Handbuch - Suter Swiss-Composite Group

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Ecken ausrunden und verstärken
Das Verstärkungsgewebe, meist aus Glas, hat eine gewisse Rückstellkraft
und läßt sich daher nicht in scharfe Ecken legen. Es hat die Tendenz, sich
immer wieder abzulösen, was zu einer Blasenbildung führt. Es ist also
notwendig, scharfe Innenkanten vor dem Laminieren auszurunden.
Für die Herstellung einer Hohlkehle eignet sich ein
dicker Brei aus Epoxydharz und Glasfaserschnitzel +
Baumwollflocken. Wenn gleichzeitig eine höhere
Belastbarkeit erwünscht ist, können auch Glas-,
Aramid- oder Kohlerovings eingelegt werden.
Sehr leichte Füllmassen (Dichte um 0,5 g/cm 3 ) erhält
man bei Verwendung von Glass-Bubbles (Microglashohlkugeln).
Durch zusätzliches Eindicken mit
Baumwollflocken oder Thixotropiermittel kann der
Kugellagereffekt und damit das Ablaufen der Mischung
vermieden werden.
Laminataufbau
Nachdem die Vorarbeiten abgeschlossen sind, kann mit dem eigentlichen
Laminieren begonnen werden.
Vorher noch einige Bemerkungen zum Material:
Neben der Anzahl der verschiedenen Gewebelagen sollte auch die Faserrichtung
den auftretenden Belastungen angepaßt sein. Der Vorteil von faserverstärkten
Kunststoffen liegt ja gerade darin, daß die größte Festigkeit immer in Richtung
der Faser erzielt wird. Der Konstrukteur ist damit in der Lage, die Festigkeit
eines Bauteils durch entsprechende Faserorientierung zu gestalten.
Ein "normales" Verstärkungsgewebe hat zwei Faserrichtungen, die Kette
(Längsrichtung) und den Schuß (Querrichtung). Die Filamente kreuzen sich im
rechten Winkel, liegen also senkrecht und waagrecht. In diesen beiden
Richtungen ist die Festigkeit des Gewebes hoch. Wird Gewebe z.B. unter
einem Winkel von 45° (diagonal) eingelegt und auf Zug und Druck belastet, ist
die Festigkeit und Steifigkeit geringer als bei einer rechtwinkligen Ausrichtung.
Wird ein unter 45° eingelegtes Gewebe allerdings auf Verdrehung (Torsion)
belastet, liegen die Fasern in diesem Fall in Richtung der Belastung und
erfüllen ihren Zweck optimal.
Wird hohe Biegefestigkeit in eine Vorzugsrichtung gefordert, kann ein
unidirektionales Gewebe verwendet werden, bei dem etwa 90% der Fasern in
Längsrichtung verlaufen.
Selbstverständlich lassen sich für die verschiedenen Belastungen auch
verschiedene Gewebelagen einbringen, um die Festigkeit zu optimieren.
Das Laminieren
Unter Laminieren verstehen wir das schichtweise Einbringen von Verstärkungsgewebe
von Hand (Handlaminieren). Dabei wird zuerst das Gewebe auf
die richtige Größe zugeschnitten. Oft lohnt sich die Herstellung einer
Kartonschablone.
Die mit einer Deckschicht versehene Form wird mit Harz eingestrichen und
Gewebe aufgelegt. Nun wird laminiert, also das Gewebe mit dem darunterliegenden
Harzanstrich getränkt.
Das Harz wird vorzugsweise von unten nach oben durch das Gewebe gearbeitet.
Dies ergibt eine optimale Tränkung ohne Lufteinschlüsse.
Die sorgfältige Benetzung läßt sich bei Glasgeweben optisch leicht
kontrollieren: nicht getränkte Stellen erscheinen weiß, richtig getränkte Stellen
transparent.
1.94
FORMENBAU MIT GFK
MOULD CONSTRUCTION WITH GRP
Neckar-Verlag
Deckschichtharz
Overlay resin
Glasfaser/Harz-Gemisch
Glass-fibre/resin mixture
Laminat
Laminate
1) schematische Darstellung der
Kantenbehandlung
1) schematic diagram of edge treatment
R&G Faserverbundwerkstoffe GmbH D-71111 Waldenbuch Fon 0 71 57/53 04 60 Fax 0 71 57/53 04 70 www.r-g.de
Form
Mould
Radiusing and reinforcing corners
In most cases made of glass, the reinforcing fabric exhibits a certain restoring
force that makes it virtually impossible to place correctly in sharp corners. Its
tendency to detach each time leads to the formation of bubbles. It therefore
becomes necessary to radius sharp inner edges before laminating.
Laminate lay-up
A suitable compound for manufacturing a fillet is a
thick paste of epoxy resin, chopped glass-fibre
strands, and cotton flock. And if a greater load
capacity is required, glass, aramid, or carbon rovings
can also be laid.
Very light filling compounds (density about 0.5 g/cm³)
are obtained with glass bubbles. Additional inspissation
with cotton flock or a thixotropy-enhancing
agent helps to minimise the ball-bearing effect and
so the mixture’s tendency to sag.
Once this preliminary work has been concluded, the actual laminating work
can begin.
But first a few remarks on the material:
Not only the number of the various fabric plies, also the fibre orientation
should be chosen in view of the loads applied. After all, the advantage offered
by fibre-reinforced plastics is that the greatest strength is always obtained in
the direction of the fibres. As a result, the designer can modify the strength of
a component by orienting the fibres accordingly.
In a “normal” reinforcing fabric the fibres are oriented along two directions,
the warp (longitudinal direction) and the weft (transverse direction). The
filaments cross at right angles, i.e. in the horizontal and vertical directions.
The strength of the fabric in these two directions is high. On the other hand, if
the fabric, for example, is laid at an angle of 45° (diagonally) and then
subjected to tensile and compressive forces, its strength and rigidity are
lower. If, however, a fabric laid at 45° is subjected instead to torsion (twisting),
then the fibres lie along the respective load directions in this case and so
optimally fulfil their purpose.
If high flexural strength is required in the one direction only, then a unidirectional
fabric in which about 90% of the fibres are oriented along the longitudinal
direction can be used.
Of course, different fabric plies can also be laid for optimising the strength
with respect to the different load types.
Laminating
Laminating is understood to be the ply-by-ply build-up of reinforcing fabric by
hand (hand lay-up). Here, the fabric is first cut to size. Often a cardboard
template is manufactured to facilitate this work.
Provided with an overlay, the mould is coated with resin, and fabric laid on
top. Now laminating begins, i.e. the fabric is impregnated with the underlying
resin coat.
The most common method involves working the resin through the fabric from
bottom to top. This results in the optimal impregnation without air inclusions.
Whether glass fabrics have been wetted correctly by the resin can be easily
checked by eye: places that haven’t been impregnated appear white, correctly
impregnated places are transparent.
Ausg./Ed. 01.03 Änderungen vorbehalten / Modifications reserved