DE2439649A1

DE2439649A1 - Mit geschnittenen und endlosen fasern verstaerkte kunstharzformmasse in bandform

Info

Publication number: DE2439649A1
Application number: DE2439649A
Authority: DE
Inventors: Albert Spaaij
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-08-19
Filing date: 1974-08-19
Publication date: 1976-03-11
Also published as: DE2439649B2; FR2282329A1; GB1499836A; NL7509498A; FR2282329B1; BE831797A; TR18784A; IT1040500B; BR7505265A

Description

Albert Spaay 7518 Bretten

Mit geschnittenen und endlosen Fasern verstärkte Kunstharzformmasse in Bandform

Bei bandförmigen Kunstharzformmassen, die mit Glasfasern verstärkt sind, ist es bekannt, die Glasfasern in mehreren Schichten sowohl in Form von geschnittenen Fasern als auch in Form von endlosen Fasern einzulagern. Besonders vorteilhaft ist es, die endlosen Fasern in wirrer, regelloser Verteilung einzubringen, da hierdurch eine gleichmäßige Verteilung der Fasern auch nach der Verformung in der Presse und im fertigen Preßteil besser gewährleistet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kunstharzformmasse anzugeben, die für solche Preßteile besonders geeignet ist, welche in einer Richtung eine besonders große Zug- und Biegefestigkeit haben sollen. Weiterhin soll die Masse ein großes Flächengewicht von

mehr als 6kg/m haben und die Glasfasern so verteilt sein, daß ein homogener Fasergehalt auch beim Preßvorgang und im fertigen Preßteil vorhanden ist. Mit dieser neuen Masse wird es möglich, langgestreckte Teile oder Teile, die in einer Richtung besonders stark beansprucht sind, z. B. Schalensitze, Klemmleisten, Stoßstangen, Frontteile, Kotflügel und Kabinenteile von Kraftfahrzeugen bei gleicher Festigkeit wie bisher mit geringerer Wandstärke bzw. bei gleicher Wandstärke mit höheren Festigkeitseigenschaften in der Presse herzu-

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stellen. Das Flächengewicht der Masse kann so hoch eingestellt werden, daß die Presse direkt vom Band nach Abschneiden eines abgewogenen Stückes beschickt werden kann, ohne daß wie bisher Stücke der Formmasse aufeinandergelegt werden müssen, um das erforderliche Flächengewicht zu erhalten.

Bei Formmassen, deren Glasfaserverstärkung nur aus geschnittenen Fasern besteht, ist keine gleichmäßige Verteilung der geschnittenen Fasern im Preßteil, zu erreichen. Mit der Verwendung einer zusätzlichen Schicht von endlosen Fasern in wirrer Verteilung zu den geschnittenen Fasern verbessert sich die Glasfaserverteilung im Preßteil.

Eine Kunstharzformmasse in Bandform, die für Preßteile mit besonders günstigen Festigkeitseigenschaften in einer Vorzugsrichtung geeignet ist und welche die oben angegebenen günstigen Eigenschaften in bezug auf die Faserverteilung und das Flächengewicht besitzt, ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu einzelnen Lagen von geschnittenen Fasern und von endlosen, in wirrer Verteilung abgelegten Fasern mindestens eine Lage von parallelliegenden gestreckten Fasern in die Formmasse eingebettet ist. Zweckmäßig werden in der Mitte des Querschnittes zwei Lagen von endlosen Fasern in wirrer Verteilung und dazwischen eine Lage von endlosen parallel und gestreckt liegenden Fasern eingelagert. Besonders günstig ist es, beidseitig zu der Lage der parallel angeordneten Fasern zusätzlich noch geschnittene Fasern einzulagern, die kürzer sind als die in. den anderen Lagen der Formmasse schon verwendeten geschnittenen Fasern.

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Die neue Formmasse wird auf einer an sich bekannten Bandanlage hergestellt, die mehrere Stationen zur Aufgabe der Harzansätze sowie der geschnittenen und der endlosen Fasern besitzt. Es werden Harzansätze mit Schnelleindickungskomponenten verwendet.

Besonders vorteilhaft ist es, einen dreistufigen Verfahrensablauf vorzusehen. In der ersten Stufe werden die geschnittenen und endlosen wirr verteilten Fasern in den Harzansatz eingebettet und die Schichten in an sich bekannter Weise gut durchmischt, so daß eine homogene Faserverteilung, vorliegt. Die Durchmischung kann in der sogenannten mäanderischen Doppelbandanlage vorgenommen werden. In der zweiten Verfahrensstufe werden auf die bandförmige Masse parallele ,endlose Fasern abgelegt und von einer Harz und gegebenenfalls Glasfasern enthaltenden Schicht abgedeckt. Die abdeckende Schicht kann in gleicher. Weise zusammengesetzt und hergestellt sein wie die Grundschicht, auf der die parallelen endlosen Fasern abgelegt wurden. In der dritten Verfahrensstufe wird das so hergestellte Schichtpaket mit Hilfe von Walzen leicht gestreckt, so daß die eingelagerten parallelen endlosen Fasern eine Vorspannung erhalten.

Die dritte Verfahrensstufe kann auch entfallen, wenn die Masse bei der Herstellung des Preßteiles in der Presse einer sehr starken Streckung in der Vorzugsrichtung unterworfen wird.

In der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele für den Aufbau der Formmasse in Figur 1 und 2 und für Herstellungsverfahren in Figur 3 bis 5 angegeben.

Bei der bandförmigen Formmasse, die nach Figur 1 im

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Querschnitt senkrecht zur Bandachse dargestellt ist, liegen in der Harzansatzschicht geschnittene Fasern 4, endlose Fasern in wirrer Verteilung 6, parallelliegende Fasern 15 und darüber wieder endlose Fasern 4. Es ist zweckmäßig, in den Oberflächenschichten geschnittene Fasern vorzusehen, damit die aus der Formmasse hergestellten Preßteile Oberflächen ohne sichtbare Strukturierung durch endlose Fasern besitzen.

Nach Figur 2 liegen in der Masse eingebettet zwischen endlosen wirr verteilten Fasern 6 die parallel abgelegten Fasern 15 und beiderseits hierzu geschnittene Fasern 8 mit kürzerer Schnittlänge als die geschnittenen Fasern 4 in den oberflächennahen Schichten.

In Figur 3a ist eine Herstellungsmaschine mit mehreren Stationen für die Aufgabe der Harzansätze und der Fasern schematisch dargestellt. Dabei wird zunächst auf ein Tragband bzw. eine Tragfolie 1 Harzansatz 2 aufgetragen und dann über ein Breitschneidwerk 3 geschnittene Fasern 4 von z. B. 50 mm Faserlänge aufgeflockt. Über eine Einrichtung 5 werden endlose Fasern 6 in wirrer Verteilung abgelegt und anschließend über ein weiteres Breitschneidwerk 7 geschnittene Fasern 8 von z. B. 25 mm Länge aufgeflockt. Über eine Tragfolie 9 wird eine Harzansatzschicht 10 zugeführt und auf das Schichtpaket aufgebracht. Das Paket durchläuft dann mäanderförmig eine Doppelreihe von gegeneinander versetzten Walzen, (sogenannte mäandrische Doppelbandanlage) von denen nur die Walzen 11 und 12 dargestellt sind. In an sich bekannter Weise wird hier infolge der Einwirkung der Walzenreihe und von unter Zugspannung stehenden Bändern 14 eine gute Imprägnierung und Durchmischung der einzelnen Schichten erreicht. Von

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dem aus der Doppelbandanlage austretenden Schichtpaket wird anschließend die Tragfolie 9 abgezogen und bei 13 aufgewickelt.

über eine Zuführeinrichtung 22 werden parallelliegende Glasfasern 15 zugeführt und auf der Oberfläche des Schichtpaketes abgelegt. Diese endlosen Glasrovings können ein Gewicht von 600 bis 4800 TEX besitzen und verbinden sich an der Oberfläche mit der noch klebrigen Harzschicht. Die parallelen Fasern können über die ganze Breite des Bandes oder auch nur über der einen Hälfte abgelegt werden. Die untere Tragfolie 1 wird entfernt und auf der Rolle 16 aufgewickelt. Im Anschluß daran wird über ein Leitblech 17 die Faltung des Bandes um seine Längsachse eingeleitet. Der Ablauf der Faltung ist in der teilweise perspektivischen Darstellung der Figur 3b angedeutet. Mittels eines entsprechend ausgebildeten Leitbleches 17 wird die eine Hälfte des Bandes angehoben. In der Mitte, an der Knickstelle wird eine von der Halterung 18 geführte Rolle 19 oder eine abgerundete Gleitkufe angesetzt und der Faltungsvorgang fortgesetzt. Mehrere zur Auflagefläche des Bandes geneigte Walzen 22 (vgl. Darstellung nach Figur 3c, nur eine Walze ist dargestellt) vollenden die Faltung bis beide Bandhälften aufeinanderliegen.

Schließlich wird das Schichtpaket über Andruckwalzen zusammengepresst. Das Band kann dann unmittelbar auf eine Bandwaage 21 laufen, wo automatisch abgewogene Bandstücke abgeschnitten und einer Presse zur Weiterverarbeitung zugeführt werden. Die Bandstücke werden dabei so. in die Presse eingelegt, daß die parallelen Glasfasern in Richtung der erwünschten Vorzugsrichtung der Festigkeit des Preßteiles liegen.

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Die Temperaturführung auf der Herstellungsmaschine wird in der Weise beeinflußt, daß die untere Schicht der Formmasse bis zu der Stelle wo die Faltung erfolgt, eine um etwa 20 höhere Temperatur erhält als die obere Schicht, damit der Reifungsprozeß hier schneller abläuft, die Masse schneller eindickt und auch mechanisch stabiler wird.

Abweichend von der Darstellung der Figur 3 kann das Schichtpaket auch in der Weise hergestellt werden, daß anschließend an das Aufbringen der parallelen Glasfasern 15 über eine Rundungswalze eine bandförmige Formmasse aufgelegt wird, welche die Fertigungsstufen einschließlich des Durchlaufens der Doppelbandanlage bereits hinter sich hat und in einer zweiten parallel betriebenen Anlage hergestellt wird oder welche unmittelbar vorher produziert und im Vorrat gehalten wurde.

Auch kann als weitere Abwandlung zwischen den einzelnen Stationen zur Aufgabe der Glasfasern noch Harzansatz, z. B. über entsprechende Breitschlitzdüsen zugegeben werden.

Die parallel aufgebrachten Glasrovings liegen in der Formmasse gestreckt und haben nach Durchlaufen der Andruckwalzen 20 eine gewisse Vorspannung in Längsrichtung. Da die parallelen Fasern zwischen den geschnittenen kurzen Fasern und den wirr verteilten endlosen Fasern eingeschlossen sind, bleiben sie auch beim Preßvorgang in der Vorzugsrichtung. Die geschnittenen kurzen Fasern verzahnen sich mit der Schicht der wirren endlosen Fasern und den parallelen Fasern. Ohne diese Maßnahme kann es zu Delaminierungser-

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scheinungen zwischen den Schichten der wirr verteilten endlosen Fasern und der Schicht der parallelen Fasern kommen. Die endlosen Fasern mit wirrer Verteilung, die beim Preßvorgang weniger stark fließen, tragen dazu bei, daß die parallelen Fasern unter dem Preßdruck, wenn die Masse fließt, nicht auseinandergedrängt werden oder sich übereinanderschieben. Es bleibt die Vorzugsrichtung erhalten und damit die günstigen Festigkeitseigenschaften für die spätere Kräfteaufnahme im Preßteil.

Als vorteilhaft hat sich für die Aufteilung der GlasfaserverStärkung ein Verhältnis von 60% geschnittenen zu 40% endlos in wirrer Verteilung aufgebrachten Glasrovings ergeben. Von den geschnittenen Rovings besteht etwa 1/3 aus Fasern kürzerer Faserlänge.

Anhand der Figuren 4 und 5 der Zeichnung soll noch erläutert werden, daß die Faltung der bandförmigen Formmasse auch in anderer Weise/abweichend von der Darstellung nach Figur 3 erfolgen kann. Nach Figur 4 werden die parallelen Glasrovings auf einer Breite entsprechend 2/3 der gesamten Bandbreite abgelegt (Fig. 4a) und in einer ersten Faltung der von parallelen Rovings freie Teil aufgefaltet (Figur 4b). Anschließend wird eine weitere Faltung durchgeführt, wobei eine Form gemäß Figur 4c entsteht und drei Schichten Formmasse übereinanderliegen.

Nach Figur 5a werden die parallelen Glasrovings in der Mitte der bandförmigen Masse über eine Breite von etwa 2/3 der Gesamtbreite abgelegt. Die Faltung wird von beiden Rändern des Bandes her vorgenommen, so daß die Form nach Figur 5b erhalten wird. Um das Flächengewicht noch

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mehr zu vergrößern, kann in einem weiteren Faltungsschritt nochmals eine Faltung um die Mittellinie.vorgenommen werden, so daß vier Schichten Formmasse übereinanderliegen. Nach jeder Faltung wird die Masse über Andruckwalzen leicht zusammengepreßt, damit sich die einzelnen Schichten miteinander verbinden.

10 Patentansprüche
2 Bl. Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche :

1. Mit geschnittenen und endlosen Glasfasern verstärkte Kunstharzformmasse in Bandfonn, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu einzelnen Lagen von geschnittenen Fasern und von endlosen, in wirrer Verteilung abgelegten Fasern mindestens eine Lage von parallelliegenden gestreckten Fasern in die Formmasse eingebettet ist.

2. Kunstharzformmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mitte des Querschnittes zwei Lagen von endlosen Fasern in wirrer Verteilung und dazwisehen eine Lage von endlosen parallelliegenden gestreckten Fasern eingelagert sind.

3. Formmasse nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß beidseitig zu der Lage von parallelliegenden gestreckten Fasern geschnittene Fasern angeordnet sind.

4. Formmasse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiderseits der Lage der parallelen Fasern eingelagerten geschnittenen Fasern kürzer, vorzugs\veise halb so lang sind wie die geschnittenen Fasern in den anderen Lagen der Formmasse.

5. Formmasse nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse aus zwei getrennt gefertigten und dann

z. B. über eine Rundungswalze aufeinandergelegten Bändern zusammengesetzt ist.

6. Verfahren zur Herstellung der Formmasse nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse mittels einer Faltung des Bandes um seine Längsachse hergestellt ist.

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7· Verfahren zur Herstellung der Formmasse nach An- —^ spruch 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß in einem dreistufigen Verfahrensablauf in der ersten Stufe die geschnittenen und endlosen wirr verteilten Fasern in Harzansatz eingebettet und gut durchmischt bzw. homogenisiert werden und daß in der zweiten Verfahrensstufe die parallelliegenden endlosen Fasern abgelegt und von einer Harzansatz und Fasern enthaltenden Schicht abgedeckt werden und daß in einer dritten Verfahrensstufe unter Verwendung von Walzen das Schichtpaket leicht gestreckt wird, so daß die parallelen endlosen Fasern eine Vorspannung erhalten.

8. Verfahren zur Herstellung der Formmasse nach Anspruch 1 bis 4 mittels einer Bandanlage mit mehreren Stationen zur Aufgabe der Harzansätze, der geschnittenen und der endlosen Fasern, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst in an sich bekannter Weise Harzansatz, geschnittene Fasern und endlose Fasern in wirrer Verteilung aufgegeben und dann geschnittene Fasern kürzerer Länge aufgebracht und mit Harzansatζ bedeckt weiden, daß anschließend die Schichten eine Doppelreihe von gegeneinanderversetzten Walzen mäanderförmig mit großem Umschlingungswinkel durchlaufen, daß dann nach Entfernen -der oben liegenden Tragfolie die parallelliegenden endlosen Fasern aufgegeben werden und eine Faltung des Bandes um die Längsachse erfolgt und daß abschließend das Schichtpaket durch Andruckwalzen geführt wird.

9. Verfahren zur Herstellung der Formmasse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die parallelliegenden end-

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losen Fasern nur über die halbe Breite des Bandes aufgegeben werden und dann anschließend die Faltung des Bandes um die Längsachse vorgenommen wird.

10.Verfahren zur Herstellung der Formmasse nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die parallelliegenden endlosen Fasern nur über 2/3 der Breite des Bandes aufgegeben werden und eine mehrfache Faltung des Bandes um die Längsachse vorgenommen wird.

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