DD158217A1

DD158217A1 - METHOD FOR THE CONTINUOUS MANUFACTURE OF OPEN AND CLOSED PROFILES

Info

Publication number: DD158217A1
Application number: DD22944181A
Authority: DD
Inventors: Hans Schlegel; Alfred Kohlmann
Original assignee: Hans Schlegel; Alfred Kohlmann
Priority date: 1981-04-23
Filing date: 1981-04-23
Publication date: 1983-01-05

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von offenen und geschlossenen Profilen aus Kunstharzen. Ziel ist, die Herstellung mit geringem Arbeitsaufwand und niedrigen Kosten zu ermoeglichen. Es ist ein Verfahren mit einer dazugehoerigen Vorrichtung, insbesondere zur Herstellung von Hohlprofilen aus Verbundwerkstoffen zu entwickeln, die bei unterschiedlichen Groessen und ohne Einschraenkungen bezueglich Materialeinsatz und Abmessungen der Teile rationell anwendbar sind. Erfindungsgemaess werden auf eine als Unterform dienende Unterlage ein Verstaerkungsmaterial aufgebracht und beide gemeinsam durch ein aus mehreren Kammern bestehendes Kammersystem gefuehrt, wobei das Verstaerkungsmaterial evakuiert, getraenkt und geformt wird und anschliessend die Polymerisation erfolgt. Das Kammersystem besteht im wesentlichen aus mehreren Kammern, von denen die eine Kammer aus einem in achsialer Richtung geschlitzten Hohlkoerper besteht, dessen Lamellen an der Einlaufseite am Verstaerkungsmaterial anliegen und die Kammer mit einer Aussen-Abdichtung, vorzugsweise in Form eines elastischen Schlauches, ausgeruestet ist.The invention relates to a method and apparatus for producing open and closed profiles of synthetic resins. The aim is to enable the production with low labor costs and low costs. It is a method with an associated device to develop, in particular for the production of hollow profiles of composite materials, which are rationally applicable for different sizes and without restrictions with respect to material usage and dimensions of the parts. According to the invention, a reinforcing material is applied to a support serving as a lower mold and both are passed together through a chamber system comprising a plurality of chambers, wherein the reinforcing material is evacuated, chilled and molded, and the polymerization then takes place. The chamber system consists essentially of several chambers, one of which consists of a chamber slotted in the axial direction hollow body, the lamellae bear against the reinforcing material on the inlet side and the chamber is equipped with an outer seal, preferably in the form of an elastic tube.

Description

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Herstellung von offenen und geschlossenen Profilen aus KunstharzenProduction of open and closed profiles made of synthetic resins

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von offenen und geschlossenen Profilen aus faserverstärkten Kunstharzen, insbesondere glasfaserverstärkten Polyesterharzen, vorzugsweise zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes aus faserverstärkten Kunstharzen in Kombination mit anderen nichtmetallischen oder metallischen Werkstoffen.The invention relates to a method and apparatus for the continuous production of open and closed profiles of fiber-reinforced synthetic resins, in particular glass-fiber reinforced polyester resins, preferably for producing a composite of fiber-reinforced synthetic resins in combination with other non-metallic or metallic materials.

Charakteristik der "bekannten technischen LösungenCharacteristic of the "known technical solutions

Es ist bekannt, daß offene oder geschlossene Profile aus faserverstärkten Kunstharzen allein oder als Verbundwerkstoff in Kombination mit anderen Werkstoffen nach verschiedenen. Verfahren hergestellt werden können. Im wesentlichen sind das entweder handwerkliche Verfahren (Kontakt- oder_;Faser~Harz-Spritz-Verfahren), die eine geringe Arbeitsproduktivität aufweisen und keine hohe Qualität der Erzeugnisse gewährleisten, oder es handelt sich um mechanisierte Verfahren (Wickeln, Schleudern, Ziehen, Pressen und kontinuierliche Plattenfertigung), die zur Durchführung· des Verfahrens hohe Investitionen benötigen und weiteren Einschränkungen unterliegen (Mindestlosgröße, verwendbare Materialien).It is known that open or closed profiles made of fiber-reinforced synthetic resins alone or as a composite material in combination with other materials according to different. Process can be produced. Essentially, these are either small-scale method (contact _or; fiber ~ resin injection process), which have low productivity and do not ensure high quality of the products, or is mechanized method (winding, casting, drawing, pressing and continuous board production), which require high investments to carry out the process and are subject to further restrictions (minimum lot size, usable materials).

Spezielle Probleme entstehen bei den mechanisierten Verfahren in folgenden Fällen:Special problems arise in the mechanized processes in the following cases:

- beim Y/ickeln muß. mit Bändern aus Pasersträngen oder Geweben gearbeitet werden, die vor dem Aufwickeln getränkt werden. Die entstehenden Laminate weisen eine geringe interlaminare Festigkeit auf, und es müssen zusätzliche kurzfasrige Materialien in das Laminat eingebracht werden. Bedingt durch die Vortränkung sind Harze mit langer Gebrauchsdauer nötig. Trotz Einsatz von Energiequellen sind nur Arbeitsgeschwindigkeiten von 10 - 20 m/h erreichbar.- when Y / Nick must. are worked with ribbons of Pasersträngen or tissues, which are soaked before winding. The resulting laminates have low interlaminar strength and additional short fiber materials must be incorporated into the laminate. Due to the pre-impregnation, resins with a long service life are necessary. Despite the use of energy sources only working speeds of 10 - 20 m / h are achievable.

- beim Schleudern entsteht eine inhomogene Materialverteilung, Glasfasern sammeln sich an der äußeren und Harzanhäufungen an der inneren Rohrwand.- When spinning produces an inhomogeneous material distribution, glass fibers accumulate on the outer and resin accumulations on the inner tube wall.

- beim Ziehen sind die herstellbaren Abmessungen der Profile begrenzt,und das hergestellte Profil muß vor Verlassen des Formwerkzeuges gehärtet sein.- When pulling the manufacturable dimensions of the profiles are limited, and the profile produced must be cured before leaving the mold.

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- "bei der kontinuierlichen Plattenfertigung ist das Tränken mehrlagiger Mattenverstärkungen problematisch, so daß allgemein nur ein- oder zweilagige Laminate gefertigt werden.- "in continuous board production, the impregnation of multi-layer mat reinforcements is problematic, so that generally only one or two-layer laminates are made.

Es wäre zwar auch denkbar, Vakuum- oder Druckinjektionsverfahren einzusetzen, die sich für die Bohrherstellung eignen. Diese Verfahren beschränken sich jedoch auf geschlossene Formen und damit auf eine diskontinuierliche Fertigung von 'Bauteilen.Although it would also be conceivable to use vacuum or pressure injection methods which are suitable for drilling production. However, these methods are limited to closed molds and thus to a discontinuous production of 'components.

) Ziel der Erfindung) Object of the invention

Durch die Erfindung ist die Herstellung von offenen oder ge'-schlossenen Profilen aus faserverstärkten Kunstharzen mit geringem Arbeitsaufwand und niedrigen Kosten so zu ermöglichen, daß die bei den bekannten Verfahren bestehenden Nachteile bzw. Einschränkungen nicht mehr auftreten.The invention makes it possible to produce open or closed profiles made of fiber-reinforced synthetic resins with little work and low costs so that the disadvantages or restrictions existing in the known methods no longer occur.

Das Wesen der ErfindungThe essence of the invention

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von offenen und geschlossenen Profilen, insbesondere von Hohlprofilen aus Verbundwerkstoffen zu entwickeln, das bei unterschiedlichen Größen und ohne Einschränkungen bezüglich Materialeinsatz und Abmessungen der Teile unter Verwendung einer Vorrichtung rationell anwendbar ist. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß auf eine als Unterform dienende Unterlage ein Verstärkungsmaterial aufgebracht und beide gemeinsam durch ein aus mehreren Kammern bestehendes System geführt werden, wobei das Verstärkungsmaterial stufenweise evakuiert, getränkt und geformt wird, wonach anschließend eine Polymerisation erfolgt. Zur Durchführung des Verfahrens dient ein Kammersystem, bei dem die erste Kammer über eine Einrichtung verfügt, die eineThe invention is thus based on the object to develop a method for the continuous production of open and closed profiles, in particular of hollow profiles made of composite materials, which is rationally applicable with different sizes and without restrictions on material usage and dimensions of the parts using a device. According to the invention, the object is achieved by applying a reinforcing material to a support serving as a lower mold and passing both together through a system comprising a plurality of chambers, the reinforcing material being evacuated, impregnated and molded in stages, followed by polymerization. To carry out the method is a chamber system in which the first chamber has a device which a

elastisch anliegende Abdichtung an der Einlaufseite bewirkt, In dieser Kammer wird ein geringer Unterdruck erzeugt, während in der oder den nächsten Kammern der Unterdruck stufenweise erhöht wird, so daß die im Verstärkungsmaterial befindliche Luft entfernt wird. In diesem Zustand erfolgt der Eintritt in die harzgefüllten Kammern, in denen das Tränken des Verstärkungsmaterials rasch erfolgt. Innerhalb des Kammersystems sowie an seinem Ende erfolgt die Abdichtung zwischen den Kammern bzw. nach außen durch starre Elemente, die gleichzeitig als Formwerkzeuge dienen. Mindestens eine der Kammern steht mit einem Harzbehälter derart in Verbindung, daß das Harz das gesamte Eohr frei umspült.In this chamber, a slight negative pressure is generated, while in the or the next chambers, the negative pressure is gradually increased, so that the air contained in the reinforcing material is removed. In this condition, the entry into the resin-filled chambers takes place, in which the impregnation of the reinforcing material takes place rapidly. Within the chamber system and at its end, the seal between the chambers or outward by rigid elements, which also serve as molding tools. At least one of the chambers communicates with a resin container such that the resin flows freely around the entire tube.

Nach der letzten Kammer ist ein Hohlkörper, bestehend aus einem UV-strahlungsdurchlässigen Material, angeordnet. Der Hohlkörper einer der Kammern der letzten Evakuierungsstufe ist durchscheinend oder durchsichtig ausgebildet. Nach dem Verlassen des Kammersystems werden die faserverstärkten Kunstharze vorteilhaft durch Fotopolymerisation gehärtet und mittels bekannter Einrichtungen auf Länge geschnitten.After the last chamber, a hollow body consisting of a UV-radiation-permeable material is arranged. The hollow body of one of the chambers of the last evacuation stage is translucent or transparent. After leaving the chamber system, the fiber-reinforced synthetic resins are advantageously cured by photopolymerization and cut to length by known means.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der dazugehörigen Zeichnung wird zur Durchführung des Verfahrens die schematische Darstellung eines Kammersystems gezeigt:The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawing, the schematic representation of a chamber system is shown for carrying out the method:

Zur Herstellung des Verbundrohres wird zunächst auf das Eohr 1 mit üblichen Methoden das Verstärkungsmaterial 2 aufgebracht. Dies kann diskontinuierlich oder kontinuierlich erfolgen, wobei das Eohr 1 gleichzeitig rotieren und eine Vorschubbewegung ausführen kann.To produce the composite tube, the reinforcing material 2 is first applied to the ear 1 by conventional methods. This can be done discontinuously or continuously, wherein the ear 1 can rotate at the same time and perform a feed motion.

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Rohr 1 und Verstärkungsmaterial 2 durchlaufen dann die Kammern 3, 5,7. Die Kammer 3 besteht aus einer in achsialer Richtung teilweise geschlitzten Hülle. Die dadurch gebildeten Lamellen 4 sind in radialer Richtung verstellbar, so daß sie an der Eintrittsseite am Verstärkungsmaterial 2 anliegen. Mittels eines über die Laschen gezogenen Gummischlauches wird erreicht, daß die Lamellen 4 federnd an-"*'· liegen, nach außen eine Abdichtung der Kammer 3 erreicht wird und innerhalb der Kammer 3 ein Unterdruck erzeugt werden kann.Tube 1 and reinforcing material 2 then pass through the chambers 3, 5, 7. The chamber 3 consists of a partially slotted sleeve in the axial direction. The lamellae 4 formed thereby are adjustable in the radial direction, so that they bear against the reinforcing material 2 on the inlet side. By means of a pulled over the tabs rubber hose ensures that the lamellae 4 are resiliently to "" lie, to the outside a seal of the chamber 3 is achieved and within the chamber 3, a negative pressure can be generated.

^v .Die Kammer 5 besteht aus einer leicht konischen Hülse, deren größerer Durchmesser sich an der Eintrittsseite befindet. Üb einen Anschluß 6 ist die Kammer 5 evakuierbar. Wesentliches Kennzeichen der Hülse ist, daß ihr innerer Durchmesser dem äußeren Durchmesser des Verbundrohres entspricht. Die Kammer besteht aus einem Hohlkörper mit einem größeren Durchmesser. Er ist über den Anschluß 8 mit einem Vorratsbehälter für Tränkharz verbunden. An der Auslaufseite der Kammer 7 "befindet sich noch die Hülse 9» deren innerer Durchmesser dem äußeren Durchmesser des Verbundrohres entspricht. Beim Durch laufen des KammerSystems 3; 5» 7 erfolgt in den Kammern 3? 5 das Evakuieren des Verstärkungsmaterials 2. Bedingt durch de ^v . The chamber 5 consists of a slightly conical sleeve whose larger diameter is located on the inlet side. About a terminal 6, the chamber 5 is evacuated. Essential characteristic of the sleeve is that its inner diameter corresponds to the outer diameter of the composite tube. The chamber consists of a hollow body with a larger diameter. He is connected via the terminal 8 with a reservoir for impregnating resin. At the outlet side of the chamber 7 "is still the sleeve 9" whose inner diameter corresponds to the outer diameter of the composite tube .. When running through the chamber system 3; 5 »7 takes place in the chambers 3? 5, the evacuation of the reinforcing material 2. Due to de

•^ Unterdruck in Kammer 5 dringt bereits Harz aus der Kammer 7 das Verstärkungsmaterial 2 in Richtung der Kammer 5 ein. Das begünstigt die blasenfreie Tränkung des Verstärkungsmaterial 2 in Kammer 7. Durch eine Abstimmung des Unterdrucks in Kamm 5 und des statischen Druckes in Kammer 7 auf die Vorschubgeschwindigkeit des Verbundrohres ist der stetige Tränkprozeß zu regeln.• ^ negative pressure in chamber 5 already penetrates resin from the chamber 7, the reinforcing material 2 in the direction of the chamber 5 a. This promotes the bubble-free impregnation of the reinforcing material 2 in chamber 7. By adjusting the negative pressure in comb 5 and the static pressure in chamber 7 on the feed rate of the composite tube, the continuous impregnation process is regulated.

Während des Durchlaufs und nach dem Austritt aus der Hülse 9 die als Formelement wirkt, wird die Polymerisation des Harze durchgeführt. Wegen der raschen, von der Oberfläche ausgehen den und damit formstabilisierenden V/irkung der Fotopolymerisation ist diese als Polymerisationsverfahren besonders geeignet.During the passage and after emerging from the sleeve 9 which acts as a molding element, the polymerization of the resins is carried out. Because of the rapid formation of the photopolymerization starting from the surface and thus dimensionally stable, it is particularly suitable as a polymerization process.

Claims

invention claim

1 »A process for the continuous production of open and closed profiles made of fiber-reinforced synthetic resins, preferably glass fiber reinforced polyester resins, in particular of hollow profiles of composite materials in combination with other non-metallic or metallic materials, characterized in that applied to a support serving as a lower substrate reinforcing material (2) and both are passed together through a chamber system consisting of the chambers (3; 5; 7), wherein the reinforcing material (2) is gradually evacuated, soaked and shaped, after which the polymerization takes place.

2. A process for the continuous production of open and closed profiles of fiber-reinforced synthetic resins according to item 1, characterized as by that the amount of pressure in the individual chambers (3; 5; 7) is adjustable.

3. A device for the continuous production of open and closed profiles of fiber-reinforced synthetic resins according to item 1 and 2, characterized by a chamber system in which the chamber (3) consists of a slotted hollow body in the axial direction, the fins (4) on the inlet side on Reinforcing material (2) and the chamber (3) with an outer seal, preferably in the form of an elastic tube, is equipped.

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Apparatus for continuous production of open and closed profiles of fiber-reinforced synthetic resins according to items 1 to 3, characterized in that at least one of the chambers (3; 5; 7) communicates with a resin container such that the resin covers the entire tube (1) lapped freely.

5. A device for the continuous production of open j and closed profiles made of fiber-reinforced synthetic resins according to item 1 to 4, characterized in that after the chamber (7), a hollow body, consisting of a UV-radiation-permeable material, is arranged.

6, apparatus for the continuous production of open and closed profiles of fiber-reinforced synthetic resins according to item 1 to 5 », characterized in that the hollow body of the chamber (5) of the last evacuation stage is translucent or transparent.

- For this a sheet of drawings -