glasfaserverstärkter kunststoff

wie im post 'voraussetzungen für modulbau' bereits erwähnt, sollen für den bau der modulbox die eigenschaften des glasfaserverstärkten kunststoffes [gfk] untersucht werden. für die herstellung der gewünschten gfk-teile waren einige arbeitsschritte nötig. 

schritt 1 formbau | für die modulbox wird ein kastenförmiges gfk-bauteil benötigt. darin werden die extender untergebracht und es dient gleichzeitig zur aussteifung. darum mussten zunächst sperrholzformen gebaut werden, in die später glasfasern eingelegt und laminiert werden können. zu beachten war dabei, beschichtetes holz mit einer möglichst glatten oberfläche zu verwenden. um beim laminieren besser lufteinschlüsse zu erkennen, eignet sich eine schwarze bzw. dunkle farbe der beschichtung am besten. es ist zudem erforderlich die innenkanten mit acryl zu verfugen und so abgerundete kanten zu erzeugen, diese lassen sich wesentlich leichter laminieren.

foto: leokimbus

schritt 2 'trennen' | bevor laminiert werden kann, müssen die sperrholzformen mit versiegler und trennmittel behandelt werden. dies ist notwendig zum schliessen der poren und um eine dauerhafte verbindung zwischen gfk und der holzform zu unterbinden. die beiden lösemittelhaltigen flüssigkeiten werden jeweils dreimal aufgebracht und einpoliert.

schritt 3 faserzuschnitt | als nächstes wird das glasfasergewebe zugeschnitten. je nach art und beschaffenheit werden unterschiedlich viele lagen gebraucht, um eine bestimmte materialstärke des bauteils, in dem fall ca. 2mm, zu erreichen. bei der ersten testvariante [weisse form] wurde ein feineres gewebe verwendet, dafür wurden acht lagen benötigt. bei der zweiten testvariante [dunkle form] wurde eine lage feines und zwei lagen gröberes gewebe verwendet. beim zuschnitt des glasfasergeflechts sollte eine toleranz mit bedacht werden. das material lässt sich nicht 100% genau zuschneiden und franzt leicht aus bzw. verzieht sich.

foto: leokimbus

foto: leokimbus

schritt 4 anmischen | das kunststoff-polymer wird erst kurz vor der verarbeitung, aus zwei monomeren [harz und härter] im verhältnis 10:3 angemischt. bei dieser sogenannten polyaddition handelt es sich um eine exotherme reaktion, d.h. es wird dabei chemische energie in form von wärme frei. daher sollten immer nur kleinere mengen angemischt werden, sonst kann es zu einer starken erhitzung und dadurch auch zu vorzeitigem aushärten des kunststoffgemisches kommen. der härter hat eine starke farbigkeit, die sich später auch im gfk-bauteil niederschlägt.

foto: leokimbus

schritt 5 laminieren | nachdem eine schicht des polymers in die formen aufgetragen wurde, werden immer kreuzweise die glasfaserzuschnitte eingelegt. nach jeder lage wird mit einer lammfellrolle neues harzgemisch darauf laminiert. mit hilfe einer entlüftungsrolle sollte eingeschlossene luft zum entweichen gebracht werden. die unterschiedlichen gewebearten saugen dabei auch unterschiedlich viel harz auf und müssen je nach beschaffenheit sorgfältig entlüftet werden. daher ist der zeitaufwand für die herstellung der unterschiedlichen gfk-teile, trotz unterschiedlich vieler lagen, in etwa gleich gross. das glasfasergewebe erhält erst durch auftragen des polymers seine transparenz, zuvor erscheint es in einem weiss-silbernen glanz und ist undurchsichtig. möglich ist dies durch die veränderte lichtbrechung.

foto: leokimbus

schritt 6 entformen | nach dem aushärten des gfk, dessen dauer stark von der temperatur abhängig ist, wird die verschraubung der formen gelöst und die sperrholzplatten entfernt. nun können die acrylreste von den kanten abgezogen und die ränder besäumt werden.

foto: leokimbus

am ergebnis gilt es bei den weiteren versuchen zu feilen, so gibt es noch einige eingeschlossene luftblasen, schlieren durch ausgefranzte fasern und bereiche in denen das harz verlaufen ist. die transparenz der bauteile ist so zu gering, dadurch würden die extender in der tiefe unter umständen zu stark verschwimmen bzw. zu schlecht sichtbar sein. dabei ist der kasten mit den acht dünneren lagen im allgemeinen sauberer verarbeitet. die farbe des härters schlägt sich weniger stark nieder, zudem weist er weniger gewicht auf und ist etwas transparenter. um die lichtbrechung weiter positiv zu beeinflussen, können nun weniger gewebelagen verwendet, lufteinschlüsse minimiert und versucht werden noch glattere flächen z.b. durch schleifen und polieren zu erzeugen. auch die raue innenseite der bauteile bietet noch potenzial die transparenz zu verbessern.

foto: leokimbus