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Maschine zur fortlaufenden Herstellung einer quer gewellten Bahn aus durch Faserstoffe verstärktem wärmehärtbarem Material
Die Erfindung betrifft eine Maschine zur fortlaufenden Herstellung von gewellten Schichtstoffbahnen aus armiertem Kunststoff, insbesondere aus glasfaserverstärktem Polyesterkunstharz.
Bekannte Maschinen, die dem gleichen Zweck dienen, haben als Vorrichtung zum Eindrücken der
Wellungen in die Schichtstoffbahnen zwei endlos in sich geschlossene Reihen von parallelen im Querschnitt teilweise oder ganz runden Stäben von gleichem Radius und gleicher Teilung wie die zu erzeugende Wel- lung. Das mit diesen Maschinen erhaltene Produkt weist aber viele eingeschlossene Luftblasen auf ; ausser- dem sind die Balindicke und die Form der Wellungen in der Mitte der Bahn nicht die gleichen wie an den
Rändern, da die Formstäbe sich infolge der darauf wirkenden Kräfte durchbiegen.
Die Erfindung bezweckt die Behebung dieser Nachteile. Sie beruht darauf, dass, wenn die Formstäbe von Ketten so getragen werden, dass die Formstäbe höchstens eine minimale Ausbiegung erleiden, die Dicken- und Formgleichmässigkeitder Bahn über ihre ganze Breite gewährleistet ist. Es hat sich ausserdem gezeigt, dass zweckmässig der Schichtstoff in jedem Punkt seines in Behandlung befindlichen Abschnittes auf mindestens einer metallischen Fläche der Formstäbe aufliegen sollte, um so den exothermen Verlauf der Polymerisation zu mässigen.
Auch an der Verbindungsstelle zwischen zwei aufeinanderfolgenden Wellungen soll die Bahn auf den Formstäben aufliegen ; anstatt geradlinig zu sein soll diese Verbindung im Längsschnitt der Bahn aus zwei Kreisbögen mit grossem Radius bestehen, damit sie unter dem Einfluss der der Bahn aufgezwungenen Spannung auch gut anliegt ; damit wird eine bessere Dickengleichmässigkeit erreicht.
Gegenstand der Erfindung ist eine Maschine zur fortlaufenden Herstellung einer quer gewellten Bahn aus durch Faserstoffe verstärktem, wärmehärtbarem Material, vorzugsweise aus Polyestern und Glasfasermatten, bestehend aus einer in der Polymerisierkammer angeordneten Wellungsvorrichtung, welche zwei in sich geschlossene Reihen von metallischen Formelementen und zwei Paare von über Kettenräder laufenden Gall'schen Ketten aufweist, welche die Formelemente tragen, welche Maschine dadurch gekennzeichnet ist, dass die Ketten beidseitig der vertikalen Maschinenlängsmittelebene in einem Abstand von derselben angeordnet-sind, der ungefähr ein Drittel der Formelementenlänge beträgt, dass die Kettenglieder mit Zungen mit je zwei Bohrungen versehen sind zur Aufnahme von an Ansätzen der Formelemente befestigten, gleichgerichteten Bolzen,
so dass die Formelemente durch Verschieben in ihrer Längsrichtung von den Ketten abnehmbar sind, und dass der Querschnitt der Formelemente an deren Scheitel einen Radius r und an deren Flanke einen Radius R aufweist, wobei R wesentlich, etwa um den Faktor 10, grösser als r ist.
An Hand der Zeichnung, welche ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Maschine darstellt, wird die Erfindung genauer erläutert,
Die Fig. 1, 2 und 3 gehören zusammen und zeigen schematisch im Längsschnitt einen Teil der besagten Ausführungsform : Hg. 4 ist ein teilweiser Querschnitt und zeigt die Lagerung einer Spule (Rolle) ; Fig. 5 ist ein schematischer Querschnitt der Behälter für den Imprägnierungskunststoff ; Fig. 5a ist eine Draufsicht einer Einzelheit von Fig. 5 ; Fig. 6 ist ein Seitenriss von zwei Formstäben, und Fig. 7 ist eine Frontansicht von vier aufeinander folgenden Formstäben mit den zugehörigen Kettengliedern.
In dem in den Fig. 1-3 gezeigten Teil der Maschine wird die quergewellte Bahn in der folgenden
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Weise hergestellt :
Eine Glasfasermatte 2 und Cellophanbahnen 3, 3'werden gemeinsam zwischen den Walzen 1, l' bzw. zwischen zwei Kunstharzbeschichtungskeilen 5, 5', die aus dem Behälter 4 gespeist werden, hin- durchgeführt ; das so entstehende Zwischenprodukt durchläuft dann das Polymerisieraggregat 6 (Fig. 2), in dem es geformt und ausgehärtet wird.
In Fig. 1 ist mit 7 die Glasfasermattenspule gezeigt, die auf einer Tragkonstruktion entweder in 9 oder in 9'angeordnet ist, damit während dem Arbeiten jeweils das hintere Ende einer bei 9 angeordneten
Spule 7 mit dem vorderen Ende einer bei 9'angeordneten Spule 11 verbunden werden kann. Das Verbin- den der Enden erfolgt durch Kleben oder Nähen auf einem Tisch 12 ; wenn dieser Vorgang beendigt ist, wird der Tisch 12 weggenommen und durch Schwenken der Tragkonstruktion 8 um ihre Lagerung 10 um
180o im Uhrzeigersinn die neue Spule an die Stelle der eben aufgebrauchten Spule gebracht. Auf diese
Weise kann erheblich Zeit und Material gespart werden.
Jedoch könnte auch in Aussicht genommen wer- den, der Maschine eine solche vorzuschalten, welche kontinuierlich die Glasfasermatte oder-bahn liefert.
Der Glasfaserbahn wird eine Zugspannung durch die anschliessende Vorrichtung auferlegt, in welcher diese
Bahn zwei Zylinder 14, 14'umfährt, die auf einem um die Lagerstelle 15 schwenkbaren Rahmen 13 fest angebracht sind, wobei durch Ansetzen eines angemessenen Drehmomentes an diesem Rahmen die ge- wollte Zugspannung in der Glasfasermatte erzeugt wird. Der vom Zylinder 14'zum Spalt zwischen den
Walzen 1, l* laufende Abschnitt dieser Matte sollte im wesentlichen in einer Vertikalebene gelegen sein.
Unmittelbar vor ihrer Ankunft bei den Walzen 1, l* wird die Matte durch längliche Infrarotstrahler
17, 17'erwärmt, deren Heizleistung zwischen 300 und 1500 W pro Meter geregelt werden kann in Ab- hängigkeit von gewissen Grössen der Matte und auch von der Arbeitsgeschwindigkeit. Diese Infrarotbe- heizung trägt viel zur Verhütung der Luftblasenbildung und zur Erzielung einer guten Durchsichtigkeit bei, durch Eliminieren des stets an den Fasern anhaftenden Wassers und demzufolge Verbessern der Benetzbar- keit der Fasern ; ausserdem wird die Faserbenetzung auch erleichtert, weil die Viskosität das Harz, das die Matte durchsetzen muss, durch die Wärme der eben beheizten Matte herabgesetzt wird.
Die beiden Cellophanbahnen 3, 3'werden von den Vorratsspulen 18, 18'in ähnlicher Weise abge- wickelt wie die Glasfasermatte, aber durch Bremsung dieser Spulen einer höheren Zugspannung unterwor- fen als die Matte. Die Cellophanbahnen laufen dann auch über die Zylinder einer Spannvorrichtung 19 bzw. 19'. Da der Vorrat der Spulen 18, 18'sehr gross ist, bedarf es für das Verbinden der Enden nicht einer Vorrichtung mit Schwenkrahmen 8. Um ein störungsloses Abwickeln der Bahnen 3, 3'zu gewähr- leisten, muss jede Exzentrizität und Ausbiegung der Spulen ausgeschaltet sein. Die Spulenkerne werden daher zweckmässig nicht nur aussen, sondern auch in der Mitte auf einer zugehörigen Achse 22 präzis ge- lagert, wie in Fig. 4 gezeigt.
Diese Achse trägt Gummiringe 20,20', 20", die axial komprimiert sind, u. zw. 20, 20" durch Muttern 21 bzw. 21'und 20'mittels der Distanzhülse 24. Diese Ringe dienen zugleich zur Bremsung und zur Lagerung des Spulenkernes.
In der Kammer 25, in welcher die Cellophanbahnen in Anwesenheit von Luft zu den Walzen 1, l' laufen, wird eine relative Luftfeuchtigkeit aufrecht erhalten, die derjenigen angeglichen ist, die bei der Vorbereitung der Spulen herrscht. Zur Ermöglichung des Korrigieren örtlicher Fehler, die etwa in Cellophanspulen vorkommen, sind zwei Stäbe 26, 26'vorgesehen, auf denen Infrarotlampen 27 seitlich verstellbar fixiert sind.
Die Imprägnierung der faserigen Verstärkungszwischenlage erfolgt zwischen den Rollen 1, 1', die einen Durchmesser von 300 bis 400 mm haben, sehr steif gebaut und gegeneinander anstellbar sind. Ausserdem sind die Walzen inwendig wassergekühlt, damit auch bei Verarbeitung von raschhärtenden Gemischen 'bei Raumtemperatur gearbeitet werden kann.
Der Antrieb der Walzen 1, I'erfolgt durch einen Elektromotor mit einer Drehzahl, die in Abhängigkeit der Arbeitsgeschwindigkeit des Wellungsapparates und mittels der Fühlvorrichtung 29 auch in Abhängigkeit der gewünschten Längsspannung regulierbar ist.
Die Länge der Walzen ist um ein weniges kleiner als die Breite der Cellophanbahnen 3,3', damit diese Walzen nicht mit dem Kunstharz in Berührung kommen.
Das Kunstharz gelangt durch die Kanäle bzw. Spalte 28 vom Behälter 4 zu den Imprägnierstellen.
Der Behälter ist so gebaut, dass in ihm das Harz zubereitet und unter Vakuum nachdem Mischen entlüftet werden kann. Am Auslass des Behälters ist nebst einem zum Zurückhalten etwaiger Fremdkörper dienender Filter auch ein geeigneter Abflussregulator angeordnet.
Zur Erreichung der bestmöglichenimprägnierung sollten die Keile 5, 5'aus dem flüssigen Kunstharz beidseitig der dort abwärts laufenden Fasermatfe so hoch sein wie nur möglich. Es ist deshalb unmittelbar über jeder der Walzen 1, l'ein Kasten 34 bzw. 34'angeordnet ; die untere Kante der Kastenseitenwände
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Wellen 60, 60.. Die Führungsstäbe 58, 58'und die Lager der Wellen 59', 60'sind unbeweglich am
Maschinengehäuse befestigt.
Dagegen sind die Führungsstäbe 57, 57'und die Lager der Wellen 59,60 an einem Schlitten befestigt, der mittels Schraubenspindeln in vertikaler Richtung verstellt werden kann zwecks-Ermöglichung der genauen Einstellung der Weite der Lücken zwischen aufeinanderfolgenden Form- stäben.
Wie Fig. 6 und 7 zeigen, sind die Zungen der Kettenglieder je mit zwei Bohrungen 62, 62'versehen, in welchen Bolzen 63, 63', 64, 64'lagern, welche gleichgerichtet an Ansätzen der Formstäbe befestigt sind ; die Formstäbe können leicht durch seitliches Verschieben entfernt und durch solche mit anderm
Wirkprofil ersetzt werden, ohne dass weitere Demontagearbeiten notwendig wären.
Eine nicht gezeigte Vorrichtung von bekannter Bauart verhindert eine ungewollte Verschiebung der
Formstäbe in ihrer Längsrichtung und somit ihr Ablösen von den sie tragenden Ketten. Letztere sind in
Querrichtung der Maschine so angeordnet, dass die von ihnen getragenen Formstäbe unter den durch die
Schrumpfung der Cellophanbahnen hervorgerufenen Betriebsbelastungen nur geringfügige Ausbiegungen erleiden. Die Lagerbolzen 63,64 sind deshalb in einem Abstand beidseitig der Längsmittelebene ange- ordnet, der ungefähr je 3/10 der Breite der in Herstellung begriffenen Schichtstoffbahn beträgt. Damit wird erreicht, dass letztere über ihre Breite höchstens ganz geringfügige Dickenschwankungen aufweist.
Die Form des Querschnittes der Formstäbe hängt weitgehend von derjenigen der Wellenlinie, welche die Schichtstoffbahn nach erfolgter Behandlung im Längsschnitt bilden soll, ab. Damit aber die bei der exotherm verlaufenden Polymerisation entstehende Wärme in angemessenem Masse abgeführt wird, soll die Schichtstoffbahn im ganzen jeweils in Aushärtung befindlichen Abschnitt ohne örtliche Unterbrechung auf einer metallischen (wärmeabführenden) Fläche aufliegen ; das Profil der Formstäbe ist entsprechend zu bestimmen.
Soll beispielsweise die Wellenlinie aus Kreisbogen und geraden Verbindungslinien bestehen, so sollen die Formstäbe die Schichtstoffbahn auch in den diesen Verbindungslinien entsprechenden Ab- schnitten tragen ; deshalb setzen sich diese Verbindungslinien zweckmässiger aus zwei Kreisbogen mit grossem Radius zusammen, damit die Schichtstoffbahn dank ihrer Längsspannung auch auf diesen schwächer gekrümmten Formstabflanken aufliegt. Damit wird eine bessere Dickengleichmässigkeit in Längsrichtung erreicht.
Die Formstäbe sind in der Hauptsache zweckmässig aus gezogenem Blech hergestellt, könnten aber tiefgezogen oder anderswie hergestellt sein.
Die Wellen 60, 60'sind durch einen drehzahlregelbaren, elektromotorischen Antrieb mit solcher Geschwindigkeit anzutreiben, dass die Zeit, die ein bestimmter Schichtbahnabschnitt zur Durchwanderung jedes der drei Abteile braucht, zwischen etwa 15 und 60 Minuten verändert werden kann.
In der Aushärte- oder Temperungskammer 43 läuft die Schichtstoffbahn über Kränze von Rollen 53, 53', wobei die Teilungen der Rollen die gleichen sind wie diejenigen der Wellungen der Schichtstoffbahn und wobei die Umfangsgeschwindigkeit dieser Kränze die gleiche ist wie die Vorlaufgeschwindigkeit der gewellten Schichtstoffbahn, damit diese keiner mechanischen Beanspruchung mehr ausgesetzt ist, so lange sie noch nicht ihre maximale mechanische Festigkeit ereicht hat.
Nach dem Austritt aus der Kammer 6 läuft die Schichtstoffbahn während 2-3 Minuten in Umgebungsluft zwecks Abkühlung und wird dabei von zwei synchron mit den Rollenkränzen 53, 53'angetriebenen Rollenkränzen 61, 61'getragen (Fig. 3). Sie kommt in den Wirkbereich von Randbeschneidungsvorrichtungen. Diese weisen je eine motorisch angetriebene Trennscheibe 65 auf, die samt dem zugehörigen Schutzdeckel 67 von einem heraufschwenkbaren Arm 66 getragen wird. Der Schutzdeckel 67 ist als Staubabsaughaube ausgebildet und ist ebenso wie eine unter der Arbeitslage der Trennscheibe angeordnete Staubabsaughaube 68 mit einem Staubabsaugventilator 69 verbunden.
Es folgt dann die Vorrichtung zur Rückgewinnung von Cellophan, bestehend aus den beiden Befeuch- tem 70, 70', den Rollen 71,72, 73 und 71', 72', 73'und den durch Reibkupplungen angetriebenen Aufwickelvorrichtungen 74, 74'.
An diese Vorrichtung schliesst sich ein Inspektionstisch 75 mit geschliffenerund von unten her beleuchteter Tischplatte an, auf welcher eventuelle Materialfehler, Breitenabweichungen und Wellenteilungsfehler festgestellt werden können. Zur Vornahme von genau quer verlaufenden Trennschnitten, eventuell zur Ausmerzung von fehlerhaften Abschnitten, ist eine Vorrichtung bekannter Art vorgesehen, bei welcher ein eine Trennscheibe 76 antreibender Elektromotor 77 auf einer Querschiene 78 verfahrbar ist, die in Laufrichtung der Bahn hin und her bewegt wird, wobei der Verlauf jeweils mit der Geschwindigkeit erfolgt, mit der die Bahn vorläuft.
Das fertige Produkt wird auf eine mittels einer Reibkupplung angetriebene Trommel 79 oder sonstige
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Vorrichtung aufgewickelt.
Bei der Herstellung der Bahn kommt als Armierung wohl in erster Linie eine Glasfasermatte in Frage, sodann aber Bahnen oder Matten von andersartigen, natürlichen oder künstlichen Fasermaterialien, wie z. B. Papiere, Drahtnetze und-gewebe.
Die am meisten verwendeten Kunstharze sind diejenigen, welche aus ungesättigten, linearen Polyestern und polymerisierbaren Monomeren bestehen und welche gewöhnlich als Polyesterharze bezeichnet werden : es kann aber jedes Kunstharz in Frage kommen, das unter Einwirkung geeigneter Katalysatoren und/oder von Wärme ohne Abgabe flüchtiger Produkte und ohne Anwendung von Druck polymerisiert.