Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von armierten Kuuststoffhohl- oder -vollprofilen
Es ist bekannt, Kunststoffkörper zur Erhöhung ihrer mechanischen Festigkeit mit einer Armierung aus Glasfasern auszurüsten. Die Glasfasern werden dabei z. B. von entsprechenden Spulen oder Bobinen als Lunten (Rovings) abgezogen, die dann zu einem Band oder Flor von im wesentlichen parallelen Fasern bzw. Fäden aufgelockert werden.
Dieses Band lässt man schliess- lich in einen den flüssigen Kunststoff enthaltenden Behälter einlaufen, aus dem das Glasfaserband oder dgl. mit dem es durchsetzenden bzw. umgebenden Kunststoff in Form eines Stranges aust, ritt, der nach der in Betracht kommenden Formgebung gehärtet bzw. stabilisiert wird.
Diese Vorgänge können nach bekannten Vorschlägen bei Verwendung einer Art Strangpresse auch als kontinuierliches Verfahren verwirklicht werden, z. B. zur Herstellung von mit Glasfasern verstärkten Rohren, Stäben oder Profilen praktisch beliebiger Länge.
Nach einem anderen Vorschlag kann auch ein Ziehverfahren angewendet werden, bei dem der mit flüssigem Kunststoff beladene Faserstrang durch eine beheizte Formvorrichtung oder dgl. hindurchgezogen wird, in welcher die Formgebung und Härtung erfolgt.
Als Ziehvorrichtung wurde dabei ein Paar motorisch angetriebener endloser Ketten oder dgl. benutzt, die plattenförmige Mitnehmerschuhe tragen, zwischen denen der gehärtete Strang festgeklemmt wird.
Die Erfindung besteht demgegenüber darin, dass die Armierungselemente vor oder nach dem Aufbringen des flüssigen Kunststoffs zwischen zwei quer zur Bewegungsrichtung der Armierung hin- und herbewegten, etwa nach Art einer Reibmühle mit Abstand voneinander angeordneten Führungsplatten hindurchgeführt und dadurch im Band quer unter Erzeugung einer Wirrlage abgebogen werden.
Durch Überführung der Armierungselemente in die Wirrlage ergibt sich eine erhebliche Verbesserung der Kunststoffkörper insofern, als diese nun in praktisch allen Richtungen gleiche oder annähernd gleiche mechanische Eigenschaften aufweisen, während bisher die Verstärkungswirkung der Armierungselemente quer zur Länge der Profile oder Rohre nur gering war.
Als Folge dieser Verbesserung ist es möglich, die Wandstärke des Kunststoffkörpers wesentlich herabzusetzen, so dass dünnwandige symmetrische oder unsym maische Profile (wie U-, V-, L-, T- und L-Profile) oder Rohre von geringem Eigengewicht und doch hoherTrwg- fähigkeit in beliebiger Länge, gerade oder gebogen, her stel ar sind. Die Wandstärke kann gleichförmig oder ungleichtörnag sein.
Die zur Behandlung der Armierungselemente dienenden, oszillierenden Führungsteile können die Form konischer Ringe oder auch etwa rechteckiger Reibstücke haben, zwischen die die Armierungselemente in Form eines schlauch-, band- oder p3atteniförimigen Fasergebildes einlaufen, das die Vorrichtung als grossporiger, filzartiger Vorformling, gegebenenfalls mit Kunststoff getränkt bzw. umhüllt, verlässt.
Um die Armierungsfasern in der Wirrlage zusammenzuhalten, ist es unter Umständen vorteilhaft, das Fa-- servlies oder dgl. vor oder nach dem Einlaufen in den flüssigen Kunststoff zu vernadeln, indem Nadeln durch das Vlies quer zu dessen Längserstreckung gestossen werden, die am Ende gabel- bzw. hakenförmig sind.
Solche Nadeln nehmen beim Einstossen und/oder beim Zurückziehen jeweils eine begrenzte Anzahl Fasern mit und geben dieselben beim Umkehren in die entgegeng setzte Bewegungsrichtung wieder frei. Es entstehen durch das wiederholte Einstossen bzw. Zurückziehen der Nadeln im Faservlies quer verlaufend gerichtete Faserlunten, die das Vlies in Querrichtung zusammenhalten. Die Wirkung ist dabei ähnlich dem bekannten Vernadeln von Polsterfasern zwecks Herstellung von sog.
Polstermatten.
Das Vernadeln der Armierungsfasern kann auch so erfolgen, dass das Vlies auf einer Unterlage, z. B. einem Fasergewebe, festgehalten wird.
Als Armierungselemente kommen natürliches oder synthetisches, anorganisches oder organisches Fasermaterial in Betracht, z. B. Glasfasern, Jute, Nylon, Sisal, Rampe, Placls oder dgl. Die Fasern können ungesponnen, gegebenenfalls aber auch gesponnen verarbeitet werden. Auch können zur Armierung Metallfäden bzw.
-drähte sowie unter Umständen Drahtgewebe oder -geflechte dienen. Das Verfahren ist auch vorteilhaft für die Ummantelung von Stromleitern, Kabeln oder Metall-, insbesondere Kupferrohren.
Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist eine Einrichtung geeignet, welche durch zwei kegelförmige, gleichachsige Führungskörper gekennzeichnet ist, zwischen denen das Armierungsband in im wesentlichen axialer Richtung zdurchlläuft, wobei der obere Führungskörper als Behälter für den flüssigen Kunststoff dient und der untere ringförmig ausgeführt ist und Mittel zu einer hin-und hergehenden Relativ drehlmg der : Führungskörper vorgesehen sind. Die Füh- rungskörper können hierbei über Hebelarme mit je einem Kurbeltrieb verbunden sein.
Um Hohlprofile, z. B. Rohre, herzustellen, ist es bisher üblich gewesen, in den flüssigen Kunststoff als Kern z. B. zylindrische Rohre abschnittsweise einzubringen und durch die Härtezone mit durchlaufen zu lassen. Die Kernrohre werden dann aus dem stabilisierten Hohlprofil herausgezogen.
Diese umständliche Arbeitsweise kann vorteilhaft dadurch vermieden werden, dass gleichachsig zu den Führungskörpern ein die Höhlung des Rohres ausbildender Hohlzylinder vorgesehen ist, dem eine Einrichtung zum Einführen einer Füllmasse in das Rohrinnere zugeordnet ist. Dieses Füllmaterial lässt sich leicht aus den stabilisierten Hohlprofilen entfernen.
Um ein Deformieren der dünnwandigen Kunststoffprofile bei der Herstellung zu verhindern, ist zweckmässig anschliessend an die Härte- und Stabilisierungseinrichtung zur Bewegung des Kunststoffprofilstranges eine Zugvorrichtung vorgesehen, die aus zwei oder mehreren, abwechselnd durch Reibungsschluss mit dem stabilisierten Profilstrang verbundenen Formteilpaaren und jedem derselben zugeordneten, beweglichen Tragjoch besteht, welche synchron, aber gegenläufig beweg- lich sind. Die Formteilpaare werden hierbei hydraulisch oder pneumatisch zur Bildung eines sicheren Reibungsschlusses gegen den aus der Härtezone kommenden Strang angedrückt. Um eine ruckweise Bewegung der Greifer auszuschliessen, erfolgt der Antrieb z. B. durch Gewindespindeln, die die Muttern der Greifer packen oder deren Tragschlitzen durchsetzen.
Werden z. B. zwei Greifer vorgesehen, so erhalten diese vorteilhaft voneinander unabhängige Führungen, in denen sie so bewegt wenden, dass. sie abwechselnd den Strang erfassen und mitnehmen bzw. in ihre Ausgangsstellung zurückkehren.
Die Greiferbacken werden vorteilhaft aus einem gegen den zu verarbeitenden Kunststoff bei den in Betracht kommenden Arbeitstemperaturen inerten verformbaren Werkstoff hergestellt, der gegebenenfalls ein Thermo- oder Duroplast sein kann. Durch Anwendung derartiger Stoffe für die Greiferbacken lassen sich dieselben in einem einfachen Arbeits- bzw. Fortgang leicht dem Oberflächenverlauf des Profils genau anpassen.
Die Greiferbacken können auch mit einem Überzug aus einem solchen Kunststoff versehen werden.
Auf der Zeichnung sind schematisch mehrere bevorzugte Einrichtungen zur praktischen Anwendung der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt:
Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine Einrichtung zur Herstellung eines mit Glasfasern oder dgl. in Wirrlage verstärkten geraden lIohlprofiles.
Fig. 2 in grösserem Massstabe die bei der Einrichtung nach Fig. 1 und ähnlichen Einrichtungen verwendete Zugvorrichtung, und
Fig. 3 eine Einrichtung zur Herstellung gebogener Profile, die mit Glasfasern armiert sind.
Die Einrichtung nach Fig. 1 ist an sich zur Herstellung von Hohl- oder Vollprofilen geeignet, jedoch dargestellt mit der Ausrüstung für Hohlprofile.
Im Maschinengestell ist eine etwa kegelige, gegebe- nenfalls mit Heiz- oder Kühlvorrichtungen versehene, ringförmige Schale 1 fest angeordnet, die eine mittlere, vorteilhaft der Querschnittsform des herzustellenden Profils angepasste Öffnung 2 hat. Gleichachsig zu der Schale 1 ist beweglich ein entsprechend kegeliger Führungskörper 3 hin- und herdrehbar (oszillierend) vorgesehen. Der Körper 3, der ebenfalls mit Heiz- oder Kühleinrichtungen versehen sein kann und am Umfang etwas gegenüber dem Rand der Schale 1 zurückspringt, ist axialverstellbar zur Schale 1, so dass der freie Zwischenraum zwischen beiden im Betrieb geregelt werden kann.
In der Mitte hat der Körper 3 einen rohrartigen Ansatz 4, der sich nach oben bis über die Ebene des Randes 5 des Körpers 3 erstreckt, derart, dass das von oben durch das Füllrohr 10 in den Hohlraum des Körpers 3 eingefüllte flüssige Harz oder dgl. über den Rand 5 in gleichmässiger, dünner Schicht in den Zwischenraum zwischen der Schale 1 und dem Körper 3 abläuft.
Der Körper 3 ist mittels Stangen 6 oder in sonst geeigneter Weise an einem Tragring 7 aufgehängt, der auf dem am Gestell angebrachten Lagerring 8, z. B. in einer Kugellagerung, drehbar ist. An dem Tragring 7 ist ein Hebelarm 9 angebracht, der am freien Ende mit einer nicht dargestellten Vorrichtung, z. B. einer Kurbel, verbunden ist, bei deren Drehung der Arm 9 hin- und hergeschwenkt wird. Dadurch wird der Tragring 7 und mit ihm der Körper 3 in eine hin- und hergehende Drehbewegung gebracht.
Die zur Verstärkung des herzustellenden Kunststoffprofiles erforderlichen Fasern, z. B. Glasfasern, werden bei der dargestellten Ausführungsform von (nicht gekennzeichneten) Spulen oder dgl. als mehr oder weniger lockere Fäden 11 zugeführt. Die Fäden 11 laufen über in verschiedenen Ebenen angeordnete ringförmige Rei hen von Rollen 12, 13, 14, derart, ! dass am Rand des Körpers 3 ein praktisch geschlossener Faserschlauch gebildet wird, wenn - wie in Fig. 1 dargestellt - die Einrichtung zur Herstellung eines faserarmierten Kunststoffrohres benutzt wird.
Bei der Herstellung anderer Profile, z B. I- oder V-Profile, werden die Rollen 12, 13, 14 vorteilhaft so angeordnet bzw. mit Fäden beschickt, dass am Rand des Körpers 3 die Fäden 11 ein dem jeweiligen Profil im Querschnitt ähnliches Faserband oder -vlies bilden.
Das am Umfang des Körpers 3 lockere Vlies oder dgl. verdichtet sich nach der Mitte der Schale 1 bis auf diejenige Dichte, welche die Faserarmierung in dem herzustellenden Profil haben soll.
Im Zwischenraum zwischen der Schale 1 und dem Körper 3 wird nun die vom Umfang eintretende Masse aus flüssigem Harz und Armienungsfäden durch die oszillierende Bewegung des Körpers 3 hin- und herbewegt. Dabei werden die Fäden bzw. Fasern quer zu ihrer Länge wiederholt abgebogen, wodurch sie zum Schluss in Wirrlage kommen, in der sich Faser- bzw.
Fadenteile in praktisch allen Richtungen der Kunststoff masse erstrecken, die dadurch homogen armiert wird.
Dieser Zustand bleibt auch beim Einlaufen des Harz Faser-Gemenges in die Öffnung 2 der Schale 1 und bei der nachfolgenden genauen Formgebung des Harz-Faser-Stranges erhalten.
Der aus der Öffnung 2 nach unten austretende Strang A gelangt nunmehr in einen Behälter 15, an den sich die bei 16 angedeutete, an sich bekannte Formvorrichtung anschliesst. Der Behälter 15 nimmt den etwa vorhandenen Überschuss an flüssigem Harz auf oder gleicht einer Mindermenge an Harz aus.
In der Formvorrichtung 16 wird der in ständiger Bewegung durchlaufende Strang A stufenweise erhitzt, so dass das Harz gehärtet und das Profil zum fertigen faserarmierten Rohr B stabilisiert wird.
Um die Rohrhöhlung auszubilden, ist ein die mittlere Öffnung 2 der Schale 1 bzw. 2' des Körpers 3 mit einem der Wandstärke des Rohres angepassten Spielraum durchsetzendes Formrohr 17 vorgesehen. Dieses geht von einer Schneckenpresse 18 aus, in die durch den Trichter 19 ein geeignetes inertes, körniges oder pulverförmiges Füllmaterial aufgegeben wird. Durch Betätigung der Pressschnecke 20 wird laufend soviel Füllmaterial verdichtet in das Formrohr 17 gedrückt, dass an dessen Ende synchron mit dem Harz-Faser-Strang A ein Strang C des Füllmaterials austritt, dessen Durchmesser genau dem inneren Durchmesser des herzustellenden Rohres entspricht. Das Füllmaterial wird schliesslich aus dem fertigen Rohr B wieder entfernt.
Bei der Herstellung von Vollprofilen wird das Formrohr 17 nicht angewandt.
Die in Fig. 2 dargestellte Zugvorrichtung ist ausgeführt flir die Herstellung eines U-förmigen, mit Glasfasern armierten U-Profils D.
Parallel zu dem Profilstrang D sind im Gestell zwei Gewindespindeln 30, 31 gelagert, die im oberen Teil z. B. mit Rechtsgewinde und im unteren Teil mit Linksgewinde versehen sind. Die Spindeln sind in Tragelementen 32 des Maschinengestells drehbar gelagert und mit einer auf der Zeichnung nicht dargestellten Antriebs- vorrichtung verbunden, durch welche die Spindeln 30, 31 nach Wahl entweder in Rechts- oder in Linksdrehung versetzt werden können.
Auf den Spindeln 30, 31 sind zwei bewegliche Joche 33, 34 angebracht, deren seitliche rohrförmige Enden 35 mit einem dem Gewinde der Spindeln 30, 31 entsprechenden Muttergewinde versehen sind. Die Gewindeteile 35 des oberen Joches 33 sind entsprechend dem Oberteil der Gewindespindeln 30, 31 mit Rechts- bzw.
Linksgewinde versehen und die Gewindeteile 35' des Jo ches 34 mit dem unteren Gewinde der Spindeln 30, 31.
Die Einrichtung ist also so ausgeführt, dass bei einer bestimmten Drehrichtung der Spindeln 30, 31 das obere Joch 33 abwärts geht und gleichzeitig das untere Joch 34 aufwärts und umgekehrt. Sobald die Joche 33, 34 in der Mitte zusammenstossen, wie bei 33', 34' in strichpunktierten Linien angedeutet, wird die Bewegung der Spindeln 30, 31 unterbrochen bzw. umgekehrt, d. h. das Joch 33 geht wieder nach oben und das Joch 34 nach unten. Die Bewegung der Joche 33, 34 erfolgt vorteilhaft so, dass die beiden Joche in ständiger synchroner, aber entgegengesetzter Bewegung sind.
Auf den Jochen 33, 34 sind Formstücke 36, 37 beweglich angeordnet. Diese Formstücke sind so ausgebildet, dass sie den Profilstrang D von aussen und innen genau passend umfassen, wenn die beiden Formteile 36, 37 - wie in der unteren Hälfte der Fig. 2 in bezug auf das Joch 34 dargestellt-gegeneinander anliegen.
An den Jochen 33, 34 sind nicht dargestellte Bewegungseinrichtungen vorgesehen, durch welche die Formteile 36, 37 gegeneinanderfahren und in der Schliessstellung gehalten oder aber geöffnet werden. Die Offenstellung der Formteile 36, 37 ist in bezug auf das Joch 33 in Fig. 2 oben angedeutet.
Die Einrichtung arbeitet folgendermassen:
Sobald das Joch 34, dessen Formen 36, 37 geschlossen sind und den Profilstrang D passend umfassen, so dass Reibungsschluss besteht, in der unteren dargestellten Endstellung angekommen ist bzw. kurz vorher, werden die Formteile 36, 37 des oberen Joches geschlossen. Gleichzeitig damit werden die unteren Formteile 36, 37 des Joches 34 geöffnet und die Bewegungsrichtung der Joche 33, 34 umgekehrt. Es geht also jetzt das Joch 33 mit den geschlossenen Formteilen, die den Strang D unter Reibungsschluss umfassen, abwärts und nimmt dabei den Strang D mit, während das Joch 34 mit den jetzt geöffneten Formen 36, 37 aufwärts geht.
Die Bewegung der Joche wird ! alsjdlam fortgesetzt, bis sie sich in der Mitte der Zugvorrichtung treffen, wie bei 33', 34' angedeutet. Im Augenblick des Zusammentreffens oder kurz vorher werden die Formen 36, 37 des Joches 33' geöffnet und umgekehrt die Formen 36, 37 des unteren Joches 34' geschlossen. Die weitere Bewegung des Stranges D wird jetzt durch das Joch 34 unter Vermittlung der geschlossenen Formen 36, 37 bewirkt.
Wie aus der Beschreibung und Darstellung der Fig. 2 hervorgeht, wird durch die dargestellte Einrichtung der Strang D in völlig gleichmässiger, kontinuierlicher Bewegung durch die Form- bzw. Härteeinrichtung durchgezogen, und zwar in genau gerader Richtung.
Anstelle einer Bewegung der Formen mittels Gewindespindeln ist es auch möglich, die Bewegung durch Kurvenscheiben über Hebel oder hydraulisch vorzunehmen. In diesem Falle werden die Gewindespindeln 30, 31 zweckmässig durch glatte Führungsstangen ersetzt.
Dadurch, dass die Formen den Profilstrang D genau passend umfassen, wird eine Deformation des Profils mit Sicherheit auch bei Anwendung grösserer Zugkräfte verhindert.
Die Ausführungsform nach Fig. 3 gibt eine Einrichtung zur Herstellung von gebogenem, mit Glasfasern oder dgl. armierten Profilen wieder. Der aus im wesmt- lichen parallel gerichteten Glasfäden bzw. -fasern oder dgl. bestehende Flor 40 läuft über den kreisförmigen Rand 41 eines flachen, schalenartigen Behälters 42, der im Maschinengestell um seine senkrechte Mittelachse hin- und herbeweglich gelagert ist, beispielsweise mittels Randvorsprüngen 43. Der Behälter 42 nimmt das Harz, mit dem der Flor 40 getränkt werden soll, auf, wobei das Harz über schlitzartige Öffnungen 44 überfliesst.
Der schalenartige Behälter 42 hat seitlich einen Hebelarm 45, der mit einem Kurbeltrieb 46 der angetriebenen Welle 47 verbunden ist, die im Gestell gelagert ist.
Unterhalb des Harzbehälters 42 und gleichachsig zu ihm ist ein etwa konischer Führungskörper 48 vorgesehen, der einen gewissen Abstand von der Unterseite des Harzbehälters 42 hat. In den Zwischenraum zwischen dem Behälter 42 und dem Führungsteil 48 läuft der Glasfaserstrang 40 und das aus dem Behälter 42 überfliessende Harz ein.
Der Führungskörper 48 ist ebenfalls im Gestell hin und herbeweglich gelagert. Er hat einen seitlichen Arm 49, der mit einem Kurbeltrieb 50 verbunden ist, der von der Welle 51 aus betätigt wird. Wie ohne weiteres ersichtlich, können durch geeignete Betätigung der Wellen 47, 51 die Teile 42 und 48 in entgegengesetzte hinund hergehende Bewegungen gebracht werden. Durch diese Bewegungen werden die Fasern in dem Zwischenraum zwischen den Teilen 42, 48 aus der Parallellage in eine Wirrlage gebracht.
Der siale Abstand zwischen den Teilen 42 und 48 ist einstellbar.
Der aus Harz und den in Wirrlage gebrachten Glasfasern bestehende Strang 52 läuft nun in die Härteeinrichtung 53 ein, die mit Heiz- und/oder Kühlelementen ausgestattet ist und in welcher das Harz angehärtet und der Profilstrang teilweise stabilisiert wird. Vor der Härteeinrichtung ist noch ein Behälter 54' vorgesehen, in welchem sich überschüssiges Harz aus dem Strang .52 vor dessen eintritt in die Härteeinrichtung 53 sowie etwaige Luftblasen abschneiden können.
Im unteren Teil der Härteeinrichtung 53 ist - wie bei 54 angedeutet - der den Kunststoffstrang aufnehmende Profilkanal gebogen ausgeführt, und zwar in einem Radius, der der gewünschten Biegung des fertigen Profils entspricht. Dieser gebogene Teil 54 des Formkanals geht tangential in eine gebogene Führungsbahn 55 über, auf welcher eine Reihe von Mitnehmern 56 beweglich sind, die - wie im Zusammenhang mit Fig. 2 bereits erläutert - entsprechend den Formteilen 36, 37 den gehärteten Kunststoffstrang passend umfassen und unter Reibungsschluss mitnehmen.
Die Bewegungseinrichtungen für die Form- und Mitnehmerteile 56 sind in Fig. 3 fortgelassen. Die Ge samtanordnung ist derant, dass die Formteile 56 nacheinander den aus der Härtevorrichtung 53 austretenden Strang umfassen und mitnehmen und schliesslich, etwa bei 57 den gebogenen, fertig stabilisierten Strang freigeben.
Beispielsweise können die Form- und Mitnehmerteile 56 aus zwei Formhälften 56' bestehen, die durch Pressluftzylinder 59 oder dgl. gegeneinander und auseinander bewegt werden können. Jedem der Formpaare 56' ist ein Stempelteil 60 zugeordnet, das einen der Höhlung des Profils 58 entsprechenden Ansatz 61 hat und so gegen die geschlossenen Formteile 56' beweglich ist, dass es mit diesen eine der Form des U-Profils 58 oder dgl. entsprechende Höhlung begrenzt.
Die als Formkörper ausgebildeten Greifer oder Mitnehmer können vorteilhaft auch Heiz- oder Kühlelemente enthalten oder aus solchen bestehen.
Die Bewegung der Greifer kann statt mit Spindeln auch unter Vermittlung von Zahnstangen, Triebstockverzahnungen, biegsamen Zugorganen, z. B. Gall'schen Ketten oder dgl., bestehen, sofern die Anordnung derart ist, dass eine möglichst kontinuierliche Bewegung der Greifer gesichert ist.
Die Greifer können im übrigen aus beliebigem Material bestehen, soweit dasselbe inert gegenüber dem zu verarbeitenden Kunststoff ist. Man kann die Arbeitsflächen der Greifer mit einem Belag aus Gummi oder einem anderen nachgiebigen Werkstoff versehen.
Auch die Führungsplatten können gegebenenfalls mit Heiz- und Kühlelementen ausgestattet werden.
Vorteilhaft werden die Führungsplatten mit Aufrauhungen versehen oder mit einem vorteilhaft rauhen Belag, z. B. aus Gummi oder dgl. Auch kann die Arbeitsfläche der Führungsplatten aus bürstenähnlichen Gebilden, insbesondere solchen mit vergleichsweise kurzen Borsten, ausgeführt werden.
Die Arbeitsrichtung der Anordnung kann horizontal oder vertikal bzw. geneigt sein.
Eine wichtige Ausführungsform der Erfindung besteht noch darin, die Führungsplatten und die sich daran anschliessenden Verformungs- und Stabilisierungselemente nach Art einer Breitschlitzdüse mit innerem länglichem Kern auszubilden. In dieser Ausführungsform ist es beispielsweise möglich, im kontinuierlichen Verfahren durch Glasfasern armierte sog. Sandwich-Platten herzustellen, die eine geschlossene, glasfaserverstärkte Oberflächenschicht oder Haut haben, die einen mit Isolierstoff ausgefüllten Hohlraum begrenzt. Derartige Verbundplatten haben einen sehr hohen Isolationswert.
Bei der Herstellung derartiger Verbundkörper ist es unter Umständen auch vorteilhaft, bereits bei der Formung der glasfaserarmierten Aussenschicht oder un mittelbar danach den n Innenraum mit einem beim Er- wärmen schäumenden, namentlich hart ausschäumenden Stoff auszufüllen, z. B. einem Schaumstoffbildner auf Polyesterbasis. Ein derartiger Füllstoff kann unter Umständen vorteilhafter sein als ein schüttbarer Füllstoff, der im Vorstehenden im Zusammenhang mit der Anwendung einer Schneckenpresse erwähnt worden ist.
Unter Umständen kann eine Verbesserung der erfindungsgemässen Einrichtung dadurch erreicht werden, dass man statt der hin- und hergehenden Führungsplatten Paare von drehbaren Walzen, die entweder motorisch angetrieben oder frei drehbar sind, anordnet. Die Walzen in diesen Walzenpaaren werden vorteilhaft mit par, allelen Achsen angeordnet, derart, dass sie axial relativ zueinander in jedem Paar verschiebbar sind.
Wendet man derartige Walzenpaare mit etwa senkrecht übereinanderliegenden Walzen an, so kann die untere Walze vorteilhaft ganz oder teilweise in einen schalenartigen Behälter eintauchen, der mit dem flüssigen Kunststoff gefüllt ist. Auf diese Weise wird der flüssige Kunststoff in der jeweils erforderlichen Menge auf die Fasern aufgebracht. Die Ausführung der Walzen, namentlich die Gestaltung ihrer Arbeitsfläche, kann in der gleichen Weise vorgenommen werden, wie vorstehend für die Führungsplatten beschrieben.
Soll z. B. ein kastenförmiges oder rohrförmiges Hohlprofil mit derartigen Walzenpaaren hergestellt werden, so ordnet man die Walzen zweckmässig so an, dass sie die Seiten eines gleichachsig zum Formgebungselement liegenden Vierecks bilden.
Das Verfahren kann schliesslich auch so ausgeführt werden, dass auf einer Reihe von Kettfäden, die gegebenenfalls auch aus einem im flüssigen Kunstharz nicht löslichen Kunststoffaden bestehen, geschnittene Armierungsfaserstücke, z. B. kurze Glasfasern bzw. -fadenstücke in Wirrlage aufgebracht und dann mit den Kettfäden durch Vernadelung unter Bildung eines in ausreichender Weise zusammenhängenden Flores oder Bandes verbunden werden.
Process and device for the production of reinforced plastic hollow or solid profiles
It is known to equip plastic bodies with glass fiber reinforcement to increase their mechanical strength. The glass fibers are z. B. withdrawn from appropriate bobbins or bobbins as rovings, which are then loosened to form a ribbon or pile of essentially parallel fibers or threads.
This band is finally allowed to run into a container containing the liquid plastic, from which the glass fiber band or the like emerges in the form of a strand with the plastic penetrating or surrounding it, which hardens or stabilizes after the shaping in question becomes.
These processes can also be implemented as a continuous process according to known proposals using a type of extruder, e.g. B. for the production of pipes, rods or profiles reinforced with glass fibers of practically any length.
According to another proposal, a drawing process can also be used in which the fiber strand loaded with liquid plastic is drawn through a heated molding device or the like, in which the shaping and hardening takes place.
A pair of motor-driven endless chains or the like were used as the pulling device, which carry plate-shaped driver shoes, between which the hardened strand is clamped.
In contrast, the invention consists in that the reinforcing elements are passed through before or after the application of the liquid plastic between two guide plates that are moved back and forth transversely to the direction of movement of the reinforcement, for example in the manner of an attritor, and are thereby bent across the belt to create a tangled position will.
By converting the reinforcement elements into the tangled position, the plastic bodies are considerably improved in that they now have the same or approximately the same mechanical properties in practically all directions, whereas previously the reinforcement effect of the reinforcement elements across the length of the profiles or pipes was only slight.
As a result of this improvement, it is possible to significantly reduce the wall thickness of the plastic body, so that thin-walled symmetrical or asymmetrical profiles (such as U, V, L, T and L profiles) or pipes with a low weight and yet high load capacity ability of any length, straight or curved, can be manufactured. The wall thickness can be uniform or uneven.
The oscillating guide parts used to treat the reinforcement elements can be in the form of conical rings or rectangular friction pieces, between which the reinforcement elements run in the form of a tubular, ribbon or p3atteniform fiber structure, which the device as a large-pored, felt-like preform, optionally with plastic soaked or coated, leaves.
In order to hold the reinforcing fibers together in the tangled layer, it may be advantageous to needle the nonwoven fabric or the like before or after it enters the liquid plastic by pushing needles through the nonwoven at right angles to its longitudinal extension, which fork at the end - or are hook-shaped.
Such needles take a limited number of fibers with them when they are pushed in and / or withdrawn, and when they are reversed they release them again in the opposite direction of movement. The repeated pushing in or retraction of the needles in the fiber fleece creates fiber lunts that run transversely and hold the fleece together in the transverse direction. The effect is similar to the well-known needling of upholstery fibers for the production of so-called.
Upholstery mats.
The reinforcing fibers can also be needled so that the fleece is placed on a base, e.g. B. a fiber fabric is held.
Natural or synthetic, inorganic or organic fiber material can be used as reinforcement elements, e.g. B. glass fibers, jute, nylon, sisal, ramp, placls or the like. The fibers can be processed unspun, but optionally also spun. Metal threads or
wires and possibly wire mesh or braids are used. The method is also advantageous for sheathing electrical conductors, cables or metal, in particular copper, pipes.
A device is suitable for carrying out the method according to the invention, which is characterized by two conical, equiaxed guide bodies, between which the reinforcement strip runs in an essentially axial direction, the upper guide body serving as a container for the liquid plastic and the lower one being annular and means to a reciprocating relative rotation of the: guide bodies are provided. The guide bodies can each be connected to a crank mechanism via lever arms.
To hollow profiles, e.g. B. pipes, it has been customary to use in the liquid plastic as a core z. B. to introduce cylindrical tubes in sections and to pass through the hardening zone. The core tubes are then pulled out of the stabilized hollow profile.
This cumbersome way of working can advantageously be avoided in that a hollow cylinder forming the cavity of the pipe is provided coaxially with the guide bodies and is assigned a device for introducing a filling compound into the pipe interior. This filling material can easily be removed from the stabilized hollow profiles.
In order to prevent the thin-walled plastic profiles from deforming during production, a pulling device is expediently provided after the hardening and stabilizing device for moving the plastic profile strand, which consists of two or more pairs of molded parts that are alternately frictionally connected to the stabilized profile strand and each of which is assigned movable There is a support yoke, which can be moved synchronously but in opposite directions. The pairs of molded parts are pressed hydraulically or pneumatically against the strand coming out of the hardening zone to create a secure frictional connection. In order to exclude a jerky movement of the gripper, the drive takes place z. B. by threaded spindles that grab the nuts of the gripper or enforce their support slots.
Are z. If, for example, two grippers are provided, they are advantageously provided with guides that are independent of one another, in which they turn in such a way that they alternately grasp the strand and take it with them or return to their starting position.
The gripper jaws are advantageously made from a deformable material which is inert towards the plastic to be processed at the working temperatures in question, which material can optionally be a thermoplastic or thermoset. By using such substances for the gripper jaws, the same can be easily adapted to the surface profile of the profile in a simple work or process.
The gripper jaws can also be provided with a coating made of such a plastic.
Several preferred devices for the practical application of the invention are shown schematically in the drawing, namely:
1 shows a vertical section through a device for producing a straight hollow profile reinforced with glass fibers or the like in a random position.
2 shows, on a larger scale, the pulling device used in the device according to FIG. 1 and similar devices, and
3 shows a device for the production of curved profiles which are reinforced with glass fibers.
The device according to FIG. 1 is per se suitable for the production of hollow or solid profiles, but shown with the equipment for hollow profiles.
An approximately conical, annular shell 1, optionally provided with heating or cooling devices, is fixedly arranged in the machine frame and has a central opening 2 which is advantageously adapted to the cross-sectional shape of the profile to be produced. A correspondingly conical guide body 3 is provided so that it can move back and forth (oscillating) on the same axis as the shell 1. The body 3, which can also be provided with heating or cooling devices and jumps back slightly on the circumference compared to the edge of the shell 1, is axially adjustable to the shell 1 so that the free space between the two can be regulated during operation.
In the middle, the body 3 has a tubular extension 4, which extends upwards to above the plane of the edge 5 of the body 3, in such a way that the liquid resin or the like filled from above through the filling tube 10 into the cavity of the body 3. runs over the edge 5 in a uniform, thin layer into the space between the shell 1 and the body 3.
The body 3 is suspended by means of rods 6 or in some other suitable manner on a support ring 7, which is attached to the bearing ring 8, z. B. in a ball bearing is rotatable. On the support ring 7, a lever arm 9 is attached, which at the free end with a device, not shown, for. B. a crank, is connected, the rotation of which arm 9 is pivoted back and forth. As a result, the support ring 7 and with it the body 3 are brought into a reciprocating rotary motion.
The fibers required to reinforce the plastic profile to be produced, e.g. B. glass fibers, in the illustrated embodiment of (unmarked) bobbins or the like. As more or less loose threads 11 supplied. The threads 11 run over arranged in different planes annular Rei hen of rollers 12, 13, 14, such! that a practically closed fiber tube is formed at the edge of the body 3 when - as shown in FIG. 1 - the device for producing a fiber-reinforced plastic pipe is used.
When producing other profiles, for example I or V profiles, the rollers 12, 13, 14 are advantageously arranged or loaded with threads in such a way that on the edge of the body 3 the threads 11 form a sliver similar in cross section to the respective profile or fleece.
The fleece or the like that is loose on the circumference of the body 3 compresses towards the center of the shell 1 down to the density that the fiber reinforcement should have in the profile to be produced.
In the space between the shell 1 and the body 3, the mass of liquid resin and reinforcement threads entering from the periphery is moved back and forth by the oscillating movement of the body 3. The threads or fibers are repeatedly bent across their length, so that they finally come into a tangled position in which the fibers or fibers are
Pieces of thread extend in practically all directions of the plastic mass, which is thereby homogeneously reinforced.
This state is also retained when the resin fiber mixture runs into the opening 2 of the shell 1 and when the resin fiber strand is subsequently precisely shaped.
The strand A emerging downward from the opening 2 now arrives in a container 15, to which the known shaping device indicated at 16 is attached. The container 15 takes up any excess liquid resin present or compensates for a shortage of resin.
In the forming device 16, the strand A, which is in constant motion, is gradually heated so that the resin cures and the profile to the finished fiber-reinforced pipe B is stabilized.
In order to form the tube cavity, a shaped tube 17 penetrating the middle opening 2 of the shell 1 or 2 'of the body 3 with a clearance adapted to the wall thickness of the tube is provided. This is based on a screw press 18, into which a suitable inert, granular or powdery filler material is fed through the funnel 19. By actuating the press screw 20, so much filler material is continuously compressed into the shaped tube 17 that a cord C of the filler material emerges at its end synchronously with the resin-fiber cord A, the diameter of which corresponds exactly to the inner diameter of the tube to be produced. The filling material is finally removed from the finished tube B again.
The shaped tube 17 is not used in the production of solid profiles.
The pulling device shown in Fig. 2 is designed for the production of a U-shaped U-profile D reinforced with glass fibers.
In parallel to the extruded profile D, two threaded spindles 30, 31 are mounted in the frame. B. are provided with right-hand thread and in the lower part with left-hand thread. The spindles are rotatably mounted in support elements 32 of the machine frame and are connected to a drive device, not shown in the drawing, by means of which the spindles 30, 31 can be set either clockwise or counter-clockwise as required.
On the spindles 30, 31 two movable yokes 33, 34 are attached, the lateral tubular ends 35 of which are provided with a nut thread corresponding to the thread of the spindles 30, 31. The threaded parts 35 of the upper yoke 33 are corresponding to the upper part of the threaded spindles 30, 31 with right or
Provided left-hand thread and the threaded parts 35 'of the Jo ches 34 with the lower thread of the spindles 30, 31.
The device is thus designed so that, with a certain direction of rotation of the spindles 30, 31, the upper yoke 33 goes down and at the same time the lower yoke 34 goes up and vice versa. As soon as the yokes 33, 34 collide in the middle, as indicated at 33 ', 34' in dash-dotted lines, the movement of the spindles 30, 31 is interrupted or vice versa, ie. H. the yoke 33 goes up again and the yoke 34 goes down. The movement of the yokes 33, 34 is advantageously carried out in such a way that the two yokes are in constant synchronous but opposite movement.
Fittings 36, 37 are movably arranged on the yokes 33, 34. These shaped pieces are designed in such a way that they exactly fit around the extrusion D from the outside and inside when the two shaped parts 36, 37 - as shown in the lower half of FIG. 2 in relation to the yoke 34 - bear against one another.
Movement devices, not shown, are provided on the yokes 33, 34, by means of which the molded parts 36, 37 move towards one another and are held in the closed position or else opened. The open position of the molded parts 36, 37 is indicated above in relation to the yoke 33 in FIG.
The facility works as follows:
As soon as the yoke 34, the shapes 36, 37 of which are closed and suitably encompass the profile strand D so that there is a frictional connection, has arrived in the lower end position shown or shortly before, the molded parts 36, 37 of the upper yoke are closed. Simultaneously with this, the lower mold parts 36, 37 of the yoke 34 are opened and the direction of movement of the yokes 33, 34 is reversed. The yoke 33 with the closed mold parts, which encompass the strand D under frictional engagement, now goes downwards and takes the strand D with it, while the yoke 34 with the now open molds 36, 37 goes upwards.
The movement of the yokes will! alsjdlam continued until they meet in the middle of the pulling device, as indicated at 33 ', 34'. At the moment of the meeting or shortly before, the molds 36, 37 of the yoke 33 'are opened and, conversely, the molds 36, 37 of the lower yoke 34' are closed. The further movement of the strand D is now brought about by the yoke 34 through the intermediary of the closed forms 36, 37.
As can be seen from the description and illustration of FIG. 2, the device shown pulls the strand D through the forming or hardening device in a completely uniform, continuous movement, specifically in an exactly straight direction.
Instead of moving the molds by means of threaded spindles, it is also possible to move the molds by means of cams using levers or hydraulically. In this case, the threaded spindles 30, 31 are expediently replaced by smooth guide rods.
Because the shapes fit exactly around the profile strand D, deformation of the profile is prevented with certainty, even when greater tensile forces are applied.
The embodiment according to FIG. 3 shows a device for the production of curved profiles reinforced with glass fibers or the like. The pile 40, consisting essentially of parallel glass threads or fibers or the like, runs over the circular edge 41 of a flat, shell-like container 42, which is mounted in the machine frame so that it can move back and forth about its vertical center axis, for example by means of edge projections 43 The container 42 holds the resin with which the pile 40 is to be impregnated, the resin overflowing via slot-like openings 44.
The shell-like container 42 has a lever arm 45 on the side, which is connected to a crank drive 46 of the driven shaft 47, which is mounted in the frame.
Below the resin container 42 and coaxially to it, an approximately conical guide body 48 is provided which is at a certain distance from the underside of the resin container 42. The glass fiber strand 40 and the resin overflowing from the container 42 run into the space between the container 42 and the guide part 48.
The guide body 48 is also mounted such that it can move back and forth in the frame. It has a lateral arm 49 which is connected to a crank mechanism 50 which is actuated by the shaft 51. As is readily apparent, by suitable actuation of the shafts 47, 51, the parts 42 and 48 can be brought into reciprocating movements in opposite directions. As a result of these movements, the fibers in the space between the parts 42, 48 are brought from the parallel position into a tangled position.
The siale distance between the parts 42 and 48 is adjustable.
The strand 52 consisting of resin and the randomly arranged glass fibers now runs into the hardening device 53, which is equipped with heating and / or cooling elements and in which the resin is hardened and the profile strand is partially stabilized. A container 54 'is provided in front of the hardening device, in which excess resin can be cut off from the strand 52 before it enters the hardening device 53 as well as any air bubbles.
In the lower part of the hardening device 53 - as indicated at 54 - the profile channel receiving the plastic strand is designed to be curved, specifically in a radius which corresponds to the desired bending of the finished profile. This curved part 54 of the molding channel merges tangentially into a curved guide track 55, on which a series of catches 56 are movable which - as already explained in connection with FIG Take frictional engagement with you.
The movement devices for the mold and driver parts 56 are omitted in FIG. 3. The overall arrangement is such that the shaped parts 56, one after the other, encompass the strand emerging from the hardening device 53 and take it with them and finally, approximately at 57, release the bent, fully stabilized strand.
For example, the mold and driver parts 56 can consist of two mold halves 56 ', which can be moved against each other and apart by compressed air cylinders 59 or the like. Each of the pairs of molds 56 'is assigned a stamp part 60 which has a projection 61 corresponding to the cavity of the profile 58 and is movable against the closed mold parts 56' so that it forms a cavity corresponding to the shape of the U-profile 58 or the like limited.
The grippers or drivers designed as molded bodies can advantageously also contain or consist of heating or cooling elements.
Instead of using spindles, the movement of the grippers can also be carried out with the help of racks, rack gears, flexible pulling elements, e.g. B. Gall's chains or the like., If the arrangement is such that a continuous movement of the gripper is ensured.
The grippers can also consist of any material as long as the same is inert to the plastic to be processed. The working surfaces of the grippers can be covered with a rubber or other flexible material.
The guide plates can also be equipped with heating and cooling elements if necessary.
The guide plates are advantageously provided with roughening or with an advantageously rough covering, e.g. B. made of rubber or the like. The working surface of the guide plates can also be made of brush-like structures, in particular those with comparatively short bristles.
The working direction of the arrangement can be horizontal or vertical or inclined.
An important embodiment of the invention also consists in designing the guide plates and the deformation and stabilization elements adjoining them in the manner of a slot nozzle with an inner elongated core. In this embodiment it is possible, for example, to manufacture so-called sandwich panels reinforced with glass fibers in a continuous process, which have a closed, glass fiber reinforced surface layer or skin that delimits a cavity filled with insulating material. Such composite panels have a very high insulation value.
In the production of such composite bodies, it may also be advantageous to fill the interior space with a material that foams when heated, namely a hard foaming material, when the glass fiber reinforced outer layer is being formed or immediately thereafter. B. a foam former based on polyester. Such a filler can in certain circumstances be more advantageous than a pourable filler which has been mentioned above in connection with the use of a screw press.
Under certain circumstances, an improvement of the device according to the invention can be achieved by arranging pairs of rotatable rollers, which are either motor-driven or freely rotatable, instead of the guide plates moving back and forth. The rollers in these roller pairs are advantageously arranged with par, allelic axes, such that they are axially displaceable relative to one another in each pair.
If such pairs of rollers are used with rollers lying approximately vertically one above the other, the lower roller can advantageously be completely or partially immersed in a shell-like container which is filled with the liquid plastic. In this way, the liquid plastic is applied to the fibers in the required amount. The design of the rollers, namely the design of their working surface, can be carried out in the same way as described above for the guide plates.
Should z. If, for example, a box-shaped or tubular hollow profile is produced with such pairs of rollers, then the rollers are conveniently arranged so that they form the sides of a quadrilateral lying coaxially with the shaping element.
Finally, the method can also be carried out in such a way that pieces of reinforcing fiber, e.g. B. short glass fibers or fiber pieces are applied in a tangled position and then connected to the warp threads by needling to form a sufficiently coherent pile or tape.