DE2443117A1 - PROCESS FOR CONTINUOUS PRODUCTION OF FIBER REINFORCED LAYERS - Google Patents
PROCESS FOR CONTINUOUS PRODUCTION OF FIBER REINFORCED LAYERSInfo
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Description
Dr. E. Wiegend. Dlpl.-Ing. W. Niemana Dr. M. Kohler. Olpl.-lng. C. Gsfnhanfi Dr. E. Weighing. Dlpl.-Ing. W. Niemana Dr. M. Kohler. Olpl.-lng. C. Gsfnhanfi
PatentanwältePatent attorneys
Hamburg 50 - Königstraße 23 W.264-37/74 12/Sch 6. September 1974Hamburg 50 - Königstrasse 23 W.264-37 / 74 12 / Sch September 6, 1974
Material Systems Corporation Escondido, Kalifornien (V.St.A.)Material Systems Corporation Escondido, California (V.St.A.)
Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen von faserverstärkten Schichtgebilden·Process for the continuous production of fiber-reinforced layer structures
Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von zusammengesetzten faserverstärkten Schichtgebilden· Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein neuartiges Verfahren zur Herstellung solcher Schichtgebilde, die einen verhältnismäßig hohen Prozentsatz eines billigen und nicht brennbaren partikelförmigen Füllers enthalten.The invention relates to processes for the continuous production of composite fiber-reinforced sheet structures. In particular, the invention relates to a novel process for the production of such sheet structures which contain a relatively high percentage of an inexpensive and non-combustible particulate filler.
Die gewünschten Struktureigenschaften und anderen physikalischen Eigenschaften von faserverstärkten Harzmaterialien sind bekannt und sie werden durch weitver breitete Verwendung in einer großen Vielzahl von Industrien The desired structural properties and other physical properties of fiber reinforced resin materials are known and are being used widely in a wide variety of industries
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demonstriert. Die Akzeptierung bzw· Verwendung solcher Materialien als Ersatz für übliche Baumaterialien in der Hausbauindustrie ist jedoch verhältnismäßig bescheiden, hauptsächlich zufolge der hohen Kosten von Materialien und der hohen Kosten von Arbeit bei Anwendung bestehender Techniken zum Zusammenfügen der Harzmatrix mit Verstärkungsfasern und anderen Aggregatbestandteilen. Außerdem sind die gemäß den Bestimmungen beim Hausbau bestehenden Anforderungen hinsichtlich Strukturintegrität, Undurchlässigkeit gegenüber Feuchtigkeit und Nichtbrennbarkeit abschreckend.demonstrated. The acceptance or use of such materials as a substitute for common building materials in the house building industry, however, is relatively modest, mainly due to the high cost of materials and the high cost of labor using existing ones Techniques for assembling the resin matrix with reinforcing fibers and other aggregate components. Also are the existing requirements for structural integrity and impermeability in accordance with the regulations for house construction deterring moisture and non-flammability.
Angemessene Strukturintegrität für Wände, Becken, Dächer und andere {Peile von Aufenthaltseinrichtungen, die aus faserverstärktem Harzmaterial ausgeführt sind, kann bequem erhalten werden durch Verwendung von vorgefertigten sandwichartigen Platten oder Tafeln, die ein Kernelement aufweisen, welches durch eine Bindung oder dgl. zwischen zwei äußeren Hautplatten oder Hauttafeln befestigt ist. Weiterhin können die hohen Kosten und die relative Brennbarkeit und die raucherzeugende Natur insbesondere der Harzbestandteile solcher Platten oder Tafeln überwunden werden durch Verwendung eines relativ hohen Prozentsatzes an billiger partikelförmig gemachter Erde oder einem anderen solchen füller oder Füllstoff, der in dem geographischen Bereich vorhanden ist, in welchen die Aufenthaltseinrichtungen auszuführen sind. Dies ist in der Literatur dokumentiert worden, jedoch macht die Verwendung eines Materials mit großem Gehalt an Füllstoff es schwierig, Undurchlässigkeit gegenüber Feuchtigkeit und Faserbenetzbarkeit zu erzielen. Als Ergebnis werden die Kosteneineparungen bei Verwendung von Material Bit Füllstoffgehalt aufgehoben durch erhöhte Kosten für Arbeit, die bei der Herstellung der Platten oder Tafeln erforderlich ist. Insbesondere wurdeabisher Platten oder Tafeln mit relativ mäßigem und/oder hohes Füllstoffgehalt durch AnwendungAdequate structural integrity for walls, pools, roofs, and other residential facilities that Made of fiber-reinforced resin material can be conveniently obtained by using pre-fabricated ones sandwich-like plates or panels, which have a core member, which by a bond or the like. Between two outer skin plates or skin panels attached. Furthermore, the high cost and the relative flammability and overcome the smoke generating nature of particularly the resinous components of such panels are made by using a relatively high percentage of inexpensive particulate soil or a other such filler or filler present in the geographic area in which the accommodation facilities are located are to be carried out. This has been documented in the literature, however, one makes use of one Materials with a large filler content have difficulty in impermeability to moisture and fiber wettability to achieve. As a result, the cost savings when using material bit filler offset by the increased cost of labor required in making the panels or panels. In particular, plates or panels with relative moderate and / or high filler content by application
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von Hochdruckpreßformen hergestellt, wobei die Drücke direkt in Relation zu der Zunahme des Füllstoffanteils oder Füllstoffgehalts erhöht werden· Typisch wird eine Formzusammensetzung hergestellt mittels Mischern mit starker Schneid- oder Scherwirkung, wonach die Zusammensetzung zu einer Form überführt wird, wo Wärme und Druck angelegt werden. Ein anderes Verfahren besteht darin, ein nicht gehärtetes Harzschichtgebilde herzustellen und die Härtung bis zu teilweise polimerisiertem Zustand auszuführen, wonach das Schichtgebilde in Abschnitte unterteilt, zu einer Form überführt und unter Anlegung von.Wärme und Druck gehärtet bzw. vulkanisiert wird.produced by high pressure dies, the pressures being directly related to the increase in the filler content or filler content can be increased · Typically a molding composition is produced by means of mixers with strong cutting or shearing, after which the composition is transferred to a form where heat and pressure be created. Another method is to make an uncured resin sheet and the Carry out hardening to a partially polymerized state, after which the layer structure is divided into sections, converted to a shape and cured or vulcanized with the application of heat and pressure.
Es ist weiterhin zu bemerken, daß Techniken für kontinuierliche oder partienweise Herstellung von faserverstärkten Harzschichtgebilden, die kein partikelförmig gemachtes Füllmaterial enthalten, bekannt sind, wozu auf die US-PS 3 0?1 180 und 3 109 763 verwiesen wird. Obwohl solche bekannte Verfahren oder Techniken für die Herstellung von glasfaserverstärkten HarzerZeugnissen gut geeignet sind, berücksichtigen diese Techniken in keiner Weise das Erzielen von wenig Leerräumen, Undurchlässigkeit gegenüber Feuchtigkeit und Strukturintegrität für den Fall, daß der Gewichtsprozentsatz des Füllmaterials zu dem Gesamtgewicht des Schichtgebildes relativ hoch ist und beispielsweise über 20 # liegt. Weiterhin ist von dem Stand der Technik keine Lösung vorgeschlagen für die Probleme, die sich bei der Handhabung eines hochviskosen Gemische aus flüssigem Harz und Füllstoff ergeben, insbesondere von dem Standpunkt aus gesehen, daß eine richtige Verteilung der Bestandteile in der erhaltenen oder gebildeten Platte oder Tafel erzielt werden soll.It should also be noted that techniques are known for continuous or batch production of fiber reinforced resin sheet structures which do not contain particulate filler material, for which reference is made to U.S. Patents 3,0-1,180 and 3,110,763. While such known methods or techniques are well suited for the manufacture of glass fiber reinforced resinous products, these techniques in no way consider achieving low voids, impermeability to moisture and structural integrity in the event that the weight percentage of the filler material to the total weight of the laminate is relatively high and is greater than 20 #, for example. Furthermore, the prior art has not suggested a solution to the problems involved in handling a highly viscous mixture of liquid resin and filler, particularly from the point of view of proper distribution of the ingredients in the sheet or board obtained or formed should be achieved .
Demgemäß besteht ein Bedarf für verbesserte Techniken zum Zusammenfügen der Bestandteile und zum Bilden von Platten oder Tafeln aus faserverstärkten Harzmaterialien,Accordingly, there is a need for improved techniques for assembling the components and forming panels or panels from fiber reinforced resin materials,
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die einen ausreichend hohen Prozentsatz an Füllmaterial enthalten, um die Kosten herabzusetzen und auch ein gefordertes Ausmaß an Nichtbrennbarkeit bei Verwendung in Aufenthaltseinrichtungen zu schaffen, während die Undurchlässigkeit gegenüber Feuchtigkeit beibehalten wird.which have a sufficiently high percentage of filler material included in order to reduce the cost and also a required level of non-combustibility in use to create in residence facilities while maintaining impermeability to moisture will.
Gemäß der Erfindung werden die Probleme, die sich bishez bei der Massenproduktion von zusammengesetzten Platten, Tafeln oder anderen Gebilden aus faserverstärktem Harz mit hohem Anteil an Füllmaterial ergeben, im wesentlichen überwunden durch ein kontinuierliches Verfahren, bei welchem ein Gemisch aus relativ billigem Füllmaterial, flüssigem Harz und einem verhältnismäßig kleinen (Teil von Additiven niedriger Viskosität vorgemischt und kontinuierlich und gleichmäßig über die Breite einer sich linear bewegenden kontinuierlichen Trägerfläche aufgebracht wird, vorzugsweise in Form einer im wesentlichen kontinuierlichen Bahn aus Polyester ("Mylar") oder aus einem anderen geeigneten festen und undurchlässigen biegsamen Material, welches mit dem zusammengesetzten Gebilde, welches gebildet wird oder geformt wird, zusammenbleibt, bis das Harz ausreichend gehärtet ist, um in dem geformten Gebilde ausreichende Festigkeit zu haben, um das Hindurchziehen des Gebildes durch Verarbeitungsstufen mittels einer Zugeinrichtung zu erleichtern. Während des Mischens kann der Anteil von Additiven verhältnismäßig niedriger Viskosität, beispielsweise Metnylmethacrylat, im Verhältnis zur Harzmenge geringfügig geändert werden, um die Viskosität des Gemische innerhalb eines relativ großen Bereichs von Viskositäten zu regeln· Gleichmäßigkeit der Sicke urd Steuerung der Tiefe oder Höhe des Gemische auf dem Träger wird ausgeführt durch Inbeziehungsetzen der linearen Geschwindigkeit des Trägers zu der Höhe desIn accordance with the invention, the problems that have arisen to date in the mass production of composite panels, panels or other structures of fiber-reinforced resin with a high proportion of filler material are substantially overcome by a continuous process in which a mixture of relatively inexpensive filler material, liquid resin and a relatively small (portion of low viscosity additives) premixed and applied continuously and evenly across the width of a linearly moving continuous support surface, preferably in the form of a substantially continuous sheet of polyester ("Mylar") or other suitable solid and impermeable pliable material which remains together with the composite structure being formed or molded until the resin is sufficiently cured to have sufficient strength in the molded structure to allow the structure to be pulled through processing steps els a drawbar. During mixing, the proportion of additives of relatively low viscosity, for example methyl methacrylate, in relation to the amount of resin can be changed slightly in order to regulate the viscosity of the mixture within a relatively wide range of viscosities, uniformity of the bead and control of the depth or height of the mixture the carrier is performed by relating the linear velocity of the carrier to the height of the
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aufgebrachten Gemische über und hinter einem einstellbaren Abstreichorgan.applied mixtures above and behind an adjustable scraper.
Nach dem Aufbringen des Gemische als eine Matrixschicht auf den Träger wird ein gleichmäßiges und beliebig orientiertes oder ausgerichtetes Muster aus Verstärkungsglasfasern auf die Fläche der Matrix aufgebracht. Ein solches Muster aus Fasern wird vorzugsweise derart hervorgerufen, daß viele Glaskabelstränge geschnitten werden oder andere Paserverstärkungen, wobei jeder Strang eine große Anzahl von Einzelfäden in allgemein verdrehter oder verdrallter Zusammenfügung enthält, so daß beim Schneiden für die Einzelfäden das Bestreben besteht, sich voneinander zu trennen. Eine solche Trennung wird verstärkt durch Fallenlassen der geschnittenen Kabelstrangstücke auf eine gewisse Form von Rühreinrichtung, beispielsweise eine Drehschlageinrichtung, wobei es den Fasern nachfolgend ermöglicht wird, durch einen im offenen Kreislauf liegenden Luftkanal zu fallen, so daß die Einzelfasern beim Erreichen der Matrix vollständig voneinander getrennt sind und in die Matrix in allen Richtungen gerichtet eingetaucht werden. Es ist zu bemerken, daß vollständiges Benetzen der Einzelfaserelemente für das Erreichen der geforderten Festigkeit und der Undurchlässigkeit in der herzustellenden Platte oder dem Schichtgebilde wichtig ist. In dieser Hinsicht ist gefunden worden, daß, obwohl das partikelartig gemachte Füllmaterial in der Harzmischungsmatrix das Bestreben hat, die Viskosität der Matrix zu schlammartiger Konsistenz zu erhöhen, das Füllmaterial die Benetzungskapazität des Harzes vergrößert zufolge des Einwanderns der Füllmaterialpartikel in die Leerbereiche zwischen den Fasern.After the mixture has been applied as a matrix layer to the support, it becomes uniform and random oriented or aligned pattern of reinforcing glass fibers applied to the face of the matrix. A such a pattern of fibers is preferably created in such a way that many strands of glass cable are cut or other paser reinforcements, each strand a large one Contains number of individual threads in a generally twisted or twisted assembly, so that when cutting there is a tendency for the individual threads to separate from one another. Such a separation is reinforced by Dropping the cut pieces of harness onto some form of agitator, for example a rotary percussion device whereby the fibers are subsequently made possible by an open circuit To fall air duct, so that the individual fibers are completely separated from each other when they reach the matrix and in the matrix can be immersed in all directions. It should be noted that complete wetting of the individual fiber elements for achieving the required strength and impermeability in the one to be produced Plate or the layer structure is important. In this regard it has been found that, although particulate made filler material in the resin blend matrix tends to make the viscosity of the matrix more muddy As a result of the increase in consistency, the filler material increases the wetting capacity of the resin Immigration of the filler material particles into the void areas between the fibers.
Nach dem Aufbringen der Fasern werden die Matrix und die Fasern mit einer Abdeckung aus biegsamem Material überzogen oder abgedeckt, um weitere Verarbeitung undAfter the fibers have been applied, the matrix and the fibers are covered with a cover made of flexible material coated or covered for further processing and
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Handhabung des zusammengefügten jedoch nicht gehärteten zusammengesetzten Gebildes zu erleichtern, während es zwischen der Abdeckung und dem Träger angeordnet ist· Weiterhin können zusätzliches Füllmaterial und Matrixmaterial vor dem Abdecken des nicht gehärteten zusammengesetzen Gebildes mit der oberen biegsamen Abdeckung zugegeben werden· Wenn gemäß dem Verfahren solches zusätzliches Füllmaterial zugegeben werden soll, wird es im wesentlichen in Fartikeiform direkt auf die Oberseite der Fasern aufgebracht, wonach eine Abdeckschicht des Harz-Füllmaterial-Gemischs auf die Unterfläche der biegsamen oberen Abdeckung angeordnet wird·To facilitate handling of the assembled but not hardened composite structure while it is is placed between the cover and the carrier essentially in Fartikeform applied directly to the top of the fibers, after which a cover layer of the Resin-filler mixture is placed on the lower surface of the flexible top cover
Nach dem Aufbringen der oberen Abdeckung auf die zusammengefügten Bestandteile wird ein Knetvorgang an dem sandwichartig angeordneten und nicht gehärteten zusammengesetzten Gebilde ausgeführt, indem das Gebilde durch eine Reihe von Knetwalzen hindurchgeführt wird. Obwohl solche Walzen in Form einer Reihe von oberen und unteren Sätzen vorhanden sein können, durch welche aufeinanderfolgend variable Drücke auf das Gebilde ausgeübt werden, wird es bevorzugt, daß die Walzen das Gebilde veranlassen, einer wellenförmigen Bahn zu folgen, so daß das Matrixmaterial vollständig durch die Zwischenräume zwischen den Fasern zu diesem Zeitpunkt hindurchgeknetet oder hindurchgearbeitet wird·After applying the top cover to the assembled components, a kneading process is performed on the sandwiched and uncured composite structure carried out by the structure by a Row of kneading rollers is passed through. Although such rollers are in the form of a series of upper and lower sets can be present by which successively variable pressures are exerted on the structure, it will it is preferred that the rollers cause the structure to follow an undulating path so that the matrix material is completely kneaded or worked through the spaces between the fibers at this point in time
Nach dem Knetvorgang wird das Gebilde durch einen (Ofen für vorläufiges Härten geführt, und während dieses Durchganges wird die Temperatur des zusammengesetzten Gebildes ausreichend erhöht, so daß flüchtige Bestandteile veranlaßt werden, nach oben zu wandern und Blasen unter der oberen biegsamen Abdeckung zu bilden. Die flüchtigen Bestandteile werden dann an den Seiten des Gebildes entfernt durch im Winkel angeordnete Abstreichblätter oder Quetschorgane. Danach wird das Gebilde durch einen oder ■ehrere Härteöfen hindurchgeführt, in denen die TemperaturAfter the kneading process, the structure is through a (Furnace is run for preliminary hardening, and during this pass the temperature of the composite Formation raised sufficiently that volatiles are caused to migrate upwards and bubbles below of the upper flexible cover. The volatiles are then removed from the sides of the structure by angled doctor blades or Squeezing organs. Then the structure is passed through one or more hardening ovens in which the temperature
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weiter erhöht wird, um das Harz vollständig zu härten. Wenn das Harz einmal gehärtet ist, werden die untere Trägerbahn aus Polyester oder dgl» sowie die obere Abdeckung aus ähnlichem Material entfernt, und das relativ starre gehärtete zusammengesetzte Gebilde wird durch Zugwalzen hindurchgeführt, welche die Zugkraft liefern, die erforderlich ist, um ein Laufen der Träger und des zusammengesetzten Gebildes durch die aufeinanderfolgenden Be- oder Verarbeitungsstufen zu erzielen, wie es oben erwähnt ist·is further increased to fully cure the resin. Once the resin has hardened, the lower Carrier sheet made of polyester or the like and the top cover made of similar material removed, and that relatively rigid hardened composite structure is passed through pulling rollers, which provide the pulling force, the is required to allow the carrier and the composite structure to pass through the successive loading or To achieve processing stages as mentioned above
Zu den Zwecken der vorliegenden Erfindung gehören unter anderem: Schaffung eines kontinuierlichen Verfahrens zum Herstellen faserverstärkter Harztafeln oder mit offener Seite versehener Gebilde mit hohem Prozentsatz an billigem inerten Füllmaterial; die Schaffung eines solchen Verfahrens, bei welchem die Handhabungsproblerne berücksichtigt sind, die sich bei einem hochviskosen Gemisch aus Füllmaterial undThe purposes of the present invention include, among other things: To provide a continuous process for making fiber reinforced resin panels or open sided structures with high percentage of cheap inert filler material; the creation of such a procedure, in which the handling problems are taken into account, which result in a highly viscous mixture of filler material and
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Harz ergeben; die Schaffung eines solchen Verfahrens, welches zu einer gleichmäßigen in allen Richtungen verlaufenden Verteilung von Verstärkungsfasern in dem Harz führt; die Schaffung eines solchen Verfahrens, mit welchem vollständiges Eindringen des Harzes in die gesamte Dicke des geformten zusammengesetzten Gebildes erzielt wird; die Schaffung eines solchen Verfahrens, bei welchem vollständige Beseitigung von flüchtigen Bestandteilen aus dem Schichtgebildβ berücksichtigt ist und welches dazu führt, daß eine in hohem Maße undurchlässige Platte oder Tafel erhalten wird, und Schaffung eines Verfahrens, welches die Herstellung von Platten, Tafeln oder mit offener Seite versehener Gebilde sich ändernder Dicke und mit sich ändernden Anteilen ▼on Harz-Füllmaterial-Verteilung über die Dicke des Gebildes ermöglicht.Resin yield; the creation of such a process, which leads to a uniform in all directions Distribution of reinforcing fibers in the resin leads; the Creation of such a method with which complete penetration of the resin into the entire thickness of the molded composite structure is achieved; the creation of such a procedure in which complete elimination of volatile constituents from the layer structure is taken into account and which results in a highly impermeable panel or panel being obtained, and providing a method which enables the manufacture of panels, panels or open-sided structures changing thickness and with changing proportions ▼ of resin filler material distribution over the thickness of the structure enables.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.The invention is described below with reference to the drawing for example explained.
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Pig· 1 ist eine schematische Ansicht der aufeinanderfolgenden Stufen des kontinuierlichen Herstellungsverfahrens gemäß der Erfindung. Pig, 2 bis 4 sind jeweils eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Schnittansicht nach Linie 2-2, 3-3 bzw· 4-4 der Fig. 1. ■Pig · 1 is a schematic view of the sequential Steps of the continuous manufacturing process according to the invention. Pig, 2 through 4 are each one on an enlarged scale The sectional view taken along line 2-2, 3-3 or 4-4 of FIG. 1. ■
Pig· 5 ist eine in weiter vergrößertem Maßstab gehaltene Schnittansicht einer Tafel oder Platte, die durch das Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt ist, wobei eine HarzVerteilungskurve aufgezeichnet ist.Pig · 5 is one on a further enlarged scale Sectional view of a chalkboard or plate going through the method according to the invention is made with a resin distribution curve plotted is.
Pig· 6 ist eine der Pig. 5 ähnliche Schnittansicht einer abgeänderten Tafel oder Platte, die durch das Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt werden soll.Pig 6 is one of the Pig. 5 similar sectional view of a modified board or plate made by the method according to the invention target.
Pig. 7 ist eine schaubildliche Ansicht der bevorzugten Form von Glaskabel, die dazu verwendet wird, die beliebig oder willkürlich ausgerichteten Pasern mit entsprechender willkürlicher Verteilung in dem Schichtgebilde zu schaffen. Pig. 8 ist eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Teilquerschnittsansicht eines Gebäudewandteiles, bei welchem die Platten, Tafeln und Gebilde oder Körper verwendet sind, die durch die vorliegende Erfindung gebildet sind.Pig. 7 is a perspective view of the preferred form of glass cable used to the randomly or arbitrarily aligned passages with corresponding arbitrary distribution to create in the layer structure. Pig. 8 is a partial cross-sectional view, on an enlarged scale, of a building wall portion; in which the panels, panels and structures or bodies used by the present Invention are formed.
In Fig. 1 sind die aufeinanderfolgenden Arbeitsstufen, die bei der Verwirklichung der vorliegenden Erfindung angewendet werden, allgemein dargestellt, und sie umfassen einen Mischbehälter 10 zur Aufnahme sich ändernder Anteile nicht gehärteten Harzes, partikelförmigen Füllmaterials und eines kleineren Teiles von Additiven oder Mitteln geringer Viskosität. Obwohl diese und andere Bestandteile nachstehend im einzelnen beschrieben werden, genügt es für ein allgemeines Verständnis des Gesamtverfahrens zu bemerken,Referring now to Figure 1, the sequential stages of operation employed in practicing the present invention are shown generally and include a mixing vessel 10 for containing varying proportions of uncured resin, particulate filler and a minor portion of low viscosity additives or agents. Although these and other components are described in detail below, for a general understanding of the overall process it suffices to note that
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daß das Gemisch aus dem Behälter 10 mittels einer Pumpe 12 angezogen und von der Pumpe 12 zu einem oder zwei Verteilereinrichtungen 14 und 16 eines Paares von Verteilereinrichtungen abgegeben wird, und zwar unter der Steuerung von Ventilen 18, 20 und 22 in einem Rohrleitungssystem 24, welches mit der Abgabeseite der Pumpe 12 in Verbindung steht. Das Gemisch wird beispielsweise von der Verteilereinrichtung 14 über eine Reihe von nach unten stehenden Rohren 26 zu einem Rührkasten 28 geführt, der über der oberen kontinuierlichen Fläche einer undurchlässigen Trägerbahn 30 angeordnet ist. Obwohl der Träger 30 beispielsweise ein endloser Riemen, sein kann, der beispielsweise aus geeignetem undurchlässigen Material gebildet ist, wird es bevorzugt, daß der Träger 30 aus einer im wesentlichen kontinuierlichen Bahn aus Polyester ("Mylar") oder ähnlichem Material gebildet ist, welches kontinuierlich von einer austauschbaren Vorratsspule 32 abgezogen wird. .that the mixture from the container 10 by means of a pump 12 attracted and from the pump 12 to one or two manifolds 14 and 16 of a pair of distribution devices is dispensed under the control of valves 18, 20 and 22 in a pipeline system 24, which is connected to the delivery side of the pump 12. The mixture is supplied, for example, from the distributor device 14 via a series of downwardly extending pipes 26 a stirring box 28 out, which is above the upper continuous Surface of an impermeable carrier web 30 is arranged. Although the carrier 30 is, for example, an endless one Belt, may be made, for example, of suitable impermeable material, it is preferred that the Backing 30 is formed from a substantially continuous sheet of polyester ("Mylar") or similar material which is continuously withdrawn from a replaceable supply spool 32. .
Die besondere Anordnung des Rührkastens 28 sowie anderer Bauteile der Vorrichtung, die dazu verwendet werden kann, das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung auszuführen, ist in der schwebenden US-Patentanmeldung Serial Nr. 397 780 vom 17e September 1973 beschrieben. Obwohl ein vollständiges Verständnis der Vorrichtung mit Bezugnahme auf diese schwebende Anmeldung erhalten werden kann, genügt es für ein vollständiges Verständnis der vorliegenden Erfindung, zu bemerken, daß das Gemisch aus Harz und Füllstoff in den Rührkasten 28 in einem solchen Ausmaß eingeführt wird, daß die Höhe des Materials darin auf einer Höhe über einer senkrecht einstellbaren Abstreifplatte 34 oder dgl. gehalten wird, um eine gleichmäßige Matrixschicht aus dem Gemisch aus Harz und Füllstoff quer über die Breite des Trägers 30 aufzubauen, wobei die genaue Dicke der Matrixschicht bestimmt ist durch eine Kombination aus der Höhe der Abstreichplatte 34 über der oberen Fläche des Trägers 30, der HöheThe special arrangement of the mixing box 28 as well as other components of the device that can be used to To carry out the method according to the present invention is disclosed in co-pending US patent application Ser. No. 397,780 of September 17, 1973. Although a complete Understanding the device can be obtained with reference to this copending application, it suffices for a full understanding of the present invention, it should be noted that the mixture of resin and filler in the Stirrer box 28 is introduced to such an extent that the height of the material therein is at a level above one vertically adjustable stripping plate 34 or the like. Held is to create a uniform matrix layer of the mixture of resin and filler across the width of the carrier 30 build up, the exact thickness of the matrix layer being determined by a combination of the height of the skimmer plate 34 above the top surface of the beam 30, the height
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des dem Rührkasten 28 zugeführten Matrixmaterials, gesteuert durch das Ventil 20, und aus der linearen Geschwindigkeit des Trägers 30. Wenn der Träger 30 an der Abstreichplatte oder dem Abstreichblech 34 vorbeigeht, wird er mit einer Matrixschicht 36 gleichmäßiger Dicke überzogen, wie es in Pig· 2 dargestellt ist, wobei die besondere Tiefe oder Dicke der Schicht 36 variabel ist in Abhängigkeit von der Dicke und anderen gewünschten physikalischen Eigenschaften der fertiggestellten zusammengesetzten Platte, Tafel od.dgl«, wie es nachstehend im einzelnen beschrieben wird.of the matrix material fed to the stirring box 28, controlled by the valve 20, and from the linear Speed of the carrier 30. When the carrier 30 is on the skimmer plate or skimmer 34 passes, it is coated with a matrix layer 36 of uniform thickness, as shown in Pig * 2, where the particular depth or thickness of the layer 36 is variable depending on the thickness and other desired physical properties of the finished composite panel, panel or the like «, as described below in is described individually.
Nach dem Aufbringen der Matrixschicht 36 auf den Träger 30 wird die Matrix unter einer Faserverteilungshaube oder einem Faserverteilungskanal 38 hindurchgeführt, durch welchen hindurch diskrete Verstarkungsfasern in willkürlich orientiertem Muster zu der Matrixschicht 36 zugeführt werden. Obwohl Glasfasern eine in hohem Ausmaß geeignete Form von Verstärkungsfasern darstellen, können in vielen Gebieten der Welt"organische Fasern wie Jutefasern und Sisalfasern gemäß der Erfindung verwendet werden mit ausgezeichneten Ergebnissen und mit niedrigen Kosten. Um optimale Verteilung und Benetzung der einzelnen Fasern durch den Harzbestandteil der Matrix 36 zu erzielen, wird es bevorzugt, daß die Fasern dadurch gebildet werden, daß im wesentlichen kontinuierliche Längen von Glaskabeln 40 geschnitten werden. Sie physikalischen Eigenschaften des Glaskabels 40 sind aus Fig. 7 am besten ersichtlich, und ein solches Glaskabel 40 umfaßt eine Mehrzahl von gleichmäßig verdrehten oder gedrallten Strängen 42, deren jeder aus einer noch größeren Vielzahl von Einzelfäden 44 gebildet ist. Die Verwendung eines Glaskabels 40 dieser Art ist aus mehreren Gründen wichtig. Zuerst stellt ein solches Glaskabel eine bequem verfügbare und wirtschaftliche Form von Glasfasern dar. Zweitens kann jeder Einzelfaden 44After the matrix layer 36 has been applied to the carrier 30, the matrix is placed under a fiber distribution hood or passed through a fiber distribution channel 38, through which discrete reinforcing fibers in a randomly oriented pattern to the matrix layer 36 are fed. Although glass fibers are a highly suitable form of reinforcing fiber, they can in many areas of the world "organic fibers such as jute fibers and sisal fibers according to the invention can be used with excellent results and at a low cost. In order to achieve optimal distribution and wetting of the individual fibers by the resin component of the matrix 36, it is preferred that the fibers be formed by substantially continuous lengths of glass cables 40 get cut. The physical properties of the glass cable 40 are best seen in FIG. 7, and Such a glass cable 40 comprises a plurality of uniformly twisted or coiled strands 42, each of which is formed from an even larger multiplicity of individual threads 44. The use of a glass cable 40 of this type is important for several reasons. First, such a glass cable represents a conveniently available and economical form of glass fibers. Second, each monofilament 44
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mittels eines relativ einfachen Drehmessers 46 genau auf die gleiche Länge geschnitten werden, wobei das Messer mit der linearen Geschwindigkeit des Trägers 30 synchronisiert werden kann, um das Schneiden eines genauen Anteils von Glasfasern und das Aufbringen auf die Matrix 36 zu gewährleisten. Zusätzlich haben die Glasfaden 44 in hohem Maß elastisches Gedächtnis (elastic memory), was bedeutet, daß sie das Bestreben haben, ihre anfängliche gerade Gestalt wieder einzunehmen, so daß, wenn die Stränge 42 und Pasern 44 von dem kontinuierlichen Glaskabel 40 geschnitten werden, eine Trennung der Fasern 44 auftritt. Dennoch haben die Einzelfasern 44 einen geringen Grad an Kräuselung oder Nichtlinearität, der bei der Erzielung der Ausrichtung der Einzelfasern 44 in allen Richtungen in der Matrix und in der herzustellenden zusammengesetzten Platte, Tafel od.dgl. bemerkenswert ist.be cut to exactly the same length by means of a relatively simple rotary knife 46, the Knife with the linear speed of the carrier 30 can be synchronized to the cutting of an accurate Proportion of glass fibers and the application to the matrix 36 to ensure. In addition, the glass filaments 44 a high degree of elastic memory, which means that they strive to regain their original straight shape, so that when the Strands 42 and strands 44 from the continuous glass cable 40 are cut, separation of the fibers 44 occurs. Nevertheless, the individual fibers 44 are low Degree of crimp or non-linearity involved in achieving alignment of the individual fibers 44 in all Directions in the matrix and in the composite plate, board or the like to be produced. Remarkably.
Um vollständige Trennung der Fasern 44 nach ihrem Schneiden zu gewährleisten, werden die geschnittenen Kabellängen auf eine Schlagstange 43 fallengelassen, die in ausreichender Höhe über der Höhe des Trägers 30 und der Matrix 36 angeordnet ist, so daß das Herabfallen der Fasern'durch Luft, nachdem sie von der Schlagstange 48 durcheinandergebracht worden sind, zu einem gleichmäßigen willkürlich orientierten Muster von Fasern führt. Diese letztere Trennung der Fasern durch Herabfallen durch Luft kann verstärkt werden durch einen geringfügig wirbelnden nach oben gerichteten Luftstrom, der aus einer Reihe von Düsen an einer Verteilerleitung 50 austritt, die nahe dem Unterende des Kanals 38 angeordnet ist. Der Zustand der Fasern 44 in der Matrix 36 nach dem Aufbringen der Fasern 44 ist in Fig. 3 schematisch dargestellt.In order to ensure complete separation of the fibers 44 after they are cut, the cut cable lengths dropped onto a striking bar 43 at a sufficient height above the level of the support 30 and the matrix 36 is arranged so that the falling of the fibers' by air after they have been messed up by the striking rod 48 leads to a uniform randomly oriented pattern of fibers. This latter Separation of fibers by falling air can be intensified are caused by a slightly swirling upward stream of air emanating from a series of nozzles a manifold 50 exits near the lower end of the channel 38 is arranged. The condition of the fibers 44 in the matrix 36 after the application of the fibers 44 is shown schematically in FIG. 3.
Bei der Herstellung gewisser Arten zusammengesetzter Bahnen und Formkörper, wie es nachstehend beschrieben wird, und aus gewissen Gründen, die nachstehend im einzelnenIn the manufacture of certain types of compound Sheets and moldings as described below and for certain reasons detailed below
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erläutert werden, sind alle Bestandteile der herzustellenden zusammengesetzten Platte, Tafel od.dgl· auf dem Träger 30 vorhanden, nachdem dieser unter dem !Faserverteilungskanal 38 durchgegangen ist. Für den Fall, daß ein höherer Prozentsatz an Füllstoff gewünscht wird, als er durch das anfängliche Einmischen von Füllstoff in dem Behälter 10 wirksam erhalten werden kann zufolge übermäßiger Viskositäten, die sich aus dem Mischen des gesamten Füllstoffs in den Behälter 10 ergeben, kann zusätzlicher Füllstoff durch direktes Aufbringen von einem Füllstofftrichter 52 zugegeben werden. Der Füllstoff oder das Füllmaterial in dem Trichter 52 besteht, wenn es verwendet wird, vorzugsweise aus relativ groben Partikeln im Vergleich zu dem Füllmaterial, welches mit dem Harz in dem Behälter gemischt wird, und dieses Füllmaterial wird zentrifugal mittels einer drehbaren Dosiertrommel 5^ über einen vibrierenden oder schwingenden Trog 56 direkt auf die Fasern 44 gebracht, und zwar, nach deren Aufbringen auf die Matrix 36. Zusätzlich zu der Vergrößerung oder Erhöhung des Füllmaterialgehalts der fertiggestellten zusammengesetzten Platte, Tafel od.dgl. führt das Aufbringen des groben Füllmaterials aus dem Trichter 52 zu dem Bestreben, die Fasern 44 in die Matrix 36 hineinzutreiben, und auch die Faserbenetzungscharakteristiken des Harzes zu verbessern· Für den Fall, daß Füllmaterial von dem Trichter $2 zu dem Gebilde zugegeben wird, wird eine Äbdecklage aus der Harz-Füllmaterial-Matrix dem zusammengesetzten Gebilde zugegeben durch Aufbringen einer solchen Lage auf die Unterseite einer oberen biegsamen und kontinuierlichen Abdeckung 58 unter Verwendung eines Rührkastens 60, der in jeder Hinsicht dem Rührkasten 28 identisch ist, wobei das Material von der Verteilereinrichtung 16 über nach unten gerichtete Abgaberohre 62 zugeführt wird.are explained, all components of the assembled plate, panel or the like to be produced are present on the carrier 30 after it has passed under the fiber distribution channel 38. In the event that a higher percentage of filler is desired than can be effectively obtained by initially mixing filler in container 10, due to excessive viscosities resulting from mixing all of the filler into container 10, additional filler can be added by direct application from filler funnel 52. The filler or filler material in the hopper 52, if used, preferably consists of relatively coarse particles compared to the filler material which is mixed with the resin in the container, and this filler material is centrifuged by means of a rotatable metering drum 5 ^ via a vibrating or oscillating trough 56 placed directly on the fibers 44 after their application to the matrix 36. In addition to increasing or increasing the filler content of the completed composite panel, panel or the like. performs the application of the coarse aggregate from the hopper 52 to the effort hineinzutreiben the fibers 44 in the matrix 36, and also to improve the fiber wetting characteristics of the resin · In the case that filler material is added from the hopper $ 2 to the structure, a A cover layer of the resin-filler material matrix is added to the composite structure by applying such a layer to the underside of an upper flexible and continuous cover 58 using an agitator box 60 which is identical in all respects to the agitator box 28, the material from the distributor device 16 is supplied via downwardly directed delivery tubes 62.
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Für den Pall, daß kein zusätzliches grobes Füllmaterial auf das von dem Träger 30 getragene zusammengesetzte Gebilde aus Matrix und Fasern, welches an bzw. unter dem Kanal 38 hindurchgeht, aufgebracht wird, wird die obere Abdeckung 58 lediglich von einer Zuführrolle 64· abgezogen, über eine Leerrolle 66 gezogen und mit dem zusammengesetzten Gebilde in Berührung gebracht, welches in Fig. 3 dargestellt ist. Bei dieser Arbeitsweise ist das Ventil 18 geschlossen, so daß dem Rührkasten 60 keine Harz-Füllmaterial-Matrix zugeführt wird.For the Pall that no additional coarse filling material onto the composite structure of matrix and fibers carried by the carrier 30, which is attached to or is applied under the channel 38, the top cover 58 is only driven by a feed roller 64 · withdrawn, drawn over an empty roll 66 and brought into contact with the composite structure, which is shown in FIG. In this mode of operation, the valve 18 is closed, so that the agitator box 60 none Resin-filler matrix is supplied.
Um vollständiges Benetzen der faserförmigen und partikelförmigen Bestandteile von der Harzkomponente des herzustellenden zusammengesetzten Gebildes zu gewährleisten, wird das Gebilde, nachdem die obere Abdeckung in Berührung mit den Gebildebestandteilen gebracht wird, um die Gebildebestandteile zwischen zwei relativ undurchlässigen starken und biegsamen Bahnen aus Polyester ("Mylar") oder dgl. anzuordnen, durch eine Knetstation hindurchgeführt. Die besondere Ausführungsform der Knetvorrichtung kann, wie in Fig. 1 dargestellt, eine gestaffelte Anordnung von oberen und unteren Walzen aufweisen, mittels denen das Material veranlaßt wird, eine wellenförmige Bahn zu durchlaufen. Diese besondere Ausführungsform einer Knetvorrichtung ist von demjenigen Standpunkt aus erwünscht, daß ein relativ hoher Grad an physikalischem Bearbeiten oder Kneten des Materials gewährleistet wird und daß eine Sperre für irgendwelche Luft geschaffen wird, die in dem Gemisch vor dessen Abdeckung mit der Abdeckung 58 eingeführt sein kann. Der Knetvorgang kann jedoch auch durch andere Mittel ausgeführt werden, beispielsweise durch aufeinanderfolgende Sätze von oberen und unteren Walzen, wobei Jeder einen unterschiedlichen Druck auf das zusammengesetzte Gebilde ausübt und dieTo completely wet the fibrous and particulate matter from the resin component to ensure the composite structure to be produced, the structure after the top cover is brought into contact with the structure components, around the constituent parts between two relatively impermeable, strong and flexible sheets of polyester ("Mylar") or the like. To be arranged, passed through a kneading station. The special embodiment of the kneading device can, as shown in Fig. 1, have a staggered arrangement of upper and lower rollers, by means of which the material is caused to travel in an undulating path. This particular embodiment of a kneading device is one of those It is desirable from the standpoint that a relatively high degree of physical working or kneading of the material is assured and that a barrier is created for any air in the mixture before it is covered with the cover 58 can be inserted. However, the kneading process can also be carried out by other means, for example by successive sets of upper and lower rollers, each a different one Exerts pressure on the composite structure and the
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Walzen mit geringerer Geschwindigkeit als der linearen Geschwindigkeit des zusammengesetzten Gebildes an dieser Stelle gedreht werden, um eine Streifwirkung an dem Material auszuüben. Eine Anordnung dieser letzteren Art ist in der vorgenannten schwebenden US-Patentanmeldung Serial Nr. 397 780 beschrieben und dargestellt.Rolling at a speed slower than the linear speed of the composite structure on it Rotated in place to exert a wiping effect on the material. An arrangement of the latter kind is described and illustrated in the aforementioned copending US patent application Ser. No. 397,780.
Nach Durchgang durch die Knetwalzen 68 werden die Bestandteile des zusammengesetzten Gebildes zu einem homogenen Gemisch aus Harz, Pasern und Füllmaterial durchgearbeitet. Um weitere Entfernung von Luft und anderen flüchtigen Bestandteilen zu gewährleisten, insbesondere von solchen flüchtigen Bestandteilen, die sich aus der Polymerisierung des wärmehärtenden Harzes ergeben, wird das zusammengesetzte Gebilde durch einen Vorhärtofen 70 hindurchgeführt, in welchem die Temperatur des zusammengesetzten Gebildes auf eine Temperatur erhöht wird, die niedriger ist als die Temperatur, die zum Härten des Harzes erforderlich ist. Als Ergebnis dieser ersten vorläufigen Temperaturerhöhung wandern die flüchtigen Bestandteile in dem Harz zur Oberfläche des zusammengesetzten Gebildes und liegen in Form von Blasen 72 unter der oberen Abdeckung 58, wie es in Fig. 4· dargestellt ist. Diese flüchtigen Bestandteile können einfach entfernt werden durch eine Abstreifwirkung, die durch entgegengesetzt schräge Klingen, Blätter oder Quetschorgane 74· ausgeführt wird, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Mittels der Abstreifwirkung kann auch die Bahn zu einem offene Seiten aufweisenden Formkörper gebildet werden, wie es in der genannten schwebenden US-Patentanmeldung dargestellt ist. Solche offene Seiten aufweisende Formkörper können eine in Längsrichtung gewellte Platte oder Tafel, Kanäle, L-förmige Querschnitte und dgl. umfassen als Ergebnis des gelartigen Zustandes des zusammengesetzten Gebildes in dem Vorhärteofen 70 und danach. Nach dem Abstreif-After passing through the kneading rollers 68, the components of the composite structure are worked through to form a homogeneous mixture of resin, fibers and filler material. To ensure further removal of air and other volatiles, particularly those volatiles resulting from the polymerization of the thermosetting resin, the composite is passed through a precure oven 70 in which the temperature of the composite is raised to a temperature which is lower than the temperature required to cure the resin. As a result of this first preliminary temperature increase, the volatile constituents in the resin migrate to the surface of the composite structure and lie in the form of bubbles 72 under the top cover 58, as shown in FIG. These volatiles can be easily removed by a wiping action carried out by oppositely inclined blades, blades or squeezing members 74, as shown in FIG. By means of the wiping action, the web can also be formed into an open-sided molded body, as is shown in the cited pending US patent application. Such open sided molded articles may include a longitudinally corrugated sheet, channels, L-shaped cross-sections, and the like as a result of the gel-like state of the composite in the precure oven 70 and thereafter. After the stripping
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Vorgang zwecks Entfernung der flüchtigen Bestandteile und zur Bildung von Formkörpern wird das zusammengesetzte Material durch einen Endhärtungsofen 76 hindurchgeführt, und bei Verlassen dieses Härtungsofens 76 stellt das Material eine relativ starre ebene oder formgestaltete Bahn aus dem zusammengesetzten Material dar. Nach dem letzten Härten werden der untere Träger 30 und die obere Abdeckung 58 für erneute Verwendung entfernt und die starre Platte, Tafel oder dgl. wird zwischen nicht dargestellten Zugwalzen oder dgl. hindurchgeführt, mittels denen die Antriebskraft für das Vorbewegen der Träger 30, 58 und des zusammengesetzten Materials durch die beschriebenen Verarbeitungsstufen geschaffen ist. Nach bzw. hinter der Zugeinrichtung werden letzte Arbeitsvorgänge wie Kantentrimmen, Oberflächenbehandlung und endgültiges Schneiden auf Plattenlänge, Tafellänge oder dgl. ausgeführt durch Mittel, die nicht dargestellt sind bzw. für das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung nicht kritisch sind.Operation to remove the volatile components and the composite is used to form molded articles Material passed through a final curing oven 76, and upon exiting this curing oven 76, the material presents a relatively rigid planar or shaped Web of the composite material. After the final curing, the lower support 30 and the upper Cover 58 removed for reuse and the Rigid plate, board or the like. Is passed between pull rollers or the like, not shown. By means of which is the driving force for advancing the carriers 30, 58 and composite material through the described Processing stages is created. After or behind the drawbar, the last work processes such as Edge trimming, surface treatment and final cutting to panel length, panel length or the like. Executed by means which are not shown or not for the method according to the present invention are critical.
Sie beschriebene Handhabung der Zusammensetzungsbestandteile kann mit vielen verschiedenen besonderen Arten von Bestandteilen und mit sich ändernden Anteilen von Harz, Füllmaterial und Faserverstärkung ausgeführt werden. Das verwendete Harz ist typisch ein handelsübliches Polyesterharzsystem, beispielsweise Diamond-Shamrock, Dion 6240. Die Art des Füllmaterials, welches verwendet wird, kann sich in weitem Ausmaß ändern, und die besondere Auswahl des Füllmaterials hängt in großem Ausmaß davon ab, welches nicht brennbare, anorganische partikelförmige Material in dem geographischen Bereich am billigsten verfügbar ist, in welchem das Verfahren ausgeführt wird. Weiterhin sollte das ausgewählte Füllmaterial in bezug auf die anderen Bestandteile des Gemische wie des Harzes chemisch inert sein. Beispielsweise umfassen Füllmaterialien, die dem Mischbehälter 10 zugegeben werden können und dieYou described handling of the compositional ingredients can be of many different special ways of components and with changing proportions of resin, filler material and fiber reinforcement. The resin used is typically a commercially available polyester resin system, for example Diamond Shamrock, Dion 6240. The type of filler material that is used can vary widely, and the particular one The choice of filler material depends to a large extent on the non-combustible, inorganic particulate Material is cheapest available in the geographic area in which the process is carried out. Furthermore, the filler material selected should be in relation to the other components of the mixture such as the resin be chemically inert. For example, fill materials which can be added to the mixing container 10 and which
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in Testdurchläufen erfolgreich verwendet worden sind, Tonerde, die als billiges Nebenprodukt bei der Aluminiumerzraffinierung anfällt und durch ein Sieb hindurchgeht mit einer Maschengröße von etwa 77»5 bis 155 öffnungen je Quadrat Zentimeter oder billiges Kaliumcarbonat, welches im Handel unter dem Handelsnamen "Vicron" in Partikelform mit ähnlicher Maschengröße verfügbar ist· Das von dem Trichter zuzuführende Füllmaterial kann relativ grober Sand (Maschengröße o,o74 mm; 2oo mesh)have been used successfully in test runs, Alumina, which is a cheap by-product of aluminum ore refining and passes through a sieve with a mesh size of about 77 »5 to 155 openings each Square centimeters or cheap potassium carbonate, which is im Commercially available under the trade name "Vicron" in particulate form with similar mesh size · That from the funnel The filling material to be added can be relatively coarse sand (mesh size 0.074 mm; 200 mesh)
sein für den Fall, daß höhere Füllmaterialanteile verv/endet werden sollen·be in the event that higher proportions of filler material are to be used / ended
Die beiden genannten Arten von Füllmaterial, die mit dem Harz in dem Mischbehälter 10 gemischt werden, sind in einer bemerkenswerten Hinsicht divergierend· Das Harz wird nämlich in keiner Weise von den Tonerdepartikeln absorbiert, wohingegen die Vicron-Partikel, obwohl sie inert sind, in Relation zu dem Harz absorbiert sind. Das Bemerkenswerte dieses Unterschieds besteht darin, daß die Viskosität des Harz-Füllmaterial-Gemischs größer ist, wenn ein absorbierendes Füllmaterial verwendet wird, als wenn ein nicht absorbierendes Füllmaterial verwendet wird· Da die Herstellungsgeschwindigkeit und die Benetzung der Glasfasern durch die Viskosität beeinflußt werden, ist eine Messung'der Viskositätseinstellung erwünscht. Diese Funktion wird gemäß der Erfindung sehr gut erfüllt durch Zugabe zu dem Mischbehälter 10 von sich ändernden kleinen Prozentsätzen eines Harzverdünners wie Methylmethacrylat, Aceton oder Styrol. Von diesen Verdünnern wird Methylmethacrylat bevorzugt, weil es leichter verfügbar ist, und weil es ausreichend unbrennbar ist, um ohne außerordentliche Vorsicht sicher verwendet zu werden. Im Vergleich dazu ist Aceton stark bzw· leicht brennbar, wohingegen Styrol nicht so bequem im Handel verfügbar ist wie Methylmethacrylat. Zusätzlich zu dem Verdünner könnenThe above two types of filler material mixed with the resin in the mixing container 10 are diverging in one notable way · Namely, the resin is in no way detached from the alumina particles while the Vicron particles, although inert, are absorbed in relation to the resin. That What is remarkable about this difference is that the viscosity of the resin-filler mixture is greater when an absorbent filler is used than when a non-absorbent filler is used · Da the production speed and the wetting of the glass fibers are influenced by the viscosity a measurement of the viscosity setting is desired. According to the invention, this function is fulfilled very well by Adding to the mixing vessel 10 of varying small percentages of a resin thinner such as methyl methacrylate, Acetone or styrene. Of these diluents, methyl methacrylate is preferred because it is more readily available, and because it is sufficiently incombustible to be used safely without extreme caution. In comparison in addition, acetone is highly or easily combustible, whereas styrene is not as conveniently commercially available as Methyl methacrylate. In addition to the thinner you can
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andere Mittel wie Rauch und Feuerverzögerungsmittel, Ultraviolettlicht abschirmende Materialien usw. in Aggregatmengen von weniger als 1 Gew,#'des gesamten zusammengesetzten Materials dem Behäiter 10 zugegeben werden.other agents such as smoke and fire retardants, ultraviolet light shielding materials, etc. in Amounts of aggregate less than 1% by weight of the total composite material are added to the container 10 will.
Die Anteile der verschiedenen Bestandteile können sich auch in großem Ausmaß ändern in Abhängigkeit von der Stärke und der Undurchlässigkeit gegenüber Feuchtigkeit der zusammengesetzten Platte, Tafel oder dgl·, die hergestellt werden soll, und auch in Abhängigkeit* von den klimatischen Bedingungen, unter denen das Verfahren ausgeführt wird. Offensichtlich bestimmt der Anteil an Glasfasern in dem zusammengesetzten Material weitgehend-die Festigkeit in dem gebildeten Formkörper bzw· in der gebildeten Platte, Tafel oder dgl. Weiterhin kann sich die Lange der geschnittenen Fasern von 6,35 bis etwa 101 ,mm (1/4 Zoll bis 4 Zoll) ändern, während angemessene Festigkeit mit den kürzeren Faserlängen innerhalb dieses Bereiches aufrechterhalten wird, während Handhabungsprobleme und Benetzungsprobleme vermieden sind, die bei Verwendung längerer Fasern auftreten.The proportions of the various ingredients can also vary widely depending on the Thickness and impermeability to moisture of the composite panel, panel or the like to be manufactured, and also depending on the climatic conditions under which the process is carried out. Obviously the proportion of glass fibers determines in the composite material largely - the strength in the formed body or in the formed plate, Board or the like. Furthermore, the length of the cut fibers can range from 6.35 to about 101 mm (1/4 inch to 4 inches) while maintaining adequate strength with the shorter fiber lengths within this range, while having handling problems and wetting problems are avoided that occur when using longer fibers.
Die hauptsächliche Wirkung der Änderung des Anteiles des Füllmaterials liegt in den Kosten, der Durchlässigkeit gegenüber Feuchtigkeit, der Brennbarkeit und der Raucherzeugung. Weiterhin hat auch das Anteilsverhältnis von Füllmaterial zu Harz und zugegebenen Mitteln am Mischbehälter 10 eine bemerkenswerte Wirkung auf die Viskosität des Gemische und auf die Möglichkeit, erwünschte Produktionsraten oder Produktionsgeschwindigkeiten zu erzielen sowie vollständiges Benetzen der Glasfasern von dem Harzbestandteil zu erzielen. Gemäß der Erfindung ist gefunden worden, daß optimale Wirtschaftlichkeit vom Standpunkt aus des Anteils des Füllmaterials und der Produktion erhalten wird, wennThe main effect of changing the proportion of Filling material lies in the cost, the permeability to moisture, the flammability and the generation of smoke. Furthermore, the proportion of filler material to resin and added agents in the mixing container 10 also has a remarkable effect on the viscosity of the mixture and on the possibility of desired production rates or Achieve production speeds as well as complete wetting of the glass fibers by the resin component. According to the invention it has been found that optimum economy from the standpoint of the proportion of filler material and production is obtained when
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das Anteilsverhältnis von Füllmaterial zu Harz-Verdünner-Zugabe-Mittel in dem Behälter 10 auf der Basis von 1:1 liegt. Im Zusammenhang mit den Prozentsatzbereichen ist vorgesehen, daß der Gewichtsprozentsatz an Glasfasern in dem zu bildenden zusammengesetzten Material von 5 # für zusammengesetzte Platten, Tafeln oder dgl., bei denen die Festigkeitsanforderungen minimal sind, bis 40 # betragen kann, welcher Prozentsatz mehr als angemessen für Baumaterialien oder dgl. ist, wobei der Prozentsatz von Füllmaterial und Harz-Verdünner-Mittel-Additiven sich in gleichen Anteilen von 47,5 bis 30 # ändert. Ein Füllmaterialprozentsatz von weniger als 20 Gew.$ des gesamten zusammengesetzten Materials ist unerwünscht, und zwar sowohl vom Kostenstandpunkt aus als auch vom Standpunkt der Feuersicherheit.the proportion of filler material to resin-thinner-additive-agent is in the container 10 on a 1: 1 basis. Related to the percentage ranges is provided that the weight percentage of glass fibers in the composite material to be formed is 5 # for composite panels, panels or the like, where the strength requirements are minimal, be up to 40 # what percentage is more than appropriate for building materials or the like, the percentage of Filler material and resin-thinner-agent additives change in equal proportions from 47.5 to 30 #. A filler percentage less than $ 20 wt. of the total composite material is undesirable, namely both from a cost standpoint and from a fire safety standpoint.
Die Viskosität des Behältergemiscbs, wird im Bereich von 1000 bis 1800 Centipoise aufrechterhalten durch Änderung der Menge des Harzverdünners von zwischen 1 und 5 Gew.# des gesamten zusammengesetzten Materials mit einer entsprechenden Änderung des Anteiles des Harzes. Auch die Viskosität des Gemische ändert sich mit der Umgebungstemperatur, unter welcher das Verfahren ausgeführt wird. Beispielsweise kann der oben genannte Viskositätsbereich aufrechterhalten werden mit Zugabe von Verdünner zwischen 1 und 1 1/2 #, wenn das Verfahren bei Raumtemperatur oder bei Temperaturen ausgeführt wird, die nicht niedriger als etwa 18,4° C (65° F) sind. Wenn jedoch die Umgebungstemperatur etwa 12,8° C (55 F) beträgt, muß die Menge an Verdünner auf etwa 5 Gew.# des gesamten zusammengesetzten Materials erhöht werden. Beträchtlich mehr als 5 # &n Verdünnungsmittel haben eine schädliche Wirkung auf das Harz, wohingegen weniger als 1 $ die Wirkung auf die Füllmaterialmenge haben würde, die verwendet werden könnte, um für ein kontinuierlichesThe viscosity of the container mixture will be in the range sustained by from 1000 to 1800 centipoise Change the amount of resin thinner from between 1 and 5 wt. # Of the total composite material with a corresponding change in the proportion of resin. The viscosity of the mixture also changes with the Ambient temperature under which the process is carried out. For example, the viscosity range mentioned above can be maintained with the addition of thinner between 1 and 1 1/2 # when the procedure is at room temperature or performed at temperatures no less than about 18.4 ° C (65 ° F). if however the ambient temperature is about 12.8 ° C (55 F) the amount of thinner must be increased to about 5% by weight of the total composite material. Considerably more than 5 # & n diluents have one harmful effect on the resin, whereas less than 1 $ would have the effect on the amount of filler, which could be used to for a continuous
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Verfahren der betrachteten Art innerhalb zulässiger Viskositätsbereiche zu bleiben. Es ist jedoch zu bemerken, daß ein vernünftig großer Temperaturbereich verfügbar ist durch Änderung des Prozentsatzes des Verdünners. Selbstverständlich kann eine weitere Änderung der Umgebungstemperatur toleriert werden, indem dem Behälter und dem Verteilersystem Wärme zugeführt wird, jedoch kann dies nur zu erhöhten Kosten ausgeführt, werden.Procedure of the type under consideration within permissible Viscosity ranges to stay. It should be noted, however, that a reasonably wide temperature range is available by changing the percentage of thinner. Of course a further change in ambient temperature can be tolerated by the container and the Distribution system heat is supplied, but this can only executed at increased cost.
Zur noch besseren Erläuterung der Erfindung wird nachstehend ein Testdurchlauf beschrieben.In order to explain the invention even more clearly below described a test run.
Um die Festigkeit zu erzielen, die für eine zusammengesetzte Platte, Tafel oder dgl. erhalten werden sollte, wurde der Gewichtsprozentsatz an Glasfasern im Verhältnis zu dem Gesamtgewicht des zusammengesetzten Materials mit 18 % ausgewählt. Das bei diesem Beispiel verwendete Glas war übliches "En-Glas in Form von einem 'Glaskäbel mit 240 Enden oder Strängen eines Durchmessers von etwa 1,59 mm (1/16 Zoll), wobei jeder Strang (in Fig. 7 mit bezeichnet) mehr als 1000 Einzelfäden (in Fig. 7 mit 44 bezeichnet) enthielt. Der ausgewählte Anteil des Glases wurde aufrechterhalten durch Synchronisieren der Drehung der Schneidvorrichtung 46 mit der linearen Vorbewegung des Trägers 30, und die Fasern wurden gleichmäßig auf Längen von 38,1 mm (1 1/2 Zoll) geschnitten. Das Gemisch in dem Tank 10 (welches 80 Gew.% des gebildeten zusammengesetzten Materials darstellte) wurde so proportioniert, daß es 36 % feuerhemmendes Harzdion 6240, 1 # Verdünner und 45 # Füllmaterial in Form von Vicron einer solchen Partikelgröße enthielt, daß die Partikel durch öffnungen einer Größe entsprechend etwa 77»5 öffnungen je cm (500 öffnungen je Quadratzoll) hindurchgingen. Das Harz, das Füllmaterial lasd die Zugabemittel wurden in dem Behälter 10 bei Raumtemperatur gemischt, bis eine gleichmäßige Konsistenz erhalten wurde, und danach wurde die Matrixschicht 36In order to achieve the strength that should be obtained for a composite sheet, panel or the like, the weight percentage of glass fibers in relation to the total weight of the composite material was selected to be 18%. The glass used in this example was conventional "E n glass" in the form of a glass cord having 240 ends or strands about 1.59 mm (1/16 inch) in diameter, each strand (denoted by in Fig. 7) contained more than 1000 filaments (labeled 44 in Fig. 7). The selected proportion of the glass was maintained by synchronizing the rotation of cutter 46 with the linear advancement of carrier 30 and the fibers were uniformly cut to lengths of 38.1 mm ( The mixture in tank 10 (which represented 80% by weight of the composite material formed) was proportioned to include 36% fire retardant resin dione 6240, 1 # thinner and 45 # filler in the form of Vicron one The resin, the filler and the additives were in the container 10 at Rau Mixed temperature until a uniform consistency was obtained, after which the matrix layer 36
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-20- · 2 A A3117-20- 2 A A3117
auf dem Träger 30 aufgebracht mit einer gleichmäßigen Dicke von etwa 2,03 mm (0,08 Zoll). Die Viskosität der Matrix bei Abgabe auf den Träger 30 betrug etwa 1300 Centipoise, und bei diesem Beispiel wurde aus dem Trichter 52 kein Sand zugeführt und es wurde auch keinerlei Harz zu der Verteilereinrichtung 16 geführt· In dem Vorhärtungsofen wurde die Temperatur des zusammengesetzten Materials auf eine Temperatur im Bereich von 65,6 bis 82,2° G (150 bis 180° F) erhöht, und die Temperatur bei der endgültigen Härtung betrug etwa 121,1° C (250° F) und sie wurde erreicht im Endhärtungsofen 76. Das erhaltene zusammengesetzte Material war überall außerordentlich gleichmäßig und reich an Harz an der Fläche, die sich mit dem unteren Träger 30 in Berührung befand, wahrscheinlich zufolge eines Wanderns des Füllmaterials in die Abstände oder Zwischenräume zwischen den Glasfasern. Die Harzverteilung in der Probe ist in Fig. F> dargestellt,, und gemäß der Darstellung ändert sie sich von nahezu 100 % an der Außenfläche bzw. an der dem Träger 30 zugewandten Fläche bis zu einem harzarmen Zustand an der oberen Fläche, wobei ein durchschnittlicher Harzgehalt von 36 % gemessen wurde.applied to the carrier 30 at a uniform thickness of about 2.03 mm (0.08 inches). The viscosity of the matrix as it was dispensed onto the carrier 30 was about 1300 centipoise and in this example no sand was fed from the hopper 52 and no resin was fed to the manifold 16 Temperature increased in the range of 65.6 to 82.2 ° G (150 to 180 ° F) and the final cure temperature was about 121.1 ° C (250 ° F) and was reached in the 76 final cure oven The resulting composite material was extremely uniform and rich in resin throughout the area in contact with the lower support 30, probably due to migration of the filler material into the spaces or spaces between the glass fibers. The resin distribution in the sample is shown in FIG. F> , and according to the illustration it changes from almost 100 % on the outer surface or on the surface facing the carrier 30 to a resin-poor state on the upper surface, with an average Resin content of 36 % was measured.
Bei anderen Tests, bei denen ein Sandfüllmaterial aus dem Trichter 52 zugegeben wurde und eine Abdecklage aus Matrixmaterial auf die obere Abdeckung 58 gebracht wurde, wurde gefunden, daß die Harzverteilung über die Dicke des auf diese Weise hergestellten zusammengesetzten Materials der Harzverteilungskurve entsprach, wie sie beispielsweise in Fig. 6 dargestellt ist. Bei diesem Beispiel war die Mitte des zusammengesetzten Materials harzarm, während beide Seiten harzreich waren.In other tests where a sand filler was added from hopper 52 and a cover sheet was added Matrix material was placed on the top cover 58, it was found that the resin distribution across the thickness of the composite material prepared in this way conformed to the resin distribution curve such as that shown in, for example is shown in FIG. In this example, the center of the composite material was resin poor while both sides were resinous.
Die Erwünschtbarkeit der Harzverteilung innerhalb des zusammengesetzten Materials kann in Verbindung mit Fig. 8 erfaßt oder erkannt werden, in welcher ein Zusammenbau aus Platten, Tafeln oder dgl. gemäß der Erfindung dargestellt ist mit einem gewellten Kern 78,' der beispielsweiseThe desirability of resin distribution within the composite material can be ascertained or recognized in connection with FIG
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mittels einer Bindung oder Verbindung zwischen zwei äußeren Hautplatten 80 und 82 angeordnet ist· Es ist zu bemerken, daß die harzreiche Seite der zusammengesetzten Tafel, die oben in Verbindung mit Fig· 7 beschrieben wurde, für.die Hauttafeln oder Hautplatten 80 und 82 verwendet würde, um eine im wesentlichen wasserundurchlässige Ausführung zu schaffen. Im Vergleich dazu könnten die für den gewellten Kern 78 verwendeten Platten gegenüber Wasser mehr durchlässig sein.und daher einen höheren Gehalt an Füllmaterial aufweisen· Es ist somit ersichtlich, daß die Harzverteilung in der zusammengesetzten Platte, Tafel oder dgl., die gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt ist, bei Bauteilen vorteilhaft verwendet werden kann, wie sie in Fig. 8 dargestellt sind. Zusätzlich können unterschiedliche Festigkeiten und Porositäten des zusammengesetzten Materials erhalten werden, um die Kosten hinsichtlich des Materials und der Arbeit bei der Herstellung der zusammengesetzten Platten zu optimieren, wobei den Vorschriften hinsichtlich besonderer Anforderungen bei Gebäuden entsprochen werden kann.is arranged by means of a bond or connection between two outer skin panels 80 and 82 · It is Note that the resin-rich side of the composite panel described above in connection with FIG for.the skin panels or skin plates 80 and 82 would be used to create a substantially watertight design. In comparison, could the plates used for the corrugated core 78 opposite Water will be more permeable and therefore have a higher filler content · It can thus be seen that the resin distribution in the composite panel, panel or the like made according to the method of the present invention can be advantageously used in components as shown in FIG. In addition, different strengths and porosities of the composite Material obtained is the cost in terms of material and labor in manufacturing to optimize the composite panels, taking into account the regulations with regard to special requirements Buildings can be met.
Es ist somit zu verstehen, daß die vorliegende Erfindung ein außerordentlich wirksames Verfahren schafft für kontinuierliche Herstellung verstärkter zusammengesetzter Harzplatten oder solcher Formkörper, bei denen ein billiges inertes partikelförmiges Füllmaterial mehr als 20 Gew.# der Materialien des Formkörpers, der Platte oder dgl· bildet·It is thus to be understood that the present invention provides an extremely effective process for continuous Manufacture of reinforced composite resin sheets or such moldings in which an inexpensive inert particulate filler material forms more than 20% by weight of the materials of the molded body, plate or the like
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