Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von rohrförmigen Körpern aus faserverstärktem, insbesondere glasfaserverstärktem Kunststoff
Das Patent betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von rohrförmigen Körpern aus faserverstärktem, insbesondere glasfaserverstärktem Kunststoff, wobei man auf einer biegsamen Unterlagebahn aus z. B. Papier oder dergleichen eine Fasermatte anbringt, die mit flüssigem Kunststoff imprägniert wird.
Nach der Erfindung werden beim Formvorgang die Längs ränder der Unterlagebahn zusammengeführt und aneinander festgehalten, so dass diese Bahn und die innerhalb dieser befindliche Fasermatte einen Hohlraum einschliessen, in dem ein aufblasbarer Schlauch liegt, worauf dieser aufgeblasen und dabei gegen die Innenwand des Hohlraumes gepresst wird, so dass der zugeführte Kunststoff in die Fasermatte eindringt und beim Erhärten mit dieser den rohrförmigen Körper bildet, wobei das Härten z. B. mit oder ohne besondere Erwärmung erfolgen kann. Nachdem die imprägnierte Fasermatte genügend erstarrt ist, wird zweckmässig die Luft aus dem Schlauch herausgelassen, so dass dieser entfernt werden kann.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass es eine billige Herstellung dadurch ermöglicht, dass feste Formen entbehrlich sind. Die gemäss der Erfindung hergestellten Rohre können eine beliebige Querschnittsform, z. B. eine kreisförmige, ovale, mehr oder weniger abgeflachte oder andere Querschnittsformen besitzen. Die Rohre können im wesentlichen zylindrisch oder konisch mit im Längsschnitt gerader oder gekrümmter Erzeugender sein. Auch Kombinationen dieser Formen sind denkbar. In gewissen Fällen muss die
Unterlagebahn eine gewisse Dehnbarkeit besitzen.
Zur Durchführung des Verfahrens kann man gemäss der Erfindung eine Vorrichtung anwenden, die dadurch gekennzeichnet ist, dass zwei in der Längsrichtung des herzustellenden Rohres verlaufende Leisten die Längsränder der Unterlagebahn von einer Stellung, in der diese Ränder im Abstand voneinander liegen, in eine Stellung bewegen, in der sie zwischen den Leisten festgeklemmt werden. Zweckmässig nachdem das Kunststoffmaterial und der Gummischlauch angebracht worden sind, werden die benachbarten Ränder der Leisten zusammengeführt und in der zusammengeführten Stellung festgehalten, bis die rohrförmige Schale ausreichend erstarrt ist.
Das Verfahren kann auch kontinuierlich durchgeführt werden.
Einige Ausführungsformen einer Vorrichtung zur Durchführung der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Dabei zeigen:
Fig. 1 die Leisten in auseinandergeführter Stellung, in der das Einführen der Fasermatte, des Kunststoffmaterials und des Schlauches möglich ist,
Fig. 2 die Leisten in zusammengeführter Stellung,
Fig. 3 perspektivisch eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur ununterbrochenen Herstellung eines Rohres,
Fig. 4 einen Querschnitt in grösserem Massstab durch das Rohr während seiner Herstellung in der Vorrichtung nach Fig. 3,
Fig. 5 einen Längsschnitt des Schlauches mit einem Rohr zum Zuführen von Druckluft in den Schlauch,
Fig. 6 den durch die Vorrichtung nach Fig. 3 hergestellten Schlauch beim Austrittsende und
Fig. 7 eine Einzelheit der Fig. 6 von der Seite.
Die Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 besteht im wesentlichen aus zwei an Drehzapfen 2 an einer Stütze oder einem Balken 3 schwenkbar gelagerten Armen oder Schenkeln 1, die zweckmässig eine etwas gekrümmte Form besitzen. Eine zweckmässige An zahl solcher Armpaare ist entlang der Längsrichtung des Balkens 3 angebracht. Die Arme 1 tragen an ihrem oberen Ende Lineale, Leisten oder Schienen 4, die sich in der Längsrichtung des Balkens 3 erstrecken und z. B. um Zapfen 5 an den Armen 1 schwenkbar sind. Die Leisten 4 können jedoch auch aufeinander zu und voneinander weg verschiebbar sein, und in diesem Fall können die schwenkbaren Arme 1 gegebenenfalls in Wegfall kommen und durch ein geeignetes Gestell ersetzt werden.
Bei der Herstellung eines Rohres wird zuerst eine Bahn 6 aus biegsamem, starkem und dichtem Material zugeschnitten, so dass dieses Material die gleiche Länge wie das herzustellende Rohr und eine Breite erhält, die den Umfang (2n r) etwas übersteigt. Die Bahn 6 wird in geeigneter Weise mit ihren Längsrändern an den Leisten 4 befestigt, wie aus Fig. 1 hervorgeht, so dass die Breite der von den Leistenkanten frei herabhängenden Bahn 6 dem Umfang des herzustellenden Rohres entspricht. Will man ein konisches Rohr oder ein Rohr mit verschiedenem Durchmesser an verschiedenen Stellen seiner Länge herstellen, so wird die Bahn 6 in entsprechender Weise zugeschnitten, so dass die Breite derselben an jeder Stelle entlang der Länge der Bahn dem gewünschten Umfang des Rohres an dieser Stelle entspricht.
Für bestimmte Formen des gewünschten Rohres müssen die Leisten in Längsrichtung eine gekrümmte Form besitzen, was dadurch herbeigeführt werden kann, dass einige der Arme 1 auf höherem Niveau angebracht werden als die übrigen Arme. Das Rohr erhält dann eine ausgebauchte Mantelfläche.
Die Bahn 6 kann z. B. aus Papier oder anderem biegsamem Material hergestellt werden, z. B. aus Folien verschiedener Art, wie Azetat- oder Viskosefilm, imprägniertem Tuch, dünnem Blech oder Kunststoff. Das Befestigen der Ränder der Bahn 6 an den Leisten 4 kann auch in verschiedener Weise erfolgen, z. B. mit Klemmvorrichtungen geeigneter Art oder einfach mittels Klebestreifen.
Nachdem die Bahn 6 befestigt worden ist, wird eine Armierung in der Form einer Glasfasermatte 7 oder einer anderen Fasermatte oder eines Fasergewebes mit derselben Länge wie die des herzustellenden Rohres und mit der gleichen oder etwas grösseren Breite als der Umfang des Rohres an jeder Stelle eingelegt. Als Armierung kann man auch einen aus Glasfäden im ununterbrochenen Verfahren gewebten Schlauch verwenden. Das Einlegen der Matte oder des Gewebes 7 erfolgt zweckmässig, wenn die Leisten in einem gewissen Abstand voneinander gehalten werden. Die Matte kann vor dem Einlegen mit Kunststoff imprägniert sein, oder man kann auch Kunststoff 8 in einer abgemessenen Menge auf die Fasermatte oder unterhalb dieselbe giessen, nachdem diese auf ihrem Platz angebracht worden ist.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass das Kunststoffmaterial beispielsweise durch besondere Kanäle oder Rohre von der Aussenseite der Matte hereingeführt wird, nachdem der unten erwähnte Schlauch an seinem Platz angebracht worden ist und die Ränder der Bahn 6 zusammengeführt worden sind. Das Kunststoffmaterial kann verschiedener Art sein, doch wendet man vorzugsweise Polyesterkunststoff in flüssiger Form eines für Lamellierung geeigneten Typs an, der sehr schnell, entweder durch Wärme oder bei Zimmertemperatur, im allgemeinen unter Zusatz eines Beschleunigers, z. B. eines Peroxydkatalysators, zum Polymerisieren gebracht werden kann.
Ein Schlauch 9 aus biegsamem Material, wie Gummi oder Kunststoff, wird nun in die von der Papierbahn 6 gebildete Form eingebracht. Der Schlauch 9 erstreckt sich entlang der gesamten Länge der Form und kann in nicht aufgeblasenem Zustand den gleichen oder einen geringeren oder grösseren Durchmesser als der Innendurchmesser des herzustellenden Rohres besitzen.
Zufolge der Schwierigkeit des Härtens des Kunststoffes gegenüber gewissen Materialtypen, wie Gummi, hat es sich als zweckmässig herausgestellt, einen Trennfilm, z. B. aus Wachspapier oder dergleichen zwischen den Schlauch und die Matte einzuführen.
Dieser Trennfilm bewirkt auch, dass die Innenseite des fertigen Rohres eine glatte Fläche erhält, insbesondere wenn man einen Schlauch verwendet, der einen grösseren Durchmesser als der innere Durchmesser des Rohres besitzt. Der Trennfilm kann aus dem fertigen Rohr weggenommen werden. Anstelle eines Schlauches kann man auch mehrere Schläuche verwenden, deren gesamte Querschnittsfläche genügend gross ist.
Nach dem Zusammenführen der Arme 1 liegen die Leisten 4 dicht aneinander, wie in Fig. 2 gezeigt ist, und die Arme werden durch geeignete Glieder zusammengehalten, worauf der Schlauch 9 mit Luft, Gas oder Flüssigkeit aufgeblasen wird. Hierdurch wird das Kunststoffmaterial 8 durch die Glasfasern 7 hindurch nach aufwärts gedrückt und dringt unter Druck durch die Masse, während gleichzeitig Luft und überschüssiger Kunststoff durch den Spalt 10 zwischen den Leisten 4 austreten kann. Nachdem der Kunststoff entlang der gesamten Länge des Rohres herausgepresst worden ist, kann man davon überzeugt sein, dass der Kunststoff die Glasfasermatte völlig imprägniert hat.
Der Kunststoff erstarrt dann bei Zimmertemperatur oder gegebenenfalls in der Wärme, worauf die Luft aus dem Gummischlauch 9 abgelassen wird, so dass der Schlauch herausgezogen und das fertige Rohr von der Bahn 6 gelöst werden kann, die zweckmässig derart präpariert wird, dass sie nicht am Kunststoff haftet.
Zweckmässig wird eine Innenschicht oder ein Trennfilm aus Papier oder dergleichen innerhalb der Bahn 6 angebracht, und die Ränder dieser Innenschicht ragen aus dem Spalt 10 heraus, um ein etwaiges Herabrinnen von überschüssigem Kunststoff über die Leisten 4 zu verhindern. Die innere Papierschicht kann gegebenenfalls auf dem fertigen Rohr verblei ben, wenn dieses Rohr aus der Form genommen wird. Die Bahn 6 wird dagegen zweckmässig auf den Leisten 4 verbleiben, um für den nächstfolgenden Herstellungsprozess bereit zu sein.
Der Schlauch 9 kann eine verschieden starke Steifheit in seinen verschiedenen Teilen erhalten, so dass er in aufgeblasenem Zustand eine von der kreisrunden Querschnittsform abweichende Form erhält, wenn Rohre mit unrundem Querschnitt hergestellt werden sollen.
Ein unbedeutendes Abputzen der Stelle, an der Kunststoff zwischen den Leisten durchgedrungen ist, ist das Einzige, was gegebenenfalls zur Fertigstellung des Rohres erforderlich ist. Das Rohr bildet dann ein leichtes und starkes Produkt, das unter anderem für Masten oder rohrförmige Stangen verschiedener Art angewandt werden kann, jedoch auch als Leitungsrohr, Entlüuftungsrohr, Bauelement für elektrische und chemische Zwecke usw. verwendbar ist.
Das Verfahren kann auch kontinuierlich durchgeführt werden, und eine dazu zweckmässige Vorrichtung wird in Fig. 3 bis 7 dargestellt. Nach dieser Ausführungsform läuft ein mit Randleisten 12 versehenes, endloses Band 11 um zwei Räder 13, 14, von denen wenigstens das eine angetrieben wird. Bei einer geeigneten Stelle der Bewegungsbahn des Bandes 11 sind Führungen 15 vorgesehen, die derart ausgestaltet sind, dass sie die Randleisten gegeneinander unter gleichzeitiger Umbiegung des Bandes 11 führen, so dass dieses Band eine Formhülle bildet, in welche die oben erwähnte Glasfasermatte oder das Gewebe 7 nebst dem Schlauch 9 eingeführt und geformt wird, gegebenenfalls unter Zwischenlage eines Trennbandes 19, beispielsweise eines Azetat- oder Viskosefilmes oder dergleichen zwischen der Matte 7 und dem Band 11.
In den Führungen 15a, 15 liegen die Leisten 12 vorzugsweise gegen Rollen 24 (Fig. 4) an. Der Schlauch 9 kann gegebenenfalls ununterbrochen aus einer geeigneten Materialbahn 16, z. B. aus Weichkunststoff oder dergleichen hergestellt werden, deren Längsränder durch eine nicht dargestellte Führung gegeneinander geführt und zusammengeschweisst bzw. zusammengeklebt werden, z. B. unter Verwendung einer Rolle 17 und eines innerhalb des Schlauches angebrachten Widerlagers 18, gegebenenfalls unter Erhitzung, so dass der oben erwähnte Schlauch 9 gebildet wird. In diesem erstreckt sich ein Rohr 20 zum Zuführen von Druckluft. Der Kunststoff 8 wird zwischen der Matte 7 und dem Band 11 bzw. dem Trennband 19 durch ein Rohr 21 eingeführt.
Die Führungen 15 sind an geraden Führungen 1 5a genügender Länge angeschlossen. Die Längsränder der Matte 7 werden durch die von den Leisten 12 zusammengehaltene Formhülle 11 gegeneinander umgebogen, und der Kunststoff 8 wird unterhalb der Matte zugeführt und in dieselbe unter der Einwirkung des Druckes im Schlauch eingepresst.
An ihrem anderen Ende gehen die geraden Führungen 1 5a in krumme Führungen 22 über, die die Randleisten 12 des Bandes 11 wieder auseinanderspreizen, wodurch das Trennband 19 freigemacht wird, während das aus der Matte 7 und dem Kunststoff gebildete Rohr 29 zusammen mit seinem Schlauch 9 weitergeschoben wird. Das Abtrennen des Rohres 29 erfolgt dadurch, dass ein Schnitt 28 (Fig. 6) an einer geeigneten Stelle durch den halben Durch- messer des Rohres 29 hindurch gemacht und in den dadurch entstehenden Spalt ein Sperrblech 23 eingeführt wird, das das Rohr 29 und den Schlauch 9 absperrt, so dass keine grösseren Mengen an Druckluft entweichen können, wonach das Rohr 29 bei 27 unmittelbar hinter dem Schnitt 28 abgeschnitten wird.
Das Sperrblech 28, das sich am anderen Ende des abgeschnittenen Rohres 29a befindet, kann entfernt und wieder benutzt werden. Die Druckluft wird in einem so grossen Überschuss zugeführt, dass eine kleine Leckage am Schnitt 28 keine Rolle spielt.
Die Maschine kann mit einer Schlauchwebemaschine zur ununterbrochenen Herstellung der Matte 7 kombiniert werden. Das Ende 25 des Luftzuführungsrohres 20 kann gegebenenfalls konisch (bei 26) ausgestaltet und aus Gummi oder dergleichen hergestellt werden, so dass es durch den Luftdruck gegen die Innenseite des Schlauches gepresst wird, um dadurch Leckage der Luft zu verhindern.
Der Schlauch 9 kann aus dem fertigen Rohr 29a herausgezogen werden oder darin bleiben. Die Form der Formhülle 11 kann durch Führungen, wenn erwünscht, geändert werden, um dadurch die Form des Rohres 29 zu ändern.
Gegebenenfalls kann ausserhalb des Bandes 11 Unterdruck ausgeübt werden, um das Entweichen der Luft und das Eindringen des Kunststoffes zu erleichtern.