter bzw· seine Wandung auf die Werkstoffe übertragenen Druck (Preßdruck) und/oder durch auf das Medium ausgeübte und/oder im Medium erzeugte und über den Preßbehälter bzw. seine Wandung auf die Werkstoffe und/oder Schichten übertragenen Druckimpulse oder Stoßwellen und/oder Ultraschallschwingungen geformt, entlüftet und verdichtet und dabei bzw. vor der Entformung durch Wärmezuführung teilweise oder vollständig verfestigt bzw. gehärtet werden, anschließend das Medium aus dem Preßbehälter transportiert bzw. gepumpt und der Preßbehälter aus der Form oder dem Kern entnommen wird.

187 551

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß auf die im Paser/Harz-Spritzverfahren in die Form, einen Kern oder auf oder in einen zu beschichtenden Formkörper wie z.B. Behälter oder Liner gebrachten Materialien oder Werkstoffe unmittelbar, auf die in die Form oder den zu beschichtenden Formkörper von innen und/oder außen gebrachten trockenen oder teilweise mit der flüssigen Komponente beschichteten Verstärkungsmaterialien oder die Vorformlinge erst nach Einbringen insbesondere Eingießen einer dosierten Menge der flüssigen oder pastenförmigen Komponente der Materialien bzw. Werkstoffe — vorzugsweise unter Zwischenlage einer Folie, z. B. einer Polyvinylalkoholfolie oder einer sonstigen Trennmittelschicht — mindestens ein offener oder verschließbarer, beispielsweise stark dehnbarer, aus Uatur- oder synthetischem Kautschuk oder Plast bestehender Preßbehälter — vorzugsweise an der tiefsten Stelle — gebracht und mit mindestens einem unkompressiblen flüssigen und/oder festen Medium vorzugsweise höherer Wichte als die genannte flüssige oder pastenförmige Komponente vorzugsweise kontinuierlich teilweise oder vollständig gefüllt wird und dadurch die Materialien bzw. Werkstoffe von unten nach oben entlüftet, geformt und verdichtet und die Materialien, insbesondere die Verstärkungsmaterialien mit der flüssigen oder pastösen Komponente benetzt werden, danach in bekannter Weise eine Teil- oder Vollhärtung durchgeführt wird, sodann der Preßbehälter entleert und entfernt und zuletzt der so entstandene Formkörper entformt, ggf. nachgehärtet wird.

3. Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Preßbehälter nach dem Füllen teilweise oder vollständig verschlossen -- ggf. auch die Herstellungsform bzw. der zu beschichtende Formkörper umschlossen oder verdeckelt wird — und das im Preßbehälter befindliche Medium, insbesondere die Flüssigkeit vorzugsweise zur v/eiteren Entlüftung und Verdichtung unter Druck gesetzt und zum späteren Entleeren und/ oder Entformen vd.eder entspannt wird und/oder daß der Preß-

187 551

behälter teilweise oder vollständig aus magnetischen oder magnetisierbaren Materialien, z.B. aus Magnetgummi, besteht und/oder mit solchen Materialien gefüllt ist.

4. Verfahren nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß als flüssiges oder fließfähiges Medium eine dielektrische Flüssigkeit, beispielsweise präpariertes Wasser, Öl, magnetische oder magnetisierbare Flüssigkeiten (ferromagnetische Flüssigkeiten oder Suspensionen, insbesondere kolloide ferromagnetische Lösungen), z. B. Flüssigkeit- bzw. Öl/Magnetbzw. Metallpulver- oder sonstige Pulveremulsionen oder Dispersionen oder dergl., kalte Flüssignetalle oder dergl., insbesondere Mischungen aus Flüssigkeiten und festen Bestandteilen und als schüttfähige, d. h. pulverförmige, körnige oder granulierte Medien, insbesondere magnetische oder magnetisierbare Metalle oder Mineralien, kleine Hartferritmagnete, z. B. in Form von Nadeln oder dergl., Kugeln, z. B. aus Stahl oder nickel oder dergl., Kiespartikel oder dergl. verwandt v/erden.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Materialien bzw, Werkstoffe zur blasenfreien Verdichtung und Wechseldruckpressung direkt und/oder über die Form oder die zu beschichtende Formkörperwandung und/oder die Preßbehälterwandung mit mechanischen und/оder UItracchallschwingungen beaufschlagt werden, beispielsweise in Form von Flüssigkeitsdruckimpulsen oder Stoßwellen, magnetisch erzeugten mechanischen oder Ultraschallschwingungen oder dergleichen.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Schwingungen oder Impulse oder die Druckoder Stoßwellen von außen auf das Medium, den Preßbehälter, die Herstellungsform oder den zu beschichtenden Formkörper ausgeübt und/oder im Medium, z. B, auf elektrohydraulischem Wege durch Hochspannungs- bzw. Funkenentladung und/oder in den Materialien bzw. Werkstoffen selbst erzeugt werden.

187 551

7· Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß der Preßbehälter nach der Schwingungsausübung und einer Teil- oder Vollhärtung, beispielsweise durch Wärme, z. B, erzeugt durch umgewandelte Ultraschallenergie in Wärme infolge von Ultraschallabsorption und/oder Molekular- und Grenzflächenreibung oder durch Fotopolymerisation mittels in die flüssige Komponente eingebrachter Sensibilisatoren und anschließender UV- oder UR- oder sonstiger Bestrahlung oder dergl. entleert bzw. ausgepumpt und aus der Form entnommen wird, ggf. die genannte Teil- oder Vollhärtung erst nach vorgenanntem Schritt durchgeführt wird.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß anstelle der? eines Teiles der oder zusätzlich zu der flüssigen Komponente der Materialien bzw· Werkstoffe kompressible poröse Werkstoffe bzw. Schichten aus Kunststoffen oder Metallen, z. B. aus temperaturbeständigem Weichschaumstoff, Metallwatte oder -wolle oder dergl., insbesondere als Zwischenschicht in die Form oder in und/ oder auf den zu beschichtenden Formkörper gebracht werden, die mit der flüssigen Komponente oder einem Teil dieser gespeichert sind oder werden«,

9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, insbesondere zur Herstellung von Formkörpern in Sandwichbauweise und/oder Schichten unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung und/oder Dichte oder Wichte, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer Vorhärtung bzw. vor Aushärtung der flüssigen Komponente und Entformung auf einen Teil oder die gesamte erzeugte Formkörperoberfläche oder zu beschichtende Fläche aufschäumbare Materialien und/oder Stützkerne gebracht, ggf. nach dem Aufschäumen und/oder Aufbringen der Stützkerne entweder zuvor hergestellte Formkörper aufgebracht oder aus den genannten Materialien bzw. Werkstoffen wiederum in erforderlicher Schichtdicke aufgebracht und der gesamte Herstellungoprοζeß ab diesem Schritt wiederholt wird.

187 551

10. Verfahren nach den. Ansprüchen 1 bis 9, gekennzeichnet dadurch, daß die Materialien bzw, Werkstoffe aus einem Brei aus diversen Materialien, insbesondere aus der flüssigen Komponente und aus kurzen Verstärkungsmaterialien, insbesondere Kurzfasern aus Glas, Metall oder Kohlenstoff oder auch Whiskers bestehen und in diesem Zustand in die Form oder auf oder in den zu beschichtenden !Formkörper gebracht werden·

11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, insbesondere zur Beeinflussung der Festigkeitseigenschaften bzw. einzelner Zonen des Formkörpers oder der Schicht, gekennzeichnet dadurch, daß mehrere, ggf. in der Größe unterschiedliche Preßbehälter auf die Materialien bzw. Werkstoffe gebracht und/oder mit Materialien unterschiedlicher -Wichte gefüllt und/oder mit unterschiedlichen, insbesondere hydraulischen Drücken und/oder mit Schwingungen unterschiedlicher Frequenz, Amplitude und/oder Richtung beaufschlagt v/erden.

12. Vorfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11, gekennzeichnet dadurch, daß mindestens ein bereits teilweise und/oder mehrere bereits teilweise oder vollständig mit dem Medium höherer Wichte gefüllter Preßbehälter in die Form gebracht werden.

13. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 12, gekennzeichnet dadurch, daß Schwingungen regelbarer Frequenz, Amplitude und Folge, insbesondere von kurzer Dauer und hoher Steilheit verwandt und in ihren Parametern der Schichtdicke und Festigkeit des zu erzeugenden Formkörpers oder der Schicht angepaßt werden.

14. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 13, gekennzeichnet dadurch, daß die Flüssigkeitsdruckimpulse durch eine stoßweise arbeitende Pumpe erzeugt und auf die Flüssigkeit ausgeübt und/oder auf elektrohydraulischem Wege in der Flüssigkeit erzeugt werden.

187 551

15· "Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 14, insbesondere zur Herstellung von Behältern oder zur Beschichtung von Formkörpern oder Liner von innen und/oder außen, gekennzeichnet dadurch, daß nach dem Aufbringen der Materialien bzw. Werkstoffe mindestens ein leerer, ein teilweise oder vollständig gefüllter Preßbehälter in den Hohlraum des Behälters bzw, Formkörpers oder liner und/oder mindestens ein gleicher Preßbehälter von außen um den Behälter, Formkörper oder liner gebracht und ggf. dort gefüllt wird, ggf. nach Einbringen des Behälters, Formkörpers oder Liner in eine Form, einen Autoklaven oder dergl., die bzw, der anschließend teilweise oder vollständig verschlossen wird.

16. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 15. gekennzeichnet dadurch, daß das flüssige Medium, die Elektroden, die elektrischen Windungen, die Magnetinduktoren, die Elektromagneten und/oder die Ultraschallschwinger einzeln nacheinander, in Gruppen oder gemeinsam durch eine Programmschaltung mit festverschaltetem Programm oder durch eine Programmsteueroder -regeleinrichtung nach jeweils vorgegebenen Programmen mit den genannten Impulsen bzw. Impulsfolgen beaufschlagt werden.

17. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 16, gekennzeichnet dadurch, daß die Schwingungserzeuger bzw.-Übertrager, z. B. Vibratoren oder magnetostriktive Schwinger kontinuierlich oder diskontinuierlich über die Preßbehälter- und/oder Herstellungsformoberfläche bzw. die Formkörper- oder Lineroberfläche, vorzugsweise von unten nach oben wendelförmig oder dergl. bewegt bzw*, transportiert werden.

18. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 17, in bekannter Weise bestehend aus einer offenen, teilweise oder gasdicht verschließbaren, a» B₄ ein- oder mehrfach geteilten Herstellungsform und einem auf die Materialien bzw. Werkstoffe wirkbaren flexiblen und in Volumen vergrößerbaren Preßbehälter, dadurch gekennzeichnet , daß der offene oder gasdicht verschließbare

187 551

Preßbehälter (5) mindestens ein unkompressibles flüssiges und/oder festes dielektrisches und/oder permeables oder ein anderes Medium (6) höherer Wichte als die flüssige Komponente der Materialien bzw. Werkstoffe enthält und/ oder über eine Druckleitung (8) mit einer einen hydraulischen Druck und/oder einer Flüssigkeitsdruckimpulse erzeugenden Einrichtung, beispielsweise einer stoßweise arbeitenden Pumpe (9) und/oder über in der Flüssigkeit angeordnete Elektroden (14) und diese mit mindestens einem Schwingungserzeuger (26) mit Stoßstrom-- bzw. Impulsgenerator (17), bestehend aus Umformer, Gleichrichter, Entlader, Schalter, Energiespeicher bzw. Kondensator, ggf. Transformatoren, und einem Hetz bzw. einer Spannungsquelle (18), und/oder mit mindestens einer, vorzugsweise einer Anzahl an oder in der Nähe der Form- oder Behälter- oder Xinerwandung angeordneten elektrischen Windungen, Spulen, Magnetinduktoren, Elektromagneten, Vibratoren und/oder Ultraschallschwingern (19;29) und einem Schwingungserzeuger (26), bestehend aus einem Schalter (20) in Form einer Halbleiterdiode, einem Programmkommutator bzw· einem Programmschaltwerk (21), einem Energiespeicher bzw. Kondensator (22), einem Speiseteil (23), einem Schalter (24) und einem Hetz bzw. einer Speisespannungsquelle (25), in Wirkverbindung steht und bei Betrieb in mechanische und/oder mtraschallsehwingungen gerät and diese auf die zwischen seiner und der Form- bzw. Behälter- bzw. Formkörper bzw. Linerwandung befindlichen Materialien bzw. Werkstoffe überträgt .

19. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 18, gekennzeichnet dadurch, daß die Form und/oder ihr Deckel (12) bzw. der zu beschichtende Behälter, Formkörper oder biner (27) oder sein Deckel eineAnzahl kleine Entlüftungsöffnungen oder Ventile (13) an ihrer höchsten Stelle, insbesondere an Ecken und Kanten, ggf. über die gesamte Ober-bzw. Mantelfläche verteilt, aufweist.

87 551

20. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 19,'gekennzeichnet dadurch, daß die Abstände der Elektroden (14) zueinander und/oder zur Preßbehälterwandung variierbar sind und/oder mindestens eine Elektrode eines Elektrodenpaares oder der Paare an Erde liegt.

21. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 20, gekennzeichnet dadurch, daß der Preßbehälter (5) aus zwei Hüllen besteht, zwischen denen sich das !inkompressible Medium (6) befindet und in dessen Hohlraum mindestens ein Kern (30), beispielsweise ein Wickelkern oder die oder mindestens ein Teil der Porm (1) oder des zu beschichtenden Formkörpers oder Liner, ggf. auch die Materialien bzw. Werkstoffe (3;4) und/oder die elektrischen Wicklungen bzw. Windungen, Magnetinduktoren, Vibratoren oder UItraschallschwinger (19;29) oder auch eine ggf. hydraulisch gespannte Flüssigkeit angeordnet sind.

22. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 21, gekennzeichnet dadurch, daß die Querschnitte der einzelnen elektrischen Windungen (19) oder die Drahtquerschnitte der Spulen von den Magnetinduktoren, Elektromagneten oder Ultraschallsehwingem (29), die an verschiedenen Orten liegen, unterschiedlich sind, ggf. auch die Abstände der einzelnen Windungen zueinander.

23. Einrichtung nach den Ansprächen 1 bis 22, gekennzeichnet dadurch, daß die um die Herstellungsform (1) oder den formkörper oder liner gewickelte oder in dessen liähe gebrachte elektrische Wicklung oder Spule (19) bifilar oder in Zickzackform oder dergD.., z. B. zur Erzeugung eines inhomogenen Magnetfeldes, gewickelt ist»

24. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 23, gekennzeichnet durch mindestens einen aus vorzugsweise einer Anzahl Induktionsspulen bestehenden und über die den Materialien bzw. Werkstoffen (3»4) abgewandte Seite der Oberfläche des Preßbehölters (5) und/odei' der Herstellungsform (1) usw.

187 551

beweg- bzw. fahrbaren und in mehrachsiger Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit steuerbaren Magnetinduktor, Elektromagneten, Vibrator oder Ultraschall- insbesondere Magnetostriktivsehwinger (29)·

25· Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 24, gekennzeichnet dadurch, daß die Versteifungen und/oder Armierungen (2) der aus Kunststoffen bestehenden Herstellungsform (1) aus magnetоstriktivem Metall bestehen und vorzugsweise in vorgesehenen Aussparungen mit elektrischen Wicklungen ausgerüstet sind (magnetostriktive Herstellungsform).

26, Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 25, gekennzeichnet dadurch, daß die Form (1) und/oder die Versteifungen (2) mit den Schwingern (29) starr gekoppelt sind.

Hierzu .^!„Seiten Zeichnungen